南方红壤侵蚀区退化生态系统人工适时介入与安全退出

以南方红壤侵蚀区典型代表长汀县为研究区，以促进生态系统向常绿阔叶林演替为目标，将突变理论应用于生态恢复与重建，通过大量野外实测、室内化验和资料调查，应用时空互代法，建立突变级数模型和突变判别模型，分别计算生态恢复度和突变临界值，对模型进行验证与修正，从而解析退化生态系统恢复与重建的演变过程和机理，确定人工适时介入与安全退出的关键时点，优化生态恢复与重建途径，以期为南方红壤侵蚀区退化生态系统恢复与重建提供新的理论依据与技术指导。

本研究以南方红壤侵蚀区的典型区域福建省长汀县为研究区，采用3S、室内实验、SPSS和突变理论，建立突变级数模型和突变判别模型，并对模型进行验证，确定生态恢复与重建措施人工适时介入与安全退出的关键时点，从而优化生态恢复与重建途径。研究结果表明：1）长汀县90个样地中，突变的样地共27个（占30%），稳定的样地共63个（占70%）。突变样地主要对应于土壤肥力质量等级1和等级2、水土流失微度和轻度、坡度5~10°和10~15°、植被覆盖度>0.4和0.3~0.4，即突变主要发生于土壤肥力质量等级较高、水土流失强度较轻、坡度中等、植被覆盖较好的地点；2）朱溪流域89个样地中，突变的样地共26个（占29.21%）；稳定的样地共63个（占70.79%）。四种生态恢复与重建措施的突变个数比例的排序为：低效林改造>生态林草>果园改造>封禁。发生突变的26个样地中有24个位于水土流失变化－5~－1区域内，表明24个样地的突变方向为向良性方向发展。△与水土流失变化数值呈显著（P<0.05）正相关，两者的皮尔逊相关系数为0.54，即水土流失越向轻度方向发展，发生突变的概率越大。3）将稀土矿区、来油坑、来油坑对面山头、游坊、晨光、八十里河、露湖作为验证样地，研究结果与项目组多年研究结果较为吻合，所建立的突变级数模型和突变判别模型皆达到预期的精度。4）根据突变模型，退化生态系统可分为生态系统突变区、生态系统下叶稳定区和生态系统上叶稳定区，在生态系统突变区和生态系统上叶稳定区生态恢复与重建措施可安全退出，在生态系统下叶稳定区生态恢复与重建措施应适时介入。5）本项目建立的新研究框架可深入分析退化生态系统的恢复，为南方红壤侵蚀区退化生态系统恢复与重建提供新的理论依据与技术指导。