沙地生态系统生态恢复评价
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摘要
沙地生态系统具备高的生产力、可观的生物量、复杂的生物多样性及重要的社会与经济作用,沙漠化引起的生态系统崩溃、生态系统服务功能严重退化是生态领域的重要问题之一,沙地生态恢复已经成为相关区域社会经济可持续发展的重要保障。生态恢复评价是生态恢复研究的重要内容,是检验和总结恢复方法与效果的必须手段。合理、科学地评价某一生态恢复区的恢复效果对于掌握恢复成果,监测与评估恢复进展,阐明自然及人为影响因子的作用等均具有重要意义。
毛乌素沙地是我国水热条件良好、人口较多且经济活动较为活跃的区域之一。鉴于毛乌素沙地对我国北方生态安全的特殊性与重要性,毛乌素沙地成为我国最早、最全面、最系统的生态恢复区域之一。本文以位于毛乌素沙地腹地乌审旗乌审召镇为例,通过野外调查、室内分析、“3S”技术应用等多种手段,从植物群落(种类组成、覆盖度、密度、生物量、物种多样性)和土壤(土壤养分、土壤微生物、土壤微生物呼吸)两个方面评价了该区域不同恢复年限、不同恢复措施的恢复效应,同时,从景观尺度对生态恢复格局及其动态进行了探讨。进而,建立了毛乌素沙地生态恢复综合评价指标体系。
结果表明：1)随着恢复年限的增加,群落的乔木层或灌木层生物量、覆盖度增加,飞播群落与油蒿类型个体密度也增加；草本层多以一二年生草本占优势,且随着恢复年限增加,大部分群落草本层物种多样性增加,部分群落均匀度则有所降低。群落土壤养分、土壤微生物微生物量碳、土壤微生物数量及土壤微生物呼吸值均有所增加,且土壤微生物数量与土壤微生物呼吸变化复杂。
2)综合评价表明：同一群落类型,随着种植年限的增加,综合生态效应增加。不同恢复措施间有差异,总的来说,乔木群落、柠条群落与油蒿群落的综合评价值均高于沙地飞播与沙柳群落类型。
3)1986年以来,各种人工恢复植被类型斑块数、斑块面积均有较大幅度提高；各植被类型斑块的复杂度增加,除柠条斑块外,最大斑块指数均增大；农田、低湿地、水体、盐碱斑与流动沙地类型斑块面积均减少,工矿地面积则增加。乌审召镇植被覆盖度大面积增加,流动沙地面积减少,但景观异质性增大,破碎化化程度加剧。
该研究有助于全面了解毛乌素沙地多种生态恢复措施的效应,深入认识同一群落在不同恢复年限的植被与土壤特征,结合区域景观组分与格局变化分析,为科学评价沙地生态系统生态恢复效应提供依据。
It was an important problem in ecology and environment frontiers that ecosystem crashed and ecosystem services severely degraded which were caused by desertification. It was great significant to restorat sandy land ecosystem for the sustainable development of modern human society. Ecological restoration assessment was an important component of ecological restoration to measure, inspect, and summarize the effects and methods of restoration.
Because of the Long-term use and development unreasonably, nowadays, the area of mobile sand increased, biodiversity decreased, groundwater resource reduced seriously in this area. It was influence and importance for Maowusu sandy to the ecological safety of North China. Half-century ago, Maowusu sandy land had been become one of the best, the most comprehensive, the most system of ecological restoration area in China. This article was located at the Wushenzhao town in wushenqi country in the hinterland of Maowusu sandy land. Through field investigation, indoor analysis, "3S" technology application, the different recovery period, different recovery measures, as well as landscape-scale effect of ecological restoration were evaluated from aspects including plant communitie characteristics (species composition, biomass, coverage, density, biodiversity), soil characteristics (soil nutrient, soil microorganism, soil microorganism respiration). The results were shown as followings:
1) With the increase of cultivation years, the biomass of timber forest increased. The biomass, coverage, and individual density of aerial seeding community increased. The biomass of semi-fixed Artemisia.ordosica are biggest and the coverage and individual density of artificial cultivation community were highest. The annual and biennial plants mostly dominanted in the herb layer of communities. With the increase of cultivated years, the diversity of herb layer increased. The species richness and diversity of the herb layer in contrast sand were lower than communities. the soil nutrient and microbial number of poplar community increased and salix forest was contrary to it. The above values of aerial seeding community also increased and the SOC, TN, MBC of Caragana. intermedia communities first decreased and then increased, but were significantly higher than the natural community. The SOC, TN, MBC of fixed sand Artemisia.ordosica community were higher than the semi-fixed sandy land community.
2) With the increase of cultivation years, the integrated ecological effects of the same community type increased and the values of aerial seeding community types were lowest.
3) Since 1986, the patch number and area of artificial vegetation improved significant and the complexity of vegetation types and the largest patch index increased expect Caragana.intermedia patch. The patch aera of farmland, swale, water bodies, saline and alkaline land and moving dune reduced and the area of industrial mines use increased. The vegetation coverage increased, the mobile sand area decreased, and the landscape heterogeneity and the degree of fragmentation increased.
The study contributed to a comprehensive understanding the effects of a variety of ecological restoration measures in Maowusu Sandy Land combined with changes in landscape composition and pattern analysis. It would be used to scientifically evaluate the efficiency of ecological restoration in sandy land ecosystem.
毛乌素沙地是我国水热条件良好、人口较多且经济活动较为活跃的区域之一。鉴于毛乌素沙地对我国北方生态安全的特殊性与重要性,毛乌素沙地成为我国最早、最全面、最系统的生态恢复区域之一。本文以位于毛乌素沙地腹地乌审旗乌审召镇为例,通过野外调查、室内分析、“3S”技术应用等多种手段,从植物群落(种类组成、覆盖度、密度、生物量、物种多样性)和土壤(土壤养分、土壤微生物、土壤微生物呼吸)两个方面评价了该区域不同恢复年限、不同恢复措施的恢复效应,同时,从景观尺度对生态恢复格局及其动态进行了探讨。进而,建立了毛乌素沙地生态恢复综合评价指标体系。
结果表明：1)随着恢复年限的增加,群落的乔木层或灌木层生物量、覆盖度增加,飞播群落与油蒿类型个体密度也增加；草本层多以一二年生草本占优势,且随着恢复年限增加,大部分群落草本层物种多样性增加,部分群落均匀度则有所降低。群落土壤养分、土壤微生物微生物量碳、土壤微生物数量及土壤微生物呼吸值均有所增加,且土壤微生物数量与土壤微生物呼吸变化复杂。
2)综合评价表明：同一群落类型,随着种植年限的增加,综合生态效应增加。不同恢复措施间有差异,总的来说,乔木群落、柠条群落与油蒿群落的综合评价值均高于沙地飞播与沙柳群落类型。
3)1986年以来,各种人工恢复植被类型斑块数、斑块面积均有较大幅度提高；各植被类型斑块的复杂度增加,除柠条斑块外,最大斑块指数均增大；农田、低湿地、水体、盐碱斑与流动沙地类型斑块面积均减少,工矿地面积则增加。乌审召镇植被覆盖度大面积增加,流动沙地面积减少,但景观异质性增大,破碎化化程度加剧。
该研究有助于全面了解毛乌素沙地多种生态恢复措施的效应,深入认识同一群落在不同恢复年限的植被与土壤特征,结合区域景观组分与格局变化分析,为科学评价沙地生态系统生态恢复效应提供依据。
It was an important problem in ecology and environment frontiers that ecosystem crashed and ecosystem services severely degraded which were caused by desertification. It was great significant to restorat sandy land ecosystem for the sustainable development of modern human society. Ecological restoration assessment was an important component of ecological restoration to measure, inspect, and summarize the effects and methods of restoration.
Because of the Long-term use and development unreasonably, nowadays, the area of mobile sand increased, biodiversity decreased, groundwater resource reduced seriously in this area. It was influence and importance for Maowusu sandy to the ecological safety of North China. Half-century ago, Maowusu sandy land had been become one of the best, the most comprehensive, the most system of ecological restoration area in China. This article was located at the Wushenzhao town in wushenqi country in the hinterland of Maowusu sandy land. Through field investigation, indoor analysis, "3S" technology application, the different recovery period, different recovery measures, as well as landscape-scale effect of ecological restoration were evaluated from aspects including plant communitie characteristics (species composition, biomass, coverage, density, biodiversity), soil characteristics (soil nutrient, soil microorganism, soil microorganism respiration). The results were shown as followings:
1) With the increase of cultivation years, the biomass of timber forest increased. The biomass, coverage, and individual density of aerial seeding community increased. The biomass of semi-fixed Artemisia.ordosica are biggest and the coverage and individual density of artificial cultivation community were highest. The annual and biennial plants mostly dominanted in the herb layer of communities. With the increase of cultivated years, the diversity of herb layer increased. The species richness and diversity of the herb layer in contrast sand were lower than communities. the soil nutrient and microbial number of poplar community increased and salix forest was contrary to it. The above values of aerial seeding community also increased and the SOC, TN, MBC of Caragana. intermedia communities first decreased and then increased, but were significantly higher than the natural community. The SOC, TN, MBC of fixed sand Artemisia.ordosica community were higher than the semi-fixed sandy land community.
2) With the increase of cultivation years, the integrated ecological effects of the same community type increased and the values of aerial seeding community types were lowest.
3) Since 1986, the patch number and area of artificial vegetation improved significant and the complexity of vegetation types and the largest patch index increased expect Caragana.intermedia patch. The patch aera of farmland, swale, water bodies, saline and alkaline land and moving dune reduced and the area of industrial mines use increased. The vegetation coverage increased, the mobile sand area decreased, and the landscape heterogeneity and the degree of fragmentation increased.
The study contributed to a comprehensive understanding the effects of a variety of ecological restoration measures in Maowusu Sandy Land combined with changes in landscape composition and pattern analysis. It would be used to scientifically evaluate the efficiency of ecological restoration in sandy land ecosystem.
引文
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