支持巴西稀树草原（Cerrado）保护与恢复评估的参照（reference）湿地草地

《Restoration Ecology》：Reference wet grasslands to support conservation and restoration assessments in the Brazilian Savanna

　　

Cerrado的草本湿地提供关键生态系统服务，但仍大多被忽视且正快速消失，受土地利用变化与气候驱动的水文循环变化威胁。由于恢复举措紧迫，参照生态系统和稳健指标对于指导保护和恢复工作至关重要。研究人员旨在提供适宜的生态指标参照值，以评估原始湿地草地的生态完整性以及恢复干预的有效性。研究人员在巴西南部采样了15个原始残存斑块，评估了植物群落组成、多尺度物种丰富度、功能群地面盖度、地下水位深度和地上生物量。共记录306种植物。1 m2样方平均丰富度为6至14种（均值=9）。30 m2丰富度为36至73（均值=53），而总物种丰富度为47至92种（均值=70）。生物量为380至844 g/m2（均值=618），总植被盖度为72%至97%（均值=87%）。由于其水文设置，这些湿地草地拥有独特区系，包括Acisanthera alsinaefolia、Chaetogastra gracilis和Xyris jupicai，它们出现在所有采样位点，可作为恢复监测的实用参照种。每m2或30 m2丰富度，连同地面盖度，是可靠指标，能有效反映群落多样性、结构及相关生态系统服务。每位点的总物种丰富度和生物量在位点间差异较大，且需要耗时采样，限制了其作为指标的可靠性。

论文发表于《Restoration Ecology》。研究背景方面，Cerrado（巴西稀树草原）的草本湿地（wet grasslands，亦称campos úmidos、veredas）为开放植被类型，以草本植物尤其是禾草类（graminoids）为主，木本盖度稀疏或缺失，分布于季节性积水或排水不良土壤，提供关键生态系统服务，但长期被忽视，正因土地利用变化、水文改变、火干扰改变及气候驱动的水文循环变化而快速消失。恢复实践存在根本空白：缺乏基于参照生态系统（reference ecosystem，可作为生态恢复目标或基准的未退化本地生态系统）的稳健、广泛适用的指标与参照值来评估湿地草地生态完整性和恢复轨迹，现有准则多非基于与参照生态系统的比较，阻碍决策、保护优先级设定及退化诊断。为此，研究人员通过开展对原始（pristine，未受机械化、外来种等降解干扰）Cerrado湿地草地的系统取样，获得结构、组成、水文等多指标参照值范围，评价各指标作为生态完整性诊断与恢复成功评估工具的生态意义、可测性、精度、对干扰或管理的可预测响应及相关性，筛选出可靠且高效的核心指标集，并提出参照条件应理解为范围而非固定靶值，以指导保护与恢复评估。

为开展研究，研究人员选取巴西南部圣保罗州的15个原始湿地草地位点（sites），要求植被未受机械化、入侵种等降解干扰，允许自然火干扰；在每个位点布设3条穿过线（transect），每条10个1 m²圆形样方共30个，记录维管植物物种并估计禾草类（包括Poaceae、Cyperaceae、Juncaceae、Xyridaceae）盖度、非禾草类（forbs、亚灌木、灌木、乔木、蕨类、攀缘植物、棕榈等）盖度、裸土加枯落物盖度；在9个预设0.25 m²副样方收集地上生物量（含活体和近期死体附着基部的材料，排除直径>6 mm茎干），分禾草类与非禾草类，烘干称重；开展样方外快速调查（rapid survey）记录plot外物种以获总位点丰富度；在9个生物量采样点设井测地下水位深度（water-table depth），于雨季末期最大水位时测量；以每位点平均值为位点级描述符，定义参照值为15个位点观测范围，用Pearson相关分析指标间冗余，结合定性–定量评分（生态意义、可测性、精度、对干扰或恢复的时间响应可预测性、保护与恢复相关性）评价指标性能。

研究结果如下：

植物物种组成：在15个位点共记录306种维管植物（73科），前六大科为Poaceae（16%）、Asteraceae（14%）、Cyperaceae（9%）、Melastomataceae（7%）、Xyridaceae（5%）、Fabaceae（4%）；在所有位点均出现的湿地（积水条件）特有种有Acisanthera alsinaefolia、Chaetogastra gracilis、Xyris jupicai；出现于>70%位点的种包括Comanthera xeranthemoides、Desmoscelis villosa、Lagenocarpus rigidus、Ludwigia nervosa、Miconia chamissois、Palhinhaea cernua、Paspalum cordatum、Rhynchospora globosa、Rhynchospora rugosa、Scleria hirtella、Trichanthecium schwackeanum、Xyris savanensis；生长型以草本（forbs，38%）和禾草类（graminoids，28%）为主，灌木7%、乔木7%、亚灌木12%、攀缘3%、棕榈0.3%；47%为积水专一型，33%为积水/非积水兼适型，17%为旱生型；136种（44%）为单一位点特有。

指标参照值范围与平均值：植被总盖度（相对于裸土或枯落物）为25%至100%（均值87%），禾草类盖度20%至100%（均值78%），非禾草类盖度0%至58%（均值9%），裸土+枯落物0%至50%（均值5%）；非禾草类与禾草类盖度比（NG:G）为0.03至0.21（均值0.12）；1 m²丰富度6至14种（每位点30个样方均值，跨位点均值9），30 m²累积丰富度36至73（均值53），每位点总丰富度（含快速调查）47至92（均值70）；地上生物量142至1512 g/m²（均值618），其中禾草类生物量140至1504 g/m²（均值605），非禾草类0至244 g/m²（均值12）；地下水位深度为地表以上8 cm至地下>100 cm（雨季末跨位点均值21 cm）；30 m²丰富度与总丰富度相关（r²=0.61，p<0.01），地上生物量与植被盖度不相关（r²=0.08，p=0.30）。

指标对保护与恢复的相关性和质量：1 m²丰富度、30 m²丰富度、本土植物总盖度（%）、雨季地下水位深度在多数准则（可测性、精度、可预测性、保护与恢复相关性）得分最高（4–5分）；总丰富度和地上生物量因操作繁重、精度受限、位点间变异性大，可行性（2分）与精度（2分）低；指示种存在得分中等但可预测性较低（2分）；NG:G比可测性、精度中等（3分），但对恢复/干扰可预测性低（1分）；禾草类盖度%、非禾草类盖度%、裸土+枯落物%中，裸土+枯落物可测性高（5分）且可预测性高（5分），禾草类与非禾草类可测性较高（4分）但可预测性中等（3分）；地上生物量可测性低（1分），精度低（2分），可预测性中等（3分）。

讨论部分总结：原始生态系统为重建韧性系统提供基线，指标应关联 abiotic（非生物）条件与biotic（生物）响应，翻译水文与土壤梯度为可测生物参数，且简易、敏感于水文改变、火干扰 regime（火干扰体制）、生物入侵、过度放牧等压力。植被总盖度、生长型比例（禾草类vs非禾草类）、1 m²和30 m²丰富度、区系组成为跟踪恢复的最具信息性指标。植被盖度直接关联侵蚀控制、入渗、水文动态及生境提供，湿地草地总盖度高（均值约87%，裸土+枯落物约5%），区别于干草地（dry grasslands）更高裸土比，恢复末端状态可预期少量裸土/枯落物（约5%）以利本土植物发芽与萌蘖；盖度百分制简易可测，宜作常规指标。生长型比例中禾草类占主导盖度，非禾草类较低，这一结构跨区相对同质，禾草类密丛维持水文过程（入渗、存储、表面动态）及火干扰连续性，非禾草类补充传粉等功能；比例积分结构与功能，不需种水平鉴定，敏感于入侵、木本 encroachment（木本侵占）、水文或火干扰改变，恢复应靶向重建禾草类主导、有限非禾草类及一定裸土比例，偏差可提示降解。1 m²丰富度（每位点均值约9种）虽样方间受水位影响变异大（极端积水处可仅1种，其他>20种），但位点均值变异适中，低丰富度可反映环境过滤而非降解；该指标对火频率、霜、干旱、入侵、木本侵占响应可预测，计数简易（不需专门分类也可区分明显种及外来种）。30 m²累积丰富度反映水文梯度和微地形导致的群落异质性，标准化取样（30个1 m²）可提供可比位点内多样性信息。区系组成上，湿地草地具独特类群（Cyperaceae如Rhynchospora、Lagenocarpus、Scleria；Eriocaulaceae如Comanthera、Paepalanthus；Lycopodiaceae如Palhinhaea；Melastomataceae如Acisanthera、Chaetogastra、Desmoscelis；Poaceae如Paspalum、Trichanthecium；Onagraceae如Ludwigia；Xyridaceae如Xyris、Abolboda），多跨广泛水文条件且地理分布广，可作积水条件指示；同时兼适积水/非积水的广布种（如Andropogon virgatus、Axonopus siccus、Axonopus marginatus、Anthaenantia lanata、Trachypogon vestitus）适合恢复利用；15个位点物种名录可作恢复规划的“菜单”。总位点丰富度因需 exhaustive 调查、受采样努力度影响大、与30 m²丰富度冗余、草本层近似种鉴别难，不宜作常规恢复指标。地上生物量受季节、火、霜等短期波动强，位点间和时间内变异大，与盖度、丰富度不相关，不能一致追踪恢复轨迹，且需破坏性采样与实验室烘干称重，操作繁重，故为较不可靠指标。水文是湿地存在与功能的主驱，地下水位深度整合水文功能、土壤 redox、植物可用水，塑造生物地球化学与物种组成；参照条件应为范围（本研究雨季末跨位点均值21 cm，范围地表上8 cm至地下>100 cm），恢复需重建植被及维持水文波动的abiotic条件，有时需流域尺度管理；地下水位监测简易成本可控，是湿地状况务实指标。参照值中结构指标（盖度、生长型比例）和丰富度（1 m²、30 m²）可实现为恢复目标，关联关键服务（地下水补给、供水、侵蚀控制、碳储存）；禾草类主导与低裸土是水文过程恢复的标志；同时参照值可识别需优先保护的原始位点。入侵种（尤其积水适应型外来种如Pinus spp.）盖度可作降解早期信号，应常规监测并触发管理。结论为：研究人员提出了Cerrado湿地草地的参照值范围与指标评价体系，确立植被总盖度、禾草类盖度、非禾草类盖度、裸土+枯落物盖度、禾草类与非禾草类盖度比、1 m²丰富度、30 m²丰富度、雨季地下水位深度为高效可靠的核心指标集，总位点丰富度与地上生物量因高变异与操作成本宜为补充解释指标；区系核心类群与三位点共有湿地特有种可作诊断与监测种；参照条件应理解为范围而非固定值以容纳水文动态与时空变异；结构指标与α、γ尺度丰富度可实现为恢复靶标，水文（地下水位）恢复是前提且需景观/流域考量；该参照框架可支撑Cerrado湿地草地的保护优先级诊断与恢复适应性管理。