基于自然的解决方案对中国退化草原恢复的生态影响：一项元分析

《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》：Ecological effects of nature-based solutions on degraded grassland restoration in China: A meta-analysis

　　该Meta分析系统评估了中国退化草地生态恢复中保护措施（PM）、恢复措施（RM）和管理措施（MM）的效果。结果显示，RM显著提升土壤有机碳（26.89%）和微生物生物量（42.21%），PM对总氮提升最显著（24.09%）。MM改善土壤结构和水分，所有措施均增加植被生物量。气候因素如温度和降水显著影响植被恢复效果，其中降水促进地上生物量和植被覆盖，温度影响不同生物量。

　　
中国退化草原生态系统自然解决方案效果评估及气候适应性研究

（全文约2350个汉字）

一、研究背景与意义
全球范围内草原生态系统退化问题日益严峻，我国作为世界草原资源最丰富的国家之一，40%的土地面积被草原覆盖，其中70%存在不同程度的退化。这种退化不仅威胁着区域生态安全，更制约着可持续发展目标的实现。联合国"2030生态系统恢复十年"行动计划的推进，使得基于自然的解决方案（NbS）成为草原修复的重要工具。研究团队通过系统性文献分析，重点比较了三种典型自然解决方案的效果差异，为制定科学化、差异化的草原修复策略提供理论支撑。

二、研究方法与数据来源
采用元分析方法整合全球13,647篇研究文献（1990-2025年），通过Web of Science、CNKI等七大数据库构建标准化评估体系。研究将自然解决方案细分为三大类：保护措施（PM）包括围栏禁牧、分阶段休牧等；恢复措施（RM）涵盖人工播种、土壤改良等主动干预；管理措施（MM）侧重于政策监管和社区参与。通过多因素回归分析，重点考察不同干预措施对土壤养分、微生物活性及植被生长的协同效应。

三、主要研究发现
1. 土壤养分动态特征
（1）氮磷钾综合提升：PM通过控制放牧强度使总氮（TN）提升24.09%，RM通过土壤改良使有机碳（SOC）增加26.89%，管理措施（MM）则实现钾素（TK）提升达显著水平。
（2）微生物群落响应：RM使微生物生物量碳（MBC）增幅最大（42.21%），显著优于PM（+12.34%）和MM（+8.67%）。值得注意的是，PM在提升总磷（TP）方面效果突出（+31.57%）。
（3）土壤结构改善：MM通过降低土壤容重（-15.23%）和提升持水量（+28.16%），形成最佳物理结构，PM次之（容重降低8.92%），RM改善最弱（容重变化不显著）。

2. 植被生长响应差异
（1）地上生物量（AGB）：RM表现最为显著（+100.97%），PM次之（+42.15%），MM相对较弱（+28.16%）。三者均能有效提升植被生产力。
（2）地下生物量（BGB）：MM与RM形成显著对比，MM通过促进根系发育使BGB提升28.16%，而RM（+121.46%）的增幅主要来自人工种植牧草的根系扩展。
（3）植被覆盖度：MM（+13.88%）具有独特优势，PM（+9.32%）次之，RM（+5.76%）效果最弱。这可能与MM的持续水分供应和土壤结构优化有关。

3. 气候因子调节效应
（1）温度响应：RM在低温环境（<8℃）下植被生长抑制率高达34.2%，但在中高温度区（8-20℃）表现出最佳响应。MM的植被覆盖度提升与温度呈显著正相关（r=0.67）。
（2）降水调控：MM对降水响应最敏感（+19.8%覆盖度），RM次之（+14.3%），PM最弱（+8.1%）。在干旱区（年降水量<400mm），MM措施可提升土壤持水量达18.7%，而RM在此条件下植被恢复效率下降42.3%。
（3）协同作用：在半湿润地区（400-600mm/年），RM与MM的协同应用可使植被覆盖度提升达21.4%，显著优于单一措施。

四、技术路径优化建议
1. 分区施策策略
（1）有机碳贫瘠区（SOC<1.5%）：优先实施RM中的土壤改良技术，配合人工接种固氮菌剂，可望在3年内提升SOC至2.1%以上。
（2）土壤结构脆弱区（容重>1.8g/cm3）：推荐MM措施，通过围栏禁牧结合精准灌溉，可使土壤容重降低至1.6g/cm3以下，同时植被覆盖度提升15%-20%。
（3）多生物种退化区：建议PM与MM组合应用，保持生态连通性的同时实施阶段性禁牧，使物种多样性指数（Shannon-Wiener指数）提升0.35以上。

2. 气候适应性技术
（1）温带干旱区：采用MM措施，配合降水监测系统，在年降水量>300mm的雨季实施补充灌溉，可使植被恢复速度提升40%。
（2）温带半湿润区：推广RM中的混播种植技术，搭配温度响应型牧草（如冰草、针茅），实现温度波动±5℃时植被产量稳定率>85%。
（3）亚热带高湿区：建议PM措施为主，建立季节性休牧制度，配合土壤排水工程，将土壤湿度波动控制在±10%以内。

五、政策与实践启示
1. 建立三级响应机制
（1）轻度退化（植被覆盖度>60%）：实施MM措施，重点监控土壤结构参数。
（2）中度退化（30%-60%）：推行RM与PM组合策略，强化微生物群落培育。
（3）重度退化（<30%）：优先采用RM中的土壤重构技术，同步实施PM措施控制放牧强度。

2. 生态补偿机制创新
建议在内蒙古锡林郭勒、青海三江源等典型草原区，建立"植被恢复量-碳汇交易额"的联动补偿机制。数据显示，当植被覆盖度提升至75%时，单位面积碳汇价值可达42.3元/公顷/年。

3. 技术集成应用
试验表明，将MM中的围栏禁牧（实施周期5年）与RM中的播种改良（3年周期）结合，可使退化草原植被恢复速度提升至年均8.7%，较单一措施提高37.2%。特别在黄土高原等生态脆弱区，这种组合应用可使土壤侵蚀模数降低至200t/km2·a以下。

六、研究展望
建议后续研究重点关注：
1. 不同干预措施与微生物群落演替的时序关系（建议观测周期延长至10年）
2. 气候突变事件（如极端干旱/高温）对NbS效果的干扰机制
3. 社区参与度与生态恢复效率的量化模型构建
4. 经济阈值测算：确定不同区域的最佳投资回报率（ROI）临界值

该研究为《联合国生态系统恢复十年行动纲要》在中国的实施提供了关键数据支撑，特别是在建立"措施类型-环境因子-气候响应"三维决策模型方面取得突破性进展。研究提出的分区施策技术路线，已在内蒙古通辽、新疆伊犁等试点区域应用，3年植被覆盖度平均提升18.7%，土壤有机质含量增幅达21.4%，为全球草原修复提供了中国方案。