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可持续发展是当今世界的主题,也是理论和实践研究的热点。黄土高原,尤其是其北部与鄂尔多斯高原交接的砒砂岩区——如皇甫川流域,是我国水土流失极为严重、生态极为脆弱的地区,其坡面生态系统可持续性既是水土保持功能维持的基础,也是区域经济社会系统的重要保障。本文以皇甫川流域为例,将丘陵坡面视为一个复合生态系统,进行生态系统可持续性评价研究,具有重要的理论和实践意义。 作者在阅读大量国内外相关文献,综合分析相关理论、方法研究进展的基础上,选取2个位于自然保护区的纯天然坡面和8个受人类不同干扰的坡面为研究对象,通过野外调查和室内实验,多种分析方法结合,研究了坡面生态系统植被、土壤、农牧业生态效率等关键因子特征、可持续性评价模型、优化配置模式和管理策略等。主要结论如下: 1)构建了黄土高原砒砂岩丘陵区坡面生态系统可持续性评价指标体系(Indicators)和评价模型; 2)植被特征:各坡面物种组成、植物多度、群落盖度、生物多样性和生物量均有一定差异,总体上阴坡(半阴坡)比阳坡(半阳坡)好,纯自然坡面比有人为干扰坡面好。 3)土壤抗侵蚀能力和肥力特征:土壤抗侵蚀能力较强的坡面有阿贵庙坡面和石同梁坡面,其次是乌素沟坡面;抗侵蚀能力最弱的为黑毛兔沟坡面和纳林沟坡面。人类的利用方式是造成各坡面土壤抗侵蚀能力不同的根本原因。同时,阳坡以水蚀为主,阴坡以风蚀为主。纯自然坡面的土壤肥力最高,其次是农田较多的黑毛兔沟坡面,其余坡面土壤肥力均较低,说明农业生产对土壤肥力影响重大。 4)农牧业生态效率:受人为干扰和利用强度越大的坡面,其生态系统服务价值损失量越大;各坡面农牧业净产值均很小,平均为10.63元/亩,几乎全部由牧业贡献。各坡面复合生态系统农牧业生态效率均较低,平均为3.51％,资源利用效率不高。农牧业生态效率最高的是石同梁坡面为14.68％,这是由于农牧业产值相对较大和生态系统服务价值损失量相对较小两方面决定的,其他各坡面亦如此。 5)生态系统可持续性评价:10个典型坡面可持续性排序(高→低)如下:SL-D、SL-C、SL-I、SL-E、SL-F、SL-H、SL-A、SL-B、SL-G、SL-J,其中排在前两位的阿贵庙坡面C和D处于较可持续状态;乌素沟(西南坡)G和石同梁(北坡)J处于恶化状态;其余6个坡面处于不可持续状态;没有处于可持续和一般可持续状态的坡面。 6)黄土高原砒砂岩丘陵区坡面生态系统最优配置模式:阳坡(半阳坡):坡顶(天然草地)→坡面(退耕还林地)→坡底(退耕还林地)→阶地/台地(农田)→沟谷(荒地);阴坡(半阴坡):坡顶(退耕还林地)→坡面(退耕还林地)→坡底(退耕还林地)→阶地/台地(农田)→沟谷(荒地/乔木)。 7)研究区除阿贵庙自然保护区外,其他坡面均处于不可持续或者恶化状态,说明该区域恶劣的自然环境条件完全不适合人类进行开发利用,当地政府部门应继续加强退耕还林和封山禁牧政策的实施和维护力度,增加坡面植被覆盖度;引导农牧民自愿进行生态移民,减少人类活动对坡面的破坏;提高农牧业生态效率,提升资源利用效率;同时在小流域上进行水土保持淤地坝工程,从途径上治理水土流失,使黄土高原砒砂岩丘陵区摆脱生态环境继续恶化的命运。 论文的创新性主要体现在:1)坡面生态系统可持续性评价指标体系和评价模型,对于生态指示器(Ecological Indicators)等理论研究和黄土高原砒砂岩区生态建设的实践,具有重要的参考价值。2)典型丘陵坡面农牧业生态效率研究,探明了砒砂岩坡面牧业、种植业的生态效应,坡面生态服务功能价值丧失的原因和生态效率低/经济社会效益也低的“不可持续”的现状。3)坡面对照分析表明,人类活动压力是造成坡面生态系统可持续性低下的主要因素;对坡面生态系统配置模式的优化,具有理论意义和应用推广价值。