城市草原恢复的困境：地上与地下植被群落的现状及启示

《Urban Ecosystems》：Standing vegetation and seed bank patterns paint a bleak picture for urban grassland restoration

城市化与城市扩张导致全球栖息地转变和生物多样性丧失，草原受威胁严重。研究人员以南非茨瓦内市为例，探究城市残余草原斑块中地上和地下植被群落与斑块连通性、斑块大小的关系。结果显示草原斑块入侵严重，仅依靠种子库自然恢复效果不佳。该研究为城市草原恢复提供重要依据。

　　城市化浪潮正以前所未有的速度席卷全球，城市像不断扩张的巨兽，吞噬着自然栖息地。在这一过程中，草原首当其冲，遭受着严重的破坏。城市的发展带来了栖息地碎片化、物种入侵等诸多问题，使得城市草原的生态环境岌岌可危。而对于城市草原的恢复，过去人们的关注度不足，许多地区对其恢复过程了解甚少。在这样的背景下，为了深入了解城市草原的现状，探寻有效的恢复策略，来自南非比勒陀利亚大学（University of Pretoria）的研究人员开展了相关研究。

研究人员以南非豪登省茨瓦内市的 11 个自然保护区内的 12 个采样点为研究对象，这些保护区代表了历史上较大片草原的残余斑块。研究旨在探究残余城市草原中地上和地下植被如何随斑块连通性和斑块面积变化，具体量化周边道路密度和残余植被斑块大小与地上植被（覆盖度和物种丰富度）、地下植被（种子丰度和物种丰富度）以及地上 - 地下植被组成相似性之间的关系。

研究结果发表在《Urban Ecosystems》上，意义重大。它揭示了城市草原当前面临的严峻形势，为城市草原的恢复和长期保护提供了关键的科学依据，有助于制定更合理有效的生态保护策略。

在研究方法上，研究人员首先进行了研究区域和采样地块的选择。在茨瓦内市的 11 个自然保护区中，多数保护区设置 1 个 18m×18m 的采样地块，因 Rietvlei 自然保护区面积较大设置 2 个地块。在每个采样地块内，再划分 25 个 2m×2m 的子地块。之后，研究人员进行了地上和地下采样及种子萌发实验。在生长季（2022 年 11 月至 2023 年 1 月）对地上维管植物物种进行识别并估计其冠层覆盖度；采用幼苗萌发法，从每个子地块中心采集 10cm 深、5cm 直径的土壤芯，在比勒陀利亚大学进行为期 6 个月的种子萌发实验。最后，运用 S?renson 相似性指数（S?rensen 1948）比较地上和地下物种组成相似性，并使用广义线性模型（GLZs）测试保护区面积和道路密度对植被特征的影响。

研究结果主要如下：

• 物种记录：在所有采样点，共记录到 233 种地上植被物种，88 种（2669 株幼苗）从种子库萌发。地上物种丰富度在不同保护区间为 33 - 56 种（均值 ± 标准差 = 44.5±7.3），地下为 12 - 37 种（26.4±7.4）。种子库中 31% 的物种为外来物种，地上植被中仅 13% 为外来物种。
• 植被覆盖：地上植被平均覆盖度在采样地块间无显著差异（p = 0.44），多为 90 - 100%，但外来植被覆盖度差异大，为 1 - 67%，平均占总植被覆盖度的 32%。
• 物种相似性：所有采样地块中，地上植被与种子库的相似性较低（0.25±0.06），整个茨瓦内市的数据集也是如此（S?renson 相似性指数 = 0.31）。
• 影响因素分析：对于地上植被和种子库，道路密度和保护区大小都不是总物种丰富度、覆盖度、外来物种丰富度和覆盖度的显著预测因子，也与地上 - 地下相似性无关。

在研究结论和讨论部分，研究表明茨瓦内市许多城市草原斑块入侵严重，地上和地下都有大量外来物种，且种子库中外来物种占比较高。这意味着仅依靠种子库进行自然恢复不太可能有效，因为外来物种种子的持久性和高存活率，会使它们在清除地上部分后很可能再次出现。此外，城市草原中地上植被在种子库中的代表性差，许多地上物种在种子库中缺失，同时一些种子库物种在地上也未出现，导致两者相似性低。而且，道路密度和保护区大小对植被特征无显著影响，可能是该地区城市化已进展到一定程度，其他因素主导了保护区间植被的差异。不同保护区间物种组成存在差异，这可能是由于扩散限制、环境条件、土地利用历史和管理实践不同导致的。基于以上结论，研究人员建议采取积极的恢复干预措施，如重新播种和控制外来物种，并且这些恢复工作需要各保护区、周边物业所有者和市政当局之间进行良好协调，以防止已清除斑块的再次入侵。这一系列的研究结论和建议，为城市草原的恢复和保护指明了方向，对于维护城市生态平衡、保护生物多样性具有重要的现实意义。