東北地理所在利用土壤種子庫開展沼澤濕地恢復的理論與技術研究領域取得系列進展
沼澤濕地是自然界最富生物多樣性的生態景觀之一，具有極為重要的生態功能。近半個多世紀以來，人類大規模高強度的農業墾殖活動造成沼澤濕地面積急劇減少，功能喪失。為加強濕地保護，黨的“十八大”和“十九大”提出實施重大生態修復工程，擴大濕地面積。我國《濕地保護修復制度方案》提出堅持自然恢復為主、與人工修復相結合的方式。從2014年開始，中央財政支持啟動了退耕還濕、濕地生態效益補償試點工作，在黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古四個省區先行開展退耕還濕試點。然而，由于起步較晚，我國沼澤濕地生態恢復領域尚缺乏科學完善的理論和切實可行的技術支撐，目前的退耕還濕地存在植物群落結構簡化、功能群變化、原有優勢類群消失、植物多樣性難以恢復的問題（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陸典型淡水沼澤濕地為研究對象，開展了長期的科技攻關，在沼澤濕地生態恢復基礎理論研究和技術研發示范領域取得系列進展。
在沼澤濕地生態恢復理論研究方面，系統揭示了沼澤濕地土壤種子庫的結構和規模特征，發現沼澤濕地土壤種子庫具有非常高的物種多樣性（>50種物種），在生態恢復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鍵限制性環境因素（Wang et al., 2015）。發現沼澤濕地開墾后，隨著開墾年限的增加，土壤種子庫結構和規模發生變化，濕地物種豐富度及種子密度呈現指數函數快速下降趨勢，而非濕地物種維持在一個穩定的低水平。首次提出基于種源限制的沼澤濕地植被恢復的開墾年限閾值（15-20年），并結合植物功能群（莎草、禾草、非禾草、灌木）變化對退耕地植被自然恢復潛力進行“高—中—低”三級劃分，為退化沼澤濕地植被恢復技術優化和物種選擇提供科學依據（Wang et al., 2017）。目前該成果已被國內外多家著名的濕地生態恢復科研團隊采用，作為制定流域尺度濕地生態恢復方案的關鍵參數。
沼澤濕地土壤種子庫與環境因子的關系 退耕地沼澤植物多樣性自然恢復潛力分級
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
在沼澤濕地生態恢復技術研發方面，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、優勢種種子密度、濕地/非濕地物種比重三項指標，結合退耕地環境因子適宜性評估，發明了一種在大面積退耕地沼澤濕地植被恢復中選擇自然恢復或人工恢復技術的判定方法，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措施的選擇缺乏科學依據的問題（專利號：201610018928.1）。針對莎草類等恢復難度較大的典型優勢植物功能群，發明了一種浮毯式沼澤濕地構建裝置，克服了因退耕地種源缺乏和水位難以控制引起的目標物種難以恢復的難題，快速構建莎草類等沼澤植物類群發達穩定的根系系統，并不斷發育擴張，形成具有自身穩定浮力作用的浮毯式沼澤濕地系統，最終通過無性繁殖的手段快速恢復沼澤濕地優勢植被（專利號：201711230044.3）。
在沼澤濕地生態恢復示范推廣方面，受黑龍江省濕地保護管理中心和黑龍江省七星河國家級自然保護區管理局委托，主持開展了中央財政支持的黑龍江省七星河國家級自然保護區濕地生態效益補償試點項目（國投資金：2000萬）的實施方案編制設計工作，完成了退耕還濕、水鳥遷徙通道糧食補償、濕地信息化系統設計、生態環境治理四大類工程項目實施方案的設計。其中，退耕還濕工程作為本項目的核心工程，充分采用前述發明專利技術，通過土壤種子庫快速研判，科學選用自然恢復和人工修復相結合的方式進行沼澤濕地植被恢復，并結合生境島、生態廊道、生態溝渠構建和水文連通工程，開展水文-植被-棲息地多途徑協同恢復，退耕還濕面積達1284.5畝。該實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、東北林業大學、黑龍江省科學院、哈爾濱濕地研究院等單位專家組成的專家評審會評審。目前該項目工程實施已基本完成，取得了預期的生態效益。同時，相關恢復技術已推廣應用于三江、撓力河等國家級自然保護區開展的大規?！巴烁€濕”生態工程，成為東北地區乃至全國濕地生態恢復領域產學研相結合的成功案例。
七星河保護區退耕還濕地沼澤濕地植被恢復效果（左圖：恢復前；右圖：恢復后）
該成果由東北地理所王國棟副研究員（論文、專利、技術方案第一負責人）、姜明研究員、呂憲國研究員等共同完成，得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、東北地理所優秀青年人才基金等項目共同資助。
學術論文：
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中選擇自然恢復或人工恢復的判定方法.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建裝置.專利號：201610018928.1
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吉公網安備22017302000214號
