科研進(jìn)展
西北研究院在土長(cháng)城遺址侵蝕方面研究取得新進(jìn)展
萬(wàn)里長(cháng)城是我國古代勞動(dòng)人民創(chuàng )造的偉大奇跡，是中國悠久歷史的見(jiàn)證。作為世界文化遺產(chǎn)，具有重要的歷史、文化和科學(xué)價(jià)值。
現存長(cháng)城主要沿北方農牧交錯帶分布，大多由夯土建造而成，在嚴酷氣候條件影響下，土長(cháng)城極易遭受風(fēng)蝕、水蝕、鹽害和凍融侵蝕。如何減緩自然外力對長(cháng)城本體的破壞成為影響長(cháng)城長(cháng)期保存和永續利用的關(guān)鍵。
目前，國際上雖已有利用植物對土遺址進(jìn)行加固或修復的研究，但缺乏深層機理方面的探究。
地處我國半濕潤區的甘肅省渭源縣境內的秦長(cháng)城遺址，修筑于戰國時(shí)期，是中國最古老的長(cháng)城地段之一，其墻體表面附生著(zhù)大量維管束植物和生物結皮，但對于這些維管束植物和生物結皮能否對土長(cháng)城本體起到防護作用還不明確。?
? ?中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院寧夏沙坡頭沙漠生態(tài)系統國家野外科學(xué)觀(guān)測研究站賈榮亮研究員研究組聯(lián)合敦煌研究院科研團隊，以戰國秦長(cháng)城渭源段為研究對象，對長(cháng)城本體附生的維管束植物和生物結皮分布格局及協(xié)同減緩長(cháng)城土體抗侵蝕中的作用進(jìn)行了探索性研究?？蒲腥藛T對土長(cháng)城遺址的7個(gè)不同微空間部位(頂部、東西兩側墻體1/4高、1/2高和3/4高)的維管束植物群落及其功能組成(包括物種多樣性、功能多樣性和群落加權平均)、生物結皮類(lèi)型和蓋度以及墻體遭受侵蝕程度進(jìn)行了定量分析，并結合線(xiàn)性回歸、隨機森林和結構方程模型，評估了它們對土壤侵蝕的單一、聯(lián)合作用，以及作用方向和相對重要性。
研究發(fā)現，維管束植物物種豐富度、物種多樣性、功能豐富度、群落加權平均和苔蘚結皮蓋度由土長(cháng)城遺址頂部向下部顯著(zhù)降低，且與土長(cháng)城兩側土體侵蝕程度呈負相關(guān)(圖1)，表明土長(cháng)城本體較高的區域有利于維管束植物和生物結皮的定殖和生長(cháng)。同時(shí)，維管束植物和生物結皮的協(xié)同作用能有效緩解遺址本體遭受風(fēng)雨侵蝕(圖2)?；诖?，研究人員提出了基于生物結皮和維管束植物群落構建目標物種選擇、植物群落構建、生物結皮接種和維持群落穩定等增強土長(cháng)城抗侵蝕的“修復框架”(圖3)，為土長(cháng)城遺址本體侵蝕防治提供了新思路。
該成果以Vascular plant communities and biocrusts act as controlling factors in mitigating soil erosion on the Great Wall in a semi-humid area of Northwestern China 為題，發(fā)表于Science of the Total Environment期刊上。
西北研究院2022級博士生劉彥平為本文第一作者，西北研究院賈榮亮研究員和敦煌研究院汪萬(wàn)福研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項目和甘肅省自然科學(xué)基金項目資助。
圖1 長(cháng)城遺址不同微空間位置物種豐富度(a)、物種多樣性(b)、物種均勻度(c)、功能均勻度(d)、功能分化度(e)、功能豐富度(f)、群落加權平均_生物量(CWM_AB,g)、群落加權平均_株高(CWM_H,h)、群落加權平均_蓋度(CWM_VC,i)、群落加權平均_葉面積(CWM_LA,j)、群落加權平均_冠幅(CWM_CW,k)變化情況.
注：WSLZ、WSMZ、WSUZ、WC、ESUZ、ESMZ和ESLZ分別代表長(cháng)城西側墻體1/4高、長(cháng)城西側墻體1/2高、長(cháng)城西側墻體3/4高、長(cháng)城頂部、長(cháng)城東側墻體3/4高、長(cháng)城東側墻體1/2高、長(cháng)城東側墻體1/4高；插入的子圖為維管束植物各指標與長(cháng)城相對高度的線(xiàn)性回歸分析.
圖2?維管束植物和生物結皮減緩長(cháng)城遺址土壤侵蝕的概念模型?
圖3 基于生物結皮和維管植物群落構建減緩長(cháng)城遺址土壤侵蝕的修復框架
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170515
