目錄
序言
前言
第1章 脆弱生態恢復及可持續管理的理論基礎 1
1.1 理論基礎 1
1.2 脆弱生態恢復與管理研究基礎及發展趨勢 11
第2章 寧夏黃土丘陵區生態恢復進程 19
2.1 生態區位及特點 19
2.2 區域生態脆弱性評價及成因分析 21
2.3 脆弱生態對區域經濟社會的影響 26
2.4 區域生態恢復的進程及效果 31
第3章 土地利用變化及其環境響應 37
3.1 流域土地利用變化 37
3.2 土地利用變化對生態服務價值的影響 46
3.3 流域植被覆蓋的變化 51
3.4 流域土壤侵蝕的變化 55
第4章 主要林草植被耗水規律研究 63
4.1 主要林木蒸騰耗水量研究 63
4.2 氣像因子對林木耗水的影響 79
4.3 水分條件對林木耗水的影響 91
4.4 林木蒸騰耗水對環境因子的響應研究 98
4.5 主要草地群落蒸散耗水特征研究 107
第5章 引選植物與鄉土樹種 109
5.1 引種樹種及生物學特性 109
5.2 主要鄉土樹種分布特征及生物學特性 115
5.3 引進物種的適應性分析 124
5.4 兩種藜科植物抗旱性對比 126
第6章 基於水分平衡的流域植被結構體繫構建 137
6.1 典型植被水量平衡的研究 137
6.2 典型植被配置模式對水量平衡的影響研究 154
6.3 基於水量平衡植被結構的優化研究 158
6.4 基於水量平衡原理的流域植被結構體繫構建 168
第7章 典型脆弱生態恢復模式及生態環境效應 172
7.1 脆弱生態繫統主要恢復模式研究 173
7.2 不同林草生態恢復模式對生態環境的影響 176
7.3 農田撂荒模式對生態環境的影響 203
第8章 生態產業培育技術與模式 226
8.1 發展生態產業的背景及意義 226
8.2 生態產業的選擇依據 228
8.3 生態產業模式的構建及主要技術 231
8.4 生態產業綜合效益分析評價 256
第9章 流域脆弱生態繫統可持續管理模式 262
9.1 脆弱生態繫統可持續管理的生態學基礎 262
9.2 生態修復與生態產業耦合發展模式 265
9.3 基於水資源承載力的人工林可持續管理模式 266
9.4 流域生態繫統可持續管理途徑 272
第10章 前景和展望 275
10.1 寧夏黃土丘陵區生態繫統恢復工作中存在的不足 275
10.2 對今後開展生態繫統恢復工作的建議 277
10.3 寧夏黃土丘陵區生態繫統恢復工作的未來發展趨勢 278
主要參考文獻 281

第1章 脆弱生態恢復及可持續管理的理論基礎
1.1 理論基礎
生態恢復是保證經濟可持續發展的需要，也是人類生存的必然要求。生態恢復是現代生態學研究的熱點，是研究生態繫統受損或退化的機理，探究生態繫統恢復與再建的規律及方法和技術的學科。我國生態學家馬世駿根據生態恢復和重建的過程，將其定義為“生態工程學”。生態恢復包含自然的生物多樣性、生態結構和生態功能的恢復，也包括對一定地域和時間尺度上的人類社會生態、文化生態、經濟生態的恢復，涵蓋了從分子、細胞、組織、器官到生物個體、種群、群落、生態繫統、景觀、區域乃至全球等不同尺度上的恢復。
1.1.1 恢復生態學理論
恢復生態學是研究退化生態繫統的成因與機理，兼顧社會需求，在生態演替理論的指導下，結合一定的技術措施，加速其進展演替，*終恢復並建立具有生態、社會、經濟效益的可自我維護的生態繫統的一門學科。恢復生態學自1985年由兩位英國學者Aber和Jordan提出以來，經過三十多年的發展，已成為一門重要的現代生態學分支學科。眾多學者對恢復生態學的研究方法、恢復措施、操作程序、風險效益評價、恢復途徑、技術集成等進行了有益的探討，為退化生態繫統的恢復提供了較為廣闊的前景。恢復生態學理論指導退化生態繫統的恢復，並在生態恢復的實踐中得到進一步的豐富和發展。
恢復生態學的研究對像為退化的生態繫統。其研究內容主要包括：生態繫統結構(如生物空間組成結構、不同與要素組成結構及營養結構等)、功能(如生物功能，與要素的組成結構對生態繫統的影響與作用，能流、物流與信息流的循環過程與平衡機制等)以及生態繫統內在的生態學過程與相互作用機制；生態繫統的穩定性、多樣性、抗逆性、生產力、恢復力與可持續性研究；先鋒和**生態繫統發生、發展機理與演替規律研究；不同干擾條件下生態繫統的受損過程及其響應機制研究；生態繫統退化的景觀診斷及評價指標體繫研究；生態繫統退化過程的動態檢測、模擬、預警及預測研究；生態繫統健康研究。應用技術研究包括：退化生態繫統的恢復與重建的關鍵技術體繫研究；物種與生物多樣性的恢復與維持技術研究；生態工程設計與實施技術；環境規劃與景觀生態規劃技術；典型退化生態繫統恢復的優化模式試驗示範與推廣研究。常認為生態恢復有兩種途徑： 一種是重建原來的生態繫統；另一種是在原來生態繫統基礎上建立的一種符合人類發展需求的生態繫統。
恢復生態學有且僅有兩種理論：自我設計理論和人為設計理論。自我設計理論認為，隻要有足夠的時間，隨著時間的進程，退化生態繫統將根據環境條件合理組織自己並*終改變其組分。人為設計理論認為，通過工程方法和植物重建可直接恢復退化生態繫統，但恢復的類型可能是多樣的。二者不同點在於自我設計理論把恢復放在繫統層次上，是以自然演替為理論基礎；人為設計理論則把恢復放在了個體或種群層次上。恢復生態學應用了許多學科的理論，但*主要的還是生態學理論，主要包括：限制因子原理能夠找出退化的關鍵因子；熱力學定律；種群密度制約及分布格局原理；生態適應性理論；生態位原理為合理安排物種及其位置提供依據；植物入侵理論；生物多樣性原理；“斑塊-廊道-基底”理論能為生境破碎化和整地方式提供依據；演替理論能為生態恢復縮短時間提供依據，是恢復生態學的基礎理論。恢復生態學強調人為干涉及應用性，強調人為促進退化生態繫統的恢復。
生態恢復的一切技術思路都是以恢復生態學理論為依據，通過對生態繫統退化的原因、恢復與重建的技術與方法以及生態學過程與機理的研究，結合生態繫統的恢復目標，按照技術體繫及生態恢復過程中應遵循的原則和步驟，對具體的退化生態繫統進行恢復和重建。由於生態演替的作用，生態繫統可以從干擾所產生的位移狀態中得到恢復，生態繫統的結構和功能得到協調。生態恢復的主導思想是通過排除干擾，加速生物組分的變化和啟動演替過程，使退化的生態繫統恢復到理想狀態。在恢復生態學的理論指導下，建立生產者繫統(主要是指植被)，由生產者固定能量，並通過能量驅動水分循環，水分帶動營養物質循環。在生產者繫統建立的同時或稍後再建立消費者、分解者繫統和微生境。當然，恢復生態學還有許多問題有待解決，如恢復機理還不清楚、恢復技術不成熟、恢復時間和恢復程度難以確定、演替與恢復的區別等。這些將在生態恢復實踐中得到進一步完善和解決。
1.1.2 水資源承載力理論
水資源是基礎自然資源，是生態環境的控制性因素之一。水資源正日益影響全球的環境和發展。在西北干旱半干旱地區，水是該地區生態恢復與重建的根本，包括退耕還林還草在內的一繫列生態恢復措施都有賴於水資源的保障。“水資源-經濟社會-生態環境”繫統之間是相互影響的：水資源繫統為經濟社會發展提供所必需的水量，既涉及經濟社會活動又改變水循環過程；生態繫統為經濟社會繫統提供了生存與發展空間，並容納了經濟社會繫統的代謝廢物；生態繫統是水資源演變的主要載體，同時，水資源又是生態環境的控制性要素。在水資源開發利用過程中，生態環境繫統與經濟社會繫統在分配水資源上往往存在此消彼長的矛盾對立關繫，為了協調兩者用水衝突，實現人水和諧，必須考慮水資源繫統的承載能力。因此，研究區域水資源承載力，優化水資源配置，協調區域生態建設、人民生活、工農業發展和水資源的關繫，實現區域可持續發展具有非常重要的意義。
“水資源承載能力”的概念是在 20 世紀八九十年代提出的，“承載力”一詞原為力學中的一個物理量，指物體在不產生任何破壞時的**(極限)負荷。後來被用於群落生態學，其內涵是“在某一特定環境條件下，某種生物個體存在數量的**極限”。隨著人口、資源和環境問題日趨嚴重，承載力成了一個探討可持續發展問題所不可回避的概念。水資源承載力是可持續發展理論在水資源管理領域的具體體現和應用。作為水資源承載力研究的指導思想和理論基礎，在可持續發展理論的指導下，資源的可持續利用、人與環境的協調發展取代了以前片面追求經濟增長的發展觀念。馮尚友和梅亞東(1998)基於水資源的**開發能力這一內涵，提出由可持續發展概念和水持續利用的理論研究、水資源的規劃管理技術研究、水資源發展的戰略和制度研究三個部分組成的基本理論框架。雖然三者實現持續發展和資源持續利用是不可或缺的因素，但忽略了水資源繫統之外的社會經濟以及生態環境等因素的存在。姚治君等(2005)基於水資源的“規模論”將水資源承載力的研究從低到高概括為三個層次：區域水資源的內部轉換以及區域水資源開發利用與環境之間平衡關繫研究、區域水資源狀態與社會經濟結構的適配關繫的研究、社會需求與水資源承載力之間平衡關繫研究。這一理論得到了朱一中等（2002）的支持，進一步將水資源承載力研究的理論基礎具體化為可持續發展理論、“水-生態-社會經濟”復合繫統理論和“自然-人工&rdqu模式下的水文循環過程與機制。水資源承載力研究對像涉及社會、經濟、水資源、生態、環境等眾多與人類活動密切相關的因素，研究主體是水資源繫統，客體是社會經濟繫統和生態環境繫統。結合學者們對水資源承載力的理論研究，可將理論框架分為基礎、概念、量化三個部分。基礎理論包括可持續發展理論、生態經濟繫統理模式下水循環理論及水資源優化配置管理理論等；概念體繫包括水資源承載力的內涵、特征、影響因素、研究內容、判別標準和研究方法等；量化部分包括供水量化、需水量化、水質量化、耦合量化、優化配置及管理繫統等。
水資源承載力研究在我國目前還處在初期階段，還沒有形成水資源承載力研究的成熟的理論、內容和方法體繫。作為可持續發展研究和水資源研究中的一個基礎課題，水資源承載力研究已引起學術界的高度關注，成為目前水資源科學中的一個前沿和熱點研究問題。
1.1.3 生態足跡
生態足跡分析是由Rees和Wackernagel於20世紀90年代提出的一種用於衡量人類對自然資源的利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務功能的方法。生態足跡是指按可持續發展的方式，支持給定數量的人口消費所需要的生物生產型土地面積。該方法通過估算維持人類的自然資源消費量和同化人類產生的廢棄物所需要的生態生產型空間面積大小，並與給定的人口區域的生態承載力進行比較，來衡量區域的可持續發展狀況。生態足跡既能夠反映出個人或地區的資源消耗強度，又能夠反映出區域的資源供給能力和資源消耗總量，也揭示了人類持續生存的生態閾值。它從具體的生物物理量角度研究自然資本消費的空間，將一個地區或國家的資源、能源消費同自己所擁有的生態能力進行比較，判斷一個地區或國家的發展是否處於生態承載力的範圍內。
“生態足跡”不是毫無根據的猜想假設，而是在前人研究的基礎上，吸取了前人的許多相關理論為己所用，通過不斷的發展和改良而*終形成的一種全新理論。其理論基礎主要有人-地繫統理論、環境承載能力理論及生態經濟平衡理論。
（1）人-地繫統理論：人-地繫統理論將人-地關繫視為包括人類活動和地理環境兩個各不相同但又相互聯繫的變量的一種繫統，指出這一繫統具有動態性、開放性和復雜性的特點。人-地繫統理論認為，人類活動和地理環境兩個子繫統之間的物質循環與能量轉化相結合，就形成了人-地繫統發展變化的機制，人-地繫統的增長與演化符合Logistic增長模型。可以說，在一定意義上，人-地繫統就是生態足跡研究的對像，而人-地繫統理論則為生態足跡理論提供了重要的研究基礎。
（2）環境承載能力理論：一般認為，環境承載能力是指在一定時期、一定環境狀態下，區域環境對人類社會經濟活動支持能力的閾值。這裡的一定環境狀態是指在現實環境結構不發生改變的前提條件下，環境承載力的大小可以用人類活動的方向、強度、規模加以反映。研究者認為資源的承載能力是有限的，環境的承載能力也是有限的。但生態繫統具有彈性和可調控性，人類可以通過科學技術進步，對環境進行有目的的改造，不斷改善環境質量，提高環境的承載能力。當然，人類對環境質量的提高作用畢竟是有限的，人類社會發展必須建立在環境承載能力的範圍之內，纔具有可持續性。生態足跡就是研究一定區域甚至全球尺度下環境承載能力的大小，用來表征其可持續發展情況，因此，環境承載能力理論是生態足跡理論的重要來源。
（3）生態經濟平衡理論：1985年，生態學家康維(G.R.Conway)提出了生態可持續性問題。他認為，生態可持續性是指在一定時期內生態繫統在受到外來破壞性干擾時，仍能保持一定的生產力及繫統功能；相反，當外來的干擾超過了繫統的自組織能力，不能再恢復原來的平衡時，繫統功能就要改變其性質，產生了繫統不可持續性。破壞性的干擾可能來自自然因素(如自然災害)，也可能來自經濟和社會因素。保持生態可持續性應遵循高效原理，即能源的高效利用和廢棄物的循環再生。生態經濟平衡理論指出，生態經濟平衡是經濟社會發展模式**化，是實現可持續發展的重要保障，它從一個重要方面揭示了人類社會和自然相互作用的機理，也為生態足跡的研究提供了重要視角。
1.1.4 可持續發展理論
可持續發展是人類經過實踐探索和理性反思後在認識上的一次突破，也是人類思維方式和觀念更新的一種表現。生態學家或生態經濟學家*早使用了“可持續”的概念。在“可持續發展”概念正式提出前，生態學模型已廣泛使用“可持續收獲”“**可持續收獲”等概念。然而，從可持續概念的使用到今天可持續發展思想的深入人心經過了幾十年的曲折發展。當代的可持續發展理論發端於“可持續發展”概念的提出。在過去的20多年中，新概念、新理論、新方法層出不窮。
中國的可持續發展研究幾乎與國外同步，從20世紀80年代中期就開始跟蹤國際相關研究的動向，以馬世駿為代表的一批專家學者積極投身於研究適合中國國情的可持續發展理論與方法。1985年馬世駿院士參與起草了世界**份可持續發展宣言書《我們共同的未來》。1994年中國率先制定了《中國21世紀議程》，這是世界上**部***的可持續發展議程。
中國在可持續發展的理論體繫方面，有著自己獨特的思考，在可持續發展的經