南方低山丘陵的生態(tài)恢復(fù)課件.ppt

,南方紅壤低山丘陵區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù) 以千煙洲模式為例,報告人,2012-11-20,付姍,目 錄,水土保持生態(tài)修復(fù)定義,1,2,3,4,5,南方紅壤區(qū)水土流失現(xiàn)狀與危害,紅壤區(qū)水土流失原因,南方地區(qū)開展生態(tài)修復(fù)的有利條件,現(xiàn)有生態(tài)恢復(fù)模式,6,千煙洲試驗(yàn)站具體介紹,1.水土保持生態(tài)恢復(fù)的定義, 指在特定的水土流失地區(qū)，通過解除生態(tài)系統(tǒng)所承受的超負(fù)荷壓力，依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自組織和自調(diào)控能力的單獨(dú)作用，或輔以人工調(diào)控能力的作用，使受損生態(tài)系統(tǒng)通過自我修補(bǔ)、自我調(diào)節(jié)、自我恢復(fù)等內(nèi)在修復(fù)機(jī)制，恢復(fù)到相對健康的狀態(tài)，達(dá)到促進(jìn)植被恢復(fù)，保持水土，改善生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。,2.南方紅壤區(qū)水土流失現(xiàn)狀及危害, 現(xiàn)狀：根據(jù)水利部2002年遙感調(diào)查資料，南方紅壤區(qū)水土流失面積為19.6萬km2，占土地面積的17.1%，占山丘面積的23.8%。水土流失分布是呈斑塊狀散布在大的丘陵山地之間，以分散分布為主。但在花崗巖和紅砂巖地區(qū)，相對來說分布較為集中。從區(qū)域分布來說，贛南山區(qū)、湘西山區(qū)、湘中盆地、閩粵丘陵區(qū)是本區(qū)流失較為嚴(yán)重的區(qū)域。,危害： 地表徑流會帶走大量土壤顆粒使土壤沙化和土層變薄，導(dǎo)致土壤數(shù)量減少、質(zhì)量惡化、降低土地生產(chǎn)力，嚴(yán)重時導(dǎo)致土壤石漠化，影響區(qū)域糧食安全； 直接導(dǎo)致區(qū)域河床抬高、水庫泥沙淤積、水系通航功能嚴(yán)重下降甚至喪失，防洪能力下降，影響水資源的有效利用，加劇了早、澇、泥石流災(zāi)害及其危害；,野生動物的棲息地減少，生物群落結(jié)構(gòu)和自然環(huán)境遭受破壞，且繁殖率和存活率降低，甚至威脅到種群的生存，極大地破壞了生態(tài)環(huán)境，影響了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全； 水土流失不僅通過帶入養(yǎng)分增加水體的負(fù)荷外，還會帶入有害的農(nóng)藥及重金屬污染，強(qiáng)化了農(nóng)業(yè)的面源污染，使河流、水庫混濁度和養(yǎng)分負(fù)荷增加，加劇了“水質(zhì)性缺水”；,自然原因,地形,氣候,土壤,山地丘陵多，地形起伏大，為地表徑流提供了巨大的沖刷勢能,雨量多而集中，暴雨強(qiáng)度大，增強(qiáng)了降雨的侵蝕能量,風(fēng)化作用強(qiáng)烈，形成了結(jié)構(gòu)松軟、深厚的風(fēng)化物，土壤可蝕性大,3.紅壤區(qū)水土流失原因,人為原因,農(nóng)耕歷史,歷代戰(zhàn)爭,政策失誤,人地矛盾,4.南方地區(qū)開展生態(tài)修復(fù)的有利條件,生態(tài)修復(fù)分為：自然修復(fù)和人工修復(fù)。 水土流失較輕的廣大地區(qū)，主要靠圍封、保護(hù)，輔以土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整，退耕還林(草)等人工措施，可以實(shí)現(xiàn)自然修復(fù)，大大節(jié)省人力、物力、財(cái)力。 水土流失中等程度以上者，主要靠人工修復(fù)，輔以自然修復(fù)。南方紅壤區(qū)以輕中度侵蝕為主，兩者占侵蝕總面積的83.5%，在很大程度上可以依靠自然修復(fù)來進(jìn)行水土流失治理。, 南方地區(qū)光能資源十分豐富，全年日照時數(shù)平均為1489一2900h，個別地方達(dá)到了3000h以上；平均太陽輻射量為40.6一54.3x104j/cm2/y，且時間上與植物生長的旺季配合較好，利于植被的生長和恢復(fù)； 該區(qū)年均溫在1525之間，10的持續(xù)時間為224一345d，無霜期294一365d，年積溫達(dá)到4500-9200，可基本滿足作物一年兩熟或三熟的要求； 除北部部分地區(qū)外，大部分地區(qū)降水量都1400mm以上，為植被生長與恢復(fù)提供了豐富的降水資源。 因此，良好的水熱資源，可使該區(qū)林木草類生長速度快，自然恢復(fù)植被能力強(qiáng)。,5.現(xiàn)有生態(tài)修復(fù)模式以千煙洲模式為例,江西省千煙洲地處位于江西省中部吉泰盆地典型紅壤丘陵區(qū)，具有典型亞熱帶季風(fēng)氣候特征，屬常綠闊葉林地帶。由于長期的不合理利用，治理前的千煙洲森林植早已被破壞殆盡，以草叢為主，伴有小面積灌叢。1983年，中科院南方考察隊(duì)在這里進(jìn)行紅壤丘陵綜合開發(fā)治理試驗(yàn)研究，包括人工造林和生態(tài)系統(tǒng)水資源合理利用等，并建立了試驗(yàn)站。,吉泰盆地,千煙洲,5.1開發(fā)治理前的概況,千煙洲處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光熱充足，降水豐沛，適宜于多種亞熱帶動植物生長發(fā)育，農(nóng)作物二年可以三熟。 1982年，全洲共有31人，11個勞動力，人平均土地98.8畝。農(nóng)業(yè)用地332.1畝，占土地總面積10.8%，其中，耕地314.8畝，占土地總面積10.3%；林地13.2畝，占土地總面積0.4%；牧草地和養(yǎng)殖水面占土地總面積均不到0.1%。大部分土地處于荒蕪狀態(tài)，荒丘荒地面積高達(dá)2628.1畝，占土地總面積85.8%。,由于降水年際變化大，年內(nèi)分配不均，加之缺乏水利設(shè)施，無灌溉保證，尤其是在伏旱季節(jié)，嚴(yán)重缺水，農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)。按統(tǒng)計(jì)面積計(jì)，1982年，水稻畝產(chǎn)只有114.5kg；按實(shí)測面積計(jì)算，畝產(chǎn)為235.9kg，農(nóng)業(yè)純收人為3733元。人均120.4元，人均分配只有99元。 總之，開發(fā)治理前的千煙洲，自然條件雖好，但基本上還是一個人少地多、土地大都荒蕪、靠天吃飯、農(nóng)業(yè)嚴(yán)重缺水、經(jīng)營品種十分單一、農(nóng)民收人低下的貧窮落后地區(qū)。,5.2開發(fā)治理的模式,千煙洲的土地利用規(guī)劃，大體上有一個規(guī)律，即從丘上到丘下、從河谷階地到低河漫灘的布局大體上是一個闊葉林或針闊混交林一經(jīng)濟(jì)林或毛竹(幼林地內(nèi)可間種人工牧草）一果園或人工草地一魚塘一果園(幼林隙地可作苗圃或種植花生、西瓜、大蒜等經(jīng)濟(jì)作物)或農(nóng)田一叢竹或?yàn)醢亓帧钡牧Ⅲw農(nóng)業(yè)布局體系。這是根據(jù)坡度、土層厚度等條件逐塊進(jìn)行的，沒有過分集中連片的特點(diǎn)。 千煙洲土地利用變化的基本特征：耕地比重的大幅度下降，果園用地和林業(yè)用地比重的大幅度上升是。,丘上林草丘間塘、河谷灘地果與糧”的立體農(nóng)業(yè)布局,以林、果為主體的土地利用結(jié)構(gòu)模式,5.3開發(fā)治理的成效,從人口、勞動力變化情況來看，由于遠(yuǎn)近農(nóng)民的遷入，1988年全洲總?cè)丝跒?52人，勞動力為118人，比1982年大為增加，從而根本緩解了本洲人少地多的矛盾，改變了開發(fā)洽理勞力不足等狀況。 從開發(fā)者的經(jīng)濟(jì)收人來看，千煙洲1988年純收人為20.7萬元，比開發(fā)治理前增加54倍；每個勞動力平均純收人，1982年為339元，1988年增至1754元，改變了過去貧窮落后的面貌，使“收人資金投人開發(fā)治理”逐步邁上了良性循環(huán)的道路。,從植被的變化來看，開發(fā)治理前，除約占洲土地總面積11%的耕地和少量的建筑等非農(nóng)業(yè)用地外，其余絕大部分均是由灌叢和草叢所覆蓋的荒丘荒地。到1988年底，土地荒蕪率已由1982年的85.8%下降到9.0%，亦即全洲近90%的荒丘荒地已被人工植被所代替，生態(tài)環(huán)境已開始向良性循環(huán)的方向轉(zhuǎn)化。 從農(nóng)業(yè)用地構(gòu)成來看，1982年，耕地占94.8%，林地占4.0%，牧草地和養(yǎng)殖水面各占0.6%；1988年則是林地占68.5%，果園占15.5%，耕地占8.6%，牧草地占4.0%，養(yǎng)殖水面占3.4%。以糧食為主體，結(jié)構(gòu)畸形的局面一躍而為以林果為主體、全面發(fā)展的新格局。,千煙洲紅壤丘陵綜合開發(fā)治理成功之處：識別了地區(qū)優(yōu)勢，精選了主導(dǎo)產(chǎn)品，發(fā)展了立體農(nóng)業(yè)，把試驗(yàn)示范區(qū)作為一個整體，把治理寓于開發(fā)之中，合理安排、利用土地，發(fā)掘資源的深層潛力，取得最佳效益。,20 a后，千煙洲生態(tài)環(huán)境明顯改善，主要表現(xiàn)在:森林覆蓋率不斷上升，水土流失得到控制，生物生產(chǎn)量與生物多樣性快速增長。其中最明顯的變化是，植被類型由原來的荒草坡變成茂密的森林。 以上可知，千煙洲已得到了綜合治理開發(fā)，取得了顯著的社會、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。保護(hù)生物多樣性是長期鞏固這一治理成果，進(jìn)一步開發(fā)利用水土和生物資源的必要措施。,千煙洲的生物多樣性,千煙洲治理前，千煙洲植被以草叢為主，間有部分灌叢，而今群落類型比較豐富，以人工林為主，1999年植被覆蓋率統(tǒng)計(jì)結(jié)果為93.3%。所以，20年的治理增加了千煙洲植物多樣性。但人工林多為同齡林，近純林，針葉林為主要群落類型，以濕地松林和杉木林優(yōu)勢度最大。 由于人工林喬木層優(yōu)勢種單一，優(yōu)勢度大，加上種植密度大，天然次生種暫時難以擠身到喬木層，所以喬木層草本層多樣性低。反而灌木層是人工林多樣性最高的層。 所以與許多自然保護(hù)區(qū)相比，千煙洲植物多樣性不高，這反映了群落植被尚處于恢復(fù)期。,6.中科院千煙洲紅壤丘陵綜合開發(fā)試驗(yàn)站具體介紹,試驗(yàn)站發(fā)展歷程 試驗(yàn)站主要發(fā)展方向 試驗(yàn)站的科學(xué)成就,6.1 發(fā)展歷程,千 煙 洲 試 驗(yàn) 站 始 建于 1983年， 1985年被列為江西省“山江湖 ” 綜 合 開發(fā) 治 理 試 驗(yàn) 示 范 基地， 1991年成為國家農(nóng)業(yè)開發(fā)治理試區(qū)，2002年以千煙洲試驗(yàn)站為依托單位， 正式建立“江西省區(qū) 域 生 態(tài) 過 程 與 信 息 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn)室” 。 2003年成為第一批進(jìn)入中國通量觀測網(wǎng)的站點(diǎn)之一。,6.2主要研究方向,（1）生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與全球變化 （2）森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能優(yōu)化 （3）農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)綜合管理 （4）紅壤丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)資源綜合開發(fā)示范研究 （5）紅壤丘陵地區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)與生態(tài)過程 （6）水、土、氣、生以及群落演替過程的長期觀測與試驗(yàn),6.3科學(xué)成就,成就1：千煙洲站在過去20多年的南方紅黃壤地區(qū)綜合治理與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)研究中，創(chuàng)建了一個全方位立體開發(fā)的“千煙洲模式”（主模式）以及紅壤丘陵“林牧糧”生態(tài)模式和紅壤丘陵塘庫水體與周圍陸地復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式兩個副模式。這個立體農(nóng)業(yè)模式，為南方紅壤丘陵區(qū)開展以小流域?yàn)閱卧霓r(nóng)業(yè)生態(tài)工程建立了樣板，為該區(qū)域的資源綜合利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展探索了一條成功道路。,成就2：試驗(yàn)站對人工針葉林的碳循環(huán)特征進(jìn)行了多手段、多尺度研究，包括微氣象技術(shù)、森林計(jì)測技術(shù)以及空間信息技術(shù)等。首次對紅壤丘陵區(qū)人工針葉林的碳收支過程進(jìn)行系統(tǒng)觀測研究，并對林下主要灌木種群的碳蓄積貢獻(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)合1983年以來的土地利用和野外土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，定量闡述了1984-2002年生態(tài)恢復(fù)后土壤有機(jī)碳的增加趨勢，揭示了人工造林對生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的影響。,紅壤丘陵區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積量及過程綜合實(shí)驗(yàn)研究,森林生態(tài)系統(tǒng)碳收支規(guī)律研究,成就3：利用定量群落學(xué)手段調(diào)查分析了南方紅壤丘陵地區(qū)生態(tài)恢復(fù)后生態(tài)系統(tǒng)的物種組成變化及生產(chǎn)力變化，揭示了生態(tài)恢復(fù)對提高群落生產(chǎn)力和增加物種多樣性的重要作用，闡明了群落不同器官與組分中的養(yǎng)分關(guān)系，明確了樹木對養(yǎng)分的吸收、存留、歸還的基本規(guī)律，并論述了造林對土壤養(yǎng)分狀況的影響，為林地管理提供了科學(xué)依據(jù)。 成就4：千煙洲站還在亞熱帶人工針葉林碳、氮、水循環(huán)特征、南方紅壤丘陵區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的生態(tài)效應(yīng)評估、亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)循環(huán)過程(內(nèi)容重復(fù))、江西省生態(tài)功能區(qū)劃等領(lǐng)域開展了研究，獲得了大量研究成果。,成就5：千煙洲站擁有九連山原生亞熱帶常綠闊葉林、井岡山次生針闊混交林和興國水土流失治理區(qū)三個輔助觀測點(diǎn)，長期進(jìn)行對比觀測與試驗(yàn)研究。,興國嚴(yán)重生態(tài)退化區(qū),井岡山次生針闊混交林,九連山南亞熱帶常綠闊葉林,贛中紅壤丘陵區(qū)水分養(yǎng)分循環(huán)與生產(chǎn)關(guān)系研究及優(yōu)化模式建設(shè),南方丘陵坡地農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營動因與水文及小氣候效應(yīng)分析,南方紅壤丘陵區(qū)流域水文過程實(shí)驗(yàn)與水文特性研究,典型森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷循環(huán)平衡研究,碳氧同位素試驗(yàn)和氮沉降實(shí)驗(yàn),退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中的生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究,b區(qū)紫外線增強(qiáng)對水稻的生理生態(tài)學(xué)效應(yīng),玻璃溫室,森林水文過程和養(yǎng)分循環(huán)觀測樣地,不同植被恢復(fù)途徑對比研究,林內(nèi)