Selection of Suitable Mosses for Bare Rock and Steep Slope Greening after Jiuzhaigou Earthquake Based on the Analytic Hierarchy Process

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.04.007

Abstract

Abstract:

In order to promote the rapid greening of the steep bare rock slopes in the Jiuzhaigou National Nature Reserve after the earthquake， and accelerate the ecological restoration process of the landscape， based on references and field investigations， 30 common native mosses in the region were selected， and an evaluation index system of 18 items was constructed based on six aspects including resistance ability， availability， ecological function， reproductive ability， biomass accumulation， and aesthetic appeal， using the Analytic Hierarchy Process（AHP）. The results indicated that： according to the comprehensive evaluation score， the mosses were divided into four grades. Finally， five species， Racomitrium japonicum， Hypnum plumaeforme， Eurohypnum leptothollum， Plagiomnium ellipticum and Brachythecium rutabulum were selected. The results should provide an objective guidance for future ecological restoration without soil in Jiuzhaigou and its surrounding cold fragile ecosystem area.

Key words: Analytic Hierarchy Process（AHP）, mosses, Jiuzhaigou National Nature Reserve, bare rock and steep slope, bare rock ecological restoration

CLC Number:

Q914.84

Hongxia XIA, Lilan LIU, Xuping ZHOU, Ke CHEN, Ying LI, Peigang KUANG, Geng SUN, Yanbao LEI. Selection of Suitable Mosses for Bare Rock and Steep Slope Greening after Jiuzhaigou Earthquake Based on the Analytic Hierarchy Process[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(4): 540-549.

Figures/Tables 7

Table 1

Table 2

The scoring standard for each indicator layer

评分

Score

P₁/%

P₂/℃

P₃/℃

P₄/（W·m^-2）

P₅/（μmol·m^-2·s^-1）

P₆

15≤含水量<20

15≤Water content<20

辐射照度<5

Irradiance<5

50≤光照强度<500

50≤Light intensity<500

分布地狭窄

Narrow distribution

10≤含水量<15

10≤Water content<15

5≤辐射照度<10

5≤Irradiance<10

500≤光照强度<1000

500≤Light intensity<1000

分布地较狭窄

Relatively narrow distribution

8≤含水量<10

8≤Water content<10

10≤辐射照度<15

10≤Irradiance<15

1000≤光照强度<1500

1000≤Light intensity<1500

分布地较广泛

Relatively widespread

4≤含水量<8

4≤Water content<8

15≤辐射照度<30

15≤Irradiance<30

1 500≤光照强度<1 800

1 500≤Light intensity<1 800

分布地广泛

Widely distributed

评分

Score

P₇

P₈

P₉

P₁₀

P₁₁

P₁₂

群落中没有该种苔藓

Without this moss

弱持水

Weak hold water

假根少

Rhizoid least

弱

Weak

弱

Weak

芽胞少

Gemmae least

建群种

Constructive species

较弱持水

Relatively weak

hold water

假根较少

Rhizoid less

较弱

Relatively weak

较弱

Relatively weak

芽胞较少

Gemmae less

群落优势种之一

One of the dominant species

较强持水

Relatively strong

hold water

假根较多

Rhizoid more

较强

Relatively strong

较强

Relatively strong

芽胞较多

Gemmae more

群落优势种

Dominant species

强持水

Strong hold water

假根多

Rhizoid most

强

Strong

强

Strong

芽胞多

Gemmae most

评分

Score

P₁₃

P₁₄/cm

P₁₅

P₁₆/%

P₁₇/d

P₁₈/（mg·g^-1）

孢蒴少

Capsule least

植株高度<1

Plant high<1

生长速度慢

Grow slow

25≤覆盖率<50

25≤Coverage<50

180≤绿期<210

180≤Green period<210

叶绿素<0.1

Chlorophyll<0.1

孢蒴较少

Capsule less

1≤植株高度<3

1≤Plant high<3

生长速度较慢

Grow relatively slow

50≤覆盖率<75

50≤Coverage<75

210≤绿期<240

210≤Green period<240

0.1≤叶绿素<0.3

0.1≤Chlorophyll<0.3

孢蒴较多

Capsule more

3≤植株高度<4

3≤Plant high<4

生长速度较快

Grow relatively fast

75≤覆盖率<90

75≤Coverage<90

240≤绿期<270

240≤Green period<270

0.3≤叶绿素<0.5

0.3≤Chlorophyll<0.5

孢蒴多

Capsule most

植株高度≥4

Plant high≥4

生长速度快

Grow fast

覆盖率≥90

Coverage≥90

植物常绿

Plants evergreen

叶绿素≥0.5

Chlorophyll≥0.5

Table 2

Table 3

Fig.1

Table 4

Fig.2

Table 5

References 27

1	张炜，代金莉，贺维，等.九寨沟地震灾后植被恢复过程中树种筛选［J］.四川林业科技，2020，41（6）：117-123.
	ZHANG W， DAI J L， HE W，et al.Tree species screening during vegetation recovery after earthquake disasters in Jiuzhaigou［J］.Journal of Sichuan Forestry Science and Technology，2020，41（6）：117-123.
2	张语克，张琼悦，张跃，等.自然保护地环境解说资源研究：以九寨沟芦苇海解说步道为例［J］.生物多样性，2022，30（2）：21235.
	ZHANG Y K， ZHANG Q Y， ZHANG Y，et al.Environmental interpretation resources for protected areas：using the Reed lake interpretation trail in the Jiuzhaigou as a case study［J］.Biodiversity Science，2022，30（2）：21235.
3	夏红霞，朱大林，张跃，等.九寨沟国家级自然保护区藓类植物多样性及地理区系［J］.应用与环境生态学报，2022，1615-1621.
	XIA H X， ZHU D L， ZHANG Y，et al.The diversity and floristic characteristics of mosses in Jiuzhaigou national nature reserve［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2022，1615-1621.
4	LING S X， SUN C W， LI X N，et al.Characterizing the distribution pattern and geologic and geomorphic controls on earthquake-triggered landslide occurrence during the 2017 Ms 7.0 Jiuzhaigou earthquake，Sichuan，China［J］.Landslides，2020，18（4）：1275-1291.
5	TSAI C H， LINLIU S C.Slopeland disaster risk management in tourism［J］.Current Issues in Tourism，2017，20（7）：759-786.
6	王玲，黄景春，李喆.裸露岩质边坡覆绿的生态地质学指标分析［J］.湖南生态科学学报，2017，4（2）：43-47.
	WANG L， HUANG J C， LI Z，et al.Analysis on ecological geological index of bare rocky slope greening［J］.Journal of Hunan Ecological Science，2017，4（2）：43-47.
7	吴世磊，张越，张炜，等.九寨沟地震受损地植被恢复技术研究与建议［J］.四川林业科技，2020，41（6）：131-136.
	WU S L， ZHANG Y， ZHANG W，et al.Study and suggestion on vegetation restoration technology of earthquake damaged areas in Jiuzhaigou［J］.Journal of Sichuan Forestry Science and Technology，2020，41（6）：131-136.
8	陈云，董发勤，韩颖，等.九寨沟景区“8·8”地震前后及钙华生境保育修复后植被和水系的动态变化［J］.中国岩溶，2021，40（1）：68-76.
	CHEN Y， DONG F Q， HAN Y，et al.Dynamic evolution of vegetation and drainages in the Jiuzhaigou valley scenic area before and after the “8 August 2017” earthquake under conditions of travertine habitat conservation and restoration［J］.Carsologica Sinica，2021，40（1）：68-76.
9	甘柯，黄鹏辉，全瑶.北京某采石场高陡裸岩边坡修复思路［J］.城市地质，2020，15（1）：40-44.
	GAN K， HUANG P H， QUAN Y.The engineering design of the restoration of the high and steep bare rock slope in a certain quarry in Beijing［J］.Urban Geology，2020，15（1）：40-44.
10	OGURI E， DEGUCHI H.Radiocesium contamination of the moss Hypnum plumaeforme caused by the fukushima dai-ichi nuclear power plant accident［J］.Journal of Environmental Radioactivity，2018，192：648-653.
11	杨巧云，赵允格，包天莉，等.黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征［J］.应用生态学报，2019，30（8）：2699-2706.
	YANG Q Y， ZHAO Y G， BAO T L，et al.Soil ecological stoichiometry characteristics under different types of biological soil crusts in the hilly Loess Plateau region，China［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2019，30（8）：2699-2706.
12	梁学战，曹林涛，周坤伦，等.苔藓植物生长习性与其边坡生态防护适用性研究［J］.环境科学与技术，2015，38（12）：117-122.
	LIANG X Z， CAO L T， ZHOU K L，et al.Study on bryophyte：growth habit and its applicability in ecological slope protection［J］.Environmental Science & Technology，2015，38（12）：117-122.
13	蒋娟，曾昊，刘冬冬，等.苔藓覆盖对喀斯特林地碳酸盐岩红土剥蚀过程的影响［J］.水土保持学报，2022，36（2）：92-98，105.
	JIANG J， ZENG H， LIU D D，et al.Effects of moss cover on detachment process of carbonate derived laterite from karst forest land［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2022，36（2）：92-98，105.
14	孙俊峰，陈其兵，王怡，等.苔藓植物在九寨沟风景区植被恢复工程中的应用［C］//2004·中国·武汉生态旅游论坛论文集.武汉：中国生态学学会，2004：207-211.
	SUN J F， CHEN Q B， WANG Y，et al.Application of bryophytes in vegetation restoration project of Jiuzhaigou scenic spot［C］//2004·China·Proceedings of Wuhan ecotourism Forum.Wuhan：Ecological Society of China，2004，207-211.
15	左元彬，辜彬，艾应伟.苔藓植物在道路边坡植被生态恢复中的应用与分析［J］.中国水土保持科学，2006，4（z1）：122-125.
	ZUO Y B， GU B， AI Y W.Investigation of application of bryophyte to road side ecological restoration［J］.Science of Soil and Water Conservation，2006，4（z1）：122-125.
16	刘鑫，包维楷，胡斌，等.高寒山区道路边坡植被恢复物种选择及适宜性评估［J］.应用与环境生物学报，2016，22（6）：1015-1022.
	LIU X， BAO W K， HU B，et al.Plant species selection and adaptivity for vegetation restoration of alpine roadside slopes［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2016，22（6）：1015-1022.
17	郑云普，赵建成，张丙昌，等.荒漠生物结皮中藻类和苔藓植物研究进展［J］.植物学报，2009，44（3）：371-378.
	ZHEN Y P， ZHAO J C， ZHANG B C，et al.Research progress of algae and bryophytes in biological crust of desert［J］.Chinese Bulletin of Botany，2009，44（3）：371-378.
18	BRAVO-BELLO J C， MARTÍNEZ-TRINIDAD T， ROMERO-SANCHEZ M E，et al.The analytic hierarchy process for selection of suitable trees for Mexico City［J］.Iforest-Biogeoscieces and Forestry，2020，13（6）：541-547.
19	JI G B， LI L， ZHAI Y，et al.Research on species ecological adaptability of shrub vegetation of highway slope［C］.International Conference on Architectural，2015，44：325-331.
20	王丽华，李波，陈文凯，等.亚高山野生乡土木本植物观赏价值评价体系构建［J］.应用与环境生物学报，2021，27（3）：541-548.
	WANG L H， LI B， CHEN W K，et al.Construction and analysis of the ornamental value evaluation system of wild native woody plants in a subalpine region［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2021，27（3）：541-548.
21	闫瑞瑞，高娃，沈贝贝，等.草甸草原放牧场退化定量评估指标体系建立［J］.中国农业科学，2021，54（15）：3343-3354.
	YAN R R， GAO W， SHEN B B，et al.Index system for quantitative evaluation of pasture degradation in meadow grassland of Inner Mongolia［J］.Scientia Agricultura Sinica，2021，54（15）：3343-3354.
22	刘本本，孙清琳，柳鑫，等.基于群决策和层次分析法的雄安新区公园绿地植物综合评价体系构建与物种筛选［J］.应用与环境生物学报，2022，28（3）：770-778.
	LIU B B， SUN Q L， LIU X，et al.Construction of a comprehensive evaluation system for park green space plants and species selection in the Xiong’an new area based on group decision making and the analytic hierarchy process［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2022，28（3）：770-778.
23	唐玉情，孙飞，刘海龙，等.基于AHP法黑龙江多宝山铜业矿山排土场植物筛选［J］.植物研究，2021，41（5）：700-711.
	TANG Y Q， SUN F， LIU H L，et al.Plant screening in dumping site of Duobaoshan copper mine in Heilongjiang based on AHP method［J］.Bulletin of Botanical Research，2021，41（5）：700-711.
24	张楷燕，李同建，张显强，等.3种石生苔藓植物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀作用［J］.中国岩溶，2017，36（4）：441-446.
	ZHANG K Y， LI T J， ZHANG X Q，et al.Corrosion driving effects of three epilithic mosses in the Pudding karst area，Guizhou Province［J］.Carsologica Sinica，2017，36（4）：441-446.
25	刘天雷，从春蕾，胡丹，等.贵州普定6种喀斯特石生植物及其土壤的碳酸酐酶活性［J］.中国岩溶，2017，36（2）：187-192.
	LIU T L， CONG C L， HU D，et al.Carbonic anhydrase activity of six epilithic mosses and their underlying soil in the Pudding karst area，Guizhou Province［J］.Carsologica Sinica，2017，36（2）：187-192.
26	程才，李玉杰，张远东，等.石漠化地区苔藓结皮对土壤养分及生态化学计量特征的影响［J］.生态学报，2020，40（24）：9234-9244.
	CHENG C， LI Y J， ZHANG Y D，et al.Effects of moss crusts on soil nutrients and ecological stoichiometry characteristics in karst rocky desertification region［J］.Acta Ecologica Sinica，2020，40（24）：9234-9244.
27	GARCÍA-CARMONA M， ARCENEGUI V， GARCÍA-ORENES F，et al.The role of mosses in soil stability，fertility and microbiology six years after a post-fire salvage logging management［J］.Journal of Environmental Management，2020，262：110287.

准则层（C） Criterion layer（C）	指标层（P） Index layer（P）	方案层（S） Solution layer
抗逆能力（C₁） Stress resistance capacity （C₁）	干旱耐性Drought tolerance（P₁）	S₁，S₂，...，S₃₀
	高温耐性High temperature resistance（P₂）
	低温耐性Low temperature resistance（P₂）
	紫外线耐性UV resistance（P₄）
	波动光耐性Fluctuating light tolerance（P₅）
易获得性（C₂） Accessibility （C₂）	丰富度Richness（P₆）
易获得性（C₂） Accessibility （C₂）	优势度Dominance（P₇）
生态功能（C₃） Ecological function （C₃）	持水能力Water-holding capacity（P₈）
	保土能力Soil conservation capacity（P₉）
	成土能力Soil forming ability（P₁₀）
	固氮能力Nitrogen fixation ability（P₁₁）
繁殖能力（C₄） Reproductive capacity （C₄）	芽胞产生Gemmae（P₁₂）
繁殖能力（C₄） Reproductive capacity （C₄）	孢蒴产量Capsule（P₁₃）
生物量积累（C₅） Biomass （C₅）	植株高度Plant high（P₁₄）
	生长速率Growth rate（P₁₅）
	覆盖度Coverage（P₁₆）
美观感（C₆） Aesthetics （C₆）	持绿时间Green period （P₁₇）
美观感（C₆） Aesthetics （C₆）	叶绿素含量Chlorophyll content （P₁₈）

专家编号 Expert serial number	抗逆能力 Stress resistance capacity	易获得性 Accessibility	生态功能 Ecological function	繁殖能力 Reproductive capacity	生物量积累 Biomass	美观感 Aesthetics
权重平均 Weight average	0.211 9	0.195 6	0.194 3	0.159 2	0.126 5	0.112 7
1	0.366 1	0.034 3	0.072 8	0.060 5	0.051 0	0.415 4
2	0.298 4	0.040 2	0.432 5	0.073 3	0.024 9	0.130 7
3	0.183 6	0.037 5	0.065 5	0.491 2	0.126 1	0.096 2
4	0.204 7	0.479 6	0.048 2	0.196 9	0.041 2	0.029 5
5	0.152 3	0.032 5	0.325 8	0.070 5	0.387 4	0.028 8
6	0.055 1	0.025 9	0.462 8	0.161 1	0.021 7	0.273 4
7	0.301 6	0.180 9	0.154 9	0.082 0	0.233 4	0.047 2
8	0.104 4	0.550 5	0.114 9	0.095 6	0.114 3	0.020 4
9	0.289 7	0.047 4	0.238 5	0.223 7	0.163 9	0.036 8
10	0.163 1	0.526 8	0.024 1	0.137 0	0.100 7	0.048 3

准则层（C） Criterion layer（C）	指标层（P） Index layer（P）	准则层权重 Weight of criterion layer	指标层权重 Weight of index layer	综合权重 Comprehensive weight
抗逆能力（C₁） Stress resistance capacity	干旱耐性Drought tolerance （P₁）	0.211 9	0.300 0	0.057 4
	高温耐性High temperature resistance （P₂）		0.294 0	0.074 4
	低温耐性Low temperature resistance （P₃）		0.187 9	0.033 0
	紫外线耐性UV resistance（P₄）		0.112 9	0.023 2
	波动光耐性Fluctuating light tolerance（P₅）		0.105 2	0.023 9
易获得性（C₂） Accessibility （C₂）	丰富度Richness（P₆）	0.195 6	0.590 0	0.081 4
易获得性（C₂） Accessibility （C₂）	优势度Dominance（P₇）	0.195 6	0.410 0	0.114 2
生态功能（C₃） Ecological function （C₃）	持水能力Water-holding capacity（P₈）	0.194 3	0.362 1	0.062 0
	保土能力Soil conservation capacity（P₉）		0.270 2	0.055 7
	成土能力Soil forming ability（P₁₀）		0.223 8	0.049 8
	固氮能力Nitrogen fixation ability（P₁₁）		0.144 0	0.026 8
繁殖能力（C₄） Reproductive capacity （C₄）	芽胞产生Gemmae（P₁₂）	0.159 2	0.587 6	0.101 0
繁殖能力（C₄） Reproductive capacity （C₄）	孢蒴产量Capsule（P₁₃）	0.159 2	0.412 4	0.058 2
生物量积累（C₅） Biomass （C₅）	植株高度Plant high（P₁₄）	0.126 5	0.089 1	0.013 4
	生长速率Growth rate（P₁₅）		0.516 3	0.073 8
	覆盖度Coverage（P₁₆）		0.394 6	0.039 2
美观感（C₆） Aesthetics （C₆）	持绿时间Green period（P₁₇）	0.112 7	0.781 7	0.094 1
美观感（C₆） Aesthetics （C₆）	叶绿素含量Chlorophyll content（P₁₈）	0.112 7	0.218 4	0.018 6

序号 No.	植物名 Species	综合得分 Overall score	等级 Grade
1	东亚砂藓Racomitrium japonicum	3.646 0	Ⅰ
2	大灰藓Hypnum plumaeforme	3.515 4	Ⅰ
3	美灰藓Eurohypnum leptothallum	3.342 8	Ⅰ
4	阔边匐灯藓Plagiomnium cuspidtum	3.250 3	Ⅰ
5	长叶青藓Brachythecium rutabulum	3.108 0	Ⅰ
6	硬叶小金发藓Pogonatum neesii	2.750 0	Ⅱ
7	平肋提灯藓Mnium laevinerve	2.302 1	Ⅱ
8	亮叶珠藓Bartramia halleriana	2.284 5	Ⅱ
9	东亚曲尾藓Dicranum nipponense	2.097 7	Ⅱ
10	塔藓Hylocomium splendens	1.865 0	Ⅲ
11	蔓藓Meteorium polytrichum	1.749 8	Ⅲ
12	平藓Neckera pennata	1.740 7	Ⅲ
13	垫丛紫萼藓Grimmia pulvinata	1.725 8	Ⅲ
14	脆枝青藓Brachythecium thraustum	1.717 7	Ⅲ
15	绢藓Entodon cladorrhizans	1.696 7	Ⅲ
16	卷叶凤尾藓Fissidens dubius	1.663 7	Ⅲ
17	扭口藓Barbula unguiculata	1.523 0	Ⅲ
18	高山大帽藓Encalypta alpina	1.489 2	Ⅳ
19	狭叶缩叶藓Ptychomitrium linearifolium	1.487 8	Ⅳ
20	东亚万年藓Climacium japonicum	1.386 1	Ⅳ
21	大曲背藓Oncophorus virens	1.321 7	Ⅳ
22	多形小曲尾藓Dicranella heteromalla	1.317 3	Ⅳ
23	合睫藓Symblepharis vaginata	1.304 9	Ⅳ
24	白氏藓Brothera leana	1.263 7	Ⅳ
25	丛叶青毛藓Dicranodontium caespitosum	1.255 8	Ⅳ
26	东亚扭口藓Barbula subcomosa	1.226 3	Ⅳ
27	长尖对齿藓Didymodon ditrichoides	1.188 9	Ⅳ
28	花状湿地藓Hyophila nymaniana	1.161 3	Ⅳ
29	反纽藓Timiella anomala	1.074 5	Ⅳ
30	高山真藓Bryum alpinum	1.013 5	Ⅳ

[1]	Qinghua WANG, Xiao’ao ZHENG, Yong JIANG, Yu JIA. Orthotrichum tortifolium Lewinsky(Orthotrichaceae, Bryophyta), a Bhutan Moss New to China [J]. Bulletin of Botanical Research, 2022, 42(5): 721-725.
[2]	Bojia WEI, Xuewen ZHANG, Youfang WANG, Jiancheng ZHAO, Min LI. Morphology and Taxonomic Significance of Pseudoparaphyllia in Brachytheciaceae (Bryophyta) [J]. Bulletin of Botanical Research, 2022, 42(5): 733-740.
[3]	Qing-Hua WANG, Qiang HE, Yu JIA. Orthotrichum revolutum(Orthotrichaceae, Bryophyta), an Endemic Species to China, Rediscovered after 123 Years [J]. Bulletin of Botanical Research, 2021, 41(4): 481-487.
[4]	WANG Qing-Hua, JIA Yu. Rediscovery of Ulota germana(Mont.) Mitt.(Orthotrichaceae) In New Zealand [J]. Bulletin of Botanical Research, 2018, 38(1): 1-6.
[5]	YAN Hui-Ling1,2；LIU Dong-Ming2；LI Zuo-Heng3；CHEN Hong-Feng2；WANG Bing-Xing3；ZHAO Wen-Zhong3；WANG Jun2. Analytic Hierarchy Process in Plant Species Selection of Revegetation in the Taihang Mountains in Hebei Province [J]. Bulletin of Botanical Research, 2015, 35(5): 751-758.
[6]	WANG Jian-Hong;WANG Xin;JIANG Yan-Cheng;TUEr HongJiang;WANG Hong. Anatomy Studies on Six Mosses* in Kanas Nature Reserve [J]. Bulletin of Botanical Research, 2010, 30(2): 134-139.
[7]	WANG Hong;JIANG Yan-Cheng*;SU Jun. Anatomy Studies of Four Mosses in Glacier No.1 of Xinjiang [J]. Bulletin of Botanical Research, 2008, 28(1): 25-29.
[8]	HE Zu-Xia. Additions to the mosses of Hunan Province, China [J]. Bulletin of Botanical Research, 2005, 25(2): 138-139.
[9]	HOU Yi-Long, CAO Tong. RAPD analysis of 15 mosses species from Northeast China and its taxonomic implication [J]. Bulletin of Botanical Research, 2004, 24(4): 477-481.
[10]	YU Jing, WANG Quan-Xi, CAO Tong. PRELIMINARY STUDY OF SPORE TYPES OF CHINESE MOSSES [J]. Bulletin of Botanical Research, 2003, 23(3): 312-316.