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1、第八章 荒芜土地生态系统恢复 与重建的生态工程荒芜土地是指覆被稀少、生态系统已经受到严重破坏的土地。由于人类对土地无节制地开发利用，荒芜土地的生态问题突出，具体表现为水土流失、沙漠化、盐渍化、植被退化、土壤退化、生物多样性下降等，土地产出越来越少。荒芜土地上的生态系统的恢复与重建已经成为生态工程的重要任务8.1沙地恢复与重建的生态工程8.1.1沙地存在的问题1.沙化严重由于人类开垦沙地和过度放牧，沙地植被遭到严重破坏，土壤风蚀，砂质物质流动，沙地向沙漠转化。中国内蒙古境内的希拉穆仁草原上，一位蒙古族的牧民放牧的上 千只的羊群在日趋肆虐的沙漠化的草原上寻觅着青草。我国西北沙漠化地区2自然生产潜力
2、得不到发挥“广种薄收”的生产方式3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 20世纪60年代初以来沙地上人口迅速增加，开垦了大面积农田，目前畜牧部门主张沙地上退耕还草和种植牧草，林业部门则主张在沙地上造林固沙，农业人口对耕地依赖严重。农林牧用地相互竞争的结果是大部分沙地沦为广种薄收的旱田、轮耕地及撂荒草地。8.1.2沙地的生态工程1网格式复合生态系统沙垅是砂质物质集中、最易沙化的沙地类型，沙垅多低缓，由沙垅顶部沙平地，沙垅斜坡和沙垅边缘沙平地组成。目前多数沙垅已被开垦，局部生有孤树、稀疏灌丛和矮草。沙垅顶部和沙垅边缘沙平地上，地势平坦，适宜耕作，可建设网格状林草田复合生态系统；在
3、沙垅斜坡适宜种草，可建成网格状林草复合生态系统。网格式复合生态系统防风固沙效果好，同时也解决了农林牧争地的矛盾2镶嵌式复合生态系统沙地中有一部分为丘状沙地，孤立的沙丘与丘间平地交错分布。丘状沙地的砂质物质虽然不是很多，但沙丘易移动，沙化危害周边平地。目前沙丘覆被多为稀疏的灌丛和低覆盖矮草；沙丘间平地大部分被垦为农田。这种沙地生态工程建设的模式可采取在孤立的沙丘上植树，在沙丘间沙平地上建设农田。在农田与沙丘防护林之间种植一定宽度的耐阴的牧草，构成草带，避免树木与作物争光。牧草用于发展以牛、羊为主的畜牧业，畜肥还田，提高土地肥力，改善土壤结构。3麻稻苇复合生态系统沙垅之间为长条形洼地，很多洼地为闭
4、流区，无排水出口。目前的长洼地上土地利用方式或是退化草场，或已开垦为旱田，最近几年又有一部分开垦为水田。沙地地区春季降雨少，大风频发，“十年九春旱”，夏季暴雨集中，汇入洼地，常受内涝的威胁。在长洼地上种植旱田，春旱夏涝灾害频发，产量极不稳定。在长洼地上，利用周边沙地上的沙建立沙坝，形成多个小流域，分区积累夏季降水；根据采补平衡的原则，在春季合理开采一部分地下水。每个小流域由上部的湿生生境、中部的浅水生境和下部深水生境组成。小流域上部为旱田，种植喜湿作物如红麻；中部为水田；最低湿的地段，种植芦苇。8.2 退化草地恢复与重建的生态 工程恢复退化的草地是一个庞大复杂的系统工程。8.2.1 退化草地的
5、形成因素草地退化主要表现为草地植物生长不良，高度和密度下降，产草量低，草质退化，生物多样性下降。草地退化常与土壤盐碱化伴生，互为因果。草地植被维持着土壤养分与水分的动态平衡，植被覆盖度降低，地表蒸发量增大，土体中上升水流的数量和速度增大，从而加强了土体下层盐分向表层积聚；随着土壤中有机质含量的下降，土壤结构破坏，孔隙度减少、土体中下流水数量与速度下降，从而也导致土壤表层的脱盐速率下降，相对提高了积盐速率。土壤盐碱化不仅导致土壤水盐度上升，同时也破坏土壤结构，共同导致草地植物生长不良。人类许多行为导致土壤盐碱化和草地退化。 1. 毁草开荒使大面积土地在冬、春季地表裸露，风蚀严 重，同时加大了地表
6、水分的蒸发，导致积盐作用。土壤 肥力逐年下降，弃耕，形成低质的荒草地； 2. 修建水库、灌排渠道，由于库区、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 和草地退化；在没有完善灌排配套工程的地区，盲目实 施灌溉，水分不能及时排除，起不到洗盐、脱盐的作用 ，反而抬高了地下水位，造成土壤盐碱化和草地退化。 3. 在居民点附近及公路、铁路沿线，挖土修房、修路， 直接破坏草地，挖土导致地表下降，地下水位变相上升 ，引起盐碱化和草地退化。 4. 草地超载，牲畜过度啃食、践踏和过度打草，致使草 地退化。8.2.2退化草地治理的生态工程 1自然封育自然封育就是对严重退化的草地采用围栏（
7、草 库仑）的措施进行封闭，使其植被能够自然恢复。 在封育期内不准刈割或放牧，给被抑制的优良牧草 群落有一个充分生长繁殖的机会，使草场自然恢复 ，达到提高草场生产力和草场质量的目的。此项措 施简单，经济易行、效果明显、是防治草场退化的 主要措施。自然封育后，生态环境得以恢复和改善。原有 的植物群落产量有明显的提高，豆科牧草增多，毒 害草减少，繁殖枝增多，种类组成增加，群落结构 复杂。草地自然封育2年3年后，一般产草量可提 高50%80%。2松土工程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土壤的物理性质，改善了土壤的通透性，加强了土壤内微生
8、物活动和生化过程，加速土壤有机质的分解，提高土壤的速效营养含量，土壤中速效氮含量增加45g/kg，速效磷增加1g/kg，速效钾增加50g/kg；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，有利于牧草的无性繁殖和生长，达到更新复壮草场，提高草场产量的目的。3补播工程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充。因此， 向草地中补充必要的种子是十分必要的。 在松土的同时进行补播比单项松土和单项 补播效果更好，翻耕改良极度退化的草地 ，在第一年往往没有经济效益。因为原有 的植被被翻入土中。可以在翻耕地上补播 快速生长的一年生植物，做到
9、当年改良当 年受益。4以沙治碱工程在沙碱相间分布区，可以实施以沙治碱工程。利用风大沙多的特点，在碱地上设置沙障，以障积沙，以沙压碱降低pH值，以利植物生长。铺沙对盐碱土改良的效果随沙层厚度增加而明显增强，土壤pH值随铺沙厚度的增加而降低。在缺沙地区可以以草代沙，将枯草或作物秸杆粉碎，按1.5kg/m22.0 kg/m2平铺于盐碱斑地面，然后依次用五桦犁、重圆盘耙、拖土板等工具，将草土混拌均匀并使土壤细碎、平整。以草代沙，还可以增加土壤腐殖质，形成团粒结构。团粒结构的形成，同样可以改变水盐运动方向。5人工草地工程在中低盐碱地上种植耐碱牧草，建立人工草地，可加速盐碱土的治理，提高经济效益。盐碱土上
10、植被重建与恢复的速度，与盐碱土土壤有机质的积累、土壤结构的改善速度有直接关系。在种植耐盐碱植物，建设人工草地时，有两套设计方案：一是在盐碱土上先种植一年生耐盐碱强的速生植物。二是采用铺施枯草、施石膏、沙压等改良措施，降低表土含盐量，然后在盐碱土上直接种植耐盐碱、多年生优质牧草，经1个至3个生长季就可恢复为顶级群落。（1）微碱性土壤的羊草种植羊草主要靠根茎进行无性繁殖，根茎主要分布在土层深5cm10cm处，根茎纵横交错，互相交织在一起，其上又生长较多的细根，根系发达，地表又被植被覆盖，使土壤深层盐碱不但不能上返，反而表层的盐碱还会被植物的活动所中和或下移，使明盐碱斑变为暗碱，23年后形成一个低盐
11、、高腐殖质、团粒结构新的表土层。当新的表土层形成后，进行合理放牧和割草才不致于再发生盐碱化。（2）中度盐碱土的野大麦种植野大麦分布很广，我国低湿的盐碱地均有生长，且常呈纯群落生长在盐碱斑及周围，有时和碱茅属植物混生在一起。野大麦对土壤要求不严格，抗逆性强，在pH为8.59.5的碱性土壤中生长良好。它的耐盐碱能力超过羊草，稍低于星星草，适宜于中度盐碱性土壤。8.3案例 黄淮海平原五省二市，耕地盐碱化严重。盐碱化耕地地面积达1.8107hm2，约占耕地面积的33%以上。曲周县位于邯郸市区的东北，土地面积为677km2，人口38.4104人，本县地处黑龙港流域上游，土壤为潮土和盐化潮土，其中盐碱化耕
12、地占耕地面积的40%。白花花的盐斑是四季的主要景观，“种啥都不长”是曲周人民对盐碱滩最深刻的记忆。从1966年开始，在曲周县进行盐碱化土地的综合治理工程。 19661977年间，为解决干旱问题，黑龙港区进行了大规模 的机井建设，重新设计井、渠、灌、排系统并赋之实施，至 1970年水浇地面积扩大到120104 hm2，由于抽取地下水用 于灌溉，地下水位迅速下降，导致地表脱盐过程加速，盐碱 地面积缩小到45104 hm2，低洼易涝面积也显著减少。 1973年，北京农业大学在曲周县重碱区成立“北京农业大学 盐碱地改良基点组”。实施土壤改良工程，提高了土壤的透气 性和渗透率，活化土壤的营养成分，使土壤保肥力、保墒力 和缓冲力得以提高，有利于土壤团粒结构的形成。利用具有 耐盐碱、抗旱、耐涝等特性的植物，适地种植，改善了生态 环境。 四十年来，治理盐碱地面积达1.8104 hm2，盐碱滩已变成 米粮仓，并辐射到整个黄淮海平原。如今，曲周县重碱区完 全是另外一种景象：耕地成方，沟渠成网，树木成林，当地 人民生活水平有了极大的改善。复习题1谈谈你对荒芜化土地的认识。2试论述沙化土地恢复与重建的生态工程模式及模式提出的立论依据。根据自己的体会，谈谈这些模式的提出都考虑了哪些因素？3.简述退化草地恢复与重建的生态工程设计方案及其适用范围。
