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黄土高原地区是我国水土流失最为严重的地区之一,对它的生态恢复和重建问题的研究是改善本地区生态环境的理论基础。本论文以黄土高原典型的小流域为研究对象,基于景观生态学的“格局-过程-尺度”理论为指导,综合运用GIS,SPSS等分析软件,对黄土丘陵沟壑区生态恢复方式进行评价研究并探讨了其环境影响,得到的结论简述如下。
(1)生态屏障要素的时空变异。
坡度空间变异大南沟小流域大部分地区的坡度均分布在15-55度的范围内,坡度的变化对于土壤物理性质和土壤养分的有明显的影响,而对于植物群落的影响则相对较小。
水土流失的空间变异各径流小区的水土流失均呈逐年递减的趋势,但是果园小区的产流次数最多;不同土地利用类型下发生水土流失的频率的大小顺序是果园>农地>荒草地>灌木林地>林地;
地形的空间变异小流域的坡面两侧分布不均,表现为偏东坡和偏北坡较长,而偏西坡和偏南坡较短、凹坡略多于凸坡、地形起伏显著、表明该流域的地形非常破碎
(2)不同生态恢复方式的环境影响
退耕地、梯田、弃耕地的土壤物理性质的空间格局土壤容重的大小顺序为梯田>弃耕地>退耕地、干土入度与湿土入度均为梯田最小,而退耕地与弃耕地相近:湿土粘结力和干土粘结力均为退耕地最大,梯田和弃耕地较小且相近;梯田的土壤团稳性最小,退耕地略大于弃耕地。
退耕地、梯田、弃耕地的土壤养分的空间格局退耕地的土壤有机质的含量最高,梯田和弃耕地的含量较为接近;梯田地全氮、全钾、速效钾的含量最低,退耕地与弃耕地则较为接近;梯田的全磷含量最高,退耕地和弃耕地类似;碱解氮的含量的大小顺序为弃耕地>退耕地>梯田。
退耕地、梯田、弃耕地的植物群落的空间格局梯田的地上生物量最低,退耕地略大于弃耕地;退耕地与梯田的物种多样性类似,而以弃耕地最小;叶绿素的含量为退耕地>弃耕地>梯田
林地、退耕幼林地、灌木林地的土壤物理性质的空间格局在这三类型中,团稳性的变异系数均为最大值,干、湿粘结力和入度的变化则不明显;团稳性与土壤容重的大小为林地>灌木林地>退耕幼林地。
林地、退耕幼林地、灌木林地植物群落的空间格局在这三种类型中,地上生物量的变异系数均为最大值,其含量是林地>退耕幼林地>灌木林地;叶绿素的含量则是退耕幼林地>林地>灌木林地;物种多样性的变化不明显。
林地、退耕幼林地、灌木林地土壤养分的空间格局这三种不同类型的恢复方式下,土壤PH的变异系数最小、林地各项指标的变异系数均为最小;土壤碱解氮和有机质的含量为灌木林地>林地>退耕幼林地;全磷和速效磷的含量,均是灌木林地最高;速效钾的含量则是退耕幼林地最小,林地和灌木林地则相近。
农地和果园的物理性质的空间格局农田和果园中,土壤容重的变异系数均为最小值,其大小与土壤团稳性均为果园>农地;干、湿土粘结力和入度的变化则不明显。
农地和果园植物群落的空间格局农地和果园中,地上生物量的变异系数>叶绿素的变异系数>物种多样性的变异系数;果园中叶绿素的含量明显高于农田,二者的物种多样性则区别不大;果园的地上生物量小于农田。
农地和果园土壤养分的空间格局农地和果园的土壤均呈碱性,且变异系数最小;速效磷、速效钾、碱解氮的变异系数则较大;果园中碱解氮、有机质和速效钾的含量明显大于农田
(3)生态恢复方式评价
坡度<5°时不同生态恢复方式的环境影响的先后顺序是,退耕林地、果园、退耕幼林地、农地。
坡度5°-15°时不同生态恢复方式的环境影响的先后顺序是退耕幼林地、退耕林地、果园、弃耕地。
坡度15°-25°时不同生态恢复方式的环境影响的先后顺序是退耕林地、弃耕地、果园、灌木林地。
坡度25°-35°时不同生态恢复方式的环境影响的先后顺序是灌木林地、退耕林地或弃耕、退耕幼林地、农地或果园
坡度>35°时不同生态恢复方式的环境影响的先后顺序是弃耕地、灌木林地、退耕林地、退耕幼林地或农田或果园
(4)土地利用格局的优化方案
不同坡度地区的最佳利用方案是:<5为退耕林地,5-15为退耕幼林地,15-25为退耕林地,25-35为灌木林地,>35是弃耕地。