【摘 要】
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晋陕蒙交界的砒砂岩区是黄土高原上水土流失最为严重的区域之一,同时也是黄河流域粗砂集中来源区。随着黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略对水土保持提出的新要求,亟须对砒砂岩区人工植被水土保持生态功能及其效益进行系统化评估,从而量化当前人工林水土保持治理效果,这对于该区植被建设和保持水土有重要现实意义。本文选取砒砂岩区的鲍家沟小流域为研究区,以该流域的主要人工林(油松、山杏、沙棘、柠条、油松×山杏、油
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晋陕蒙交界的砒砂岩区是黄土高原上水土流失最为严重的区域之一,同时也是黄河流域粗砂集中来源区。随着黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略对水土保持提出的新要求,亟须对砒砂岩区人工植被水土保持生态功能及其效益进行系统化评估,从而量化当前人工林水土保持治理效果,这对于该区植被建设和保持水土有重要现实意义。本文选取砒砂岩区的鲍家沟小流域为研究区,以该流域的主要人工林(油松、山杏、沙棘、柠条、油松×山杏、油松×沙棘)为研究对象。从改良土壤效果、土壤侵蚀调控、水源涵养性能和生态系统稳定性方面,系统对比了不同人工林生态功能差异性,构建了该流域人工林水土保持生态效益评价DPSIR(概念框架模型),结合主成分分析法及相关分析法筛选效益评价指标,确立了砒砂岩区人工林水土保持生态效益评价指标体系。运用主、客观集成组合赋权法进行水土保持生态效益评价,量化了人工林水土保持生态效益现状,提出了相关建议措施。研究得出以下结论:(1)不同人工林生长现状及对土壤理化性质的影响差异显著。研究流域内以大面积人工林及天然草地景观为主,其中以沙棘、柠条分布较广,分别占流域人工林地总面积的34.13%和26.59%,其次是油松(22.02%)、山杏(11.51%)、油松×山杏(3.57%)、油松×沙棘(1.27%)。林下草本物种数及盖度均以油松林和沙棘林最高,且坡度与林木生长及林下草本层生物多样性存在负相关关系,具体阳坡比阴坡表现更为明显。通过对各人工林土壤理化性质的分析对比,混交林对土壤容重、土壤孔隙度及土壤PH的改善比各纯林更为显著;各人工林对土壤机械团粒体的影响差异显著,灌木林能有效改善土壤中D>1mm的含量,乔木林能有效改善土壤中1>D>0.25mm的含量,混交林能有效改善D<0.25mm的含量;山杏林能有效改善土壤表层中有机质含量,灌木林对土壤N、P、K的改善较纯林表现良好。(2)以实施人工营林的初衷及所期望达到的效果出发,对所营造人工林的驱动力、压力、目前林分状态、所产生的影响及响应进行分析并构建DPSIR(概念框架模型),就改良土壤效果、土壤侵蚀调控、水源涵养性能和生态系统稳定性四个大方面选择评价指标,采用主成分分析法及相关分析法对初始所选指标进行筛选并最终确定了20个评价指标,构成了砒砂岩区人工林水土保持生态效益评价指标体系。(3)各人工林生态功能特征各有侧重,整体表现均比天然草地、裸荒地良好。土壤改良方面以油松和油松×沙棘混交林表现最佳,乔木林在土壤侵蚀调控及生态系统稳定性方面表现最佳,水源涵养功能以乔灌混交林表现最佳。(4)砒砂岩区不同人工林水土保持生态效益评价总分值均较低,反映出该区人工林生态效益存在较大提升空间。其中准则层各组合权重赋值分别为改良土壤功能0.4754、土壤侵蚀调控0.1644、水源涵养功能0.2649、生态系统稳定0.1253,水土保持生态效益综合评价表现为油松纯林(0.3043)>油松×沙棘混交林(0.2707)>山杏纯林(0.2678)>油松×山杏混交林(0.2397)>柠条纯灌木林(0.2287)>沙棘纯灌木林(0.2250)>天然草地(0.1836)>裸荒地(0.1023)。
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