黄土高原植被恢复与建设策略

以中国水土流失与生态安全综合科学考察——西北黄土区考察组获得的资料为依据,对黄土高原地区植被恢复的基础和潜力进行了系统分析,提出了植被恢复的目标和策略。黄土高原天然群落恢复的基本措施是封育,有条件的区域应实施人工促进,使植被自然恢复力与人为促进力相结合;人工植被建设应充分利用乡土树草种,合理利用外来种,采用防护性整地和管理措施,造林种草后引导乡土物种进入群落,进行天然化培育;以流域为治理单元,优化景观斑块空间布局和面积构成,逐步改造具有退化特征的人工群落,使建群种能够自我更新,群落可永续利用;政府部门在政策上要保护现有成果,扩大自然修复比例;保护大户承包治理的积极性,鼓励多元化投资,进行植被建设;扩大黄土区植被建设和科研投资力度,培育黄土区植被恢复方面的科技创新能力。     

黄土高原植被恢复策略回顾

 以当前在黄土高原植被建设中出现的植被自我修复的舆论倾向为切入点,论述纯自然观、“草、灌先行”、“适地适树”、“适地适林”等植被恢复策略,试图达到澄清问题的目的。认为“适地适树”并没有错,贯彻“适地适树”,将人工建造和自然修复二者结合起来,建设植被是适宜的,但期望通过“草、灌先行”,顺序恢复森林植被有其困难性。分析表明,“适地适树”的标准需要进一步深入研究。最后讨论植被地带性原则与“适地适树”的联系。     

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。     

黄土高原植被恢复与土壤环境相互作用研究进展

对有关黄土高原植被恢复演替、土壤环境及其相互作用的研究进行了综述，分析了研究中存在的问题，指出了以后的研究方向。     

黄土高原水土保持世行贷款项目区局地气候变化初步分析

对黄土高原水土保持世界银行贷款项目实施前后的监测数据和有关气象资料进行分析表明 ,大规模林草、梯田等坡面措施和沟道坝库工程的实施 ,影响了当地小气候特性 ,较好地起到了调节温度、提高湿度、增加降水和雾日、减少冰雹等作用 ,项目区与参照站比较 ,相对湿度提高了 5～ 10个百分点 ,平均每年有雾日相对增加了 6 7d ,年降水量相对增加 5 %～ 10 %。     

黄土高原人工植被对局地小气候影响的效应研究

研究人工植被对局地小气候影响的效应,是评价人工林草工程生态效应的主要表征之一.利用定点观测的方法,对安塞县退耕地上建立的人工植被和撂荒形成的自然植被群落进行了大气温湿状况、土壤水热状况等小气候特征的观测分析,并以裸露农地为对照,比较人工植被和撂荒植被对小气候的影响效应.结果表明:退耕还林营造人工林后,下垫面的变化引起局地水热循环的变化,具体表现为降温效应、增湿效应、改土效应和阻风效应,尤其是在植被生长旺盛的夏季,人工植被区近地层1.0 m处日均气温明显下降,低于撂荒植被区2.2℃;日均相对空气湿度增大,高于撂荒植被区1.97%;日平均风速降低,日均减风效益高于撂荒植被区28%,同时,土壤导热性能提高,土壤物理性质得到改良.局地小气候环境的改善,说明人工林草工程这一措施对脆弱生态的恢复改造有明显的效果.     

黄土高原小流域植被恢复的土壤侵蚀效应评估

植被建设是治理土壤侵蚀的重要途径,特别是坡面土壤侵蚀。退耕还林还草是黄土高原乃至全国最大规模的植被建设工程,黄土高原是该工程的重点地区之一。小流域是土壤侵蚀综合治理的基本单元。通过退耕还林工程实施前后小流域土壤侵蚀的模拟和分析,可以为植被建设成效评估和调整治理策略提供参考。运用修正土壤流失方程RUSLE,在ARCGIS10.2平台下模拟了羊圈沟小流域1984年、1996年、2006年、2012年和2014年5个年份的土壤侵蚀,评估了退耕还林前后黄土高原小流域植被恢复对土壤侵蚀的影响。降雨侵蚀力R利用延安气象站30年(1984—2014年,除1999年外)的日降雨数据计算,LS因子利用将矢量化的1∶5 000地形图插值生成DEM提取;土壤可蚀性K因子利用2006年实测土壤理化数据计算,总结概括前人研究成果获取C、P因子值。研究结果表明:(1)各坡度带侵蚀都显著减弱,15°~25°,25°~35°和35°坡度带是中度以上侵蚀发生的主要区域。1984—2014年3种坡度带的侵蚀面积之和分别占总面积的44.93%,42.65%,35.78%,23.23%和22.98%;(2)退耕还林前后相比,土壤侵蚀强度显著降低:中度以上侵蚀面积急剧减少,土壤侵蚀转变为以微度、轻度和中度侵蚀为主,3类侵蚀面积之和在2006年、2012年和2014年分别占总侵蚀面积的26.53%,44.24%和43.47%;(3)土壤侵蚀模数呈现减小的趋势,从1984年到2014年,土壤侵蚀强度从15 327.57t/(km2·a)降至3 270.19t/(km2·a),降低70%以上。总体上,土壤侵蚀明显降低,表明植被建设有效遏制了土壤侵蚀,退耕还林工程对水土保持和治理土壤侵蚀起到了显著的效果。     

关于黄土高原植被恢复的生态学依据探讨

黄土高原建造植被，应当遵循植被区划、立地条件类型、乔木树种与灌木树种相结合、造林与种划相结合、采用传统造林树种与发掘当地野生树种相结合等基本的生态学原则。这一地区长期造林效果不佳。重要原因之一在于违了植被恢复必须遵循的以上生态原则。     

黄土高原区植被恢复的空间差异性分析

为了探究黄土高原区植被覆盖的空间分布特征、不同退耕坡度区域和不同气候带区域植被恢复程度,采用黄土高原区2000—2013年的MODIS/NDVI数据进行分析。结果表明:1)2000—2013年黄土高原区的归一化植被指数均值从东南向西北逐渐递减,呈3条带状:<0.2、≥0.2~0.4、≥0.4,大致对应于中国农业气候分区的干旱中温带、中温带、南温带3个气候区。2)2000—2013年黄土高原区植被覆盖呈增加趋势,增加区域的面积比例超过88%,且夏季比年均表现更明显。50%以上区域年均植被覆盖呈现中度改善或明显改善,50%区域上夏季植被覆盖明显改善。3)黄土高原区中温带的年均植被覆盖呈中度改善趋势,夏季植被覆盖呈明显改善趋势;干旱中温带、南温带的年均植被覆盖处于轻微改善状态,夏季植被覆盖以中度改善和轻微改善为主。4)≥15°~25°的坡度区域,植被恢复效果都好于其他坡度条件,夏季明显改善和中度改善的面积比例超过60%,年均也超过40%;坡度<6°或≥35°的区域,年均植被覆盖基本不变和退化面积比例接近20%。     

黄土高原植被恢复与建设的理论和技术问题

黄土高原地区植被恢复与建设是我国重大的生态工程,有巨大的战略意义。主要论述了植被恢复与建设中存在的科学理论和技术问题,以期在植被恢复与建设实践中,能用理论做科学指导,使技术得以充分持续地推广和应用,使植被恢复与建设产生明显的效果。     

黄土高原恢复植被防止土地退化效益研究

通过野外考察和室内分析,研究结果表明,在黄土高原地区恢复植被能显著提高土壤有机质和速效氮,钾等营养元素的含量,降低土壤pH和容量,增加土体水稳性团聚体的数量,提高土地的生产能力,促进土壤腐殖化和粘化过程的进行,乔木林地速效养分丰富,粘度和＞0.25mm团聚 的数量大,灌丛草地则酸性较强,紧实度偏低,＞0.05mm的微团粒含量的较高,乔木林地防止土地退化的效益好于灌从草地。     

黄土高原恢复植被防止土地退化效益研究

通过野外考察和室内分析,研究结果表明:在黄土高原地区恢复植被能显著提高土壤有机质和速效氮、钾等营养元素的含量,降低土壤pH和容重,增加土体中水稳性团聚体的数量,提高土地的生产能力,促进土壤腐殖化和粘化过程的进行.乔木林地速效养分丰富,粘粒和>0.25mm团聚体的数量大;灌丛草地则酸性较强,坚实度偏低,>0.05mm的微团粒含量较高.乔木林地防止土地退化的效益好于灌丛草地.     

黄土高原植被恢复对土壤肥力质量的影响研究

在野外调查分析的基础上,测定了沙棘、黄刺玫、油松以及草地和农田的土壤有机质和速效养分,采用新负极差法检验了有机质含量的差异性,结果表明:(1)黄土高原半湿润地区恢复植被能够显著提高土壤的有机质含量,且草地>沙棘>黄刺玫>油松;(2)植被恢复对土壤有机质的提高效益随深度增加而明显减小,土壤有机质有一定表聚性,草地和灌木林植被下更为显著;(3)不同植被类型土壤速效氮均有大幅度增加,土壤速效磷增幅较小;土壤速效钾在草地、黄刺玫植被下有少量增加,沙棘、油松林地却有所下降。     

黄土高原草原植被的自然恢复演替及调节

从弃耕地香茅草群落恢复演替到长芒草原生植被需要四五十年的时间,可见原生植被破坏后的自然恢复相当缓慢的。通过补播优良牧草沙打量和兴发胡枝子能加速植被的恢复,只需１０年左右的时间即可由弃耕地或退化草地百里香群落演替到长芒草群落。     

黄土高原植被自然恢复中土壤团聚体特征

Field investigations and laboratory analysis were conducted to study the characteristics of soil water-stable aggregates during vegetation rehabilitation in typical grassland soils of the hilly-gullied loess area. The relationship between water- stable aggregates and other soil properties was analyzed using canonical correlation analysis and principal component analysis. The results show that during the natural revegetation, the aggregates 〉 5 mm dominated and constituted between 50% and 80% of the total soil water-stable aggregates in most of the soil layers. The 2-5 mm aggregate class was the second main component. The mean value of water-stable aggregates 〉 5 mm within the 0-2 m soil profile under different plant communities decreased in the following order： Stipa grandis 〉 Stipa bungeana Trin. 〉 Artemisia sacrorum Ledeb. 〉 Thymus mongolicus Ronn. 〉 Hierochloe odorata （L.） Beauv. Clay, organic matter, and total N were the key factors that influenced the water stability of the aggregates. Total N and organic matter were the main factors that affected the water stability of the aggregates 〉 5 mm and 0.5-1 mm in size. The contents of Fe2O3, Al2O3, and physical clay （〈 0.01 mm） were the main factors which affected the water stability of the 1-2 and 0.25-0.5 mm aggregates.     

植被恢复下土壤结构与功能的关系

通过查阅有关土壤结构和土壤功能的国内外文献,对土壤结构和土壤功能的研究进展、土壤结构稳定性指标以及土壤结构的研究方法进行了阐述;讨论了土壤结构与土壤的作物生产功能、土壤水库功能、土壤碳库功能、土壤基因库功能等的关系;并对激光共聚焦扫描技术在土壤结构与孔隙特征分析中的应用及数字图像处理技术的应用如何反映土壤孔隙的真实状况,加强对土壤结构及其功能的定量关系研究等方面提出了展望。     

黄土高原植被恢复对地表的冷却作用及变化规律

基于黄土高原的土地覆盖类型数据,并结合MODIS地表温度、反照率和蒸散发数据产品以及降水数据,分析了该区域2002—2015年间造林对地表温度的影响,并进一步分析蒸散发和反射率的驱动作用。结果表明:研究期间黄土高原造林区域地表温度的变化主要由白天地表温度变化主导而表现为降温((-0.78±1.25)℃),且主要是蒸散发增加((0.84±1.35) mm/d)所驱动。造林引起的地表温度变化与降水梯度密切相关,在半干旱区(年均降水量400 mm)造林会引起微弱的增温((0.03±0.22)℃)。此外,该区域由造林引起的地表温度变化呈现季节性规律,即春季及夏季的降温程度较大,而冬季降温作用微弱。春季白天地表降温最强,其次是夏季,秋冬季节降温较弱;而对于夜间温度,冬季增温强烈,其次为春季,秋季及夏季。地表温度变化与地表反照率和蒸散发变化之间相关性显示,蒸散发冷却效应抵消了反照率引起的暖化效应,主导白天地表温度变化。而夜间暖化现象在一定程度反映白天热储量释放。黄土高原植被恢复对地表具有冷却效应,在区域尺度上减缓了气候变暖的趋势。     

黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征

[目的]探究黄土高原植被恢复过程中土壤微生物的演变特征,为黄土高原生态恢复重建工作提供科学参考。[方法]以Web of Science数据库和CNKI数据库中的期刊论文为数据源,运用CiteSpace文献计量工具对黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变的研究概况及研究热点进行分析。[结果]2002—2018年黄土高原植被恢复过程中土壤微生物演变特征相关文献的发表数量随时间呈增长趋势;国内外研究热点主要围绕土壤微生物量、微生物群落结构以及酶活性展开,且对于微生物量的关注度比较高;在植被演替过程中,微生物生物量和酶活性总体增加,微生物群落从贫营养型向富营养型转变,土壤微生物群落结构和功能的进一步改善。不同植被类型对土壤生物质量改善效果不同,总体来说,混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林最低。[结论]黄土高原植被恢复土壤微生物今后的研究应注重微生物关键种的识别、参与碳氮磷循环的功能微生物以及全球变化对微生物群落影响等方面。