萬里長城是我國古代勞動人民創造的偉大奇跡，是中國悠久歷史的見證。作為世界文化遺產，具有重要的歷史、文化和科學價值。

現存長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，土長城極易遭受風蝕、水蝕、鹽害和凍融侵蝕。如何減緩自然外力對長城本體的破壞成為影響長城長期保存和永續利用的關鍵。

目前，國際上雖已有利用植物對土遺址進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城遺址，修筑于戰國時期，是中國最古老的長城地段之一，其墻體表面附生著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城本體起到防護作用還不明確。?

?　?中國科學院西北生態環境資源研究院寧夏沙坡頭沙漠生態系統國家野外科學觀測研究站賈榮亮研究員研究組聯合敦煌研究院科研團隊，以戰國秦長城渭源段為研究對象，對長城本體附生的維管束植物和生物結皮分布格局及協同減緩長城土體抗侵蝕中的作用進行了探索性研究?？蒲腥藛T對土長城遺址的7個不同微空間部位(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)、生物結皮類型和蓋度以及墻體遭受侵蝕程度進行了定量分析，并結合線性回歸、隨機森林和結構方程模型，評估了它們對土壤侵蝕的單一、聯合作用，以及作用方向和相對重要性。

研究發現，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城遺址頂部向下部顯著降低，且與土長城兩側土體侵蝕程度呈負相關(圖1)，表明土長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。同時，維管束植物和生物結皮的協同作用能有效緩解遺址本體遭受風雨侵蝕(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城抗侵蝕的“修復框架”(圖3)，為土長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福研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目和甘肅省自然科學基金項目資助。

圖1 長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分別代表長城西側墻體1/4高、長城西側墻體1/2高、長城西側墻體3/4高、長城頂部、長城東側墻體3/4高、長城東側墻體1/2高、長城東側墻體1/4高；插入的子圖為維管束植物各指標與長城相對高度的線性回歸分析.

圖2?維管束植物和生物結皮減緩長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