黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展

枯枝落叶层是林地垂直结构中参与水文循环过程的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用。黄土高原经过20年植被快速恢复,枯落物覆盖使近地表植被特征和生态过程变化明显,这必将影响地表土壤水分入渗、产汇流等水文和土壤侵蚀过程。为全面掌握黄土高原地区林地枯枝落叶层的水土保持效应研究动态,系统回顾了林地枯枝落叶层在凋落动态、蓄积量变化、截留降雨、阻延地表径流、提高土壤抗蚀抗冲能力和增加土壤入渗等方面的研究历史。分析了目前林地枯枝落叶层研究中存在的若干问题,提出未来黄土高原地区应加强野外坡面枯落物原位长期监测和降雨试验研究,开展多地貌、多尺度研究,关注天然林和人工林枯枝落叶层水土保持功能的对比研究,以及水文物理过程模型建立和参数确定,并重视林地枯枝落叶层的保护和监管。     

子午岭地区植被演替的土壤碳汇效应

为明确黄土高原地区植被长期恢复的土壤碳汇效应,采用时空互代的方法,研究子午岭地区150年以来8个植被演替序列的土壤有机碳含量及储量的变化特征,分析影响土壤有机碳储量变化的植被因素。结果表明:从农地演替到气候顶级辽东栎(Quercus wutaishanicaMary.)群落,土壤有机碳含量和储量明显增加,表现为演替前期(草本群落)快速增加,后期(乔木群落)趋向稳定的变化特征。剖面上来看,随着土层加深,土壤有机碳含量迅速减少。0—5 cm土层土壤有机碳含量与5—20,20—40 cm土层差异显著(P＜0.05),表明土壤有机碳积累存在明显的表聚效应。枯落物蓄积量与细根生物量均随演替时间呈现出增加的变化特征,前者更有利于提高土壤有机碳储量。0—5 cm土层与0—20 cm土层土壤有机碳储量与演替时间均存在极显著的幂函数关系,不同土层之间土壤有机碳储量线性相关关系显著(P＜0.001)。植被长期演替具有显著的土壤碳汇功能。未来黄土高原地区林、草地的恢复应根据植被带的分异规律,促进自然演替,以进一步提升该地区的土壤碳汇潜能。     

子午岭地区近150年演替序列下植被群落组成与结构变化

[目的] 研究自然恢复条件下植物群落组成与垂直结构变化,为黄土高原的植被建设与高质量发展提供理论依据。 [方法] 以空间代时间的方法,调查分析子午岭地区从弃耕到顶级群落植被的物种组成、多样性特征;并构建反映群落垂直结构特征的指数,研究其变化趋势。 [结果] ①该地区共观察到植被种类42科98属115种,其中8个演替序列中有32科77属88种。 ②演替中群落总体的物种多样性和丰富度均呈显著增加趋势,演替初期两指数值分别为0.901与1.702,演替末期则为1.998与2.665,且在中期均表现出单峰突增态势,而均匀度变化不明显。 ③演替中,乔木各指标有增加趋势;乔木胸径初期为12.13 cm,末期增加至22.19 cm,冠幅由11.64 m²增加至41.54 m²,乔木生物量由54.07 t/hm²增加至175.13 t/hm²;而灌木各指标变化不显著,灌木生物量在演替中期呈现显著峰值,最高为9.56 t/hm²,但在随后的演替过程中呈迅速波动下降态势,演替末期生物量仅为1.82 t/hm²。由灌木群落演替至乔木群落时,枯落物层的厚度显著增加,而盖度在各演替阶段间无显著性差异。 ④演替初期的综合垂直结构指数较低且相近,为0.086～0.104,演替中期迅速增加至0.349,在演替接近末期时达到最大值0.477。林下植被垂直结构指数在演替中期最高(0.342),演替末期降低并趋于稳定(0.195～0.246)。 [结论] 随着自然演替,群落物种多样性和丰富度均得到显著提升,群落总体垂直结构向复杂化发展,林下垂直结构则在演替后期呈现退化。     

退耕还林(草)背景下黄土丘陵沟壑区农业生态经济系统耦合发展态势——以陕西省吴起县为例

[目的] 探究黄土丘陵沟壑区农业生态经济系统的耦合协调关系与演变趋势,对科学评价该地区生态经济效益、实现农业生态经济协调与可持续发展具有重要意义。[方法] 以陕西省吴起县为研究对象,基于农业生态与农业经济数据,构建农业生态经济系统评价指标体系,运用熵权法、耦合协调度模型和耦合度模型分析了农业生态与农业经济的综合评价指数、耦合协调状态及耦合度演变趋势。[结果] 1990—2019年,吴起县农业生态综合评价指数呈现先下降后上升的发展趋势,农业经济综合评价指数经历较快速上升—稳定发展—快速上升的发展过程;耦合协调度指数由0.29上升至0.63,反映了该地区农业生态与农业经济的协调发展不断增强,耦合协调状态由轻度失调演变为初级协调水平;耦合度表现为先下降后上升趋势,系统由耗损发展阶段过渡到协调发展阶段,说明吴起县农业生态经济系统不断趋于协调发展的态势。[结论] 在丘陵沟壑区,我们应该继续以生态保护为基础,优化产业结构,调整生态与经济的发展关系,更好地实现农业生态环境与农业经济的协调发展。     

黄土高原不同地貌类型区植被恢复潜力及其土地利用变化

黄土高原1999年开始的退耕还林（草）工程，对植被覆盖与土地利用结构产生了深刻影响，评估黄土高原未来植被恢复潜力、植树造林适宜区以及土地利用变化，对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。该研究基于北洛河流域2020年下垫面状况，借鉴"相似生境法"，对不同地貌类型区的未来恢复潜力、植树造林适宜区与土地利用变化进行了分析。结果表明：1）丘陵沟壑区目前平均植被盖度为61.9%，未来20~30 a仍有9.2%左右的上升空间，植被可恢复土地面积约占丘陵区的36.4%。土石山林区尚有11.5%的土地面积具有恢复余地，高塬沟壑区与阶地平原区植被盖度恢复余地很小。2）未来土地利用变化面积主要集中在丘陵沟壑区，与2020年相比，其耕地将减少47.4%，而林地与草地会增加0.7%与15.8%。土石山林区耕地将减少23.0%，林地与草地分别会增加0.2%与36.0%。3）基于"适地适树"原则下的情景模拟，高塬沟壑区与阶地平原区分别有279.16、233.73 km2面积可植树造林，而丘陵沟壑区大片可退耕土地适宜于自然恢复。结果表明，丘陵沟壑区仍是未来生态恢复重点关注区域，是黄河流域生态保护和高质量发展的热点区域。