《森林生态学》课程教学资源（专题讲座PPT）干旱区生态恢复的理论与实践

CAREER Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Sciences 干旱区生态修复的理论与实践 李新荣 2012-10-23,杨凌

干旱区生态修复的理论与实践 李 新 荣 Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences 2012 -10- 23 ，杨凌

干旱区生态恢复的理论与实践 一.主要理论与假说 二.主要的措施与生态工程建设 三，荒漠生态系统恢复过程的植被·土壤系统基 本特征和水环境的演变规律 四.荒漠生态系统恢复的一个理论假说 五.生态工程建设的环境效应的评价 六.生态恢复速率模拟预测 七.干旱区木本植物多样性及维持机理

干旱区生态恢复的理论与实践 一. 主要理论与假说 二. 主要的措施与生态工程建设 三. 荒漠生态系统恢复过程的植被－土壤系统基 本特征和水环境的演变规律 四. 荒漠生态系统恢复的一个理论假说 五. 生态工程建设的环境效应的评价 六. 生态恢复速率模拟预测 七. 干旱区木本植物多样性及维持机理

一，主要理论与假说 善待荒漠 维护和谐 地球！

一 . 主要理论与假说 善待荒漠， 维护和谐 地球！

一，主要理论与假说 1脉冲-贮存(pulse--reserve)范式 在涉及旱地系统的研究中，水分一直被认为是最为主导的 因子。可将荒漠生态系统定义成为受水分控制的，具有不可 预测性的水分输入的随机系统。 荒漠生态系统中任何一个种群的动态主要取决该种群对环 境的独特反应，尤其是对水分时间有效性具有较高的依赖性 用该概念模型可解释生物生活史和种群动态，并拓宽用以解 释草食动物动态对所取食植物与水分状况的响应

一 . 主要理论与假说 1.脉冲-贮存(pulse-reserve)范式 在涉及旱地系统的研究中，水分一直被认为是最为主导的 因子。可将荒漠生态系统定义成为受水分控制的，具有不可 预测性的水分输入的随机系统。 荒漠生态系统中任何一个种群的动态主要取决该种群对环 境的独特反应，尤其是对水分时间有效性具有较高的依赖性， 用该概念模型可解释生物生活史和种群动态，并拓宽用以解 释草食动物动态对所取食植物与水分状况的响应

一，主要理论与假说 1.脉冲-贮存(pulse-reserve范式 在此基础上，Westoby和Bridges2发展了描述荒漠生态 系统功能的脉冲贮存范式： 水分作为系统的诱发因子激活了系统使之波动，比如 植物的生长，系统中易变的部分则被损失、死亡或分解， 而另一部分得到保存，例如种子和碳水化合物以能量形式 存在于根、茎之中。这种波动的大小是引发事件、发 生时间和降水强度和持续时间的一个函数

一 . 主要理论与假说 在此基础上，Westoby和Bridges发展了描述荒漠生态 系统功能的脉冲-贮存范式： 水分作为系统的诱发因子激活了系统使之波动，比如 植物的生长，系统中易变的部分则被损失、死亡或分解， 而另一部分得到保存，例如种子和碳水化合物以能量形式 存在于根、茎之中。这种波动的大小是引发事件、发 生时间和降水强度和持续时间的一个函数。 1.1 脉冲-贮存(pulse-reserve)范式

一，主要理论与假说 1.1脉冲-贮存(pulse-.reserve)范式 在干旱区，可以用水因子为主导的脉冲贮存范式来 解释所有生态过程。例如，在沙地生态系统过程研究中 较多涉及到的是能流与物质循环（营养关系），营养关 系的研究是以脉冲贮存范式为基础的，将生产力与降水 联系在一起了，生产力的波动为消费者种群提供了资源， 使之在消费者水平上再生产

一 . 主要理论与假说 在干旱区，可以用水因子为主导的脉冲-贮存范式来 解释所有生态过程。例如，在沙地生态系统过程研究中 较多涉及到的是能流与物质循环（营养关系），营养关 系的研究是以脉冲-贮存范式为基础的，将生产力与降水 联系在一起了，生产力的波动为消费者种群提供了资源， 使之在消费者水平上再生产。 1.1 脉冲-贮存(pulse-reserve)范式

一，主要理论与假说 1.2植被格局的三分法Dichotomy)假说 干旱、半干旱退化草原或沙漠化过程植被格局变化 中土壤质地中沙粒的百分含量与群落中木本植物的优势 度呈密切的正相关关系。 Saa等人(1997)从沙化草原的气候条件和土壤质地 两方面因素的考虑，假设在气候条件如月降水和温度) 相对一致的前提下，提出了草原退化过程中植被格局的 概念模型或“二分法假说”群落中木本植物与草本植 物的优势度取决于土壤质地

1.2 植被格局的二分法(Dichotomy)假说 一 . 主要理论与假说 干旱、半干旱退化草原或沙漠化过程植被格局变化 中土壤质地中沙粒的百分含量与群落中木本植物的优势 度呈密切的正相关关系。 Sala 等人(1997)从沙化草原的气候条件和土壤质地 两方面因素的考虑，假设在气候条件(如月降水和温度) 相对一致的前提下，提出了草原退化过程中植被格局的 概念模型或 “二分法假说 ”-群落中木本植物与草本植 物的优势度取决于土壤质地

一，主要理论与假说 1.2旱地植被格局的二分法Dichotomy)假说 √实质 大多数具有较高细粒百分含量（粉粒和粘 粒)质地的土壤以草本植物的覆盖为优势，而 质地较粗的士壤则有利于木本生活型植物

大多数具有较高细粒百分含量(粉粒和粘 粒)质地的土壤以草本植物的覆盖为优势，而 质地较粗的土壤则有利于木本生活型植物。 1.2 旱地植被格局的二分法(Dichotomy)假说 一 . 主要理论与假说 ✓ 实质

一，主要理论与假说 1.2旱地植被格局的二分法Dichotomy)假说 √为什么 对上述假说机理较为合理的解释是Walter的土壤水 分资源双层分布利用模型(two-layer model):深根系的 灌木可以在较深的土层中获得水分资源，而深层土壤含 水对浅根系的草本是无效的。表土层较粗的土壤质地有 利于降水的入渗，使深层得到水分补给，深层较细的质 地有利于水分的保存，使深根系植物得到水分的供应

1.2 旱地植被格局的二分法(Dichotomy)假说 一 . 主要理论与假说 对上述假说机理较为合理的解释是Walter的土壤水 分资源双层分布利用模型(two-layer model)：深根系的 灌木可以在较深的土层中获得水分资源，而深层土壤含 水对浅根系的草本是无效的。表土层较粗的土壤质地有 利于降水的入渗，使深层得到水分补给，深层较细的质 地有利于水分的保存，使深根系植物得到水分的供应。 ✓ 为什么

一，主要理论与假说 1.2旱地植被格局的三分法(Dichotomy)假说 √为什么 相反，表土层质地较细有利于表士土层水分的贮存， 不利于降水的入渗，使浅根系的草本植物更易获得有限 的水分。深根系灌木因得不到足够的水分而逐渐从群落 中退出。我国干旱沙漠地区人工固沙植被长期演变的定 位研究也支持了这假说

1.2 旱地植被格局的二分法(Dichotomy)假说 一 . 主要理论与假说 相反，表土层质地较细有利于表土层水分的贮存， 不利于降水的入渗，使浅根系的草本植物更易获得有限 的水分。深根系灌木因得不到足够的水分而逐渐从群落 中退出。我国干旱沙漠地区人工固沙植被长期演变的定 位研究也支持了这一假说 ✓ 为什么