河北省丰宁县小坝子乡，地处半干旱接坝农牧交错区，该区是典型的生态环境脆弱区，由于人类生产和生活压力造成了土地严重沙化。长期以来，由于人为的不合理开垦、放牧，生态环境遭受极大的破坏，水土流失、植被衰退、土地荒漠化加剧。严重的土地沙化和生态恶化，不仅阻碍当地社会经济的可持续发展，而且加重了京津地区的缺水程度，影响京津地区的环境质量和社会发展。因此，在小坝子地区进行植被的恢复与重建，治理土地沙化，改善区域生态环境，对实现荒漠化地区人口、经济、生态的协调发展意义重大。　　 目前在农牧交错区主要是围绕土地利用和土地覆被变化(LUCC)的动态监测与驱动力研究，而以植被及其生物多样性为研究对象，对生态环境质量改善后其区域生态恢复效应进行定量分析的研究，特别是基于水资源的合理利用对造林及植被恢复建设的生态需水问题的研究较少。由此开展本研究对认识农牧交错区退化土地的生态恢复建设具有一定的现实意义。　　 本研究结合中日合作“共建21世纪中国首都圈环境绿化示范基地”项目和“冀西北农牧交错区风沙治理综合技术开发与示范”项目等课题开展，以河北丰宁县小坝子乡的沙化土地治理为例，从区域植被恢复及演替过程中的生物多样性变化研究入手，通过历时两年多的调查与分析并结合实验室化验分析，对植物群落的恢复和演替、多样性变化特征、土壤因子特征及其环境因子的关系、水资源、土壤及植被演替的动态规律以及多样性与稳定性的关系进行了研究。通过本研究，揭示生物多样性监测条件下植被恢复演替进程加速的主导区子，研究恢复生物多样性并使之形成与当地气候相适应的较稳定植被群落或较稳定生态系统的区域生态系统修复技术，提出农牧交错区生态恢复的模式和优化管理途径，为加快该区域沙化土地的治理进程，改善区域生态环境，实现生态恢复、重建和可持续发展提供理论依据。　　 本项研究初步得到以下结论：　　 (1)小坝子地区植被调查结果表明，该区现有植被数量少、覆盖率低，植被生长季节盖度约30％。沙化区植被经过几年的重建与恢复，自然植被种类、数量和覆盖度不断提高，群落物种多样性增加，2005年调查到的物种数为37种，较两年前增加约50％，但物种及物种数量的空间分布不均匀。随着植被的恢复演替进行，群落以草本植被为主，建群种为铁杆蒿(Artemisia capillaris)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)、羊茅(Festuca rubra L.)、狗尾草(Setaria viridis)等，伴生有冰草(Agropyron cnisxatum)、委陵菜(Potentilla chinensis Ser.)、胡枝子(Lespedeza floinbunda)等。群落物种生活型组成趋于多样化，多年生植物的种类不断增加。物种生活型组成上的这种变化反映植被恢复过程生态系统结构与功能的变化特征，群落结构趋于稳定，生态功能增强。群落的物种多样性指数和均匀度随演替而升高，并保持相对稳定。2005年封育地内Shannon指数由0.58增加到1.37，固定样地的Shannon、Simpson、Margelaf指数都比往年相对有所提高；群落生态优势度则随演替而下降，说明植被群落的组成结构趋向均匀和稳定。人工植被的建设不但增加了当地的物种多样性，而且对土壤具有一定的保护作用，可以保持土壤水分、增加地表粗糙度，使土壤表面发生风蚀、水蚀现象的状况得到缓解，从而有效地控制沙化。　　 (2)小坝子沙地土壤退化，养分含量低。小坝子沙地的土壤以细砂为主，0.05～0.25mm的颗粒含量均大于50％以上。小坝子地区的养分含量低，土壤贫瘠，多数样点的土壤有机质含量低于1％。土壤中N、P、K的含量同样很低，尤其是N和P，大部分样点的速效P和速效N含量低于0.01％和0.1％。围栏封育有利于土壤水分、养分的贮存与积累。围封5年与围栏外自由放牧相比，土壤表层(0cm～20cm)有机质增加了13.62％，与2004年相比，2005年土壤有机质含量平均净增0.1 g.kg-1，全氮和全磷亦有明显的增加；封育地及造林地的土壤养分含量明显高于沙化土地，土壤有机质含量高出50％以上。封育草地较自由放牧发土壤水分显著增加，0～20 cm和20～40cm土层土壤水分含量分别增加了22.59％和11.67％，土壤容重分别降低了3.7％和4.32％。土壤水分含量和养分含量与物种多样性有相关关系，土壤有机质和速效养分以及土壤水分表现出较大的因子负荷量，对植被建成由较大影响。土壤水资源与植物生长发育的关系分析表明土壤水分含量及其空间分布通过影响植物分布与群落物种多样性直接影响沙化土地的植被恢复过程。土壤含水量与植被的耗水明显相关，小坝子地区水资源极其缺乏，为确保土壤水分消耗不超出承载限度，植被恢复建设要基于水资源合理利用和水分平衡的植被生态需水量。　　 (3)通过多元统计分析植物群落和环境因子之间的关系表明，坡位、坡向、土壤有机质、土壤含水量等因素对植被状况有较大影响。土壤因子中，地表状况、土壤水分、土壤有机质、全氮等因素与植被群落的物种多样性相关密切，其中土壤有机质与全氮相关系数为0.828(P=0.01)，土壤水分与土壤质地相关系数为0.754(P=0.01)。地形因子与植被因子的典范相关系数为0.662，地形因子与土壤因子典范相关系数为0.867，植被与土壤因子典范相关系数为0.708(P=0.05)。PCA二维排序结果表明土壤有机质含量和土壤含水量的关系最为密切，它们之间显著相关(Rs=0.971,Rw=0.950)。在小坝子地区海拔高度差异不大，降水和温度没有明显的地域差异，土壤有机质、土壤水分、土壤紧实度等因素的差异性是该地区植被恢复演替过程的主导因素。不同群落类型的分布格局受所处环境的地形、地貌、温度、光照、植被覆盖度以及人类干扰等因素的影响，导致植被分布格局的复杂性和多变性。土壤、植被、地形因子三者互相作用，地形因子影响着植被的结构特点，而土壤因子对物种多样性也产生影响，反过来群落结构也影响着土壤的理化因子。由于小坝子沙化区的生态恢复过程处在初期，植被群落的物种状况和土壤条件略有改善，但是复杂的土壤变化和植被的组成及环境因素密切相关，恢复仍处于不稳定状态，需要长期的监测研究。　　 (4)以小坝子沙化土地生态恢复过程中生物多样性的变化作为研究对象，通过分析生物多样性的变化过程，即物种数量和植被演替的进程，并分析多样性与小生境条件的关系，阐明了影响该地区生态恢复的主导因子，小坝子地区植被多样性的时间动态在一定程度上较好地反映了植被演替进程的特点，该结论有利于推进自然植被恢复及人工植被演替的时间进程。　　 (5)通过植被演变规律的研究，在小坝子人工植被恢复建成中，以围栏封育措施恢复天然植被的生物多样性；同时通过人工种植适宜生长的灌木、牧草和其他经济作物，增加区域内物种的数量和种数，人为的促进了生物多样性的变化趋势，促进了系统的功能和稳定性的提高。采用经济植物引入的手段，例如种植山杏和沙棘，种植药用植物等，不但起到防风固沙、保持水土的作用，而且其经济价值高，提高了当地农民的收入，实现了生态与经济的双效协同发展。　　 (6)根据以小坝子为代表的接坝农牧交错区自然条件和生态退化现状，其区域生态恢复与重建的技术包括设置沙障、营造沙地树木、围栏封育等。通过自然恢复和人工重建植被，提高生态系统的景观和生物多样性，实行生态系统管理，促进生态、经济、社会效益三者互利的良性循环体系。　　 通过本研究，建议该地区区域生态建设的模式应该以保护区管理与当地的经济建设和人民生活的提高为目标，通过当地农民自主参与防沙治沙和植被建设，使他们能在土地利用决策中得到利益。人为干扰如封沙育草、补播牧草等措施加强生态恢复；保护现有植被，发展适宜当地气候的疏林灌草植被；建立复合农牧生态经济系统，加强资源意识教育和科学管理。