河岸植被恢复对农业用地影响下溪流生态系统的修复作用：来自西班牙北部三个溪流的实证研究

《Freshwater Biology》：Restoration of Riparian Vegetation Can Mitigate Impacts of Agricultural Land Use on Stream Ecosystems

这篇综述通过对比控制点、受干扰点和恢复点，系统评估了河岸植被恢复对溪流关键生态过程（如叶片凋落物分解和附生藻类生物量积累）及相关生物群落（无脊椎动物、水生丝孢菌和藻类）的影响。研究表明，恢复点在水质改善、生物群落结构优化及生态功能提升方面呈现积极趋势，强调了河岸恢复作为管理策略的有效性，但效果受局部环境因素调控。推荐关注流域尺度恢复与长期监测的必要性。

　　

1 引言

溪流生态系统易受多种人为压力影响，尤其是农业土地利用导致的河岸植被清除，会直接或通过生物多样性变化改变关键生态过程，如植物凋落物分解和营养循环。河岸森林恢复可通过稳定河岸、过滤污染物、改善水质及提供栖息地来逆转部分影响，但其对生态过程的具体作用机制尚不明确。本研究以西班牙北部三个溪流为案例，对比控制点（无干扰）、受干扰点（农业环绕无植被）和恢复点（农业区但已恢复植被），验证以下假设：受干扰点因高营养盐和污染物导致敏感无脊椎动物（如EPT类群）减少，分解速率降低，但微生物活性和藻类积累增强；恢复点则呈现中间状态，河岸恢复通过增加凋落物输入和减少光照，促进碎食者活动而抑制初级生产和微生物分解。

2 材料与方法

2.1 研究地点

研究于2023年3月至5月在西班牙维多利亚-加斯泰兹附近的Oka、Batan和Zapardiel三条溪流进行，每条溪流设控制点、受干扰点和恢复点（50米长河段）。恢复点植被于2008-2010年种植，形成约2米宽的乔木-灌木带。溪流间歇性因钙质底质和农业取水增强，环境条件差异显著。

2.2 水质分析

连续监测水温，定期测量电导率、pH、溶解氧、流量及营养盐（如DIN和SRP）。微生物指标包括总细菌、可存活细菌、大肠杆菌和肠道球菌计数。主成分分析（PCA）用于表征站点间理化差异。

2.3 叶片凋落物

采用赤杨（Alnus glutinosa）和橡树（Quercus robur）凋落物，封装于粗网（5毫米，允许无脊椎动物进入）和细网（0.5毫米，仅微生物分解）凋落袋，放置29天后回收，测定干质量损失率（AFDM）。叶片性状包括碳（C）、氮（N）、磷（P）含量、坚韧度和比叶面积（SLA）。

2.4 无脊椎动物与水生丝孢菌

无脊椎动物鉴定至属级，区分为碎食性食碎屑者和其他类群。水生丝孢菌通过诱导孢子产生，计数孢子率并鉴定物种。

2.5 附生藻类

使用大理石瓷砖作为基质，培养29天后采集附生藻类，测定生物量（AFDM）、叶绿素浓度（Chl-a、Chl-b、Chl-c）和藻类群落组成。计算藻类污染指数（如TDI和Palmer指数）。

2.6 数据分析

采用广义最小二乘法模型分析变量差异，非度量多维标度（NMDS）和PERMANOVA检验群落结构变化，指示物种指数识别特征类群。水质生物指数包括IBMWP、ASPT和EPT。

3 结果

3.1 水质

受干扰点呈现低氧、高营养盐（如NO₂^?、NH₄⁺）和细菌增殖，恢复点部分改善（如氧含量上升，但NO₃^?因氧化作用累积）。磷限制明显，恢复点SRP降低。

3.2 叶片凋落物

总分解率在受干扰点降低，恢复点呈恢复趋势；赤杨分解快于橡树。Oka溪流因间歇性和钙化出现有机质增加异常。微生物分解和丝孢菌孢子产生率在恢复点最高，受营养盐（尤其是硝酸盐）刺激。

3.3 无脊椎动物

控制点以敏感EPT类群（如Habrophlebia、Leuctridae）为主，受干扰点转向耐受类群（如摇蚊科、寡毛类）。恢复点群落结构居中，部分敏感类群重现。生物指数显示恢复点水质改善但未完全恢复。

3.4 水生丝孢菌

孢子产生率和丰富度在恢复点最高，赤杨上更高。特征物种如Alatospora acuminata在控制和恢复点占优，反映分解阶段差异。

3.5 附生藻类

藻类生物量和叶绿素a在受干扰点和恢复点均较高，但群落组成变化：受干扰点以Scenedesmus等富营养类群为主，恢复点出现低光适应类群（如Klebsormidium）。藻类指数显示营养状态从寡中营养到富营养。

4 讨论

4.1 水质

农业活动导致富营养化，恢复点通过遮荫和氧化作用部分改善水质，但硝酸盐遗留效应突出，磷消耗更快，自净能力差异受局部因素调控。

4.2 叶片凋落物分解及相关生物群落

总分解率下降与敏感无脊椎动物减少相关，恢复点部分恢复碎食者功能。微生物分解和丝孢菌活性受硝酸盐促进，赤杨响应更显著。群落结构变化表明功能冗余存在，但恢复点物种更接近自然状态。

4.3 附生藻类积累与藻类群落

高营养和光照驱动藻类增殖，恢复点遮荫未抑制生物量，但引发类群更替，自净功能得以维持，凸显生态系统功能恢复潜力。

5 结论

河岸植被恢复能缓解农业对溪流生态系统的影响，表现为水质部分改善、生物群落优化及生态功能提升。然而，恢复效果依赖环境背景（如间歇性、上游遗留污染），强调流域尺度修复和长期监测的重要性。未来需结合流域管理策略，以实现生态韧性全面提升。