（水土保持与荒漠化防治专业论文）泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应.pdf

山东农业大学硕士学位论文 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 中文摘要 为防止泰山抽水蓄能电站破坏山体的水土流失，维护电站正常运行、 实现自然景观、人文景观和谐发展，并为破坏山体植被恢复提供决策依据 和技术支撑，本文以泰山抽水蓄能电站破坏山体为研究对象，通过野外调 查与室内分析测试相结合的方法，进行了破坏山体植被恢复效应的研究。 采用主导因子法对3 6 块样地进行了立地类型划分，分析了其立地特征及 植被恢复的障碍因子；探讨了7 个代表性样地3 个年份( 2 0 0 5 、2 0 0 7 、2 0 0 8 年) 的土壤理化性质动态变化规律；分析了不同措施下植被生长状况及其 动态变化规律，评价了研究区2 2 种植物的适应性，为今后破坏山体植被 恢复的植物种选择提供依据。主要研究结果如下： l j 通过调查结合植被恢复难易程度的分析，破坏山体立地类型主要 受外貌形态、边坡坡度、高度、土层厚度和土壤中砾石含量等5 个因子的 影响。在分级量化的基础上，利用聚类分析法对5 个立地因子的聚类分析 表明，泰山抽水蓄能电站破坏山体立地类型可划分为开采边坡裸岩型、开 采边坡薄土型、开采边坡中土型、坝体裸岩型、弃渣场中土型5 大类1 1 个亚类。 不同立地类型的特征有较大差异，不同立地类型植被恢复难易程度不 同，植被恢复的途径也不同。其中以开采边坡裸岩型植被恢复难度最大， 开采边坡中土型和厚土型相对容易。针对5 类立地条件类型的不同，应因 地制宜地采用不同的植被恢复措施。 2 泰山抽水蓄能电站破坏山体的植被恢复在短时间内恢复林分郁闭， 达到重建景观、改善环境和减缓水土流失的效果，但是各样地对土壤理化 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 性质的改良和植被生长状况差异性较大。 ( 1 ) 不同的植被恢复措施对土壤理化性质和植被生长情况的影响差 异性较大。坝体平台( b t p t ) 、坝体左侧垒砌鱼鳞坑( b t - z ) 和立外平台 ( l w p t ) 样地土壤理化指标明显高于其它四个样地，其植被成活率、保 存率、生长量以及覆盖度明显好于其它四个样地。各样地土壤理化性质及 植被的成活率、保存率、生长量以石砌挡墙( s q d q ) 和弃渣场( q z c ) 样地最差。 ( 2 ) 7 个样地土壤含水量的研究表明：坝体平台、坝体左侧垒砌鱼 鳞坑和立外平台样地3 年中的土壤含水量均明显高于其它各样地，并且呈 逐年上升的趋势；石砌挡墙和弃渣场样地土壤含水量明显低于其它5 个样 地；石砌鱼鳞坑( y l k ) 和坝体右垒砌鱼鳞坑( b t _ y ) 样地土壤含水量 相差不大。根据气象资料显示，2 0 0 5 、2 0 0 7 和2 0 0 8 三个年份5 月降水量 相差不大，因此，整地方式、植被状况和人为干扰因素对土壤含水量影响 很大。 ( 3 ) 在整体客土源一致的情况下，由于植被恢复措施和栽植植物种 的差异，各样地对土壤理化性状的改良情况有所不同。表土层土壤改良效 果明显，从表层到下层，各样地土壤含水量、总孑l 隙度、毛管孔隙度、非 毛管孔隙度、粘粒含量逐渐减少，土壤容重、砂粒含量逐渐增加，粉粒含 量的变化规律不明显；土壤p h 值逐渐增大，土壤养分含量逐渐减小。 ( 4 ) 各样地土壤表层土壤养分含量均高于下层含量。因枯落物的聚 集较多，坝体平台、坝体左侧垒砌鱼鳞坑和立外平台样地表层养分含量明 显高于下层，石砌挡墙和弃渣场样地相差不大。 ( 5 ) 土壤物理性质与土壤化学性质相关性密切。土壤容重与各化学 性质之间成负相关关系，但相关性不显著，土壤容重受土壤质地、结构、 有机质含量以及各种自然因素和人为因素的影响。土壤总孔隙度、非毛管 n 山东农业大学硕士学位论文 孔隙度、毛管孔隙度与各化学性质之间有一定的正相关关系，但相关性不 显著。 ( 6 ) 对恢复植物种的适应性评价表明，在泰山抽水蓄能电站破坏山 体植被恢复过程中，最适应的植物种为d 类，包括紫荆( c e r c i sc h i n e n s i s ) 、 扶芳藤( e u o n y m u s f o r t u n e i ) 、葛藤( p u e r a r i al o b a t a ) 、爬山虎( p a r t h e n o c i s s u s t r i c u s p i d a t a ) 、五叶地锦( p a r t h e n o c i s s u sq u i n q u e f o l i a ) ；其次为e 类，包 括黑松( p i n u st h u n b e r g i i ) 、桧拍( s a b i n ac h i n e s i s ) 再次为a 类，包括连 翘( f o r s y t h i as u s p e n s a ) 、蔷薇( r o s am u l t i f l o r a ) 、紫薇( l a g e r s t r o e m i a i n d i c a ) 、板栗( c a s t a n e am o l l i s s i m a ) 、紫叶李( p r u n u sc e r a i f e r a c v p i s s a r d i i ) 、大叶黄杨( e u o n y m u s j a p o n i c u s ) 、小叶黄杨( b u x u sm i c r o p h y l l a ) 、 小叶女贞( l i g u s t r u mq u i h o u i ) 、小叶白蜡( f r a x i n u sb u n g e a n a ) ；c 类包括 火炬树( r h u st y p h i n a ) 、侧柏( p l a t y c l a d u so r i e n t a l i s ) 和f 类包括石榴 ( p u n i c ag r a n a t u m ) 、木槿( h i b i s c u ss y r i a c u s ) 较为适应，不适应栽植的 植物种为b 类包括水杉( m e t a s e q u o i ag l y p t o s t r o b o i d e s ) 、大叶女贞 ( l i g u s t r u nl u c i d u m ) 。 关键词：抽水蓄能电站；破坏山体；立地条件；土壤理化性质；植被恢复 效应 h i 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 t h ee f f e c to f v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o no nd a m a g e d m o u n t a i nb o d yo ft a i s h a np u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o n a b s t r a c t t h i sa r t i c l ei sa b o u tt h ed a m a g e dm o u n t a i nb o a yo ft a i s h a np u m p e d s t o r a g e p o w e rs t a t i o n t h e v e g e t a t i o n r e s t o r a t i o ne f f e c t i v eo f d a m a g e d m o u n t a i nb o d yw i l lb es h o w e di nt h i sa r t i c l e ，t h er e s u l t sa l eb a s e do nt h ew a y o fi n t e g r a t ef i e l di n v e s t i g a t i o na n dl a ba n a l y s i s t h ep u r p o s eo ft h i sa r t i c l ea l e p r e v e n tt h es o i le r o s i o n ，g u a r a n t e et h es t a t i o n sn o r m a lw o r k ，a c h i e v et h ea c c o r d d e v e l o p m e n tb e t w e e nn a t u r a ll a n d s c a p ea n dh u m a nl a n d s c a p e ，s u p p o r tt h e d e c i s i o n m a k i n gb a s i sa n dt e c h n i c a ls u p p o r tf o rt h ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o no f t h ed a m a g e dm o u n t a i nb o d y t h ea r t i c l es h o w e d3 6s i t et y p e sa n dt h ed i v i s i o n i sb a s e do np r i n c i p a lf a c t o rm e t h o d ，a n a l y s i s e dt h es i t ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e o b s t a c l ef a c t o r si nv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n ，i n v e s t i g a t e dt h es o i lp h y s i c a la n d c h e m i c lp r o p e r t i e sd y n a m i cl a w si n3y e a r sa b o u t7r e p r e s e n t a t i v ep l o t s ， a n a l y s i s e dt h ev e g e t a t i o ng r o w t hs t a t u si nd i f f e r e n tm e a s u r e sa n dt i m e v a l y m g r u l e s ，e v a l u t a t e dt h ea d a p t a b l i t yo f2 2k i n d sp l a n t si ns t u d ya r e av e g e t a t i o n r e s t o r a t i o np r o g r e s s ，t h er e s u l t sw i l l s u p p o r t f o u n d a t i o nf o r v e g e t a t i o n r e s t o r a t i o no fd a m a g e dm o u n t a i nb o d y t h em a j o rr e s u l t sa l ea sf o l l o w s ： 1 t h em a i n l yi n f l u e n c ef a c t o r so fd a m a g e dm o u n t a i nb o a ys i t et y p e sa l e a p p e a r a n c e ，s l o p ea n g l e ，h e i g h t ，s o i lt h i c k n e s sa n dg r a v e lc o n t e n ta n dt h e r e s r d t s a l eb a s e do ni n v e s t a g a t i o na n da n a l y s i sr e s u l t so ft h ev e g e t a t i o nr e c o v e r y c o m p l e x i t y t h ed i v i s i o ns i t et y p e si nt h ed a m a g e d m o u n t a i nb o d yo fm o u n t a i n t a ip u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o na l em i n i n gs l o p ew i t hr o c k ，m i n i n gs l o p e 研mt h i ns o i l ，m i n i n gs l o p e 谢mm i d d l i n gs o i l ，d a mb o d y 谢t 1 1n u d er o c k , 山东农业大学硕士学位论文 a b a n d o n e dd r e gs i t e 诵mm i d d l i n gs o i l ，w h i c hi sb a s e do ns c a l a rq u a n t i z a t i o n m e t h o da n da n a l y s i s e d5s i t ef a c t o r sw i t hc l u s t e ra n a l y s i sm e t h o d ，a n d ，i tw a s d i v i d e di n t o5c l a s s e sa n d1 ls u b c l a s s e s t h ec h a r a c t e r i s t i c s ，v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o na n dp a t h w a yo fv e g e t a t i o n r e s t o r r a t i o na r ed i f f e r e n ti nd i f f e r e n ts i t et y p e t h ev e g e t a t i o nm i n i n gs l o p e w i n lm i d d l i n gs o i la n dt h i ns o i la r ee a s yt or e c o v e r y , b u tt h em i n i n gs l o p e 晰n ln u d er o c ki sd i f f i c u l t y a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n c eo f5s i t et y p e s ，t h e v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o nm e a s u r e ss h o u l db ed i f f e r e n tw h i c hb a s e do np r i n c i p l e o fa d a p t a t i o nt ol o c a lc o n d i t i o n s 2 t h ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o nm e a s u r e so fm o u n t a i nt a lc a l le f f e c t i v e i m p r o v et h ec a n o p yd e n s i t y t h ee x p e c t e de f f e c ta b o u tl a n d s c a p er e b u i l d i n g ， i m p r o v i n ge n v i r o n m e n ta n ds l o e d o w nt h es o i le r o s i o nc a nb ea c h i e v e d b u tt h e d i v e r s i t ya b o u tt h em o d i f i e do fs o i lp h t s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sa n d v e g e t a t i o ng r o w t hs t a t u sa r eb e s ta m o n g a l ls i t et y p e s o ) t h es o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sa n dv e g e r a t i o ng r o w t hs t a t u s w h i c hw a sb a s e do nd i f f e r e n tv e g e r a t i o nr e s t o r a t i o nm e a s u r e sa m o n gt h e7 s a m p l ep l o t s s h o w e dl a r g e rd i f f e r e n c e s t h es o i l p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e s ，t h ev e g e t a t i o ns u r v i v a lr a t e ，p r e s e r v i n gr a t e ，g r o w t hi n c r e m e n t , c o v e r a g ed e n d i t yi nb t p t ，b t - z ，l w p ta r em o r eb e t t e rt h a nt h eo t h e r4 s a m p l ep l o t s t h e s ei n d e x e si nt h es q d qa n dq z c a r et h ep o o r e s ta m o n gt h e 7s a m p l ep l o t s ( 2 ) r e a s e a r c ha b o u ts o i lw a t e rc o n t e n ti n7s a m p l ep l o t ss h o w e dt h a tt h i s i n d e xi nb t p t , b t - za n dl 、聊ti sh i g h e rt h a ni ti nt h eo t h e rs a m p l ep l o t sa n d t h e r ei sa nu p w a r dt e n d e n c y , t h ei n d e xi ns q d qa n dq z ci sl o w e rt h a no t h e r s a m p l ep l o t s ，a n d ，t h e r ei sas m a l ld i f f e r e n c eb e t w e e ny l ka n db t - ya b o u tt h e v 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 s o i lw a t e rc o n t e n t a c c o r d i n gt ot h em e t e o r o l o g i c a ld a t ao ft h ey e a r2 0 0 5 ，2 0 0 7 a n d2 0 0 8 ，t h ep r e c i f i t a t i o ni nm a yi sas m a l ld i f f e r e n c e s o ，t h es o i lw a t e r c o n t e n ti sm a i n l yi n f l u e n c e db yt h es i t ep r e p a r i n gm o d e ，v e g e t a t i o ns t a t u sa n d h u m a nd i s t u r b a n c e ( 3 ) t h e w h o l es o i lb a c k g r o u di ss a m e ，b u tt h es o i lc o n d i t i o na n d v e g e r a t i o nh a sl o c a l l yd i f f e r e n c e ，s ot h e r ei sd i f f e r e n c ea b o u tt h ei m p r o v e m e n t o fs o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sa m o n gt h e s es a m p l ep l o t s f r o mt h e s o i lu p p e rl a y e rt ol o w e rl a y e r , t h es o i lw a t e rc o n t e n t ，t o t a lp o r o s i t y , c a p i l l a r y p o r o s i t y , n o n c a p i l l a r yp o r o s i t ya n dc a l yp a r t i c l ec o n t e n th a v ea nd o w n w a r d t e n d e n c y , s o i l b u l k d e n s i t y a n d g r a v e l c o n t e n th a v e a l l u p w a r d t e n d e n c y ，v a r i a t i o nl a wo fs i l tc o n t e n ti sn o to b v i o u s l y , p hv a l u eh a sa l lu p w a r d t e n d e n c y , s o i ln u t r i e n tc o n t e n th a sa nd o w n w a r dt e n d e n c y t h er e s u l t ss h o w e d t h a ts o i li m p r o v e m e n te f f e c ti nt h eu p p e rl a y e ri sb e t t e rt h a nl o w e rl a y e r ( 4 ) t h es o i ln u t r i e n tc o n t e n to fs u r f a c el a y e ri sh i g h e rt h a n i to ft h el o w e r l a y e r , a n dt h eg a po fs o i ln u t r i e n tc o n t e n ti nb t p t , b t - z ，姗t i sl a r g e ，b u tt h e g a po ft h i sb e t w e e ns q d qa n dq z c i ss m a l l ( 5 ) t h e c o r r e l a t i o nb e t w e e ns o i l p h y s i c a lp r o p e r t i e s a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e si sc l o s e l y t h e r ei san e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns o i lb u l kd e n s i t y a n ds o i lc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，b u tt h ec o r r e l a t i o ni sn o tc l o s e l y t h es o i lb u l k d e n s i t yi si n f 1 u e n c e db ys o i lt e x t u r e ，s t r u c t u r e ，o r g a n i cm a t t e rc o n t e n t ，n a t u r e f a c t o r sa n dh u a m nf a c t o r s t h eg e n e r a ll a wi st h a tt h ec o n t e n to fs o i lb u l k d e n s i t yi sb e c o m ed e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s e do fs o i ln u t r i e n tc o n t e n ta n d t h ei m p r o v eo ft h es o i ls t r u c t u r e t h ec h e m i c a lp r o p e r t i e sh a v eap o s i t i v e c o r r e l a t i o nw i t hs o i lt o t a lp o r o s i t y , n o n - c a p i l l a r yp o r o s i t y a n d c a p i l l a r y p o r o s i t y ，b u t ，t h ec o r r e l a t i o ni sn o tc l o s e l y v i 山东农业大学硕士学位论文 ( 6 ) r e s u l t so fc l u s t e ra n a l y s i ss h o w e dt h a tt h et y p ed i st h ef i r s tp l a c eo f t h es u i t a b i l i t yf o rt h ev e g e r a t i o nr e s t o t a t i o no ft h ed a m a g e dm o u n t a i n b o d y ( t y p e d ：c e r c i s c h i n e n s 翘e u o n y m u sf o r t u n e i , p u e r a r i al o b a t a , p a r t h e n o c i s s u st r i c u s p i d a t a , p a r t h e n o c i s s u sq u i n q u e f o l i a ) ，t h es e c o n dp l a c ei s t y p ee ( t y p ee ：p i n u st h u n b e r g i i , s a b i n ac h i n e s i s ) ，t h et h i r dp l a c ei st y p ea ( q r p e a ：f o r s y t h i as u s p e n s e , r o s am u l t i f l o r a , l a g e r s t r o e m i ai n d i c a , c a s t a n e a m o l l i s s i m a , p r u n u sc e r a i f e r ac p i s s a r d i i , e u o n y m u sj a p o n i c u s , b u x u s m i c r o p h y l l al i g u s t r u mq u i h o u i , f r a x i n u sb u n g e a n 力，t h ef o u r t hp l a c ei st y p e ca n df ( t y p e c ：r h u st y p h i n a , p l a t y c l a d u so r i e n t a l i s ，t y p ef ：p u n i c ag r a n a t u m , h i b i s c u s s y r i a c u s ) ，a n dt y p e bi sn o t s u i t a b l e ( t y p e bm e t a s e q u o i a g l y p t o s t r o b o i d e s , l i g u s t r u nl u c i d u m ) k e y w o r d s ：p u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o n ；d a m a g e dm o u n t a i nb o d y ； s i t et y p e s ；s o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ；e f f e c to fv e g e t a t i o n r e s t o r a t i o n v 符号和缩略词说明 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行 科学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮 助和做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本 声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文 的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送 交论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信 息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据 库，并向社会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：鲥勉 导师签名：荔讶 e l 觏：叶6 t o 山东农业大学硕士学位论文 1 引言 1 1 研究的目的、意义 随着经济、社会的不断发展和城市化进程的加快，工业、交通、电力、 能源、城镇等各类开发建设活动日益扩展，人类活动对生态环境的干扰越 来越剧烈，大规模的植被遭到严重破坏，导致了景观破坏、地表裸露、水 土流失等一系列环境失调问题，人类生存和发展的自然基础受到了极大威 胁。特别是山地丘陵区，山地坡面多因挖砂采石使原有的植被和土壤层被 彻底的清除，形成陡峭的裸岩坡面，造成山体破坏残缺，使得地貌、土壤、 水体、大气、植被破坏，造成景观、土地生产力和生态系统破坏，导致生 态环境质量下降，经济和社会可持续发展受到影响。 山东省山地丘陵面积约1 0 1 0 万k m 2 ，约占全省总面积的6 6 0 1 ，分 为鲁东和鲁中南地区，且以鲁中南山地较为集中，主要有泰山、鲁山、沂 山、徂徕山、莲花山、蒙山等。鲁中南地区沉积岩盖层发育，变质岩出露， 以黑云母混合片麻岩、花岗岩、页岩、板岩、砂岩等组成，且二迭纪的砂、 页岩及煤层交互分布，成为建筑石材、煤炭开发的主要地区。各种岩层风 化严重，地表松散，结持力弱，易于水土流失，再加上人为不合理的资源 开发与利用，加剧了该区山体破坏及水土流失状况。 调查表明，公路建设、矿山开采和采石场等开发建设项目是造成山体 破坏和植被受损的最主要的三个原因。近年来，随着公路建设进程的加快， 使得公路沿线路域的山体和植被受到不同程度的破坏，公路施工建设形成 宽度不等的山体破坏带，影响路域景观和生态环境，威胁交通安全。煤矿 等矿山的开采也会造成大规模的生态破坏，开发过程不仅破坏山体与植 被，而且废弃物需要大面积的堆置场地，引起自然条件的变化，并形成限 制植物生长和发育的环境因子，植被恢复十分困难。 建材开采是造成山体和植被破坏的第三个重要原因，近些年来，随着 城乡建设的飞速发展，房地产与城镇基础设施建设规模的不断扩大，石材 的需求量急剧增加，采石场数量也呈激增之势。一方面，采石场在很大程 度上满足了城镇建设发展的需要；另一方面，开山采石对生态环境破坏极 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 大。由于采石场几乎没有挡土墙等防止水土流失的措施，大多也未进行复 垦绿化，导致这一类型山体破碎、岩石裸露、自然植被和土壤破坏十分严 重，会造成水土流失、泥石流、滑坡、河道堵塞等生态问题。而且对人文 和自然景观产生了负效应，严重影响了当地的投资环境( 王国祥等，1 9 8 5 ) 。 各类开发建设活动造成大量的山体边坡岩石裸露，山体因遭受破坏而 形成面积不等、危害程度不同的创口，如矿山开发后残留下来的废弃矿塘、 坑口，公路沿线的取土裸坑、裸岩边坡，建材开发完成后遗弃的采坑、采 石迹地等。这些创口与原来山体的自然景观极不一致，也与森林植被的绿 色景观不相协调，更与当前我国生态环境和可持续发展建设不相融合。破 坏山体创口增加了山体岩崩机率，也加大了创面周围特别是上部表层的不 稳定性，不仅造成生态环境、自然景观的破坏，而且成为诱发滑坡、崩塌 等威胁人民生命财产安全的隐患。另外，残留的散砂碎石和裸露的岩面经 过常年的风化和侵蚀，进一步产生了细砂。在汛期由坡面径流携带进入河 网，使河道水流含沙量增高，水质恶化。如何对开发建设活动造成的岩石 开挖裸露面进行整治并恢复植被，实现与周围环境的协调，成为我国生态 环境建设中面临的一个重要课题。 植被建设是恢复与重建生态系统、控制水土流失、改善生态环境的有 效措施( 卫智军等，2 0 0 3 ) ，我国在不同区域退化生态系统的恢复与重建 中取得了较好的结果( 赵勇等，2 0 0 7 ) 。破坏山体生态修复的根本途径是 恢复植被，而被破坏山体的植被靠天然恢复可能需要几十年甚至1 0 0 年的 时间( 陈波等，2 0 0 3 ) ，采用人工造林的方法则可加快植被恢复进程( 杨 京平等，2 0 0 2 ) 。 我国对破坏山体恢复重建的研究落后于国外发达国家。进行破坏山体 植被恢复的研究不仅有助于解决生产实践中的问题，对于减少山体水土流 失、改善生态环境具有重要的意义，而且对防止生态恶化、美化生态景观 具有重要意义；更为重要的是，泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复的研 究对维护水库正常抽水蓄能发电、实现自然景观、人文景观和谐发展具有 重要的现实意义。此外，开展破坏山体植被恢复的研究也可为同类地区进 行裸露山体综合治理提供决策依据和技术支撑。 泰山抽水蓄能电站在坝体和道路建设过程中使原生植被遭到了严重 2 山东农业大学硕士学位论文 破坏，山体裸露，缺乏覆盖，破坏了自然景观，对区域的人文和自然景观 产生了负效应( 刘刚等，2 0 0 6 ) 。为改变这种状况，改善电站生态环境和 开发泰山新景区，实现生态、经济、社会的可持续发展，首要工作就是恢 复已经破坏山体的植被，增加岩体覆盖。解决破坏山体的植被恢复与重建 过程中的先绿问题，最有效的手段就是通过人工植树种草，尽快恢复裸露 山体的植被覆盖。因此，本研究即以此为切入点，以泰山抽水蓄能电站破 坏山体及其恢复的植被为研究对象，通过3 年的跟踪调查，开展了立地类 型划分、植被恢复方式方法、植被恢复的土壤改良效应、植被生长状况等 研究，以期揭示不同恢复措施的恢复效果，提出适宜于破坏山体的植物种 及恢复措施。本研究的目的为：( 1 ) 根据破坏山体的状况，划分立地条件 类型，提出相应的植被恢复措施；( 2 ) 探讨植被恢复过程中土壤理化性质 的动态变化规律，分析土壤理化性质与植被恢复间的关系；( 3 ) 揭示不同 植被措施下不同植物的生长状况和恢复效果；( 4 ) 筛选适宜泰山破坏山体 植被恢复的植物种类，为周边及同类地区破坏山体植物种选择提供参考。 1 2 受损生态系统的植被恢复方法 生态系统具有很强的自我恢复和自然演替能力，即使在植被完全破坏 的情况下，生态系统都有可能得到恢复( 舒俭民，1 9 9 8 ) ，恢复生态系统 的合理结构、高效功能和协调关系。在人类的参与下，一些生态系统不仅 可以加速恢复而且可以改建或重建。 包维楷( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 等认为，植被恢复和重建对策与途径的选择依 据是所处的社会、经济和自然环境条件。通常有三种对策。第一种是消除 人为因素，通过自然恢复过程，缓慢地恢复。这需要较长的时间，恢复过 程中可能还会进一步退化。第二种选择是在人类的帮助下，恢复到初始状 态，如果成功，就成为真正的恢复；如果不完全成功可能恢复到某阶段， 叫重建。第三种选择是按照人们的愿望通过建立人工植被，替代原生植被 方向的演替。这种选择可能导致植被结构简单化，物种单一。利用第二种 与第三种相结合，即遵循自然恢复演替规律，同时一定程度上满足人类生 存发展的经济需求，恢复和重建生态经济型植被是符合社会、生态与经济 需求的良好对策。 3 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 1 2 1 自然恢复 “自然恢复”就是无需人工协助，只是依靠自然演替来恢复已退化的 生态系统( 谢焱，2 0 0 2 ) 。 封山育林是自然恢复的典型方法。所谓封山育林，就是禁止人们对森 林植被的继续破坏，对尚存林木及其天然更新能力加以保护，使之得到一 定的恢复( 包维楷，1 9 9 8 ) 。使这些地区不受人类活动的影响，同时防止 火灾及杂草入侵，为地带性植被创造适宜的生态条件，促进自然更新和顺 行演替。该方法的优点是：保护珍稀物种和增加森林的稳定性，投资小， 效益高；在保持水土、控制和改善微气候、保护生物多样性和维持大气平 衡方面，封闭后自然恢复的森林要比人工林强得多。但封山育林只能用于 自然条件好的地方，其主要对象是次生林和次生林受到严重破坏形成的残 林迹地、生有稀疏乔木和幼树的灌丛地，有防护意义的疏林地等( 杨京平 等，2 0 0 2 ；于辉等，2 0 0 5 ) 。 封山育林的技术措施应做到对象适宜，及时封护，积极培育和育改结 合，灵活应用有关技术。主要包括：诱导针阔混交林的技术措施、幼林抚 育措施、人工促进天然更新措施、改造措施等。 1 2 2 人工恢复与生态恢复 ( 1 ) 人工造林 传统人工造林，速度快，但目前由于多选用针叶树或外来的速生树种， 采用带状、块状等种植模式，存在许多问题。树种单一、造林模式单一； 致使生物多样性降低，抗性差，病虫害加剧：树龄结构单一，林地季相变 化不明显；缺乏灌木层和地被层，空间单一、景观单一等。 ( 2 ) 生态恢复 谢焱( 2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) 认为，“生态恢复 是通过人工方法，按照自然 规律，恢复天然的生态系统，也就是人工促进自然恢复。“生态恢复”的 含义远远超出以稳定水土流失地域为目的种树，也不仅仅是种植多样的当 地植物，“生态恢复 是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。 人类没有能力去恢复出与原有系统一样的天然系统，但是可以帮助自 然，把个地区需要的基本植物和动物放到一起，提供基本的条件，然后 4 山东农业大学硕士学位论文 让它自然演化，最后实现恢复。因此生态恢复的目标不是要种植尽可能多 的物种，而是创造良好的条件，促进一个群落发展成为由当地物种组成的 完整生态系统。或者说目标是为当地的各种动植物提供相应的栖息环境。 “近自然法 是以生态学潜在自然植被和群落演替基本理论为依据， 选择适生乡土植物，采用混交、异龄和复层，超常速、低造价地营造具有 群落结构完整、物种多样性丰富、生物量高、区域稳定状态、后期完全遵 循自然循环规律的“少人工管理型”植被( 达良俊，2 0 0 4 ；张劲峰等，2 0 0 5 ) 。 宫胁森林重建法采用改造土壤、控制水分条件，利用当地的乡土树 种，即天然的和潜在的植被类型，在较短时间内建立适应当地气候的、稳 定的顶级群落。该方法强调和提倡用乡土树种建造乡土森林，主要是建群 种类和优势种类，营造的是环境保护林( 王仁卿等，2 0 0 2 ；王仁卿，2 0 0 2 ) 。 物种框架法是指在距离天然林不远的地方，建立一个或一群物种， 作为恢复生态系统的基本框架，这些物种通常是植物群落中的演替早期阶 段物种或演替中期阶段物种，即先锋树种( 任海等，2 0 0 4 ) 。其生态系统 的演替和维持依赖于当地的种源来增加物种和生命，并实现生物多样性。 因此这种方法最好是在距离现存天然生态系统不远的地方使用，例如保护 区的局部退化地区恢复，或在现存天然斑块之间建立联系和通道时采用。 最大生物多样性方法是指尽可能地按照该生态系统退化前的物种 组成及多样性水平种植进行恢复，需要大量种植演替成熟阶段的物种，忽 略先锋物种( 任海等，2 0 0 4 ) 。这种方法适合于小区域高强度人工管理的 地区，例如城市地区和农业区的人口聚集区。无论哪种方法，都要加强利 用自然潜力，加强利用乡土种进行生态恢复。 1 2 3 “生态设计”方法 1 9 6 9 年，麦克哈格在其著作设计结合自然中，首次确立了“生 态规划”的思想。1 9 7 8 年，西蒙兹再次详细论述了“生态设计与规划”。 生态设计，就是指与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最 小的设计形式。这种协调意味着设计尊重物种多样性，减少对资源的剥夺， 保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，以有助于改善人 居环境及生态系统的健康( 俞孔坚等，2 0 0 1 ；骆天庆，2 0 0 0 ) 。 生态设计要求尽量展示自然、生态之美，要将艺术和自然环境与生态 5 泰山抽水蓄能电站破坏山体植被恢复效应 要素相结合，彰显自然景观之美。通过合理的生态设计，可以节约资源， 在自然环境中，也就意味着生态与经济的相互促进。从长期来看，“生态 的”就是“经济的 。 破坏山体植被恢复的目标是要使生态学的竞争、共生、再生和自生原 理得到充分的体现，区域资源得以高效利用，人与自然高度和谐。在恢复 和保护生态环境的同时，还应兼顾旅游开发价值，应以生态学的理论为指 导，慎重保护和利用自然资源，营建人一生物一自然共生共存的有机整体。 人工植物群落如何在被破坏的生态系统中合理配置和布局，关系到植被恢 复和重建的成败。因此，应采用生态规划技术和生态学原理，确定最合适 的土地利用配置，最佳的植物群落布置，使其结构合理，功能正常发挥。 1 3 植被恢复技术 1 3 1 立地条件改善技术 改善立地条件，主要是土壤条件的改善。包括土壤质地、结构、保水 保肥能力、理化性质、有机质含量等方面的改善( 孙楠，2 0 0 2 ) 。对于营 养缺乏的土壤，最有效和最实际的方法是种植当地的豆类植物，通过它们 的固氮作用来增加营养。另一种方法是使用有机肥料，增加土壤微生物的 活性