不同植被恢復(fù)模式對黃土高原生態(tài)水文特征的影響

關(guān)鍵詞：植被恢復(fù)模式；生態(tài)水文特征；配對流域；黃土高原

中圖分類號：X143 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號:1008-9500(2025)06-0210-03

DOI: 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.062

Impacts of Different Vegetation Restoration Patterns on the EcoHydrological Characteristics on the Loess Plateau

XIALu，MAYunxiu，LIYunxiao，YANMeiting (College of Resources and Environment，Shanxi Agricultural University，Jinzhong O3o8O1，China)

Abstract:Inrecentyears，large-scaleecologicalrestorationontheLoess Plateau has changed theregional ecological hydrologicalcharacteristics，butthereisrelativelylitleresearchontheimpactofdiferentvegetationrestorationmodels onecologicalhydrologicalcharacteristics.Therefore，takingthreediferentvegetationrestorationsmallwatersheds (closed， artificialforest，andsemiagriculturalandsemi pastoralwatershed)intheCaijiachuan watershedofJicounty，Linfen city，Shanxiprovinceastheresearchobject，thisstudy explorestheimpactofdiferentvegetationrestorationmodelson landcover，soil physical properties，and waterandsedimentcharacteristics.Theresultsshowed thatthelandtypes in the restrictedwatershedwere mainlyforestlandandhighcoveragegrassand，whilethoseinthearificialforestwatershedwere mainly forestlandandlowcoveragegrassland，andthoseinthesemiagriculturalandsemi pastoral watershed weremainly lowcoveragegraslanddclivaedand;thesoilpaciyofcodaryorstlandtiicalforstlandndd significantlylowerthanthatofgriculturalland，whilethesoilporosityshows theoppositepatern;theclosureofecondary forestsandartificialforests inwatershedshasagoodeffectonreducing waterandsediment，aswellasregulatingdryruoff. Keywords: vegetation restoration paterns ;eco-hydrological characteristics ;paired watersheds;loess plateau

黃土高原土壤侵蝕嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。為控制嚴(yán)重土壤侵蝕造成的原位效應(yīng)和異位效應(yīng)，國家和地方各級政府陸續(xù)實(shí)施了小流域綜合管理、退耕還林還草以及生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等一系列重大水土保持措施。大規(guī)模的水土流失治理使得生態(tài)環(huán)境得以改善，據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃土高原植被覆蓋度已由1999年的 32% 增加到2018年的 63%^[1] ，多年平均輸沙量由1919—1959年的16億t減少至2000—2018年的2.44億t2]。

黃土高原水土保持措施主要包括植被恢復(fù)、梯田、淤地壩、水庫等。其中，植被恢復(fù)是改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境重要的因子且具有長效性。目前，黃土高原植被恢復(fù)主要有人工恢復(fù)、自然恢復(fù)等模式，不同植被恢復(fù)模式對產(chǎn)流產(chǎn)沙、植被多樣性、地表覆蓋和土壤理化性質(zhì)等方面的影響存在差異[3-4]，但有關(guān)不同植被恢復(fù)模式對生態(tài)水文過程的影響研究還相對不足[5。因此，以省臨汾市吉縣蔡家川流域中的不同植被恢復(fù)模式小流域?yàn)檠芯繉ο?，明確不同植被恢復(fù)模式的生態(tài)水文效應(yīng)，研究結(jié)果可為新時期研究區(qū)生態(tài)恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展模式提供決策參考。

1 研究區(qū)概況

蔡家川流域位于省臨汾市吉縣境內(nèi)，流域總面積為 34.23km² ，海拔為 895～1580m ，屬于典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)。研究區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候區(qū)，多年平均降水量為 575.9mm 。本研究選取其中的封禁、人工林和半農(nóng)半牧3個不同植被恢復(fù)小流域進(jìn)行分析。這3個小流域的面積分別為1.86、1.49、2.64km² ，其他地形地貌條件十分相似。

2數(shù)據(jù)來源與處理

土地利用數(shù)據(jù)：基于2020年的Landsat遙感影像資料，通過目視判讀解譯，將流域土地利用類型劃分為耕地、林地、高覆蓋度草地以及低覆蓋度草地4類。

植被覆蓋度數(shù)據(jù)：基于2020年的Landsat遙感影像資料，先計(jì)算歸一化植被指數(shù)（NormalizedDifferenceVegetationIndex，NDVI），然后根據(jù)植被覆蓋度與NDVI間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系計(jì)算得到流域植被覆蓋度（Fractional Vegetation Cover，F(xiàn)VC）。

土壤物理性質(zhì)數(shù)據(jù)：在封禁次生林流域選取了遼東櫟次生林樣地，在人工林小流域選取了油松人工林樣地，在半農(nóng)半牧小流域選取了農(nóng)地和荒草地樣地；在4個不同樣地分別采集 0～10 、 10～20 ）20～40cm 和 40～60cm 的土壤樣品，測定其土壤容重、土壤總孔隙度及毛管孔隙度。

水文數(shù)據(jù)：采用3個小流域內(nèi)2004—2018年徑流、輸沙資料。

3不同植被恢復(fù)模式的生態(tài)效應(yīng)

統(tǒng)計(jì)3個小流域的土地利用類型面積，結(jié)果如下：封禁次生林小流域耕地、林地、高覆蓋度草地以及低覆蓋度草地的面積占比分別為 0.00% 、 64.00% /30.65% 以及 5.36% ，流域內(nèi)現(xiàn)狀無耕地，以林地為主，同時存在較高比例的高覆蓋度草地和少量的低覆蓋度草地，流域植被覆蓋度很高，為 98.93% ；人工林小流域耕地、林地、高覆蓋度草地以及低覆蓋度草地的面積占比分別為 4.32% 、 48.27% 、 0.00% 以及 47.41% ，地類以林地和低覆蓋度的草地為主，同時有少量的耕地，流域植被覆蓋度為 87.50% ；半農(nóng)半牧小流域耕地、林地、高覆蓋度草地以及低覆蓋度草地的面積占比分別為 27.85% 、 13.50% 、 0.00% 以及 58.66% ，地類以低覆蓋度的草地為主，另外有較高比例的耕地和少量的林地，流域整體植被覆蓋度為 68.78% 。

不同樣地各土壤深度土壤物理性質(zhì)如表1所示。不同樣地 0～60cm 土層的平均土壤容重大小排序?yàn)檗r(nóng)地（ 1.24g/cm³ ） > 荒草地（ 1.22g/cm³ ） > 人工林地（ 1.18g/cm³ ） > 次生林地（ 1.14g/cm³ ），平均土壤總孔隙度大小排序?yàn)榇紊值兀?56.37% ） > 人工林地55.10% ） > 荒草地（ 54.10% ） > 農(nóng)地（ 53.90% ），平均土壤毛管孔隙度大小排序?yàn)榇紊值兀?(42.82%)> 荒草地（ 42.23% ） > 人工林地（ 41.82% ） > 農(nóng)地（ 40.27% ）?？傮w來看，次生林地、人工林地和荒草地的土壤容重要低于農(nóng)地，而不同地類的土壤孔隙度大小呈現(xiàn)出相反的規(guī)律，說明林地、荒草地能改善這些土壤物理性質(zhì)。次生林和人工林由于較強(qiáng)的根系活動，再加上較厚的枯落物層和腐殖質(zhì)層，微生物活動也較活躍，因此增加了土壤孔隙度，降低了土壤容重；荒草地植被條件相對林地較低，因此改善土壤物理性質(zhì)的效應(yīng)弱于林地；農(nóng)地受耕作活動的影響，表層 0～20cm 土壤容重較小，土壤孔隙度較大，但是20cm 以下因?yàn)槔绲讓拥拇嬖?，土壤容重明顯增加，土壤孔隙度明顯減小。

總體來看，在不同植被恢復(fù)模式的長期治理下，各小流域土地利用、植被覆蓋以及土壤物理性質(zhì)均存在一定的差異，這勢必會對流域水文特征產(chǎn)生一定的影響。

4不同植被恢復(fù)模式的水文效應(yīng)

封禁小流域、人工林小流域、半農(nóng)半牧小流域的多年平均徑流深分別為6.33、10.33、 12.60mm 多年平均雨季徑流深分別為4.32、7.98、 10.29mm 半農(nóng)半牧小流域徑流深和雨季徑流深均最大，人工林小流域次之，而封禁小流域徑流深和雨季徑流深均最小。其原因是封禁小流域和人工林小流域的植被覆蓋度較高，植被蒸騰耗水能力較強(qiáng)，而半農(nóng)半牧小流域受人類耕作和放牧影響較大，牲畜的踩踏和啃噬使土壤板結(jié)和植被退化，導(dǎo)致土壤入滲能力較弱，更易形成地表徑流，最終導(dǎo)致半農(nóng)半牧小流域產(chǎn)流量要高于封禁小流域和人工林小流域。但是，封禁小流域、人工林小流域和半農(nóng)半牧小流域枯水期徑流占比分別為31.89% 、 22.71% 和 18.31% ，封禁小流域枯水期徑流占比明顯高于其他兩個小流域，表明封禁小流域維持枯水徑流的效應(yīng)較優(yōu)。此外，3個對比小流域輸沙模數(shù)大小排序?yàn)榘朕r(nóng)半牧小流域 > 人工林小流域 Φ> 封禁小流域，封禁小流域的減沙效應(yīng)最優(yōu)，人工林小流域次之，而半農(nóng)半牧小流域攔蓄泥沙的效應(yīng)最差。其原因是封禁小流域和人工林小流域的植被和土壤條件較好，具有較強(qiáng)的抗雨水濺蝕和徑流沖刷的能力。

5結(jié)論

本研究以省臨汾市吉縣蔡家川流域中的3個小流域?yàn)檠芯繉ο螅治霾煌脖换謴?fù)模式的生態(tài)水文效應(yīng)，得到以下結(jié)論：不同植被恢復(fù)模式小流域土地利用和植被覆蓋條件差異明顯；次生林地、人工林地和荒草的土壤容重低于農(nóng)地，而不同地類的土壤孔隙度大小呈現(xiàn)出相反的規(guī)律，這說明退耕還林還草措施能夠改善土壤物理性質(zhì)；封禁次生林和人工林小流域的減水減沙效應(yīng)較優(yōu)，能顯著降低流域侵蝕產(chǎn)沙，但是對下游的徑流資源利用可能會造成一定的負(fù)面影響。

參考文獻(xiàn)

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