随着我国西部大开发这一重大战略决策的提出，以退耕还林/草为核心的生态环境建设在西部展开，对减缓土地沙化、控制水土流失、有效涵养水源、改善西部生态环境起到积极作用。植被的恢复与重建已经成为众多学者关注的问题。因为植被有较好的水土保持功能，所以其恢复与重建将影响土壤养分分布和保持。恢复植被可以涵养水源、改良土壤、增加地面覆盖、防止土壤侵蚀，进而减少土壤养分流失。随着退耕还林/草工作的开展，社会开始广泛关注和重视黄土高原的植被恢复工作，对于这方面的研究也已经取得了一定的成果。
退耕还林/草工程实施以来，黄土高原植被覆盖度总体状况明显好转，呈现出显著的区域性增加趋势，其中以黄土丘陵沟壑区植被恢复态势最为典型。为了有效改善我国日益严重的水土流失和土地沙漠化问题，需要改善逐渐恶化的生态环境。
退耕还林/草工程究竟在哪些方面影响了黄土高原地区生态环境演变？
采用人工手段恢复林草植被的组成、结构、功能表现如何？
不同年限、不同覆盖度、不同类型的人工植被恢复下土壤因子发生了怎样的变化？
人工植被与天然植被相比，生态因子影响的差异如何？
什么样的林草布局才能产生最佳的生态效应？
这些问题已成为退耕地生态恢复与植被重建中需要进一步深入研究的内容。因此，正确回答退耕还林/草工程的土壤生态效应，不仅有助于客观地定性/定量评价这一工程，为国家当前和今后退耕还林/草工程的可持续发展提供科学的决策依据，而且进一步丰富和完善退耕还林/草工程的学科理论，发挥退耕地人工植被的生态服务功能。
基于此，《黄土高原植被恢复的土壤环境效应研究》一书回顾了黄土高原植被恢复进程，归纳和总结了植被恢复的土壤环境效应，可为从事黄土高原植被恢复建设与土壤生态研究的科研人员提供科学借鉴。
安韶山 等著
北京：科学出版社，2020.10
目录
序
前言
第一章 黄土高原植被恢复概述
第一节 黄土高原植被恢复与重建理论
第二节 近百年黄土高原植被恢复概况
第三节 黄土高原退耕还林/草工程
一、自然恢复
二、人工恢复
第四节 黄土高原自然植被恢复进程
一、森林植被恢复进程
二、草原植被恢复进程
第五节 近30年黄土高原植被NDVI变化
一、黄土高原植被NDVI时间变化趋势
二、黄土高原植被NDVI空间分布特征
三、黄土高原植被NDVI空间变化趋势
第六节 小结
第二章 植被恢复与土壤的相互作用
第一节 植被恢复对土壤的影响
第二节 土壤对植被恢复的影响
第三节 小结
第三章 植被恢复中土壤有机碳的变化
第一节 不同尺度下土壤有机碳储量的变化
一、区域尺度
二、生态系统尺度
三、流域尺度
第二节 植被恢复中的土壤有机碳含量
一、植被区
二、恢复年限
三、演替阶段
第三节 植被恢复中的土壤有机碳形态
一、土壤活性有机碳
二、土壤缓效性有机碳
三、土壤惰性有机碳
四、不同形态土壤有机碳的稳定性研究
第四节 小结
第四章 枯落物分解对土壤有机碳的贡献
第一节 枯落物分解研究概述
一、枯落物的定义
二、枯落物分解过程
三、枯落物分解的研究方法
第二节 植被恢复中枯落物生物量的变化特征
一、不同封育条件下草地枯落物蓄积特征
二、不同林分枯落物蓄积特征
三、不同环境条件下枯落物蓄积特征
第三节 草地枯落物分解对有机碳的贡献
一、典型草地枯落物分解对土壤有机碳的影响
二、不同混合条件下枯落物分解对土壤有机碳的影响
三、草地枯落物分解对土壤有机碳形态的影响
第四节 森林枯落物分解对土壤有机碳的影响
一、森林枯落物分解对土壤总有机碳的影响
二、森林枯落物分解对土壤活性有机碳的影响
第五节 小结
第五章 植被恢复中土壤氮素转化特征
第一节 区域土壤氮素的分布特征
一、土壤氮素储量
二、土壤全氮含量
三、土壤氮素组分含量
第二节 不同植被恢复方式下土壤氮素的分布特征
一、自然恢复
二、人工恢复
第三节 枯落物分解过程中土壤氮素的变化特征
一、林地
二、草地
第四节 土壤氮素转化作用及其机制
一、原位矿化过程中土壤氮素的转化作用
二、室内模拟矿化过程中氮素的转化作用
三、15N标记外源有机氮在土壤中矿化的途径与机制
第五节 土壤氮素转化相关生物学指标的变化
一、土壤氮素转化微生物生理群的变化
二、土壤氮素转化酶活性的变化
第六节 小结
第六章 植被恢复中土壤团聚体效应
第一节 土壤团聚体分析方法
一、Yoder法
二、Le Bissonnais法
三、超声分散能量法
第二节 超声分散能量法在土壤团聚体评估中的应用
一、土壤团聚体稳定性评估
二、土壤团聚体层次性判别
第三节 土壤团聚体特征对黄土高原植被恢复的响应
一、陕北黄土高原不同植被区土壤团聚体特征
二、宁南黄土丘陵区植被恢复下土壤团聚体特征
三、刺槐林地和柠条林地土壤团聚体特征
第四节 土壤团聚体稳定性与抗蚀性的关系
一、不同植被区土壤抗蚀性
二、刺槐和柠条林地土壤抗蚀性
第五节 小结
第七章 黄土高原土壤微生物群落结构与功能
第一节 黄土高原土壤微生物地理格局
一、土壤微生物多样性分布特征
二、土壤微生物群落结构分布特征
三、土壤微生物生物地理学分布的驱动因子
第二节 黄土高原植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响
一、植被恢复对土壤酶活性的影响
二、植被恢复对土壤微生物量的影响
第三节 黄土高原土壤微生物群落结构多样性特征
一、地形因子对土壤中总PLFA含量的影响
二、植被类型对微生物群落结构多样性的影响
第四节 黄土高原土壤微生物群落遗传多样性特征
一、不同植被类型对土壤细菌群落的影响
二、不同梯田类型对土壤微生物群落结构的影响
三、植被演替对土壤细菌群落结构的影响
第五节 小结
第八章 植被恢复中的生态化学计量特征
第一节 概述
第二节 刺槐林地生态化学计量特征
一、不同林龄刺槐生态化学计量特征
二、不同纬度下刺槐林地生态化学计量特征
第三节 柠条林地生态化学计量特征
一、不同林龄柠条林地生态化学计量特征
二、不同恢复年限下柠条林地生态化学计量特征
第四节 草地生态化学计量特征
一、不同封育年限草地生态化学计量特征
二、不同类型草地生态化学计量特征
第五节 叶片–土壤–土壤微生物生态化学计量特征案例分析
一、不同林龄刺槐林地叶片–土壤–土壤微生物生态化学计量特征
二、不同恢复年限柠条林地土壤微生物生态化学计量特征
第六节 小结
第九章 黄土高原植被恢复的土壤水分效应
第一节 黄土高原水资源特征
一、黄土高原土壤水资源特征
二、黄土高原土壤水分时空分布特征
第二节 黄土高原土壤水库
一、土壤水库概述
二、土壤水库蓄水数量特征和动态变化
三、土壤水库蓄水量和亏缺量
第三节 黄土高原土壤水分影响因子
一、土壤因子
二、植被因子
三、地形因子
四、人为因子
五、土地利用
六、降水与土壤水资源
第四节 植被恢复的土壤水分效应
一、植被恢复中植被变化特征
二、不同退耕年限土壤水分变化特征
三、土壤水资源承载力
第五节 小结
第十章 黄土高原植被恢复与生态系统服务功能
第一节 黄土高原生态系统服务功能概述
第二节 纸坊沟流域生态系统服务功能
一、土壤保持功能评估
二、水源涵养功能评估
三、碳储量功能评估
四、生境质量评估
五、生态系统服务功能综合评估
六、生态系统服务功能影响因素
第三节 小结
参考文献
后记
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该书回顾了退耕还林/草工程实施以来黄土高原植被恢复进程，归纳和总结了植被恢复对土壤固碳、土壤微生物多样性、土壤团聚体稳定性和区域生态服务功能等产生的环境效应。该书是在作者总结其主持和参与的多项课题的研究成果的基础上完成的，是相关研究工作的系统归纳与总结。作者将长期的观测数据、试验结果和已有的研究成果进行汇总分析，较为系统地回答了黄土高原植被恢复的土壤环境效应等科学问题，为从事土壤生态研究的科研人员提供了科学借鉴，为恢复黄土高原植被及发挥其生态环境效应提供了科学依据。
中国科学院院士
2019 年9 月
观点
“第十章 黄土高原植被恢复与生态系统服务功能”小结
黄土高原的植被恢复工作始于20 世纪80 年代，历经30 多年的治理，植被得以恢复。在植被恢复的背景下，仍然出现了大量的生态问题。例如，植被恢复后，不同生态系统服务之间的平衡关系？植被恢复如何影响生态系统服务功能？这是有待解决的问题。
尽管生态系统服务长期以来被人们所忽视，但黄土高原生态环境脆弱区的生态系统服务功能依然是客观存在的，这些服务功能远不足以维持系统的自我循环，导致生态环境恶化趋势日趋严重。为此，必须科学分析该地区生态系统服务的现状与不足，并采取科学合理可行的生态系统恢复对策，为生态–经济系统的协调可持续发展提供生态保障。
▲ 纸坊沟流域生态系统服务功能的雷达图
黄土高原纸坊沟流域土壤碳储量虽整体呈增加趋势，变化幅度却很小。土壤有机碳的累积和恢复是一个长期过程，植被恢复应着眼于长期效应，频繁的土地利用变化可能会降低土壤碳截流效果，而长期保持更有利于本区域土壤固存大气中的CO₂。随着退耕还林/草的开展和坝地的增加，从生态系统流失的碳可以通过固碳重新被土壤和植被吸收，从而恢复退化的土壤，增加生态系统碳储量。乔木林地与灌木林地虽均为碳汇，然而互相转换后均造成CO₂ 降低，即不利于土壤碳的保持，因而就林地来说，更适合保持不变，转换树种后，对土壤进行了扰动，反而造成了碳损失。增加生态系统的碳汇功能应从增加输入量、减少输出量和增加稳定性去实现。那么需要将尺度效应（尺度耦合与转换）纳入，加强固碳过程的物理机制，同时消除地理格局与气候因素的影响，完成土壤—植被—流域—区域—景观格局的尺度转化与推移，合理控制不同尺度下的固碳效应。
黄土高原地区严重的水土流失会引起土地资源的退化，该区是否继续实施大规模退耕还林/草工程是一个值得深思的问题。黄土高原植被恢复应该已进入了自然演替阶段，其固碳效应也进入了一定的稳定时期，如果继续大规模实施退耕还林/草工程，将是弊大于利，需要谨慎为之。目前，我国开展生态系统固碳研究可能存在一些误区，政策对固碳措施的影响较大。例如，如不能充分考虑当地的气候条件和土壤环境条件，盲目开展生态固碳工程将导致土壤退化和水土流失。农田管理的不规范及施肥、土地利用变化都可能导致CO₂ 的泄漏。因此，黄土高原采用何种固碳措施需要认真考虑和权衡各种资源优先顺序。例如，退耕还林/草有利于增加碳汇，但农田面积和作物总生产量的降低又会导致固碳量减少；转变土地利用方式或提高耕作强度可生产更多有价值的作物，但可能会减少栖息地，并增加CO₂ 的排放量。因此，需要确定碳汇/源和土地利用变化对潜在碳汇与生态效益的影响。
本文摘编自《黄土高原植被恢复的土壤环境效应研究》（安韶山等著. 北京：科学出版社，2020.10）一书“前言”“序”“第十章 黄土高原植被恢复与生态系统服务功能”，有删减，标题为编者所加。
（土壤与植被相互作用研究系列）
ISBN 978-7-03-063614-0
责任编辑：陈 新 闫小敏
本书是关于黄土高原植被恢复与土壤相互作用研究的集成，是作者主持和参与的多项科研项目的凝练与总结。本书主要涉及黄土高原植被恢复特征、土壤有机碳固定、土壤团聚体稳定性及抗侵蚀能力、土壤微生物群落特征及其对植被恢复的响应、植被与土壤生态化学计量特征、植被恢复下生态系统服务功能提升等研究内容。
本书适合土壤学、生态学、环境科学等学科，以及水土保持与荒漠化防治领域的广大科技工作者和研究生阅读。
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