退耕还林还草是根治水土流失、防治荒漠化的根本性措施之一。遵循“适地适树”的原则,仿照自然植物群落结构,在退耕地通过人工手段恢复林草植被后,其植被的组成、结构、功能表现如何,是退耕地生态恢复与植被重建中十分重要的研究内容之一。只有在能够满足植被组成稳定、结构良好的前提下,才能使退耕地植被预期的各种水保功能得以充分发挥。因此,研究退耕还林还草后植被和土壤的变化过程及其实质,探讨退耕还林还草对生态环境的调控机理,对于开发加速植被恢复的优化调控技术,具有积极的理论与实践意义。大通县的退耕还林还草工作于20世纪80年代初期陆续开始,迄今为止,保存有不同年代退耕的人工植被类型。本研究通过“时空互换法”,选择大通县不同退耕年限的人工植被类型,并以陡坡耕地农作物和天然次生林为对照类型,采取综合性的野外调查取样与室内分析相结合、路线调查与标准地调查相结合、定性分析与定量分析相结合的研究方法,对不同植被类型的物种组成、群落结构及水保功能进行了系统的对比研究,综合评价了退耕还林还草工程的实施效果。主要研究结论为:(1)应用物种多样性来分析不同植物群落物种组成及相关物种的群落学作用,其结果表明,在耕地→退耕还林地→天然次生林地序列中以及在退耕还林地从低龄林向高龄林的发展过程中,物种丰富度和多样性经历了“小-大-小”,而优势度和均匀度“大-小-大”的变化过程,在退耕还林植被演替发展过程中,群落物种多样性并不呈一个单调上升(或下降)的变化趋势。因此,在进行植物组成评价时,要充分考虑到植物群落演替的规律性,既不能盲目认为物种多样性越高越好,也不能不加区别地仿建物种数较少的顶极群落,更不能以多样性的高低来判断具体群落的稳定性。(2)利用“层次分析法”,以乔木层的树高、冠层厚度、生物量,灌木层的树高、生物量,草本层的高度、生物量,枯落物层厚度、现存量,根系层总根重、根长、根数等12个参数为评价指标,将大通县不同植被类型的群落结构分为4大类。其综合评价结果表明,从农耕地作物→退耕地人工植物群落→天然植物群落,群落垂直结构逐步完善,其中有些退耕较早的人工植被类型,其垂直结构综合评价值,甚至高于一些天然地植被类型。(3)不同植被类型的水土保持功能具有“从上到下、有序截留”的特征,主要体