黄土高原西部丘陵区人工林草植被的生态恢复效应：后续天然植被格局动态与调控机理

Planted-forests and artificial grasslands in Loess Plateau are seriously restricted by soil-aridity, and always inevitably wither away in the end. This casts shadow over the prospect of local ecological restoration. However, the subsequent natural vegetation, which naturally developed after the original planted-forests or artificial grasslands have withered away, are integrated expression of the ecological effects of preceding planted-forests and artificial grasslands, providing new opportunity for us to gain overall understanding of the roles that planted-forests and artificial grasslands play in local restoration processes. This project is dedicated to construct succession series with subsequent natural vegetation plots which have different succession age, and to study the dynamics of the community patterns such as species composition and diversity, coverage, height, and biomass. By contrastive analysis with the vegetation patterns in the control plot, one of the purposes of this project is to make clear the possible promotion that the preceding planted-forests or artificial grasslands may conduct to the subsequent natural vegetation. To analyse the influence and regulating- effects of different tree species or grass species, succession age or stand age, and habitat conditions such as soil water and soil nutrient etc., on the formation of certain patterns of the subsequent natural vegetation. Therefore, clarify the regulating mechanisms, and provide scientific evidence for us to gain overall understanding of the function that planted-forests and artificial grasslands may have in local ecological restoration processes.

黄土高原人工林、人工草地由于受到土壤干化的严重制约最终不可避免的衰败消亡，给区域生态恢复前景蒙上了阴影。后续天然植被格局是对前期人工林草植被各种生态效应的综合反映，为全面认识人工林草植被生态恢复作用提供了新的机遇。本项目以黄土高原西部丘陵区不同演替年龄的后续天然植被构建演替序列, 研究群落的物种组成与多样性、盖度、高度、生物量等格局特征的长期动态；通过与对照样地天然植被的对比分析，明确人工林草植被对后续天然植被发育的影响和促进作用；分析人工林草植被的树种/草种组成、林龄/演替年龄等群落可控变量和土壤水分、养分等群落生境条件对形成后续天然植被特定格局的影响和调控作用，为全面认识人工林草植被的生态恢复作用提供科学依据，为区域生态恢复实践有效调控后续天然植被格局，促进草层高度和群落盖度显著提高、具有较强自我维持能力和稳定性的地带性植被的形成提供有效的技术措施。

黄土高原西部丘陵区人工林草植被由于土壤水分亏缺和土壤干化问题十分突出，导致人工林、人工草地衰败并最终消亡，给区域生态恢复前景蒙上了阴影，引发了对人工林草植被建设必要性的怀疑。后续天然植被格局是对前期人工林草植被各种生态效应的综合反映，为了认识后续天然植被的格局和动态，更加全面的评价人工林草植被的生态效应及其对区域生态恢复的贡献，建立对区域植被恢复前景的合理预期，在国家自然科学基金的资助下，开展了本项目的研究。项目以人工林、人工草地衰败后形成的不同演替年龄的后续天然植被群落样地为研究对象，构建了演替序列, 对后续天然植被的物种组成与多样性、盖度、生物量等群落格局特征进行了群落学调查和研究，对土壤养分、土壤理化性质、土壤水分等群落生境进行了分析测定，以认识群落格局形成和动态变化的机理。研究结果表明，在海拔2100米以上，50年林龄的油松人工林的郁闭度可以达到0.8，平均树高10.8m，平均胸径11.2cm;40年林龄的青海云杉人工林的郁闭度可以达到0.7，平均树高11.0m，平均胸径16.4cm，两个树种的林分并未表现出衰退迹象，能够形成较为稳定的林分，并具备一定的天然更新能力，有形成森林植被的潜力和趋向。在海拔1800-2100m范围内，40-50年林龄的杨树人工林、柠条人工林、侧柏人工林、杏树人工林等人工植被都有衰退迹象，树木生长衰弱，个别林木个体开始干枯死亡。在衰退的杨树人工林和柠条人工林样地上，后续天然植被表现出茂盛的生长力，群落盖度比自然植被提高60-80%，生物量提高120%。由此我们可以得出结论：人工林草植被对后续天然植被发育的影响和促进作用是明确的，人工林草植被的树种/草种组成、密度、林龄/演替年龄等群落可控因素对后续天然植被格局具有影响和调控作用，在人工林草植被一系列生态效应影响下, 通过选择适宜的技术措施和群落自然演替过程，形成与当地自然条件相适应、能自我维持、具有良好持续性和稳定性、群落盖度和草层高度较高、生态功能良好的地带性雨养草地植被，是可能的。研究结果为全面认识人工林草植被生态恢复作用提供了科学依据，丰富和完善了有关群落演替和干旱区人工林草植被生态恢复机理的科学内容，从而为区域生态恢复实践确立合理可预期的植被恢复目标、路线和有效的技术措施。