CN117415158A - 一种基于群落稳定性的临时用地修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，包括：在覆盖待修复临时用地周围典型生态系统的区域范围内，选取多个潜在样地进行实地调研以筛选，建立固定样方；至少3年，每年生长季对固定样方开展群落调查；利用调查数据计算每种生态系统类型下的固定样方的群落稳定性，选择每种生态系统中群落稳定性最高的固定样方的物种，计算并依据不同群落之间的空间异步性调整固定样方内的修复物种；改良临时用地区域的土壤后种植固定样方内调整后的修复物种。根据本发明确定的修复物种，都是位于临时用地周围近自然状态的生态系统和物种，在配套土壤修复后，更能保障修复后生态系统的稳定性与修复效果的可持续性，避免修复后生态的二次退化。

Description

一种基于群落稳定性的临时用地修复方法

技术领域

本发明涉及生态修复技术领域，具体为一种基于群落稳定性的临时用地修复方法。

背景技术

工程建设时，需要在每段建设工程的两侧附近进行取土，以方便工程建设，取土点则形成取土场。在每段工程建设完成后，需要对使用后的取土场进行生态修复，取土场一般是工程建设产生的裸漏开挖面，场区土质松散，地上植被与土壤种子库几乎完全丧失，容易造成取土场水土流失严重，生态环境恶化。

目前对取土场生态修复的方式是通过在表面覆土，改善土壤贫瘠的缺陷，然后修复植被。现有的土壤通常修复手段采用固定的施肥、浇灌剂量，难以适应不同生态系统植物群落不同阶段的生长需求，甚至可能因为养分供给不足而导致修复后群落的二次退化。

而且，传统的取土场植被修复主要采用草皮移植和免耕补播方式，草皮移植成本高且青藏高原等相对偏远、气候恶劣地带难以普遍使用；而免耕补播使用的是市面上已经市场化的草种如垂穗披碱草，但恢复后群落稳定性差，经常会出现二次退化，生态系统功能和修复效果持续性均不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，包括如下步骤：

步骤一、在覆盖待修复临时用地周围典型生态系统的区域范围内，选取多个潜在样地进行实地调研以筛选，确保所取的样地覆盖了临时用地周边所属的全部典型生态系统类型，以建立固定样方；

步骤二、在至少3年的持续周期内，每年生长季对固定样方开展群落调查，以寻找适合于近自然修复临时用地的乡土物种；

步骤三、利用步骤二中持续周期内的调查数据，计算每种生态系统类型下的固定样方的群落稳定性，选择每种生态系统中群落稳定性最高的固定样方的物种，计算并依据不同群落之间的空间异步性，调整固定样方内的修复物种；

步骤四、分析固定样方的土壤，明确修复物种调整后的固定样方的土壤情况与临时用地区域的土壤之间的差异，根据土壤差异情况改良临时用地区域的土壤；

步骤五、临时用地区域的土壤改良后，确定种植参数，种植固定样方内调整后的修复物种，并干预影响临时用地区域内群落稳定性的因素。

进一步地，步骤一中，固定样方的建立方法为：

基于实地调研结果，根据潜在样地的环境情况进行评分排名；

选择评分最高的多个潜在样地，根据物种丰富度、植被盖度、植被高度对潜在样地的群落进行评分；

选择群落评分最高的多个样地，建设为固定样方。

进一步地，临时用地为取土场、弃土场、施工场地、施工便道、临时营地中的任一种或多种混合。

进一步地，步骤三中，调整固定样方内修复物种的方法为：

选择每种生态系统类型中群落稳定性最高的固定样方中的物种，记录物种的多度A、盖度C、高度H并进行分析；

计算不同群落之间的空间异步性，去除无法种植或移栽的物种；

去除不便于种植的物种后，依据空间异步性，补充去除物种后对应增长的物种；

继续监测固定样方1年及以上，以固定样方内届时的物种为最终近自然修复物种。

进一步地，群落稳定性的计算公式为：

其中，∑Cover是群落总盖度的逐年平均值，∑Var是群落中每个物种盖度逐年方差之和，∑Cov是群落中物种协方差之和的逐年求和，μ是群落盖度在时段内的平均值之和，δ为群落总盖度在时段内的标准差，计算得出的ICV为群落盖度的变异效应系数的倒数，ICV反映了群落总盖度远离中心值的程度，ICV越大，说明群落总盖度随年变化不大，群落越稳定。

进一步地，空间异步性的计算公式为：

其中，为物种的同步性，δ²为群落总盖度逐年方差，δ_i是第i个物种盖度的逐年标准差，在/>中，i指代第i个物种，S指物种数量，/>为群落中所有物种盖度逐年标准差之和；/>为物种的空间异步性。

进一步地，在临时用地区域内种植修复物种时，可根据优势度、播种密度和临时用地面积，计算临时用地区域修复所需的播种配比和播种量，公式为：

Amont＝∑density_i*Area

其中，Amont是总的播种量，density_i是第i个物种的播种密度，Area是临时用地的面积；i代表物种的编号，IV_i是第i个物种的重要值，Density为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍；Hr_i是该物种在样方中的多年平均相对高度，即第i个物种多年平均高度；H_i除以群落内各物种多年平均高度之和；Ar_i是该物种在样方中的多年平均相对多度，即第i个物种多年平均多度；A_i除以群落内各物种多年平均多度之和；Cr_i是该物种在样方中的多年平均相对盖度，即第i个物种多年平均盖度；C_i除以群落内各物种多年平均盖度之和。

进一步地，在临时用地区域内种植修复物种时，可以利用滑动时间窗口算法得到播种量，步骤如下：

(1)将时间序列整体分为若干个窗口大小的时间序列，称为时间窗口，然后对每个时间窗口执行操作，相当于函数在时间序列上进行一维卷积，根据步骤二中持续监测年份确定窗口大小，一般令窗口大小为3，计算各个时间窗口的时间稳定性：

其中j是时间窗口对应的年份，N是时间序列长度，即总监测年限，M_j是第j个时间窗口的时间稳定性，是截取{j-1，j，j+1}年的群落时间序列数据计算得群落变异系数的倒数；

(2)用监测多年所得群落中各物种时间序列，即每一个物种均有一个其对应的盖度时间序列，对群落中每一个物种的时间序列拟合下列模型；

a_i×Cr_i,j-1+b_i＝Cr_i，j

0<j≤N

其中a_i、b_i是第i个物种待拟合的参数，Cr_i，d是第i个物种在第j年的相对盖度；

(3)当选取时间窗口j^*使得M_j*最大，即获得了群落时间稳定性最高的窗口，以此计算播种量；

Amont＝∑density_i*Area

其中，densit_yi是第i个物种的播种密度，Densit_y为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍，是物种i在第j^*年的相对盖度；Amont是总的播种量，Area是临时用地的面积；利用(2)中所计算的模型，反推可得修复物种种植一年后能达到稳定状态的各个物种的播种量。

进一步地，步骤四中，临时用地区域的土壤改良过程为：

当临时用地区域使用完毕可开展修复时，多次取样固定样方中的土壤，然后将多次取样的土壤充分混合，放入自封袋中密封，之后测定土壤指标参数，并根据测定的土壤指标参数对临时用地区域的土壤进行改良。

进一步地，测定的土壤指标参数包括速效氮、速效磷、速效钾含量和土壤微生物的酶活性；

样地	编号
		类型	临时用地
速效氮	qSxnmg/kg
		速效磷	qSxlmg/kg
速效钾	qSxjmg/kg
		β-1,4-N-乙酰葡萄糖胺酶活性	qMh1
亮氨酸氨基肽酶活性	qMh2
		N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性	qMh3
酸性磷酸酶活性	qMh4

针对性地恢复待修复临时用地区域的土壤指标，土壤改良方法为：

(1)若qSxn<(Sxn*0.8)，即土壤的速效氮含量远低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxn–qSxn)/0.46}*2}kg/公顷的尿素，对于以上计算，(Sxn–qSxn)/0.46是要补充的氮的量，单位mg/kg；

(2)若qSxl<(Sxl*0.8)，即土壤的速效磷含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxl–qSxl)/0.5}*2}kg/公顷的磷酸二氢铵；

(3)若qSxj<(Sxj*0.8)，即土壤的速效钾含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxj–qSxj)/0.34}*2}kg/公顷的磷酸二氢钾；

(4)对于年降雨量低于400mm的地区，参照草地灌溉定额定期灌溉以增加土壤湿度；

(5)对于海拔高度大于4000m的地区或低海拔地区qMh<(Mh/2)，首次播种时辅以施加300kg每公顷的蕈状芽孢杆菌菌剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，根据临时用地周围区域覆盖的典型生态系统建立固定样方，选择群落稳定性最高的群落结合空间异步性调整固定样方内的物种，进而确定修复物种，由于都是位于临时用地周围的生态系统和物种，是适合于近自然修复临时用地的乡土物种，基于土壤修复后再种植选定的乡土物种，更容易适应于临时用地处的生态修复。而且采用本发明方法选择出来的恢复群落中的乡土物种更接近于自然，可持续性强，长期修复效果更好，不会发生二次退化，从而能够节省因为二次退化的补播成本。

2、本发明，通过周期性对固定样方的群落调查，补充确切的定量化数据，能够有效的根据每个生态系统的大小设样点群落结构、设定待修复临时用地的大小、设定样方的大小、样点的土壤养分状况，从而能够提高对工程建设待修复临时用地生态修复的准确率，进而提高修复效率。

3、本发明，通过对样方的土壤监测，结合固定样方内的群落稳定性、空间异步性和各物种的优势度，从而能够有效的选择最优的生态修复物种集；其中，群落稳定性为群落维持群落物种组成相对不变性，密切关系物种的丰富度，以此能够使得临时用地在进行修复时，可通过稳定的群落和丰富的物种来对临时用地进行植被修复；而空间异步性为集合群落内关键指标，直接关系到生产力的不同步性，利用空间异步性高的物种具有更强的应对环境变化的能力，从而使得物种组成能够有效的针对不同环境而适应性生存。

4、本发明，在对应的生态系统类型的样地中，通过选取植被稳定性最高的样方以及对应的土壤情况进行比较，且通过测土施肥的方案，能够有效的定量衡量临时用地土壤情况和固定样方土壤的差异，从而有效的针对性地恢复临时用地地土壤的指标。

5、本发明中，通过稳定性、异步性、优势度公式计算的重要值能够全面地反映修复物种在群落中组分的地位，进而得到播种量；通过预测群落中的物种变化优选播种量，预计播种一年后可达稳定状态，有助于提高群落的稳定性。

综上所述，本申请对工程建设待修复临时用地的修复不仅适用于低海拔地区，还适用于高海拔地区，同时还降低了成本，而且在环保需求上也得到了保证。

说明书附图

图1为本发明一种基于群落稳定性的临时用地修复方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将具体实施方式对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的基于群落稳定性的临时用地修复方法，适用于以公路工程为主的临时用地，如取土场、弃土场、施工场地、施工便道、临时营地中的任一种或多种混合，即本发明提供的修复方法可适用于已形成的临时用地区域，还可以适用于规划阶段未形成的临时用地区域，以提前规划修复数据。其中，本发明尤其适用于公路建设形成的取土场。

具体方法步骤如下：

步骤一、在覆盖待修复临时用地周围典型生态系统的区域范围内，选取多个潜在样地进行实地调研以筛选，确保所取的样地覆盖了临时用地周边所属的全部典型生态系统类型，以建立固定样方。

典型生态系统包括：嵩草草地、委陵菜草地、禾草草地、棘豆草地、嵩草草甸、禾草草甸、灌丛草甸中的任一种或多种，具体记录时需要更精确的生态系统，比如高寒草甸等。

其中，固定样方的建立方法为：基于实地调研结果，根据潜在样地的环境情况进行评分排名；选择评分最高的多个潜在样地，根据物种丰富度、植被盖度、植被高度对潜在样地的群落进行评分；选择群落评分最高的多个样地，建设为固定样方。

由于本发明提供的修复方法不仅适用于已形成的临时用地区域，还适用于工程建筑规划阶段未形成的临时用地，步骤一中对临时用地周围进行实地调研时，对于临时用地还未形成的情况下，为方便理解，也可以是对工程建筑周围的生态系统进行调研。

对工程建设周围的典型生态系统类型进行调研时，实地调研前通过遥感影像对工程建设区域进行研究，初步了解工程建设区域附近的生态系统类型。按以下标准选取潜在样地进行实地调研，沿工程建设规划路线行进，观测基本植被类型，在潜在样地进行群落调查，了解工程建设附近的基本植被类型和群落组成，根据群落调查的结果，按以下步骤为每个生态系统类型选定和建设样地。

如，潜在天然草地(草甸)作为潜在样地的选定步骤：

(1)按以下标准对每个潜在样地建立点进行评分。

(2)将潜在样地建立点按生态系统类型进行分类，同一种生态系统类型下的样地，按照评分进行排序，选择评分最高的前n个(如10个)作为潜在样地。然后对每个潜在的样地，进行实地调查，包括对潜在样地的群落调查、定量获取调查点的物种丰富度、总植被盖度和总植被高度等信息。

(3)根据实地调研的结果，按以下标准对每个潜在样地进行评分。

(4)对同一种生态系统类型的样地建立点，按照评分进行排序，选择评分最高的前n个(如5个)为对应生态系统的样点，确保所取的样地覆盖了沿工程建设(即临时用地周围)所有的生态系统类型。

对于选定的每个样点，按如下步骤建设为固定样方：

(1)记录样点的高精度经纬度坐标，拍照记录样点选址点，以对样点进行标记。

(2)若放牧严重，即动物粪便数量大于D个/m^2，则对临时用地及与之配对的样地进行封育，即在临时用地周围、样地周围增加围栏，以减少放牧影响。若放牧压力不严重，则无需加装围栏，总体上，保持选定样地的受干扰程度和匹配的临时用地一致。

本步骤的主要目的，就是在临时用地周边未被工程建设影响、呈现自然状态的地方，选择并建设固定样方，以最贴近临时用地处的固定样方内的参数，给与对临时用地区域进行生态修复的支撑。

步骤二、在至少3年的持续周期内，每年生长季对固定样方开展群落调查，以寻找适合于近自然修复临时用地的乡土物种。

由于工程建设的周期一般长达数年，所以对固定样方的调查监测，一般大于等于整个工程建设周期，结合已形成的临时用地区域情况，对固定样方的监测至少需要持续3年，建议监测周期为五年，时间以长为宜，以满足群落稳定性和空间异步性指标的基本自由度。采用多年监测周期，可以保证采集的群落数据具有较长的时间尺度，为稳定性指标的计算保留一定的自由度。

在固定样方选定的若干年间，于每年八月中旬或下旬开展群落调查，同时还包括对固定样方的土壤监测，补充确切的定量化参数。该定量化参数包括：每个生态系统的样点群落结构，且根据每个生态系统的大小和对应临时用地的大小设定样方数量，并且根据每个生态系统的最小面积曲线设定样方的大小，以及样方的土壤养分状况和土壤结构。

具体调查方法为：用四根0.5m长的PVC管连接成0.5×0.5m的样方框，用其在固定样方的天然草地和其附近的临时用地中以五点取样法选取五个不重叠的样方，注意样方选取时需离天然草地样地或临时用地区域的边缘间距3m以上以避免边缘效应，对每一个样方，估计样方总盖度，对于样方中的每一种维管植物，鉴定并记录其种类，用刻度尺测量其高度，目视法估计其盖度，按如下格式记录：

将样地中物种的盖度和多度，整理为以下表格，可根据物种的多少等实际情况，拓展表格的行列。

在进行样方的调查监测时，对每个样方，用直径为5cm的土钻钻取样方中0-10cm的土壤一钻，放入自封袋中密封。土壤指标的测定包括：土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量，以及用荧光微孔板测定几种与碳、氮、磷循环相关的土壤微生物的酶活性，包括β-1,4-N-乙酰葡萄糖胺酶、亮氨酸氨基肽酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶。

按如下格式记录：

样地	编号
		类型	临时用地/草地
速效氮	Sxnmg/kg
		速效磷	Sxlmg/kg
速效钾	Sxjmg/kg
		β-1,4-N-乙酰葡萄糖胺酶活性	Mh1
亮氨酸氨基肽酶活性	Mh2
		N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性	Mh3
酸性磷酸酶活性	Mh4

步骤三、利用步骤二中持续周期内的调查数据，计算每种生态系统类型下的固定样方的群落稳定性，选择每种生态系统中群落稳定性最高的固定样方的物种，计算并依据不同群落之间的空间异步性，调整固定样方内的修复物种。

本发明中可以通过选择每种生态系统类型中群落稳定性最高的固定样方中的物种，记录物种的多度A、盖度C、高度H并进行分析；计算不同群落之间的空间异步性，去除无法种植或移栽的物种；去除不便于种植的物种后，依据空间异步性，补充去除物种后对应增长的物种；继续监测固定样方1年及以上，以固定样方内届时的物种为最终近自然修复物种。

其中，固定样方内物种的调整具体方法为：

(1)在样方天然草地四角处插入4个木桩，围成样方，用于标记固定样方的位置，然后在样方四周绑上细线网以阻隔外部种子输入。

(2)对各个样方中的物种组成进行分析记录，按照物种的多度A、盖度C和高度H计算优势度，并将计算的优势度从大到小进行排序。

(3)对样方中的每个物种，考虑其能否收集种子、能否进行移栽、是否有可购买的近亲优良草种等，对于以上几点均无或者经济成本过高的物种，进行移除。

如禾本科植物垂穗披碱草、黄花野青茅、早熟禾、藏异燕麦等通过捋夺式的方法收集种子，或直接购买优良草种；对于莎草科植物如嵩草通过整体挖取的方式进行移栽；对于可种植的豆科、杂草植物如苜蓿、肉果草、车前等可购买适于当地生长的近亲优良草种；对于毒杂草如棘豆可进行去除。

(4)继续监测1-2年，根据样方中的群落组成，重新计算优势度。

由于异步作用和竞争释放效应，即释放了不可种植物种的生态位，与移除物种生态作用相似的物种会利用这些生态位，即相应盖度会增加并重新接近稳定状态此时根据样方中的群落组成，所以重新计算修复物种的优势度，进一步比对同一生态系统下各样方的群落稳定性，如果固定样方内的物种在调整后，固定样方的群落稳定性仍为同一中生态系统下群落稳定性最高，则获得物种调整后的固定样方，即固定样方内调整后的物种为适用于临时用地的修复物种。

确定固定样方内的修复物种后，可从以下两种方法选择其一计算临时用地区域内所需要的播种量等播种参数：

方法一、根据固定样方内物种的优势度、临时用地区域的播种密度和临时用地面积，计算临时用地区域修复所需的播种配比、播种量和移栽量，优选播种量，尽量不选用移栽方式。

方法二、使用滑动窗口算法，计算每个窗口的时间稳定性，选择时间稳定性最高的窗口，拟合模型，确定播种量。

方法一中，按下式计算群落稳定性：

其中，∑Cover是群落总盖度的逐年平均值，∑Var是群落中每个物种盖度逐年方差之和，∑Cov是群落中物种协方差之和的逐年求和，μ是群落盖度在时段内的平均值之和，δ为群落总盖度在时段内的标准差，计算得出的ICV为群落盖度的变异效应系数的倒数。

ICV以群落总盖度除以标准差以衡量群落的稳定性，并且将标准差分解为群落的变异和各个物种交互的变异以反映群落的总体状况，综上所述，ICV反映了群落总盖度远离中心值的程度，ICV越大，说明群落总盖度随年变化不大，群落越稳定。

按下式计算空间异步性：

其中，为物种的同步性，δ²为群落总盖度逐年方差，δ_i是第i个物种盖度的逐年标准差，在/>中，i指代第i个物种，S指物种数量，/>为群落中所有物种盖度逐年标准差之和；/>为物种的空间异步性。

因此，当群落中所有物种的盖度变化和群落的变化保持一致时，群落盖度的方差等于所有物种方差之和，此时群落中所有物种的盖度变化和群落的变化保持一致，即群落中物种是完全同步的，说明群落的补偿效应低，抵抗环境变化的能力弱。

对于以上两种评估群落稳定性的指标，期望ICV值大、值小，因此在选取样点时，可先按ICV正序排列，选取前E个(如3个)样点，在这E个样点中选取/>最小的样点。

结合群落稳定性和空间异步性，可以筛选出修复物种，在临时用地区域内种植修复物种时，可根据优势度、播种密度和临时用地面积，计算临时用地区域修复所需的播种配比和播种量，公式为：

Amont＝∑density_i*Area

其中，Amont是总的播种量，density_i是第i个物种的播种密度，Area是临时用地的面积；i代表物种的编号，IV_i是第i个物种的重要值，Density为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍；Hr_i是该物种在样方中的多年平均相对高度，即第i个物种多年平均高度；H_i除以群落内各物种多年平均高度之和；Ar_i是该物种在样方中的多年平均相对多度，即第i个物种多年平均多度；A_i除以群落内各物种多年平均多度之和；Cr_i是该物种在样方中的多年平均相对盖度，即第i个物种多年平均盖度；C_i除以群落内各物种多年平均盖度之和。

方法二、在临时用地区域内种植修复物种时，还可以利用滑动时间窗口算法得到播种量，步骤如下：

(1)将时间序列整体分为若干个窗口大小的时间序列，称为时间窗口，然后对每个时间窗口执行操作，相当于函数在时间序列上进行一维卷积，根据步骤二中持续监测年份确定窗口大小，一般令窗口大小为3，计算各个时间窗口的时间稳定性：

其中j是时间窗口对应的年份，N是时间序列长度，即总监测年限，M_j是第j个时间窗口的时间稳定性，是截取{j-1，j，j+1}年的群落时间序列数据计算得群落变异系数的倒数。

(2)用监测多年所得群落中各物种时间序列，即每一个物种均有一个其对应的盖度时间序列，对群落中每一个物种的时间序列拟合下列模型；

a_i×Cr_i，j-1+b_i＝Cr_i，d

0<j≤N

其中a_i、b_i是第i个物种待拟合的参数，Cr_i，d是第i个物种在第j年的相对盖度。

该模型利用上一年的物种盖度预测下一年的物种盖度，反映了群落中各个物种盖度随时间如何变化。由于是在群落内部计算，该模型隐含了群落内物种的异步性。

(3)当选取时间窗口j^*使得最大，即获得了群落时间稳定性最高的窗口，以此计算播种量；

Amont＝∑density_i*Area

其中，density_i是第i个物种的播种密度，Density为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍，是物种i在第j^*年的相对盖度；Amont是总的播种量，Area是临时用地的面积；利用(2)中所计算的模型，反推可得修复物种种植一年后能达到稳定状态的各个物种的播种量。

步骤四、分析固定样方的土壤，明确修复物种调整后的固定样方的土壤情况与临时用地区域的土壤之间的差异，根据土壤差异情况改良临时用地区域的土壤。

临时用地的所需修复物种的播种量确认的同时，还需要对临时用地进行土壤改良，

由于临时用地遗留的表层土与天然草地的表层土存在营养成分、结构和微生物群落的差别，土壤养分如氮磷钾、ph和含水量的差异，在结构上如土壤孔隙、颗粒大小的差异，以测土施肥为核心思想，通过施肥、浇灌、深松等手段对工程建设区沿线的临时用地进行土壤改良。

临时用地区域的土壤改良过程为：当临时用地区域使用完毕可开展修复时，多次取样固定样方中的土壤，然后将多次取样的土壤充分混合，放入自封袋中密封，之后测定土壤指标参数，并根据测定的土壤指标参数对临时用地区域的土壤进行改良。

可以选用直径为5cm的土钻钻取样方中0-10cm的土壤，并钻取三钻，然后将土壤充分混合，放入自封袋中密封，之后测定土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量和土壤微生物的酶活性，按如下格式记录：

样地	编号
		类型	临时用地
速效氮	qSxnmg/kg
		速效磷	qSxlmg/kg
速效钾	qSxjmg/kg
		β-1,4-N-乙酰葡萄糖胺酶活性	qMh1
亮氨酸氨基肽酶活性	qMh2
		N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性	qMh3
酸性磷酸酶活性	qMh4

针对性地恢复待修复临时用地区域的土壤指标，土壤改良方法为：

(1)若qSxn<(Sxn*0.8)，即土壤的速效氮含量远低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxn–qSxn)/0.46}*2}kg/公顷的尿素，对于以上计算，(Sxn–qSxn)/0.46是要补充的氮的量，单位mg/kg；

(2)若qSxl<(Sxl*0.8)，即土壤的速效磷含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxl–qSxl)/0.5}*2}kg/公顷的磷酸二氢铵；

(3)若qSxj<(Sxj*0.8)，即土壤的速效钾含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxj–qSxj)/0.34}*2}kg/公顷的磷酸二氢钾；

(4)对于年降雨量低于400mm的地区，参照草地灌溉定额定期灌溉以增加土壤湿度；

(5)对于海拔高度大于4000m的地区或低海拔地区qMh<(Mh/2)，首次播种时辅以施加300kg每公顷的蕈状芽孢杆菌菌剂。

步骤五、临时用地区域的土壤改良后，确定种植参数，种植固定样方内调整后的修复物种，并干预影响临时用地区域内群落稳定性的因素。

如果某一种物种有较大可能侵占其他物种，影响群落稳定性，可对应进行抑制，例如根部覆沙等。

土壤改良中，以测土施肥的方法，将临时用地的土壤营养补充到与固定样方的天然草地接近一致的状态，对于降水量低的地区，进行灌溉以补充土壤湿度。高海拔地区通过补充菌剂的方式，促进了土壤微生物群落的恢复，改善土壤的营养循环。

在播种之后，需要连续多年保持对临时用地区域进行群落调查和土壤监测，与固定样方的稳定性进行比较，评估恢复效果。如果临时用地区域放牧等影响恢复的现象严重，可考虑同时采取围栏封育措施。如有足够的管理人手，可考虑通过划破草皮、清除毒草、深松等方式，改良土壤结构、改善群落结构。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在覆盖待修复临时用地周围典型生态系统的区域范围内，选取多个潜在样地进行实地调研以筛选，确保所取的样地覆盖了临时用地周边所属的全部典型生态系统类型，以建立固定样方；

步骤二、在至少3年的持续周期内，每年生长季对固定样方开展群落调查，以寻找适合于近自然修复临时用地的乡土物种；

步骤三、利用步骤二中持续周期内的调查数据，计算每种生态系统类型下的固定样方的群落稳定性，选择每种生态系统中群落稳定性最高的固定样方的物种，计算并依据不同群落之间的空间异步性，调整固定样方内的修复物种；

步骤四、分析固定样方的土壤，明确修复物种调整后的固定样方的土壤情况与临时用地区域的土壤之间的差异，根据土壤差异情况改良临时用地区域的土壤；

步骤五、临时用地区域的土壤改良后，确定种植参数，种植固定样方内调整后的修复物种，并干预影响临时用地区域内群落稳定性的因素。

2.根据权利要求1所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，步骤一中，固定样方的建立方法为：

基于实地调研结果，根据潜在样地的环境情况进行评分排名；

选择评分最高的多个潜在样地，根据物种丰富度、植被盖度、植被高度对潜在样地的群落进行评分；

选择群落评分最高的多个样地，建设为固定样方。

3.根据权利要求1所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，临时用地为取土场、弃土场、施工场地、施工便道、临时营地中的任一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，步骤三中，调整固定样方内修复物种的方法为：

选择每种生态系统类型中群落稳定性最高的固定样方中的物种，记录物种的多度A、盖度C、高度H并进行分析；

计算不同群落之间的空间异步性，去除无法种植或移栽的物种；

去除不便于种植的物种后，依据空间异步性，补充去除物种后对应增长的物种；

继续监测固定样方1年及以上，以固定样方内届时的物种为最终近自然修复物种。

5.根据权利要求4所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，群落稳定性的计算公式为：

其中，∑Cover是群落总盖度的逐年平均值，∑Var是群落中每个物种盖度逐年方差之和，∑Cov是群落中物种协方差之和的逐年求和，μ是群落盖度在时段内的平均值之和，δ为群落总盖度在时段内的标准差，计算得出的ICV为群落盖度的变异效应系数的倒数，ICV反映了群落总盖度远离中心值的程度，ICV越大，说明群落总盖度随年变化不大，群落越稳定。

6.根据权利要求4所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，空间异步性的计算公式为：

其中，为物种的同步性，δ²为群落总盖度逐年方差，δ_i是第i个物种盖度的逐年标准差，在/>中，i指代第i个物种，S指物种数量，/>为群落中所有物种盖度逐年标准差之和；/>为物种的空间异步性。

7.根据权利要求4所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，在临时用地区域内种植修复物种时，可根据优势度、播种密度和临时用地面积，计算临时用地区域修复所需的播种配比和播种量，公式为：

Amont＝Σdensity_i*Area

其中，Amont是总的播种量，density_i是第i个物种的播种密度，Area是临时用地的面积；i代表物种的编号，IV_i是第i个物种的重要值，Density为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍；Hr_i是该物种在样方中的多年平均相对高度，即第i个物种多年平均高度；H_i除以群落内各物种多年平均高度之和；Ar_i是该物种在样方中的多年平均相对多度，即第i个物种多年平均多度；A_i除以群落内各物种多年平均多度之和；Cr_i是该物种在样方中的多年平均相对盖度，即第i个物种多年平均盖度；C_i除以群落内各物种多年平均盖度之和。

8.根据权利要求4所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于，在临时用地区域内种植修复物种时，可以利用滑动时间窗口算法得到播种量，步骤如下：

(1)将时间序列整体分为若干个窗口大小的时间序列，称为时间窗口，然后对每个时间窗口执行操作，相当于函数在时间序列上进行一维卷积，根据步骤二中持续监测年份确定窗口大小，一般令窗口大小为3，计算各个时间窗口的时间稳定性：

其中j是时间窗口对应的年份，N是时间序列长度，即总监测年限，M_j是第j个时间窗口的时间稳定性，是截取{j-1，j，j+1}年的群落时间序列数据计算得群落变异系数的倒数；

(2)用监测多年所得群落中各物种时间序列，即每一个物种均有一个其对应的盖度时间序列，对群落中每一个物种的时间序列拟合下列模型；

a_i×Cr_i,j-1+b_i＝Cr_i,j

0<j≤N

其中a_i、b_i是第i个物种待拟合的参数，Cr_i,j是第i个物种在第j年的相对盖度；

(3)当选取时间窗口j^*使得M_j*最大，即获得了群落时间稳定性最高的窗口，以此计算播种量；

Amont＝∑demsity_i*Area

其中，density_i是第i个物种的播种密度，Density为总的播种密度，对于高海拔地区可适当增加播种量至2-3倍，是物种i在第j^*年的相对盖度；Amont是总的播种量，Area是临时用地的面积；利用(2)中所计算的模型，反推可得修复物种种植一年后能达到稳定状态的各个物种的播种量。

9.根据权利要求1所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于：步骤四中，临时用地区域的土壤改良过程为：

当临时用地区域使用完毕可开展修复时，多次取样固定样方中的土壤，然后将多次取样的土壤充分混合，放入自封袋中密封，之后测定土壤指标参数，并根据测定的土壤指标参数对临时用地区域的土壤进行改良。

10.根据权利要求9所述的一种基于群落稳定性的临时用地修复方法，其特征在于：测定的土壤指标参数包括速效氮、速效磷、速效钾含量和土壤微生物的酶活性；

样地 编号 类型 临时用地 速效氮 qSxnmg/kg 速效磷 qSxlmg/kg 速效钾 qSxjmg/kg β-1,4-N-乙酰葡萄糖胺酶活性 qMh1 亮氨酸氨基肽酶活性 qMh2 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性 qMh3 酸性磷酸酶活性 qMh4

针对性地恢复待修复临时用地区域的土壤指标，土壤改良方法为：

(1)若qSxn<(Sxn*0.8)，即土壤的速效氮含量远低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxn–qSxn)/0.46}*2}kg/公顷的尿素，对于以上计算，(Sxn–qSxn)/0.46是要补充的氮的量，单位mg/kg；

(2)若qSxl<(Sxl*0.8)，即土壤的速效磷含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxl–qSxl)/0.5}*2}kg/公顷的磷酸二氢铵；

(3)若qSxj<(Sxj*0.8)，即土壤的速效钾含量低于修复物种调整后的固定样方，则播种前补充{{(Sxj–qSxj)/0.34}*2}kg/公顷的磷酸二氢钾；

(4)对于年降雨量低于400mm的地区，参照草地灌溉定额定期灌溉以增加土壤湿度；

(5)对于海拔高度大于4000m的地区或低海拔地区qMh<(Mh/2)，首次播种时辅以施加300kg每公顷的蕈状芽孢杆菌菌剂。