陜北黃土區植被恢復對氣候與水沙變化的影響研究

王愛忠

摘 要：隨著我國經濟的迅速發展，人們的物質生活水平發生了翻天覆地的變化，同時人們也更加在意生活環境的質量，所以現代社會對環境的保護非常重視。陜北的黃土區是一個環境特別惡劣的地方，它并不是本身就是如此，而是因為在發展這一地區的經濟的時候，大量的犧牲了當地的自然環境，該文就如何將陜北黃土區的環境恢復到原來的狀態，進而保護當地的自然環境做出分析。

關鍵詞：植被恢復 氣候與水沙 陜北黃土區

中圖分類號：Q947 文獻標識碼：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間，主要就是地球這些時間沒有發生大的自然環境的變化，因為自然環境的變化，對人為活動的影響是非常大的，像黃土高原地區，現在當地的天然植被基本上都已經被破壞殆盡了，而且生態的環境也日益的開始惡化，不僅如此，當地的土地嚴重退化，而且土壤被侵蝕的非常嚴重，已經成為我國，乃至世界上所有國家中，水土流失最嚴重的一個地區。下面就對其做進一步的分析。

1 植被恢復演替的過程

俗話說一方水土養育一方人，同樣，植被的分布和當地的自然環境以及氣候的特點都是息息相關的，也就是說當地主要生產的植被，都是當地氣候和土壤的綜合反映，在黃土高原這一特殊的地區，在當地的不同氣候，不同地形，還有不同的地貌以及不同的土壤的影響下，形成了當地不同于別的地方的植被類型。與此同時，在這些植被群落的形成過程中，像植物種或群落，對當地的生態環境，以及生態平衡，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和影響因素后，再對黃土高原的植被進行分析，不難發現，當地的植被是從東南向西北的方向，依次呈現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演替特征進行分析。

1.1 森林植被的恢復演替特征

在黃土高原地區中，其森林植被的演替過程一般是要先經過“草坪-灌木-喬木”這三大階段的，但是如果是在不同的區域，這一地區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現，這的森林植被群落的發育階段是要經過“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，但是有的時候，由于人類的介入，比如對這一地區的自然環境的破壞非常大，那么森林植被的恢復和演替過程是非常快的，有的時候，會跳躍的演變，就說明當地的生態平衡已經遭到了嚴重的迫害。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，這是大家在實踐中需要用到的，所以一定要記住。針對于子午嶺地區的植被的恢復演替過程來說，它是先從棄耕地的先鋒群落開始演替的，然后經過草本植物，其次是灌木群落的時期，再到早期的森林群落的山楊林，或者是白樺林，還有側柏林等，進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，還有側柏林群落已經或正在完成向遼東棟林群落的方向發展，而山楊林群落，還有白樺林群落和側柏林群落是這個地區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。就拿六盤山的林區來說把，這一地區的森林被破壞后，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，通常在一年內的覆蓋率可以達到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的）。對這一地區的陰坡和半陰坡的植被演替的過程是，先是草地群落（這個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（這個群落里主要包括箭竹，二色胡枝子，還有衛茅等植被，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（這個群落大多數是伐根的萌生山楊以及少量的遼東櫟，或者是以實生苗形成的幼林群落大多是遼東櫟，因為受到灌草叢的影響，所以其經常和灌叢群落處在同一個層次，進而也就形成了天然的次生林）。

2 土壤環境在植被恢復中對氣候，水沙變化的影響

2.1 土壤環境在植被恢復中對氣候的影響

了解了森林植被的恢復和演替的過程，在真正的引入這些植被的時候，該研究者通過依靠對水汽以及水氣上升運動的對比試驗結果分析，新的植被覆蓋的引入后，可以讓該地區的降水增加。進而改善了這個地區的環境，大量的減少了水土流失。如果是植被退化以后，該地區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，使這個植樹區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。雖然黃土高原的實際森林的覆蓋程度，和理論估計假設，還有數值試驗的設計情況有所不同，但所通過這次實驗所得出的結論，在對這一地區的植被覆蓋的影響分析上仍有很大的實際參考價值。通過觀測好統計，得出的事實也同樣支持了以上理論的估計和數值試驗所得出的結論。比如說該研究者在黃土高原共設計了四個有林地，無林地的對照區，結果是所有有林地的降水記錄都高于無林地的降水記錄。分布不均勻的復雜下墊面，是所構成陸地表面整個全球氣候系統的一個重要因素，地表的植被變化，然后會通過地面的能量以及水汽的交換，進而改變中尺度的大氣環流以及區域性的氣候模式。通過研究表明，植被的變化對一個區域的氣候能造成嚴重影響，而且影響的程度是和植被變化的時空尺度有密切的關系的。因為影響氣候變化的原因很復雜，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域氣候的影響大多都是針對于氣候模型模擬的結果。通過大量的模擬研宄說明土地的利用率會直接導致區域溫度，還有濕度，風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候是比較少的，一個地區的相對濕度，還有無霜期，不僅還可以減少這里的霜凍時間，而其還能避免冰雹等自然災害的發生。在人工的防護林地帶，不僅會起到降低風速，減弱風的力度，防御干熱風的作用，還能防風固沙，減少沙漠化的作用。其實依據實際的生活經驗，大家也都能夠理解，森林植被覆蓋程度的增加，對當地氣候的影響是多方面的，而且其覆蓋率的不同，也將直接導致影響的效果不同。就對黃土高原的干旱，還有冰雹以及暴雨，大風這些問題來說，它可以有效的減少災害性天氣頻繁的發生，進而起到對災害程度的緩和作用，從而做到涵養水源，調節氣候的作用，進而讓本地區的氣候，向溫和和正常的方向發展。另外一個方面，植被覆蓋率系統在防風固沙，碳匯作用，還有吸附灰塵以及凈化空氣等方面，也是植被恢復對區域氣候環境的主要表現方面。對局部地區的氣候影響方面，要是從改善農田的環境，以及一些微小區域的氣候的生境來說，因為這個地區現在進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恢復的初級階段，其中的很多功能和效益也都是才開始有初步的顯現，因此現在正被所引起的植被覆蓋的變化，在短期的時間內是不可能得到根本性的改變的，尤其是對該區域的大氣環流方面的改善，是所有改善項目中最慢的一個，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，局部范圍內的風速是逐漸減小的，而土壤，植被，大氣這三者的體系中，水熱循環過程會導致該地區水分，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的溫度降低，有的時候也會增加一些鋒面的降水等。對小范圍實地的觀測和研究，相比于大地方的觀察和研究來說，還是非常有現實意義的，其影響的效應也可以通過短期的定位，或者是長期的定位觀測和試驗得到論證。

2.2 土壤環境在植被恢復中對水沙變化的影響

說個簡單的例子，如果這個地方的植被破壞的比較嚴重，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重的，也就是植被的恢復作用對流域里的徑流產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，隨著國家大規模的對自然進行生態建設，陜北黃土區內的吳起縣，成為國家退耕還林的試驗點縣。而且經過調查和統計，該流域內的土地利用現狀，和之前的土地利用現狀有著非常明顯的改變，根據林業部門的專業統計數據，到2004年，該流域內所開展的退耕還林，和退耕還草工程的面積已經達到734.87平方千米，而且這其中的80%以上都是在當年完成的。同樣是在2004年，陜北黃土區已經實際增加了林地，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年是對植被恢復的時期，是水沙的有效調控時期。通過雙累積曲線法的應用，利用徑流輸沙系數還原法，還有統計系列對比法，就可以確定該生態建設的水沙調控的實際效應。像雙累計曲線法，還有徑流輸沙系數還原法以及統計系列的對比法，是根據對該地區的監測資料，在水土保持措施在生效前的方面，建立對等的降雨以及產流的關系，進而就可以預測水土的保持措施在生效之后的產流，從而分析水土保持措施的效應。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中，會引起該地區的下墊面的改變，原因就是徑流量，還有輸沙量在2003年發生突變的主要因素。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，來分析植被恢復后的，對減水和減沙的效應情況，但是對特大暴雨之后的數年的減沙效應沒有進行考慮，像國外的一些流域，其所發生的連續性的洪水事件后，就會出現泥沙耗空的問題。另外一個方面，這一地區的徑流量，還有產沙量都是受到降雨等其他氣候因素的影響的，因為在對比中該研究者所選擇的比較基準和對比時期不同，多以對該地區的降雨的增幅以及降雨的減小的劃分也不能達到統一。在2003—2009年和1980—2002年，比較這一地區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就是陜北黃土區植被恢復對氣候與水沙變化的影響，實驗之后，根據實驗的結果，繪制了這個圖表，這樣大家可以非常清晰的對比出植被覆蓋前后對該地區自然環境的影響和變化情況。

3 結語

通過以上分析，大家都知道了植被覆蓋對當地的生態環境的重要性，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，能夠改善我國生態遭到破壞地區的環境情況。

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