选择黄土丘陵沟壑区陕西米脂高西沟流域和延安上砭沟流域,运用空间序列代替时间序列的研究方法对退耕地植被类型与群落特征进行了调查,采用人工径流小区以及不同时期地形图类比分析法,对退耕地植物群落演替及不同植被覆盖下土壤侵蚀特征、土壤侵蚀与地貌演化的关系等方面进行了较为系统的研究。旨在通过本研究,对于不断深化黄土丘陵沟壑区小流域系统地貌发育和土壤侵蚀理论研究打下基础,进而为生态环境改善及水土保持治理提供科学依据,主要结论如下:1.采用系统聚类分析,对退耕地植物群落组成结构及其物种多样性变化进行了分析,将退耕地植物群落自然演替过程划分为4个阶段。(1)先锋植物群落阶段:退耕初期,优势种为没有被耕作消灭的杂草,当耕种停止时,杂草首先占据退耕地,形成以猪毛蒿为优势种植物群落。随后,一年生草本植物逐渐地替代杂草,Margalef指数、Simpson指数随之增大。(2)禾草植物群落阶段:随着演替的进行,在先锋群落占据的生存空间逐渐有新物种入侵,物种多样性也随之增加。Margalef指数逐渐增加,而Shannon-Wiener指数则呈现增大—减小—增大的波动式变化规律,Pielou指数呈现减小—增大—减小的波动式变化,这说明在演替过程中不同物种因争夺资源和空间而竞争十分强烈,最终形成以禾草植物为优势种的多年生草本群落。(3)蒿类植物群落阶段:随着演替的深入,铁杆蒿、茭蒿等多年生蒿类植物在群落中的数量逐渐增加,并逐步取代禾草群落成为该阶段优势群落类型,随多年生草本植物数量不断的增加,Shannon-Wiener指数和Simpson指数出现先增后减的变化规律,Margalef指数则稳中递减,说明物种结构组成逐步趋于稳定,优势种更趋向少数而集中的相对稳定状态。Pielou指数缓慢增加,表明退耕植被在一定的恢复年限内物种分布处于均衡状态。(4)灌草群落阶段:退耕演替后期,大量达乌里胡枝子、白羊草群落,Shannon-Wiener指数和Simpson指数再次呈现增大—减小—增大的波动式变化规律,而Margalef指数则稳步递减,Pielou指数呈现先减后增的变化。植物群落演替由多年生丛生草本逐渐向灌丛群落演变,喜光耐旱的小灌木河朔荛花群落也随之出现。在米脂高西沟流域,河朔荛花为该阶段的优势种,构成了河朔荛花和多年生蒿类群落,而在延安上砭沟流域,此阶段则出现了狼牙刺群落。黄土丘陵沟壑区植物群落类型为:猪毛蒿群落-赖草群落-长芒草群落-达乌里胡枝子+铁杆蒿群落—达乌里胡枝子+河朔荛花群落或达乌里胡枝子+狼牙刺群落。2.通过对农地、苜蓿、荒地、刺槐、柠条、油松六种不同植被类型覆盖条件下土壤抗冲性的研究,结果表明,在雨量相同、坡度基本一致的条件下,不同植被类型条件下土壤的抗冲性表现出明显的不同,依次为油松>柠条>刺槐>荒地>苜蓿>农地。3.通过对1982年和1997年白家畔流域西沟不同时期地形图类比分析。得出如下结论:(1)不同坡度地貌面积变化。1982年白家畔流域西沟面积为36995m~2,1997年白家畔流域西沟面积为64954m~2。1997年小于3°地貌面积比1982年增加27900m~2,3°～15°地貌面积减少9900 m~2,大于15°的地貌面积减为400 m~2。经过十几年的土壤侵蚀,沟缘线侵蚀的土壤大部分淤积在沟道底部,使得沟底两侧地貌因淤积的泥沙而变得平缓。(2)不同坡向地貌面积变化。通过DEM数字高程分析,1997年阳坡面积比1982年增加7500 m~2,而阴坡面积则减少4900 m~2。随着坡面形态演化与侵蚀物质的迁移,黄土丘陵区不同坡面地貌相互间发生转化,主要是由于受大气环流,降雨时的主风向影响,以及降雨径流侵蚀力等原因造成的。(3)流域西沟面积侵蚀演化。通过DEM数字高程分析,1997年流域西沟面积比1982年增加27959 m~2,说明从1982～1997年15年期间,降雨造成了流域西沟沟缘线的严重土壤侵蚀。