第八章-荒蕪?fù)恋厣鷳B(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的生態(tài)工程-實(shí)用生態(tài)工程學(xué)課件

荒蕪?fù)恋厥侵父脖幌∩佟⑸鷳B(tài)系統(tǒng)已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞的土地。由于人類對土地?zé)o節(jié)制地開發(fā)利用，荒蕪?fù)恋氐纳鷳B(tài)問題突出，具體表現(xiàn)為水土流失、沙漠化、鹽漬化、植被退化、土壤退化、生物多樣性下降等，土地產(chǎn)出越來越少。荒蕪?fù)恋厣系纳鷳B(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建已經(jīng)成為生態(tài)工程的重要任務(wù)8.1沙地恢復(fù)與重建的生態(tài)工程

8.1.1沙地存在的問題

1.沙化嚴(yán)重

由于人類開墾沙地和過度放牧，沙地植被遭到嚴(yán)重破壞，土壤風(fēng)蝕，砂質(zhì)物質(zhì)流動，沙地向沙漠轉(zhuǎn)化。

中國內(nèi)蒙古境內(nèi)的希拉穆仁草原上，一位蒙古族的牧民放牧的上千只的羊群在日趨肆虐的沙漠化的草原上尋覓著青草。我國西北沙漠化地區(qū)2．自然生產(chǎn)潛力得不到發(fā)揮

“廣種薄收”的生產(chǎn)方式

3．沙地上長期存在的農(nóng)林爭地、農(nóng)牧爭地矛盾一直得不到解決

20世紀(jì)60年代初以來沙地上人口迅速增加，開墾了大面積農(nóng)田，目前畜牧部門主張沙地上退耕還草和種植牧草，林業(yè)部門則主張?jiān)谏车厣显炝止躺?，農(nóng)業(yè)人口對耕地依賴嚴(yán)重。農(nóng)林牧用地相互競爭的結(jié)果是大部分沙地淪為廣種薄收的旱田、輪耕地及撂荒草地。

8.1.2沙地的生態(tài)工程

1．網(wǎng)格式復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

沙垅是砂質(zhì)物質(zhì)集中、最易沙化的沙地類型，沙垅多低緩，由沙垅頂部沙平地，沙垅斜坡和沙垅邊緣沙平地組成。目前多數(shù)沙垅已被開墾，局部生有孤樹、稀疏灌叢和矮草。

沙垅頂部和沙垅邊緣沙平地上，地勢平坦，適宜耕作，可建設(shè)網(wǎng)格狀林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)；在沙垅斜坡適宜種草，可建成網(wǎng)格狀林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。

網(wǎng)格式復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)防風(fēng)固沙效果好，同時(shí)也解決了農(nóng)林牧爭地的矛盾2．鑲嵌式復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

沙地中有一部分為丘狀沙地，孤立的沙丘與丘間平地交錯(cuò)分布。丘狀沙地的砂質(zhì)物質(zhì)雖然不是很多，但沙丘易移動，沙化危害周邊平地。目前沙丘覆被多為稀疏的灌叢和低覆蓋矮草；沙丘間平地大部分被墾為農(nóng)田。

這種沙地生態(tài)工程建設(shè)的模式可采取在孤立的沙丘上植樹，在沙丘間沙平地上建設(shè)農(nóng)田。在農(nóng)田與沙丘防護(hù)林之間種植一定寬度的耐陰的牧草，構(gòu)成草帶，避免樹木與作物爭光。牧草用于發(fā)展以牛、羊?yàn)橹鞯男竽翗I(yè)，畜肥還田，提高土地肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)。3．麻稻葦復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

沙垅之間為長條形洼地，很多洼地為閉流區(qū)，無排水出口。目前的長洼地上土地利用方式或是退化草場，或已開墾為旱田，最近幾年又有一部分開墾為水田。沙地地區(qū)春季降雨少，大風(fēng)頻發(fā)，“十年九春旱”，夏季暴雨集中，匯入洼地，常受內(nèi)澇的威脅。在長洼地上種植旱田，春旱夏澇災(zāi)害頻發(fā)，產(chǎn)量極不穩(wěn)定。

在長洼地上，利用周邊沙地上的沙建立沙壩，形成多個(gè)小流域，分區(qū)積累夏季降水；根據(jù)采補(bǔ)平衡的原則，在春季合理開采一部分地下水。每個(gè)小流域由上部的濕生生境、中部的淺水生境和下部深水生境組成。小流域上部為旱田，種植喜濕作物如紅麻；中部為水田；最低濕的地段，種植蘆葦。8.2退化草地恢復(fù)與重建的生態(tài)工程

恢復(fù)退化的草地是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。8.2.1退化草地的形成因素

草地退化主要表現(xiàn)為草地植物生長不良，高度和密度下降，產(chǎn)草量低，草質(zhì)退化，生物多樣性下降。

草地退化常與土壤鹽堿化伴生，互為因果。草地植被維持著土壤養(yǎng)分與水分的動態(tài)平衡，植被覆蓋度降低，地表蒸發(fā)量增大，土體中上升水流的數(shù)量和速度增大，從而加強(qiáng)了土體下層鹽分向表層積聚；隨著土壤中有機(jī)質(zhì)含量的下降，土壤結(jié)構(gòu)破壞，孔隙度減少、土體中下流水?dāng)?shù)量與速度下降，從而也導(dǎo)致土壤表層的脫鹽速率下降，相對提高了積鹽速率。土壤鹽堿化不僅導(dǎo)致土壤水鹽度上升，同時(shí)也破壞土壤結(jié)構(gòu)，共同導(dǎo)致草地植物生長不良。人類許多行為導(dǎo)致土壤鹽堿化和草地退化。1.毀草開荒使大面積土地在冬、春季地表裸露，風(fēng)蝕嚴(yán)重，同時(shí)加大了地表水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致積鹽作用。土壤肥力逐年下降，棄耕，形成低質(zhì)的荒草地；

2.修建水庫、灌排渠道，由于庫區(qū)、渠道滲漏嚴(yán)重，抬高了水庫周圍與渠道附近的地下水位，誘發(fā)鹽堿化發(fā)生和草地退化；在沒有完善灌排配套工程的地區(qū)，盲目實(shí)施灌溉，水分不能及時(shí)排除，起不到洗鹽、脫鹽的作用，反而抬高了地下水位，造成土壤鹽堿化和草地退化。3.在居民點(diǎn)附近及公路、鐵路沿線，挖土修房、修路，直接破壞草地，挖土導(dǎo)致地表下降，地下水位變相上升，引起鹽堿化和草地退化。4.草地超載，牲畜過度啃食、踐踏和過度打草，致使草地退化。8.2.2退化草地治理的生態(tài)工程1．自然封育

自然封育就是對嚴(yán)重退化的草地采用圍欄（草庫侖）的措施進(jìn)行封閉，使其植被能夠自然恢復(fù)。在封育期內(nèi)不準(zhǔn)刈割或放牧，給被抑制的優(yōu)良牧草群落有一個(gè)充分生長繁殖的機(jī)會，使草場自然恢復(fù)，達(dá)到提高草場生產(chǎn)力和草場質(zhì)量的目的。此項(xiàng)措施簡單，經(jīng)濟(jì)易行、效果明顯、是防治草場退化的主要措施。

自然封育后，生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)和改善。原有的植物群落產(chǎn)量有明顯的提高，豆科牧草增多，毒害草減少，繁殖枝增多，種類組成增加，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜。草地自然封育2年~3年后，一般產(chǎn)草量可提高50%~80%。2．松土工程

對大面積連片的退化草地，也可以采用松土的措施進(jìn)行改良。這些地段土壤板結(jié)，松土后可以明顯改善退化草地土壤的物理性質(zhì)，改善了土壤的通透性，加強(qiáng)了土壤內(nèi)微生物活動和生化過程，加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解，提高土壤的速效營養(yǎng)含量，土壤中速效氮含量增加45μg/kg，速效磷增加1μg/kg，速效鉀增加50μg/kg；促進(jìn)土壤中種子的萌發(fā)和殘存在土壤中營養(yǎng)繁殖體的生長，有利于牧草的無性繁殖和生長，達(dá)到更新復(fù)壯草場，提高草場產(chǎn)量的目的。3．補(bǔ)播工程

由于草場過度放牧和長期刈割，牧草沒有開花結(jié)實(shí)的機(jī)會，特別是靠種子繁殖的牧草，土壤中的種子得不到補(bǔ)充。因此，向草地中補(bǔ)充必要的種子是十分必要的。在松土的同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)播比單項(xiàng)松土和單項(xiàng)補(bǔ)播效果更好，翻耕改良極度退化的草地，在第一年往往沒有經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)樵械闹脖槐环胪林??？梢栽诜厣涎a(bǔ)播快速生長的一年生植物，做到當(dāng)年改良當(dāng)年受益。4．以沙治堿工程

在沙堿相間分布區(qū)，可以實(shí)施以沙治堿工程。利用風(fēng)大沙多的特點(diǎn)，在堿地上設(shè)置沙障，以障積沙，以沙壓堿降低pH值，以利植物生長。

鋪沙對鹽堿土改良的效果隨沙層厚度增加而明顯增強(qiáng)，土壤pH值隨鋪沙厚度的增加而降低。

在缺沙地區(qū)可以以草代沙，將枯草或作物秸桿粉碎，按1.5kg/m2~2.0kg/m2平鋪于鹽堿斑地面，然后依次用五樺犁、重圓盤耙、拖土板等工具，將草土混拌均勻并使土壤細(xì)碎、平整。以草代沙，還可以增加土壤腐殖質(zhì)，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，同樣可以改變水鹽運(yùn)動方向。5．人工草地工程

在中低鹽堿地上種植耐堿牧草，建立人工草地，可加速鹽堿土的治理，提高經(jīng)濟(jì)效益。

鹽堿土上植被重建與恢復(fù)的速度，與鹽堿土土壤有機(jī)質(zhì)的積累、土壤結(jié)構(gòu)的改善速度有直接關(guān)系。在種植耐鹽堿植物，建設(shè)人工草地時(shí)，有兩套設(shè)計(jì)方案：一是在鹽堿土上先種植一年生耐鹽堿強(qiáng)的速生植物。二是采用鋪施枯草、施石膏、沙壓等改良措施，降低表土含鹽量，然后在鹽堿土上直接種植耐鹽堿、多年生優(yōu)質(zhì)牧草，經(jīng)1個(gè)至3個(gè)生長季就可恢復(fù)為頂級群落。（1）微堿性土壤的羊草種植

羊草主要靠根莖進(jìn)行無性繁殖，根莖主要分布在土層深5cm~10cm處，根莖縱橫交錯(cuò)，互相交織在一起，其上又生長較多的細(xì)根，根系發(fā)達(dá)，地表又被植被覆蓋，使土壤深層鹽堿不但不能上返，反而表層的鹽堿還會被植物的活動所中和或下移，使明鹽堿斑變?yōu)榘祲A，2—3年后形成一個(gè)低鹽、高腐殖質(zhì)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)新的表土層。當(dāng)新的表土層形成后，進(jìn)行合理放牧和割草才不致于再發(fā)生鹽堿化。（2）中度鹽堿土的野大麥種植

野大麥分布很廣，我國低濕的鹽堿地均有生長，且常呈純?nèi)郝渖L在鹽堿斑及周圍，有時(shí)和堿茅屬植物混生在一起。野大麥對土壤要求不嚴(yán)格，抗逆性強(qiáng)，在pH為8.5~9.5的堿性土壤中生長良好。它的耐鹽堿能力超過羊草，稍低于星星草，適宜于中度鹽堿性土壤。8.3案例

黃淮海平原五省二市，耕地鹽堿化嚴(yán)重。鹽堿化耕地地面積達(dá)1.8×107hm2，約占耕地面積的33%以上。曲周縣位于邯鄲市區(qū)的東北，土地面積為677km2，人口38.4×104人，本縣地處黑龍港流域上游，土壤為潮土和鹽化潮土，其中鹽堿化耕地占耕地面積的40%。白花花的鹽斑是四季的主要景觀，“種啥都不長”是曲周人民對鹽堿灘最深刻的記憶。從1966年開始，在曲周縣進(jìn)行鹽堿化土地的綜合治理工程。1966~1977年間，為解決干旱問題，黑龍港區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的機(jī)井建設(shè)，重新設(shè)計(jì)井、渠、灌、排系統(tǒng)并賦之實(shí)施，至1970年水澆地面積擴(kuò)大到120×104hm2，由于抽取地下水用于灌溉，地下水位迅速下降，導(dǎo)致地表脫鹽過程加速，鹽堿地面積縮小到45×104hm2，低洼易澇面積也顯著減少。1973年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)在曲周縣重堿區(qū)成立“北京農(nóng)業(yè)大學(xué)鹽堿地改良基點(diǎn)組”。實(shí)施土壤改良工程，提高了土壤的透氣性和滲透率，活化土壤的營養(yǎng)成分，使土壤保肥力、保墑力和緩沖力得以提高，有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。利用具有耐鹽堿、抗旱、耐澇等特性的植物，適地種植，改善了生態(tài)環(huán)境。