植被恢复问题

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1、植被恢复（vegetation restoration）是指运用生态学原理，通过保护现有植被、封山育林或营 造人工林、灌、草植被，修复或重建被毁坏或被破坏的森林和其他自然生态系统，恢复其生 物多样性及其生态系统功能，其内涵包括以下三个方面：（1）从生态和社会需求出发， 确定植被恢复希望达到的生态、社会、经济效益；（2）确定能够达到上述效益的植物群落的组成和结构；（3 ）通过对植物群落的物理、化学、生物乃至社会文化要素的控制，带动植被的恢 复，达到生态系统的自我维持。因此，植被恢复可概括为恢复植被的合理的结构、高效的功能和和谐的关系。根据植被系统退化的程度和类型，植被恢复的途径包括自然恢复、人工

2、促进的自然恢复和生态工程恢复3种模式。自然恢复是指不通过人工干扰，完全依靠植被生态系统本身的恢复能力使其向典型自然植被系统顺向演替的过程，封山育林、撂荒演替就是典型的自然恢复方式。虽然一般的退化生态系统停止人干扰后，经过一定时间，生态系统凭借自身的能力可恢复到退化前的自然植被系统，但其恢复速度慢，周期长，对自然条件要求较高，而且要严格控制人为活动的影响。人工促进的自然恢复主要是依靠自然力来恢复受损的植被系统，同时加以人工措施的辅助，例如改善土壤营养条件、改善种源、改变种间关系， 使植被群落快速形成并促进其向自然植被系统的演替过渡。生态工程恢复是在生态学原理的基础上，通过人工途径模拟自然生态系统

3、的结构和功能，重建人工优化的植被系统，我国退耕还林工程中的植被恢复与重建基本就是构建优化人工植被系统的过程。国外植被恢复研究进展美国是世界上最早的植被恢复研究与实践的国家之一，早在20世纪30年代就成功恢复了一片温带高草草原，其中，著名生态学家Leopold提出植被恢复只是生态恢复中的第一步，如何保持一个生态系统整体性和稳定性才是生态恢复的关键，并在1941年进一步提出土地健康（land health）的概念。此后，北美针对各自面临的环境问题，进行了植被恢复的实践探 索，主要是集中在北方阔叶林、混交林等生态系统的恢复试验研究以及探讨采伐破坏及干扰后系统生态学过程的动态变化及其机制方面。在此期间

4、，欧洲共同体国家，特别是中北欧各国从森林营养健康和物质循环角度对生态恢复开展了深入的研究，形成了独具特色的欧洲共同体森林退化和研究分享网络，并开展了大量的恢复试验研究。20世纪70年代，生态恢复研究取得了较大的进步，其中对温带陆地、淡水生态系统的退化与恢复关注较多。1985年,国际恢复生态学会成立，该组织先后开展了森林、草地、海岸带、矿地、流域、湿地等生态 系统的恢复实践，并出版了一系列植被恢复实例专著。20世纪90年代以后，植被恢复与重建研究进入快速发展时期，学科的理论框架和方法初步形成，在理论构建和实践方面都有明显进展，相继召开了一系列相关的学术会议和活动，成立了一些生态恢复相关学术机构，

5、涌现出大量有关植被恢复的学术论文和刊物。2000年在英国利物浦举行的第十二届恢复生态学国际大会，是首次在北美以外举行的以植被恢复为主题的国际性研讨大会，这标志着恢复生态学的研究重心由北美开始向世界拓展。2010年世界土地退化防治国际学术研讨会在中国西安召开，大会的目标是追求在更大空间尺度上有应用意义的水土保持和植被恢复理论与 技术，建立协作关系并发挥其作用，从而成功实现退化土地的植被恢复与重建。1.1.2.2国内植被恢复研究进展我国是世界上生态系统退化最为严重的国家之一，同时也是对生态恢复研究较早的国家之 一，自从上世纪50年代开始，我国就对退化生态系统进行了长期定位观测试验和综合整治 工作，

6、开展了相关的植被恢复工作，其中，任海，彭少麟等人提出了在一定的人工启动下退化生态系统的恢复可分三步走、恢复过程中植物多样性是动物和微生物多样性的根本、森林恢复过程中结构与功能不同步恢复等植恢复理论。从此以后，先后有多个单位开展了植被恢复与重建研究。80年代以前的研究工作主要集中于植被资源调查和对其质与量的评价，对植被恢复的研究仅为一些零散的小规模试验。80年代以后，随着环境污染、生态退化等问题日益严重，生态系统的恢复与重建引起了政府决策部门和有关科学家的关注和重视，国家有关部委和地方政府分别从不同角度开展了植被恢复的研究，其中包括长江中上游地区防护林建设工程，水土流失治理工程，农牧交错区、风蚀

7、水蚀交错区、干旱荒漠区、丘陵山地、 干热河谷和湿地等生态脆弱地区退化生态环境恢复与重建工程、沿海防护林建设工程等。90年代以后，我国恢复生态学研究重点逐渐向流域退化生态系统的形成原因、内在机理、评价指标、区域调控模式及恢复与重建方向上转移，开展了大量的植被恢复试验，提出了许多切实可行的植被恢复技术，例如中国科学院水土保持研究所开展的黄土高原水土流失的治理与 综合利用示范研究，中国科学院西北高原生物研究所开展了高原退化草甸的恢复与重建研 究，这些研究为开展全国的植被恢复与重建打下了良好的基础，同时在自然资源的持续利用和生态环境的保护方面发挥了重大作用。1.1.2.3黄土高原植被恢复研究进展黄土高

8、原以其特殊的地质地貌构成的黄土景观及独特的自然环境，曾经孕育了中华 民族灿烂的文化，使黄土高原成为世界农业起源区之一。然而随着我国社会经济的发展， 人口急剧增长，黄土高原地区的滥砍滥伐、过度放牧以及毁林开荒等现象愈演愈烈，导 致原有的天然植被越来越少，大量的陡坡耕地由于不能得到林草植被的保护发生了大量 的水土流失，造成了土地严重退化。随着我国西部大开发这一重大战略决策的提出，退 耕还林还草为核心的生态环境建设在西部展开，对减缓土地沙化，控制水土流失，进行 有效涵养水源，改善西部生态环境起到了积极作用。植被恢复对生物多样性的影响生物多样性的变化作为植被群落和生态恢复研究的一项重要内容，常常用来指

9、示一 个生态系统的演替过程，并被看作是植被和生态系统恢复过程最重要的特征之一。在黄 土高原地区森林植被的演替一般经过“草-灌-乔”三大阶段，但不同区域的植被演替也有一定的差异。邹厚远等对黄土高原草原植被的自然恢复演替及调节研究中认为，弃 耕地自然恢复演替随演替进程群落发生以下变化：由于群落内各物种间的生存竞争，使 群落建群种、优势种发生更替，从而推动了植物群落的内因生态演替；群落总盖度、总 生物量也随着演替的发展而呈现逐渐增加的趋势；群落结构随演替发展而复杂化。朱志 诚等对黄土高原臭柏群落进展演替和逆行演替进行了研究，指出植物群落进展演替和 逆行演替相对而言的。任洪玉等研究发现，在森林草原带在

10、自然恢复初期和处于演替 平衡阶段的群落，其物种多样性指数和均匀度指数较高，但丰富度指数的峰值出现在演 替中间阶段；灌木群落的多样性要大于草本群落的多样性，超过一定年限的灌木群落， 表现出一定的衰败，生物多样性下降。近年来，焦菊英、杜峰、胡相明等 先后发现黄土丘陵区在自然恢复状态下，不仅植物群系发生变化，植物种类和数量也增多， 物种多样性增加。在演替的后期，地带性植被优势种大量出现，植被向所在植被地带的原 有植物群落演替。可见，不论植被恢复的最终群落是什么，但在一个相对完整的植被恢 复中，都由物种先增加，而后逐渐降低，并最后达到稳定状态的过程。这种变化过程显 然是受到生物密度法则和物种特性的制约

11、。同时，在较少或没有外界干扰的条件下，无 论植被恢复的起始阶段如何，最终都将朝着地带性顶级植物群落的方向发展。（2）植被恢复对土壤环境的影响在植被恢复过程中，根系的直接穿插作用和凋落物腐解所产生的间接作用，使得土 壤结构稳定性增加，不易被冲蚀，水土流失得到控制，从而改善土壤质地，而死亡根系 和枯枝落叶产生的有机质及根际分泌物又改善了土壤养分条件，因此良好的植被对于土 壤质量的改善至关重要，对土壤环境的影响主要体现在土壤物理性质、化学性质、生物性质三个方面。合理的植被恢复方式能对土壤产生正面影响，使表层土壤容重减小、孔隙度增加， 从而使土壤稳定入渗速率得到很大提高。在土壤物理性质中，土壤水分是是

12、黄土高原植 被恢复重建中普遍关心的热点问题之一。王云强等系统研究了黄土高原土壤水分含量 的空间分布，发现黄土丘陵区土地利用结构变化对土壤水分的影响显著，人工植被的强 烈蒸腾作用消耗了大量的土壤水分，在一定深度出现的干旱化趋势，从而导致黄土高原 出现“干层现象”。近年来，随着分形维数的提出，土壤的团聚结构在植被恢复过程中 的变化受到了越来越多的关注。张超、周萍等运用分形理论研究了黄土丘陵区不同 植被类型土壤团聚体以及颗粒组成的分形特征，并发现黄土丘陵区坡耕地退耕后，天然 草地对于土壤团聚结构的的改善作用优于人工灌木和人工草地。马祥华、戴全厚、安韶山等对黄土丘陵区植被演替中土壤团聚体的分形特征进行

13、了分析，研究发现在植被恢复初期， 土壤大粒级团聚体含量较高， 随植被恢复年限增加， 其含量下降差异不明显， 而小粒级土壤团 聚体含量在植被恢复初期较高，之后随植被恢复年限呈显著增加。余凯等采用亮蓝野外染色 示踪实验和图像分析技术， 研究了陇中黄土高原安家坡流域典型植物种群下土壤大孔隙分布 特征及其与植物种群和土壤容重、有机质的关系。总体来看，目前黄土高原植被恢复对土壤质量物理指标的影响研究主要集中在对土壤水稳性团聚体含量及其稳定性、容重、孔隙度、 土壤水分、土壤渗透性等指标的研究上， 其中水稳性团聚体含量及其稳定性以及土壤持水性、 渗透性是用于评价的重要指标。存在的问题与不足在土壤侵蚀严重的黄

14、土高原，退耕地作为一种重要的土地资源，其植被恢复是治理 水土流失和生态环境的根本措施，而且能否成功恢复是评价该地区生态环境优劣的重要 指标。近年来，随着西部大开发和退耕还林（草）工程的实施，有关黄土高原退耕地的 植被恢复的研究越来越多，但这些研究大多集中于退耕地的恢复过程中植被恢复对土壤 性质的影响、物种多样性的变化、植被的水土保持效益以及植被恢复的配置模式等方面 的研究，而对退耕地恢复过程中的植被恢复与土壤、微生物的互动效应缺乏系统性的分 析。植被与土壤、微生物的互动效应体现在土壤为植物生长提供水分、养分和矿质元素， 其含量甚至对植物群落的类型、分布和动态产生影响，土壤理化性质及种子库特征等

15、影 响着植被发育和演替速度；而植物通过吸收和固定C02、群落生物量的积累和分解等，使得土壤养分在时间和空间尺度上出现了各种动态变化过程，微生物则分解土壤中的有 机物，加快土壤中有机磷、有机氮的分解及其它矿质元素的活化，从而提高了养分的有 效性。因此，植物群落的地上和地下生物量的大小与土壤养分的高低以及微生物的多少 等是分不开的。近年来，随着恢复生态学研究的深入以及多学科之间的交叉，根际微域 环境受到越来越多人的关注，成为了植物生理学、生态学、土壤学研究的焦点。由于根 际是连接植物、土壤和微生物的纽带，是有机地联系大气圈、生物圈、土壤圈物质循环 的核心区域，许多重要的土壤生态过程都发生在此微小区域，因此对于根际环境的研究 将有助于我们认识植被恢复过程中植被、土壤、微生物之间的互动效应。