不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

第37卷第3期2006年6月

土　壤　通　报

Chinese Journal of Soil Science

Vol.37,No.3

Jun.,2006

不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

张俊华1,常庆瑞23,张佳宝1

(1.中国科学院南京土壤研究所,江苏南京　210008;2.西北农林科技大学资源与环境学院,陕西杨凌　712100)

摘　要:选择黄土高原地区典型人工林为研究对象,以土壤容重、质地、有机质、养分、矿质全量等为指标,对不同恢复时期人工林改良土壤的效应进行了研究,并采用新复极差法分析了有机质及养分含量的差异显著性,最后应用综合指数法进行检验。结果表明:(1)沙棘林中中龄林土壤肥力质量最高,过熟林较低,幼林最低;(2)油松成林和刺槐成林各项肥力指标与其中幼林和撂荒地都呈极显著性差异;(3)同龄刺槐林土壤肥力质量高于油松林。

关　键　词:林龄;退化生态系统;肥力质量

中图分类号:S1581 文献标识码:A 文章编号:056423945(2006)0320429205

黄土高原渭北地区是黄河中游水土流失重点区域之一。境内地质、地形复杂,土质疏松,暴雨集中,易产生水土流失;且林木稀少,分布不均,自然灾害频繁,生态系统严重退化,制约了经济的发展。国家对黄土高原地区开展水土流失综合治理已近半个世纪,其中营造水土保持林是防止水土流失的根本措施,也是恢复黄土高原地区森林植被、改善生态环境的一项重要内容。通过营造水土保持林,植被得到恢复,生态环境得到改善,地表径流得到调节,水源得到涵养,土壤得到改良和固持。本研究选择不同时期营造的人工林为研究对象,分析了不同林龄的沙棘(HippopHae rham noides)、油松(Pinus tabulaefor m is)和刺槐(Robinia pseudoacacia)林土壤有机质及其它肥力指标,评价不同恢复措施在不同时期的培肥效应和功能,为保护和合理利用人工林,制定合理的退耕还林政策及应地制宜、合理配置林种,恢复其特有的生态系统服务功能提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　研究区概况

研究区位于陕西省永寿县马莲滩林场和槐坪林场三工区路北北坡,该区为国家科技攻关项目"黄河中游黄土高原(永寿)水土保持型植被建设技术研究与示范"试验示范基地,地理位置34°48′00″～34°50′21″N,108°05′27″～108°05′50″E,海拔高度1230～1370m,年平均气温10.8℃,年均降雨量601.6mm,干旱指数为1.73～1.8,无霜期210天,属于半干旱气候。供试过熟沙棘林、中龄沙棘林和幼年沙棘林的树龄分别为30年、15年和5年左右,成年油松林和刺槐林已营造44年,中幼油松林和刺槐林为15～18年。经多年生长发育。各纯林已发展成初具规模的人工林区,呈现出良好的生态景观。

1.2　样品采集

采用常规的典型抽样法。选择各类型植被中具有典型代表性的树木一株(或灌木一丛),在距树根部20c m处挖掘土壤剖面,分别按发生层次采集土壤分析样品。同时,选择土壤类型相同的撂荒地采集样品作为对照。

1.3　测定方法

样品风干后剔除杂质,磨碎过0.25c m筛,装袋贮藏备用。土壤肥力质量指标选择的原则是:它们必须与植物生长有密切关系,并且对生态系统组成、物质和能量流动变化,以及管理措施具有较强的敏感性[1]。基于这些原则,在参考有关文献的基础上,结合黄土高原地区森林土壤的实际情况,选择土壤肥力质量指标和分析方法[2]分别为:容重-环刀法;机械组成-吸管法;有机质-硫酸-重铬酸钾法;全氮-微量开氏法;全磷-钼锑抗比色法;全钾-火焰分光光度法;碱解氮采用康维皿法;速效磷为有效磷素,采用O lsen 法;交换性钾是有效钾素,采用醋酸铵-分光光度法; CEC-醋酸铵交换法;CaCO3-气量法;pH值-电位法;计算和统计各种参数[3]。

2　结果分析

2.1　土壤有机质和养分

2.1.1　土壤有机质　不同林龄人工林土壤有机质和

收稿日期:2005203202;修订日期:2005-08-17

基金项目:国家自然科学基金项目(30571527),国家科技攻关项目(2001BA510B01),国家高技术研究发展计划(863)课题(2003AA209010),国家重点基础研究计划(973)前期研究专项(2003CCB001)资助

作者简介:张俊华(1977-),女,宁夏中卫人,博士生,主要从事精确变量施肥方面的研究。

3通讯作者:E-mail:changqr@public1xa1sn1cn1

各养分含量及变化程度如表1。在0～20c m土层,沙

棘中龄林有机质含量较沙棘幼龄和过熟林高154148%、105.95%。幼林生物量较小,归还给地表的较少,改良效果不明显;中龄林生长旺盛,生物量大,归还较多,效果明显;过熟林生长缓慢,归还下降,矿化分解增强,积累量减少,土壤肥力呈下降趋势。

成年油松林和刺槐林土壤有机质较其中幼林有很大幅度的提高。其中,成年油松林比中幼林高2.22倍,成年刺槐林比其中幼林高3.28倍。表层不同林间有机质表现为:成年刺槐林地>成年油松林地>中年沙棘林地。在20～100c m,各林地有机质含量较表层均减少。沙棘幼林和过熟林有机质含量变异系数最低,说明其表下层降幅较小,而中龄林降幅最大;成年刺槐林地有机质较表层减少近62%;其它林地有机质减幅相对较小。

通过显著性比较,在0～20c m土层,中龄沙棘林、过熟林、幼林、撂荒地之间有机质含量都存在显著性差异,而中下层(20～100c m)幼龄林和过熟林差异不显著。刺槐林地和油松林地表下层土壤有机质亦为成林高,20～100c m成林比其中幼林分别增加38.3%和80.8%。而同龄油松林和刺槐林对土壤的培肥效益也有一定差异:中幼刺槐林土壤表层有机质和中幼油松林相差很小,刺槐成林表层有机质比油松成林高4412%,就整个剖面相比较,刺槐成林仍比油松成林高41.4%。

2.1.2　土壤氮素水平　土壤氮素是成土过程中生物作用而积累的,绝大部分呈有机态,故氮素含量高低与有机质多少密切相关[5]。沙棘是非豆科固氮树种,在成熟之前,随着沙棘林龄的增加,林地土壤氮素也逐渐增加。但由中龄沙棘林成长为成熟林至过熟沙棘林时,土壤氮素水平急剧下降。如表1所示,中龄沙棘林表层土壤全氮较其幼林增加161.3%,20～100c m土层增加87.35%,过熟沙棘林全氮含量降低,表层比中龄林降低205.95%,20～100c m土层降低120.79%。不同林龄沙棘林土壤速效氮的变化趋势与有机质和全氮相似:中龄沙棘林最高,表层速效氮比幼林和过熟林分别高15413%和168.7%。沙棘幼林和过熟林土壤全氮含量(20～100c m)差异较小,其它林龄之间均成显著性差异,而速效氮在各林龄土体中均有显著性差异,而且表下层变异系数较大,说明其含量变化比全氮含量变化大。

研究区沙棘果实成熟后无人采摘,而且中龄林正处于盛果期,大量的果实掉落到林下腐解,故其有机质和氮素含量都较高,而且由于植被覆盖度增大,森林和表1　不同林龄林地土壤有机质和养分含量

Table1　Contents of organic matter and nutrients in different age forests

植被类型

Vegetation

types

深度

Soil

depthl

(cm)

有机质

Organic

matter

(g

kg-1)

全氮

Total

N

(g

kg-1)

全磷

Total

P

(g

kg-1)

全钾

Total K

(mg

kg-1)

速效氮

Avai1N

(mg

kg-1)

速效磷

Avai1P

(mg

kg-1)

速效钾

Avai1K

(mg

kg-1)

11撂荒地0～207.62E0.45D1.10CD25.09D28170E5.72C69.98E 20～1004.83C0.30C0.77D25.40C13.46E3.59C64.54D 21幼年沙棘0～2010.14D0.80BC1.49A25.61C57.98D3.37E83.79D 20～1007.75B0.58B1.15B25.54C39.95B5.59B69.94B 31中年沙棘0～2035.98A2.09A0.94D26.23B147.46A9.44A96.04A 20～10014.52A1.02A1.01C26.33C65.79A6.89AB66.82C 41过熟沙棘0～2011.76C0.75C1.31B27.02A54.88C3.86D83.61C 20～1007.16B0.50C1.42A25.39C25.96C7.63A70.45A 51中龄油松0～2012.12C0.60C1.35BC25.94D42.75C7.51D78.08D 20～1006.58C0.36B1.28A25.80DE16.16C6.21B72.13C 61成年油松0～2038.38B0.55C0.89D31.72A84.07B5.03D172.10B 20～1009.10B0.50B0.87C32.10A32.45B3.82C82.95A 71中龄刺槐0～2012.92C0.85B1.43B28.77B50.54C9.47A118.20C 20～1006.92C0.40B1.33A29.58B16.41C7.61A73.60B 81成年刺槐0～2055.34A3.80A1.59A27.25C240.10A8.39B261.40A 20～10012.51A0.94A1.31A27.32C62.15A3.37C68.23D 注:A、B、C、D、E-含量间差异程度(撂荒地、沙棘林地为一组,撂荒地、油松林、刺槐林为一组作显著性分析)

草地通过树冠和枝叶的截流,枯落物层吸收雨水,防止雨滴击打,分散股流,消弱径流侵蚀,还由于枯枝落叶层改善土壤物理性状和根系的固结土壤作用,可以提高土壤入渗能力,改善表层养分状况和维持、提高土壤肥力,从而水土流失减少,土壤成土环境相对稳定,也有利于土壤的形成发育。幼年沙棘林处于大量需要养分的阶段,而且凋落物量少。沙棘林处于过熟时期时,生长几乎停止,并逐渐衰退,肥力很低,但由于生长年限较长,土层下部有大量根系不断死亡,所以表下层有机质和氮素含量下降较平缓。

成年油松林与中幼林表层全氮含量相近,表下层略有提高,但是速效氮比中幼林整体增加近一倍。成年刺槐林提高土壤氮素水平效果更显著,表层0～20c m全氮较刺槐中幼林高3.47倍,20～100c m土层高1.20倍,速效氮表层增加3.75倍,整个土体增加3.28倍。成年刺槐林全氮和速效氮含量比同龄油松林分别高185.6%和135.1%。分析表明,成年刺槐林氮素水平与其它林分和撂荒地呈显著性差异,且表下层土壤氮素变化较大。油松和刺槐每年都有大量的枯枝落叶进入土壤,刺槐又是固氮树种,它与根际固氮微生物共同作用使土壤中氮素贮量大幅度提高,尤其是速效氮、同龄油松、刺槐相比,刺槐对土壤改良的效果又大于油松。阔叶树叶片中C、N含量明显高于针叶树,当阔叶树叶片凋落回归地表时,归还给土壤的营养成分比针叶树更多。采样点油松成林下植被不多,有

034土　壤　通　报 37卷

苔藓和地衣生长,厚约1c m ,枯枝落叶厚1c m ,表层土质疏松。而且植物种类、树木年龄、土壤类型不同,植物组织中所含的灰分及组成灰分的元素含量均有显著差异,致使土壤有机质和其它理化性质不同。阔叶林的枯落物层比针叶林枯落物层厚度大,蓄积量大,而且阔叶林枯落物含有较丰富的营养元素,它们又比针叶林容易矿化,而且阔叶林中多形成使土壤团粒结构多、肥力较高的柔软死地被物,针叶林中多形成使土壤酸化、肥力较低的粗糙死地被物,因而阔叶林更容易积累土壤养分,更有利于林地土壤肥力的提高和持续。2.1.3　磷素和钾素水平　磷素和钾素都是土壤中植物生长所必需的营养元素。不同林龄沙棘林土壤磷素和钾素含量变化与有机质和氮素变化情况类似,但变幅相对较小。油松成林速效磷含量比其中幼林有较大幅度的降低,尤其是表下层。刺槐成林与中幼林全磷含量几乎相等,但速效磷却比中幼林低。土壤钾素含量因植被类型不同而异。成林油松和刺槐都比其中幼林高,速效钾分别比中幼林增高120.5%和121.2%,表层提高幅度更大。表层成年刺槐林、成年油松林、中幼刺槐林、中幼油松林土壤速效钾含量依次呈显著性差异。2.2　土壤CEC 、CaCO 3及pH 值

土壤CEC 含量主要取决于土壤胶体表面的净电

荷总量,反映了土壤吸附阳离子的能力和粘粒的活性[7]

。从图1可以看出,幼年沙棘林土壤CEC 比撂荒

地低;中龄沙棘林CEC 较其它林龄沙棘林高。中幼油松林0～100c m 土壤CEC 比中幼刺槐林略高,成年刺槐林比其中幼林增加49.6%。油松林土壤CEC 比同龄刺槐林高。

中年沙棘林CaCO 3含量最高,幼林次之,过熟林最低,且CaCO 3在土体中下部有不同程度的淋溶淀积。成年油松林和刺槐林土壤内CaCO 3含量非常少,通体几乎无石灰反应,分别比其中幼林下降17.2倍和12.1倍。刺槐林土壤CaCO 3含量较同龄油松林略高。供试林地各剖面CEC 和CaCO 3显著差异根本原因在于凋落物。林木、杂草生长、根际微生物活动及有机残体腐解等会形成大量的有机酸、酚类物质和无机酸,这些物质能够增加土壤有机质含量,增强土壤的吸附、交换能力,且植物造林时间越长,效果越显著;由于黄土高原土壤富含磷酸钙,造林后林木、草屑凋落物分解时形成有机酸、酚类物质,根系和微生物也分泌有机酸,同时释放出一定量的CO 2,促进CaCO 3+CO 2+H 2O ΖCa (HCO 3)2平衡右移,进而使难溶性磷酸钙转化为溶解性较高的磷酸一钙和磷酸二钙,所以土壤中CaCO 3含量会随着林龄有不同程度的降低

。

图1　不同林地土壤CEC 、CaC O 3、pH 值

Fig 11　CEC,CaCO 3and pH of different forest s oils

注:1-撂荒地;2-幼年沙棘林;3-中年沙棘林;4-过熟沙棘林;5-中幼油松林;6-成年油松林;7-中幼刺槐林;8-成年刺槐林

土壤pH 值是土壤酸碱性的最直接反映,土壤pH 值在不同林龄沙棘林中无明显规律,过熟沙棘林最小。成年油松林和刺槐林较其中幼林减小0.52个单位和1.36个单位,特别是刺槐林土壤pH 下降明显,土壤显中性甚至微酸性(表层pH =6.8),中幼油松林pH 略低于中幼刺槐林。各沙棘林地土壤吸湿水变化不大,以中幼沙棘林最高(2.5%),成熟沙棘林最低(1198%)。

3　土壤肥力质量评价

基于前人[8]

的研究成果,结合评价项目与退化生态系统肥力质量的实际情况,本研究将所测肥力指标分为三类:养分状况(有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾);化学因子(pH 、CaCO 3、CEC )。本研究通过建立隶属函数,计算得到评价指数。根据评

1

343期 张俊华等:不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

价项目与土壤质量之间的关系与影响程度,将隶属函

数分为三种类型(S 型、反S 型和抛物线型),并将曲线函数转化为相应的折线型函数以利于计算。

(1)抛物线型隶属函授

土壤一些性质对土壤功能的影响有一个最佳范围,超过此范围,随着评价指标偏离程度的增大,对土壤各方面的功能越不利,导致土壤退化。属于这种类型的土壤评价指标包括酸碱度(pH 值),相应的隶属函数为:

f (x )=

0.9(x 4-x )/(x 4-x 3)+011 x 3

110 x 2x 4

(1)

(2)S 型隶属函数

在一定范围内,一些土壤评价指标值与土壤质量的好坏(如土壤的肥力状况、土壤健康状况等)呈正相关关系,而低于某转折点或高于某转折点对土壤功能的影响均较小。

属于这种类型的土壤评价指标包括有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、阳离子交换量。其相应的隶属函数为:

f (x )=110 x ≥x 2

0.9(x -x 1)/(x 2-x 1)+0.1　x 1≤x

011 x

(2)

(3)反S 型隶属函数

针对评价指标其含量越高,土壤肥力质量越低,CaCO 3的隶属函数为反S 型:

f (x )=110 x ≤x 1

0.9(x 2-x )/(x 2-x 1)+0.1　x 1

011 x ≥x 2

(3)

根据公式(1)、

(2)、(3)和各评价指标的原始数值,可以计算出各项评价指标的隶属度值,这些值在011～110之间。最高值110表示土壤评价指标反映质量最

好,最低值取011表示该指标反映的质量最差。利用隶属函数进行原始数据的标准化处理,其得到的评价指数;利用多元统计分析中的主成分分析法确定权重:首先分别求出各类肥力因素主成分的特征值、贡献率和特征向量;然后相应特征向量载荷矩阵与其贡献率加权求和,由此可以得出各项肥力指标的权重。 最后根据累积求和法则,在第二层对相互独立的两类评价因素分别计算,定出评价质量指数,计算公式如下:

N =∑a

i =1W (N )×(n i )

(4)

C =∑b

i =1

W (C )×(e i )

(5)

其中N 表示养分状况质量指数,C 表示化学质量

指数,W 表示权重向量,n 和c 表示各类指标的隶属度标准化值评价指数,a 、b 表示两类指标的个数,分别为7和6,所得结果如表3所示。

表2　各肥力指标特征向量和权重

Table 2　Eigenvect or and weight value of indexes of s oil fertility

类型

Types

指标

Index

特征向量Eigenvector

Prin 1Prin 2

Prin 3

Prin 4

Prin 5

Prin 6

Prin 7权重

W eight value

养分指标有机质

0.

4886-0.11350.1018-0.24350.23820.4986-0.61110.1993速效氮0.48780.0633-0.1009-0.32310.33610.11940.71850.1989速效磷0.2830-0.0671-0.52170.77850.14650.12560.00120.0634速效钾0.46370.04790.25940.1409-0.81190.13040.13890.1891全氮0.45590.33690.028-0.01550.1169-0.7691-0.26920.1859全磷-0.09760.68160.51170.34430.26220.26940.06540.1002全钾0.

1042-0.6310.61430.30290.2593-0.20080.11940.0425

方差贡献率0.5228

0.18840.132

0.10440.02830.0203

0.0038-化学指标

pH 0.4140.3743-0.4470.49790.0570.4875-0.0193CEC 0.4746-0.3453-0.09810.4252-0.25560.6323-0.2821CaCO 30.4885-0.0617-0.2997-0.54270.59040.1569

-0.2904方差贡

献率

0.55430.23080.13820.03610.02930.0114

--

表3　土壤质量评价指数

Table 3　Evaluated I ndexes of s oil fertility quality

植被类型

Types of vegetation 养分质量指数Quality index of nutrient 化学质量指数

Quality index of chemistry 综合指数

Integrated fertility index 综合指数显著性检验

Verification of integrated fertility

index 11撂荒地0.14730.41170.0606G 21幼龄沙棘林0.23870.37370.0892G 31中龄沙棘林0.65620.50010.3282C 41过熟沙棘林0.24790.51100.1267F 51中幼油松林0.34150.43100.1472E 61成年油松林0.52880.83530.4417B 71中幼刺槐林0.31150.51430.1602D 81成年刺槐林

1.0474

0.8468

0.8869

A

从表3可以看出,刺槐成林养分质量指数和化学

元素质量指数均最高,其综合质量指数最高,可见其对土壤改良效果最显著;油松成林次之,其对土壤的改良效果不及刺槐成林;中龄沙棘林效果也较明显;沙棘幼林和撂荒地各项肥力指标指数都较低,其对土壤的改良效果较弱。综合所有研究利用方式,不同植被类型对土壤肥力质量的效应:成年阔叶乔木林地>成年针叶乔木林地>中龄灌木林地>中幼乔木林地>幼年灌木林>撂荒地。

4　结　论

(1)中龄沙棘林土壤有机质和氮、磷、钾含量均高于其幼林和过熟林。可见在黄土高原地区,因地制宜

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种植沙棘,不但具有很高的经济效益,而且有良好的生态效益。但沙棘生长到过熟阶段后对土壤质量的贡献已微乎其微,应当采取诸如适当间伐等措施,以改善林地生态条件,防止土壤肥力退化。

(2)油松成林和刺槐成林有机质、氮素、钾素和阳离子交换量都高于其中幼林,刺槐成林增幅最显著。

(3)刺槐对土壤培肥效应比相同林龄的油松效果明显,而且随着林龄的增长,培肥效应更显著。参考文献:

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Effect of D i fferen t Age Forests on So il Fertility Qua lity of D egraded Ecosystem s

Z HANG Jun -hua 1

,CHANG Q i -rui 2

,Z HANG J ia -bao

1

(1.Institute of Soil Science,Chinese A cade m y of Sciences,N anjing 210008,China;

(2.College of R esources and Environm ental Science,N orthw est Sci -Tech U niversity of Agriculture and Forestry,Yangling 712100,China )

Abstract:W e selected the typ ical artificial forests on the Loess Plateau as study subjects based on the investigati on and analysis in the field,measured s oil density,organic matter,nutrients and s oil m ineral ele ments,by using the DUNCAN method t o analyze the difference of organic matter and nutrients,and finally utilized the I ntegrated Fertility I ndex method t o verify the result .Our objective was t o study the effect of the different rest orati on peri ods of artificial forests on svil fertility quality 1It showed that:(1)s oil fertility quality of the m iddle age hi ppopHae rha mnoides was highest,the overri p ing was the second and,the sap ling was the l owest;(2)Each fertility index had the significant difference bet w een the mature Pinus tabulaef or m is or Robinia p seudoacacia and the sap lings or wasteland .;(3)Soil fertility quality of Pinus tabulaef or m is was higher than hi ppopHae rha mnoides when they had the sa me age .Key words:D ifferent age of f orest,Degraded ecosyste m ,Soil fertility quality

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343期 张俊华等:不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

生态退化和生态破坏对人类的影响

(1) 自然环境先天不足 中国土地总量虽然较大，土地总量位居世界第三，但人均占有土地面积只有0.8hm2，是世界平均水平的1/3。山地、高原、丘陵面积占国土面积的69.27%，所构成的复杂地形地质条件，在重力梯度、水力梯度的外营力作用下易造成水土流失，再加上地质新构造运动较活跃，山崩、滑坡、泥石流危害严重。同时，还有分布广泛、类型多样、演变迅速的生态环境脆弱带，如沙漠、戈壁、冰川、永久冻土及石山、裸地等面积就占国土面积的28%，此外还有沼泽、滩涂、荒漠、荒山等利用难度大的土地。特殊的地理位置使中国季风气候显著，雨热同季，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。中国降水量地区有效期异和年内、年际变化大，导致全国范围内旱涝灾害频繁，严重影响工农业生产。中国暴雨强度大、分布广，是易造成洪涝、水土流失乃至泥石流、山崩、塌方、滑坡的重要在原因。在中国独特的地质地貌基底上，一旦植被破坏，水热优势则立即会转化为强烈的破坏力量。 (2) 水土流失仍很严重 据国务院公布的遥感调查结果，1989年底中国轻度以上的土壤侵蚀面积为367万km2，占国土总面积的38.2%，其中水蚀面积179万km2，风蚀面积188 km2，全国平均每年因人为活动新增水土流失面积达1万km2，每年流失土壤总量达50亿吨，占世界年流失量的19.2%，其中有33亿吨是耕地土壤。随着地表沃土的流失，带走了大量的有机质和碳、磷、钾养分，土层越来越薄，直接导致土壤肥力降低，耕地面积减少。建国以来因水土流失而毁掉的耕地已达4000千多万亩。经过建国50年来的治理，虽然取得了很大的成绩，局部地区生态环境发生了明显的好转，但总体上中国水土流失仍然严重的形势并没有发生根本性的改变。80年代末到1997年底，中国七大江河治理水土流失仍然严重的形势并没有发生根本性的改变。80年代末到1997年底，中国七大江河治理水土流失面积共12.49万km2，只占七大江河水土流失面积的7.76%。 (3) 荒漠化面积呈扩大趋势 生态环境 中国是世界上荒漠面积较大、危害严重的国家之一，全国荒漠化土地总面积为262.2万 km2，占国土总面积的27.2%，其中风蚀荒漠化160.7万km2，水蚀荒漠化20.5万km2，冰融荒漠化36.3万km2，土壤盐渍化23.3万km2，超过全国现有耕地面积的总和，有近4亿人口受到荒漠化的威胁，全国每年因荒漠化造成的直接经济损失高达540亿元。荒漠化土地主要分布在华北、西北地区，涉及18个省（区、市）470个县（旗、市），形成万里风沙线。中国荒漠化不但影响范围大，类型多，而且程度严重。据综合评价，中国轻度荒漠化为95.1万km2，中度64.1万km2，重度103.0万km2，分别占荒漠化总面积的36.3％，24.4％和39.3％。该程度类型构成

退化生态系统土壤动物研究概况_樊云龙

中国生态农业学报 2010年5月 第18卷 第3期 Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 668?673 * 国家“十一五”科技支撑计划重大课题(2006BAC01A09)、贵州省社会发展科技攻关计划项目(黔科合SZ 字[2009]3013)、贵州师范大 学研究生专项创新基金(研[2009]14)和贵州师范大学学生科研课题资助 ** 通讯作者: 陈浒(1965~), 男, 硕士, 副教授, 主要研究方向为动物生态与环境科学研究。E-mail: gy_chenhu@https://www.doczj.com/doc/673865108.html, 樊云龙(1983~), 男, 硕士, 研究方向为喀斯特地貌与洞穴。E-mail: fanyunlongpeng@https://www.doczj.com/doc/673865108.html, DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00668 退化生态系统土壤动物研究概况* 樊云龙 陈 浒** 苏孝良 张芳挺 (贵州师范大学中国南方喀斯特研究院 贵阳 550001) 摘 要 土壤动物在揭示生态系统退化程度和生态恢复中具有重要作用, 退化生态系统土壤动物研究已成为生态学研究的热点之一。生态退化导致土壤动物数量减少、物种多样性降低, 而土壤动物丧失使得生态系统的物质循环和能量流动受阻。通过利用土壤动物群落结构特征的改变来指示生态退化进程和凭借土壤动物强大的修复能力对退化土壤进行治理将是有益的探索。退化生态系统中土壤动物的研究还有待进一步扩展和深入。 关键词 土壤动物 退化生态系统 群落特征 生物多样性 生态恢复 中图分类号: S154.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0668-06 Review of the research on soil animals in degraded ecosystem FAN Yun-Long, CHEN Hu, SU Xiao-Liang, ZHANG Fang-Ting (Institute of South China Karst, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China) Abstract Soil animal is a primary indicator of degradation degree of ecosystem and plays and important role on the ecological restoration. The research on soil animals in degraded ecosystem has become a hot spot in ecology study. The decrease in amount and diversity of soil animals caused by ecological degradation has hindered the material recycle and energy flow of ecosystem. It is ex-pected to indicate the ecology’s degradation degree by changes in soil animal community structure, and to reconstruct the degraded soil with the powerful restoration ability of soil animals. The research on soil animals in degraded ecosystem should be further ex-panded. Key words Soil animals, Degraded ecosystem, Community characteristics, Biodiversity, Ecological restoration (Received Aug. 19, 2009; accepted Nov. 26, 2009) 退化生态系统是结构与功能在干扰作用下, 原有平衡状态被打破, 系统结构和功能发生变化和障碍, 形成破坏性波动或恶性循环的系统[1]。退化生态系统结构简单, 功能衰退, 生产力低下, 生物多样性减少, 土壤和微环境恶化, 生物间相互关系改变, 严重影响生态系统的安全稳定, 近年来已成为生态学家关注的焦点[2?3]。 土壤作为陆地生态系统中生物种类最丰富、数量最多的亚系统[4], 居于营养元素循环与能量转化的核心。土壤动物是土壤生态系统中不可分割的组成部分, 它们在分解残体、改变土壤理化性质、土壤形成与发育、物质迁移与能量转化等方面具有重要作用[5]。生态系统退化必然导致土壤系统结构、 功能的破坏, 进而对生态系统的重要组分——土壤动物产生显著影响, 土壤动物作为驱动因子又会反过来对生态系统的演化进程发挥重要作用。因此土壤动物研究已成为环境与生态领域中的研究热点, 尤其以退化生态系统中土壤动物群落的结构、功能和恢复生态学意义为研究前沿[6-8]。 土壤动物研究在最近三十多年得到迅速发展, 许多学者对退化生态系统中的土壤动物开展了广泛的研究, 几乎包括了所有的退化生态系统类型。20世纪80年代, 土壤动物研究主要集中在重金属等导致的农田污染对土壤动物的影响[9]。90年代开始关注人为压力下脆弱生态系统的退化与土壤动物的关系, 主要研究了不同退化阶段[10-11]和不同恢复阶段

退化生态系统恢复与重建的研究进展_白降丽

浙江林学院学报　2005,22(4):464～468 Journal of Zhe jiang Forestry C ollege 文章编号:1000-5692(2005)04-464-05 退化生态系统恢复与重建的研究进展 白降丽1,彭道黎1,庾晓红2 (1.北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室,北京100083;2.四川农业大学林学园艺学院,四川雅安625014) 摘要:如何保护好现有的健康生态系统,并恢复和重建退化的生态系统,已成为生态系统研 究的热点问题之一。在介绍退化生态系统及其恢复与重建等概念的基础上,讨论了退化生态 系统恢复与重建的目标、基本原则、方法以及程序,并进一步阐述了退化森林生态系统、退 化草地生态系统、退化湿地生态系统、废矿地、退化海岛生态系统、退化水生生态系统等恢 复与重建的研究进展。指出了退化生态系统恢复与重建的研究趋势,主要包括生态系统退化 的预测预报机制的研究,退化生态系统恢复过程和机理的研究,退化生态系统恢复与重建的 关键技术体系研究,退化生态系统恢复与重建的评价标准、评价方法、评价技术和评价指标 体系研究以及退化生态系统恢复与区域经济可持续发展关系研究。参47 关键词:恢复生态学;退化生态系统;恢复与重建;研究进展 中图分类号:S718.5 文献标识码:A 人类在改造利用自然的过程中,伴随着对自然环境产生的负面影响。长期的工业污染,大规模的森林砍伐以及将大范围的自然生境逐渐转变成农业和工业景观,形成了以生物多样性低、功能下降为特征的各式各样的退化生态系统(degraded ec osystem)。这些变化都严重威胁到人类社会的可持续发展。因此,如何保护现有的自然生态系统,综合整治与恢复已退化的生态系统,以及重建可持续的人工生态系统,已成为摆在人类面前亟待解决的重要课题。 1　几个相关概念 1.1　退化生态系统 陈灵芝等[1]认为退化生态系统是指生态系统在自然或人为干扰下形成的偏离自然状态的系统。章家恩等[2]认为退化生态系统是一类病态的生态系统,是指生态系统在一定的时空背景下,在自然因素和人为因素,或者在二者的共同干扰下,生态要素和生态系统整体发生的不利于生物和人类生存的量变和质变,其结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相反的位移(displacement),具体表现为生态系统的基本结构和固有功能的破坏或丧失,生物多样性下降,稳定性和抗逆能力减弱,系统生产力下降。这类系统也被称之为“受害或受损生态系统(damaged ecosystem)”。 不同的学者对退化生态系统类型的划分是不同的。余作岳等[3]将退化生态系统分为裸地、森林采伐迹地、弃耕地、沙漠化地、采矿废弃地和垃圾堆放场等类型。章家恩等[2]认为退化生态系统应分为 收稿日期:2004-09-09;修回日期:2005-03-28 基金项目:“十五”国家科技攻关项目(2001BA510B) 作者简介:白降丽,博士研究生,从事森林生态学研究。E-mail:bjl wtx@s https://www.doczj.com/doc/673865108.html,

退化土壤生态系统的恢复与重建研究综述

土壤生态学作业 退化土壤生态系统的恢复与重建硏究综述 学院: 班级: 姓名：

学号： 土壤退化是上壤物理、化学、生物学性质恶化导致肥力下降的总称，因此可分为上壤物理退化、土壤化学退化、上壤生物退化，上壤荒漠化是上壤退化的终极形式。丄壤退化的原因非常复杂，有些完全是由于人类不合理利用所引起的，大部分是人类活动与自然条件综合作用的结果，主要以土壤侵蚀的形式致使土壤退化。 ①土壤物理退化：上壤物理退化主要有上层变薄、上壤沙化或砾石化、上壤 板结紧实等，前三者主要是由上壤侵蚀引起的，而土壤板结紧实主要是耕作栽培措施不当所致，特别是随着农业机械化的提高，机械作业导致上壤压板也越来越严重。 土壤侵蚀也称水上流失，是指表层上壤或成上母质在水、风、重力等力量的作用下，发生务种形式的剥蚀、搬运和再堆积的现彖。可见土壤侵蚀包括水力、风力、重力和冻融等类型。 水力侵蚀是指由于地表水的径流，导致上壊随水流走的现象，是最普遍、最广泛、最严重的一种土壤侵蚀，所以一般将土壤侵蚀视为水上流失。 风力侵蚀是指风将表层上壤吹走的现象，一般当风速＞4~5米/秒时，就会产生风力侵蚀的现象，当风速达8米/秒时，风力侵蚀就很严重。风力侵蚀的结果往往导致表层土壤沙化或砾石化，最终成为沙漠。 ②土壤化学退化：上壤化学退化包括土壤有效养分含疑降低、养分不平衡、可溶性盐份含量过高、上壤酸化碱化等。长期单一的耕作种植制度，不仅过度消耗某些养分, 造成上壤养分不平衡：而且有害有毒的物质增加，直接影响作物的生长。 主要是由于上壤氮磷不平衡，因此，九十年代前后施用磷肥的效果格外显著，但不久又出现大面积缺钾，钾肥效果越来越好，特别是髙产农田，钾肥已经成为不可缺少的肥料，微量元素肥料也有很好的效果。

西北农林科技大学土壤生态系统

西北农林科技大学研究生课程考试试题 （2012 ----2013 学年第 1 学期） 考核对象博士□硕士√农业推广硕士专业学位□兽医硕士专业学位□中职教师□高校教师□ 工程硕士专业学位□同等学力在职申请硕士学位□风景园林硕士专业学位□课程名称土壤生态系统考试方式开卷 命题教师教研组（研究室）主任签字 考释时间2012年12月15日 一、名词解释（每题2分，共20分） 土壤生态系统： 土壤生态学：研究土壤环境与生物间相互关系，以及生态系统内部结构、功能、平衡与演变规律的学科。 土壤的净化功能： 化感作用：植物分泌某些化学物质对其他植物的生长产生的抑制或促进作用。 土壤污染： 湿地：指暂时或长期覆盖水深不超过2米的低地、土壤充水较多的草甸、以及低潮时水深不过6米的沿海地区。 土壤退化： 土壤质量评价 土壤酶活性：土壤酶催化物质转化的能力。常以单位时间内单位土壤的催化反应产物量或底物剩余量表示。 二、简述题（8选5，每题10分，共50分） 1. 简述土壤生态系统的结构与特点。 3. 简述土壤生物类型与生物多样性。 答：土壤生物由土壤微生物、土壤动物和土壤低等植物三大部分组成；广义的土壤生物还包括土壤中的一些具有活性有机体，包括植物根系、块茎、种子、卵、蛹及越冬态动物。 土壤生物多样性主要包括： （1）土壤微生物多样性：土壤是微生物天然的培养基，几乎全部细菌与真菌的种类都生活在土壤中； （2）土壤动物与土壤昆虫多样性：土壤动物有土壤原生动物和土壤后生动物群落组成。一般平均每克干土中原生动物的数量可达1万-10万个以上；每平方米土壤中，小的无脊椎动物可达几万到十几万个；陆地表面的生物圈内，大约生活着150万种昆虫。

土地生态评价方法

土地生态安全评价 1概述 1.1生态安全的概念 1）生态安全的背景 “生态安全”这一概念是在生态环境日益遭受破坏的背景下提出的。 20世纪50—60年代，随着人口规模的急剧膨胀和工业化的快速发展，全球资源环境状况发生了重大变化，迅速增长的消费需求及结构变化对有限的资源环境基础及其安全保障形成了越来越大的压力。如世界八大公害事件、自然资源的过渡消耗、生物物种的加速灭绝、温室效应加剧、臭氧层耗损、水土六十、土地沙化、环境污染、酸雨加剧等，这些生态环境问题直接威胁到整个人类自身的生存、安全和发展，成为全球性的问题。 20世纪70年代，在瑞典的斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议，会议通过了《人类环境宣言》，向全球胡宇：在我们人类决定师姐各地德行动时，必须更加审慎地考虑环境后果。 20世纪80年代，联合国世界环境与发展委员会提交的《我们共同的未来》报告中指出：在过去的经济发展模式中，人们关心的是经济发展对生态环境带来的影响，而现在，人类还迫切感受到生态压力对经济发展所带来的重大影星与存在的安全性问题。 20世纪90年代后，在巴西的里约热内卢召开的联合国人类环境会议是生态环境安全问题的一个里程碑，以这次大会标志，生态安全、环境安全与可持续发展成为国际社会中国际政治的一部分。2002年9月，南非约翰内斯堡的环境与发展高峰会议，进一步商讨生态安全大计。当前，关注生态安全问题已成为国际社会的广泛共识。 2）生态安全的概念及特点 国际社会关于生态安全的概念至今未能达成共识，肖笃宁将生态安全分为广义和狭义两种 广义：生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，包括自然生态安全，经济生态安全和社会生态安全，组成一个符合人工生态安全系统。 狭义：是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统完整性和健康整体水平的反映。生态系统健康是环境管理的一个新内容和新目标，通常认为，功能正常的生态系统可称为健康系统，它是稳定的和可持续的，在时间上能够维持它的组织结构和自治以及保持对胁迫的恢复力。反之功能不完全或不正常的生态系统为不健康的生态系统，其安全状况处于受威胁之中。 生态安全一般包含两层含义：一是生态系统自身的安全，即其自身结构是否受到破坏；二是生态系统对于人类的安全，即生态系统的功能是否受损害，其提供的服务是否能满足人类的生存和发展需要。 国内外学者对生态安全的定义有着许多不同的认识，这些生态安全的定义存在两方面的局限，一方面，仅考虑了生态风险，而忽略了脆弱性的一面；另一方面仅把生态安全看成一种状态，而没有考虑到生态安全的动态性。针对这一局限，人们认为， 生态安全的概念：生态安全应是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件，并使得系统的的脆弱性不断得到改善。一方面，生态安全是指在外界不利因素的作用下，人与自然不收损伤、侵害或威胁，人类社会的生存发展能够持续，自然生态系统能够保持健康和完整；另一方面，生态安全的实现是一个动态过程，需要通过脆弱性的不断改善，实现人与自然处于健康和有活力的客观保障条件。

退化生态系统的恢复与管理

退化生态系统的恢复与管理 ——兼论自然力在北京西部生态恢复中的作用 *蒋高明陈圣宾李永庚刘美珍于顺利 （中国科学院植物研究所, 北京香山南辛村20号, 100093） 摘要：目前，中国各种生态系统的退化现象非常严重，已经很难满足人类的生存需要。这种情况在很大程度上是由于人口的快速增加造成的，因为人口的增加必然导致对自然资源的过度开发，进而引起生态系统的严重退化。要解决这个问题，最好的办法就是帮助当地居民摆脱贫困。因此，资金应该用在人的身上，而不仅仅是栽树种草。因为栽树种草要花费大量的资金，但在稳定土壤方面的收效却很小。如果人口和动物的压力减轻了，自然恢复的力量就会加强，已经退化的土地会逐步恢复，从而建立真正的保护区。我们应该鼓励新型土地使用模式，比如生态旅游等，因为这种使用方式会将对自然生态系统的破坏减少到最低。为此，我们提出了用一小块土地支持一大片退化土地的恢复，并用自然的方法修复已经退化的生态系统。中国古代哲学认为人与自然应该是和谐相处而不是对立的，这种理念对于目前中国的生态系统修复仍然有指导意义。然而，如果我们要使所谓的生态工程达到预期目的的话，首先就要通过建立既符合生态标准又有经济效益的生态城镇来实现对人口的管理。 京西的生态修复已经成为北京市政府的一项重要任务。根据新的城市建设规划，门头沟区和其他几个区已经被列为京西生态涵养发展区，将成为北京的生态屏障。北京市政府最近决定为实现这个目标投入大量资金。本篇论文讨论了如何在京西地区，特别是门头沟区，对已经退化的生态系统进行修复。 关键词：生态系统退化，修复，自然过程，生态城镇，京西地区 生态系统退化是由于人为或者自然因素，而造成的生态系统生物生产力的下降、结构的简单化以及功能的丧失。由于人口和技术能力增加而导致生态系统退化的现象在全世界范围内有增无减，尤其在经济发展中国家更为严重。退化生态系统包括热带雨林、萨王那群落、亚热带森林、温带森林、温带草原、水生生态系统，以至于高寒荒漠。在我国的大部分经济欠发达地区，尤其是西部地区，普遍存在着低效益、高破坏性的社区发展模式如陡坡开垦、过度放牧、围湖围海造田、竭泽而渔等，加重了生态系统的退化。生态系统退化不仅带来了本身的生态问题，还诱发了其它严重的环境问题，如大河断流、洪水泛滥、荒漠化扩大、沙尘暴频次加大、水土流失、病虫害爆发、山体滑坡、泥石流、干旱化加重等等。为此，国家被迫在很多地区实施天然林保护工程、退耕还林还草工程、自然保护区工程等。为了使工程 *蒋高明，男，中国科学院植物研究所首席研究员，长期从事恢复生态学、城市生态学与生理生态学研究。EMAIL: jgm@https://www.doczj.com/doc/673865108.html,。

针对全球土壤与土地退化的各种现状

针对全球土壤与土地退化的各种现状，提出减缓土壤退化进程新的理论和 实践方法，以及农业生态系统的开垦策略。 荒漠化土壤的植被修复需要稳定的水源和肥源供给，二者缺一不可，而城市污水恰恰可以满足这一要求。人工湿地是一种生态型的污水处理技术，具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、耗电低、运行费用低等优点。将人工湿地技术应用于经济欠发达且地广人稀的荒漠化地区，可充分发挥其优势，而且人工湿地占地面积大的劣势也不再是其限制因素。因此，若以人工湿地为载体、荒漠化土壤(沙土)为湿地基质用于荒漠化土壤修复，其上所栽培植物将可能形成稳定植被，污水及污水中的污染物即可作为人工湿地植物所需的水分和养分来源，污水得到净化的同时还可使土壤保持肥力和生产力。 该试验通过对两年来人工湿地的进水、出水及湿地内土壤中的各项指标进行监测、统计、分析，最终得出以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤的修复效果，以下为试验结果： 湿地运行至第2年，与原沙相比，沙土中w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）及电导率均极显著增加（P＜0.01），第2年0.1m潜流湿地基质养分的富集量高于第1年，其中，第1年0.1m潜流湿地中沙土w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）相比于原沙分别增加了2.20g/kg、0.33g/kg、8.54mg/kg、0.13g/kg和43.53mg/kg;与第1年相比，第2年各指标则分别增加了2.57g/kg、1.20g/kg、14.75mg/kg、0.24g/kg和70.58mg/kg。这可能是由于随着水力负荷的增加，进入试验系统的“肥源”也相应增加，同时随着修复时间的延长，土壤持肥保肥能力也增强所致。修复第1年，0.6m潜流湿地基质中w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）相比于原沙分别增加了2.27g/kg、0.86g/kg、2.69mg/kg、0.12g/kg和67.83mg/kg;第2年相比于第1年则分别增加了8.36g/kg、1.19g/kg、21.26mg/kg、0.38g/kg和68.05mg/kg。这是因为0.6m表面流湿地水力停留时间较长，更有利于湿地中沙土通过沉淀、过滤、吸附等作用截留污水中的污染物，从而使土壤养分含量增加。此外，表面流湿地更大的水力负荷也带来了更多的“肥源”。 对于土壤的物理性质，经过2a的修复，沙土容重、孔隙率与原沙相比均有极显著差异，并基本趋于稳定。这主要是因为植物根系生长及其数量的增加可以

环境保护与可持续发展---生态系统退化

环境保护与可持续发展 第二章生态系统退化 生态系统：一定空间内生物成分（生物群体）和非生物成分（物理环境）， 通过能量流动和物质循环的相互作用和相互依存，所形成的一个功能单位。具有保持系统各组分成分稳定，能量和物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定，在受到外来干扰时能自我调节并恢复到稳定状态的能力。 生态平衡是相对的动态平衡。当生态系统与外界发生直接或间接的联系时，都会受到来自外界的干扰。外界干扰在系统的耐受范围内时，由于生态系统自我调节并恢复的能力，既有可能恢复到原来的状态，也有可能达到新的平衡。当外界干扰强度过大或干扰时间过长时，生态系统内部的生物种类及数量将发生明显下降，使得生态系统的演替处于退化状态，简称生态退化。 自然因素造成的生态破坏称为第一环境问题，人为因素造成的破坏称为第二环境问题。 引起生态系统改变的重要因素： （1）间接驱动力： 1、人口的急剧增长，增加资源和环境的总消耗量； 2、人均收入的增加和生活水平的总体提高，增加了对自然资源的人均索取量； 3、妇女地位的提高、民主决策的加强、多方环境协议的制定等，使社会政治驱 动力作为影响决策的力量，向着有利于生态保护的方向发展； 4、人们的价值观、信仰和准则，影响人们的消费行为和环境认知价值，间接驱 动着生态系统的变化； 5、科学的进步与技术的发展在推动经济发展的同时，对生态系统产生正反两方 面的效应。技术进步，使大部分农产品的单位产量得到提高，也使砍伐森林的能力提高，海洋捕鱼的广度与深度加大，导致森林系统与海洋系统的破坏比以往更为广泛与迅速。 （2）直接驱动力：1、栖息地的被改变；2、过度开发；3、全球气候变暖。 第一节生态系统的基本概念 系统共性：1、具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；2、具有自我调节的功能；3、生态系统是一种动态系统。 生态系统的非生物成分：1、太阳辐射（直射和散射）；2、无机物质；3、有机物质；4、土壤。 生态系统的生物成分：1、生产者；2、消费者；3、分解者（又叫还原者）。 食物链：生物之间存在的捕食和被捕食的关系。 食物网：食物链相互交叉形成的复杂的捕食关系。某个环节（物种）缺失时，其他相应环节能起补偿作用

退化森林生态系统恢复与重建的基本理论及其应用_何正盛[1]

第16卷第3期重庆教育学院学报V ol.16N o.3 2003年5月Journal of Chongqing C ollege of Education May.2003 文章编号:1008-6390(2003)03-0059-04 退化森林生态系统 恢复与重建的基本理论及其应用 何正盛 (西南师范大学生命科学学院,重庆　400715) 摘　要:退化森林生态系统的恢复和重建工作需要接受科学理论的指导.本文论述了在恢 复与重建退化森林生态系统过程中应遵循的八条基本生态学和生态经济学原理,即生态演替 理论、地域性原理、生态位原理、生物多样性原理、物种共生原理、密度效应原理、限制因子理论 以及三效益相统一的原理,并举例说明了它们在实践中的应用. 关键词:退化森林生态系统;恢复与重建;原理;效益 中图分类号:X171.4文献标识码:A 近代以来,由于人口的持续增长、工业化和城市化的加速发展、人类对森林资源非持续地开发利用,导致了森林生态系统大面积消失和退化,并引发了日益严重的生态环境危机,已成为社会、经济可持续发展的严重障碍.保护和重建森林生态系统被看作是缓解环境危机,实现经济、社会、环境协调持续发展的根本措施.我国的森林生态系统退化现象十分严重,而且还在进一步加剧[1].保护我国现有的天然林生态系统以及恢复和重建我国退化森林生态系统,提高其生态服务功能,是改善我国生态环境状况的关键所在.退化生态系统的恢复和重建是一项复杂的系统生态工程,其目的在于建立具有人类和生态价值的新型持久生态系统[2].在进行退化森林生态系统恢复和重建工作时,我们需要把握和认识退化森林生态系统恢复与重建的基本理论,研究应遵循的基本原则.本文试论退化森林生态系统恢复与重建的生态学基本理论与生态经济学原理,并举例说明它们在实践工作中的应用,为我们的重建工作提供理论指导和实例借鉴. 1　生态演替理论 生态演替理论是退化生态系统恢复最重要的理论基础[3],生态演替按演替方向可分为顺向演替和逆向演替.生态系统的退化实质上是一个系统在超载干扰下逆向演替的动态过程[4],主要表现为生物多样性下降,生物生产力降低,系统结构和功能退化,稳定性下降以及生态效益降低.Clements F.E.的群落演替理论认为,生态演替是生物群落与环境相互作用导致生境变化的结果.生态系统的演替是渐进有序进行的,这就要求我们在进行退化森林生态系统恢复和重建过程中也要循序渐进,依据退化阶段,按照生态演替规律分步骤、分阶段地促进顺行演替,而不能急于求成,“拔苗助长”.例如,要恢复某一极端退化的裸荒地,首先应重在先锋植物的引入,在先锋植物改善土壤肥力条件并达到一定覆盖度以后,才可考虑草 收稿日期:2002-09-19 基金项目:重庆市科委攻关项目(2000-6505) 作者简介:何正盛(1975—),男,江西彭泽人,西南师范大学生命科学学院,硕士研究生,主要从事植物生态学和恢复生态学研究.

怎样恢复我国退化的生态系统

【摘要】我国是全球陆地生态最多的国家，基本囊括了全部的陆地生态系统类型，这些生态系统是我国社会经济持续发展的重要基础。但是，目前我国的生态系统都在处于不同程度的退化之中，形势不容乐观。退化生态系统的治理必须认清造成生态系统退化的原因和存在的关键问题，其中西部是重点。生态治理应当从基础的科学问题入手，减少人为压力，释放自然恢复潜力。国外成功的经验是利用自然力，国内外一些大型的生态工程之所以不能成功，正是因为违背了自然规律与经济规律。为此，我们建议对于我国的退化生态系统治理应当“以人为本”，将退化生态系统治理与正在发展的城镇化集合起来考虑，实施人口城市化、生态自然化；先易后难，分类治理；保障经费使用的有效性，并形成生态治理产业，促进我国各类退化生态系统的全面治理。 全球共有十大陆地生态系统类型，我国占其中九类，分别是热带雨林、常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒带针叶林、红树林、草原、高寒草甸、荒漠、苔原。我国唯一缺乏典型的非洲萨王那群落(稀树疏林草地生态系统)，但是中国的四大沙地(浑善达克、科尔沁、毛乌素、呼伦贝尔)在健康状态下其结构与功能恰恰是“萨王那”类型的。这样，我国不仅是全球生态系统类型最多的国家，也是世界上唯一能够囊括全部陆地生态系统类型的国度。然后，非常不幸的是，我们这些生态系统都处在不同程度的退化过程中(刘国华等, 2000)。除了众所周知的森林锐减、荒漠化扩大外，那些过去较少受到破坏或轻度破坏的高寒草甸、温带草原也出现了严重退化。中国退化生态系统的现实异常严峻，如果控制不住，将会影响到国民经济的持续发展，甚至国家安全。由生态系统退化的诱发各种生态灾难，业已使国家蒙受了重大损失，如1998年仅长江和松嫩流域特大洪水，造成的直接经济损失就超过2000亿人民币！(温家宝, 1998)。生态破坏还加剧贫困，影响社会安定。在我国一些沙化严重的地区，当地农民被迫远走他乡，成为生态灾民。因此，我国退化生态系统的治理应当列为国家经济社会可持续能力建设的头等大事情来抓。 一、国内外的经验与教训 二、要认清生态治理存在的关键问题 针对日益严重的生态系统退化，国家相应启动了许多以改善生态环境的重大工程(国家林业局, 2002), 但是问题依然存在，一些治理效果相对于巨额投资来讲却不尽人意。造成这个问题的重要原因，我们认为，是长期以来人们忽视了下述关键问题的存在：第一，在西部经济发展方面，忽视了西部脆弱的生态环境和薄弱的社会基础这些基本事实。毛泽东(1956)在著名的《论十大关系》中有关于少数汉族与民族关系的精辟论述：“我国少数民族人数少，占的地方大。论人口，汉族占百分之九十四，是压倒优势”；“而土地谁多呢？土地是少数民族多，占百分之五十到六十。我们说中国地大物博，人口众多，实际上是汉族‘人口众多’，少数民族‘地大物博’，至少地下资源很可能是少数民族‘物博’”。确切地说，黑河-腾冲线是我国生态环境、社会经济、产业类型的综合分异线：东部以汉族为主, 占全国的94.3%，面积为42.9%；西部少数民族集中分布，人口虽只有5.7%，然其面积却达57.1% (张善余，1999)。目前，中国的东部经济发展很快，西部被迫追赶，但由于人才、交通与基础条件的限制，西部不可能赶上东部。中国1000个著名制造业的89%在东部，而西部仅占11%；仅一个江苏省(13.7%)就超过了西部十几个省的总和。因此，西部无论怎样追赶，经济的不平衡这条鸿沟是很难逾越的。而在盲目追求gdp中造成的西部生态退化所需的高额治理费用，却不得不由国家来“买单”，如2002年国家“六大林业工程”的256亿元主要用在了西部。 西部脆弱的环境容易造成水土流失、草场退化、土壤沙化、盐渍化、气候干旱化、水资源短缺等生态环境问题，因此应当成为国家生态保护与建设的重中之重。目前全国水土流失面积为3600 000 km2，其中约有80%发生在西部，全国每年新增的荒漠化土地也大都分布在西部地区。但从另一个角度看，西部孕育着巨大的生物多样性资源库，如云南是全国生物多样性最丰富的地区，野生稻、茶、香蕉的近缘种都在这里分布；新疆干旱区、青藏高原地区分布

酸雨对土壤生态系统影响的研究进展

酸雨对土壤生态系统影响的研究进展 程莉（20081799）资环08级01班 摘要:酸雨是人类当前面临的最严重的环境问题之一，日益成为土壤学和生态学研究的热点。现有的大量研究表明，酸雨对土壤生态系统的功能特性，包括土壤盐基离子及重金属与微量元素的淋溶、土壤营养、土壤酸化、土壤微生物数量及其活性、土壤缓冲性能、土壤结构、土壤矿物风化等方面均会产生一定的影响。本文就酸雨对土壤生态系统特性的影响研究进展进行了综述。 关键词:酸雨土壤生态系统研究进展 酸雨是人类当前面临的最严重的环境问题之一。酸性强、持续时间长的酸雨不仅会使鲜花凋谢，树叶脱落，农作物枯萎，建筑物和文物古迹受到腐蚀，人体健康受到威胁，而且还会导致江、河、湖泊逐渐酸化，浮游生物死亡。酸雨还会导致土壤中营养物质不断溶出，造成Al及其他金属对生物的危害[1-2]。在生产林区，酸雨降落，使土壤的酸性增强，养分下降，森林的生长缓慢，树木的树叶枯黄，甚至死亡。这些问题的出现，引起了世界上许多科学家的关注。 土壤是陆地生态系统中酸雨的最终接受处，因而酸雨对土壤影响的大小直接关系到整个生态环境的质量。因此，这方面的研究早为人们所重视[3-6]。 1978年在加拿大的多伦多市首次召开的酸雨对农作物和土壤影响的国际会议之后，这方面的研究工作逐渐在世界范围内广泛开展起来。酸雨对土壤生态系统的影响主要是因为酸性物质的输入改变了土壤的物理、化学及生物性质，从而对土壤生态系统产生危害。 1、酸雨对土壤盐基离子的淋洗 阳离子的淋洗与土壤的组成和性质有很大的关系。矿物和腐殖质含量高的土壤，因其阳离子交换量高，土壤对酸的缓冲能力亦高，但是其淋洗的进程相对较缓慢。而对于阳离子交换量低、缓冲能力弱的土壤，不仅其交换点低，交换点上的碱性阳离子也很容易进入到土壤溶液中，并被淋洗掉。 在酸雨的作用下土壤元素的迁移具有阶段性,土壤酸化的阶段性决定着元素迁移的阶段性[7]。盐基离子的淋失量随模拟酸雨PH值的降低而增加[7-10]。尤其当PH≤3.5时，增加最明显。在PH为3.0的酸雨淋溶下，红壤、赤砂土盐基淋出量占交换性盐基总量的61.4%[11]。土壤交换性K+、Na+, Ca2+, Mg2+的总量有随PH 降低而降低的趋势[7]。 土壤阳离子的淋溶强度主要取决于与酸雨有关的阴离子迁移率，淋失速度在 很大程度上受阴离子〔主要是SO 42-)被土壤吸附强度的影响，而SO 4 2-吸附量与土 壤Fe、Al氧化物含量呈正相关。在增加阳离子活动性方面，硫酸盐的作用要比硝酸盐大得多。这是因为大部分土壤都N素含量不足，所以硝酸盐能很快被植物吸收。仅在降雨量很大的情况下，N0 3 -来不及被植物和土壤吸收时才对阳离子的 活动性有明显的作用[11.15.16]。而土壤中的SO 4 2-则极易随酸雨所增加，因而其对阳离子的淋洗作用就很大。如在灰化土上，酸雨输入的硫酸可使土壤阳离子淋洗速率达到自然淋洗速率的3倍。[4] 2、酸雨对土壤重金属及微量元素的影响 不同上壤中都含有一定量的微量元素，在这些元素中有些是作物生长所必需的，如B、 Cu、 Fe、 Mo、Mn。而另一些则可能是环境毒害元素，如Cd、 A1

土地退化

中国土地退化原因及其治理 [摘要]：土地质量退化是我国土地资源当前面临的主要问题。我国土地质量退化主要是人为因素造成的。在人类开发利用土地过程中,无意识地造成了土地的退化。土地退化主要表现为土地沙漠化、土壤侵蚀、盐碱化和潜育化、土壤污染、土地肥力下降等,这已构成对土地生产力的严重影响。土地退化的防治必须采取包括工程、生物、科技、投入、法规等在内的综合措施，通过综合治理、加强行政执法、鼓励公众参与等防治土地质量的退化。 [关键词]：土地退化荒漠化对策 [正文]： 土地退化是指在人类经济活动或某些不利自然因素的长期作用和影响下,土地生态平衡遭到破坏,从而土壤和环境质量变劣,调节、再生能力衰退,可塑性变差,承载力变弱的过程。土地退化主要表现为土地的沙漠化、土壤侵蚀、土壤污染、土壤肥力下降、土壤盐碱化和潜育化等。 1. 土地退化的现状 中国自１９９０年代中后期以来，城镇化进入高速发展期，投资、产业在城镇的集中、城镇化基础设施的发展等，直接带动了中国经济的高速增长，也带动了人类历史上罕见的大规模人口向城镇的流动。 1.1. 土攘侵蚀 全球森林覆盖率为20%以上,而我国仅为12.98%。植被覆盖率低和局部植被的不断破坏,造成了日益严重的土壤侵蚀。建国以来,平均每年新增水土流失面积为500一600万亩。水土流失使耕层变薄,土体破坏,利用面积减少,同时土壤养分被流失。黄土高原区,风力、冻融侵蚀也造成了大面积农业土地承载能力减弱或荒废。 1.2. 土地沙漠化 我国土地沙漠化、砂化总面积为16.4亿亩,占国土总面积的n.4%。近半个多世纪,每年新增加的沙漠化土地由150万亩扩大到250万亩,黄沙危害和影响的土地每年以7400万亩的速度在扩展。目前,约有1.5亿亩耕地、草原处在沙漠化的威胁之中,每年有200一300万亩农业土地遭受破坏而退化。 1.3. 环境恶化,土壤污染 工业“三废”造成了环境的恶化和严重的土壤污染。如排放的废气及烟尘中的汞、铅、铬等重金属造成土壤的污染;二氧化硫等形成的酸雨使土壤酸化;二氧化碳、氮氧化物等使大气温室效应加强,气候变化;工业废渣、废水经雨水的冲刷进入农田,既恶化土壤,又污染农产品。工业排放物对农业土地的污染在城市周围尤其严重,一些地区乡镇企业造成的土地污染有加重的趋势。 2.造成土地退化的原因

新型解磷菌促进矿业退化土地生态修复后土壤磷素循环

Novel phosphate-solubilizing bacteria enhance soil phosphorus cycling following ecological restoration of land degraded by mining 新型解磷菌促进矿业退化土地生态修复后土壤磷素循环 Abstract：Little is known about the changes in soil microbial phosphorus (P) cycling potential during terrestrial ecosystem management and restoration, although much research aims to enhance soil P cycling. Here, we used metagenomic sequencing to analyse 18 soil microbial communities at a P-de?cient degraded mine site in southern China where ecological restoration was implemented using two soil ameliorants and eight plant species. Our results show that the relative abundances of key genes governing soil microbial P-cycling potential were higher at the restored site than at the unrestored site, indicating enhancement of soil P cycling following restoration. The gcd gene, encoding an enzyme that mediates inorganic P solubilization, was predominant across soil samples and was a major determinant of bioavailable soil P. We reconstructed 39 near-complete bacterial genomes harboring gcd, which represented diverse novel phosphate-solubilizing microbial taxa. Strong correlations were found between the relative abundance of these genomes and bioavailable soil P, suggesting their contributions to the enhancement of soil P cycling. Moreover, 84 mobile genetic elements were detected in the scaffolds containing gcd in the 39 genomes, providing evidence for the role of phage-related horizontal gene transfer in assisting soil microbes to acquire new metabolic potential related to P cycling. 在陆地生态系统管理和恢复过程中，尽管许多研究旨在促进土壤P循环，但土壤微生物磷(P)循环潜力的变化知之甚少，。在这里，我们利用元基因组测序技术对中国南方一个低磷退化矿区的18个土壤微生物群落进行了分析，在该矿区，使用了两种土壤改良剂和八种植物进行了生态恢复。结果表明，恢复地土壤微生物磷循环潜力的相对丰度高于未恢复地，表明恢复后土壤磷循环增强。gcd基因编码一种介导无机磷溶解的酶，在土壤样品中占主导地位，是土壤生物有效磷的主要决定因素。我们构建了39个几乎完整的细菌基因组，它们代表了不同的解磷微生物新类群。这些基因组的相对丰度与土壤有效磷之间存在很强的相关性，表明它们对土壤磷循环的促进作用。此外，在39个基因组中检测到84个可移动的遗传元件，这为噬菌体相关的水平基因转移在帮助土壤微生物获得与磷循环相关的新的代谢潜力中所起的作用提供了证据。 Introduction 长期以来，磷(P)一直被认为是陆地生态系统中仅次于氮(N)的第二大限制植物生长的养分[1，2]。与这一传统观点相反，越来越多的证据表明，磷限制对陆地生态系统的影响与氮限制一样[3，4]。例如，一项对173项陆地研究的全球荟萃分析表明，陆地生态系统中植物对磷添加的反应与对氮添加的反应没有显著差异[3]。尽管如此，在陆地环境中的亚生境(如森林、草原、冻土带和湿地)之间，植物对磷和/或氮添加的反应存在很大的差异[3]，这表明土壤对磷或氮的限制更多地取决于所考虑的特定生态系统。然而，尽管磷和氮限制的相对大小仍然存在争议[5，6]，但毫无疑问，磷限制在陆地生态系统中是普遍存在的[7]。此外，对50项陆地研究的另一项全球荟萃分析表明，陆地生态系统中的植物对磷添加的反应在高氮条件下比在环境氮条件下更明显，这表明在未来大气氮沉降增加的情况下，陆地生态系统中的磷限制将变得更加明显[8]。因此，缓解陆地磷限制日益被认为是生态系统管理和恢复的主要优先事项[5，9]。严重退化的生态系统，如废弃的雷区，其土壤养分水平极低，包括磷[10-12]。