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植被演替的研究现状与展望 沙漠是人类世界面临的主要生态环境问题之一。据估计,目前全球荒漠化土地面积4 560万km2,几乎相当于俄、加、中、美4国国土面积的总和。全世界近100个国家的10亿人口受到越来越严重的荒漠化威胁,1.35亿人口将可能失去赖以生存的土地。由于荒漠化的发展,每年全球直接经济损失高达423亿美元,间接损失约为直接损失的10倍。它的主要威胁区是亚、非、拉美发展中国家的干旱、半干旱地区和亚湿润地带。我国就是其中受荒漠化,尤其是沙质荒漠化(沙漠化)危害最严重的地区。 1 土地沙漠化发展的趋势 我国是世界上沙漠化面积较大、分布较广的国家之一。当前我国沙漠化土地面积达33.4万km2,其中已经沙漠化的土地17.6万km2,正在沙漠化的土地15.8万km2,其分布东起黑龙江西至新疆,断续延伸长5 500km。沙漠化的发生与发展,给我国广大沙漠化地区的生态环境、资源、社会经济发展和人民群众的生活等造成了严重的危害与威胁。沙漠化是致贫的根源,严重危及沙漠化地区乃至全国的可持续发展。 沙漠化是指在干旱半干旱(包括部分半湿润地区)脆弱生态环境条件(具有一定的沙物质基础和干旱大风的动力条件)下由于过度人类活动与自然资源、环境不相协调所产生的一种以风沙活动为主要标志的土地退化过程。沙漠化就是沙漠环境的形成与发展过程。沙漠化的发展,使环境发生了显著的变化。其中最显著的变化有:土壤肥力的下降,地表植被的破坏,生物多样性的减少和丧失,植物群落处于逆行演替阶段以及生态系统的结构和功能的变化等。而这些变化实质上可以作为衡量一个地区沙漠化发生发展的重要指征。 50年代以来,我国就开展了防治土地沙漠化的治理与研究工作。尽管在局部地区沙漠化土地有所减缓,甚至逆转,但是在全国范围内沙漠化土地仍在扩大。我国北方农牧交错带地区土地沙漠化发展迅速;虽然在局部进行治理并开始逆转,但总的趋势是仍在继续发展;治理的速度赶不上破坏的速度。50~70年代,沙漠化土地平均每年扩大1 560km2,80年代每年达到2 100km2,90年代以来更扩大到2 460km2。可见,按以往的治沙方法,难以扼制原有已沙化土地不延续,不扩大。因此,必须寻求新的治沙途径,实施新的防治沙漠化工程,实现沙漠化地区人口、资源与环境的协调发展。本文是从沙漠化与植被演替的关系研究入手,综述了沙漠化地区植被的进展、逆行演替的特征、规律以及与沙漠化的关系,借以提出植被恢复的合理途径,同时对恢复或重建破坏、受损的脆弱生态系统起到指导作用。 2 植被遗传因素的研究 2.1 群落演替研究概况 1806年John Adlum首次使用“演替”一词。自1916年Clements创立演替及其顶极学说以来,演替问题就成为生态学领域中长盛不衰的研究课题之一,成为研究群落及其诸多生态因子演变形式的重要领域。近些年来,随着多学科的渗入使得有关演替理论的探讨更加活跃。 群落演替的研究由来已久,从King(1685)首次概述低湿地群落的演替关系以来,就开展了这方面的早期研究工作。在这一时期里,人们对演替已从一般现象的认识进入到具体的观察与研究。然而,直到20世纪,Clements(1916)发表了一部名为“植物演替—植被发展的分析”(Plant succession,an analysis of the development of vegetation)的经典著作,演替一词才开始被大多数植物学家在进行植被动态的研究中广泛采用。到20世纪初期,对演替的研究仍以定性描述为主。Clements(1916)完成了植物演替近代概念的形成,提出了演替系演替期及顶极群落的概念和分类学说。从一个地区的气候顶极群落开始,将其它群落排成以年代为顺序序列的研究途径被许多生态学家所接受,并以同样的方法或修正后的方法加以应用。Lindeman(1942)将Tansley的生态系统概念应用到演替研究中,认为:“演替是以生态系统为基础的现象,也是被生态系统控制的现象”。使得人类对演替规律的研究进入到更为宏观的水平。 50年代以后,群落演替研究中动态的观点在北美生态学界得到发展。Whittaker(1957)对Clements系统发育的分类大纲以及在认识演替趋势中不重视环境作用的思想和方案进行了批评,肯定了植被动态的观点,强调观察种群在时间变化上的比率及类型是在演替中发现序列的唯一手段。Curtis(1959)等人强调植被在空间和时间上连续变化的思想,Daubenmire(1961)则强调次生演替的过程。进入70年代以来,北美生态学家对演替的研究扩展到整个生态系统。Bormnan和Likens(1979)以美国东北部生态系统为例,在15a研究成果基础上,完成了经典著作“森林生态系统的格局与过程”(Pattern and Process in a F