我國草地生態(tài)恢復(fù)對不同因素響應(yīng)的Meta 分析

蔣翔，馬建霞

（1.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，甘肅 蘭州730000；2.中國科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心，甘肅 蘭州730000；3.中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院圖書情報(bào)與檔案管理系，北京100049）

草地是全球主要的自然生態(tài)系統(tǒng)之一，也是我國最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，覆蓋了大于40%的陸地面積。其中78%以上的草地位于干旱半干旱地區(qū)［1］。草地生態(tài)系統(tǒng)不僅為所在區(qū)域提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)對生物多樣性的保護(hù)至關(guān)重要［2］。由于自然因素的影響和人為因素的干擾，導(dǎo)致草地生態(tài)受到嚴(yán)重的破壞［3?4］。大面積的草地退化，將導(dǎo)致沙塵暴、荒漠化和生態(tài)惡化。這不僅會(huì)威脅我國的畜牧業(yè)，而且會(huì)對人民的生存環(huán)境、健康、生活質(zhì)量等形成負(fù)面影響，引發(fā)一系列生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題［5］。

草地作為世界上分布最廣的植被類型之一，其生態(tài)退化問題受到了極大的關(guān)注。生態(tài)恢復(fù)旨在恢復(fù)和重建已經(jīng)退化、損壞或破壞的生態(tài)系統(tǒng)特征，是減輕人類對自然生態(tài)系統(tǒng)壓力的重要戰(zhàn)略［6］。近年來，由于草地退化強(qiáng)度的不斷增加，國家對草地生態(tài)恢復(fù)的重視程度愈發(fā)提高，在各個(gè)地區(qū)采取了一系列草地恢復(fù)措施使得草地生態(tài)得到了不同程度的恢復(fù)。

大量已發(fā)表的文獻(xiàn)包含草地恢復(fù)對生物多樣性（如：植物多樣性、土壤微生物多樣性等）和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給（如：土壤質(zhì)量、氣候調(diào)節(jié)等）的影響，但是各項(xiàng)恢復(fù)試驗(yàn)之間相互獨(dú)立，草地恢復(fù)措施的具體恢復(fù)效果無從得知［7］。Meta 分析作為一種定量的統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠?qū)⑼恢黝}下的研究結(jié)果進(jìn)行綜合和比較，對該主題研究中的整體規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。通過系統(tǒng)全面地收集所有相關(guān)的研究結(jié)果，并用統(tǒng)一的科學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)篩選出符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)，并將篩選出的文章的結(jié)果用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行綜合，從而得到定性的綜合或定量的分析結(jié)果，使得出的結(jié)論更為真實(shí)、可靠［8］。

Ren 等［9］首次將Meta 分析用于評估草地恢復(fù)措施對生態(tài)多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，并根據(jù)地區(qū)、恢復(fù)類型和恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行了亞組分析，但是忽略了恢復(fù)措施、草地類型和草地退化程度對恢復(fù)效果的影響。隨著時(shí)間的推移，大量包含草地恢復(fù)措施對生態(tài)多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的新論文發(fā)表，使可用于分析的數(shù)據(jù)量增大。用于Meta 分析的數(shù)據(jù)量越大時(shí)，分析結(jié)果越準(zhǔn)確；而且新數(shù)據(jù)的加入可能會(huì)產(chǎn)生與之前的數(shù)據(jù)集不一樣的結(jié)果，因此本研究對2019 年6 月之前發(fā)表的草地恢復(fù)相關(guān)論文進(jìn)行Meta 分析。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)集構(gòu)建

分析使用的數(shù)據(jù)來自實(shí)行的草地恢復(fù)措施對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的科研論文中所提供的定量數(shù)據(jù)。使用關(guān)鍵詞（包括：草地，恢復(fù)，生物多樣性，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等）在Web of Science 和CNKI 數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，檢索2015 年至今的相關(guān)文獻(xiàn)，檢索時(shí)間為2019 年7 月，共檢索出了2305 篇文獻(xiàn)。在進(jìn)行Meta 分析之前需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，篩選的標(biāo)準(zhǔn)包括：1）文獻(xiàn)為草地恢復(fù)相關(guān)，需提供恢復(fù)方法、恢復(fù)時(shí)間以及對生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)的變量的影響；2）文獻(xiàn)不僅提供恢復(fù)后的指標(biāo)，還提供退化草地或參考草地（未退化草地）相關(guān)指標(biāo)的值；3）文獻(xiàn)需提供恢復(fù)試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的樣本量、均值和標(biāo)準(zhǔn)差（或標(biāo)準(zhǔn)誤）。通過對文獻(xiàn)的標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵字和文獻(xiàn)內(nèi)容經(jīng)過評估和篩選，共有16 篇文獻(xiàn)［10?25］符合標(biāo)準(zhǔn)，包含了1526 項(xiàng)對比數(shù)據(jù)。與文獻(xiàn)［9］提供的70 篇文獻(xiàn)［26?95］，1884 項(xiàng)對比數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，共計(jì)86 篇文獻(xiàn)，3410 項(xiàng)對比數(shù)據(jù)。

對文獻(xiàn)中生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)恢復(fù)的對比數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和提取。生態(tài)系統(tǒng)多樣性可分為植物、土壤微生物、無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物5 個(gè)類別［96］，分別使用數(shù)量、密度、植被覆蓋度、豐富度、多樣性指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)的提?。?7］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，按照Leemans 等［98］提出的4 個(gè)主要類別進(jìn)行分類：供給、支持、調(diào)節(jié)和文化。對文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理時(shí)發(fā)現(xiàn)，大部分研究中記錄的數(shù)據(jù)屬于調(diào)節(jié)和支持，主要包括：氣候調(diào)節(jié)、土壤質(zhì)量、初級生產(chǎn)和養(yǎng)分循環(huán)。

將文獻(xiàn)中收集到的每一項(xiàng)對比數(shù)據(jù)保存為一行，數(shù)據(jù)的列為試驗(yàn)的具體信息。包括：研究區(qū)所在省份、研究區(qū)經(jīng)緯度及海拔、生態(tài)區(qū)域類型、使用的恢復(fù)措施、恢復(fù)時(shí)間、草地類型、草地退化程度、生態(tài)系統(tǒng)多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)和效應(yīng)值（用于衡量草地恢復(fù)的效果）。效應(yīng)值由恢復(fù)草地和退化草地（或恢復(fù)草地）的對比數(shù)據(jù)計(jì)算得到。由于分析所使用的指標(biāo)包含正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，因此在每一行數(shù)據(jù)中增加一列標(biāo)記，當(dāng)指標(biāo)為正向指標(biāo)時(shí)標(biāo)記“+”，指標(biāo)為負(fù)向指標(biāo)時(shí)標(biāo)記“?”。

1.2 數(shù)據(jù)集概述

86 篇文獻(xiàn)涉及的研究地區(qū)包括：內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、吉林、青海、西藏、云南、新疆和四川。參考Xie 等［99］的研究將研究地區(qū)分為4 個(gè)生態(tài)區(qū)域，分別為：北方干旱半干旱地區(qū)，東北濕潤半濕潤地區(qū)，青藏高原地區(qū)和南方濕潤地區(qū)。研究地區(qū)和生態(tài)區(qū)域的具體分布見圖1 和圖2。

圖1 研究地區(qū)（省份）分布Fig.1 Distribution of study areas（provinces）

圖2 生態(tài)區(qū)域分布Fig.2 Distribution of ecological area

“中國草地類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)和中國草地類型分類系統(tǒng)”（以下簡稱“中國草地分類系統(tǒng)”）根據(jù)植被?生境學(xué)（vegetation-habitat classification system of grassland，VHCS）將中國的草地分為18 類，是最為常用的草地分類系統(tǒng)之一［100?101］。根據(jù)文獻(xiàn)中對草地類型的描述和研究區(qū)域水文氣候特征的描述，以中國草地分類系統(tǒng)為基準(zhǔn)確定每項(xiàng)對比數(shù)據(jù)對應(yīng)試驗(yàn)區(qū)域的草地類型。數(shù)據(jù)涉及的草地類型主要包括：溫性草甸草原草地、溫性草原草地、溫性荒漠草原草地、溫性草原化荒漠草地、高寒草甸草地、高寒草甸草原草地、高寒草原草地、高寒荒漠草原草地、干熱稀樹灌草叢草地。在獲取草地類型數(shù)據(jù)的同時(shí)，從文獻(xiàn)中獲取對試驗(yàn)草地退化程度的描述。圖3 和圖4 對3410項(xiàng)對比數(shù)據(jù)中草地類型和草地退化程度的數(shù)量分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖3 草地類型分布Fig.3 Distribution of grassland type

對3410 項(xiàng)對比數(shù)據(jù)中所使用的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于文獻(xiàn)中所使用的恢復(fù)方法書寫標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，需要對恢復(fù)方法的名稱進(jìn)行清洗，同時(shí)去除僅來自一篇文獻(xiàn)中的方法。將統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，研究數(shù)量排名前5 的方法分別為：圍欄封育、人工草地、禁牧、棄耕和自然恢復(fù)。方法及其數(shù)量如圖5 所示。

在3410 項(xiàng)對比數(shù)據(jù)中，有1083 項(xiàng)數(shù)據(jù)的恢復(fù)類型為生物多樣性，有2327 項(xiàng)數(shù)據(jù)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)，具體數(shù)據(jù)分布見圖6。將恢復(fù)時(shí)間按照小于5 年，5～10 年 和 大 于10 年 分 為3 類，分 別 有1931、759 和703 項(xiàng)數(shù)據(jù)。

圖4 草地退化程度分布Fig.4 Distribution of grassland degradation

1.3 分析方法

對比數(shù)據(jù)中包含恢復(fù)草地與退化草地的對比和恢復(fù)草地與參考草地的對比，在進(jìn)行Meta 分析時(shí)需要將兩類對比分別進(jìn)行計(jì)算和分析。使用對數(shù)響應(yīng)比（lnRR）作為效應(yīng)量對恢復(fù)效果進(jìn)行衡量。計(jì)算公式如下：

隨機(jī)效應(yīng)模型假設(shè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)中具有隨機(jī)誤差，與固定模型相比具有更大的置信空間，比所有研究共享一個(gè)真實(shí)效應(yīng)值的假設(shè)要更合理一些［48］。因此使用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行Meta 分析。將各項(xiàng)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，在對某一組內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)需要將數(shù)據(jù)合并，將各項(xiàng)研究的效應(yīng)值進(jìn)行加權(quán)求和即可得到該分組的總體效應(yīng)值。第i項(xiàng)研究對應(yīng)的權(quán)重wi為：

圖5 方法及其數(shù)量（前5）Fig.5 Methods and its number（top 5）

式中：σ2為各項(xiàng)研究之間存在的隨機(jī)變量，vi為第i項(xiàng)研究中數(shù)據(jù)的方差。

圖6 生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)分布Fig.6 Distribution of biodiversity and ecosystem services

當(dāng)指標(biāo)的總體效應(yīng)值的95%置信區(qū)間內(nèi)不包含0 時(shí)，則可以認(rèn)為該指標(biāo)的效應(yīng)值顯著。Meta 分析的計(jì)算過程使用OpenMEE 和Metafor（R 語言程序包）實(shí)現(xiàn)，森林圖使用Forestplot（R 語言程序包）繪制。使用漏斗圖的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)避免發(fā)生偏倚。

2 結(jié)果與分析

2.1 恢復(fù)效果對恢復(fù)時(shí)間的響應(yīng)

不同的恢復(fù)時(shí)間可能對草地的恢復(fù)效果產(chǎn)生不同的影響。首先對不同恢復(fù)時(shí)間的恢復(fù)草地與退化草地對比進(jìn)行分析。從圖7 中可以看到，隨著恢復(fù)時(shí)間的增長，恢復(fù)草地與退化草地之間的差異逐漸增大?；謴?fù)時(shí)間小于5 年時(shí)，草地恢復(fù)的效果較為一般（平均效應(yīng)值：0.104；95% CI 置信區(qū)間：0.085～0.123）?；謴?fù)時(shí)間為5～10 年時(shí)，草地恢復(fù)的效果得到較大的提升（平均效應(yīng)值：0.214；95% CI：0.174～0.254）。當(dāng)恢復(fù)時(shí)間大于10 年時(shí)，退化草地的恢復(fù)效果進(jìn)一步提高（平均效應(yīng)值：0.345；95% CI：0.290～0.399）。圖中方塊的位置對應(yīng)平均效應(yīng)值，其大小與對比數(shù)量正相關(guān)，下同。

圖7 恢復(fù)效果對恢復(fù)時(shí)間的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.7 Response of recovery effect to recovery time（recovered grassland/degraded grassland）

對不同恢復(fù)時(shí)間的恢復(fù)草地與退化草地對比進(jìn)行分析。從圖8 中可以看到，隨著恢復(fù)時(shí)間的增長，恢復(fù)草地與參考草地之間的差異在不斷縮小。當(dāng)恢復(fù)時(shí)間小于5 年時(shí)，恢復(fù)草地與參考草地之間的差異巨大（平均效應(yīng)值：?0.553；95% CI：?0.738～?0.368）。當(dāng)恢復(fù)時(shí)間為5～10 年時(shí)，恢復(fù)草地與參考草地之間的差異大幅縮小（平均效應(yīng)值：?0.254；95% CI：?0.348～?0.160）。當(dāng)恢復(fù)時(shí)間大于10 年時(shí)，草地的恢復(fù)情況最好，與參考草地之間的差異進(jìn)一步縮?。ㄆ骄?yīng)值：?0.131；95% CI：?0.240～?0.022）。

2.2 恢復(fù)效果對恢復(fù)方法的響應(yīng)

對不同恢復(fù)措施下恢復(fù)草地相對退化草地的響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算和分析。圍欄封育是草地恢復(fù)最常用的方法之一，也是數(shù)據(jù)集中研究數(shù)量最多的方法。在與退化草地的比較中，圍欄封育的恢復(fù)效果較好（平均效應(yīng)值：0.214；95% CI：0.180～0.248）。禁牧也是草地恢復(fù)的常用方法之一，恢復(fù)的效果稍好于圍欄封育（平均效應(yīng)值：0.241；95% CI：0.164～0.318）。人工草地的恢復(fù)效果比前兩種方法更好，平均效應(yīng)值為0.386（95% CI：0.251～0.520）。恢復(fù)效果最好的方法是棄耕（平均效應(yīng)值：0.436；95% CI：0.201～0.670）和自然恢復(fù)（平均效應(yīng)值：0.463；95% CI：0.254～0.672），平均效應(yīng)值均超過了0.4（圖9）。

圖8 恢復(fù)效果對恢復(fù)時(shí)間的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.8 Response of recovery effect to recovery time（recovered grassland/reference grassland）

圖9 恢復(fù)方法對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.9 Response of recovery methods to grassland restoration（recovered grassland/degraded grassland）

在與參考草地的對比中，使用圍欄封育恢復(fù)的草地與參考草地之間的差別最大（平均效應(yīng)值：?0.555；95%CI：?0.774～?0.337）。棄耕的恢復(fù)效果略好于圍封方法（平均效應(yīng)值：?0.443；95% CI：?0.552～?0.335）。人工草地方法明顯優(yōu)于前兩種方法，與參考草地之間的差距較小（平均效應(yīng)值：?0.175；95%CI：?0.291～?0.006）。自然恢復(fù)的效應(yīng)值95%置信區(qū)間中包含0（平均效應(yīng)值：?0.104；95% CI：?0.210～0.003），與參考草地之間的差異不顯著，恢復(fù)效果最好（圖10）。

圖10 恢復(fù)方法對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.10 Response of recovery methods to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

2.3 不同生態(tài)區(qū)域?qū)Σ莸鼗謴?fù)的響應(yīng)

將數(shù)據(jù)集按照4 個(gè)生態(tài)區(qū)域進(jìn)行分類，對4 個(gè)區(qū)域的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和對比。在恢復(fù)草地與退化草地的對比中，北方干旱半干旱地區(qū)的研究數(shù)量最高，但恢復(fù)情況一般（平均效應(yīng)值：0.148；95% CI：0.133～0.164）。青藏高原地區(qū)的恢復(fù)情況略好于北方干旱半干旱地區(qū)（平均效應(yīng)值：0.176；95% CI：0.127～0.224）。東北濕潤半濕潤地區(qū)的恢復(fù)情況較好（平均效應(yīng)值：0.293；95% CI：0.196～0.389），恢復(fù)效果遠(yuǎn)大于上述兩個(gè)區(qū)域。南方濕潤地區(qū)的恢復(fù)效果最好（平均效應(yīng)值：0.333；95% CI：0.245～0.421），與退化草地的差異最為顯著（圖11）。

圖11 不同生態(tài)區(qū)域?qū)Σ莸鼗謴?fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.11 Response of different ecological regions to grassland restoration（recovered grassland/degraded grassland）

在恢復(fù)草地與參考草地的對比中，青藏高原地區(qū)的恢復(fù)效果略差（平均效應(yīng)值：?0.406；95% CI：?0.498～?0.314），與參考草地之間的差異最大。東北濕潤半濕潤地區(qū)與參考草地之間的差異也比較大（平均效應(yīng)值：?0.330；95% CI：?0.496～?0.164），恢復(fù)效果一般。北方干旱半干旱地區(qū)的恢復(fù)效果較好（平均效應(yīng)值：?0.051；95% CI：?0.168～0.656），與參考草地之間的差異不顯著（圖12）。

圖12 不同生態(tài)區(qū)域?qū)Σ莸鼗謴?fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.12 Response of different ecological regions to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

2.4 不同草地類型對草地恢復(fù)的響應(yīng)

根據(jù)中國草地分類系統(tǒng)對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，通過不同的草地類型將數(shù)據(jù)集分為9 個(gè)亞組，對9 種草地的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和分析。在恢復(fù)草地與退化草地的對比數(shù)據(jù)中，溫性草甸草原草地的恢復(fù)效果最好（平均效應(yīng)值：0.435；95% CI：0.359～0.511），其次為溫性草原草地（平均效應(yīng)值：0.370；95% CI：0.323～0.416）。干熱稀樹灌草叢草地為數(shù)據(jù)中唯一位于熱帶的草地，恢復(fù)效果較好（平均效應(yīng)值：0.339；95% CI：0.245～0.421）。高寒草原草地（平均效應(yīng)值：0.212；95% CI：0.044～0.379）和高寒草甸草原草地（平均效應(yīng)值：0.210；95% CI：0.038～0.382）的恢復(fù)效果較為接近，恢復(fù)效果也較好。高寒草甸草地的恢復(fù)效果較為一般（平均效應(yīng)值：0.1214；95%CI：?0.086～0.158）。溫性荒漠草原草地的草地恢復(fù)研究數(shù)量最多，但是恢復(fù)效果也比較一般（平均效應(yīng)值：0.092；95% CI：0.078～0.106）。溫性草原化荒漠草地（平均效應(yīng)值：0.024；95% CI：?0.100～0.147）和高寒荒漠草原草地（平均效應(yīng)值：0.006；95% CI：?0.235～0.248）的恢復(fù)效果較差，與退化草地之間的差異不顯著（圖13）。

圖13 不同草地類型對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.13 Response of different grassland type to grassland restoration（recovered grassland/degraded grassland）

在恢復(fù)草地與參考草地的對比數(shù)據(jù)中，溫性草原化荒漠草地的恢復(fù)效果最好，在一些指標(biāo)中甚至優(yōu)于參考草地（平均效應(yīng)值：0.507；95% CI：0.156～0.858）。溫性草原草地的恢復(fù)效果較好，但總體上與參考草地還是有一定的差距（平均效應(yīng)值：?0.243；95% CI：?0.339～?0.148）。高寒草甸草地的恢復(fù)效果較差，與參考草地之間的差距最大（平均效應(yīng)值：?0.439；95% CI：?0.538～?0.340）。溫性草甸草原草地和高寒草原草地的效應(yīng)值95%置信區(qū)間中包含0，而且用于計(jì)算的研究數(shù)量較少，因此結(jié)果僅作參考，不作比較和介紹（圖14）。

2.5 不同草地退化程度對草地恢復(fù)的響應(yīng)

將數(shù)據(jù)集按照草地的退化程度進(jìn)行分類，分為輕度退化、中度退化和重度退化3 個(gè)亞組。首先對3 個(gè)亞組中恢復(fù)草地與退化草地的響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。中度退化草地的恢復(fù)效果最好，與退化草地之間的差距最大（平均效應(yīng)值：0.580；95% CI：0.400～0.761）。重度退化草地的恢復(fù)情況較好，與退化草地之間有較大的差距（平均效應(yīng)值：0.333；95% CI：0.292～0.373）。輕度退化草地的恢復(fù)效果較差，效應(yīng)值95%置信區(qū)間中包含0，與退化草地之間的差異不顯著（平均效應(yīng)值：0.049；95% CI：?0.003～0.102）（圖15）。

2.6 生態(tài)類型的恢復(fù)情況對比

2.6.1 生物多樣性對草地恢復(fù)的響應(yīng) 對恢復(fù)草地與退化草地對比中的生物多樣性的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和比較。無脊椎動(dòng)物多樣性的恢復(fù)情況最好（平均效應(yīng)值：0.424；95% CI：0.320～0.527），與退化草地之間有較大的差異。其次是植物多樣性（平均效應(yīng)值：0.215；95% CI：0.164～0.265）和土壤微生物多樣性（平均效應(yīng)值：0.177；95% CI：0.148～0.205）。由于脊椎動(dòng)物多樣性的效應(yīng)值95%置信區(qū)間中包括0，與退化草地之間的差異不顯著?？傮w來看，通過草地恢復(fù)措施使得生物多樣性得到了一定程度的恢復(fù)（平均效應(yīng)值：0.220；95% CI：0.191～0.249）（圖17）。

圖14 不同草地類型對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.14 Response of different grassland type to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

圖15 不同草地退化程度對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.15 Response of different grassland degraded degree to grassland restoration（recovered grassland/degrade grassland）

圖16 不同草地退化程度對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.16 Response of different grassland degraded degree to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

對恢復(fù)草地與參考草地對比中的生物多樣性的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和比較。植物多樣性的恢復(fù)情況較好，與參考草地之間的差距較?。ㄆ骄?yīng)值：?0.188；95% CI：?0.286～?0.087）。土壤微生物多樣性、無脊椎動(dòng)物多樣性和脊椎動(dòng)物多樣性的效應(yīng)值95%置信區(qū)間中均包含0，且由于用于計(jì)算的研究數(shù)量較少，因此結(jié)果僅作參考不作比較和介紹?？傮w來看，生物多樣性可以通過草地恢復(fù)措施得到一定程度的恢復(fù)，無法完全恢復(fù)到參考草地的水平（平均效應(yīng)值：?0.178；95% CI：?0.269～?0.086）（圖18）。

2.6.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對草地恢復(fù)的響應(yīng) 對恢復(fù)草地與退化草地對比中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和比較。其中土壤質(zhì)量恢復(fù)的研究數(shù)量最多，但是恢復(fù)效果一般（平均效應(yīng)值：0.125；95% CI：0.096～0.154）。初級生產(chǎn)的研究數(shù)量也比較高，恢復(fù)情況稍好于土壤質(zhì)量（平均效應(yīng)值：0.180；95% CI：0.144～0.217）。氣候調(diào)節(jié)的恢復(fù)情況最好（平均效應(yīng)值：0.269；95% CI：0.162～0.375）。養(yǎng)分循環(huán)效應(yīng)值的95%置信區(qū)間內(nèi)包含0，恢復(fù)效果不佳。總體來看，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果一般（平均效應(yīng)值：0.150；95% CI：0.128～0.172）（圖19）。

圖17 生物多樣性對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.17 Response of biodiversity to grassland restoration（recovered grassland/degraded grassland）

圖18 生物多樣性對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.18 Response of biodiversity to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

圖19 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/退化草地）Fig.19 Response of ecosystem services to grassland restoration（recovered grassland/degraded grassland）

對恢復(fù)草地與參考草地對比中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)情況進(jìn)行計(jì)算和比較。土壤質(zhì)量的恢復(fù)和參考草地之間的差距最大（平均效應(yīng)值：?0.355；95% CI：?0.500～?0.154）。初級生產(chǎn)的恢復(fù)情況相對好于土壤質(zhì)量（平均效應(yīng)值：?0.326；95% CI：?0.498～?0.154）。氣候調(diào)節(jié)的恢復(fù)情況相對最好（平均效應(yīng)值：?0.317；95%CI：?0.607～?0.026）?？傮w來看，恢復(fù)草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與參考草地之間有較大的差距（平均效應(yīng)值：?0.340；95% CI：?0.435～?0.245）（圖20）。

圖20 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對草地恢復(fù)的響應(yīng)（恢復(fù)草地/參考草地）Fig.20 Response of ecosystem services to grassland restoration（recovered grassland/reference grassland）

3 討論

Meta 分析是一種強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)方法，可以將不同研究的結(jié)果進(jìn)行整合和標(biāo)準(zhǔn)化，這些研究可以是不同地點(diǎn)、不同時(shí)間進(jìn)行的，結(jié)果也可以是重合或沖突的。因此，在Meta 分析中可以將不希望得到的結(jié)果加入數(shù)據(jù)集，以獲得對草地恢復(fù)效果的全面評估，其分析的結(jié)果側(cè)重于揭示草地恢復(fù)影響的一般模式。退化草地的恢復(fù)情況可能會(huì)受到恢復(fù)時(shí)間、恢復(fù)方法、所在區(qū)域、草地類型和草地退化程度等因素的影響，生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對草地恢復(fù)措施的響應(yīng)也會(huì)不同，下面將分別進(jìn)行討論。

關(guān)于恢復(fù)效果對恢復(fù)時(shí)間的響應(yīng)，從Meta 分析的結(jié)果可以看出恢復(fù)時(shí)間越長，恢復(fù)草地與退化草地之間的差異越大，與參考草地之間的差異越小，這也與一般常識相符?？梢缘贸鼋Y(jié)論：草地恢復(fù)的時(shí)間越長，恢復(fù)效果越好。

不同的恢復(fù)方法對草地的恢復(fù)效果存在較大的影響。在恢復(fù)草地與退化草地的對比中，棄耕和自然恢復(fù)方法的數(shù)據(jù)量較少，且恢復(fù)時(shí)間大多為10 年及以上，因此計(jì)算得到的效應(yīng)值偏高，僅作參考。圍欄封育是草地恢復(fù)最常用的方法之一，但是在恢復(fù)草地與退化草地和參考草地的對比中，圍欄封育的恢復(fù)效果均落后于其他方法。禁牧的恢復(fù)效果略好于圍欄封育，可能是由于禁牧的恢復(fù)范圍一般大于圍欄封育的恢復(fù)范圍。人工草地是數(shù)據(jù)集中排名前5 的方法中唯一的主動(dòng)恢復(fù)方法，恢復(fù)效果好于大部分被動(dòng)恢復(fù)方法，可能是由于主動(dòng)方法相對能產(chǎn)生更快、更顯著的結(jié)果［61］。在與參考草地的對比中，自然恢復(fù)的草地與參考草地之間的差異最小。說明人工干預(yù)雖然能有效提高草地的恢復(fù)速度，但是自然恢復(fù)才能使草地恢復(fù)到接近退化前的狀態(tài)。

位于不同生態(tài)區(qū)域的草地對于草地恢復(fù)措施存在不同的響應(yīng)。在恢復(fù)草地和退化草地的對比中，南方濕潤地區(qū)和東北濕潤半濕潤地區(qū)的恢復(fù)效果明顯好于青藏高原地區(qū)和北方干旱半干旱地區(qū)，可能是由于濕潤的氣候更有利于草地的恢復(fù)。

經(jīng)過多次計(jì)算發(fā)現(xiàn)，腹板和筒壁厚度不能相差太大，否則就會(huì)在聯(lián)接區(qū)域因應(yīng)力突變，產(chǎn)生較高的等效交變應(yīng)力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將二者壁厚盡量相同，或者在他們聯(lián)接的地方次用過渡圓角等方式，來減少應(yīng)力集中。

不同的草地類型對于草地恢復(fù)措施也存在不同的響應(yīng)。在恢復(fù)草地與退化草地的對比中，將不同的草地類型根據(jù)恢復(fù)效果進(jìn)行排序，依次為：溫性草甸草原草地、溫性草原草地、干熱稀樹灌草叢草地、高寒草原草地、高寒草甸草原草地、高寒草甸草地、溫性荒漠草原草地、溫性草原化荒漠草地和高寒荒漠草原草地。從數(shù)據(jù)中可以看出，溫性草地的總體恢復(fù)效果好于高寒草地；而且在溫性草地中，對應(yīng)年降水量更高的草地類型恢復(fù)效果更好。在恢復(fù)草地與參考草地的對比中，高寒草甸草地與參考草地之間的差異相對較大，溫性草原草地與參考草地之間的差異相對較小。由于溫性草原化荒漠草地的數(shù)據(jù)量較少，恢復(fù)時(shí)間均在20 年以上，因此計(jì)算得到的效應(yīng)值較大，在一些指標(biāo)中超過了參考草地。

不同退化程度的草地進(jìn)行恢復(fù)后也具有不同的響應(yīng)。在恢復(fù)草地與退化草地的對比中，中度退化草地的恢復(fù)效果最好，其次是重度退化草地，經(jīng)過恢復(fù)后的輕度退化草地與恢復(fù)前的狀態(tài)之間的差異不顯著。在恢復(fù)草地與參考草地的對比中，恢復(fù)后的輕度退化草地與參考草地之間的差異不顯著，而恢復(fù)后的重度退化草地與參考草地之間的差異仍較大。可能由于輕度退化草地的退化程度不高，因此恢復(fù)后的草地與退化草地和參考草地之間的差異均較小。重度退化草地由于退化程度嚴(yán)重，土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀嚴(yán)重惡化，草地原有優(yōu)勢植物物種嚴(yán)重消退，生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重下降，恢復(fù)難度較大，因此在指標(biāo)的計(jì)算中得到恢復(fù)效果較差的結(jié)果。中度退化草地的土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀惡化情況較為一般，原有優(yōu)勢植物物種消退程度適中，生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)各項(xiàng)指標(biāo)下降程度不嚴(yán)重，因此在恢復(fù)草地與退化草地的對比中顯示其恢復(fù)效果較好。

在生物多樣性的恢復(fù)中，無脊椎動(dòng)物的恢復(fù)效果最好，其次是植物多樣性和土壤微生物多樣性。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)中，氣候調(diào)節(jié)的恢復(fù)效果最好，其次是初級生產(chǎn)和土壤質(zhì)量，養(yǎng)分循環(huán)的恢復(fù)效果最差。將生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)效果進(jìn)行對比，恢復(fù)草地與退化草地或參考草地對比的結(jié)果均說明生物多樣性對草地恢復(fù)措施的響應(yīng)高于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。由于生態(tài)系統(tǒng)多樣性的恢復(fù)和生物多樣性的恢復(fù)呈正向相關(guān)［9］，因此得出結(jié)論：草地恢復(fù)措施將同時(shí)使生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性得到恢復(fù)，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)速度慢于生物多樣性的恢復(fù)。

4 結(jié)論

草地退化作為一項(xiàng)與人類生存環(huán)境息息相關(guān)的全球性問題，受到了人們的廣泛關(guān)注。草地的退化有氣候因素的影響，更多的是由于不合理的人類活動(dòng)導(dǎo)致的（如：過度放牧、肆意開墾等）。為了對已退化草地進(jìn)行有效的恢復(fù)和管理，我國的科研人員和環(huán)保工作者在不同地區(qū)，使用不同的恢復(fù)方法以及恢復(fù)時(shí)間，進(jìn)行草地恢復(fù)試驗(yàn)。本研究使用Meta 分析對各自獨(dú)立的草地恢復(fù)試驗(yàn)（86 篇文獻(xiàn)，3410 項(xiàng)對比）進(jìn)行定量綜合，得到研究效應(yīng)的總體平均水平；通過亞組分析，使原本無法相互比較的研究結(jié)果具有了可比性。主要結(jié)論如下：

1）草地的恢復(fù)時(shí)間對恢復(fù)效果具有顯著的影響?；謴?fù)時(shí)間越長，恢復(fù)效果越好。

2）人工干預(yù)可以有效提高草地的恢復(fù)速度，但是自然恢復(fù)才能使草地恢復(fù)到接近退化前的狀態(tài)。3）不同生態(tài)區(qū)域的草地對于草地恢復(fù)措施存在不同的響應(yīng)，濕潤地區(qū)的草地恢復(fù)效果相對較好。

4）溫性草地的恢復(fù)效果總體好于高寒草地；在溫性草地中，對應(yīng)年降水量更高的草地類型恢復(fù)效果更好。

5）輕度退化草地由于退化程度較小，恢復(fù)后的草地與退化草地之間的差異不顯著；中度退化草地的恢復(fù)效果較好，恢復(fù)后的草地與退化草地之間差異顯著；重度退化草地由于恢復(fù)難度較大，恢復(fù)效果相對較差。

6）草地恢復(fù)將同時(shí)使退化的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性得到恢復(fù)，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)速度慢于生物多樣性的恢復(fù)。