陕北黄土区植被恢复对气候与水沙变化的影响研究

王爱忠

摘 要：随着我国经济的迅速发展，人们的物质生活水平发生了翻天覆地的变化，同时人们也更加在意生活环境的质量，所以现代社会对环境的保护非常重视。陕北的黄土区是一个环境特别恶劣的地方，它并不是本身就是如此，而是因为在发展这一地区的经济的时候，大量的牺牲了当地的自然环境，该文就如何将陕北黄土区的环境恢复到原来的状态，进而保护当地的自然环境做出分析。

关键词：植被恢复 气候与水沙 陕北黄土区

中图分类号：Q947 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0124-02

人类在地球上能够生存这么长时间，主要就是地球这些时间没有发生大的自然环境的变化，因为自然环境的变化，对人为活动的影响是非常大的，像黄土高原地区，现在当地的天然植被基本上都已经被破坏殆尽了，而且生态的环境也日益的开始恶化，不仅如此，当地的土地严重退化，而且土壤被侵蚀的非常严重，已经成为我国，乃至世界上所有国家中，水土流失最严重的一个地区。下面就对其做进一步的分析。

1 植被恢复演替的过程

俗话说一方水土养育一方人，同样，植被的分布和当地的自然环境以及气候的特点都是息息相关的，也就是说当地主要生产的植被，都是当地气候和土壤的综合反映，在黄土高原这一特殊的地区，在当地的不同气候，不同地形，还有不同的地貌以及不同的土壤的影响下，形成了当地不同于别的地方的植被类型。与此同时，在这些植被群落的形成过程中，像植物种或群落，对当地的生态环境，以及生态平衡，也都有一定幅度的影响作用，所以说这些植物的种和植物的群落都有自己的分布范围的。综上所述，知道了植被分布的特点和影响因素后，再对黄土高原的植被进行分析，不难发现，当地的植被是从东南向西北的方向，依次呈现出暖温性的森林地带，还有森林的草原地带，典型的草原地带，还有荒漠的草原地带以及草原化的荒漠带水平地带的分布。下面就对森林植被的恢复演替特征进行分析。

1.1 森林植被的恢复演替特征

在黄土高原地区中，其森林植被的演替过程一般是要先经过“草坪-灌木-乔木”这三大阶段的，但是如果是在不同的区域，这一地区的植被演替也是有一定的差异的。该研究者在陕北的黄土高原中发现，这的森林植被群落的发育阶段是要经过“先锋阶段，干旱中生多年生蒿类群落的阶段，中生阶段，干旱中生多年生禾草群落阶段，半灌木的群落阶段，灌木群落的阶段，先锋乔木的阶段，顶极乔木的阶段”，所以其演化的过程一般都是比较慢的，但是有的时候，由于人类的介入，比如对这一地区的自然环境的破坏非常大，那么森林植被的恢复和演替过程是非常快的，有的时候，会跳跃的演变，就说明当地的生态平衡已经遭到了严重的迫害。在陕北的黄土高原，它具体的演替序列是这样的，先是猪毛蒿群落，然后是铁杆蒿以及茭蒿群落，还有黄背草群落和大油芒群落，其次是白羊草群落和狼牙刺灌丛群落，黄蔷薇灌丛群落，还有沙棘灌丛群落和虎榛子灌丛群落，以及山杨林以及白桦林群落，辽东栎林群落等，其中在这里还要介绍一下，辽东栎林群落是气候中的顶极群落，这是大家在实践中需要用到的，所以一定要记住。针对于子午岭地区的植被的恢复演替过程来说，它是先从弃耕地的先锋群落开始演替的，然后经过草本植物，其次是灌木群落的时期，再到早期的森林群落的山杨林，或者是白桦林，还有侧柏林等，进而就演替到了后期的森林群落，辽东栎林，或者是油松林群落等。在将近50年的演替过程中，油松林群落，还有侧柏林群落已经或正在完成向辽东栋林群落的方向发展，而山杨林群落，还有白桦林群落和侧柏林群落是这个地区演替系列中的过渡阶段。而在气候性的演替过程中，演替的顶极是辽东栎林群落，还要值得注意的是油松林群落是亚顶极的群落。就拿六盘山的林区来说把，这一地区的森林被破坏后，就造成在不同的坡位上，或者朝阳的位置的不同，以及对土特征的不同，其演替的序列方式也还不尽相同的。下面先了解一下阳坡植被的演替过程，其需要经过草地群落（比如说有长的芒草，铁杆蒿，白羊草等，一些生长快的植被，通常在一年内的覆盖率可以达到50%～80%），然后是灌木丛群落（像白刺花，绣线菊，还有杠柳等，一些生长旺盛的，而且非常容易形成的群落），接着就是幼林群落（这个植被群落是没有明显的建群种的，大多都是以混交群落出现的）。对这一地区的阴坡和半阴坡的植被演替的过程是，先是草地群落（这个群落中的植被主要有白颖苔草，大油芒，还有野棉花等一些生长比较快的植被），其次是灌丛群落（这个群落里主要包括箭竹，二色胡枝子，还有卫茅等植被，它们的生长方式基本上都是混交丛生的，1～2a就可以郁闭），再就是幼林群落（这个群落大多数是伐根的萌生山杨以及少量的辽东栎，或者是以实生苗形成的幼林群落大多是辽东栎，因为受到灌草丛的影响，所以其经常和灌丛群落处在同一个层次，进而也就形成了天然的次生林）。

2 土壤环境在植被恢复中对气候，水沙变化的影响

2.1 土壤环境在植被恢复中对气候的影响

了解了森林植被的恢复和演替的过程，在真正的引入这些植被的时候，该研究者通过依靠对水汽以及水气上升运动的对比试验结果分析，新的植被覆盖的引入后，可以让该地区的降水增加。进而改善了这个地区的环境，大量的减少了水土流失。如果是植被退化以后，该地区的降水量就明显的减少了，而且径流量也随之增大。而且这些植被覆盖方面的改善，使这个植树区域的湿度有了很大的提高，气温的温差也缩减了不少，气温也变得温和了。虽然黄土高原的实际森林的覆盖程度，和理论估计假设，还有数值试验的设计情况有所不同，但所通过这次实验所得出的结论，在对这一地区的植被覆盖的影响分析上仍有很大的实际参考价值。通过观测好统计，得出的事实也同样支持了以上理论的估计和数值试验所得出的结论。比如说该研究者在黄土高原共设计了四个有林地，无林地的对照区，结果是所有有林地的降水记录都高于无林地的降水记录。分布不均匀的复杂下垫面，是所构成陆地表面整个全球气候系统的一个重要因素，地表的植被变化，然后会通过地面的能量以及水汽的交换，进而改变中尺度的大气环流以及区域性的气候模式。通过研究表明，植被的变化对一个区域的气候能造成严重影响，而且影响的程度是和植被变化的时空尺度有密切的关系的。因为影响气候变化的原因很复杂，多以植被对局域气候的影响，要想从全球的气候变化趋势中区分出来是不可能的。所以植被以及土地被利用的变化对比较大的区域气候的影响大多都是针对于气候模型模拟的结果。通过大量的模拟研宄说明土地的利用率会直接导致区域温度，还有湿度，风速和降雨的变化沁源比襄垣多23毫米，所以相对的沁源春季的干旱时候是比较少的，一个地区的相对湿度，还有无霜期，不仅还可以减少这里的霜冻时间，而其还能避免冰雹等自然灾害的发生。在人工的防护林地带，不仅会起到降低风速，减弱风的力度，防御干热风的作用，还能防风固沙，减少沙漠化的作用。其实依据实际的生活经验，大家也都能够理解，森林植被覆盖程度的增加，对当地气候的影响是多方面的，而且其覆盖率的不同，也将直接导致影响的效果不同。就对黄土高原的干旱，还有冰雹以及暴雨，大风这些问题来说，它可以有效的减少灾害性天气频繁的发生，进而起到对灾害程度的缓和作用，从而做到涵养水源，调节气候的作用，进而让本地区的气候，向温和和正常的方向发展。另外一个方面，植被覆盖率系统在防风固沙，碳汇作用，还有吸附灰尘以及净化空气等方面，也是植被恢复对区域气候环境的主要表现方面。对局部地区的气候影响方面，要是从改善农田的环境，以及一些微小区域的气候的生境来说，因为这个地区现在进行大面积的推广退耕还林还草的政策，所以树林和水草正处在一个恢复的初级阶段，其中的很多功能和效益也都是才开始有初步的显现，因此现在正被所引起的植被覆盖的变化，在短期的时间内是不可能得到根本性的改变的，尤其是对该区域的大气环流方面的改善，是所有改善项目中最慢的一个，所以说对于局部的地方小范围的气候影响肯定要比这一地区的大气候的影响要明显。在局部地方的小范围里，一般的情况是在植被的覆盖的逐步增加过程中，局部范围内的风速是逐渐减小的，而土壤，植被，大气这三者的体系中，水热循环过程会导致该地区水分，以及热量的重新分配，如果是再加上微地形的影响，可能就会使局部地方范围内的温度降低，有的时候也会增加一些锋面的降水等。对小范围实地的观测和研究，相比于大地方的观察和研究来说，还是非常有现实意义的，其影响的效应也可以通过短期的定位，或者是长期的定位观测和试验得到论证。

2.2 土壤环境在植被恢复中对水沙变化的影响

说个简单的例子，如果这个地方的植被破坏的比较严重，那么在下雨，尤其是一些暴雨的情况下，土地的流失量是非常严重的，也就是植被的恢复作用对流域里的径流产沙问题的影响是非常大的，其也是最直接的影响方式，近些年来，随着国家大规模的对自然进行生态建设，陕北黄土区内的吴起县，成为国家退耕还林的试验点县。而且经过调查和统计，该流域内的土地利用现状，和之前的土地利用现状有着非常明显的改变，根据林业部门的专业统计数据，到2004年，该流域内所开展的退耕还林，和退耕还草工程的面积已经达到734.87平方千米，而且这其中的80%以上都是在当年完成的。同样是在2004年，陕北黄土区已经实际增加了林地，灌木林地和疏林地，其种植的面积分别是193.09平方千米，576.78平方千米，2543.40平方千米。在2001-2004年是对植被恢复的时期，是水沙的有效调控时期。通过双累积曲线法的应用，利用径流输沙系数还原法，还有统计系列对比法，就可以确定该生态建设的水沙调控的实际效应。像双累计曲线法，还有径流输沙系数还原法以及统计系列的对比法，是根据对该地区的监测资料，在水土保持措施在生效前的方面，建立对等的降雨以及产流的关系，进而就可以预测水土的保持措施在生效之后的产流，从而分析水土保持措施的效应。在植被覆盖对水土流失的方面，还可以通过Pettit的方法，为什么在退耕还林之后的植被恢复中，会引起该地区的下垫面的改变，原因就是径流量，还有输沙量在2003年发生突变的主要因素。通过和2002年前后的降雨以及水沙的对比，通过这期间的变化程度，来分析植被恢复后的，对减水和减沙的效应情况，但是对特大暴雨之后的数年的减沙效应没有进行考虑，像国外的一些流域，其所发生的连续性的洪水事件后，就会出现泥沙耗空的问题。另外一个方面，这一地区的径流量，还有产沙量都是受到降雨等其他气候因素的影响的，因为在对比中该研究者所选择的比较基准和对比时期不同，多以对该地区的降雨的增幅以及降雨的减小的划分也不能达到统一。在2003—2009年和1980—2002年，比较这一地区的降雨量和降雨侵烛力的减小幅度分别是10.06%和10.28%。图1就是陕北黄土区植被恢复对气候与水沙变化的影响，实验之后，根据实验的结果，绘制了这个图表，这样大家可以非常清晰的对比出植被覆盖前后对该地区自然环境的影响和变化情况。

3 结语

通过以上分析，大家都知道了植被覆盖对当地的生态环境的重要性，而且在水土流失这方面，像降雨，植被，地形地貌，土壤对其的影响也是非常客观的，而且降雨是水土流失的根本动力，所以说植被的恢复是防治水土流失的重要措施，希望通过今天的分析，能够改善我国生态遭到破坏地区的环境情况。

参考文献

[1] 张成娥，陈小利.黄土丘陵区不同撂荒年限自然恢复的退化草地土壤养分及酶活性特征[J].草地学报，1997（3）：195-200.

[2] 陈奇伯，王克勤，等.金沙江干热河谷不同类型植被改良土壤效应研究[J].水土保持学报，2003（2）：67-70，113.

[3] 王国梁，刘国彬，等.黄土丘陵区纸坊沟流域植被恢复的土壤养分效应[J].水土保持通报，2002（1）：1-5.

[4] 王国梁，刘国彬，等.黄土丘陵区小流域植被建设的土壤水文效应[J].自然资源学报，2002，17（3）：339-344.

[5] 赵世伟，周印东，等.子午岭北部不同植被类型土壤水分特征研究[J].水土保持学报，2002，16（4）：119-122.

[6] 卜崇峰，刘国彬，等.纸坊沟流域狼牙刺对土壤物理性状的影响[J].水土保持研究，2003，10（2）：25-27.

[7] 阮成江，李代琼.黄土丘陵区沙棘群落特征及林地水分、养分分析[J].应用生态学报，2002（9）：1061-1064.

[8] 张伟华，关世英，等.不同恢复措施对退化草地土壤水分和养分的影响[J].内蒙古农业大学学报，2000，21（4）：31-35.

[9] 程积民，邹厚远.封育刈割放牧对草地植被的影响[J].水土保持研究，1998，5（1）：36-54.

[10] 张俊远，侯光维，等.嘉陵江上游水土流失区退耕地生物篱治理模式研究[J].四川林业科技，2001，22（2）：32-36.

[11] 王明玖，卫智军，等.不同处理措施对退化人工羊草草地土壤物理性状的影响[J].内蒙古草业，1996（1）：45-48.

[12] 张成娥，陈小利.黄土丘陵区不同撂荒年限自然恢复的退化草地土壤养分及酶活性特征[J].草地学报，1997，5（3）：195-200.