水蚀风蚀交错带斑块镶嵌植被格局形成与侵蚀响应

Vegetation shows a relatively discrete patchy distribution, because of water restriction in the wind-water erosion crisscross region on the Loess Plateau, and appeared as special plaque mosaic vegetation patterns landscape from the interaction effects of vegetation and ambient environmental conditions. To determine the formation process and anti-erosion mechanism of this special vegetation landscape pattern, we suggest conducting this project. The core of this study is vegetation patches, the trail are hydrology and soil processes based on micro-environmental changes from richness of water and nutrient availability. And, the process of vegetation patches, soil erosion and migration of soil water and nutrient were monitored in the field sampling sites. Main study contents include: vegetation patches and soil water ecological process, vegetation patches and soil nutrient ecological process, formation mechanism of patches mosaic vegetation pattern and erosion processes response. This study will help us to clear the ecological processes of formation and anti-erosion mechanism of this special vegetation landscape pattern, and the results and conclusions of this study will provide scientific basis for water and soil conservation, ecosystem management and regulation in the wind-water erosion crisscross region of the Loess Plateau.

在黄土高原水蚀风蚀交错带，由于水分的制约，植被呈现出相对离散的斑块化分布，形成了斑块镶嵌的植被分布格局。为了明确该格局的形成机制与侵蚀过程响应，本项目拟以植被斑块为核心，结合"水分养分富集"引发的微环境变化，以水分运移过程为线索，围绕植被斑块过程、土壤侵蚀过程、土壤水养运移过程，主要研究植被斑块格局中的斑块与土壤水分生态过程,斑块与土壤养分生态过程，斑块镶嵌植被格局的形成机理和侵蚀过程响应。阐明水蚀风蚀交错带的斑块镶嵌植被格局形成机制与侵蚀过程响应，探讨镶嵌斑块植被格局形成与生态驱动过程间的耦合关系，为水蚀风蚀交错带植被生态系统的水土保持和生态恢复提供科学依据。

黄土高原水蚀风蚀交错带土壤侵蚀十分剧烈，植被斑块格局是水蚀风蚀交错带典型的风积地貌景观。本项目以植被斑块为核心，围绕植被斑块建立形成过程、土壤水养运移过程、土壤侵蚀过程，主要探讨植被斑块格局中的斑块与土壤水分生态过程，斑块与土壤养分生态过程，斑块镶嵌植被格局的形成机理及对侵蚀过程的响应。主要研究结果：（1）空间点格局分析表明在小范围空间尺度下，小灌丛斑块和中灌丛斑块为集群分布，大灌丛斑块呈均匀分布，而死亡灌丛斑块则呈随机分布。在不同尺度上，灌丛斑块可发生均匀分布、聚集分布和随机分布。（2）灌丛斑块数量结构属于增长型，但I、II级灌丛数目少于III级数目；存活曲线趋于Deevey-II。（3）灌丛斑块的植物多样性、地上地下生物量和土壤含水量均多于裸地斑块；随灌丛斑块的增大，冠层下植物多样性、地上地下生物量和土壤含水量呈增加的趋势；演替过程为单株灌丛演变为多物种共存的格局形式；水文和风沙过程导致土壤湿度、营养特性的空间异质性分布，使灌丛斑块向下坡方向迁移。（4）灌丛斑块具有良好的保水保肥功效，相较于裸地，枯死、大、中和小型灌丛斑块下的沙堆土壤有机质含量分别是裸地的1.54、1.92、1.46和1.30倍；土壤湿度分别是裸地的2.05、1.93、1.79和1.52倍；灌丛斑块土壤表层温度较裸地降低了24.19%（大斑块）和37.21%（小斑块）；相较于裸地，在去除灌丛冠幅斑块和保留灌丛冠幅斑块的情况下，土壤容重分别降低了22.00%和33.97%。（5）与裸地相比，灌丛斑块径流减少效益和泥沙减少效益分别为小斑块（19.71%，49.25%），中斑块（31.38%，62.36%）和大斑块（35.93%，94.94%）。灌丛斑块在研究区内生长更新状态良好，能够适应水蚀风蚀交错带的恶劣气候环境，种群处于稳定增长状态。灌丛下沙堆的堆积不仅为其它植物种群的定居和恢复创造了水养生境条件，还为拦截径流泥沙和降低土壤侵蚀速率作出一定的贡献。研究结果为水蚀风蚀交错带沙地水土流失治理与生态环境修复提供了科学依据。