1、因植被破壞導(dǎo)致水土流失、土壤退化、土地生產(chǎn)力下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題，是我國長江上游地區(qū)資源利用與生態(tài)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素。嘉陵江流域是長江上游主要支流，嘉陵江流域嚴(yán)重退化的生態(tài)系統(tǒng)是形成該地區(qū)水土流失的主要原因。開展這一地區(qū)人工植被生態(tài)恢復(fù)的試點(diǎn)和恢復(fù)效果研究，對發(fā)揮長江流域綠色生態(tài)屏障的功能，根治長江水患，確保三峽工程的長期安全運(yùn)行，促進(jìn)整個長江流域經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，無疑具有十分重要的戰(zhàn)略意義。 近年來，退化生

2、態(tài)系統(tǒng)人工植被恢復(fù)的研究大多集中在恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)與原退化生態(tài)系統(tǒng)的效益比較研究方面，且多是靜態(tài)的或針對某一林種或某一環(huán)節(jié)的研究，而對恢復(fù)后森林群落的自身結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性、演替動態(tài)，特別是在人為干擾條件下的演替動態(tài)和對生態(tài)環(huán)境改善的綜合研究及綜合改善效果評價等方面的研究少見報導(dǎo)。 本文以位于嘉陵江上游廣元市嚴(yán)重退化生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，在前期研究的基礎(chǔ)上，作為國家十五重大攻關(guān)課題“四川盆周低山丘陵區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)與示范”(

3、2004BA606A-06)的子課題“低山區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)與示范”的部分研究內(nèi)容，以現(xiàn)代恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，采用野外調(diào)查與室內(nèi)分析相結(jié)合、廣泛調(diào)查與定位研究相結(jié)合的手段，對研究區(qū)幾種典型植被恢復(fù)模式的水源涵養(yǎng)、水土保持效果，生物多樣性變化，土壤養(yǎng)分動態(tài)、土壤微生物動態(tài)的變化進(jìn)行了較為深入系統(tǒng)的研究，以期探索嚴(yán)重退化生態(tài)系統(tǒng)人工植被恢復(fù)類型的動態(tài)變化規(guī)律及其水土保持效益，并綜合評價不同人工植被恢復(fù)類型的可持續(xù)發(fā)展前景，為本區(qū)或類似

4、地區(qū)嚴(yán)重退化生態(tài)系統(tǒng)人工植被恢復(fù)選擇適宜的植被類型及合理開發(fā)坡地資源提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要內(nèi)容與研究結(jié)果如下： (1)選擇林冠截留、土壤容重、土壤孔隙度、土壤貯水能力、土壤滲透性和枯落物持水性，作為研究不同水土保持林結(jié)構(gòu)模式水源涵養(yǎng)效益的指標(biāo)。雖然不同人工植被恢復(fù)模式水源涵養(yǎng)能力不同，但是均明顯高于農(nóng)耕地。通過比較分析，剌槐×濕地松混交林、濕地松林、麻櫟林模式的水源涵養(yǎng)效果較好，可在當(dāng)?shù)赝茝V。由于灌叢植被草灌植物枯落量大，

5、改土效果較好，水源涵養(yǎng)能力強(qiáng)，在嚴(yán)重退化地進(jìn)行植被恢復(fù)與重建中可作為一種類型予以考慮?？萋湮飪α亢涂萋湮锓N類是反映林地持水能力的指標(biāo)，枯落物儲量大的林分持水能力也強(qiáng)，并且在不同林分內(nèi)持水過程均表現(xiàn)出相似的特性，即前期吸水量大(1h以前)，且在較短時間內(nèi)(2-4h)就可達(dá)到較穩(wěn)定的狀態(tài)，保護(hù)林地枯落物層和調(diào)節(jié)林分的樹種和空間結(jié)構(gòu)是提高森林特別是人工林水源涵養(yǎng)能力的主要途徑。 (2)通過對坡面(徑流場)和小流域產(chǎn)流的定位觀測研究表明

6、，隨著植被的恢復(fù)，徑流滯后時間明顯增強(qiáng)，產(chǎn)流天數(shù)也有所增加。坡面產(chǎn)流和溝道產(chǎn)流滯后時間與產(chǎn)流前降雨量、產(chǎn)流前平均雨強(qiáng)、土壤初始含水量及地表植被類型等有直接關(guān)系。林分類型不同，產(chǎn)流滯后時間亦有差異；同一植被類型由于植被蓋度的不同，產(chǎn)流滯后時間差異明顯，且隨著林木的生長有一定程度的增加。但從整體來看，各小流域?qū)Υ蟊┯甑南骱樵隹莺秃B(yǎng)水源的森林水文效應(yīng)仍相對較差，說明當(dāng)?shù)厝斯せ謴?fù)植被的質(zhì)量和水土保持作用有待進(jìn)一步提高。 (3)無論是徑

7、流次數(shù)、徑流模數(shù)還是單位面積最大徑流量(次徑流量)，坡面徑流均低于溝道徑流，各小流域溝道徑流模數(shù)分別是農(nóng)耕地徑流模數(shù)的1.5～3.5倍，是3種植被恢復(fù)類型的3～8倍；單位面積最大徑流量分別是農(nóng)耕地的1～4倍，是3種植被類型的2～5倍。表明了植被恢復(fù)在減少坡面徑流和涵養(yǎng)水源方面產(chǎn)生了一定的效果。 I01、I02兩個小流域的溝道產(chǎn)沙次數(shù)高于坡面徑流場產(chǎn)沙次數(shù)，但以懸移質(zhì)為主的侵蝕模數(shù)(544.68和242.29t/km2.y)僅為農(nóng)

8、耕地(2810t/km2.y)的1/10～1/5，而與植被恢復(fù)的3種模式接近(350～470t/km2.y)。坡面徑流產(chǎn)生的泥沙有相當(dāng)大一部分未進(jìn)入溝道，表明通過植被恢復(fù)治理到一定階段后，由坡面徑流產(chǎn)生的泥沙通過植被的攔截得到很好的控制。植被類型不同，坡面產(chǎn)沙量亦不同，農(nóng)耕地在相同降雨條件下的產(chǎn)沙量分別是濕地松+馬桑、濕地松+榿木、濕地松+麻櫟三種植被類型的6～7倍，體現(xiàn)了植被恢復(fù)在治理水土流失特別是減沙方面的作用是其它治理措施不可比擬

9、的。 (4)通過不同植被恢復(fù)階段比較分析，各小流域溝道產(chǎn)流量在不同植被恢復(fù)階段無明顯差異，表明溝道徑流總量的大小受降雨因素的影響更大，與植被恢復(fù)的不同階段關(guān)系不明顯。但對產(chǎn)流過程如產(chǎn)流滯后時間、產(chǎn)流峰值及產(chǎn)流歷時等的影響較明顯。從產(chǎn)沙量和侵蝕模數(shù)來看，與植被恢復(fù)的不同階段呈顯著正相關(guān)，2004年的兩個小流域的產(chǎn)沙量僅分別是植被恢復(fù)初期1989年和1994年的37.50％、18.74％和54.37％、35.87％。 不同年

10、份一次性降雨的比較分析亦表明，兩個小流域2004年的產(chǎn)沙量分別較1991年和1995年降低了98.58％、63.34％和96.15％、55.85％。峰值延遲時間、產(chǎn)流歷時亦隨著植被的恢復(fù)而延長。進(jìn)一步證明本研究區(qū)隨著植被的恢復(fù)，森林覆蓋率逐漸提高，森林自身的保水保土效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)。 (5)五種植被恢復(fù)模式土壤理化性質(zhì)與對照相比均有不同程度的改善。表現(xiàn)在土壤容重降低，非毛管孔隙度增大，土壤通透性，土壤含水量，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、水解

11、性N、C/N均比對照地明顯增加，但不同植被類型改善程度不一樣。有機(jī)質(zhì)含量、全氮、水解性氮0-15cm土層大于15-30cm土層。且凋落物養(yǎng)分含量與土壤養(yǎng)分含量成顯著正相關(guān)，表明了植被恢復(fù)在土壤改良和表層土壤養(yǎng)分的生物富集等方面具有十分重要的作用。 從NH4+-N和N03-N的季節(jié)變化動態(tài)來看，雖然各林分N03-N含量不同，但均表現(xiàn)出較為一致的規(guī)律性。而NH4+-N的季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律則不一致。表現(xiàn)出闊葉樹較偏向吸收N03-N，針葉

12、樹對NH4+-N和N03-N的偏向性不明顯，其原因可能與不同樹種對NH4+-N和N03-N偏向性吸收有關(guān)， (6)通過植被恢復(fù)，土壤微生物數(shù)量明顯增加。表層土壤微生物數(shù)量大于下層。土壤微生物數(shù)量隨季節(jié)不同而有明顯變化，在不同植被恢復(fù)模式下，土壤微生物總量、細(xì)菌、放線菌秋季高，夏冬兩季低；真菌冬季最高，夏季最低。有機(jī)質(zhì)、全N、水解性N與土壤土壤微生物數(shù)量成正相關(guān)，與土壤含水量、pH值成負(fù)相關(guān)。 植被恢復(fù)模式不同，土壤酶活性

13、有差異，五種植被恢復(fù)模式的脲酶、蔗糖酶活性均明顯高于對照地。土壤酶活性隨季節(jié)變化明顯且因林分而異?？偟膩碚f脲酶活性春秋季較大，夏冬季較??；蔗糖酶活性夏秋季較大，春季較小，青岡、刺槐純林的季節(jié)變化則春季較大，夏秋季較小。過氧化氫酶活性從四月份開始逐漸升高，到冬季達(dá)到最高值。土壤脲酶、蔗糖酶活性均隨土層的加深呈遞減趨勢，而過氧化氫酶活性則隨土層的加深呈遞增趨勢。 (7)通過對不同植被恢復(fù)模式生物多樣性調(diào)查分析，表明進(jìn)行人工植被恢復(fù)有