黄土区典型退化草地40年封禁恢复过程研究

天然草地退化引起草地植被和表层土壤遭到严重破坏,将使草地植被天然恢复过程受到强烈抑制。为此,试验采用长期(40年)封禁恢复技术,探究了封禁后黄土区退化草地植被变化特征,揭示了退化天然草地封禁恢复后的生态环境效应。结果表明：随着封禁恢复时间的变化,退化草地恢复演替已经历了5个时间段;草地生物量的变化过程已呈现出由先增加到后降低的趋势,尤其是在封禁恢复的第20年生物量达到最高值为520.5 g/m²;直到封禁恢复的第25年出现以本氏针茅为建群种的草原群落,第25年之后优势种大针茅种群密度急剧增加,在封禁的第30～34年以大针茅为群落的优势种生长繁殖较快,从群落恢复进程看大针茅有替代本氏针茅的趋势,但大针茅为有性繁殖,受草地凋落物的影响在群落中持续时间较短;从自然修复的35年后,通过种间竞争—扩散—定居—稳定生长的几个作用机制,又形成了以本氏针茅为建群种的“亚顶级”群落。此外,封禁后的草地物种丰富度和多样性逐渐提高。综上,封禁有利于黄土区草地生态系统恢复,且随着封禁时间的推演,草地生态系统逐渐趋于良性循环。     

水土流失社会经济因素作用机制分析

<正>严格地讲,在一定的相对稳定的地质时期内,水土流失受控于两种外力的作用,即涉及气候、地貌、植被、土壤等自然因素的外营力和人类活动.实际上,人类活动并不像地表径流等外营力那样直接参与侵蚀过程的发生,但人类活动的结果使水土流失过程发生了改变,使自然侵蚀过程大大加速.研究表明,在现代地质和气候未发生显著变化的情况下,人为活动特别是人为作用造成的天然植被的破坏是黄土高原现代水土流失加剧的根本原因;黄土高原土壤侵蚀的速率已由唐代以前7.9%的自然侵蚀速率上升到今天的25%.50年代我国的水土流失面积为153万km~2,1992年公布的遥感技术普查结果是水蚀面积179.4万km~2,40年来已治理53万km~2.也就是说,若不考虑其他原因,40年来以人类活动为主要原因的水蚀面积扩大了79万km~2.因此,人类不合理的社会经济行为是现代加速侵蚀的主导因素.     

内蒙古典型草原区退耕方式对植物群落特征与土壤特性的影响

退耕后不恰当的植被建设会严重影响植物群落演替及土壤性质.本文以内蒙古太仆寺旗境内典型草原为研究区,以天然草地为对照,研究退耕后自然恢复与人工种草2种退耕方式对植物群落特征及土壤性状的影响,揭示不同退耕方式的生态恢复效应.通过样方法调查不同退耕方式草地的盖度、生物量和多样性特征,并对土壤密度、机械组成及养分含量等进行了室内测定分析.结果表明:1)植物群落多样性、盖度、地上及地下生物量均表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地,且相比于人工种草,自然恢复草地的物种组成与天然草地更为相似;2)不同退耕方式影响下土壤性质的差异主要集中在表层0～10 cm;3)在表层0～ 10 cm,土壤密度及砂粒含量表现为人工种草＞自然恢复＞天然草地,而土壤黏粒、有机质(SOM)及全氮(TN)含量则表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地.以上结果说明,在内蒙太仆寺旗退耕后采用自然恢复方式比人工种草更有助于改善土壤理化性质、建立稳定的植被系统.经过12年的恢复,退耕草地(人工种草与自然恢复草地)仍未恢复到天然草地的水平.     

黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响

不同植被类型对黄土高原土壤质量的改善作用存在较大差异。研究天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异对于深入认识黄土高原植被恢复与土壤环境演化的关系,准确评价不同植被恢复模式生态环境效益具有重要意义。该研究以黄土丘陵区燕沟流域为例,选择研究区广泛分布的11种天然和人工植被类型为研究对象,系统分析了该区天然和人工植被类型对土壤性状的影响。结果表明:天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异明显。200cm土层土壤含水率大小为农田>天然草地>人工乔木林地>果园>人工灌木林地>天然灌木林地。与农田相比,天然灌木林地和天然草地土壤体积质量降低最为明显,人工乔木林地、人工灌木林地和果园土壤体积质量下降差别不明显。天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地土壤有机质、全氮都有明显提高,人工乔木林地和果园土壤有机质和全氮提高不明显。不同植被类型土壤有机质、全氮总体随土层加深呈下降趋势,农田、果园和人工乔木林地土壤有机质和全氮垂直变化较小,而天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地变化较大。不同植被类型土壤全磷含量差异较小,且垂直变化不明显。总体看来,天然植被类型对该区土壤性状改善作用优于人工植被类型,而人工灌木林的改善作用优于人工乔木林。     

乌江流域土地利用变化的自然因子

自然因素是引起典型山地流域土地利用变化的主要原因,乌江流域作为典型山地流域,明确各自然因子在乌江流域土地利用类型转变中的贡献率,找到关键性驱动因子,从而为合理调整土地利用布局提供借鉴作用。以乌江流域为研究对象,基于时空性和整体性,采用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,综合各自然要素,利用增强回归树模型来分析土地利用变化的自然因子。结果表明:(1)2000—2020年乌江流域土地利用类型变化表现在,林地、灌木地、水体和人造地表面积比重明显增加,耕地、湿地面积显著减少,草地面积变化呈稳定趋势。(2)2000年和2020年对比发现乌江流域中部水体面积扩大,北部林地面积有所增加,东部耕地面积大幅度缩减。草地和灌木地空间变化不明显,呈嵌入式分布。人造地表以东南、西南、东北和西北部增加最为明显。(3)从贡献率方面考虑,降水对草地变化的贡献率最大,坡度对耕地的影响最大,植被类型对林地影响最大,影响湿地最大的自然驱动因子是坡度,气温是制约灌木地发展的最大自然因子,土壤类型对水体变化的贡献率最大,坡度是人造地表变化最大的自然驱动因子。草地变化的特征因子主要是降水、植被类型和气温; 耕地变化特征因子分别是坡度、高程和气温; 林地变化的特征因子是植被类型、高程和气温; 湿地变化的特征因子是坡度; 灌木地变化的特征因子是气温、土壤类型和植被类型; 水体变化的特征因子是土壤类型和植被类型; 人造地表变化的特征因子是坡度和植被类型。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失效应

为了探究黄土丘陵沟壑小流域不同类型植被措施的水土保持效益,以地处黄河中游内蒙古段的圪坨店小流域为研究区,建立6个投影面积为5 m×20 m的径流监测小区,基于野外径流小区定位监测和降雨监测数据,分析不同年份降水特征和坡面不同土地利用类型(油松、沙棘、人工草地、天然草地、农田)对产流产沙的影响,并设置裸地径流小区作为对照,采用不同土地利用类型径流系数和单位面积侵蚀量与裸地的比值表征减流减沙效益。结果表明:研究时段(2014—2017年)内,降水集中分布在6—9月。不同土地利用类型的径流量和泥沙量差异显著(p<0.05),径流量最小的是油松林地,为(4.55±3.25)L; 径流量最大的是裸地,为(412.73±97.09)L。不同土地利用类型径流量具体表现为:裸地>农田(玉米)>天然草地(针茅)>人工草地(苜蓿)>沙棘>油松林。泥沙量观测结果与径流量类似,最小的是油松林,为(0.8±0.38)g/L; 最大的是裸地,为(87.36±15.37)g/L。不同土地利用类型径流系数和侵蚀模数差异显著(p<0.05),其中,农田径流系数最高,为12.26%±1.27%,油松林径流系数最低,为0.09%±0.06%,不同土地利用类型径流系数具体表现为:农田>天然草地>人工草地>沙棘>油松林地。同样的,油松侵蚀模数最低,是(0.002±0.001)kg/(m²·a),农田侵蚀模数最高,为(1.49±0.71)kg/(m²·a)。观测时段内,不同土地利用类型侵蚀模数与径流系数表现一致。综上所述,植被恢复能有效控制水土流失,不同植被措施的减流减沙效益有显著差异,具体表现为:油松>沙棘>人工草地>天然草地>农田。研究结果可为黄河中游内蒙古段植被恢复流域综合治理提供依据。     

黄土高原潜在自然植被空间格局及其生境适宜性

植被生态系统的恢复越来越多地受到全球各界关注,潜在自然植被(potential natural vegetation, PNV)和生境适宜性概念应纳入植被规划,作为植被恢复的参考依据。基于高空间分辨率气候数据,使用动态植被模型(LPJ-GUESS),揭示黄土高原2001—2020年PNV空间格局及其生境适宜性的动态演变,并界定了植被优先恢复区。结果表明:黄土高原的PNV以草地和森林为主,潜在草地主要集中在北部、西北部地区(约占73.23%),潜在森林主要分布在南部地区(约占26.16%),极少的裸地主要分布在西部高海拔山区;在潜在森林中,温带落叶阔叶林、寒温性常绿针叶林、温带常绿针叶林占比分别为22.28%,3.88%,0.01%;随着气候变化的推进,潜在森林面积有所下降,而潜在草地面积有些许增加。PNV的生境适宜性呈现西北低、南部及东南高的分布,其中,分布在黄土高原南部平原地带的潜在温带落叶阔叶林其生境适宜性较高,而分布在北部及东北部的潜在草地其生境适宜性较低;并且,对于每种PNV类型,其最高生境适宜性所占据的地理空间及优先恢复区有较大差异。研究结果可为黄土高原植被恢复重建提供科学依据。     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

藏北高寒退化草地植被恢复过程的障碍因子初探

在介绍藏北高寒草原现状的基础L,从自然和人为因素两方面对藏北高寒退化草地植被恢复与重建过程中的障碍因子进行了初步探讨;提出退化草地植被恢复的一些措施,包括天然草场合理利用、土壤培育、南草北调和加强科学研究等对策。     

内蒙古皇甫川流域植被空间动态变化分析

在皇甫川流域 ,利用不同时相 ( 1987年、1996年 ) TM影像数据进行监督分类 ,获得了皇甫川流域植被空间分布格局及其动态变化情况。皇甫川流域植被以灌木林和天然草地为主 ,分别占全流域的 2 7.4 0 %和 2 3 .88% ,乔木林仅为 4 .2 4 %。通过对皇甫川流域两个时期植被动态的分析 ,灌木林和乔木林面积分别由 1987年的 2 2 .0 0 %和 3 .86%增大到 1996年的 2 7.4 0 %和 4 .2 4 % ,流动沙地面积由 1987年的 4 .4 5 %缩小到 1996年的 1.65 % ,植被状况得以明显改善 ,反映了皇甫川流域水土流失综合治理的效果显著。     

石羊河流域天然植被适宜生态需水量估算

基于遥感手段并运用ArcGIS 9.3软件统计获得石羊河流域1987,2000及2010年3期各类型天然植被面积数据,采用阿维里扬诺夫估算方法对石羊河流域各县区天然植被的生态需水量进行了估算。结果表明,石羊河流域1987,2000及2010年天然植被适宜生态需水量分别为2.43×10⁹,2.34×10⁹,2.06×10⁹ m³,其中各县区天然植被适宜生态需水量由多到少依次为:肃南县> 天祝县> 永昌县> 民勤县> 古浪县> 凉州区> 金川区。石羊河流域林地、草地的生态需水量基本各占总需水量的1/2,但各县区林地、草地生态需水量的百分比差异明显,流域天然植被的水分利用率介于2.74~16.55 kg/(hm²·mm)。通过对石羊河流域3期天然植被适宜生态需水量的研究发现,流域天然植被无论从总需水量还是各优势盖度的需水量上均呈现减少趋势,因此确定天然植被的适宜生态需水量,对区域水资源的合理配置和科学制定生态恢复方案具有重要的现实意义和借鉴作用。     

黄河上游玛曲次生裸地类型及修复技术

特殊的地理环境加上气候变化和人为因素的影响,导致玛曲高寒牧区生态环境日益恶化,次生裸地面积不断扩大,"生态蓄水池"的功能受到威胁,所以开展次生裸地恢复技术的研究迫在眉睫。通过对不同类型次生裸地现状、形成原因的分析,提出了因地制宜采取地表处理、物种配置等恢复技术治理次生裸地的措施,旨在为玛曲高寒牧区草地资源的合理利用及植被恢复提供理论依据。     

陕西省汉中市水土保持区划

[目的]在1986年汉中地区原区划的基础上,完成省级区划与地级市区划的链接,更深入结合汉中市的水土流失特点,与时俱进地为汉中市水土保持工作提供方向。[方法]采用叠图分析法,结合汉中市的自然条件、水土流失发生发展趋势等,将全市水土保持分区重新进行划分。[结果]全市共划分为4个区域:北部水源涵养生态维护区、中部人居环境水质维护区、西部水源涵养水质维护区、南部土壤保持生态维护区。[结论]北部水源涵养生态维护区应注重保护和合理开发天然林草资源,严禁乱砍滥伐毁林开荒,改陡坡轮垦为带状间作。中部人居环境水质维护区应注重护岸治滩,整治江河,继续搞好城镇绿化,建设高标准基本农田,优化生态农业环境,改善人居环境。西部水源涵养水质维护区应提高治理面源污染的能力,针对坡耕地、矿山开挖裸露面和草地等用地类型,做好治理及植被恢复工作,维护水源区水质。南部土壤保持生态维护区需在25°以上的坡耕地和部分缓坡地一定区域实行封山育林,退耕还林还草,使林草、土壤资源得到有效保护的同时,重点推广经济效益高,生态效益显著的经济林果。     

The Role of Legumes in Plant Community Succession of Degraded Grasslands in Northern China

Legume species were more and more commonly introduced to degraded grassland for human‐aided restoration. This study aimed to test whether the natural spread of legume contributes to reversal of grassland degradation through making an extensive grassland vegetation and soil survey in Inner Mongolia of China. The results showed that legume biomass increased along a gradient of soil coarsening that was also a gradient of grassland degradation. The total biomass rather than legume biomass was limited by mean annual precipitation at plot level. The presence of legumes increased species richness in degraded steppe vegetation. Constancy of intermediate and climax species of vegetation succession at sites with legumes was higher than that at sites without legumes, implying that legumes might contribute positively to the reversal of grassland degradation. Our study suggests that naturally distributed legumes could benefit the reversal of grassland degradation through promoting plant community succession rather than total plant biomass. Planting legumes would be an effective measure to accelerate the recovery process of degraded grassland with coarsened soil in regions similar to our study region. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

太行山低山丘陵区植被恢复构建的生态对策和途径

 对太行山低山丘陵区的植被恢复研究成果进行回顾总结,并探讨太行山低山丘陵区植被恢复的生态对策和途径。基于该地区现代生境和植被退化的基本特征,总结植被恢复与构建的6项生态原则,提出植被恢复的途径:实施封禁措施充分利用天然植被的自然恢复力,采取人工促进措施,加速天然植被恢复进程,选择现有生态经济价值较高的本土种和归化种等多年生植物构建生态经济群落。对今后有关植被退化、恢复与构建尚待研究的问题进行了探讨,诸如:小尺度空间异质性对植被恢复产生的生态效应;在肥沃农田与天然植被之间的生境上,构建的生态经济群落,形成生态缓冲区;认识天然植被植物繁殖对策与干扰的关系,以太行山低山丘陵区陡峭悬崖之间的平台地段受人类干扰较轻的自然群落作为植被恢复的参照目标等。     

基于InVEST模型的甘肃白龙江流域生境质量时空分异

基于1977年、1990年、2002年、2014年的Landsat TM/ETM+遥感数据,运用GIS和InVEST模型,分析了甘肃白龙江流域生境质量时空分异特征,旨在为流域自然生态系统管理和可持续发展提供参考。结果表明:（1） 1977-2014年,林地和草地是该流域的主要土地覆被类型,林地、耕地和建设用地的面积增率为0.4%,0.36%和3.7%,草地、未利用地和水域的减少率约为0.5%。（2） 1977-2014年,生境质量总体表现出先降低后缓慢增加的趋势。（3） 生境质量较高的区域主要分布在流域西北部与文县南部,集聚于自然保护区和林业管护区;生境质量较低的区域主要分布在河谷近岸、农耕区、城乡聚落区、裸地和低覆盖草地等,集聚于舟曲-武都段白龙江近岸区及文县和武都交界区、宕昌西北部等。研究结果可为流域生境保育及生态建设提供参考依据。     

陕北黄土高原植被区划及与林草建设的关系

在陕北黄土高原,根据植被的地理分布、植物区系背景、环境条件的地理变化及造林种草实践,从南至北可划分为落叶阔叶林区、森林草原区和干草原、沙化草原区。以延安一线为界,南部为森林地区,北部为草原地区;再以长城沿线为界,南部为森林草原区,北部为干草原、沙化草原区。延安一线和长城沿线为两条重要的生态分界线,就是这两条生态线把陕北黄土高原划分为森林、森林草原及干草原、沙化草原三个植被区。植被区划是造林种草的理论依据之一,陕北黄土高原的种树种草应遵循这两条生态线,使其与植被分区相符合。     

大黑山生态修复区不同植被类型土壤颗粒的分形特征

运用土壤粒径质量分布原理与分形理论,对大黑山生态修复区6种不同植被类型土壤颗粒分形特征进行研究。结果表明：1）不同植被类型土壤颗粒粒径的质量分数分布差别很大,土壤黏粒和粉粒含量林地比荒草地高87.47%和89.94%,砂粒含量和细砾与粗砾含量林地比荒草地低25.09%和19.19%;土壤粉粒和黏粒含量黑桦＋山杨混交林、蒙古栎和山榆等天然次生林地明显高于山杏和油松等人工林地。2）有林地土壤颗粒分形维数明显大于荒草地,天然次生林土壤颗粒分形维数大于人工林,且以天然次生混交林最大。3）不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤粒径〈0.05 mm的黏粒含量和粒径0.05-0.25 mm之间的粉粒含量呈明显的线性正相关关系,土壤的颗粒越小,细粒含量越高,分形维数越大。4）不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤不均匀系数呈较好的线性负相关关系,随着土壤不均匀系数的降低,土壤颗粒分形维数增大。除荒草地外,大黑山生态修复区其他5种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以天然次生林土壤粒径分布结构较好,尤其是以天然次生混交林的最好,其次是人工林的。     

内蒙古鄂托克旗天然草地植被生态需水量研究

开展天然草地植被生态需水量研究,对维持草地系统生态健康和可持续发展意义重大。该研究以干旱风沙草原区鄂托克旗为研究对象,基于联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式及美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算方法,对各草地类型的生态需水量和生态缺水量进行计算,并对不同类型天然草地生态需水和降雨资源之间的平衡关系进行分析。结果表明:全旗全年生态需水量在丰水年为2.94×10~9m~3、平水年为3.07×10~9 m~3、枯水年为3.10×10~9m~3;全旗生态缺水量在丰水年为2.72×10~8m~3、平水年为5.00×10~8m~3、枯水年为1.15×10~9m~3。草地中生态需水量由大到小依次为温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类、低地草甸类、温性荒漠类、温性草原类。在整个生长季中,鄂托克旗各草地类型生态需水在3、6、10月为盈余状态,其余月份均为严重亏缺状态。鄂托克旗草地生态系统整体处于水分亏缺状态,尤其是惠农站代表区,在枯水年水分亏缺指数超过50%。低地草甸类草地缺水程度较严重,建议在该类型草地分布范围内发展人工草地,温性草原化荒漠类草地缺水程度较轻,建议在鄂托克旗适当发展。研究结果可为区域草地水资源高效利用和退化草原系统恢复重建提供理论依据。