陜北黃土區(qū)植被恢復(fù)對氣候與水沙變化的影響研究

王愛忠

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平發(fā)生了翻天覆地的變化，同時(shí)人們也更加在意生活環(huán)境的質(zhì)量，所以現(xiàn)代社會對環(huán)境的保護(hù)非常重視。陜北的黃土區(qū)是一個(gè)環(huán)境特別惡劣的地方，它并不是本身就是如此，而是因?yàn)樵诎l(fā)展這一地區(qū)的經(jīng)濟(jì)的時(shí)候，大量的犧牲了當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，該文就如何將陜北黃土區(qū)的環(huán)境恢復(fù)到原來的狀態(tài)，進(jìn)而保護(hù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境做出分析。

關(guān)鍵詞：植被恢復(fù) 氣候與水沙 陜北黃土區(qū)

中圖分類號：Q947 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0124-02

人類在地球上能夠生存這么長時(shí)間，主要就是地球這些時(shí)間沒有發(fā)生大的自然環(huán)境的變化，因?yàn)樽匀画h(huán)境的變化，對人為活動的影響是非常大的，像黃土高原地區(qū)，現(xiàn)在當(dāng)?shù)氐奶烊恢脖换旧隙家呀?jīng)被破壞殆盡了，而且生態(tài)的環(huán)境也日益的開始惡化，不僅如此，當(dāng)?shù)氐耐恋貒?yán)重退化，而且土壤被侵蝕的非常嚴(yán)重，已經(jīng)成為我國，乃至世界上所有國家中，水土流失最嚴(yán)重的一個(gè)地區(qū)。下面就對其做進(jìn)一步的分析。

1 植被恢復(fù)演替的過程

俗話說一方水土養(yǎng)育一方人，同樣，植被的分布和當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境以及氣候的特點(diǎn)都是息息相關(guān)的，也就是說當(dāng)?shù)刂饕a(chǎn)的植被，都是當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥赖木C合反映，在黃土高原這一特殊的地區(qū)，在當(dāng)?shù)氐牟煌瑲夂?，不同地形，還有不同的地貌以及不同的土壤的影響下，形成了當(dāng)?shù)夭煌趧e的地方的植被類型。與此同時(shí)，在這些植被群落的形成過程中，像植物種或群落，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，以及生態(tài)平衡，也都有一定幅度的影響作用，所以說這些植物的種和植物的群落都有自己的分布范圍的。綜上所述，知道了植被分布的特點(diǎn)和影響因素后，再對黃土高原的植被進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)氐闹脖皇菑臇|南向西北的方向，依次呈現(xiàn)出暖溫性的森林地帶，還有森林的草原地帶，典型的草原地帶，還有荒漠的草原地帶以及草原化的荒漠帶水平地帶的分布。下面就對森林植被的恢復(fù)演替特征進(jìn)行分析。

1.1 森林植被的恢復(fù)演替特征

在黃土高原地區(qū)中，其森林植被的演替過程一般是要先經(jīng)過“草坪-灌木-喬木”這三大階段的，但是如果是在不同的區(qū)域，這一地區(qū)的植被演替也是有一定的差異的。該研究者在陜北的黃土高原中發(fā)現(xiàn)，這的森林植被群落的發(fā)育階段是要經(jīng)過“先鋒階段，干旱中生多年生蒿類群落的階段，中生階段，干旱中生多年生禾草群落階段，半灌木的群落階段，灌木群落的階段，先鋒喬木的階段，頂極喬木的階段”，所以其演化的過程一般都是比較慢的，但是有的時(shí)候，由于人類的介入，比如對這一地區(qū)的自然環(huán)境的破壞非常大，那么森林植被的恢復(fù)和演替過程是非?？斓?，有的時(shí)候，會跳躍的演變，就說明當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡已經(jīng)遭到了嚴(yán)重的迫害。在陜北的黃土高原，它具體的演替序列是這樣的，先是豬毛蒿群落，然后是鐵桿蒿以及茭蒿群落，還有黃背草群落和大油芒群落，其次是白羊草群落和狼牙刺灌叢群落，黃薔薇灌叢群落，還有沙棘灌叢群落和虎榛子灌叢群落，以及山楊林以及白樺林群落，遼東櫟林群落等，其中在這里還要介紹一下，遼東櫟林群落是氣候中的頂極群落，這是大家在實(shí)踐中需要用到的，所以一定要記住。針對于子午嶺地區(qū)的植被的恢復(fù)演替過程來說，它是先從棄耕地的先鋒群落開始演替的，然后經(jīng)過草本植物，其次是灌木群落的時(shí)期，再到早期的森林群落的山楊林，或者是白樺林，還有側(cè)柏林等，進(jìn)而就演替到了后期的森林群落，遼東櫟林，或者是油松林群落等。在將近50年的演替過程中，油松林群落，還有側(cè)柏林群落已經(jīng)或正在完成向遼東棟林群落的方向發(fā)展，而山楊林群落，還有白樺林群落和側(cè)柏林群落是這個(gè)地區(qū)演替系列中的過渡階段。而在氣候性的演替過程中，演替的頂極是遼東櫟林群落，還要值得注意的是油松林群落是亞頂極的群落。就拿六盤山的林區(qū)來說把，這一地區(qū)的森林被破壞后，就造成在不同的坡位上，或者朝陽的位置的不同，以及對土特征的不同，其演替的序列方式也還不盡相同的。下面先了解一下陽坡植被的演替過程，其需要經(jīng)過草地群落（比如說有長的芒草，鐵桿蒿，白羊草等，一些生長快的植被，通常在一年內(nèi)的覆蓋率可以達(dá)到50%～80%），然后是灌木叢群落（像白刺花，繡線菊，還有杠柳等，一些生長旺盛的，而且非常容易形成的群落），接著就是幼林群落（這個(gè)植被群落是沒有明顯的建群種的，大多都是以混交群落出現(xiàn)的）。對這一地區(qū)的陰坡和半陰坡的植被演替的過程是，先是草地群落（這個(gè)群落中的植被主要有白穎苔草，大油芒，還有野棉花等一些生長比較快的植被），其次是灌叢群落（這個(gè)群落里主要包括箭竹，二色胡枝子，還有衛(wèi)茅等植被，它們的生長方式基本上都是混交叢生的，1～2a就可以郁閉），再就是幼林群落（這個(gè)群落大多數(shù)是伐根的萌生山楊以及少量的遼東櫟，或者是以實(shí)生苗形成的幼林群落大多是遼東櫟，因?yàn)槭艿焦嗖輩驳挠绊?，所以其?jīng)常和灌叢群落處在同一個(gè)層次，進(jìn)而也就形成了天然的次生林）。

2 土壤環(huán)境在植被恢復(fù)中對氣候，水沙變化的影響

2.1 土壤環(huán)境在植被恢復(fù)中對氣候的影響

了解了森林植被的恢復(fù)和演替的過程，在真正的引入這些植被的時(shí)候，該研究者通過依靠對水汽以及水氣上升運(yùn)動的對比試驗(yàn)結(jié)果分析，新的植被覆蓋的引入后，可以讓該地區(qū)的降水增加。進(jìn)而改善了這個(gè)地區(qū)的環(huán)境，大量的減少了水土流失。如果是植被退化以后，該地區(qū)的降水量就明顯的減少了，而且徑流量也隨之增大。而且這些植被覆蓋方面的改善，使這個(gè)植樹區(qū)域的濕度有了很大的提高，氣溫的溫差也縮減了不少，氣溫也變得溫和了。雖然黃土高原的實(shí)際森林的覆蓋程度，和理論估計(jì)假設(shè)，還有數(shù)值試驗(yàn)的設(shè)計(jì)情況有所不同，但所通過這次實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論，在對這一地區(qū)的植被覆蓋的影響分析上仍有很大的實(shí)際參考價(jià)值。通過觀測好統(tǒng)計(jì)，得出的事實(shí)也同樣支持了以上理論的估計(jì)和數(shù)值試驗(yàn)所得出的結(jié)論。比如說該研究者在黃土高原共設(shè)計(jì)了四個(gè)有林地，無林地的對照區(qū)，結(jié)果是所有有林地的降水記錄都高于無林地的降水記錄。分布不均勻的復(fù)雜下墊面，是所構(gòu)成陸地表面整個(gè)全球氣候系統(tǒng)的一個(gè)重要因素，地表的植被變化，然后會通過地面的能量以及水汽的交換，進(jìn)而改變中尺度的大氣環(huán)流以及區(qū)域性的氣候模式。通過研究表明，植被的變化對一個(gè)區(qū)域的氣候能造成嚴(yán)重影響，而且影響的程度是和植被變化的時(shí)空尺度有密切的關(guān)系的。因?yàn)橛绊憵夂蜃兓脑蚝軓?fù)雜，多以植被對局域氣候的影響，要想從全球的氣候變化趨勢中區(qū)分出來是不可能的。所以植被以及土地被利用的變化對比較大的區(qū)域氣候的影響大多都是針對于氣候模型模擬的結(jié)果。通過大量的模擬研宄說明土地的利用率會直接導(dǎo)致區(qū)域溫度，還有濕度，風(fēng)速和降雨的變化沁源比襄垣多23毫米，所以相對的沁源春季的干旱時(shí)候是比較少的，一個(gè)地區(qū)的相對濕度，還有無霜期，不僅還可以減少這里的霜凍時(shí)間，而其還能避免冰雹等自然災(zāi)害的發(fā)生。在人工的防護(hù)林地帶，不僅會起到降低風(fēng)速，減弱風(fēng)的力度，防御干熱風(fēng)的作用，還能防風(fēng)固沙，減少沙漠化的作用。其實(shí)依據(jù)實(shí)際的生活經(jīng)驗(yàn)，大家也都能夠理解，森林植被覆蓋程度的增加，對當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊懯嵌喾矫娴模移涓采w率的不同，也將直接導(dǎo)致影響的效果不同。就對黃土高原的干旱，還有冰雹以及暴雨，大風(fēng)這些問題來說，它可以有效的減少災(zāi)害性天氣頻繁的發(fā)生，進(jìn)而起到對災(zāi)害程度的緩和作用，從而做到涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)氣候的作用，進(jìn)而讓本地區(qū)的氣候，向溫和和正常的方向發(fā)展。另外一個(gè)方面，植被覆蓋率系統(tǒng)在防風(fēng)固沙，碳匯作用，還有吸附灰塵以及凈化空氣等方面，也是植被恢復(fù)對區(qū)域氣候環(huán)境的主要表現(xiàn)方面。對局部地區(qū)的氣候影響方面，要是從改善農(nóng)田的環(huán)境，以及一些微小區(qū)域的氣候的生境來說，因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)現(xiàn)在進(jìn)行大面積的推廣退耕還林還草的政策，所以樹林和水草正處在一個(gè)恢復(fù)的初級階段，其中的很多功能和效益也都是才開始有初步的顯現(xiàn)，因此現(xiàn)在正被所引起的植被覆蓋的變化，在短期的時(shí)間內(nèi)是不可能得到根本性的改變的，尤其是對該區(qū)域的大氣環(huán)流方面的改善，是所有改善項(xiàng)目中最慢的一個(gè)，所以說對于局部的地方小范圍的氣候影響肯定要比這一地區(qū)的大氣候的影響要明顯。在局部地方的小范圍里，一般的情況是在植被的覆蓋的逐步增加過程中，局部范圍內(nèi)的風(fēng)速是逐漸減小的，而土壤，植被，大氣這三者的體系中，水熱循環(huán)過程會導(dǎo)致該地區(qū)水分，以及熱量的重新分配，如果是再加上微地形的影響，可能就會使局部地方范圍內(nèi)的溫度降低，有的時(shí)候也會增加一些鋒面的降水等。對小范圍實(shí)地的觀測和研究，相比于大地方的觀察和研究來說，還是非常有現(xiàn)實(shí)意義的，其影響的效應(yīng)也可以通過短期的定位，或者是長期的定位觀測和試驗(yàn)得到論證。

2.2 土壤環(huán)境在植被恢復(fù)中對水沙變化的影響

說個(gè)簡單的例子，如果這個(gè)地方的植被破壞的比較嚴(yán)重，那么在下雨，尤其是一些暴雨的情況下，土地的流失量是非常嚴(yán)重的，也就是植被的恢復(fù)作用對流域里的徑流產(chǎn)沙問題的影響是非常大的，其也是最直接的影響方式，近些年來，隨著國家大規(guī)模的對自然進(jìn)行生態(tài)建設(shè)，陜北黃土區(qū)內(nèi)的吳起縣，成為國家退耕還林的試驗(yàn)點(diǎn)縣。而且經(jīng)過調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，該流域內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，和之前的土地利用現(xiàn)狀有著非常明顯的改變，根據(jù)林業(yè)部門的專業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2004年，該流域內(nèi)所開展的退耕還林，和退耕還草工程的面積已經(jīng)達(dá)到734.87平方千米，而且這其中的80%以上都是在當(dāng)年完成的。同樣是在2004年，陜北黃土區(qū)已經(jīng)實(shí)際增加了林地，灌木林地和疏林地，其種植的面積分別是193.09平方千米，576.78平方千米，2543.40平方千米。在2001-2004年是對植被恢復(fù)的時(shí)期，是水沙的有效調(diào)控時(shí)期。通過雙累積曲線法的應(yīng)用，利用徑流輸沙系數(shù)還原法，還有統(tǒng)計(jì)系列對比法，就可以確定該生態(tài)建設(shè)的水沙調(diào)控的實(shí)際效應(yīng)。像雙累計(jì)曲線法，還有徑流輸沙系數(shù)還原法以及統(tǒng)計(jì)系列的對比法，是根據(jù)對該地區(qū)的監(jiān)測資料，在水土保持措施在生效前的方面，建立對等的降雨以及產(chǎn)流的關(guān)系，進(jìn)而就可以預(yù)測水土的保持措施在生效之后的產(chǎn)流，從而分析水土保持措施的效應(yīng)。在植被覆蓋對水土流失的方面，還可以通過Pettit的方法，為什么在退耕還林之后的植被恢復(fù)中，會引起該地區(qū)的下墊面的改變，原因就是徑流量，還有輸沙量在2003年發(fā)生突變的主要因素。通過和2002年前后的降雨以及水沙的對比，通過這期間的變化程度，來分析植被恢復(fù)后的，對減水和減沙的效應(yīng)情況，但是對特大暴雨之后的數(shù)年的減沙效應(yīng)沒有進(jìn)行考慮，像國外的一些流域，其所發(fā)生的連續(xù)性的洪水事件后，就會出現(xiàn)泥沙耗空的問題。另外一個(gè)方面，這一地區(qū)的徑流量，還有產(chǎn)沙量都是受到降雨等其他氣候因素的影響的，因?yàn)樵趯Ρ戎性撗芯空咚x擇的比較基準(zhǔn)和對比時(shí)期不同，多以對該地區(qū)的降雨的增幅以及降雨的減小的劃分也不能達(dá)到統(tǒng)一。在2003—2009年和1980—2002年，比較這一地區(qū)的降雨量和降雨侵燭力的減小幅度分別是10.06%和10.28%。圖1就是陜北黃土區(qū)植被恢復(fù)對氣候與水沙變化的影響，實(shí)驗(yàn)之后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，繪制了這個(gè)圖表，這樣大家可以非常清晰的對比出植被覆蓋前后對該地區(qū)自然環(huán)境的影響和變化情況。

3 結(jié)語

通過以上分析，大家都知道了植被覆蓋對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境的重要性，而且在水土流失這方面，像降雨，植被，地形地貌，土壤對其的影響也是非常客觀的，而且降雨是水土流失的根本動力，所以說植被的恢復(fù)是防治水土流失的重要措施，希望通過今天的分析，能夠改善我國生態(tài)遭到破壞地區(qū)的環(huán)境情況。

參考文獻(xiàn)

[1] 張成娥，陳小利.黃土丘陵區(qū)不同撂荒年限自然恢復(fù)的退化草地土壤養(yǎng)分及酶活性特征[J].草地學(xué)報(bào)，1997（3）：195-200.

[2] 陳奇伯，王克勤，等.金沙江干熱河谷不同類型植被改良土壤效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2003（2）：67-70，113.

[3] 王國梁，劉國彬，等.黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域植被恢復(fù)的土壤養(yǎng)分效應(yīng)[J].水土保持通報(bào)，2002（1）：1-5.

[4] 王國梁，劉國彬，等.黃土丘陵區(qū)小流域植被建設(shè)的土壤水文效應(yīng)[J].自然資源學(xué)報(bào)，2002，17（3）：339-344.

[5] 趙世偉，周印東，等.子午嶺北部不同植被類型土壤水分特征研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2002，16（4）：119-122.

[6] 卜崇峰，劉國彬，等.紙坊溝流域狼牙刺對土壤物理性狀的影響[J].水土保持研究，2003，10（2）：25-27.

[7] 阮成江，李代瓊.黃土丘陵區(qū)沙棘群落特征及林地水分、養(yǎng)分分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002（9）：1061-1064.

[8] 張偉華，關(guān)世英，等.不同恢復(fù)措施對退化草地土壤水分和養(yǎng)分的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21（4）：31-35.

[9] 程積民，鄒厚遠(yuǎn).封育刈割放牧對草地植被的影響[J].水土保持研究，1998，5（1）：36-54.

[10] 張俊遠(yuǎn)，侯光維，等.嘉陵江上游水土流失區(qū)退耕地生物籬治理模式研究[J].四川林業(yè)科技，2001，22（2）：32-36.

[11] 王明玖，衛(wèi)智軍，等.不同處理措施對退化人工羊草草地土壤物理性狀的影響[J].內(nèi)蒙古草業(yè)，1996（1）：45-48.

[12] 張成娥，陳小利.黃土丘陵區(qū)不同撂荒年限自然恢復(fù)的退化草地土壤養(yǎng)分及酶活性特征[J].草地學(xué)報(bào)，1997，5（3）：195-200.