我国弃耕地植被的恢复与重建研究概述

退耕地草地植被恢复与重建的理论是目前我国进行"退耕还草"、"天然草地保护"和"退牧还草"等工程的重要科技支撑,是我国进行草原地区生态环境治理与改善的理论基础和实践保障.文章主要涉及弃耕地草地植被恢复与重建的理论基础及实践措施,详细论述了弃耕地草地植被恢复过程中自然恢复的演替过程、土壤种子库的重要作用、土壤有机质的变化规律、草地植被盖度的变化规律,并根据草地生态系统理论,采取一些促进植被快速恢复的措施,如采用人工配置的植物群落组合代替自然恢复的缓慢演替过程,采用除草剂、灌溉、施肥及耕作等措施;综述比较了众多学者对弃耕地研究的成果,对于不同类型弃耕地草地植被的恢复与重建具有指导意义.     

高寒农区不同恢复年限弃耕地的植物群落演替

研究弃耕地植物群落的演替规律对于指导退耕还林还草工作有重大意义,但目前关于高寒农区退耕还草地植物群落演替规律的报道还很少,为此,我们研究了青海省大通县高寒农区弃耕地植物群落的演替过程。结果发现:在退耕年限为3a、5a、10a、30a的四组弃耕地和两组原生植被之间,物种数和生物量都有极显著变化。在退耕初期,植被稀疏,生物量极低;随着退耕年限的增加,物种数发生了很大变化。从退耕开始到撂荒后的30a,群落组分由一年生逐渐向多年生发展,到第30a时开始出现高寒草甸特有植物,但物种数和植被生物量与原生植物群落相比,还有明显差距,说明高寒农区弃耕地植被恢复时间很长。基于本研究的结果,我们对高寒农区弃耕地植被合理迅速恢复的人为干预策略作了适当探讨。     

祁连山东段土地利用方式对植被地上、地下植物量的影响

为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对植被地上和地下植物量的影响,选取天然草地、退耕自然恢复地、当年弃耕地、坡耕地和多年生草地5种土地利用方式下的地上和地下植物量进行研究。结果表明,地上植物量表现为坡耕地多年生草地天然草地退耕自然恢复地当年弃耕地;地下植物量表现为天然草地多年生草地坡耕地退耕自然恢复地当年弃耕地;地下植物量分布在0~10 cm土层;地上植物量与植被盖度之间的关系拟合二次函数,地下植物量与植被盖度、物种数之间的关系分别拟合对数和二次函数;地上植物量与地表的植被盖度显著相关(P0.05);地下植物量与地表的植被盖度和物种数显著相关(P0.05)。     

石羊河下游退耕区次生草地自然恢复过程及土壤酶活性的变化

采用时空替代法,对石羊河下游不同年限(1,2,3,4,5,8,15,24和31 a)退耕区次生草地自然恢复过程中群落特征和土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性及分布进行了调查与分析。结果表明,在退耕31 a的次生草地植被自然演替过程中,9个样地的所有样方中出现34种植物,植被群落由一年生草本植物为建群种,多年生草本与个别灌木植物为伴生种,逐渐演替为单一的灌木群落,并表现出较强的连续性与递进性。此外,不同年限退耕区次生草地0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm及30~40 cm土层中土壤酶活性均存在较大差异;土壤酶活性随土层深度的增加呈现减小趋势, 并且表层土壤酶活性在4个层次的总酶活性中占有较大比例。随着退耕区次生草地演替时间的增加,土壤酶活性总的趋势与物种丰富度和多样性指数一样,随着退耕区次生草地植被的恢复呈波动式下降,土壤酶活性与植被的恢复是一个互动过程,它们之间存在着互相回馈的响应。另外,土壤酶活性的变化是极其缓慢的过程,并且与退耕最后一年种植的农作物存在相关性。     

高寒草地土壤种子库研究进展及展望

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子的总和。土壤种子库理论作为群落生态学和恢复生态学的基础理论,是退化生态系统重建的重要组成部分,已成为植物生态学研究的热点问题。研究土壤种子库是对生物多样性研究的一个重要补充,有助于对植被更新和植被演替动态的了解,对于植被重建与恢复具有重要意义,更有利于指导生产实践。草地土壤种子库作为潜在的植物群落, 是种群的定居、生存、繁衍和扩散的基础, 是草地未来地上植被发生的源泉。从草地尤其是高寒草地土壤种子库的研究方法、研究内容、意义及存在的问题等方面进行系统的总结并展望了未来的研究趋势,以期为将来高寒草地土壤种子库的研究提供一些理论基础,并为高寒草地的植被重建和恢复提供理论指导。     

石羊河下游绿洲边缘次生草地自然恢复过程及微生物特性的研究

采用时空替代法,对石羊河流域下游绿洲边缘1~31年退耕区次生草地自然恢复过程中的群落类型及土壤微生物特性(土壤细菌、真菌、放线菌数量及土壤微生物量碳、氮、磷)进行调查、测定及分析。结果表明:石羊河下游绿洲边缘次生草地31年的植被恢复过程中,9个样地的所有样方框共出现植物34种,且随着恢复年限的延长,植物种类逐渐减少,土壤微生物量碳与微生物量磷呈波动下降的趋势,土壤微生物量氮呈先波动式下降后波动式上升最后趋于稳定的趋势;不同年限退耕区次生草地土壤3大类微生物数量均为细菌最高,放线菌次之,真菌最低;植被演替速度比较缓慢;随着恢复年限的延长,物种丰富度指数与多样性指数逐渐减小,均匀度指数逐渐增大,并最终趋于稳定状态;土壤微生物特性总的变化规律与物种丰富度和多样性指数变化规律相一致;土壤微生物量与3大类微生物数量之间存在不同程度的相关性。     

阴山北麓不同恢复年限弃耕地植物群落生物量与土壤养分变化

以阴山北麓不同自然恢复年限(5年、15年、20年)弃耕地为对象,以天然草地为对照,测定群落地上和地下生物量以及土壤全氮、全磷、有机碳含量等指标,探究弃耕地演替过程中植物群落、土壤养分的变化以及相互影响。结果表明：随弃耕年限的增加,多年生禾本科植物种类不断增加;弃耕地自然恢复过程中,地上生物量在弃耕第5年最高,其次是弃耕20年,弃耕15年最低;地下生物量随弃耕年限的增加而显著增加(P<0.05);总生物量随弃耕年限增加呈上升趋势,但均低于天然草地;土壤有机碳和全氮含量逐渐增加,有机碳含量在弃耕20年后仍显著低于天然草地(P<0.05),土壤全氮在弃耕20年显著高于天然草地(P<0.05),土壤全磷仅在弃耕5年高于天然草地且有显著差异(P<0.05)。弃耕过程中,植被演替促进了土壤养分的积累,植物群落生物量变化受土壤养分的影响较小。     

退耕草地演替过程中的碳储量变化

退耕草地演替的研究对了解现有退耕草地的变化趋势有重要意义,也可以为退耕地的植被恢复提供科学依据。本研究采用以空间代替时间的方法,对处于不同演替时间阶段退耕草地的土壤碳储量以及植被的地上部分与根系生物碳储量变化进行了研究,结果表明,退耕草地演替过程中,地上部分生物碳储量呈阶梯式上升趋势,演替初期地上部分生物碳储量先降后升,并在演替的22～32年,保持相对平稳,之后在演替的40～60年,达到第2个相对平稳的阶段。根系生物碳储量也呈分阶段的阶梯式上升趋势,但第1个相对平稳的阶段出现在演替的第12～28年,在演替的第32～60年出现第2个相对平稳的阶段。退耕草地的土壤碳储量在退耕演替的初期下降,且在演替的第1～12年一直小于农地,在演替的第15年之后,土壤碳储量逐步上升。在0～150cm的不同土层中,土壤有机碳含量以0～15cm最高,在演替的1～12年,各土层有机碳含量均小于农地,之后在演替的第15～60年,各土层土壤有机碳含量均随演替时间的增加有所增加,且0～50cm表层土壤有机碳含量在演替第34～60年迅速积累,增幅较大。在演替初期,草地地上部分生物碳储量、根系生物碳储量和土壤碳储量较演替第1年均表现为下降趋势,表明退耕初期生态环境并没有改善,如何缩短这段时间需进一步研究。     

喀斯特山区不同草地土壤结构及分形特征

以喀斯特区域不同草地生态恢复阶段为研究对象,采用时空互代法对喀斯特山区耕地、退耕还草地、草地、林草间作地的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布及分形维数进行研究,并分析分形维数与土壤理化性质的相互关系。结果表明,在石漠化恢复过程中,粗粒径微团聚体、团聚体含量随生态的不断恢复而增加,细粒径含量降低,但土壤机械组成与之相反。0～10 cm土层土壤微团聚体平均重量直径(MWD)表现为林草间作地、草地耕地退耕还草地,退耕还草地显著低于其他草地类型,分别比林草间作地、草地、耕地低0.15、0.15和0.11 mm;团聚状况在10～20 cm下均表现为草地林草间作地耕地退耕还草地,其中退耕还草地显著低于林草间作地和草地,分别低8.26%和13.18%;土壤结构特征表明退耕还草地结构最弱。生态恢复过程中,土壤微团聚体和团聚体的分形维数从大到小依次为退耕还草地耕地林草间作地草地,土壤颗粒分形维数从大到小依次为草地林草间作地耕地退耕还草地,表明喀斯特山区土壤结构随生态恢复而逐渐变好,土壤分形维数一定程度上能反映喀斯特石漠化区域生态恢复的过程与特征。同时喀斯特地区土壤分形维数与其理化性质存在较好的相关性,微团聚体及团聚体分形维数能够较好的表征土壤结构及抗蚀能力的强弱。在石漠化区域生态恢复与石漠化治理过程中,通过人工调控措施,缩短退耕还草阶段,加快草地等植被覆盖度的增加,能有效减少水土流失,改善该区生态环境。     

黄土高原弃耕地植被演替及其对土壤养分动态的影响

弃耕地演替过程中植被和土壤的互动效应对于植被恢复与重建具有重要意义。本研究选择黄土高原不同演替阶段的弃耕地(弃耕时间分别为1、6、12、22年),连续2年调查各弃耕地的物种丰富度、群落地上生物量,测定0~60 cm土层的土壤容重、pH值、土壤有机质和全氮含量,分析弃耕地演替过程中群落地上生物量、土壤理化性质的变化过程和趋势以及植被土壤之间的互动效应。结果表明:1)弃耕地演替过程中,弃耕早期(1~6年)为茵陈蒿+白莲蒿的杂草群落,演替中期(6~12年)为赖草群落,演替中后期(12~22年)为无芒隐子草+短花针茅群落。随着弃耕时间的增加,物种丰富度呈先减少后增加的变化趋势,地上生物量持续增加。2)土壤有机质和土壤全氮在0~10 cm土层中最高,表现出明显的表聚效应;弃耕时间和土层深度对土壤有机质和土壤全氮产生极显著的影响,弃耕时间与土壤有机质和土壤全氮之间均表现为负相关关系,土壤有机质和土壤全氮具有较为明显的时间效应。3)群落地上生物量与弃耕时间呈显著正相关关系,与土壤有机质和土壤全氮二者之间呈负相关关系,弃耕时间对群落生物量产生正效应,土壤有机质和全氮对群落生物量产生负效应。     

中国草地资源经营的历史发展与当前任务

回顾近40年中国草地资源经营发展历程,分析了存在问题及其原因,提出了当前任务:1.要明确工作总则,围绕生态与小康两大目标,思考与部署草地资源经营工作;确立草地生态置换理论与对策;组建草原生态建设与草原牧业发展综合治理工程.2.要做好退牧还草工程,主要是把握实质做出实效;做好统筹规划、加强综合治理;因地制宜,做好实施方案;提高科技含量,做好基础工作,特别是治理区水、草、林、土资源本底重估与优化配置,草牧产业发展要点,以及牧民定居点建设工作.     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被恢复中土壤水分变化

针对黄土高原生态恢复与重建过程中水资源短缺问题,本文采用空间代替时间序列的方法对地处黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域在植被恢复过程中的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征进行了研究,分析了紫花苜蓿地(12,15,17,21,26,41 a)、荒草地(15,32,41 a)、弃耕地(12,21,41 a)、杏树地(14 a)的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征。结果表明:4种植被恢复方式下,土壤储水量的大小顺序为弃耕地 > 荒草地 > 杏树地 > 苜蓿地;苜蓿地、弃耕地0~200 cm储水量随着生长年限的延长先快速增加后缓慢减少,而荒草地的储水量随着生长年限的延长却持续减少。水蚀风蚀交错区植被恢复过程中,植被恢复方式是该地区土壤水分变化的主要影响因素,生长年限对土壤水分动态变化影响不明显。     

防治沙尘暴须坚持草原自然资源可持续利用

开垦草原、过度农垦和撂荒、过度利用水资源、超采地下水,导致干旱区土地沙化、沙尘源面积扩大;草原持续超载过牧,滥采滥挖草原的植物资源,无序开发草原矿产资源,人为破坏草原植被,造成草原沙化;超越水土资源承载力,追求高产出的不当农业经营方式,违反自然规律的生态建设,造就了新的沙尘源,助长了沙尘暴的暴发。通过采用资源可持续利用技术、降低草原和土地利用强度、恢复干旱草原以牧为主的经营方式等措施,可以提高植被覆盖度,减少裸露旱作农田、撂荒地等沙尘源面积,从而减少沙尘暴的暴发次数,减轻其危害程度。     

玛曲人工草地群落特征及多样性分析研究

通过对玛曲人工草地（一年生燕麦地、两年披碱草地）、天然草地和撂荒地的群落特征分析比较,结果表明：天然草地的群落中优势种为早熟禾（Poapretensis）、披碱草（Elymusdahuricus）,优势度分别为0．798、0．627;一年生燕麦地的杂草主要有香薷（Elsholtziaciliate）、蓬子菜（Galiumverum）、微孔草（Microulasikkimensis）,优势度从大到小依次为：0．204,0．142和0．082;两年生披碱草地中,披碱草也处于优势地位,但杂草产量占群落总产量的6％以上,必须进行适当的除杂;撂荒地地上生物量从839g／m^2降为62g／m^2,生产能力降低,因此必须进行封育;分析表明,物种的多样性指数与物种均匀度指数呈极显著正相关（P〈0．01）,与丰富度指数呈显著正相关（P〈0．05）,丰富度指数与均匀度指数呈极显著正相关（P〈70．01）。     

内蒙古冷蒿小禾草放牧草原退化与恢复对策研究

对不同围栏年限放牧草原的研究结果表明,冷蒿重要性随着围栏时间的增加呈先增后降的趋势;地上部总干物重、植被总覆盖度、植物平均高度与围栏时间呈负相关变化.在全年性放牧草地中,以上指标均低于围栏放牧草地.植物多样性指数与均匀性指数与围栏时间呈正相关关系.由此提出了遵循生态学原理恢复退化草地的几种措施.     

Perceptions of Texas Landowners Regarding Fire and Its Use

Growing recognition that periodic fire is critical for maintaining the health of many rangeland ecosystems and concerns over more frequent catastrophic wildfires have focused attention on prescribed fire as an ecosystem restoration and fuel management tool. In states such as Texas, where most land is privately owned, the level of success of outreach activities aimed at expanding the adoption of specific management practices is influenced by the extent to which landowners’ perceptions, interests, and concerns regarding such practices are addressed. This is particularly important for prescribed fire, which has been perceived by many landowners to be a dangerous or wasteful practice. Here we report the results of a mail survey of 185 members of the Edwards Plateau Prescribed Burn Association (EPPBA) and a random sample of 600 nonmember rural landowners in four counties in the Edwards Plateau and two counties in the Rolling Plains ecoregions of Texas. The overall response rate was 46.6%. Primary reasons respondents did not apply fire on their land were insufficient resources, legal concerns, and lack of assistance with burn plan development. EPPBA members had more positive attitudes than nonmembers about the ecological role of fire and the use of prescribed fire. Our study suggests that adoption of prescribed burning as an integral part of land management plans by private landowners could be expanded by forming new prescribed burning associations. The EPPBA model for such associations provides learning opportunities that are consistent with adult learning and innovation adoption principles. It facilitates fire safety training, reduces concerns over legal liability associated with fire ignition, and enhances access to shared fire management equipment and labor on burn days. The two-tiered structure of the EPPBA with some form of state-level representation appears to be an efficient organizational structure for these associations.     

Land Manager Perceptions of Opportunities and Constraints of Using Livestock to Manage Invasive Plants

The ecological impacts of rangeland invasive plants have been widely documented, but the social aspects of how managers perceive their impacts and options for control have been relatively understudied, and successful, long-term invasive plant management programs are limited. In particular, though a growing body of research has identified livestock grazing as the most practical and economical tool for controlling invasive rangeland plants, to date there has not been a systematic assessment of the challenges and opportunities producers and other land managers see as most important when considering using livestock to manage invasive plants. In-depth, semistructured interviews with California annual grass and hardwood rangeland ranchers, public agency personnel, and nongovernmental organization land managers were used to address this need. Although interviewees broadly agreed that grazing could be an effective management tool, differences emerged among the three groups in how they prioritized invasive plant control, the amount of resources devoted to control, and the grazing strategies employed. Interviewees identified key challenges that hinder broad-scale adoption of control efforts, including the potential incompatibility of invasive plant management and livestock production; a lack of secure, long-term access to land for many ranchers; incomplete or insufficient information, such as the location or extent of infestations or the economic impacts to operations of invasive plants; and the temporal and spatial variability of the ecosystem. By identifying key socioecological drivers that influence the degree to which livestock are used to manage invasive plants, this study was able to identify potential pathways to move our growing understanding of the science of targeted grazing into practice. Research, extension, and grazing programs that address these barriers should help increase the extent to which we can effectively use livestock to slow and perhaps reverse the spread of some of our most serious rangeland weeds.     

Rangeland Degradation,Poverty, and Conflict: How Can Rangeland Scientists Contribute to Effective Responses and Solutions?

In many developing countries where rangelands are a dominant land type and critically important in livelihoods of a significant portion of the population, severe rangeland degradation and/or conflicts over rangeland use can create significant social, economic, and environmental problems. In this paper, we review rangeland degradation in the developing world, its impacts and causes, discuss problems in applying rangeland science to improve rangeland conditions, discuss the role of rangeland scientists, and discuss our approach for enhancing rangeland science in international development. We suggest range scientists can provide valuable input and direction on issues of rangeland degradation (including state changes and impacts on ecosystem goods and services), provide guidance in methods and realistic opportunities for rangeland improvement to local users, government, and development organizations, and work to provide pastoralists with adaptive management in variable ecosystems. Conflict and poverty can create situations where a long-term goal of sustainable rangeland use is overwhelmed by short-term needs of safety and food security; however, providing science and training on sustainable management can make a difference where conflicts are not too severe and can help promote societal stability. Negative perceptions about aid are widespread, but the needs for improved conditions associated with multiple values of rangelands, and the needs of people utilizing these areas, are great. Conducting planning and projects with transparency and accountability will help promote more inclusive participation and successful projects. To be effective, a project needs to consider the needs of the people utilizing the project area but also provide to these communities information on values of the rangelands to other stakeholders (ecosystem services). Sustainable projects will require accountability and enhance self-reliance to allow community empowerment and adaptability to changes.     

宁南山区不同土地利用类型下土壤水分分布及其干燥化特征

为明确宁南山区不同土地利用类型下土壤干层垂直分布特征和影响因子，本试验运用干层起始深度（Forming depth of desiccated soil layer，DSLFD）、干层厚度（Thicknesses of desiccated soil layer，DSLT）、干燥化指数（Soil desiccation index， SDI）及土壤水分相对亏缺指数（Compared soil water deficit index，CSWDI）对0~600 cm土壤干层状况进行定量评价，同时采用典型相关性分析确定影响土壤干层的主控因素。结果表明：宁南山区林地、灌木地、草地、弃耕地和农地0~600 cm平均土壤水分（Soil moisture content， SMC）含量分别为11.46%，11.79%，14.97%，14.52%和14.66%。草地、弃耕地和农地未出现土壤干层，林地和灌木地分别呈现中等和轻度干燥化，DSLT均为440 cm，干层内土壤平均含水量（Desiccated soil layer-soil moisture content，DSL-SMC）分别为9.10%和9.93%，林地土壤强烈干燥层、严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为40，200，180和20 cm，灌木地土壤严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为80、240和120 cm。不同土地利用类型下60~600 cm土层CSWDI均值呈现出林地（0.58） > 灌木地（0.46） > 弃耕地（-0.03） > 草地（-0.08）。冗余分析（Redundancy analysis，RDA）分析表明土地利用类型、土壤、植被养分状况是影响土壤干燥化的主控因子。宁南山区不同土地利用类型下乔木和灌木存在土壤干层，应采取树体修剪、整地、控制种植密度等措施恢复土壤水分，以促进区域水土资源可持续利用和林草植被恢复。