本方案介绍了一种简单且成本效益高的树木种植技术，用于恢复因淹没而退化的埃弗格莱兹树岛。该设计构建一种初期可漂浮的岛屿（弹出式），随后增加地势高度，以促进树木在淹水条件下的存活与生长。
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摘要
摘要
在过去的一个世纪中，许多大沼泽地的树木岛失去了高程，大部分树木已经死亡，如今被草本植物覆盖。本实验方案描述了一种简单且成本效益高的植树技术，可用于恢复退化的大沼泽地树木岛。该设计模仿了大沼泽地自然形成漂浮泥炭岛的过程，使树木能够在淹水条件下存活并生长，并常常最终发展为树木岛。本方法采用市售的泥炭袋作为栽培介质，用于种植和定植盆栽的本地树种幼苗。这种“弹出式”结构最初可漂浮，提供额外高程以减少淹没，每袋种植一株本地树种幼苗，并插入一根树木专用肥料棒。在一项为期3年、涉及105个“弹出式”结构的研究中，大多数植株存活（80%），且许多生长旺盛。该技术是否能在退化的树木岛上成功建立树木群落，仍有待更长期的研究和广泛的野外试验来验证。
引言
如果附近存在具有多种树种的岛屿，通过种子传播，原生树种有可能自然重新定殖退化的佛罗里达大沼泽地树岛1,2。根据Sklar和van der Valk1的观点，"尽管此类工作成本高昂且劳动密集，但通过抬升严重沉降树岛的高程，可能实现其恢复。" 目前，在佛罗里达大沼泽地水资源保护区（WCA）-2A中，退化（也称为"幽灵"）树岛附近存在的原生（理想）树木极少（五个WCA之一，用于储存水源并防止周边城市和农业区发生洪涝），无法为退化树岛的重新定殖提供所需的种子3。
为了抬升因沉降而降低的树岛高程以进行重新造林，需要将合适的填充材料运输到树岛。这将需要修建供卡车通行的道路或开辟驳船水道，从而对大沼泽地造成严重破坏，并带来巨大的经济成本。因此，亟需一种简单且低成本的技术，用于在退化的树岛上重新引入本地树种，以提升地表高程（缩短淹水周期），并在大沼泽地特有的多变水文条件下提高树木的存活率4。
这些可展开结构的尺寸便于运输至种植地点，相较于传统的区域填埋和植树方法（后者可能需要修建道路用于运输）具有优势。因此，该技术减少了植树活动对生态的影响。此外，这些可展开结构在部署后的最初六个月内具备漂浮能力，有助于幼苗的定植。而在传统的植树情况下，如果水位上升，树木在定植期间可能会遭受更大的洪涝胁迫。
测试了多种设计方案，结果表明，较高的弹出高度（袋体方向）、使用一根树木肥料钉补充养分，以及在弹出装置中种植单株幼苗，是应用于大沼泽地退化树岛时最佳的配置方案4。尽管其他研究人员已描述过用于恢复森林湿地的植树方法5,6，但据我们所知，此前描述的任何种植技术均未增加地表高程以缩短水淹周期。
该过程模拟了佛罗里达大沼泽地漂浮树岛的形成，即泥炭从基岩脱离并上浮至水面而形成岛屿。陆生植物可在此类漂浮泥炭上定植并形成 "弹出窗口" 或漂浮的树岛，最终移动并附着在泥炭表面，形成所谓的 "电池" 树岛1,7.
大沼泽地树岛上的不同树种对洪水胁迫的耐受性在生长和存活方面存在差异8,9,10。Jones et al. 在一项受控研究中证明了水文周期对大沼泽地树岛树种存活的重要性9。Stoffella et al. 发现，相对于水面的高程对种植的本地树种的存活和生长具有不同且显著的影响，这取决于各树种对淹水的具体耐受能力10。可根据具体环境条件选择适宜的树种。本文所述的植树技术可提供额外的高程，从而在那些曾经为森林覆盖、但现已丧失高程并处于不利于本地树种生存的淹没环境的区域，重建树木种源。
以往为森林覆盖但经历长期淹水期的区域，可能受益于该方法，以重新引入木本植物至这些地区。该技术可提供一定高程，从而缩短淹水期。此外，树木将通过根系和叶片生物量积累形成土壤，并为该区域的持续定殖提供种子来源。
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方案
1. 准备及运输至种植地点
- 获取2至3加仑（7至11升）本地种植的原生树木幼苗（带塑料盆）、商用泥炭袋（尺寸为0.3 × 0.46 × 0.6 m3）、树木和灌木专用肥料棒（每株幼苗一根）、 duct tape（适量卷数）、聚氯乙烯（PVC）管（长度2至3米，直径0.8英寸（2.1厘米），40级）、美工刀、垃圾袋，以及一根金属杆或钢筋（长度1至2米，直径1.3厘米），用于刺穿泥炭袋。适用于大沼泽地的潜在树种包括Annona glabra、Ficus aurea和Acer rubrum。强烈建议佩戴工作手套。
- 确定设置临时种植装置的最佳位置，通常选择“幽灵树岛”地势较高处，且基岩上方至少保留0.3米厚的泥炭层，以尽量减少雨季期间的淹没风险。
- 将幼苗、商用泥炭袋（每株幼苗配一个）、树木和灌木肥料棒（每株一根）、胶带（适量）、PVC管（每株两根）以及其他工具和材料运送至种植地点（通常使用气垫船运输）。
2. 弹出式组装
注意：在将盆栽幼苗和弹出装置放入水中并置于树岛上方（步骤3）之前，需先在船上完成其组装（步骤2.1-2.6）
- 将塑料育苗盆从幼苗根部和盆土上滑脱，并用美工刀或剪刀在盆底切出一个大孔，或完全切除每个育苗盆的底部（图1）。
- 将底部开口的育苗盆重新套回幼苗根部和盆土上，以便插入泥炭袋中。
- 使用美工刀在泥炭袋上表面中心位置切出一个20至30厘米的X形切口（略大于育苗盆直径）。
- 从X形切口处取出约2,000至5,000 cm3（约为育苗盆体积的一半）的泥炭袋内容物，并放入垃圾袋中移除。
- 将带有幼苗的无底育苗盆置于因取出泥炭而形成的X形开口/凹陷中。无底育苗盆应嵌入X形开口约一半深度，使切口形成的三角形边缘向上紧贴育苗盆侧壁（图2）。幼苗保留在育苗盆中，以提供额外的抬升高度和物理支撑。
- 用数圈 duct tape（封箱胶带）缠绕育苗盆并覆盖泥炭袋上的三角形切片，将育苗盆固定到位。这将把泥炭袋的三角形切片固定在育苗盆上（图3），并在接下来2至3年的生长期间保持育苗盆稳定。由此形成“弹出式”种植结构。
3. 弹出式部署
- 将浮植袋放入水中。进入水中，将漂浮的浮植袋移动至种植位置。
- 用两根长约2至3米的PVC管，从幼苗两侧穿过袋子，插入袋下基质（袋下土壤）约三分之一至二分之一米深处，将浮植袋固定就位（图3）。
- 将金属杆（钢筋）完全穿过袋子的顶部、底部和两侧，刺穿袋子，形成多个开口（顶部/底部至少四个，每侧至少四个），以允许水分进入并使根系伸出（图3）。浮植袋可漂浮约6个月。
- 将一根树木专用肥钉完全插入袋顶，位置如图3所示之一。
4. 维护、测量和塑料去除的后续步骤
- 根据需要定期返回试验地，特别是在经历强烈风暴事件后，记录植株状况和存活情况，并每年测量每株存活树木的树高和基径。
- 三年后，携带美工刀/剪刀和垃圾袋返回试验地，移除泥炭袋中的花盆和塑料材料并进行回收。花盆及包裹泥炭袋的顶部和侧面的塑料可轻松去除，且不会干扰幼苗；而位于泥炭袋下方的塑料可能无法触及（图4）。
- 每年返回试验地，评估植株的存活率和生长情况。
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结果
采用该技术的一项研究4在面积为0.32 km2的佛罗里达大沼泽地物理模型11中的一个脊状区域进行，以模拟在幽灵树岛上的试验。在本研究中，测试了两种用于高度的袋装方向（低：0.3 m，高：0.46 m），并比较了每袋种植一株或两株幼苗的情况，同时还测试了使用树木肥料棒以促进幼苗存活和生长的效果。共使用了三种幼苗：A. glabra、F. aurea 和 A. rubrum。每种物种设置了4种处理方式，每种处理5个重复，并设置2组对照，每种物种共种植35株个体。研究中大部分幼苗存活并生长良好，其生长情况取决于所采用的处理方式4。总体存活率为80%，在为期3年的研究结束时，共发现18株 F. aurea 和3株 A. glabra 死亡。结果表明，最简单且最有效的配置是每袋单株幼苗，袋高0.46 m（更高高度，减少淹没），添加...
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讨论
这种提出的重新种植树木岛的方法允许通过气垫船增加高程并部署树木，而无需修建通往每个地点输送填土材料的道路。这最大限度地降低了实施树木岛种植的成本和干扰。
该技术的一个问题是，在曾经为树木岛的湿地地貌上放置大量PVC管、塑料袋和塑料盆，会带来美学和环境方面的问题。目前的方法是在树木成功定植足够时间（约3年）后，移除这些塑料材料，并对塑料废弃物进行妥善处理或回收。
解决塑料问题的另一种可能方案是使用可生物降解材料制作固定杆（如木杆或竹竿）、育苗盆（泥炭盆）和泥炭袋（黄麻布或类似材料），目的是使这些 containment 材料在树苗定植前能够保持结构完整，并有效包裹土壤和泥炭。由于本研究旨在验证概念可行性并控制成本，因此对树木和泥炭的原始容器进行了改造以用于本实验。这种方法使得基础研究得以实施，并确保容器材料在树苗定植期间很可能保持完整。
我们观察到，部分袋子在部署约30个月后开始出现破裂。一旦发现此情况，应立即移除塑料袋，以避免塑料垃圾漂散。在部署约32个月后，对部分浮起装...
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披露
本工作由佛罗里达州的机构——南佛罗里达水资源管理区提供资金并进行监督。佛罗里达州拥有广泛的公共记录法律。本文件受该法律约束，被视为公共记录的一部分。
致谢
本研究由南佛罗里达水资源管理区的大沼泽地系统评估部门资助并开展。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 装在塑料盆中的一加仑或两加仑本地树苗。 | 本地原生植物苗圃 | 不适用 | 获取由本地种子培育的本地树苗 |
| 商用泥炭土袋，5立方英尺 | Lambert | Lambert Canadian Sphagnum Peat Moss (6649801115) | 产品说明：Lambert 泥炭藓是一种优良的土壤改良剂，因其具有保水、疏松土壤的特性，且完全天然。Lambert 所有泥炭藓包装上均带有 OMRI（有机材料审查研究所）标志，表明其可用于有机生产。规格：5.5 立方英尺 |
| Vigoro 树木肥钉（树木和灌木肥料钉，15 支装） | Vigoro, Swiss Farms Products Inc. | 型号 # 154205 | 保证分析（%）产品中总含量（ppm）：总氮（N）12.0000；有效磷酸（P2O5）5.0000；可溶性钾（K2O）7.0000 |
| PVC 管：1/2 英寸，40 级 | JM Eagle | 型号 # 67447 | 任何制造商或供应商均可。 |
| 胶带，1-7/8 英寸 × 12 码 | MSC Industrial Supply | Gorilla 重型胶带，型号 # 60012 | 任何制造商或供应商均可。 |
| 金属杆（直径 1.3 cm，长 1.2 m 的螺纹钢） | Weyerhaeuser | 型号 # 35616 | 任何制造商或供应商均可。 |
| 美工刀 | Stanley | 型号 # STHT10273 | 任何制造商或供应商均可。 |
| 工作手套 | Firm Grip | 型号 # 3101-96 | 任何制造商或供应商均可。 |
| 垃圾袋（42 加仑） | HUSKY | 型号 # HK42WC050B | 任何制造商或供应商均可。 |
参考文献
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