【摘 要】
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黄土丘陵区是中国乃至整个世界上水土流失最为严重的地区之一,为了控制该区水土流失和遏制生态环境持续恶化,我国上世纪末在该区实施了大规模的退耕还林还草工程(Grain-for-Green Program),该区植被覆盖度大幅度提高,入黄泥沙逐渐减少,生态环境也逐步改善。但受自然和社会经济条件等多种因子的限制,该区大规模的植被恢复工作又带来了新的问题,如生物量超载、可利用水资源减少、植被过度恢复等,这些
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“黄土丘陵沟壑区植被水沙拦蓄效率变化与水文连通性响应(编号:41977077)”; “和黄土高原刺槐环境适应机制、成本与群落性状结构及功能变化(编号:41671289)”;
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黄土丘陵区是中国乃至整个世界上水土流失最为严重的地区之一,为了控制该区水土流失和遏制生态环境持续恶化,我国上世纪末在该区实施了大规模的退耕还林还草工程(Grain-for-Green Program),该区植被覆盖度大幅度提高,入黄泥沙逐渐减少,生态环境也逐步改善。但受自然和社会经济条件等多种因子的限制,该区大规模的植被恢复工作又带来了新的问题,如生物量超载、可利用水资源减少、植被过度恢复等,这些问题不仅对植被的可持续性构成威胁,也影响到植被生态系统功能的可持续发挥。忽略物种适生性分布和生境适宜性空间变化,恢复植被与立地环境不匹配,是造成这些问题的主要原因。对研究区物种分布与生境适宜性空间变化进行模拟,进而对现有植被结构进行调整或重新合理布局规划成为该区可持续恢复和缓解部分地区过度恢复的理想选择。此外,近自然恢复理论是以生态学理论为核心,通过人为干预及管理措施,基于自然演替过程,依靠人为恢复力把退化生态系统恢复到群落组成、物种多样性和生态结构与地带性群落接近的生态系统,从而实现生态系统结构和功能的可持续性、多样性和稳定性,是目前广受国内外相关学者关注的植被恢复策略之一。因此,本研究以地处黄土丘陵区的延河流域为研究区,以2016年~2019年为研究时段,分析该区域内乡土物种分布与环境因子的响应关系,并且通过测定植物功能性状变化特征和构建模型,讨论其与物种的潜在适生分布关系,评价该区生境适宜分布格局,以及识别近自然恢复优先区域,优化植被恢复策略。所得主要结论如下:(1)通过分析13个环境变量对模型的贡献率,发现温度季节性变化率是影响乡土物种适生分布的最重要的环境因子。坡度是影响物种适生分布的第二重要因子,它对43种乡土物种的地理分布贡献值超过5%,在1 1种物种的分布中占有重要地位(环境贡献值>15%)。在小尺度植被适生性分布研究中,气候和地形因子对物种适生性分布的影响都不容忽视。(2)不同植被类型适生性分布研究表明,灌木在该区的适生区分布最广,草本高适生区面积最大且集中,乔木适生区范围最为狭窄且破碎。因此,在未来的植被恢复工作中应该考虑把草本和灌木作为植被恢复的先锋植物。在研究区生境适宜性分布格局评估中,显示研究区中部延安、安塞一带生境适宜性较高,高生境适宜性区域在研究区约占 1529 km2。(3)本研究通过对植物功能性状间的相互关系及变异特征与物种适生性分布布局的相关分析,结果表明:比叶面积变异系数与延河流域乡土物种适生性分布存在显著正相关,其他植物功能性状变异特征与适生性分布不显著。所以,比叶面积变异系数更适合作为指示延河流域草本物种适生性大小的性状。这项研究将为植被恢复建设和生态可持续经营策略提供参考。(4)本研究通过Prioritizr包对延河流域近自然恢复优先区进行识别,确定近自然恢复优先区域,较为集中的优先恢复区分布在研究区的中部和南部,延安、安塞一带。
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