第1章绪论
1.1背景和意义
黄土高原，这块中华民族古文明的发祥地，曾是中华民族的摇篮，在中国文化和经济发展中发挥了重要作用。它承东启西、卫南济北，原经纬度为东西跨越14个经度（100°E～114°E），南北跨越8个纬度（33°N～41°N），战略地位十分重要。李博（1996）认为，我国北方40多亿亩（1亩~666.7m2）草地中，潜力较大的是农牧交错带，该区从东北往西南沿大兴安岭、吕梁山、六盘山一线呈带状分布。黄土高原则正位于这个交错带上。
但是，在长期的历史过程中，由于自然、社会经济活动的叠加影响，特别是不合理的砍伐、滥耕、过牧和单一的作物经营，黄土高原被置于人类的掠夺之下（任继周，1992）。致使该区长期以来经济落后，贫困面广。新中国成立以来，国家对黄土高原地区的治理与开发一直十分重视，做了许多工作。许多专家学者进行了大量的考察和研究，取得了明显成效。
黄土高原丘陵区是我国黄土高原的主要地貌形态，位于35°N～40°N、102°E～114°E，坡度一般为10°～35°，面积约2.5万km2，约占黄土高原总面积的64%，地势起伏较大，山高沟深，海拔多在1400m以上，水土流失严重，是我国生态建设关键区和生态脆弱区。宁夏黄土高原丘陵区位于宁夏南部山区，地带性植被为典型草原，主要由旱生多年生长芒草（Stipa bungeana）和大针茅（S.grandis）为建群种的群落组成，盖度为30%～70%，是宁夏主要的生态屏障和牧业基地。但是，由于自然因素和人为不合理利用，宁夏典型草原生态环境恶化，植被遭到严重破坏，水土流失严重，该区植被恢复与重建引起了众多学者和历届当地政府的高度关注。因此，研究该区的草地生态建设和草地资源可持续发展具有深远的理论意义和重要的现实意义。
草地农业种植模式从一出现就表现出良好的生态效益和经济效益。根据美国资料，草地农业的经济效益比单一农业高6～10倍，在澳大利亚、加拿大、美国和法国等有良好发展，尤其在半农半牧区更适合发展这种种植模式（胡自治，1989）。王宁和姚爱兴（1993）、任继周和王宁（1999）等对草地农业在半农半牧区的建立与发展做了大量研究，取得了丰硕成果，在对黄土高原进行了深入的研究和考察后，提出了草地农业系统应是黄土高原农业系统主体的观点，认为典型草原（斯太普草地）农业系统是该区生态环境治理的重点。
随着国家退化草原生态恢复工程的实施，黄土高原丘陵区实施了禁牧封育，以及开挖水平沟、鱼鳞坑、反坡梯田等工程措施来促进草原植被快速修复。目前，宁夏黄土高原丘陵区典型草原已全部实施了禁牧封育措施，水平沟和鱼鳞坑总扰动面积占当地丘陵草原面积的20%以上。这些地表扰动措施的实施可能使草原植物群落结构、种群格局和生态位、土壤种子库、土壤理化性质和土壤生物学特性等植被特性发生变化，使天然降水得到了再分配，使土壤水分发生了变化，而且这种变化又受降水、地形、蒸发、土壤、地上植被等多种因素的影响。
黄土高原丘陵区多地处半干旱地区，降水少、生境脆弱，如何使退化草地生态得到恢复与重建，农、林、牧以怎样的比例发展，才能在现有的条件下建立一个结构与功能相对稳定、持续发展的草地农业系统，这也是本研究的内容之一。因此，在半农半牧区的黄土高原丘陵区，开展生态修复措施对典型草原植被群落、土壤种子库和土壤特征的影响、草地资源的可持续发展等研究对该区草地管理具有重要意义。一方面，可以直接反映该区草地生态建设效应；另一方面，可为国家和有关部门实施黄土高原生态环境治理与农业可持续发展提供决策依据。
因此，在宁夏黄土高原丘陵区典型草原大面积实施水平沟、鱼鳞坑和封育措施进行植被恢复的背景下，以任继周（1995）所倡导的土地-植物-动物-社会产品“四位一体”的草地农业生态系统工程理论为依据，在对黄土高原草地进行分类研究的基础上，以宁夏黄土高原丘陵区典型草原中实施的不同地表扰动方式为对象，对各措施实施后不同恢复年限的植物群落特征、物种多样性、种群空间格局、生态位、土壤种子库、土壤理化性质、团聚体特征、生物学特性、土壤水分特征和草地小气候变化等开展研究，探讨不同生态恢复措施下草地植被演替序列及特征、演替趋势，土壤种子库组成、大小和时空变化特征；研究植物群落特征变化，分析植物群落与土壤环境因子，以及种子库与地上植被及土壤因子的关系；揭示这些措施对天然草地水分分配和植被恢复的作用及机制，以达到协调水土关系、*优利用水资源；评价封育、水平沟和鱼鳞坑三种措施的生态恢复效果，提出该区退化草地生态恢复适宜措施和草地资源可持续发展对策。本研究紧密结合宁夏黄土高原丘陵区乃至周边地区草原植被建设实践，旨在为该区草地生态建设和草地科学管理提供理论依据和实践指导，对丰富恢复生态学理论有积极意义。
1.2研究现状
1.2.1草地分类
草地类型是指在一定的时间、空间范围内，具有相同自然和经济特征的草地单元。草地分类是草地类型学理论的具体实践。由于世界上的草地类型纷纭杂沓，生产力发展水平及草地科学研究处于年轻的发展阶段，因此，草地类型观点存在诸多差异，并产生了许多各具特色的草地分类系统。
1.2.1.1国外情况
国外的草地分类系统大致可以分为植物群落学分类法、土地-植物学分类法、植物地形学分类法、气候-植物学分类法、农业经营分类法五大类（胡自治，1994）。
1）植物群落学分类法
植物群落学分类法是按照草地植物群落特征来划分草地类型的。Sampson（1952）将美国的天然牧地划分为草地植被类、荒漠灌丛植被类和森林植被类三大类12个型。Stoddart和Smith（1956）将美国西部放牧区划分为9个区、18个放牧地形，1975年他们又将世界范围内的天然放牧地划分为7个植被型。Holechek（1989）将美国天然牧地划分为四大类15个亚类。苏联草地植物分类法代表A.II.谢尼科夫（meHHKOB）于1983年认为草地畜牧业生产中作为主要形式存在的是草本植物型，根据生态条件可划分为草本草原、草本荒原、草甸、水生草本植物、喜腐殖质草本植被、一年生和短命草本植被6个型。B.E索恰娃（CoMaBa）于1979年根据植物成分、生态关系和伴随的景观独*性，将苏联的草地分为12个基本区类型（principal regional type）（胡自治，1994）。Knapp（1979）把温带欧洲草地划分为9个群纲，并对每个群纲的生产性能给予了概述。VanWyk（1979）认为非欧大陆草被（grass cover）的大部分是由于扰动形成的次生植被，热带稀树草原是依靠外力火来维持的，因此草被代表了具有很大异质性的演替系列的所有不同阶段。据此观点，他将非洲草地划分为24个类。
2）土地-植物学分类法
土地-植物学分类法的特点是高级分类单位根据草地的土壤或地形条件划分，低级单位根据植被条件划分。该方法*早由著名生态学家Tansley（1939）提出，并将英国草地划分为5类。此后Wells（1974）将英国草地划分为4类25亚类，Ward（1974）将英国灌丛草地划分为4类14个群落型。土地-植物学分类法在地域狭小、气候条件单一的地区具有方便的使用价值（胡自治，1994）。
3）植物地形学分类法
植物地形学分类法是苏联饲料研究所经数十年研究提出的天然饲料地分类法。*早用这一方法划分类草地（草甸）的是B.P.威廉斯（BmbaMC），此后，A.M.德米特里也夫（只MrnpHeB）在划分森林带和草原带的草地类型时发展了这一方法。几r拉明斯基（PaMeHCKHfi）和H.A.查岑肯（UaueHKHH）1940年将全苏联的天然草地划分为20类。1961年H.A.查岑肯提出“天然饲料地的分类原则应在地形和地带上确定其*主要的实质”，他根据这一原则将苏联天然饲料地划分为25类。1987年苏联饲料研究所又在上述分类基础上提出新改进方案，将苏联全境划分为1500个基础分类单位（胡自治，1994）。
4）气候-植物学分类法
气候-植物学分类法是以气候和植物条件作为指标划分草地高级单位的一类方法。Moore（1973）认为草地分类的基础是气候、植物群落的外貌和可利用植物种的特征。Numato于1979年根据气候条件将亚洲草地划分为4大类。Harrington等（1984）根据气候、植被以及地形等综合条件将澳大利亚的草地划分为9类。著名的草地生态学家Speddmg于1974年指出，世界上草地的分类方法有多种，但主要是依气候分类，因为气候是决定草地分布的主要因素。
5）农业经营分类法
农业经营分类法是西欧常使用的草地分类方法，其主要特点是根据人类对草地的培育、经营程度及其农业经济价值加以分类。Davies（1954）根据草地的培育与否将英国的草地划分为两大类，即未培育草地和培育草地。Waston和More（1956）根据人类对草地的培育程度将英国草地划分为半自然草地、改良的永久性草地和人工草地三大类。Heden和Kerguelen（1966）认为，草地分类应建立在群落生态学和个体生态学研究的基础上，气候和土壤是草地分类的重要指标，经营管理条件也是草地分类的指标。按这一分类原则他们将法国草地划分为粗放经营的放牧地和集约经营的草地两大类。
1.2.1.2国内情况
我国草地分类学的研究工作起步较迟，基本上是在新中国成立后才开始的。20世纪50年代中期，我国著名草地学家王栋教授根据草地分布的地势、气候、土质和牧草生长状况，率先提出我国天然草地的分类。60年代初期，先后有许多学者提出过各自不同的草地分类原则和分类方案。经过不断的实践与发展，*终形成具有代表性和广泛应用的两大草地分类法：植物-生境分类法和综合顺序分类法。
1）植物-生境分类法
1964年贾慎修提出植物-生境分类法和类、组、型三级分类原则，并将中国草地划分为13类，后经过补充与完善，到1980年，又增加为18类（贾慎修，1980）。20世纪60年代末中国科学院内蒙古宁夏综合考察队运用植物-生境分类法，完成了内蒙古自治区及毗邻地区完整的草地分类。此外，许鹏（1985）对新疆、内蒙古和宁夏等地区的草场进行了分类。
1979年农业部确定采用植物-生境分类法开展全国草地资源调查。此后，许多学者提出了各自关于中国草地的分类原则。许鹏（1985）对草地的成因、分类原则和各级分类标准提出的观点颇有见地。1988年，植物-生境分类法在吸收了多人修改意见后*终完善形成了用于20世纪80年代全国草地资源调查汇总的草地分类方案和类型系统。采用植物-生境分类法，苏大学（1986）对南方草地进行了分类；梁祖锋等（1984）对沿海滩涂草地进行了分类；赵爱桃和郭思加（1996）对宁夏草地进行了分类，并对草地特性进行了评述，提出了合理开发利用的途径。
2）综合顺序分类法
在植物-生境分类法发展的同时，综合顺序分类法也在发展和完善。任继周于1965年提出了中国草原类型第一级分类的气候指标，后几经改进，1980年任继周等对草原分类的原则进行了深刻地探讨，完整论述了综合顺序分类法的原理与方案，同时还说明了检索图所表示的草原发生学意义，将我国和世界的草地划分为48类。1995年，胡自治和高彩霞根据全国2352个气象站30年以上的气象资料，对草原综合顺序分类法第一级一类的热量级、湿润度级、类别及其检索图进行了修订。此外，还利用收集的草原分类气象资料在计算机上建立了一个较为完善的数据库，并设计了计算机检索软件，实现了综合顺序分类法第一级一类的计算机检索功能，使综合顺序分类法更趋完善。
许多学者先后用综合顺序分类法进行了实践。1974年，任继周等将青海省草地划分为9类。胡自治等（1978）将甘肃省草地划分为27类，并评述了甘肃省草地的自然特点与草原畜牧业生产特性，完成了甘肃省草原类型图。张普金和
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