生态修复 · 研究方向

帮助生态系统恢复,学会重复有效的方法。

种植本地物种、汇集雨水和机器人技术,提供了互补的可能性。我们的研究用一个问题将它们联系起来:如何让最初的干预支持长久的恢复,同时减少后续养护?

借鉴宫胁法的本土林地

一片本土林地如何开始。

宫胁造林法是一种建立密集、混合本土林地的方法。物种选择、植被层次和土壤准备相互配合,形成适合场地条件的种植斑块。

本土林地的植被层次 密集混合本地植被及其根系的概念剖面图。 土壤 4 根系 6 3 林冠 · 林下层 · 灌木 1 林冠 · 林下层 · 灌木 2 5
借鉴宫胁法的林地 · 植被层次示意

我们研究这种种植方法如何与依靠地形汇集雨水的方式结合。从栽植时起完全不灌溉能否成活,是一项需要在当地验证的假设。

  1. 研究附近可作为参照的生态系统,选择适合当地土壤和降雨的物种。从适合本土林地生长的地方开始。

  2. 搭配适合的高大乔木、小乔木和灌木。不同生长形态的植物可形成多层次的树林结构。

  3. 将几种本地物种的幼苗密集栽植,并根据场地的资源和限制调整物种组合与密度。

  4. 评估土壤结构、板结程度和有机质。土壤准备应有利于根系建立和水分入渗。

  5. 用适宜的植物材料作覆盖物,保护裸露土壤。这有助于减少水分流失,支持苗木定植。

  6. 随着根系和植被发育,记录成活、生长和土壤含水状况,并记录维持斑块所需的每次干预。

雨水、土壤与重力

让地形帮助水分抵达根系。

径流是沿地表流动的雨水,入渗是水分进入土壤的过程。正在研究的设计通过对地形的小幅调整,将这两个过程连接起来。

从降雨到土壤水分 雨水沿坡面流动,在种植区域附近减速并渗入土壤,多余水量继续流向下游。 土壤水分 · 根区 4 溢流 2 降雨 · 径流 1 入渗 3
概念示意图
  1. 雨水直接落在场地上,或以地表径流的形式流入。降雨时间、强度和坡度共同影响可用水量。

  2. 浅层土方工程将径流引向种植区域,预先设计的出水口让多余水量继续流向下游。

  3. 减缓的水流为水分进入土壤孔隙留出时间。土壤结构会影响能够渗入的水量。

  4. 部分水分留在土壤中,供植物利用。持续观察其在湿润期与干旱期的可用程度。

研究目标是依靠重力和土壤水分,使植物从栽植时起无需灌溉即可成活,全程不使用水泵、蓄水罐或滴灌管线。试验必须同时测量植物成活情况和水的流动。

种植区域之外的恢复

一片林地,可以是恢复的起点。

生态恢复岛的做法,是在选定区域种植斑块,以促进周边的自然更新。它关注修复如何在景观中扩展;宫胁法则关注如何建立密集的本土林地斑块。

建立种植斑块,观察生态恢复 种植的本地植物斑块、周边自然更新和参照区域,共同展示生态恢复岛研究所关注的问题。 现有植被 · 参照区域 1 种植斑块 2 潜在自然更新 · 参照区域 3
概念示意图
  1. 确定现有植被、种源,以及阻碍自然恢复的因素。

  2. 本地植物斑块可以提供庇护、改变局部环境,并吸引传播种子的动物。

  3. 持续比较斑块之外与适宜参照区域中的本地植物定植情况。

生态恢复岛能否发挥作用,取决于周围生态系统、种源和当地条件。植被扩展的证据必须来自场地本身。

让每台机器承担有用的工作。

观测是起点。户外机械需要围绕特定任务和地形开发,并通过共同的记录,将干预与结果关联起来。

观察植物

重复拍摄影像、记录巡检范围,让变化更容易查看。

支持实地作业

探索适用于明确的整地、种植和养护任务的工具。

跟踪结果

回到已知位置,将不同季节的观测连接起来。

三个假设,分别验证。

有价值的实地研究,需要区分定植成活、持续投入和更广泛的恢复。一个方面取得进展,并不意味着另外两个问题已经解决。

  1. 依靠降雨定植

    本地植物能否从栽植时起不经灌溉,在当地干湿交替的周期中持续存活?

  2. 减少后续养护

    维持种植区域需要多少养护、补植和重复作业?

  3. 促进更广泛的恢复

    本地植被是否在种植斑块之外建立起来?与参照区域相比,结果如何?

  • 成活与生长
  • 养护、干预与总成本
  • 斑块之外的自然更新
  • 土壤水分与下游水资源

衡量进展的单位,是一个能够持续存在的生命系统。记录应跨越季节与年份,并涵盖支持它所需的每次干预。

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