摘要：為探究黃土高原植被恢復(fù)形成各群落生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡關(guān)系，本研究以植被恢復(fù)形成的灌木、自然草地、撂荒草地及喬木群落為對(duì)象，采用均方根偏差法（Root mean square deviation，RMSD）研究了生物量生產(chǎn)、土壤含水量、土壤養(yǎng)分含量、物種多樣性4種生態(tài)系統(tǒng)功能差異及其權(quán)衡關(guān)系。結(jié)果表明：各植被類型間生態(tài)系統(tǒng)功能差異顯著；各植被類型最高權(quán)衡均出現(xiàn)在生物量與其他生態(tài)系統(tǒng)功能間，RMSD在0.27～0.53間變化；喬木群落生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重失衡，需要降低生物量促進(jìn)各功能協(xié)調(diào)發(fā)展；灌木群落和自然草地群落生態(tài)系統(tǒng)功能中度失衡，是較為適合該區(qū)域的植被恢復(fù)的類型，兩種群落分別需要改善土壤養(yǎng)分含量和土壤含水量；撂荒草地失衡程度最輕但生態(tài)系統(tǒng)功能低下，需要提升物種多樣性及生物量。研究結(jié)果為黃土高原植被恢復(fù)調(diào)控與可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)；植被恢復(fù)；植被類型；生態(tài)系統(tǒng)功能；權(quán)衡關(guān)系

中圖分類號(hào)：S284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2024）04-1234-09

Trade-off Relationship of Typical Vegetation Ecosystem Functions in Loess Hilly Areas

ZHANG Fei1， ZHENG Cheng1， YUAN Liu-huan1， LIN Zi-qi1， YAO Hong-bin1， WEN Zhong-ming

Abstract：In order to explore the trade-off relationship of the ecosystem functions on the Loess Plateau，we focused on the shrub，natural grassland，abandoned grassland，and tree communities after vegetation restoration to investigate the differences and trade-off relationships among four ecosystem function indicators of biomass production，soil moisture content，soil nutrient content，and species diversity，based on the root mean square deviation （RMSD）. The results showed that significant differences of ecosystem function indicators were observed among the four vegetation communities. The highest trade-off was obtained between biomass and the other ecosystem function indicators in all the communities，with RMSD ranging from 0.27 to 0.53. The ecosystem function indicators of the tree community were seriously imbalanced，suggesting that biomass reduction be preferred for a balanced development of all the indicators. A moderate imbalance of ecosystem function indicators was observed in the shrub and natural grassland communities，which are the two vegetation types more suitable for vegetation restoration in this area，and soil nutrient content and soil moisture content need to be improved for the shrub and natural grassland communities respectively. The least imbalance degree was found in the abandoned grassland，in spite of low values of ecosystem function indicators，which needs to improve species diversity and biomass. Our results provide basis for vegetation restoration and sustainable development on the Loess Plateau.

Key words：Loess hilly;Vegetation restoration;Vegetation type;Ecosystem function;Trade-off

黃土高原是世界上水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一［1］，為遏制該地區(qū)水土流失，改善生態(tài)環(huán)境，我國(guó)相繼開展了“退耕還林（草）”等重大生態(tài)工程。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的植被恢復(fù)，該區(qū)域植被覆蓋度大幅增加［2-3］，水土流失得到有效控制［4］，生態(tài)環(huán)境明顯改善。但在植被恢復(fù)工作中由于認(rèn)知不足，以追求植被覆蓋度增加為主的植被恢復(fù)策略也造成了水資源短缺［5-7］、河流徑流減少［8］等問題。各植被恢復(fù)群落如人工喬灌林過度消耗土壤水分出現(xiàn)土壤干層［9］、林分退化［10-12］等問題的出現(xiàn)，意味著群落生態(tài)系統(tǒng)功能間存在權(quán)衡，生態(tài)系統(tǒng)功能難以協(xié)調(diào)發(fā)展，各群落生態(tài)系統(tǒng)功能間的可持續(xù)平衡尚未建立［13］。隨著黃土高原生態(tài)恢復(fù)與高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，黃土高原植被恢復(fù)工作重心逐漸由增加植被覆蓋度轉(zhuǎn)向提升植被質(zhì)量。探討不同群落的生態(tài)系統(tǒng)權(quán)衡關(guān)系是否滿足可持續(xù)發(fā)展需求，即各群落平衡現(xiàn)狀如何，各群落哪些生態(tài)系統(tǒng)功能之間權(quán)衡過高以及針對(duì)性對(duì)策的提出，是提升植被恢復(fù)質(zhì)量需要迫切解決的關(guān)鍵問題。

植被恢復(fù)工作推動(dòng)了黃土高原植被類型改變，大量農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?、灌木、喬木林地?4］，其中區(qū)域內(nèi)草地包括原有的自然草地及農(nóng)田撂荒后形成的草地。有研究表明，不同植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)功能存在差異［9，15-20］。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)是非線性且不平衡的過程，各生態(tài)系統(tǒng)功能之間存在不同程度的權(quán)衡［21，22］。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)權(quán)衡關(guān)系研究主要包括采用相關(guān)性分析法的定性研究［23］及采用均方根偏差法（Root mean square deviation，RMSD）的定量研究［22］。均方根偏差因其可以量化權(quán)衡關(guān)系，可以探索多種生態(tài)系統(tǒng)功能的相互作用、變化趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)因素［24］，被廣泛應(yīng)用于權(quán)衡關(guān)系研究，尤其是在土壤-植物-水系統(tǒng)的研究中。如利用均方根偏差研究草地撂荒過程中物種多樣性、地上碳儲(chǔ)量、土壤水儲(chǔ)量、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和土壤全氮儲(chǔ)量等生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系變化［22］，刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林地上碳、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、土壤氮儲(chǔ)量、土壤含水量、物種多樣性等生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡關(guān)系對(duì)降雨梯度及林齡響應(yīng)［24］，土壤水分與地上地下生物量分配［25-26］，人工林水源涵養(yǎng)、碳固存和土壤保持功能權(quán)衡關(guān)系變化及驅(qū)動(dòng)因素［27］。目前黃土高原權(quán)衡關(guān)系研究多集中于對(duì)整體區(qū)域的研究［23，28］及單一的恢復(fù)植被中權(quán)衡關(guān)系變化［22，24］，研究該區(qū)域多種植被恢復(fù)群落生態(tài)系統(tǒng)功能的權(quán)衡關(guān)系，有助于決策者作出科學(xué)的管理對(duì)策。

為此，本研究以黃土丘陵區(qū)延河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以植被恢復(fù)過程中形成的灌木群落、自然草地群落、撂荒草地群落及喬木群落4種植被類型為研究對(duì)象，分析不同植物群落的生物量生產(chǎn)、土壤含水量、土壤養(yǎng)分含量和物種多樣性4種生態(tài)系統(tǒng)功能差異及各生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡關(guān)系，為黃土高原植被恢復(fù)調(diào)控與可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究研究區(qū)為延河流域（36°23′～37°17′N，108°45′～110°28′E），該流域地處黃土高原腹地，為典型的丘陵溝壑區(qū)。平均海拔約為1 371.9 m，年均溫為9℃，年均降雨量為500 mm左右，屬于半干旱氣候［29］。區(qū)域內(nèi)常見的草本植物主要有鐵桿蒿（Artemisia sacrorum）、白羊草（Bothriochloa ischaemum）、長(zhǎng)芒草（Stipa bungeana）、達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza davurica）等，常見喬灌木主要為刺槐（Robinia pseudoacacia）、小葉楊（Populus simonii）、沙棘（Hippophae rhamnoides）、檸條（Caragana korshinskii）等。

1.2 植被調(diào)查及樣品采集

植被調(diào)查及樣品采集于2022年7—9月進(jìn)行，樣地信息見表1。每種植被恢復(fù)群落設(shè)置樣地9個(gè)，其中自然草地和撂荒草地內(nèi)設(shè)置3個(gè)1 m×1 m草本樣方；灌木恢復(fù)群落中設(shè)置3個(gè)5 m×5 m灌木樣方，灌木樣方中設(shè)置3個(gè)1 m×1 m草本樣方；喬木恢復(fù)群落中設(shè)置3個(gè)10 m×10 m喬木樣方，喬木樣方中分別設(shè)置3個(gè)5 m×5 m灌木樣方和3個(gè)1 m×1 m草本樣方。對(duì)各樣方進(jìn)行群落調(diào)查。

喬木生物量使用對(duì)應(yīng)地區(qū)的異速生長(zhǎng)方程估算［30］，灌木生物量使用標(biāo)準(zhǔn)枝法進(jìn)行估算［31］，草本樣方生物量齊地刈割收獲。灌木標(biāo)準(zhǔn)枝及草本樣方生物量在烘箱中80℃烘干至恒重以獲得其生物量。在每個(gè)樣方中使用土鉆按照“S”型進(jìn)行3次重復(fù)取樣0～40 cm土壤后充分混合，過0.149 mm篩后自然風(fēng)干以測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量。土壤水分使用土鉆采集樣方內(nèi)0～300 cm土壤，每20 cm取1次后分層編號(hào)裝入塑封袋中帶回室內(nèi)，在105℃下烘干48 h測(cè)定土壤含水量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)功能計(jì)算 生物量生產(chǎn)：由群落內(nèi)樣方生物量計(jì)算得出，其中喬木群落生物量生產(chǎn)是1 m2上喬木樣方、灌木樣方及草本樣方生物量總和，灌木群落生物量生產(chǎn)是1 m2上灌木樣方及草本樣方生物量總和，自然草地群落及撂荒草地群落生物量生產(chǎn)是1 m2上草本樣方生物量。

物種多樣性：使用Shannon-Wiener指數(shù)表征物種多樣性［32］，計(jì)算公式如下：

式中S為樣方內(nèi)物種數(shù)目，重要值Pi=（相對(duì)多度+相對(duì)蓋度+相對(duì)生物量）/3。

土壤含水量：為各植被恢復(fù)群落土壤0～300 cm土壤含水量平均值［24］。

土壤養(yǎng)分含量：將土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量標(biāo)準(zhǔn)化后使用其幾何平均值綜合表征土壤養(yǎng)分含量［33］，計(jì)算公式如下：

其中EFi為綜合后的生態(tài)系統(tǒng)功能值，ystd1，ystd2，ystdn為綜合前各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，n為所選用的指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.3.2 權(quán)衡計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)以消除不同指標(biāo)之間量綱及維度差異，使得各組數(shù)據(jù)處于可比較的維度，計(jì)算方法如下［21］：

其中ystd表示某個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，yobs是該指標(biāo)的觀測(cè)值，ymax，ymin分別代表該指標(biāo)在所有樣地中的最大值、最小值。

通過計(jì)算均方根偏差（RMSD）來量化兩個(gè)或多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能之間的權(quán)衡程度，計(jì)算方法如下［21］：

其中RMSD為n個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的均方根偏差，EFi為生態(tài)系統(tǒng)功能i標(biāo)準(zhǔn)化后的值，EF為n個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的平均值。

將生態(tài)系統(tǒng)功能值落于二維直角坐標(biāo)系中，如圖1所示，RMSD代表了目標(biāo)點(diǎn)到“1∶1線”的距離，較小的權(quán)衡值（RMSD）代表著兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能之間平衡協(xié)調(diào)地發(fā)展［34］，數(shù)據(jù)點(diǎn)與線的相對(duì)位置表示對(duì)哪種生態(tài)系統(tǒng)功能更加有益。如圖1所示，點(diǎn)C位于1∶1線上則權(quán)衡為0，點(diǎn)A表示生態(tài)系統(tǒng)功能2為收益方，點(diǎn)B表示生態(tài)系統(tǒng)功能1為收益方，且A點(diǎn)距1∶1線距離大于B點(diǎn)，說明此時(shí)A點(diǎn)權(quán)衡大于B點(diǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2019 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過R3.3.3程序中的vegan包計(jì)算群落物種多樣性。SPSS 27.0.1軟件的單因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）被用來比較不同植被恢復(fù)群落生態(tài)系統(tǒng)功能差異，用Origin 2019繪制功能差異圖、權(quán)衡散點(diǎn)圖、雷達(dá)圖及相關(guān)性圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植被類型生態(tài)系統(tǒng)功能變化

如圖2所示，不同植被恢復(fù)類型各生態(tài)系統(tǒng)功能之間存在差異。不同植被恢復(fù)類型群落生物量大小為喬木群落（5 245.36 g·m-2）gt;灌木群落（438.18 g·m-2）gt;自然草地群落（220.14 g·m-2）gt;撂荒草地群落（152.11 g·m-2），其中喬木群落生物量顯著高于其他群落（Plt;0.01），灌木群落生物量顯著高于自然草地和撂荒草地（Plt;0.05）。不同植被恢復(fù)類型土壤含水量差異顯著，其中喬木群落土壤含水量顯著低于其他3種植被恢復(fù)方式（Plt;0.01）。不同植被恢復(fù)類型土壤養(yǎng)分含量之間差異顯著，其中喬木群落土壤養(yǎng)分含量最低（Plt;0.01），而灌木群落的土壤養(yǎng)分含量顯著高于其他群落（Plt;0.01）。不同植被恢復(fù)類型物種多樣性不同，其中灌木群落及自然草地群落物種多樣性顯著高于撂荒草地群落及喬木恢復(fù)群落（Plt;0.01）。

2.2 不同植被恢復(fù)類型群落生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡

如圖3、圖4所示，各植被類型群落各生態(tài)系統(tǒng)功能之間呈現(xiàn)出不同程度的權(quán)衡，其中灌木群落、自然草地群落及撂荒草地群落生物量生產(chǎn)與土壤養(yǎng)分含量、物種多樣性之間存在最高程度的權(quán)衡（RMSD=0.27～0.53），收益方均不是生物量生產(chǎn)（圖3）。而在喬木群落中生物量生產(chǎn)與土壤含水量、土壤養(yǎng)分含量之間存在最高程度權(quán)衡（RMSD=0.44～0.48），收益方為生物量生產(chǎn)（圖3）。各植被類型土壤含水量與物種多樣性權(quán)衡值表現(xiàn)出喬木群落（0.29）gt;灌木群落（0.26）gt;撂荒草地（0.25）gt;自然草地（0.24），其中各植被類型收益方均為物種多樣性（圖3）。土壤養(yǎng)分含量與物種多樣性權(quán)衡值表現(xiàn)出喬木群落（0.33）gt;自然草地群落（0.28）gt;灌木群落（0.20）gt;撂荒草地群落（0.17），灌木群落、自然草地群落和喬木群落收益方為物種多樣性，而撂荒草地則沒有明顯收益方。土壤含水量與土壤養(yǎng)分含量權(quán)衡值表現(xiàn)出灌木（0.24）gt;撂荒草地（0.22）gt;喬木群落（0.11）gt;自然草地群落（0.10），其中灌木群落和撂荒草地群落收益方為土壤養(yǎng)分含量，而喬木群落和自然草地群落無明顯收益方?？傮w上講，灌木群落、自然草地群落及撂荒草地群落傾向于犧牲其他生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)展物種多樣性和土壤養(yǎng)分含量，同時(shí)自然草地群落也傾向于發(fā)展土壤含水量。而喬木群落傾向于犧牲土壤含水量和土壤養(yǎng)分含量發(fā)展生物量和物種多樣性。

各群落存在不同程度生態(tài)系統(tǒng)功能失衡，其中喬木群落BP-SWC，BP-SNC，SNC-SD及SWC-SD 4種生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡值（RMSD）均高于其他植被類型，因此其生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重失衡。而撂荒草地群落各生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡值較低，因此其生態(tài)系統(tǒng)功能輕度失衡。同樣灌木群落和自然草地BP-SD和SWC-SNC權(quán)衡值高于其他植被類型，這表明灌木群落和自然草地群落中度失衡。

2.3 不同植被恢復(fù)類型群落生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系

各生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系受到植被恢復(fù)類型影響，在灌木群落中，群落生物量生產(chǎn)與土壤養(yǎng)分含量呈正相關(guān)關(guān)系，與群落物種多樣性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時(shí)土壤養(yǎng)分含量與土壤含水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5a）；而在自然草地群落中土壤含水量與群落生物量生產(chǎn)、土壤養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5b）；在撂荒草地中4種生態(tài)系統(tǒng)功能之間均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，其中生物量生產(chǎn)與土壤含水量顯著正相關(guān)（圖5c）。與以上3種植被恢復(fù)類型群落不同，喬木群落生物量與土壤含水量、物種多樣性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而土壤養(yǎng)分含量與物種多樣性、土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5d）。

3 討論

3.1 植被類型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能及其權(quán)衡關(guān)系影響

受到植被類型影響，各群落生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生差異。對(duì)于不同植被類型生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡關(guān)系差異，可能的解釋包括群落耗水特性和時(shí)間滯后性。在本研究中，生物量與土壤水分含量權(quán)衡關(guān)系差異可以用群落耗水特性解釋。本研究中各植被類型生物量生產(chǎn)結(jié)果與許小明等［35］研究結(jié)果一致，在恢復(fù)工作中因刺槐具有生物量積累優(yōu)勢(shì)而被選為造林的重要物種，這意味著刺槐生長(zhǎng)會(huì)消耗大量土壤水分，同時(shí)喬木群落蒸發(fā)量大于灌木群落和草地［36］。本研究中喬木群落土壤含水量最低，研究結(jié)果與張軒華等［37］一致。黃土高原極低的地下水位導(dǎo)致土壤水分依靠降雨補(bǔ)充［38］，在研究區(qū)撂荒草地土壤入滲速率低［39］，因此降雨對(duì)撂荒草地土壤水分補(bǔ)充效果差，其植被狀況低下消耗更少的土壤水分，導(dǎo)致其土壤含水量與自然草地相同。而灌木生長(zhǎng)過程中主要消耗0～2 m的土壤水分，該區(qū)域降雨主要補(bǔ)充0～2 m土壤水分［40］，同時(shí)灌木群落土壤入滲速率高于草地［39］，所以其土壤含水量能夠維持在較高水平。因此不同群落耗水特性（植被生長(zhǎng)、蒸散發(fā)及降雨補(bǔ)充）差異造成了各植被類型生物量生產(chǎn)與土壤含水量權(quán)衡值出現(xiàn)差異。

各群落對(duì)土壤養(yǎng)分的改善能力不同，有研究表明灌木群落對(duì)土壤養(yǎng)分培肥效果強(qiáng)于喬木群落和草本群落［18-19］，土壤養(yǎng)分主要來源于凋落物［41］，凋落物轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分需要時(shí)間，因此凋落物與土壤養(yǎng)分之間存在著時(shí)間滯后，更高的土壤水分會(huì)加快凋落物分解［42］，縮短其滯后時(shí)間，改變土壤養(yǎng)分含量。雖然喬木群落凋落物量高，但是其較低的土壤含水量導(dǎo)致凋落物分解速度較慢，少量凋落物進(jìn)入土壤增加土壤養(yǎng)分含量，加上其對(duì)養(yǎng)分有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)［43］，養(yǎng)分需要大量輸出以供給其生長(zhǎng)，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分狀況差。因此不同植被類型的凋落物分解滯后時(shí)間差異可能是造成土壤養(yǎng)分含量與生物量生產(chǎn)、土壤含水量之間的權(quán)衡差異的主要原因。土壤資源是維持物種多樣性的重要原因［15，44］，灌木群落和自然草地群落優(yōu)越的土壤水分養(yǎng)分條件造就其良好的物種多樣性水平，這可能不僅僅影響了各群落物種多樣性與土壤含水量及土壤養(yǎng)分含量的權(quán)衡關(guān)系，同時(shí)水分養(yǎng)分條件可能通過影響物種多樣性及生物量生產(chǎn)來改變其權(quán)衡關(guān)系。未來通過一些定點(diǎn)控制試驗(yàn)對(duì)其內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行更加準(zhǔn)確深入的研究，同樣植物功能性狀能夠推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)功能［45-46］，通過植物功能性狀視角可能會(huì)有助于研究者們理解生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡的內(nèi)在機(jī)制。

3.2 不同植被恢復(fù)類型群落生態(tài)系統(tǒng)平衡提升

撂荒草地輕度失衡，需要發(fā)展生物量生產(chǎn)以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)平衡（圖3），同時(shí)土壤資源是維持物種多樣性的重要原因［15，44］，該群落良好的土壤含水量和土壤養(yǎng)分含量表明其物種多樣性存在提升的潛力。研究表明撂荒草地生物量、物種多樣性及土壤養(yǎng)分含量隨著撂荒年限增加［47-51］，生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)一步平衡［22］。因此從可持續(xù)角度出發(fā)，撂荒草地具有較好的生態(tài)系統(tǒng)功能平衡潛力，應(yīng)減少對(duì)撂荒草地人為干擾，讓其自然恢復(fù)。但其生物量生產(chǎn)及物種多樣性差，綜合考慮其不是最適合該區(qū)域的植被類型。自然草地和灌木群落生態(tài)系統(tǒng)功能中度失衡，需要發(fā)展生物量生產(chǎn)以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)平衡（圖3），灌木群落增加群落生物量需要改善土壤養(yǎng)分含量（圖5a）。值得注意的是，隨著土壤養(yǎng)分的逐步改善，灌木會(huì)迅速發(fā)育，造成過度發(fā)育和土壤干層等問題［52］。自然草地群落適當(dāng)改善土壤含水量以增加群落生物量（圖5b），促進(jìn)自然草地群落生態(tài)系統(tǒng)平衡。雖然灌木群落和自然草地群落生態(tài)系統(tǒng)中度失衡，但是其生態(tài)系統(tǒng)功能較好，因此灌木群落及自然草地較為適合該區(qū)域［19，53］。喬木群落生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重失衡，這也是該區(qū)域刺槐人工林衰敗的原因［54］，同時(shí)土壤含水量與其他生態(tài)系統(tǒng)功能之間高權(quán)衡值（圖3、圖4），表明黃土高原水資源稀少區(qū)域不適宜營(yíng)造刺槐林［25，55］。該群落需要抑制群落生物量以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)平衡。適度抑制群落生物量后可以改善其土壤含水量及物種多樣性功能（圖5d），通過間伐等措施在降低群落生物量的同時(shí)改善群落土壤水分養(yǎng)分狀況［56-57］，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能平衡。

4 結(jié)論

黃土丘陵區(qū)恢復(fù)重建的各植被恢復(fù)類型間生態(tài)系統(tǒng)功能差異顯著。各植被類型生態(tài)系統(tǒng)功能間最高權(quán)衡均發(fā)生在生物量與其他生態(tài)系統(tǒng)功能間。喬木群落生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重失衡，需要通過間伐等措施降低群落生物量促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能平衡；灌木群落和自然草地群落生態(tài)系統(tǒng)功能中度失衡，是較為適合該區(qū)域的植被恢復(fù)類型，需要分別改善土壤養(yǎng)分含量和土壤含水量促進(jìn)群落生態(tài)系統(tǒng)功能平衡；撂荒草地生態(tài)系統(tǒng)輕度失衡但生態(tài)系統(tǒng)功能低，應(yīng)促進(jìn)物種多樣性及生物量發(fā)展，該群落具有較好平衡潛力，在管理中應(yīng)減少人為干預(yù)保證其自然恢復(fù)。

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（責(zé)任編輯 閔芝智）

收稿日期：2023-11-22；修回日期：2024-01-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41671289；41977077）資助

作者簡(jiǎn)介：張飛（1999-），男，漢族，陜西榆林人，碩士研究生，主要從事植被恢復(fù)及草地生態(tài)學(xué)研究，E-mail：zhangf1020@nwafu.edu.cn；*通信作者Author for correspondence，E-mail：zmwen@ms.iswc.ac.cn