不同生態(tài)恢復(fù)方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的整合分析

吳舒堯,黃 姣,李雙成

北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京大學(xué)土地科學(xué)中心, 北京 100871

不同生態(tài)恢復(fù)方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的整合分析

吳舒堯,黃 姣,李雙成*

北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京大學(xué)土地科學(xué)中心, 北京 100871

全球范圍內(nèi)關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的減少使人類社會(huì)面臨巨大的威脅,生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)提供各種產(chǎn)品和服務(wù)的基礎(chǔ)。生態(tài)恢復(fù)工程對(duì)退化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性進(jìn)行修復(fù),對(duì)于緩解人類環(huán)境壓力具有非常重要的意義。長期的理論和實(shí)踐工作形成了多種生態(tài)恢復(fù)措施：(1)單純基于生態(tài)系統(tǒng)自我設(shè)計(jì)的自然恢復(fù)方式,(2)人為設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行干預(yù),反饋影響生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì),(3)人為設(shè)計(jì)對(duì)目標(biāo)種群和生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行直接干預(yù)和重建。這3類恢復(fù)方式可以在不同程度上定向的影響生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程,反映了人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的低度、中度和高度介入。哪種恢復(fù)方式和介入程度能夠?qū)崿F(xiàn)更好的恢復(fù)效果,是生態(tài)恢復(fù)學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵問題,但到目前為止,雖廣有爭議,卻無定量的分析和結(jié)論。針對(duì)這個(gè)空白,通過對(duì)ISI Web of Knowledge數(shù)據(jù)庫中生態(tài)恢復(fù)相關(guān)文獻(xiàn)的整合分析,基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法定量比較在不同條件下低度介入(自然恢復(fù))、中度介入(環(huán)境干預(yù))和高度介入(直接干預(yù))3種恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性的恢復(fù)效果。論文從4個(gè)方面展開研究：(1)低度、中度、高度介入生態(tài)恢復(fù)方式的劃分,(2)比較3大類介入方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性恢復(fù)效果的差異,(3)不同氣候條件、生態(tài)系統(tǒng)類型和恢復(fù)時(shí)間等背景因素的影響,(4)生物多樣性恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)之間的關(guān)系。研究結(jié)果揭示了不同生態(tài)恢復(fù)方式的適用條件,以及對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)相互關(guān)系的作用,對(duì)生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐中恢復(fù)方式的選擇有指導(dǎo)作用。對(duì)未來的研究也有啟示意義,如針對(duì)特定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)或具體研究問題進(jìn)一步探索低度、中度和高度介入生態(tài)恢復(fù)方式的作用規(guī)律和機(jī)制；將地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、生態(tài)系統(tǒng)的受損程度等因素納入生態(tài)恢復(fù)方式的考察,以最優(yōu)化生態(tài)恢復(fù)成本-效率等。

生態(tài)恢復(fù)；整合分析；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；生物多樣性

20世紀(jì)以來,人類活動(dòng)以前所未有的速度干預(yù)自然環(huán)境,引起全球范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)退化和生物多樣性銳減[1-2]。人類社會(huì)的健康存續(xù),緊緊依賴于從生態(tài)系統(tǒng)中直接或間接獲取的各種產(chǎn)品和服務(wù)[1]。關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的減少使人類社會(huì)面臨巨大的威脅[3]。20世紀(jì)80年代恢復(fù)生態(tài)學(xué)的誕生標(biāo)志著退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)成為理論和實(shí)踐的熱點(diǎn)問題[4- 5]。國際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會(huì)將生態(tài)恢復(fù)定義為“促進(jìn)退化、受損或消失的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到自然生態(tài)系統(tǒng)的過程”[6]。其主要目標(biāo)為重建生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力。學(xué)者提出了多種指標(biāo)體系用于對(duì)恢復(fù)效果的評(píng)價(jià)[7]。但從國際上的工作來看,生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是最為重要的生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)和定量評(píng)價(jià)指標(biāo)[8- 10]。生物多樣性,包括基因多樣性、物種多樣性、種群多樣性等,是生態(tài)系統(tǒng)提供糧食、淡水等各種物質(zhì)產(chǎn)品和大氣調(diào)節(jié)、土壤保持、水質(zhì)凈化等各種服務(wù)的基礎(chǔ)[11]。我國學(xué)者也提出,生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)是生態(tài)恢復(fù)工程的首要目標(biāo)和前沿課題[12]。

如何有效的恢復(fù)退化系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),學(xué)界存在大量的爭論。生態(tài)學(xué)中傳統(tǒng)的“自然平衡”理念認(rèn)為退化土地的恢復(fù)應(yīng)由自然發(fā)揮其作用,但學(xué)者也指出,對(duì)于極度退化的森林和沙漠化的草地等生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),僅依賴自然恢復(fù)是難以成功的[13]?；謴?fù)生態(tài)學(xué)概括出自我設(shè)計(jì)和人為設(shè)計(jì)理論,作為不同生態(tài)恢復(fù)措施的理論基礎(chǔ)[5]。自我設(shè)計(jì)理論認(rèn)為退化生態(tài)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境條件合理的組織自身,經(jīng)過足夠長的時(shí)間,最終改變其組分。而人為設(shè)計(jì)理論則認(rèn)為通過工程方法和植物重建可直接恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng),恢復(fù)的結(jié)果也具有很多的可能性。因此,除自然恢復(fù)以外,還存在另外兩大類修復(fù)方式：一種是對(duì)環(huán)境條件的干預(yù),從而反饋影響生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)；另一種是對(duì)作為恢復(fù)對(duì)象的生物種群、群落、以至生態(tài)系統(tǒng)的直接干預(yù)。從自然恢復(fù),到環(huán)境干預(yù),再到直接干預(yù),反映了人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的低度、中度和高度介入,可以在不同程度上定向的影響生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程。

然而,哪種恢復(fù)方式和介入程度,能夠?qū)崿F(xiàn)更好的恢復(fù)效果？Aradottir與Hagen[3]從理論上探論了不同恢復(fù)方式適用的條件,但學(xué)界對(duì)此并無定量的分析和結(jié)論[14]。全球已有大量基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)來定量評(píng)估生態(tài)恢復(fù)效果的工作案例,為整合分析提供了良好的數(shù)據(jù)來源。本文以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性這兩類重要的生態(tài)系統(tǒng)綜合特征作為生態(tài)恢復(fù)效果的指標(biāo),試圖通過對(duì)生態(tài)恢復(fù)相關(guān)文獻(xiàn)的整合分析,比較在不同條件下低度介入(自然恢復(fù))、中度介入(環(huán)境干預(yù))和高度介入(直接干預(yù))3種恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性的恢復(fù)效果。論文首先對(duì)收集到的文獻(xiàn)進(jìn)行恢復(fù)方式的劃分,然后基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法,比較了3種方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性的恢復(fù)效果,并區(qū)分了不同氣候條件、生態(tài)系統(tǒng)類型和恢復(fù)時(shí)間等背景因素,最后討論了生物多樣性恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)之間的關(guān)系。論文的結(jié)論可以對(duì)我國生態(tài)恢復(fù)工作中不同恢復(fù)方式的選擇提供啟示。

1 研究方法

1.1 文獻(xiàn)收集與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

文獻(xiàn)的收集與篩選過程參考了Benayas等[8]、Meli等[9]與Barral等[10]的研究。首先在ISI Web of Knowledge數(shù)據(jù)庫中使用((ecosystem or environment*) and (restor* or re-creat* or rehabilitat* or recover*) and (biodiversity or good* or service* or function*))作為關(guān)鍵詞檢索生態(tài)恢復(fù)的文獻(xiàn)。然后勾選“environmental sciences ecology”、“biodiversity conservation”、“agriculture”、“rehabilitation”、“marine freshwater biology”、“plant sciences”, “microbiology”、“forestry”、“zoology”, “water resources”和“fisheries”等研究方向,對(duì)結(jié)果做進(jìn)一步篩選。最后對(duì)文獻(xiàn)的題目與摘要進(jìn)行瀏覽。只將進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)或生物多樣性定量化研究,且將恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)(restored ecosystem)的相關(guān)指標(biāo)與退化生態(tài)系統(tǒng)(degraded ecosystem)或參照生態(tài)系統(tǒng)(reference ecosystem)進(jìn)行了比較的文獻(xiàn)保留作為整合分析的基礎(chǔ)資料。其中,退化生態(tài)系統(tǒng)指的是生態(tài)恢復(fù)前的初始狀態(tài),而參照生態(tài)系統(tǒng)指沒有退化的自然生態(tài)系統(tǒng),常常作為生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)。通過該過程一共獲得199篇文獻(xiàn)。

緊接著,計(jì)算恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)與退化生態(tài)系統(tǒng)或參照生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)比值[15],來體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性的恢復(fù)效果。響應(yīng)比值為目標(biāo)變量比值的自然對(duì)數(shù),如公式(1)和公式(2)所示：

RR_deg=ln(Xres/Xdeg)

(1)

RR_ref=ln(Xres/Xref)

(2)

式中,Xres、Xdeg和Xref分別指代文獻(xiàn)中的目標(biāo)變量(生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù))在恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)、退化生態(tài)系統(tǒng)以及參照生態(tài)系統(tǒng)中的測量值。文獻(xiàn)中表征生物多樣性恢復(fù)的指標(biāo)包括維管植物豐富度、植物種子的豐度、植被蓋度、脊椎/無脊椎動(dòng)物個(gè)體數(shù)量、土壤微生物豐富度、Shannon-Weiner 多樣性指數(shù)等；測量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括生產(chǎn)服務(wù)(魚類、木材等產(chǎn)品產(chǎn)量)、調(diào)節(jié)服務(wù)(水質(zhì)調(diào)節(jié)、碳儲(chǔ)存、傳粉、種子傳播等)和支持服務(wù)(土壤質(zhì)量改善、營養(yǎng)循環(huán)等)。RR_deg為與退化生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)比值,RR_ref為與參照生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)比值。

然后,將收集到的文獻(xiàn)依據(jù)其使用的恢復(fù)方法(method)劃分生態(tài)恢復(fù)方式(approach),并對(duì)各類恢復(fù)方式中用到的主要恢復(fù)方法進(jìn)行了歸納。以減弱或移除人類活動(dòng)及其他脅迫因子為主要措施,由自然主導(dǎo)的無人為限制的恢復(fù)劃入低度介入恢復(fù)(自然恢復(fù))；主要通過生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和理化環(huán)境的恢復(fù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展施加影響的,劃入中度介入恢復(fù)(環(huán)境干預(yù))；直接調(diào)控目標(biāo)種群、群落,或重建生態(tài)系統(tǒng)的,劃入高度介入恢復(fù)(直接干預(yù))。

1.2 數(shù)據(jù)分析

首先,比較了低度、中度和高度介入3類恢復(fù)方式在提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性方面的效果。Shapiro-Wilk檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布,所以使用非參數(shù)的Wilcoxon方法來測試響應(yīng)比值與零是否有顯著差異,以確認(rèn)恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)是否與退化或參照生態(tài)系統(tǒng)之間存在顯著不同。還針對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型(供給服務(wù)、支持服務(wù)和調(diào)節(jié)服務(wù)),采用Kruskal-Wallis方法檢驗(yàn)不同恢復(fù)方式之間的效果是否存在顯著差異(即P<0.05)。檢驗(yàn)以兩種方式進(jìn)行：(1)針對(duì)同種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,低度、中度、高度介入的恢復(fù)方式之間效果是否有顯著差異；(2)同類恢復(fù)方式(低度/中度/高度介入)的效果在不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型之間是否存在顯著差異。

其次,在考慮背景因素的情況下采用Kruskal-Wallis方法檢驗(yàn)不同恢復(fù)方式之間的效果是否存在顯著差異(即P<0.05)。此處區(qū)分了3種背景因素：(1)區(qū)分不同氣候類型(熱帶、溫帶),(2)區(qū)分不同生態(tài)系統(tǒng)類型(陸生、水生),(3)區(qū)分不同恢復(fù)時(shí)間段(從生態(tài)恢復(fù)工程時(shí)開始起算,<3a、3—10a、>10a)。同上面區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的分析一樣,檢驗(yàn)采用兩種方式進(jìn)行。(1)同種氣候類型/生態(tài)系統(tǒng)類型/恢復(fù)時(shí)間的情況下,低度、中度、高度介入的恢復(fù)方式之間效果是否有顯著差異；(2)同類恢復(fù)方式(低度/中度/高度介入)的效果在不同氣候類型/生態(tài)系統(tǒng)類型/恢復(fù)時(shí)間的情況之間是否存在顯著差異。

最后,分別對(duì)3類恢復(fù)方式(低度/中度/高度介入)下生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)效果之間的相關(guān)關(guān)系繪制了散點(diǎn)圖,并使用Spearman相關(guān)系數(shù)進(jìn)行了分析。樣本為同時(shí)評(píng)估了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的54份研究；其中,對(duì)于采用了多個(gè)指標(biāo)評(píng)估生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究,取相應(yīng)類別響應(yīng)值的平均值用于分析,以確保每份研究只有一個(gè)生物多樣性和一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的響應(yīng)值。為保證足夠的樣本數(shù)量,這里沒有區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的類型。

199篇文獻(xiàn)的作者、恢復(fù)目標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)、響應(yīng)比值、生態(tài)恢復(fù)方式劃分、及研究對(duì)象的生態(tài)系統(tǒng)類型、氣候類型和恢復(fù)時(shí)間等背景信息詳見補(bǔ)充材料。所有數(shù)據(jù)分析工作均在SPSS 21.00中完成。

2 結(jié)果

2.1 生態(tài)恢復(fù)方式的劃分和生態(tài)恢復(fù)效果數(shù)據(jù)的分布

表1展示對(duì)199篇文獻(xiàn)生態(tài)恢復(fù)方式的劃分情況和主要生態(tài)措施的歸納。由于一篇文獻(xiàn)中常常研究多個(gè)生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的目標(biāo)值,所以表中的案例數(shù)量大于文獻(xiàn)總數(shù)。低度介入即自然恢復(fù),文獻(xiàn)中主要有3類恢復(fù)措施,包括禁止人類活動(dòng),轉(zhuǎn)變?yōu)榈陀绊懙墓芾砟Ｊ胶鸵瞥渌{迫因子如野生動(dòng)物闖入、污染源等。中度介入,即環(huán)境干預(yù),文獻(xiàn)中主要有6類生態(tài)恢復(fù)措施,包括改良土壤環(huán)境,改善水文環(huán)境,調(diào)控營養(yǎng)循環(huán),通過物理手段改善或構(gòu)建適宜恢復(fù)對(duì)象生存的生境,通過生物措施改善或構(gòu)建適宜恢復(fù)對(duì)象生存的生境和調(diào)控野火、洪水、潮汐等自然干擾等。高度介入,即對(duì)要恢復(fù)的種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)的直接干預(yù),文獻(xiàn)中主要有4類生態(tài)恢復(fù)措施,包括植被重建,改變種群結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變土地利用方式和重建生態(tài)系統(tǒng)等。

表1對(duì)低度、中度和高度介入的劃分不考慮生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目的規(guī)模和成本,而是以人類對(duì)生態(tài)恢復(fù)發(fā)展方向的主導(dǎo)程度為依據(jù)。雖然低度介入的停止采伐、轉(zhuǎn)變?yōu)榇址呸r(nóng)業(yè)、在農(nóng)田邊界處留出自然生境條帶等措施與高度介入中的退耕還林、還草和維護(hù)農(nóng)田邊界自然生境條帶等措施存在相似之處,但根本區(qū)別是,前者以減弱或消除脅迫影響為主,恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能完全由自然恢復(fù)力決定(如Kardol等[16]),而后者包括人類持續(xù)和主動(dòng)的對(duì)恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)的管理,生態(tài)恢復(fù)方向由人類主導(dǎo)(如Kohler等[17])。中度介入中除物理化學(xué)措施對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和理化環(huán)境的作用外,還包括去除入侵種和種植花草等生物措施使得作為恢復(fù)對(duì)象的植物、昆蟲、鳥類等的種群得以發(fā)展,雖然這與高度介入中的種群結(jié)構(gòu)調(diào)控和植被重建等相似,但根本區(qū)別在于,前者的生物措施影響于目標(biāo)生物的生存環(huán)境(如Kovalenko等[18]),而后者直接作用于目標(biāo)生物的種群(如Kanowski等[19])。低度介入和中度介入雖都有對(duì)干擾因子的調(diào)控,但區(qū)別在于,前者如前所述強(qiáng)調(diào)對(duì)外界干擾的消除,讓目標(biāo)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù),而后者則強(qiáng)調(diào)對(duì)自然干擾的利用,因?yàn)檫m當(dāng)頻率和強(qiáng)度的野火、洪水和潮汐作用等有利于生物多樣性的提高(如Roman等[20])。

表1 不同生態(tài)恢復(fù)方式的主要生態(tài)恢復(fù)措施

從文獻(xiàn)中最后一共提取出了1865個(gè)生態(tài)恢復(fù)效果數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)根據(jù)響應(yīng)比值類型、恢復(fù)目標(biāo)、獲得區(qū)域以及生態(tài)恢復(fù)方式的不同(表2)。

表2 生態(tài)恢復(fù)效果數(shù)據(jù)的分類

3.2 生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及不同服務(wù)類型間的恢復(fù)效果比較

首先,如圖1,將恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)與退化生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)比值換算為提升的百分比后發(fā)現(xiàn),采用低度介入的恢復(fù)方式時(shí),生物多樣性較退化系統(tǒng)提升了25%,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升了31%。中度介入時(shí),生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分別提升了22%和31%。高度介入時(shí),兩項(xiàng)分別提升了151%和45%。

與參照系統(tǒng)相比較,采用低度介入的恢復(fù)方式時(shí),生物多樣性離參照系統(tǒng)的差距是13%,而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)較參照系統(tǒng)提升了16%。中度介入時(shí),生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)較參照系統(tǒng)分別提高了6%和51%。高度介入時(shí),兩項(xiàng)分別較參照系統(tǒng)提高了1%和 22%。

非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果顯示,低度介入、中度介入和高度介入的恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性的提升效果之間的差異顯著。相對(duì)于退化的生態(tài)系統(tǒng),人類高度介入的時(shí)候恢復(fù)效果最好。與參照生態(tài)系統(tǒng)對(duì)比時(shí),中度介入程度的恢復(fù)效果最好。

其次,針對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,不同恢復(fù)方式的效果比較如圖2所示。本研究的樣本數(shù)據(jù)不涉及文化服務(wù),因此只包括供給服務(wù)、支持服務(wù)和調(diào)節(jié)服務(wù)3種。

圖2 生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的影響Fig.2 Effects of restoration approaches on different ecosystem services types圖內(nèi)數(shù)字為樣本量,數(shù)字下方*為Wilcoxon測試響應(yīng)值中位數(shù)與0的差別;***P<0.001,**P<0.01,*P<0.05

圖2中各響應(yīng)值中位數(shù)都>0,表明不同生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)這3類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型都有明顯的提升效果,且恢復(fù)后的水平超過未被破壞的參照生態(tài)系統(tǒng)(低度介入方式對(duì)供給服務(wù)的恢復(fù)除外,因本研究只有一個(gè)此類樣本)。經(jīng)非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果(表3)證實(shí),與退化生態(tài)系統(tǒng)相比,恢復(fù)目標(biāo)是調(diào)節(jié)服務(wù)時(shí),高度介入的恢復(fù)效果顯著優(yōu)于低度和中度介入；與參照系統(tǒng)比,恢復(fù)目標(biāo)是支持服務(wù)時(shí),中度介入的恢復(fù)效果優(yōu)于低度和高度介入,其他情況不顯著。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)背景因素的影響

3.3.1 不同氣候帶

本研究中的樣本數(shù)據(jù)涉及到溫帶和熱帶兩種氣候類型。圖3展示了不同氣候類型下不同生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果。

圖3中響應(yīng)值中位數(shù)都>0,表明生態(tài)恢復(fù)在不同氣候條件下對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性都具有提升效果,而且在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)方面甚至超出了參照生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果(表4)證明,不同介入程度的恢復(fù)效果之間的差異在熱帶地區(qū)更為明顯。其表現(xiàn)為,與退化系統(tǒng)比較時(shí),高度介入的恢復(fù)方式效果最好；而與參照系統(tǒng)比較時(shí),中度介入的恢復(fù)方式效果最好,高度介入的恢復(fù)效果反而最差。溫帶地區(qū)除與參照系統(tǒng)對(duì)比時(shí),生物多樣性的恢復(fù)效果在高、中、低介入方式之間差異顯著外,其余情況都不顯著。

表3 不同介入程度/不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型之間生態(tài)恢復(fù)效果差異的Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果

N:樣本量 Sample size;H:卡方值 Chi-square value

圖3 不同氣候類型下生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性的影響Fig.3 Effects of climate zone and restoration approaches on ecosystem services and biodiversity 圖內(nèi)數(shù)字為樣本量,數(shù)字下方*為Wilcoxon測試響應(yīng)值中位數(shù)與0的差別;***P<0.001,**P<0.01,*P<0.05

溫帶與熱帶之間的恢復(fù)結(jié)果逐一比較表明,低度與中度介入方式所產(chǎn)生的恢復(fù)效果在溫帶和熱帶之間沒有明顯的差異(P>0.05),高度介入的恢復(fù)效果在溫、熱帶之間有顯著差異(表4)。其表現(xiàn)為,相對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng),在熱帶的恢復(fù)效果優(yōu)于溫帶；而采用參照生態(tài)系統(tǒng)作比較時(shí),在溫帶的恢復(fù)效果優(yōu)于熱帶。

3.3.2 不同生態(tài)系統(tǒng)類型

本研究中的樣本數(shù)據(jù)涉及到水生和陸生兩種生態(tài)系統(tǒng)。圖4展示了不同生態(tài)系統(tǒng)類型中不同生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提升效果。

圖4 不同生態(tài)系統(tǒng)類型中生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)多樣性的影響Fig.4 Effects of ecosystem types and restoration approaches on ecosystem services and biodiversity圖內(nèi)數(shù)字為樣本量,數(shù)字下方*為Wilcoxon測試響應(yīng)值中位數(shù)與0的差別;***P<0.001,**P<0.01,*P<0.05

圖4中各響應(yīng)值中位數(shù)>0,表明生態(tài)恢復(fù)對(duì)退化的水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性都具有提升效果,而圖4則表明在水生生態(tài)系統(tǒng)中,部分恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性的水平甚至高于未被破壞的參照生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果(表5)證實(shí),在水生生態(tài)系統(tǒng)中,不同恢復(fù)方式對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性的恢復(fù)效果差異不大；陸生生態(tài)系統(tǒng)中除相對(duì)于參照系統(tǒng)時(shí)的生物多樣性恢復(fù)以外,

表4 不同介入程度/氣候帶之間生態(tài)恢復(fù)效果差異的Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果

N:樣本量 Sample size;H:卡方值 Chi-square value

表5 不同介入程度/生態(tài)系統(tǒng)類型之間生態(tài)恢復(fù)效果差異的Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果

N:樣本量 Sample size;H:卡方值 Chi-square value

低度、中度和高度介入方式之間恢復(fù)效果差異顯著。其中,相對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng),高度介入的恢復(fù)效果最好；相對(duì)于參照生態(tài)系統(tǒng),中度介入的恢復(fù)效果最好,高度介入的恢復(fù)方式反而最差。

水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)之間恢復(fù)效果的逐一比較中,恢復(fù)效果存在顯著差異的情況有：相對(duì)于退化系統(tǒng),中度介入和高度介入方式對(duì)生物多樣性的恢復(fù)效果均是在陸生生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)于水生生態(tài)系統(tǒng)；低度介入方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果在水生生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)于陸生生態(tài)系統(tǒng)。相對(duì)于參照系統(tǒng),低度、中度和高度介入方式對(duì)生物多樣性的恢復(fù)效果均是在水生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)于陸生生態(tài)系統(tǒng)。低度介入方式和高度介入方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果也是在水生生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)于陸生生態(tài)系統(tǒng)。

3.3.3 不同生態(tài)恢復(fù)時(shí)間

本研究中的樣本數(shù)據(jù)涉及到短期、中期和長期3種恢復(fù)階段。圖5展示了不同恢復(fù)時(shí)間內(nèi)不同生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提升效果。

圖5 不同恢復(fù)時(shí)間內(nèi)生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)多樣性的影響Fig.5 Effects of restoration time and restoration approaches on ecosystem services and biodiversity圖內(nèi)數(shù)字為樣本量,數(shù)字下方*為Wilcoxon測試響應(yīng)值中位數(shù)與0的差別;***P<0.001,**P<0.01,*P<0.05

圖5中各響應(yīng)值中位數(shù)>0,表明不同介入程度的生態(tài)恢復(fù)方式對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)都有明顯的提升作用。圖5則表明,恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平甚至可以超過未被破壞的參照生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)合非參數(shù)檢驗(yàn)的結(jié)果(表6)可得出,退化生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)不同介入程度的生態(tài)恢復(fù)之后,生物多樣性的恢復(fù)效果在短期沒有明顯差異,在中長期差異顯著,表現(xiàn)為高度介入的恢復(fù)效果最好；對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果則在短期和中期差異顯著,也表現(xiàn)為高度介入的恢復(fù)效果最好,到長期時(shí)不同介入程度的影響又變?yōu)椴伙@著。與參照生態(tài)系統(tǒng)相比,短期內(nèi),中度介入的恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果都是最優(yōu),中期和長期不同介入方式的影響沒有顯著差異。

關(guān)于低度、中度和高度介入方式各自恢復(fù)效果隨時(shí)間的變化,圖5和表6的結(jié)果中,時(shí)間效應(yīng)顯著的有：相對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng),低度介入的恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果短期內(nèi)最好,中長期水平下降；高度介入的恢復(fù)方式對(duì)生物多樣性的恢復(fù)表現(xiàn)為中期效果最好,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)表現(xiàn)為短期最好,中長期逐漸下降。相對(duì)于參照系統(tǒng),中度介入的方式對(duì)生物多樣性的恢復(fù)在短期內(nèi)最好,之后下降,到長期再度回升；高度介入的方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)在中期最好。

表6 不同介入程度/恢復(fù)時(shí)間階段之間生態(tài)恢復(fù)效果差異的Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果

N：樣本量 Sample size;H:卡方值 Chi-square value

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的相關(guān)性

圖6展示了在不同生態(tài)恢復(fù)方式下,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)程度?？傮w來說,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在與退化系統(tǒng)相比時(shí)表現(xiàn)出了更強(qiáng)的正相關(guān)性。如圖6所示,在所有生態(tài)恢復(fù)方式下,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均有顯著的相關(guān)性(P<0.05),其中,采用中度介入恢復(fù)方式時(shí)相關(guān)性最強(qiáng)、高度介入其次(P中度

圖6 不同恢復(fù)方式下的生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)Spearman秩相關(guān)性Fig.6 Spearman rank correlations between biodiversity and ecosystem services under different restoration approachesRs:Spearman秩系數(shù) Spearman rank; N:樣本量 Sample size

4 結(jié)論與討論

4.1 不同情況下的生態(tài)恢復(fù)方式選擇

本研究的分析結(jié)果表明,在以退化系統(tǒng)為參照的情況下,以直接調(diào)控目標(biāo)種群、重建生態(tài)系統(tǒng)等措施為主的高度介入方式對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果最好,特別是在熱帶與陸生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)(圖3和圖4)。熱帶生態(tài)系統(tǒng)擁有非常適合植物生長的水熱條件,理論上具有很強(qiáng)的自然系統(tǒng)恢復(fù)力[21]。以熱帶雨林采伐跡地的恢復(fù)為例,雖然裸地經(jīng)過一段時(shí)間的自然恢復(fù)可以普遍發(fā)展為次生林,但恢復(fù)效果仍然無法與直接進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)干預(yù)的高度介入恢復(fù)效果相比,從而拉開了與自然恢復(fù)的差距。

高度介入與中低度介入的優(yōu)勢差距在陸生生態(tài)系統(tǒng)中比在水生生態(tài)系統(tǒng)中更為顯著,原因與陸、水生系統(tǒng)內(nèi)自然恢復(fù)力的差異有關(guān)。水生生態(tài)系統(tǒng)相較于陸生系統(tǒng)具有更高的流動(dòng)性和更新率[22],僅控制污染源排放便可使河流或湖泊的水質(zhì)在短則數(shù)日長則數(shù)年之內(nèi)明顯改善。而陸地生態(tài)系統(tǒng)被破壞后,自然恢復(fù)所需要的時(shí)間一般要長很多[23- 24]。例如Casper等[25]的研究顯示,僅在移除美國緬因州Kennebec河上的三座大壩短短1a之內(nèi),河流內(nèi)的底棲動(dòng)物多樣性就已平均增加了32%。而在新西蘭,Reay和Norton[26]發(fā)現(xiàn)對(duì)退化的森林通過人工種植進(jìn)行恢復(fù)12—35a之后,生物多樣性也只增加了約2%。

從時(shí)間上來看,高度介入方式對(duì)生物多樣性在中長期的恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在中短期的恢復(fù)也具有顯著作用(圖5)。因在退化的生態(tài)系統(tǒng)中,原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與物種組成已遭到破壞,常常需要人為促進(jìn)適生先鋒種類的定居,從而改善土壤、小氣候等環(huán)境條件,并達(dá)到生物多樣性的臨界水平,使得其他物種得以進(jìn)入并啟動(dòng)后續(xù)演替過程[13]。

不過,如果生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)是未被破壞的自然生態(tài)系統(tǒng),則往往中度介入的恢復(fù)方式效果最好。有研究表明,恢復(fù)初期階段的生物多樣性水平和物種組成,對(duì)恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)的后續(xù)演替軌跡有長期的影響[27],在礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中,使用速生耐瘠的外來種可快速有效的控制水土流失,但會(huì)阻滯生態(tài)系統(tǒng)向穩(wěn)定的地帶性植被演替[13]。就算選擇了合理的先鋒種類,人工重建的生態(tài)系統(tǒng)所采用的物種往往與自然生態(tài)系統(tǒng)有差別,其復(fù)雜性也不如后者[28]。中度介入的恢復(fù)方式,通過改善生態(tài)系統(tǒng)理化環(huán)境和結(jié)構(gòu),創(chuàng)建適宜于目標(biāo)種群生存的生境條件,并利用自然干擾來激發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,既能夠加快生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)進(jìn)程,在短期內(nèi)得到明顯改善,又能夠促使系統(tǒng)往地帶性的自然生態(tài)系統(tǒng)演替。

也應(yīng)該看到,還有很多情況下,3類恢復(fù)方式的效果沒有顯著差異。如在水生與溫帶生態(tài)系統(tǒng)中,恢復(fù)效果對(duì)介入程度的差異便不敏感(圖3和圖4)。水生生態(tài)系統(tǒng)中的低差異性可能是由于之前所提到的高流動(dòng)率與更新率。而溫帶生態(tài)系統(tǒng)的低差異性可能是因?yàn)楦叨冉槿氲纳鷳B(tài)恢復(fù)方式常常用于嚴(yán)重退化的生態(tài)系統(tǒng),恢復(fù)效果又不如熱帶生態(tài)系統(tǒng)那樣顯著。例如,中國水土流失嚴(yán)重的黃土高原地區(qū),經(jīng)過25 a的人工造林育林,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力只提高了55%[29]。在這些效果差異不明顯的情況下,人們便可以更多地考慮成本和現(xiàn)場條件等其他因素來選擇相應(yīng)的恢復(fù)方式。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的相關(guān)性

生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬性的一部分,但因其與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間關(guān)系并不是線性的[30],生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)既可互相促進(jìn),又不完全一致。與生物多樣性相比,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成與維持需要一系列生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的正常運(yùn)行。在一些情況下,由于不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型之間存在著權(quán)衡或協(xié)同等關(guān)系[31],對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的恢復(fù)比單純對(duì)生物多樣性的恢復(fù)更加復(fù)雜,因而具有更大的不確定性[32]。人為高度介入直接干預(yù)時(shí),生物多樣性的恢復(fù)要比生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)容易得多,兩者的相關(guān)性因此不如中度介入；通過對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù),能夠達(dá)到更好的協(xié)同效果(圖6)。

在高生物多樣性的地區(qū),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的提升可能存在飽和效應(yīng),即更高生物多樣性所提升的生態(tài)系統(tǒng)功能開始減少[30]。這種飽和效應(yīng)可以解釋圖6中與退化系統(tǒng)相比時(shí)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有更高的相關(guān)性。退化生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)恢復(fù)的起點(diǎn),與退化生態(tài)系統(tǒng)相比較的案例多關(guān)注生態(tài)恢復(fù)的初期。Benayas等[8]的研究結(jié)果也支持這一結(jié)論。

此外,一些學(xué)者如Bullock等[33]還曾指出,強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)的政策可能導(dǎo)致生態(tài)恢復(fù)工程側(cè)重于單一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),而不利于生物多樣性的恢復(fù)。礦山修復(fù)中的人工速生林就是一個(gè)典型例子,耐瘠速生的桉樹,可以快速控制水土流失,但不利于本土物種成功定居,難以形成具有復(fù)雜食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和群落層次的高生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)。但本研究的結(jié)果表明,從已有的生態(tài)恢復(fù)工作來看,類似的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相沖突的現(xiàn)象從整體意義上來講并不明顯。

4.3 結(jié)論

根據(jù)研究結(jié)果,本研究的主要結(jié)論如下：

(1) 以直接調(diào)控目標(biāo)種群、重建生態(tài)系統(tǒng)等措施為主的高度介入方式對(duì)熱帶生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果最好。但如果生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)是未被破壞的自然生態(tài)系統(tǒng),則以調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)理化環(huán)境和結(jié)構(gòu)等環(huán)境干預(yù)手段為主的中度介入的恢復(fù)方式效果最好。

(2) 在水生態(tài)系統(tǒng)和溫帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)中,3類恢復(fù)方式的效果沒有顯著差異,一般以自然恢復(fù)為主的低介入恢復(fù)方式就可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

(3) 已有的生態(tài)恢復(fù)工作中,生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)從整體意義上來講是不沖突的。在恢復(fù)初期,兩者還有更強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。

未來的研究需要數(shù)量更多、范圍更廣、質(zhì)量更高的研究案例,針對(duì)特定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)如土壤保持,或具體的研究問題如熱帶雨林采伐跡地的恢復(fù)等,進(jìn)一步探索低度、中度和高度介入生態(tài)恢復(fù)方式的作用規(guī)律,并解釋其中的機(jī)制。另外,有學(xué)者提出假設(shè)[3],認(rèn)為低度介入恢復(fù)方式主要依靠自然恢復(fù),具有低成本的優(yōu)勢,方便在大尺度空間范圍內(nèi)使用；隨著人類介入程度的提高,恢復(fù)面積會(huì)因資源限制和成本增加而縮小,生態(tài)恢復(fù)的見效時(shí)間卻會(huì)更快。未來的研究若能將一個(gè)地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、生態(tài)系統(tǒng)的受損程度等因素,納入對(duì)生態(tài)恢復(fù)介入方式的考察分析中,有助于提供最優(yōu)化生態(tài)恢復(fù)成本-效率的方法建議。同時(shí),基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力對(duì)生態(tài)恢復(fù)效果進(jìn)行評(píng)估也是恢復(fù)生態(tài)學(xué)未來的發(fā)展方向之一[34]。建立一套基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的生態(tài)恢復(fù)效果與可持續(xù)性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),將促進(jìn)不同恢復(fù)項(xiàng)目之間的比較性研究,使不同恢復(fù)項(xiàng)目能夠更加有效地相互汲取恢復(fù)經(jīng)驗(yàn),提高生態(tài)恢復(fù)的成功率與綜合效果。

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Effectsofdifferentecologicalrestorationapproachesonecosystemservicesandbiodiversity:ameta-analysis

WU Shuyao, HUANG Jiao, LI Shuangcheng*

CollegeofUrbanandEnvironmentalSciences,KeyLaboratoryforEarthSurfaceProcessesoftheMinistryofEducation,CenterofLandSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China

The global losses of biodiversity and critical ecosystem services are great threats to human society. Ecological restoration is an important way to regain the lost ecosystem services and biodiversity. In order to achieve successful results, various restoration approaches have been developed. While some approaches take advantage of the self-designing ability of natural restoration systems, others rely on man-made designs at various levels. Since different restoration approaches may have different effects, identifying the best approach becomes crucial for successful restoration implementation. In order to achieve this objective, we proposed herein a system to classify various restoration methods into three types of approaches, namely, high-, intermediate- and low-intensity intervention approaches based on the intensity or the degree of human intervention. We then conducted a meta-analysis by using data obtained from ISI Web of Knowledge to study the effects of different restoration approaches on ecosystem services and biodiversity. In addition, we examined restoration effects under different climate zones, ecosystem types, restoration ages, and ecosystem service types. Finally, the relationship between biodiversity and ecosystem services was studied. We used the median response ratio as an indicator of biodiversity and ecosystem service restoration effects. Since our data were not normally distributed, Wilcoxon and Kruskal-Wallis non-parametric analyses were applied to detect statistical differences. Spearman rank analysis was used to test the correlation between biodiversity and ecosystem services. In this study, a low-intensity intervention approach indicates that the restoration effects are entirely achieved by natural forces. Human contributions to ecosystem restoration occur only through behavioral changes, such as land abandonment and threat removal. The intermediate-intensity approach applies when people only alter the environment during restoration. There is no direct intervention exerted on restoration targets. Some examples of intermediate intensity approaches include fertilizer application, the establishment of green corridors to improve habitat connectivity, and the addition of large deadwood to streams in order to improve habitat heterogeneity. A high-intensity approach is defined by direct human control on restoration targets. This approach usually involves anthropogenic biological recovery of a degraded ecosystem. Tree planting and species introduction are good examples of high-intensity approaches. The meta-analysis indicated that the median increment of ecosystem services and biodiversity in restored ecosystems was 45% and 151%, respectively, when compared to that of degraded ecosystems. The median enhancement of ecosystem services and biodiversity was 31% and 25%, respectively, for the low-intensity approach, and 31% and 22%, respectively, for the intermediate-intensity approach. A positive correlation was observed between biodiversity and ecosystem services, especially in restored versus degraded ecosystems. Further detailed analysis revealed a significant variation with regard to the effects of restoration approaches dependent on restoration goals (biodiversity or ecosystem services), referring systems (degraded or reference), climatic conditions, and time elapsed since restoration. However, some prominent differences were still found in tropical and terrestrial ecosystems. In this context, the high-intensity approach generally generated the best restoration effects when compared to degraded ecosystems. However, this approach may be suboptimal if the goal of restoration is to recreate the original environmental state. Indeed, the high complexity of reference ecosystems may be more easily recreated via intermediate intensity approaches. Our study emphasizes the importance of considering socioeconomic factors during restoration planning and creating a standard evaluation system for restoration effects and sustainability based on indicators of ecosystem services.

ecological restoration; meta-analysis; ecosystem services; biodiversity

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41371096,41130534)

2016- 08- 21; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 06- 01

*通訊作者Corresponding author. E-mail: scli@urban.pku.edu.cn

10.5846/stxb201608211716

吳舒堯,黃姣,李雙成.不同生態(tài)恢復(fù)方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的整合分析.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(20):6986- 6999.

Wu S Y, Huang J, Li S C.Effects of different ecological restoration approaches on ecosystem services and biodiversity: a meta-analysis.Acta Ecologica Sinica,2017,37(20):6986- 6999.