宁夏黄土丘陵区典型草原土壤水分及植被对地表扰动生态修复的响应

黄土高原丘陵区生态恢复中常受到水资源短缺的制约，也存在着植被建植时破坏原有水资源分布以及打破原有水利用平衡的潜在危险，因此研究黄土丘陵区植被恢复及其土壤水分响应就成为该区利用有限的降水资源进行植被恢复的重要课题之一。.为了探讨黄土丘陵区典型草原土壤水分及植被对地表扰动生态修复的响应，本项目拟以宁夏黄土丘陵区典型草原中实施的封育、水平沟和鱼鳞坑三种主要人工修复措施为研究对象，以植被建设的关键限制性因子-土壤水分为切入点，采用草地生态学和恢复生态学的理论和方法，研究不同措施影响下的土壤水分时空变异、水分循环平衡特征和草地植物群落特征。阐明典型草原植物群落特征变化与土壤水分环境变化的关系，揭示地表扰动对植被恢复的影响机理，评价封育、水平沟和鱼鳞坑三种措施的生态恢复效果，旨在为黄土丘陵区积蓄利用有限的降水资源进行植被恢复提供理论依据和实践指导。

黄土高原是我国生态建设重点区域，该区生态恢复中常受到水资源短缺的制约，但实践中也存在着植被建植时破坏原有水资源分布以及打破原有水利用平衡的潜在危险。研究黄土丘陵区典型草原植物群落特征与土壤水分环境变化的关系对当地植被恢复具有重要意义。. 项目以植被建设的关键限制性因子—土壤水分为切入点，以宁夏黄土丘陵区典型草原中普遍实施的封育、水平沟和鱼鳞坑三种主要人工修复措施为对象，借助SPAC和草地生态学理论方法，分析了恢复措施对草地土壤性状及土壤水分运动参数的影响，研究了不同措施影响下的草地蒸散特征、土壤水分时空变异、水分循环平衡特征和草地植物群落特征，探讨了草原植物群落特征变化与土壤水分环境变化的关系，评价了各措施的生态恢复效果。. 研究发现，水平沟和鱼鳞坑措施后土壤容重变化不大，土壤粘粒、水稳定性团聚体、毛管孔隙度、持水性、有机质、多数酶的活性均有下降，但土壤水分有效性和入渗性能增加，且以水平沟变化较大。鱼鳞坑和水平沟措施能够降低夏季高温期土壤温度和地上风速，减缓土壤水分运动，但植物蒸腾消耗水分增加。水平沟和鱼鳞坑可拦截坡地径流，增加土壤水分，尤其在降雨较多的时期和年份更为明显。土壤含水率变异以封育草地最高，水平沟最低。除雨季外，一年大多时间内三种措施下土壤水分都处在负平衡，在降雨和径流小时水平沟和鱼鳞坑比封育草地更易形成负平衡，只有拦蓄径流多时，水分消耗比例才低于封育草地。一次降雨和产流对水平沟和鱼鳞坑土壤水分的补给深度较浅，补给的水分在短时间内通过蒸散（侧渗）消耗掉，且雨后水分消耗高于封育草地。水平沟和鱼鳞坑措施下植物种数较封育草地增加，但一年生物种及杂类草重要值上升，饲用价值较好牧草重要值下降。物种均匀度指数和多样性指数表现为鱼鳞坑最高，封育草地最低，生态优势度则相反，各措施下群落均处于不稳定的演替阶段。物种多样性和土壤有机质及含水量、植被盖度呈显著正相关，土壤含水量是影响植物群落特征的最关键生态因子。草地恢复生态效应综合评价结果为封育草地最高，鱼鳞坑次之，水平沟最低，随着恢复年限延长，恢复效应明显增加。项目成果为黄土丘陵区利用有限的降水资源进行植被恢复提供了理论依据和实践指导，可指导该区退耕还林（草）工程实施，具有重要的理论意义和实践价值。