東北地理所在利用土壤種子庫開展沼澤濕地恢復(fù)的理論與技術(shù)研究領(lǐng)域取得系列進(jìn)展
沼澤濕地是自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀之一，具有極為重要的生態(tài)功能。近半個多世紀(jì)以來，人類大規(guī)模高強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)墾殖活動造成沼澤濕地面積急劇減少，功能喪失。為加強(qiáng)濕地保護(hù)，黨的“十八大”和“十九大”提出實(shí)施重大生態(tài)修復(fù)工程，擴(kuò)大濕地面積。我國《濕地保護(hù)修復(fù)制度方案》提出堅(jiān)持自然恢復(fù)為主、與人工修復(fù)相結(jié)合的方式。從2014年開始，中央財(cái)政支持啟動了退耕還濕、濕地生態(tài)效益補(bǔ)償試點(diǎn)工作，在黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古四個省區(qū)先行開展退耕還濕試點(diǎn)。然而，由于起步較晚，我國沼澤濕地生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域尚缺乏科學(xué)完善的理論和切實(shí)可行的技術(shù)支撐，目前的退耕還濕地存在植物群落結(jié)構(gòu)簡化、功能群變化、原有優(yōu)勢類群消失、植物多樣性難以恢復(fù)的問題（Wang et al., 2019）。為解決上述問題，東北地理所科研人員以我國東北內(nèi)陸典型淡水沼澤濕地為研究對象，開展了長期的科技攻關(guān)，在沼澤濕地生態(tài)恢復(fù)基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)研發(fā)示范領(lǐng)域取得系列進(jìn)展。
在沼澤濕地生態(tài)恢復(fù)理論研究方面，系統(tǒng)揭示了沼澤濕地土壤種子庫的結(jié)構(gòu)和規(guī)模特征，發(fā)現(xiàn)沼澤濕地土壤種子庫具有非常高的物種多樣性（>50種物種），在生態(tài)恢復(fù)中具有十分重要的作用。明確了水深和開墾年限是影響土壤種子庫的關(guān)鍵限制性環(huán)境因素（Wang et al., 2015）。發(fā)現(xiàn)沼澤濕地開墾后，隨著開墾年限的增加，土壤種子庫結(jié)構(gòu)和規(guī)模發(fā)生變化，濕地物種豐富度及種子密度呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)快速下降趨勢，而非濕地物種維持在一個穩(wěn)定的低水平。首次提出基于種源限制的沼澤濕地植被恢復(fù)的開墾年限閾值（15-20年），并結(jié)合植物功能群（莎草、禾草、非禾草、灌木）變化對退耕地植被自然恢復(fù)潛力進(jìn)行“高—中—低”三級劃分，為退化沼澤濕地植被恢復(fù)技術(shù)優(yōu)化和物種選擇提供科學(xué)依據(jù)（Wang et al., 2017）。目前該成果已被國內(nèi)外多家著名的濕地生態(tài)恢復(fù)科研團(tuán)隊(duì)采用，作為制定流域尺度濕地生態(tài)恢復(fù)方案的關(guān)鍵參數(shù)。
沼澤濕地土壤種子庫與環(huán)境因子的關(guān)系 退耕地沼澤植物多樣性自然恢復(fù)潛力分級
沼澤濕地土壤種子庫物種豐富度和種子密度隨開墾年限變化特征
在沼澤濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研發(fā)方面，基于前期沼澤濕地土壤種子庫理論研究，采用土壤種源中沼澤濕地物種數(shù)、優(yōu)勢種種子密度、濕地/非濕地物種比重三項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)合退耕地環(huán)境因子適宜性評估，發(fā)明了一種在大面積退耕地沼澤濕地植被恢復(fù)中選擇自然恢復(fù)或人工恢復(fù)技術(shù)的判定方法，克服了目前我國大面積退耕還濕過程中沼澤濕地植被恢復(fù)措施的選擇缺乏科學(xué)依據(jù)的問題（專利號：201610018928.1）。針對莎草類等恢復(fù)難度較大的典型優(yōu)勢植物功能群，發(fā)明了一種浮毯式沼澤濕地構(gòu)建裝置，克服了因退耕地種源缺乏和水位難以控制引起的目標(biāo)物種難以恢復(fù)的難題，快速構(gòu)建莎草類等沼澤植物類群發(fā)達(dá)穩(wěn)定的根系系統(tǒng)，并不斷發(fā)育擴(kuò)張，形成具有自身穩(wěn)定浮力作用的浮毯式沼澤濕地系統(tǒng)，最終通過無性繁殖的手段快速恢復(fù)沼澤濕地優(yōu)勢植被（專利號：201711230044.3）。
在沼澤濕地生態(tài)恢復(fù)示范推廣方面，受黑龍江省濕地保護(hù)管理中心和黑龍江省七星河國家級自然保護(hù)區(qū)管理局委托，主持開展了中央財(cái)政支持的黑龍江省七星河國家級自然保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)效益補(bǔ)償試點(diǎn)項(xiàng)目（國投資金：2000萬）的實(shí)施方案編制設(shè)計(jì)工作，完成了退耕還濕、水鳥遷徙通道糧食補(bǔ)償、濕地信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生態(tài)環(huán)境治理四大類工程項(xiàng)目實(shí)施方案的設(shè)計(jì)。其中，退耕還濕工程作為本項(xiàng)目的核心工程，充分采用前述發(fā)明專利技術(shù)，通過土壤種子庫快速研判，科學(xué)選用自然恢復(fù)和人工修復(fù)相結(jié)合的方式進(jìn)行沼澤濕地植被恢復(fù)，并結(jié)合生境島、生態(tài)廊道、生態(tài)溝渠構(gòu)建和水文連通工程，開展水文-植被-棲息地多途徑協(xié)同恢復(fù)，退耕還濕面積達(dá)1284.5畝。該實(shí)施方案順利通過由濕地國際-中國辦事處、保爾森基金會、北京師范大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)、黑龍江省科學(xué)院、哈爾濱濕地研究院等單位專家組成的專家評審會評審。目前該項(xiàng)目工程實(shí)施已基本完成，取得了預(yù)期的生態(tài)效益。同時，相關(guān)恢復(fù)技術(shù)已推廣應(yīng)用于三江、撓力河等國家級自然保護(hù)區(qū)開展的大規(guī)模“退耕還濕”生態(tài)工程，成為東北地區(qū)乃至全國濕地生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的成功案例。
七星河保護(hù)區(qū)退耕還濕地沼澤濕地植被恢復(fù)效果（左圖：恢復(fù)前；右圖：恢復(fù)后）
該成果由東北地理所王國棟副研究員（論文、專利、技術(shù)方案第一負(fù)責(zé)人）、姜明研究員、呂憲國研究員等共同完成，得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、東北地理所優(yōu)秀青年人才基金等項(xiàng)目共同資助。
學(xué)術(shù)論文：
1.Wang, GD, Jiang, M, Wang, M, Xue, ZS. 2019. Natural revegetation during restoration of wetlands in the Sanjiang Plain, Northeastern China. Ecological Engineering, 132: 49-55. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.04.001
2.Wang, GD, Wang, M, Lu, XG, Jiang, M. 2017. Duration of farming is an indicator of natural restoration potential of sedge meadows. Scientific Reports, 7: 10692. https://doi.org/10.1038/s41598-017-11429-0
3.Wang, GD, Wang, M, Lu, XG, Jiang, M. 2015. Effects of farming on the soil seed banks and wetland restoration potential in Sanjiang Plain, Northeast of China. Ecological Engineering, 77: 265-274. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.01.039
國家發(fā)明專利：
1.王國棟, 姜明, 呂憲國, 王銘, 武海濤. 一種在大面積退耕還濕地的沼澤濕地植被恢復(fù)中選擇自然恢復(fù)或人工恢復(fù)的判定方法.專利號：201711230044.3
2.王國棟, 姜明, 王銘, 呂憲國. 一種浮毯式沼澤濕地構(gòu)建裝置.專利號：201610018928.1
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吉公網(wǎng)安備22017302000214號
