【沿海沙地植被修复探究文献综述6500字】

沿海沙地植被修复研究国内外文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u9791沿海沙地植被修复研究国内外文献综述 1255111.1.1沿海沙地植被修复的研究进展 1255421.1.2植被修复对生态环境效应的影响 41.1.1沿海沙地植被修复的研究进展植被修复措施选取根据退化受损状况和脆弱程度以及修复紧迫性，可从自然修复、人工修复、人工辅助自然修复三方面综合考虑。首先，轻度退化的生态脆弱区大都采用围栏封育等措施(赵燕兰等，2017；荣浩等，2019)，避免人为干扰使其生态系统内部调节自然更新(Pangetal.,2019)，这可能会需要经过漫长的周期；而严重退化的生态脆弱区已经无法靠自身调节，需要人工和自然相结合，包括生物措施和工程技术。国内外对多种类型的生态系统的植被修复进行了大量研究。当前沙化草地、退化荒漠草原、西藏高原退化生态系统的修复治理主要从围栏封育、机械沙障固沙和人工植被修复措施入手(赵燕兰等，2017；荣浩等，2019；陈斌等，2014)；我国河谷生态系统则从节水保水技术、植被修复模式等方面进行着手修复(邵方丽，2017)；破损山体植被修复根据矿山类型选择不同的植被修复方法、常用物种及土壤改良的综合治理措施(王青青等，2018)。可见在植被修复具体实施时需要灵活针对不同生态系统、地域、退化程度选择相对应的修复解决方案。其中植被恢复的影响因素是生态修复中需要关注的重点(Lietal.,2018)，具体可以从树种选择、植物搭配模式、栽培抚育技术三个层面考虑(陈海兵，2012)。根矿山植被修复方面，采取覆土和人工补种措施，模式大多采用乔木、灌木和草本复层结构模式，多树种多层次混交为主的植被修复效果较好(王青青等，2018)；而通过对衡阳紫色土丘陵坡地植被修复各模式的人工、半人工植物群落的组成、结构，物种多样性及土壤主要养分的研究，发现灌草修复模式的生态效益较好(姜琳等，2019)。国内外植被修复模式的研究中，多种复合型植被修复模式显然具有较高优势，被给予广泛认可。其中，乔、灌、草配置形式的生态效益为最佳，其次则是乔灌、乔草、灌草，但由于各地气候条件和立地状况不同，适宜栽植的植物种类、植被修复方式不同，对当地生态系统的调节作用也不同。因此，具体修复措施需因地制宜具体情况具体分析，实际修复效果需要通过试验来验证，选出对目标地域的生态环境作用相较更佳的修复模式。植被修复和构建稳定的植物群落是长期以来生态学和林学的研究热点，且人工辅助修复植被能够在短期内快速改善土壤和小气候(Conditetal.,2013；闫美芳等，2019；李俊超等，2015)。为满足当前现代沿海生态城市的需要，同时考虑到休闲观光的需要，要注重海岸植被修复绿地与城市道路及沿海环境的协调建设，以人为本，全面综合生态效益与景观效益，加强沿海城市海岸带植被修复的生态建设。以修复生态学为理论基础，选择合适的修复模式和先锋植物修复群落结构，要采用适当的生物、生态及工程技术，实行植被、土壤与微生物同步修复，逐步修复沿海沙地生态系统的基本功能，并最终达到自我持续发展的目标(叶功富等，2006)。生境对植物群落结构有着重要影响，环境因素影响植物群落物种间的相互作用，从而影响植物群落的组成和结构，比如雨热充沛的地区，有更多的物种共存，物种间作用更强(Louetal.,2020；辜翔，2018)，这种基于自然植物群落物种组成及功能性状特征与其自然环境长期综合适应的论点逐渐发展成了群落配置理论(communityassemblytheory)(Huangetal.,2014;O'Learyetal.,2018)，从深层次解释了地带性植物群落特征的形成。目前对植物群落构建的研究主要有基于物种、谱系结构、功能性状、功能性状与谱系结构相结合等方法(柴永福等，2016)。而在城市景观中，近自然人工植物群落的构建则遵循着生态多样性与适应性原则、功能性原则、景观美学原则(卢山等，2015；胡雅馨等，2020)。群落构建方法在植物选择方面，以地带性树种为主体，考虑非地带性生境因子；群落的结构设计方面，乔灌草结构搭配，配比接近2︰3︰2较为适宜，构建复层、异龄、多种类的森林群落结构(卢山等，2015)，同时注重植物群落结构与其功能相适应；对于生态养护管理方面，则要掌握群落演替过程，适当保留杂草和植物凋落物，做好绿地轮休(胡雅馨等，2020)。因此，在青岛市黄岛区的沙质海岸带植被修复过程中，植物群落构建需要从植物种类、群落结构、生态养护管理三方面展开，密切关注生境与植物、植物与植物之间的相互联系，同时做到生态景观相结合，最终实现“1+1>2”的目标。我国沿海沙地的绿化工程已经取得巨大的进展，但在滨海沙地景观营造时多数存在重视美观而未考虑海岸生态保护，没有意识到植被丧失会增加波浪对海岸的侵蚀(Sillimanetal.,2019)。采取在沙地上进行建筑物或园林小品建设，或直接在沙滩上填土绿化，沙滩和建筑物之间未留出一定的距离空间，因而对海岸造成严重侵蚀(林雪美等，2009)。同时，对滨海沙地系统的特殊性、海岸生物的多样性以及海岸自屏障作用等功能认识不足，无法对海岸特殊的生态服务价值进行准确评估，非常不利于海岸沙地的保护和修复。鉴于大量国内外研究，沿海沙地植被修复沙丘的固定是首要的，多采取设置沙障、种植固沙植物来固定沙地。南方地区沿海沙荒地起初采用营防风固沙林和工程措施相结合的方法进行修复(张水松等，2000)；后来福建省重点从树种选择、造林方法、林带结构和功能的优化以及后续管理四方面进行沿海沙地的植被修复(傅培佳，2014)。在日本，针对其沿海地区海风大、浪潮强的特点，海岸植被修复过程重视生物措施与工程措施相结合，多选择抗风沙、耐潮湿强的树种，如黑松(Pinusthunbergii)、海桐(Pittosporumtobira)等。以往山东省对于抑制砂质海岸生态系统的退化采取过多种对策，秉承保护海岸线是人与自然的双赢策略，起初针对山东胶南沙质海岸林地土壤干旱瘠薄的特点，采用了绿肥压青、根际覆盖和施用有机肥3种方法(张敦论等，2001)；后来采取了包括大量修建顺岸坝、丁坝等海岸工程遏止砂质海岸后退，抛沙养滩、个别海滩重塑，严禁滩面和滨海采砂等措施(李兵等，2013)。可见目前山东省沙质沿海的生态修复主要关注工程技术措施以及主打防护林营造的防护型植被修复，关于将景观游赏和生态防护需求并重考量的植被修复措施的研究需进一步补充。进行植被修复是修复生态系统功能最直接有效的措施(董凌勃，2020)，目前关于植被修复模式的研究，不复以往的单一，树种选择更加全面，功能效益也综合考虑到集生态、景观、社会等多重效益于一体。在植被修复模式的研究中，多种复合型植被修复模式显然具有较高优势，不仅能带来更好的景观效益，而且更加有利于多种生态效益的发挥。例如在福建省赤山林场选取3种混交模式进行植被修复(莫小香，2013)；广州海岸景观防护林采用以多层次的乔灌草配置的综合修复措施(裴男才等，2013)。而虽然乔灌草多层复合结构在多数环境中表现较优，但针对具体的地域和气候不同，甚至经济社会发展状况的不同都有可能导致模式应用结果的差异。并且我国的植被修复系统的研究主要集中于西北、西南、华南三大区域，而关于北方海岸的植被生态修复研究相对较少，针对沿海沙地的植被修复模式方面的研究较为缺失，需要因地制宜进行进一步实地调查试验，根据山东黄岛沿海沙地的特点、面临的生态问题以及为适应城市现代化发展进行针对性探讨，以形成可防可赏、独立规范、系统有效的植被修复模式，对黄岛沿海沙地生态系统产生优良生态效益，同时满足城市发展和人民社会需求。植被种类繁多、配置组合模式多样，位于海岸前沿位置的树种生长较为低矮，但枝叶繁茂、树冠开展、分枝多，能够降低风速并阻挡部分风沙；可密植于后方的高大树种树冠较窄，能作为二次屏障能够进一步拦截风沙；还有分泌粘性汁液和油脂的植物，则能够将沙土等颗粒物粘附在叶片表面；并且多种植物各自根系的生长深度和蔓延广度均有差异性，搭配种植能更好的发挥固土蓄水的作用。根据往年野外调查，山东的潮上带沙滩配置基干林带以抗海风的黑松和耐沙的刺槐(Robiniapseudoacacia)、白榆(Ulmuspumila)、赤松(Pinusdensiflora)为主；乔林带下栽植一些萌生性强、有改土作用的豆科灌木，如耐沙植物紫穗槐(Amorphafruticosa)、胡枝子(Lespedezabicolor)；药用植物罗布麻(Apocynumvenetum)、月见草(Oenotherabiennis)等耐沙植物也可栽培。乔、灌木林带下天然生长的草本沙生植物应保留，对固沙防风效果显著的药用植物单叶蔓荆(Vitexrotundifolia)、蒺藜(Tribulusterrestris)等，应采取保护措施，这样不仅能迅速改变沿海生态脆弱的现状，提高固沙的生态效益，而且还可以获得多种经济效益(徐德成，1991)。这些擅长不同职能的沿海植被搭配组合起来能更好地承担保护海岸的重任，此外，植被所处的生长期等因素都有可能影响生态效益的发挥。因此，在沿海沙地植被修复时，一定要遵循因地制宜的原则来选择合适的模式，探讨出能在保证景观性和多样性的前提下，相对较优地发挥其生态效益的植被修复模式。1.1.2植被修复对生态环境效应的影响植被修复是一个漫长的过程，生态功能需要较长的周期才能较为明显稳定地表现出来，可通过研究植被、土壤以及小气候等因子指标的差异反映修复地的生态功能改良效果(刘飞雄，2015)。一方面观察对比前期修复效果的变化，筛选出能在较短时间内进行海岸生态修复的植被修复模式，另一方面以便针对长期的修复计划及时进行技术调整，优化调整总体的修复模式减小折损，并由此更好地追踪植被修复过程中产生的变化规律，较好的控制整个修复进程的发展走向。主要可通过分析植被修复区中不同植被模式的物种多样性、土壤的理化性质、微生物以及酶的活性和林内温湿度等指标，与未进行干预的自然修复植被区进行效益评价对比(侯春兰等，2019；Wuetal.,2018)。除此之外，还有对于环境群落特征、植被覆盖状况、植被动态、景观效果等较为宏观、全面的植被修复生态效益评价的研究方法(赖力等，2019；刘硕等，2019)。研究不同模式的植被修复效果，通过对植被、小气候和土壤性质的影响进而对生态环境进行修复，是林学、生态学、水土保持等学科探究问题的切入点(蒋丽伟等，2019；杨鼎等，2020)。土壤水、热、气动态与植被生长发育密切相关，植被修复是土壤结构、土壤养分改善的基础，同时土壤生态过程又影响着植被修复进程(杨万勤等，2006)。地上植被、土壤系统、林内小气候三者之间存在着复杂的交互作用(Creevyetal.,2020;Shenetal.,2020；王志印，2019)，土壤物理性质、养分状况、酶活性以及微生物的变化直接影响植物生长，而不同植被类型对沿海沙地土壤质量的影响不同(Liuetal.,2018;Xieetal.,2017)。因沙地土壤水分、养分作用的发挥受到各种因素影响，不同植被类型间土壤酶、微生物与养分之间关系较为复杂，且随土层深度的变化，作用效果的大小也不同(王学林，2021;Seleimanetal.,2018;张唤等，2016；单贵莲等，2012)。在沿海沙地不同植被修复模式对地上植被、土壤系统、林内小气候三方面的作用过程与机制复杂多样，这在一定程度上影响了植被复合系统在沙质海岸生态修复中的应用。因此，对沿海沙地植被修复地的小气候-土壤-植被变化的研究具有重要意义。小气候是由于植被、地形和人为构筑物等使下垫面结构和性质不同，造成热量和水分收支差异，从而在局部形成的一种与大气候不同的近地层气候(沈运扩等，2014；李坤等，2018)。研究表明，不同植被修复模式对林内小气候具有显著不同的调节效果(夏繁茂等，2013；Bowleretal.,2010)，不同模式营造的植物空间形态不同，影响着空气温湿度等因子，导致林内的环境舒适度各有差异，直观地反映林分内部的生态环境因子改善情况。长期的植被修复可形成稳固的植物群落，能促进生态系统的养分循环，使土壤中各元素含量更加稳定，显著改善土壤质量，改良土壤结构，提高土壤涵养水源功能，缓减地表风蚀，达到相对稳定的状态(Lietal.,2019;Zhangetal.,2019;Haoetal.,2020;雷声坤等，2018)。土壤理化性质、土壤呼吸、土壤酶及微生物数量等是反映土壤质量的主要指标(Xieetal.,2017；王学林，2021；王志印，2019)。土壤理化性质即土壤物理学和化学属性，是反映土壤结构和土壤养分状况的指标，调控着土壤中的物理、化学和生物学过程(Xieetal.,2017；Sahaetal.,2018)，对不同植被修复模式中的植物演替及生长发育和土壤养分转化有着不同影响(张桐等，2016;Liuetal.,2018;Uedaetal.,2017;Seleimanetal.,2018)。土壤容重因土壤质地、结构和土壤有机质含量而异，对于特定的土壤类型容重可代表土壤的紧实度。pH可反映土壤提供养分和缓冲化学改良的能力，有时可影响土壤化学和生物学反应(任芳菲，2009)。含水量及持水状况可从水分渗透、保持、可利用性、排水和水气平衡等全面评价土壤功能。土壤有机质反映了土壤质量，作为营养来源影响着土壤养分组成，可以改善土壤理化及生物学性质，提高土壤生物活性(孙慧，2016)。土壤全氮是土壤氮素养分的储备指标，是衡量土壤氮素供应状况的重要指标，能在一定程度上表征土壤氮素的供应能力，其与土壤有机质有密切的正相关关系。全磷含量与土壤母质、成土作用有很大关系，另外也受土壤有机质含量的影响(盛茂银等，2013)。全钾主要受土壤矿物种类、成土母质的影响，另外生物气候条件、土地管理措施等因素也会对土壤产生影响，并最终影响土壤全钾含量。土壤呼吸指未受到干扰的土壤中产生CO2的所有代谢反应，能反映土壤物质代谢和能量流动，土壤呼吸速率能反映生态系统对胁迫的敏感度和响应机制，可研究植被修复过程中其变化规律，判断植被群落演替、土壤结构变化，评价各植被模式的修复效果，为比较自然恢复与人工辅助修复措施提供依据(周育智等，2016；崔羽等，2019；吴建召等，2019)。土壤酶通过促进土壤物质转化进程释放出大量养分，能够促进植物群落有机物分解与养分转化，提供生物物质循环所需养分与能量，对生态系统中的动植物和微生物都具有重要影响，对生态系统的稳定性起到重要作用(Schimeletal.,2017)。土壤酶活性对于各种植被营建和土地措施非常敏感，能够在较短时期内对修复措施做出反应，而土壤理化性质的变化过程则要缓慢许多(纪立东等，2007)。主要包括脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶等，脲酶促进有机物水解为氨和二氧化碳，蔗糖酶促进葡萄糖转化，过氧化氢酶促进有机物转化，中性磷酸酶促进有效磷转化，这五种土壤酶既是物质循环的参与者，也是评价生态系统土壤酶活性的重要指标，用来判别不同的植被修复措施对土壤质量的影响(王学林，2021)。脲酶是一种极具专一性的水解酶，能将土壤中的尿素水解，在植物生长发育、土壤营养转化过程中发挥基础作用，脲酶活性能反映土壤肥力在各种自然和人为作用下的微小变化，是敏感的土壤质量指标(崔羽等，2019)。过氧化氢酶参与氧化还原反应，是好氧微生物的指示剂。过氧化氢酶的活性与土壤有机质含量、植物物种多样性密切相关，可反映土壤肥力高低(孙慧等，2016)。磷酸酶是一种水解酶，参与土壤磷素转化为植物提供有效磷，中性磷酸酶主要来自细菌。蔗糖酶属转化酶的一种，主要来自植被的根系、土壤微生物和土壤动物，转化蔗糖被植物直接利用，蔗糖酶活性可反映土壤的有机碳累计与分解转化强度(莫小香，2013)。土壤微生物性质可反映土壤生物的稳定性，影响着土壤养分的高效利用和土壤结构改良(Xieetal.,2017;李刚等，2013；张唤等，2016)。MBC、MBN占土壤有机碳、氮的比例虽小，但它们在土壤中极其活跃，既是土壤养分转化与循环的动力，也是植物有效养分重要的储备库，而且土壤微生物生物量碳、氮转化迅速，对土壤微小的措施均会引起其活性变化，对土壤环境因子的变化也极为敏感，常被用来评价土壤受干扰或管理影响的情况(Dooleyetal.,2012；姚小萌，2015)。微生物三大类群指的是细菌、真菌、放线菌，它们参与了有机物的分解、有机质形成、养分的转化和循环、土壤结构的改良，在生态系统的物质循环和能量流动中至关重要，故而被称为植物营养元素的活性库(涂志华，2012；戴雅婷等，2016；苏立涛等，2010)。细菌作为土壤微生物中重要的组成部分，对凋落物分解、养分循环有促进作用；土壤真菌影响土壤团聚体的稳定性，是冬季土壤微生物的优势类群；放线菌则是土壤酶活性的重要来源(Andersonetal.,2007)。林下植物多样性、草本生物量和重要值是衡量植被修复效果的重要指标(杨路存等，2018；冶民生等，2004；王勇军等，2010)。植物多样性反映了植物的优势度、均匀度和丰富度，可