黄土丘陵小流域生态退耕的时空格局及生态效应

以景观生态学的"尺度－格局－过程"为理论基础，采用实地观测、遥感解译与GIS空间统计分析相结合的方法，选择黄土丘陵沟壑区典型小流域，分别在立地和小流域两个尺度，研究生态退耕的时空分布格局及其影响因子，生态退耕时空格局与植物演替和土壤质量时空格局的相互关系，不仅可以揭示黄土丘陵小流域生态退耕的时空格局及其驱动因子，而且有助于探讨生态退耕对植物演替和土壤质量的作用机理，为小流域生态恢复提供科学依据。

以景观生态学的“尺度－格局－过程”为理论基础，采用实地观测、遥感解译与GIS空间统计分析相结合的方法，选择黄土丘陵沟壑区大南沟小流域，分别在立地和小流域两个尺度，研究生态退耕的时空分布格局及其影响因子，生态退耕时空格局与植物演替和土壤质量时空格局的相互关系。研究结果表明，受土地生产力的影响，海拔高、坡度大、坡向朝阳、位于坡上部以及坡形偏凸的农地退耕早，多为自然弃耕；相反，农地退耕晚，多为人工恢复。小流域景观格局指数的粒度效应明显，不同年份之间差异显著；粒度效应可分为5种类型，包括稳定不变型、平稳降低型、波动降低型、波幅增强型和不规则变化型。生态退耕后植物次生演替的主要过程为：农地一年生杂草→多年生蒿草→多年生丛生禾草；亚灌木及灌木主要出现于演替中后期。随退耕年限增加，植物群落的层次、总盖度、灌木层盖度、亚灌木层盖度及苔藓层盖度显著增加，草本层盖度微弱减小；除草本层盖度外，高海拔、陡坡、偏西和坡形偏凸地区的群落层次较丰富、盖度较大。除表层湿土粘结力、湿土入度和速效氮含量外，其他土壤理化性质都以退耕还林地和还灌地最好，退耕还草地次之；土壤水分空间预测模型以多元线性通用回归模型的预测精度较高，多元线性逐步回归模型的预测效率较高。退耕初期自然弃耕的土壤改良效果更好，人工恢复措施在退耕10年后才表现出很好土壤改良作用。在退耕初期，土壤理化性质呈现增长趋势，25年后出现一定程度降低，但仍然显著高于对照农地。发明的实用新型专利“一种多功能野外植物群落测高杆”，有助于植物群落野外调查。研究结果有助于揭示黄土丘陵小流域生态退耕的时空格局及其驱动因子，有助于探讨生态退耕对植物演替和土壤质量的作用机理，为小流域生态恢复提供科学依据。