沙地植被演替研究成果综述

在生态学领域，演替理论的研究经过许多代人的努力，已经取得了丰硕的成果，沙地植被由于其特殊的生境，其生态系统相对脆弱，使得人为干预对演替方向的改变具有不可估量的作用。新生演替的自然规律，从而为治沙工作提供一定的理论基础。     

黄土区小流域土壤侵蚀模型系统解析

针对黄土高原小流域土壤侵蚀的特点,对建造土 模型系统进行了分析。首先地土壤侵蚀量模型过程进行了描述,其次对土壤侵侵蚀量的发展和两种模型类型进行了比较,并对分布型参数模型进行了时间和空间上的全分布型结构设计分析,最后指出建造分布型参数的土壤侵一模型系统所具有的很多优点,它同当前土壤侵蚀研究的发展趋势。     

广东大宝山矿区尾矿库植被演替分析

对广东大宝山4个尾矿库环境特点和植物群落进行了调查和分析。结果表明,广东大宝山尾矿库区内植物种类总体上较为稀少,不同尾矿库区内植物群落组成差异比较大,其中禾本科植物种类较多,其次为菊科植物和豆科植物,表明这3个科的植物较其他科植物更容易适应尾矿库环境,特别是禾本科的五节芒（Miscanthusflondulus）、类芦（Neyraudiareynaudiana）和狗牙根（Cynodondactylon）表现出较强的适应能力。从样地1到样地4,物种多样性指数也依次增加,表现出由较少先锋物种种类组成的简单群落向稳定复杂群落方向演替的趋势,反映了植物群落结构随演替时间的延长越来越趋向复杂化。研究还表明物种多样性与有机质、有效磷、碱解氮含量显著正相关,与重金属含量（Cd、Cu和Zn）显著负相关,尾矿库区的高浓度Cd、Cu和Zn是影响植物群落物种多样性进一步恢复的主要限制因子。     

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。     

浑善达克沙地南缘农牧交错带弃耕地植被的演替规律

 以浑善达克沙地南缘农牧交错带不同年限弃耕地为对象,研究了不同年限弃耕地植物群落特征。结果表明:弃耕地的植被演替一般经历4个阶段:1年生杂草阶段、丛生小禾草阶段、多年生根茎禾草阶段和多年生丛生禾草阶段;地上生物量的变化与弃耕年限不是单一的直线关系,且随弃耕年限的增加,多年生植物的地上生物量占地上总生物量的百分比逐渐增大。对不同放牧干扰下弃耕地植被群落特征进行了研究,结果表明:在弃耕地植被演替的第1、2阶段不宜利用,但在弃耕地植被演替的第3、4阶段,可以进行适度利用;随着弃耕年限的增加,只要不对地表土壤进行破坏,弃耕地都会发生进展演替,并达到一个偏顶级群落,然后又会在放牧干扰下,发生逆行演替。     

植被恢复演替初期对模拟降雨产流特征的影响

利用模拟降雨装置,研究了演替恢复初期不同植被覆盖以及不同处理下坡面降雨的产流过程和人渗率。实验研究结果表明,植被演替开始之初,由于地表土壤的土质比较疏松,土壤的人渗率比较大。随着植被演替的进行,土壤中有机质等物质的逐渐累积,土壤的理化性质发生了变化,土壤的人渗特征也随之降低。剪草降雨小区的实验研究结果说明,在降雨的初期,土壤的人渗性能相对较低,随着实验的进行,在雨滴的打击下,部分结皮被破坏,土壤的人渗率也随之增大。说明地表生物结皮的存在,降低了土壤的人渗性能。采取适当的措施破坏地表生物结皮,有利于提高土壤的人渗性能,增加干旱半干旱地区对降雨的利用程度。     

子午岭土壤可培养微生物对植被演替的响应

利用"空间序列代替时间序列"的方法,研究了黄土高原子午岭土壤可培养微生物对植被演替的响应。结果表明:(1)土壤细菌、真菌及微生物总数量按退耕地→草地→灌草地→白桦(Betula platyphylla)林→辽东栎(Quercus wutaishanica)林→辽桦混交林方向递增(p<0.01);放线菌数量呈波动性变化,较高值出现在灌草地和辽东栎林。(2)演替的过程中,土壤微生物综合性指标Shannon—Wiener指数呈波动性变化;真菌数量变化对土壤微生物Shannon—Wiener指数影响较大。(3)随着演替的进行,氨化细菌和硝化细菌数量显著增加(p<0.01);固氮菌数量略有增加,但差异不显著(p>0.05),最大值出现在辽桦混交林;纤维素分解菌数量在辽东栎林和辽桦混交林最高。研究表明,植被演替对土壤微生物3大类群及主要功能群数量影响显著,促进了土壤微生物数量的增加;土壤微生物多样性变化趋势并非总是与植被进展演替方向一致,其大小与植被类型有关,并依植被组成的变化而变化。     

晋西黄土区蔡家川封禁流域植被演替规律

黄土高原地区由于强烈的水土流失,生态系统处于极度退化的状态,探讨该地区植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义。采用样线与样方相结合的方法,对晋西黄土区蔡家川封禁流域植被的自然恢复及分布规律进行调查;采用聚类分析和演替分析方法,研究了该流域植物群落类型与演替过程。研究结果表明,随着植物群落的演替,流域植被总的覆盖度大幅度增加,物种多样性增加,流域现为该地区的顶级群落-以油松为建群种的植物群丛所占据。     

贡嘎山海螺沟冰川退却迹地植被原生演替

海螺沟冰川末端前，近２０００ｍ冰川退却迹地植被原生演替经历了：裸地－草本地被、柳－沙棘－水冬瓜、水冬瓜、云冷杉－桦－杜鹃及云冷杉五个发展阶段。据树木年轮推测，１７０年来冰川末端位置变化显著。植被发展过程、冰川退却速度与气候变化密切相关。与冰川退却对气候变化的响应相比，植被对气候变化的响应更为敏感。     

天津地区湿地土壤种子库及其在受限空间中的植被演替研究

湿地土壤种子库运用对植被恢复的研究具有重要意义。从植被演替的角度出发,设置相对封闭的受限空间,持续监测土壤种子库萌发及其后续植物群落的演替情况,记录物种组成、群落多样性指数和群落覆盖度等参数的变化规律,评估了采用湿地土壤种子库进行植被恢复的效果。并对地面植被、土壤种子库及其演替植被的群落相似性指数进行了对比分析。结果发现:(1)土壤种子库恢复后期的植被与地面植被相似度较低(小于0.25);(2)植被恢复过程中,群落多样性指数呈现先降低后升高的趋势,而恢复3a后的植被群落多样性指数均接近于地面植被;(3)生长期的群落覆盖度高于90%,能够满足天津地区滨海盐碱型湿地植被恢复的要求。     

黄土高原小流域重力侵蚀数值模拟

为研究黄土高原小流域重力侵蚀机理,采用fish语言编写多层复杂地形建模的前处理程序,对多层复杂地形建模进行了二次开发。从力学稳定性角度,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型进行重力侵蚀机理研究,分析了流域重力侵蚀的发育过程,并对小流域位移场和应力场进行了数值模拟。结果表明：建立的三维模型能真实地表现小流域地形、地貌,仿真效果良好。小流域重力侵蚀过程分为发育期、成熟期和稳定期3个阶段,沟头溯源区是小流域侵蚀最强烈的部位;凹形的边坡整体几何形态利于边坡稳定,减缓了重力侵蚀的发生程度。建模方法和数值模拟结果可应用到重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理以及生态环境建设提供科学依据。     

黄土高原小流域可持续综合治理探讨

 遵循可持续发展战略,研究小流域综合治理内涵的基础上,提出了建设生产能力高、天蓝、水清、地绿、景美小流域的方法;介绍发展小流域循环经济、节约资源、保护环境的多种循环经济模式;分析黄土高原小流域现有治理状况,总结出8种生产发展、生活富裕、生态良好的小流域综合治理模式。认为可持续的小流域综合治理应该促成工农兵学商全社会参与,以形成国家、集体、个人、外资等多元化、多渠道投资的小流域综合治理的新格局。     

水土保持对区域植被演替的影响——以黄土高原地区为例

 在综述已有研究的基础上,结合实地调查,初步分析了水土保持对植被演替影响的主要方式,不同水土保持措施(工程措施、人工恢复植被、水土保持生态自我修复)对植被演替所产生的影响。结果表明,水土保持生态自我修复下的植被演替趋向自然演替过程,而人工恢复植被的影响取决于物种选择与营造方式,不当的物种及纯林营造,往往使植物群落结构单一化,植被正常演替中断或逆向发展。反之,则可促进植被正常演替,缩短植被恢复过程。工程措施对植被演替的影响,可能更多地表现其对植物群落空间分布格局方面。但要全面科学地认识和评价水土保持对区域植被演替的影响,仍需系统的调查研究。     

泾河流域植被景观格局对流域径流的调节作用

对黄土高原腹地泾河流域12个子流域植被景观格局和流域径流动态的关系进行了探讨。结果表明景观层次上植被的整体空间格局对流域径流动态有着如下调节作用:(1)泾河流域4种植被景观类型中,森林灌丛植被景观流域年径流量最大,径流年内分配比较均匀,但年际变化很大;其次为复合植被景观,农业植被景观流域径流量较小,且主要集中在汛期;草地植被景观流域径流极小,主要发生在汛期的7~8月份,年际变化比较小。(2)在主要植被景观指数中,景观破碎度、景观多样性与流域径流正相关,景观聚集度、景观优势度与流域径流负相关,景观形状与流域径流相关不显著。(3)结构复杂的植被景观对流域径流具有较好的调洪补枯作用。随着景观破碎度和景观多样性的增大,流域径流年内分配趋于均衡;而随景观聚集度的增大,流域径流年内分配则趋向集中,景观形状对流域径流调节作用不明显。(4)多样性高的植被景观可降低极端径流出现,维持流域生态系统的稳定性。     

人工林对黄土高原小流域上下游不同坡面土壤水分的影响

为对比不同生态治理小流域的土壤水分,以人工刺槐小流域杨家沟及其相邻自然恢复小流域董庄沟为研究对象,2016年8月每4天在两流域的对照坡面、样点同时采样、分层测定0~120 cm剖面土壤含水量(SWC),通过经典统计学方法分析各流域不同区段、坡向、坡位、土层的SWC变化,并采用土壤水分流域变差系数指标进行流域对比。结果表明:1)董庄沟SWC上游下游,东坡西坡,坡脚坡腰坡肩,沿剖面向下先短暂降低(0~20 cm)又持续增大(20~120 cm),不同区段、坡向间差异显著(P0.05);2)在林木耗水及蒸发调节影响下,杨家沟SWC下降(P0.05)、土壤水分格局发生变化,下游与东坡土壤较湿润,SWC坡脚显著高于坡腰与坡肩(P0.05)、剖面垂向分布先持续下降(0~100 cm)后转而上升(100~120 cm);3)SWC空间变异性董庄沟(29.19%)杨家沟(23.51%),时间变异性杨家沟(10.99%)董庄沟(8.76%);4)上游、东坡、坡腰与60~120 cm土层是杨家沟土壤水分亏缺的主要区域与层次。研究结果可以作为小流域生态建设植被配置与布局的依据。     

黄土高原小流域次降雨侵蚀产沙分段预报模型研究

建立具有广泛适用性的流域尺度侵蚀产沙预报模型是土壤侵蚀和水土保持研究的前沿领域。本文以黄土高原丘陵沟壑区第一副区岔巴沟流域为例,建立了流域侵蚀产沙人工神经网络模型,并运用缺省因子检验法分析各因子对流域侵蚀产沙的敏感程度;建立了基于敏感因子与分形信息维数的流域次降雨侵蚀产沙分段预报模型,并加以验证。研究表明,人工神经网络模型具有较高的精度,能够很好地定量描述流域水沙耦合关系;径流侵蚀功率和径流深对流域次降雨侵蚀产沙的敏感程度与流域地貌形态的复杂程度有关;以分形信息维数为界限,分段引入径流侵蚀功率和径流深,当Di0.8308时,采用径流侵蚀功率预测精度要高于采用径流深的预测精度,当Di0.8140时,采用径流深预测精度要高于采用径流侵蚀功率的预测精度。该侵蚀产沙分段预报模型的建立和方法的提出具有一定的合理性和可靠性,对其他侵蚀产沙模型有一定的借鉴之处。     

北京市生态清洁小流域建设技术措施研究

 小流域治理是北京市生态环境治理的重要手段,是北京市保护水源、控制水土流失、实现人水和谐的重要途径。基于北京市小流域治理的多年实践经验与现代治理要求,对近年来北京市政府提出的小流域治理理念——建设生态清洁小流域进行了其内涵的界定和建设技术体系的探讨,并以密云水库上游蛇鱼川小流域的综合治理为例,介绍北京地区生态清洁小流域的建设实践。     

径流曲线法在黄土区小流域地表径流预测中的初步应用

径流曲线法是目前国际上预测无径流观测资料地区降水地表产流的主要模型,由于气候、水文及下垫面的差异,在黄土高原地区的应用受到限制。利用黄土高原地区3个小流域的303场降雨径流资料,针对黄土高原降雨地表径流特点优化模型中的初损率λ,并提出降雨强度修正函数,将降雨强度因子引入径流曲线法。优化后的模型效率E达到0．812,实测径流深与预测径流深的线性回归决定系数R2达到0．822。改进后的SCS．CN模型可用于黄土区小流域降雨地表产流预报,对黄土高原无资料地区侵蚀产流预报、指导水土保持工程配置和设计具有重要的理论和工程实践意义。     

黄土高原小流域雨水资源承载能力综合评价

研究提出黄土高原小流域雨水资源承载能力的概念,建立了小流域雨水资源承载能力综合评价模型和评价指标体系,并利用所建模型对黄土高原11个国家科技攻关试验区小流域雨水资源承载能力进行综合评价。