裸露坡面植被恢复是一项长期的、复杂的生态工程,其目的是为了恢复植被,减少水土流失,防沙治沙,改善日益恶化的生态环境。本文以恢复生态学的基本原理和可持续发展等理论为依据,从基础研究着手,对北方裸露坡面进行系统分类;以实验基地人工堆积裸露坡面为研究对象,研究了人工模拟裸露坡面上灌木群落光合特性、几种主要植物群落根系分部特征及生物量;以北京门头沟区109国道及百花山景区公路沿线裸露坡面为研究对象,分别在斋堂镇及百花山景区公路上各选择了5种植被恢复配置模式,系统的研究不同配置模式的生态功能,筛选出优化配置模式;以抚顺露天煤矿西排土场矸石山为研究对象,研究了不同排矸年限阴阳坡植被及土壤的演变特征,并对公路及矸石山植被恢复生态功能做出综合评价。研究结果为北方地区裸露坡面植被恢复提供理论依据。主要结果如下:1)本文根据裸露坡面成因及其坡面的典型特征,综合考虑多方面因素,采用多个因子进行综合分类。将裸露坡面进行系统划分,使得复杂多变的裸露坡面得以条理化、系统化。2)选择四种优良水土保持灌木荆条(Vitex negundo var.heterophylla)、酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa(Bunge)Hu)、胡枝子(Leapedezabicolor.Turcz)、紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)为研究对象,调查分析其根系分布特征及地上、地下生物量相关性及有效根密度的差异,结果表明:紫穗槐在不同人工群落中的地下生物量相对稳定,具有良好的混播性能;四种灌木地上、地下生物量有较强的相关性,群落Ⅰ有效根密度总和远大于群落Ⅱ和Ⅲ,说明群落Ⅰ的植物配置模式相对合理。3)对人工模拟裸露坡面上的四种灌木净光速率日变化研究结果表明:胡枝子净光合速率及蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,水分利用效率上坡位低于下坡和平地;荆条的光合速率及蒸腾速率日变化呈单峰曲线,水分利用效率变化趋势平缓;酸枣净光合速率及蒸腾速率呈单峰曲线,水分利用效率上坡出现双峰;紫穗槐净光合速率呈双峰变化曲线,蒸腾速率在上坡和平地呈现双峰变化,在下坡呈单峰变化,水分利用效率平地明显高于上坡和下坡。4)在百花山区,物种植物配置模式D(胡枝子+紫穗槐+马棘(Indigoferapseudotinctoria Mats.)+荆条+苜蓿(Medicago sativa Linn)+野菊(Dendranthemaindicum(Linn.)Des Moul.))物种多样性指数、生物量、截流量、枯枝落叶层的现存量、容水量最大;土壤孔隙度、结构系数均最大,团聚体含量最高;团聚状况、团聚度、分散系数最小。生态功能评价结果模式D得分最高,建议在该地区推广以乡土植物为主的灌草结合的配制模式。5)在斋堂镇,模式H(白桦(Betula platyphylla Suk)+胡桃楸(Juglansmandshurica)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.))物种多样性指数、植冠层生物量、截留量、枯枝落叶层的现存量和容水量均最大;抗冲性指数最大,土壤化学性质的改善作用最强。在斋堂镇各种配置模式生态功能综合评价结果以模式H得分最高,值得推广。6)抚顺西排土场矸石山阴坡,随着排矸年限的,增加物种数由初期的4科5种增至后期14科29种。植被由最初的鹅绒藤(Cynanchum chinense R.Br.)+豚草(AmbrosiaartemisiifoliaL)+刺蒺藜(Puncturevine Caltrop Fruit)群落逐步演变到榆树群落。建议在阴坡人工植被恢复时,乔木可配置耐旱榆树(Ulmus pumila L.)、刺槐(Robinia pseudoacacia L.)和火炬(Rhus typhina),停止排矸长的地段可适当配置白桦,灌木可配置耐旱胡枝子、紫穗槐、山杏(prunus armniacaL.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)、酸枣等,以快速改善生境条件。土壤理化性质分析结果表明,阴坡矸石风化18年后土壤机械组成、土壤容重接近农田水平,阳坡显著低于阴坡与农田差异较大;土壤有机含量、有效N含量、有效P含量低于农田水平,阳坡低于阴坡;速效K的含量阳坡、阴坡明显高于农田。生态功能综合评价值均随着排矸年限的增加而增大。阴阳坡植被恢复生态功能综合评价结果为:阴_D＞阳_D＞阴_C＞阳_C＞阴_B＞阳_B＞阴_A＞阳_A。