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文檔簡(jiǎn)介

1、植被恢復(fù)(vegetation restoration)是指運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理,通過保護(hù)現(xiàn)有植被、封山育林或營 造人工林、灌、草植被,修復(fù)或重建被毀壞或被破壞的森林和其他自然生態(tài)系統(tǒng),恢復(fù)其生 物多樣性及其生態(tài)系統(tǒng)功能,其內(nèi)涵包括以下三個(gè)方面:(1)從生態(tài)和社會(huì)需求出發(fā), 確定植被恢復(fù)希望達(dá)到的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益;(2)確定能夠達(dá)到上述效益的植物群落的組成和結(jié)構(gòu);(3 )通過對(duì)植物群落的物理、化學(xué)、生物乃至社會(huì)文化要素的控制,帶動(dòng)植被的恢 復(fù),達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)的自我維持。因此,植被恢復(fù)可概括為恢復(fù)植被的合理的結(jié)構(gòu)、高效的功能和和諧的關(guān)系。根據(jù)植被系統(tǒng)退化的程度和類型,植被恢復(fù)的途徑包括自然恢復(fù)、人工

2、促進(jìn)的自然恢復(fù)和生態(tài)工程恢復(fù)3種模式。自然恢復(fù)是指不通過人工干擾,完全依靠植被生態(tài)系統(tǒng)本身的恢復(fù)能力使其向典型自然植被系統(tǒng)順向演替的過程,封山育林、撂荒演替就是典型的自然恢復(fù)方式。雖然一般的退化生態(tài)系統(tǒng)停止人干擾后,經(jīng)過一定時(shí)間,生態(tài)系統(tǒng)憑借自身的能力可恢復(fù)到退化前的自然植被系統(tǒng),但其恢復(fù)速度慢,周期長(zhǎng),對(duì)自然條件要求較高,而且要嚴(yán)格控制人為活動(dòng)的影響。人工促進(jìn)的自然恢復(fù)主要是依靠自然力來恢復(fù)受損的植被系統(tǒng),同時(shí)加以人工措施的輔助,例如改善土壤營養(yǎng)條件、改善種源、改變種間關(guān)系, 使植被群落快速形成并促進(jìn)其向自然植被系統(tǒng)的演替過渡。生態(tài)工程恢復(fù)是在生態(tài)學(xué)原理的基礎(chǔ)上,通過人工途徑模擬自然生態(tài)系統(tǒng)

3、的結(jié)構(gòu)和功能,重建人工優(yōu)化的植被系統(tǒng),我國退耕還林工程中的植被恢復(fù)與重建基本就是構(gòu)建優(yōu)化人工植被系統(tǒng)的過程。國外植被恢復(fù)研究進(jìn)展美國是世界上最早的植被恢復(fù)研究與實(shí)踐的國家之一,早在20世紀(jì)30年代就成功恢復(fù)了一片溫帶高草草原,其中,著名生態(tài)學(xué)家Leopold提出植被恢復(fù)只是生態(tài)恢復(fù)中的第一步,如何保持一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)整體性和穩(wěn)定性才是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵,并在1941年進(jìn)一步提出土地健康(land health)的概念。此后,北美針對(duì)各自面臨的環(huán)境問題,進(jìn)行了植被恢復(fù)的實(shí)踐探 索,主要是集中在北方闊葉林、混交林等生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)試驗(yàn)研究以及探討采伐破壞及干擾后系統(tǒng)生態(tài)學(xué)過程的動(dòng)態(tài)變化及其機(jī)制方面。在此期間

4、,歐洲共同體國家,特別是中北歐各國從森林營養(yǎng)健康和物質(zhì)循環(huán)角度對(duì)生態(tài)恢復(fù)開展了深入的研究,形成了獨(dú)具特色的歐洲共同體森林退化和研究分享網(wǎng)絡(luò),并開展了大量的恢復(fù)試驗(yàn)研究。20世紀(jì)70年代,生態(tài)恢復(fù)研究取得了較大的進(jìn)步,其中對(duì)溫帶陸地、淡水生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)關(guān)注較多。1985年,國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會(huì)成立,該組織先后開展了森林、草地、海岸帶、礦地、流域、濕地等生態(tài) 系統(tǒng)的恢復(fù)實(shí)踐,并出版了一系列植被恢復(fù)實(shí)例專著。20世紀(jì)90年代以后,植被恢復(fù)與重建研究進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期,學(xué)科的理論框架和方法初步形成,在理論構(gòu)建和實(shí)踐方面都有明顯進(jìn)展,相繼召開了一系列相關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議和活動(dòng),成立了一些生態(tài)恢復(fù)相關(guān)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),

5、涌現(xiàn)出大量有關(guān)植被恢復(fù)的學(xué)術(shù)論文和刊物。2000年在英國利物浦舉行的第十二屆恢復(fù)生態(tài)學(xué)國際大會(huì),是首次在北美以外舉行的以植被恢復(fù)為主題的國際性研討大會(huì),這標(biāo)志著恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究重心由北美開始向世界拓展。2010年世界土地退化防治國際學(xué)術(shù)研討會(huì)在中國西安召開,大會(huì)的目標(biāo)是追求在更大空間尺度上有應(yīng)用意義的水土保持和植被恢復(fù)理論與 技術(shù),建立協(xié)作關(guān)系并發(fā)揮其作用,從而成功實(shí)現(xiàn)退化土地的植被恢復(fù)與重建。1.1.2.2國內(nèi)植被恢復(fù)研究進(jìn)展我國是世界上生態(tài)系統(tǒng)退化最為嚴(yán)重的國家之一,同時(shí)也是對(duì)生態(tài)恢復(fù)研究較早的國家之 一,自從上世紀(jì)50年代開始,我國就對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)期定位觀測(cè)試驗(yàn)和綜合整治 工作,

6、開展了相關(guān)的植被恢復(fù)工作,其中,任海,彭少麟等人提出了在一定的人工啟動(dòng)下退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)可分三步走、恢復(fù)過程中植物多樣性是動(dòng)物和微生物多樣性的根本、森林恢復(fù)過程中結(jié)構(gòu)與功能不同步恢復(fù)等植恢復(fù)理論。從此以后,先后有多個(gè)單位開展了植被恢復(fù)與重建研究。80年代以前的研究工作主要集中于植被資源調(diào)查和對(duì)其質(zhì)與量的評(píng)價(jià),對(duì)植被恢復(fù)的研究?jī)H為一些零散的小規(guī)模試驗(yàn)。80年代以后,隨著環(huán)境污染、生態(tài)退化等問題日益嚴(yán)重,生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建引起了政府決策部門和有關(guān)科學(xué)家的關(guān)注和重視,國家有關(guān)部委和地方政府分別從不同角度開展了植被恢復(fù)的研究,其中包括長(zhǎng)江中上游地區(qū)防護(hù)林建設(shè)工程,水土流失治理工程,農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)、風(fēng)蝕

7、水蝕交錯(cuò)區(qū)、干旱荒漠區(qū)、丘陵山地、 干熱河谷和濕地等生態(tài)脆弱地區(qū)退化生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與重建工程、沿海防護(hù)林建設(shè)工程等。90年代以后,我國恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究重點(diǎn)逐漸向流域退化生態(tài)系統(tǒng)的形成原因、內(nèi)在機(jī)理、評(píng)價(jià)指標(biāo)、區(qū)域調(diào)控模式及恢復(fù)與重建方向上轉(zhuǎn)移,開展了大量的植被恢復(fù)試驗(yàn),提出了許多切實(shí)可行的植被恢復(fù)技術(shù),例如中國科學(xué)院水土保持研究所開展的黃土高原水土流失的治理與 綜合利用示范研究,中國科學(xué)院西北高原生物研究所開展了高原退化草甸的恢復(fù)與重建研 究,這些研究為開展全國的植被恢復(fù)與重建打下了良好的基礎(chǔ),同時(shí)在自然資源的持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)方面發(fā)揮了重大作用。1.1.2.3黃土高原植被恢復(fù)研究進(jìn)展黃土高

8、原以其特殊的地質(zhì)地貌構(gòu)成的黃土景觀及獨(dú)特的自然環(huán)境,曾經(jīng)孕育了中華 民族燦爛的文化,使黃土高原成為世界農(nóng)業(yè)起源區(qū)之一。然而隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 人口急劇增長(zhǎng),黃土高原地區(qū)的濫砍濫伐、過度放牧以及毀林開荒等現(xiàn)象愈演愈烈,導(dǎo) 致原有的天然植被越來越少,大量的陡坡耕地由于不能得到林草植被的保護(hù)發(fā)生了大量 的水土流失,造成了土地嚴(yán)重退化。隨著我國西部大開發(fā)這一重大戰(zhàn)略決策的提出,退 耕還林還草為核心的生態(tài)環(huán)境建設(shè)在西部展開,對(duì)減緩?fù)恋厣郴刂扑亮魇?,進(jìn)行 有效涵養(yǎng)水源,改善西部生態(tài)環(huán)境起到了積極作用。植被恢復(fù)對(duì)生物多樣性的影響生物多樣性的變化作為植被群落和生態(tài)恢復(fù)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容,常常用來指

9、示一 個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的演替過程,并被看作是植被和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程最重要的特征之一。在黃 土高原地區(qū)森林植被的演替一般經(jīng)過“草-灌-喬”三大階段,但不同區(qū)域的植被演替也有一定的差異。鄒厚遠(yuǎn)等對(duì)黃土高原草原植被的自然恢復(fù)演替及調(diào)節(jié)研究中認(rèn)為,棄 耕地自然恢復(fù)演替隨演替進(jìn)程群落發(fā)生以下變化:由于群落內(nèi)各物種間的生存競(jìng)爭(zhēng),使 群落建群種、優(yōu)勢(shì)種發(fā)生更替,從而推動(dòng)了植物群落的內(nèi)因生態(tài)演替;群落總蓋度、總 生物量也隨著演替的發(fā)展而呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì);群落結(jié)構(gòu)隨演替發(fā)展而復(fù)雜化。朱志 誠等對(duì)黃土高原臭柏群落進(jìn)展演替和逆行演替進(jìn)行了研究,指出植物群落進(jìn)展演替和 逆行演替相對(duì)而言的。任洪玉等研究發(fā)現(xiàn),在森林草原帶在

10、自然恢復(fù)初期和處于演替 平衡階段的群落,其物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)較高,但豐富度指數(shù)的峰值出現(xiàn)在演 替中間階段;灌木群落的多樣性要大于草本群落的多樣性,超過一定年限的灌木群落, 表現(xiàn)出一定的衰敗,生物多樣性下降。近年來,焦菊英、杜峰、胡相明等 先后發(fā)現(xiàn)黃土丘陵區(qū)在自然恢復(fù)狀態(tài)下,不僅植物群系發(fā)生變化,植物種類和數(shù)量也增多, 物種多樣性增加。在演替的后期,地帶性植被優(yōu)勢(shì)種大量出現(xiàn),植被向所在植被地帶的原 有植物群落演替??梢?,不論植被恢復(fù)的最終群落是什么,但在一個(gè)相對(duì)完整的植被恢 復(fù)中,都由物種先增加,而后逐漸降低,并最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程。這種變化過程顯 然是受到生物密度法則和物種特性的制約

11、。同時(shí),在較少或沒有外界干擾的條件下,無 論植被恢復(fù)的起始階段如何,最終都將朝著地帶性頂級(jí)植物群落的方向發(fā)展。(2)植被恢復(fù)對(duì)土壤環(huán)境的影響在植被恢復(fù)過程中,根系的直接穿插作用和凋落物腐解所產(chǎn)生的間接作用,使得土 壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加,不易被沖蝕,水土流失得到控制,從而改善土壤質(zhì)地,而死亡根系 和枯枝落葉產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)及根際分泌物又改善了土壤養(yǎng)分條件,因此良好的植被對(duì)于土 壤質(zhì)量的改善至關(guān)重要,對(duì)土壤環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物性質(zhì)三個(gè)方面。合理的植被恢復(fù)方式能對(duì)土壤產(chǎn)生正面影響,使表層土壤容重減小、孔隙度增加, 從而使土壤穩(wěn)定入滲速率得到很大提高。在土壤物理性質(zhì)中,土壤水分是是

12、黃土高原植 被恢復(fù)重建中普遍關(guān)心的熱點(diǎn)問題之一。王云強(qiáng)等系統(tǒng)研究了黃土高原土壤水分含量 的空間分布,發(fā)現(xiàn)黃土丘陵區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化對(duì)土壤水分的影響顯著,人工植被的強(qiáng) 烈蒸騰作用消耗了大量的土壤水分,在一定深度出現(xiàn)的干旱化趨勢(shì),從而導(dǎo)致黃土高原 出現(xiàn)“干層現(xiàn)象”。近年來,隨著分形維數(shù)的提出,土壤的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)在植被恢復(fù)過程中 的變化受到了越來越多的關(guān)注。張超、周萍等運(yùn)用分形理論研究了黃土丘陵區(qū)不同 植被類型土壤團(tuán)聚體以及顆粒組成的分形特征,并發(fā)現(xiàn)黃土丘陵區(qū)坡耕地退耕后,天然 草地對(duì)于土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的的改善作用優(yōu)于人工灌木和人工草地。馬祥華、戴全厚、安韶山等對(duì)黃土丘陵區(qū)植被演替中土壤團(tuán)聚體的分形特征進(jìn)行

13、了分析,研究發(fā)現(xiàn)在植被恢復(fù)初期, 土壤大粒級(jí)團(tuán)聚體含量較高, 隨植被恢復(fù)年限增加, 其含量下降差異不明顯, 而小粒級(jí)土壤團(tuán) 聚體含量在植被恢復(fù)初期較高,之后隨植被恢復(fù)年限呈顯著增加。余凱等采用亮藍(lán)野外染色 示蹤實(shí)驗(yàn)和圖像分析技術(shù), 研究了隴中黃土高原安家坡流域典型植物種群下土壤大孔隙分布 特征及其與植物種群和土壤容重、有機(jī)質(zhì)的關(guān)系??傮w來看,目前黃土高原植被恢復(fù)對(duì)土壤質(zhì)量物理指標(biāo)的影響研究主要集中在對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及其穩(wěn)定性、容重、孔隙度、 土壤水分、土壤滲透性等指標(biāo)的研究上, 其中水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及其穩(wěn)定性以及土壤持水性、 滲透性是用于評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。存在的問題與不足在土壤侵蝕嚴(yán)重的黃

14、土高原,退耕地作為一種重要的土地資源,其植被恢復(fù)是治理 水土流失和生態(tài)環(huán)境的根本措施,而且能否成功恢復(fù)是評(píng)價(jià)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣的重要 指標(biāo)。近年來,隨著西部大開發(fā)和退耕還林(草)工程的實(shí)施,有關(guān)黃土高原退耕地的 植被恢復(fù)的研究越來越多,但這些研究大多集中于退耕地的恢復(fù)過程中植被恢復(fù)對(duì)土壤 性質(zhì)的影響、物種多樣性的變化、植被的水土保持效益以及植被恢復(fù)的配置模式等方面 的研究,而對(duì)退耕地恢復(fù)過程中的植被恢復(fù)與土壤、微生物的互動(dòng)效應(yīng)缺乏系統(tǒng)性的分 析。植被與土壤、微生物的互動(dòng)效應(yīng)體現(xiàn)在土壤為植物生長(zhǎng)提供水分、養(yǎng)分和礦質(zhì)元素, 其含量甚至對(duì)植物群落的類型、分布和動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響,土壤理化性質(zhì)及種子庫特征等影 響著植被發(fā)育和演替速度;而植物通過吸收和固定C02、群落生物量的積累和分解等,使得土壤養(yǎng)分在時(shí)間和空間尺度上出現(xiàn)了各種動(dòng)態(tài)變化過程,微生物則分解土壤中的有 機(jī)物,加快土壤中有機(jī)磷、有機(jī)氮的分解及其它礦質(zhì)元素的活化,從而提高了養(yǎng)分的有

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