讨论
3.1城市废弃地再野化时空维度的差异与协同
在空间上,城乡梯度空间的城市生态系统研究具有重要意义,相关研究表明,生态系统结构、功能及物种多样性具有显著的城乡梯度关系[32-33],且城市野化的自生植物物种丰富度是斑块特性及城乡梯度相互作用的结果[34],这与本研究结果相一致。在时间梯度上,已有研究表明,在缓慢的生态恢复过程中,物种丰富度和物种多样性总体呈增长趋势[35-36],本研究支持该观点。相关研究表明,物种组成和多样性模式更受区域尺度中微环境变量(土壤、水分、光照等)的影响[37],本研究对裸地再野化乔木树种空间分布特征的分析也表明,场地中的立地条件和地物地貌,特别是矗立物会对乔木树种再野化过程产生显著影响。
城乡梯度与物种总数显著相关,但与不同类型物种的相关性存在较大差异,这可能是受到了城乡梯度上物种种库差异的影响;时间与物种相关性的不显著,则说明了再野化演替进程的复杂性,因此需要关注更长时间尺度上的再野化恢复机制,例如从裸地到稳定生态群落形成的时间尺度。本研究虽然探讨了时空梯度与样地差异对再野化植物多样性的影响,但受限于样本差异与数量,未能量化出时间梯度、空间梯度和场地特征三者对再野化进程中物种丰富度的影响。
城乡梯度与物种总数显著相关,但与不同类型物种的相关性存在较大差异,这可能是受到了城乡梯度上物种种库差异的影响;时间与物种相关性的不显著,则说明了再野化演替进程的复杂性,因此需要关注更长时间尺度上的再野化恢复机制,例如从裸地到稳定生态群落形成的时间尺度。本研究虽然探讨了时空梯度与样地差异对再野化植物多样性的影响,但受限于样本差异与数量,未能量化出时间梯度、空间梯度和场地特征三者对再野化进程中物种丰富度的影响。
3.2再野化物种丰富度特征
调查表明,南昌市废弃地再野化的主要物种为草本植物,共计38科67属76种,与同属废弃地的伊敏露天煤矿排土场(再野化25年,自生植物21科64种)再野化结果相近[36],而与北京废弃采石场(再野化15年,共出现植物37种)有较大差异[35],并低于南京市公园绿地(56科186属241种自生草本植物)及北京奥林匹克森林公园(28科79属102种)[38-39],说明废弃地相较于城市绿地自生植物少,植物恢复缓慢,且同为废弃地时,场地初始立地条件对后期植物恢复有重要影响。
从物种来源看,废弃地草本植物中的非入侵植物有42种,占比57.9%,入侵植物32种,占比42.1%;从传播途径看,动物传播8种,占比10.5%,风力传播20种,占比26.3%,自体传播44种,占比57.9%,水力传播4种,占比5.3%,说明在废弃地中自体传播为物种的主要传播途径,这与相关研究认为城市生境中土壤种子库是城市地上自发植物的时空丰度和多样性的决定因素的结果相一致[40]。对研究数据的相关分析也表明,不同样地非入侵、入侵物种数量及不同传播途径植物种数与时空梯度间不存在显著相关关系,这也说明城市的复杂环境会导致物种来源的复杂化。基于易鉴别性原因,现有对城市自生植物的研究主要是针对草本植物和木本幼苗[41],而少有对已经进入生长期及成熟期树木的研究,因此以再野化树木为研究对象探讨再野化演替机制可以拓展对再野化的系统认知。
裸地再野化乔、灌、草的自然恢复进程中,乔、灌的恢复难度要大于草本,因此适当的人工恢复措施对于废弃地的生态恢复具有重要意义。再野化是一个复杂、综合的地上地下生态过程,对再野化裸地植物、动物、微生物、环境因子等的协同演替过程与效应进行研究,能更好地探索再野化复杂生态过程的机制和机理[39]。从“3C”视角而言,城市绿地的斑块大小、分维数和连通性等对再野化有重要影响[17-18]。
从物种来源看,废弃地草本植物中的非入侵植物有42种,占比57.9%,入侵植物32种,占比42.1%;从传播途径看,动物传播8种,占比10.5%,风力传播20种,占比26.3%,自体传播44种,占比57.9%,水力传播4种,占比5.3%,说明在废弃地中自体传播为物种的主要传播途径,这与相关研究认为城市生境中土壤种子库是城市地上自发植物的时空丰度和多样性的决定因素的结果相一致[40]。对研究数据的相关分析也表明,不同样地非入侵、入侵物种数量及不同传播途径植物种数与时空梯度间不存在显著相关关系,这也说明城市的复杂环境会导致物种来源的复杂化。基于易鉴别性原因,现有对城市自生植物的研究主要是针对草本植物和木本幼苗[41],而少有对已经进入生长期及成熟期树木的研究,因此以再野化树木为研究对象探讨再野化演替机制可以拓展对再野化的系统认知。
裸地再野化乔、灌、草的自然恢复进程中,乔、灌的恢复难度要大于草本,因此适当的人工恢复措施对于废弃地的生态恢复具有重要意义。再野化是一个复杂、综合的地上地下生态过程,对再野化裸地植物、动物、微生物、环境因子等的协同演替过程与效应进行研究,能更好地探索再野化复杂生态过程的机制和机理[39]。从“3C”视角而言,城市绿地的斑块大小、分维数和连通性等对再野化有重要影响[17-18]。
从城市中自生乔木植物传播路径来看,乔木主要靠自体传播和动物传播,其中动物传播为乔木传播的主要方式,而飞行动物具有更大的传播空间和距离,因此对城市物种丰富度保护具有重要意义。研究城市环境再野化实践中的物种丰富度恢复过程、机制和路径,测度物种丰富度并预估其峰值,可以更加科学合理地指导城市再野化实践。
3.3城市语境下的再野化
城市形态由空间构造和基础设施背景组成,构成了城市的物质维度;城市环境由人及其活动组成,构成了城市的主体维度[42]。无论是城市的物质维度还是主体维度,人的主导作用毋庸置疑。因而,城市语境中的再野化必然是从减少或避免人为介入与干扰的自然自主恢复演替的进程[12-15]。但以人为核心的环境塑造,必然体现社会的普遍意识和认知的合理性与正当性,这又为人为介入与干扰提供了强大的社会人文基础,并表现为对自生植物的选择性清除及再野化环境的干预(改造或围封)[43-44]。因此,城市再野化研究与实践迫切需要从人文视角和生态视角引导公众认知,促进公众对再野化的认同与参与[45-46]。
4结论
通过对南昌市具有时空差异的8处废弃场地的再野化研究,对南昌市废弃地再野化时空特征得出如下结论。
1)再野化存在显著的城乡空间梯度关系,但时间梯度关系不明显。废弃场地的再野化是场地内因与环境外因、空间横向与时间纵向上共同作用的过程与结果。内因的生态本底与立地条件构成了再野化的基础,外因的环境条件发挥了促进物种迁移渗透及生态系统复杂性的重要作用。内因与外因实质上构成了空间横向维度的再野化基底,在空间基底上叠加时间的自然选择与修正,推动了再野化的演替进程。本研究表明,时间梯度上植被的自然恢复是一个缓慢的生态过程,因而在原有生态系统被重度破坏的场所,适宜的人工生态修复是快速恢复和重建新生态系统的必要措施。
2)不同立地条件及场地内外环境对植被再野化演进特征有显著影响。再野化的生态过程是一个双向影响的演化系统,既有内部的物种演进及物质能量流动的内推影响,又受内部与外部相互渗透的交互影响。生态系统所包含的动物、植物和微生物及其所处环境是一个综合的复杂系统,因此对于再野化的研究需要更深入地探讨各生态要素间相互作用的生态逻辑和机理。
3)南昌市再野化的先锋树种主要是落叶树种构树和白花泡桐,乔木的恢复与场地内矗立物的分布有密切关系,其生态占位与其传播途径和生理习性相关。再野化植被未形成稳定的植物群落前,不同类型乔木间呈现斑块状聚集性恢复特征,但其生态占位与植被自身生理特性及场地环境特征相关,表现出相应的空间依赖关系。人工生态修复需要考虑所选植被的种间竞争关系及环境适应能力,以促进荒野地植物群落的快速恢复。
注:文中图片除注明外,均由作者绘制。