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1、第八章 荒芜土地恢复与重建的生态工程,教学目的和要求,了解我国土地荒芜的现状及形成原因, 掌握生态工程在治理土地荒芜现象中的原理及设计方案,纲要,第一节 我国荒芜土地的现状,第二节 沙化土地恢复与重建的生态工程,第三节 退化草地恢复与重建的生态工程,第四节 荒山恢复与重建的生态工程,第五节 工矿废弃地恢复与重建的生态工程设计,第六节 案例分析,具体表现为水土流失、沙漠化、盐渍化日益加 重，植被退化、土壤退化严重，湿地面积萎缩，生 物多样性日趋下降，导致了荒芜土地面积不断扩 大。荒芜土地上生态系统的恢复与重建已经成为生 态工程的重要任务,二、 荒芜土地具体表现,根据初步统计，目前我国水土流失面积
2、占国土面积的38.2%，且流失面积和侵蚀强度仍在继续加强；,全国草地退化、沙化和盐渍化面积逐年增加，目前全国已有“三化”草地面积占全国可利用草地的1/3；全国2350个湖泊中，近期已干枯消失543个；,全国生物多样性受到严重破坏，到目前为止已有15%20%的动植物种类受到威胁。这一比例高于世界平均水平。,我国已发生荒芜化土地面积占国土面积的8.98%，全国荒芜化趋势依然是“扩大”大于“逆转”，问题日益突出。, 水土流失,建国以来虽然在水土保持方面做出很多努力，但治理速度赶不上流失速度。由于水土流失，使土地资源遭受严重破坏，一些江河湖泊和大型水库泥沙淤积，水面缩小，调洪能力下降，江水威胁加剧。,
3、 土地沙化,沙漠化 是指非沙漠地区出现的以风沙活动、沙丘起伏为主 要标志的类似沙漠景观的环境退化过程。, 土壤盐碱化,土壤盐渍化是农业生产的主要障碍因子之一。自20世纪60年代以来，随着人为因素干扰的加剧，土壤盐渍化程度日益加重。盐渍化斑块面积迅速扩大，其形成速度之快，分布面积之广是前所未有的。特别是近年来，由于局部地区忽视疏浚排水沟和排水设施的维护，致使次生盐碱化进一步增长。, 草场退化,我国的草地面积居世界第二位。由于毁草开荒、超载滥牧、重用轻养及鼠虫害等人为与自然因素的共同作用，我国的草地资源破坏严重，牧草产量不稳，草场出现沙化、碱化现象。, 土地退化，耕地锐减,土地退化是当前最受关注的
4、全球环境变化问题之一，土地退化较严重的地区主要分布在干旱、亚干旱地区、山区以及热带雨林地区，这些地区经济相对不发达，甚至经济相当贫困。,由于自然和人为因素，我国的耕地面积近年递减明显，大量的工矿废弃地闲置与我国人口增加、耕地锐减的矛盾日益突出。我国土地质量的下降也十分明显，肥力较高的耕地只占耕地面积的1/4，全国有59.1%的耕地缺磷，23.9%的耕地缺钾,60%以上的耕地缺锌、锰等植物生长必需的元素。,第二节 沙化土地恢复与重建的生态工程,一、沙化土地的演替,沙化土地大多是在自然和人为因素共同干扰下形成的。它具体表现为土地的退化和生物生产力的下降。对引起沙化的自然因素，目前人们还难以大规模地
5、去改变，只能设法缩小它的影响范围。在沙化土地上进行生态工程建设，就是要求在已被人们破坏的自然环境上，重建适合人类生存的自然环境，并使其能生产出更多的物质财富。,沙地演化的自然顺序是由流动沙地逐渐生长植物变成半流动沙地，再由半流动沙地到半固定沙地到固定沙地。如人类进行违背自然规律的活动使温带亚湿润草甸草原区固定沙地上稳定的榆树山杏森林生态系统变成极不稳定的农田生态系统，就是一明显的例证，其破坏顺序是：,1稳定的榆树山杏森林生态系统,2天然次生林包围耕地阶段,3天然次生林与耕地大致相等阶段,4耕地包围林地阶段,5耕地上散生孤树阶段,6流动沙地,二、沙化土地利用中存在的问题,1自然生产潜力得不到发挥
6、,2沙地上长期存在的农林争地、 农牧争地矛盾一直得不到解决,三、沙化土地的生态工程设计,1网格状林草田复合生态系统的设计,2平行式林草田复合生态系统的设计,3镶嵌式林草田复合生态系统的设计,4孤立沙丘岛状森林模式的设计,5在沙垅与长洼地相间分布的地段建设林 草田、麻稻苇复合生态系统模式,一、退化草地的现状,第三节 退化草地恢复与重建的生态工程,20世纪60年代以来，我国草地面积大幅度减少，草 原退化明显。造成草地面积减少、质量退化的原因既有 自然因素也有人为因素，但人类违背自然规律的活动是 草原退化的主要原因。,我国温带亚湿润地区的草地退化相当明显。吉林 省西部的草地为以羊草为主的草甸草原，在
7、人类活动 的干扰下形成了,碱蓬群落,逆向演替系列,羊草群落,羊草 糙隐子草群落,羊草寸草苔群落,寸草群落,虎尾草群落,星星草群落,1. 羊草糙隐子草群落,糙隐子草的生态适应性较强，比较耐牧，在羊草草地退化的早期阶段，往往可成为优势种，与羊草共同组成羊草-糙隐子草群落。该群落种类成分中除羊草、糙隐子草占主导地位外，长梗葱也占较大的比重。由于糙隐子草数量多，使群落具有两层结构；这种群落是处于轻度退化的草地，若及时采取保护措施，可以促进羊草的生长与繁殖，恢复为羊草群落。,2. 羊草寸草苔群落,寸草苔是苔草属中耐旱性较强的一种植物，有一定的耐盐性，耐牧性也较强。在过度放牧，牲畜对草地践踏较重的地段，往
8、往出现斑块大小不一的寸草苔群落，有时呈集中连片分布。它是羊草草地轻度碱化演替的次生群落类型。群落总盖度60%80%。这种群落是羊草草地逆行演替的第一阶段。随着放牧强度的加大，羊草逐渐减少，寸草苔成为群落的建群种。在利用中，这种群落必须加以保护，防止生产力的进一步下降和土壤的进一步碱化。,3. 寸草苔群落,这一阶段，群落的特点为寸草苔成为群落的建群种，羊草退居偶见种。这说明羊草群落已进一步退化。该群落的物种种类组成简单。除以寸草苔为建群种外，还有一些盐生植物和田间杂草。建群种寸草苔植株矮小，群落外貌和生境都已发生明显的变化。随着人类活动的加剧，逆向演替将进入虎尾草群落阶段。,4. 虎尾草群落,虎
9、尾草是中生的一年生草本植物，具耐轻度盐碱干扰的生理特征。当羊草群落随着过度放牧，羊草逐渐减少，虎尾草增多，虎尾草取代了寸草苔，组成了单一的优势群落。该群落种类成分单调，每平方米仅4种7种植物，且几乎都是盐生植物和田间杂草，充分表现出群落的次生性和生境特点。群落的总盖度为70%80%。逆行进一步发展，就出现了对盐碱耐性更强的植物群落。,5. 星星草群落,星星草群落既是天然盐生植物群落，又是次生群落，分布较广泛。在吉林省西部，它主要出现在碱湖周围的盐碱土和草地退化的碱斑上。该群落的生境较低湿，有短期积水。群落的种类成分较丰富，每平方米4种9种植物，但分布不均匀。星星草和朝鲜碱茅占主导地位，其次为野
10、大麦和碱蒿、羊草、虎尾草、芦苇也常见。此外还零星分布着一年生的盐生植物。群落的生产力低，在草地利用上没有突出的经济价值。逆行演替进一步发展，就出现了对盐碱耐性更强的植物群落。,6. 碱蓬群落,碱蓬是典型的盐生植物，以它为建群种的群落出现在吉林省西部碱湖周围或退化草地的特殊生境上。它既是自然分布的原生类型，又是是退化演替的次生群落，一般多与羊草群落或其他盐生植物群落构成复合体。但在草地严重退化，特别是在靠近村庄、放牧点、饮水点、极度放牧的地段，群落所占的面积较大，甚至连成大片。组成群落的种类丰富度很小，多为盐生植物，只在夏季雨水充足的情况下才能很好的生长发育。,二、退化草地的形成因素,退化草原的
11、形成是区域内自然条件与人为因素共同 作用的结果，诸自然要素的综合作用是退化草地形成与 发育的内在因素，而人为因素则在其形成发展过程中起 到了推波助澜的作用。下面，以吉林省西部平原为例， 对草地退化的因素进行分析。,影响退化草地形成的自然因子,成土母质因素,地形地貌因素,气 候 因 素,水 文 因 素,山地土壤母质多为玄武岩和花岗岩的风化物，苏打的含量偏高，土壤盐渍化 严重。,本区地势平坦，起伏较小，水流动缓慢，在低洼处聚积，水分蒸发后使盐分浓缩，产生草地盐渍化。,春季易造成强烈的积盐现象，夏季降水集中。,本区降水不足，蒸发强烈，河流稀少，且分布不均，地下水位浅，矿化度高,2人为因素,（1）盲目
12、毁草开荒扩大耕地、载畜量过大、采草、挖草皮积肥、取土、雨天放牧、挖野菜等生产活动，减少植被覆盖度，使大面积地表裸露，加大地表水分的蒸发，,（2）修建水库、灌排渠道时，由于工程质量差，库区、渠道渗漏严重，抬高了水库周围与渠道附近的地下水位，诱发盐碱化发生,（3）在居民点附近及公路、铁路沿线，人类挖土修房、修路、践踏草皮、乱泼污水等生活行为，潜移默化地使土壤发生次生盐碱化。,（4）草地超载、牲畜过度践踏，致使草地退化。,三、退化草地治理的生态工程设计,退化草地的恢复与重建是一个复杂的系统工程。生态恢复 首先要找出退化的原因，然后根据不同的自然条件和退化程 度，采取不同的措施。措施要因地制宜，不能强
13、求一致。通过 试验选择出投资少、效果好、见效快、简单易行、推广快的模 式，把经济效益和生态效益结合起来，使退化草地的植被得到 恢复与重建，草地能持续发展。,1自然封育, 自然封育就是对严重退化的草地采用围栏（草库仑）的 措施进行封闭，使其植被能够自然恢复。,2松土, 对大面积连片的退化草地，也可以采用松土的措施进行 改良。这些地段土壤板结，松土后可以明显改善退化草 地的理化性质，促进土壤中种子的萌发和残存在土壤中 营养繁殖体的生长。,表8.1退化草地自然封育2年后植物群落的变化,3翻耕松土补播, 由于草场过度放牧和长期刈割，牧草没有开花结实的机会， 特别是靠种子繁殖的牧草，土壤中的种子得不到补
14、充。因 此，向草地中补充必要的种子是十分必要的。,4以沙治碱, 在盐碱地上种植耐碱牧草，建立人工草地，可加速盐碱斑 块的治理，可提高经济效益和改善生态环境。,5人工种草, 以沙治碱是利用吉林省西部风大沙多的特点，以设置沙障， 以障积沙，以沙压碱降低pH值，以利植物生长。,（1）羊草的种植技术, 施枯草, 播种前, 幼苗期管理, 3年内的管理,（2）野大麦的种植技术, 野大麦草质柔软，营养价值高，适口性很好，为碱性 草原耐盐碱性较强的优良牧草。, 种植野大麦应选择低平轻（中）度盐碱土壤。, 野大麦播前应进行种子的日晒处理。, 野大麦采草用草地可条播也可撒播。, 野大麦种子产量低，每年可刈割两次。
15、,第四节 荒山恢复与重建的生态工程,一、荒山的基本特点和类型,1. 荒山的基本特点,结构缺损、功能低下。, 每年荒山上的有机质数量不断减少，结构性矛盾突出。, 荒地的保护功能也很低下。, 荒山生态系统的保存功能低下, 荒山生态系统的抗逆功能和恢复功能也弱, 迹地, 疏林地, 灌木林地, 荒草地, 轮耕荒山,2. 荒山的类型,1）对灌木林和疏林持续采薪形成的荒山。,2）由耕地、园地荒弃后形成的。该类荒山植物种类更 为单一，黑土层更薄。,二、荒山形成的因素分析,图8.1温带湿润地区荒山形成过程示意图,三、荒山恢复与重建的生态工程设计,华北片麻岩山区“围山转”工程的设计,（1）“围山转”工程建设的基
16、本条件,1）基岩条件,2）坡度条件,3）地类条件,（2）工程设计,1）穴状整地,2）“围山转”整地,3）谷坊坝,4）生物措施设计, 山顶应当松槐戴帽。, 山腹山脚果树缠腰。, 灌木护坡。,（3）“围山转”工程的作用,第一，实施该工程后, 可改善林地环境条件, 增加了地表的粗糙度，增加下渗量, 这种微小的地形能够改变整地部位的太阳辐射量和空 气流通等状况，使土壤水分、蒸发量发生相应的变化,第二，可提高造林成活率，促进林木生长,第三，经济效益明显提高,第四，保持水土，减少土壤侵蚀。,表8.2板栗造林单位面积的综合经济效益 （单位：元）,表8.3 不同整地方式水土保持效果,第五节 工矿废弃地恢复与重建的生 态工程设计,一、工矿开发对生态系统的影响,大规模的工矿开发必然造成大量土地被占用和破坏， 对整个生态系统也会产生诸多不利的影响，特别是平原区 煤炭的开采，使地表产生严重的不均匀的土地塌陷，大片 耕地失去利用价值。,二、 工矿废弃地复垦的生态工程设计,随着煤炭工业开采规模的不断扩大，废矸石山占地面积逐 年增多。煤炭工业废矸石的露天排放
