松嫩盐碱化草地生态修复模式及集成技术

1、松嫩盐碱化草地生态修复模式及集成技术60?国土与自然资源研究territory&naturalresourcesstudy2009no.2文章编号:10037853(2009)02006003中图分类号：松嫩盐碱化草地生态修复模式及集成技术文献标识码:a曾昭文t,焉志远，赫赤z,倪红伟，刘峰，(1 黑龙江省科学院自然与牛态研究所,黑龙江哈尔滨150040;2.拜泉县农业技术推 广中心)摘要:松嫩草原是我国东北四部绿色生态屏障,因过度利用致使该区盐碱化现象普 遍，严重影响了区域产业发展和生态环境安全，开展针对该地区的植被理论和恢复技术研究就显得非常垂要;总结了数年来在该地区 牛态

2、恢复方面的理论研究和治理实践工作，在试验的基础上，建立了碱化草地生态修复的人工促进与生态制剂恢复模式和集成技术，以 提高区域可持续发展能力.关键词:松嫩草地;盐碱化;生态修复;模式;集成技术themodelandintegratedtechnologyofecosystemrestorationinsongnenalkali-salinegrass landzengzhao-wenetal(naturalresourcesandecologyinstituteofhas,harbin 150040,china)abstract:songnengrasslandinnortheastchinas

3、westerngreenecologicalbarriers,resultin gintheareaduetoexcessiveuseofalkali一 salineiswidespread,seriousimpactonregionalindustrialdevelopmentandecologicalanden vironmentalsecurity.therefore,tocarryoutthe vegetationintheregionandtherestorationoftechnicalstudiesthetheoryitisveryimportant.il lispapersum

4、marizesthepastfewyearsintheareaofecolo ealrecoveiyoftheowticalstudyandmanagementofpnicticalworkonapilotbas is.theestablishmentofthesongnenalkali一 salineartificialgrasslandecologicalrestorationandecologicalagentstopromotetheresumpt ionofmodelsandintegrationtechnology,inorder toenhanceregionalsustaina

5、bledevelopmentcapacity.keywords:songnengrassland;alkali一saline;ecosystemrestoration;mode;integratedtechnology松嫩平原是我国东北三大草原之一，是我国重要的畜牧业 基地,具有防风固沙，维持生物多样性，保持水土等重要生态功 能，是东北西部绿色生态屏障，对改善生态环境,维持区域生态 安全具有重要作用.由于人类活动的扰动和自然因素影响，地处 生态脆弱带的松嫩草原盐碱化现象普遍,已严重影响了区域产 业发展和牛态环境安全lj.因此，松嫩盐碱化草地的生态修复是 改善生态环境，提高区域可持续发展能力的必

6、然选择，是黑龙江 省生态省建设的重点任务，是构建环境友好型社会，促进人与自 然和谐的要求.1盐碱草地生态修复的理论基础草地如同其他牛态系统一样，作为具有一定结构与功能特 性的生态系统，其本身对外界的各种干扰表现出其本身的抵抗 力稳定性(resistancestabi 1 ity).m地的抵抗力稳定性的大 小取决于生态系统结构与功能的复杂性一般來说，草地植被 (包括动物)的组分越多,生物多样化程度越高草地和生物生 产能力较强，因此草地对于放牧，割草活动，以及其他灾害的影 就有较强的抵抗力但是，草地对外界各种影响因素的反应也是 有限度的.当草地受到的外界干扰超过某种水平,即”生态阈值” (ecol

7、ogicalthreshold)时，草地就会从正常的健康状态走向不 健康状态，或者说草地生态系统开始进入退化过程2.3 草地的健 康诊断如图i所示.健康闽警戒阈不健康阈，系统溃a警戒线b不健康阈值c崩溃阈值图1草地的健康诊断(任继周等,2000)退化草地在没有达到系统崩溃的阶段仍然可以恢复,而其中 的恢复基础是草地的恢复力稳定性(resiliencestability).任 何自然或半自然生态系统都具有其本身的恢复力稳定性实现草 地的恢复力稳定性，是通过草地系统内部的自组织性(selfor ganization)成.因此，在退化(盐碱化)草地生态恢复中，应 4主要结论从景观多样性指数来分析，由

8、于景观丰富度没有增加，所以其变化极小.各个景观类型面积变化较大,增加的景观主要是农 田等人为景观，减少的是沼泽，草地等自然景观； 从景观形状指数来分析，各景观类型的边界均呈规则化趋 势，分维度有所下降，说明各景观边界的复杂度降低，这均是由 于人1二干扰较多而形成的；从景观空间构型指数来分析，全流域的破碎化指数有所减 小，这主要是由于农出的面积扩大,虽然同时的其它自然景观和 破碎化指数增大，但由于农田的面积增加得更多,而且是连续大 片分布的，这就造成了整个流域的破碎化指数呈现减小的趋势. 以上3类指数均表明该区景观受到人类活动的强烈影响， 景观结构变得单一,景观格局由复杂趋于简单.参考文献：1倪

9、红伟.洪河自然保护区生物多样性姗胎尔滨:黑龙江科学技术 出版社,1999.2倪红伟三江平原湿地植物多样性研究m.北京:科学出版社， 2002.3郭建国景观牛态学一一格局，过程，尺度与等级岫北京:高等教 育出版社,2000.4 刘红玉张世奎，吕宪国.20世纪80年代以來挠力河流域湿地景观 变化过程研究j 自然资源,2002,（ 11 ）:698705.5 -iensja.spatialscalinginecologyj.functionalecol一ogy, 1989,（3）:385-397.作者简介:罗春雨（1976j.男.硕士，助理研究员.主要从事gis,景观 生态学方面的研究工作.（200

10、9 一 0卜12收稿宿伯杰编辑）曾昭文等松嫩盐碱化草地牛态修复模式及集成技术遵循以下生态学理论.1.1植被演替理论植被的退化，影响生态系统屮土壤以及生态环境等其它部 分草地退化过程中植被呈现衰退（退化），可称之为植被的逆 行演替逆行演替是植被或植物群落向着背离顶极状态的变化 过程.通常处于发育过程的植被，在没有强烈外界因素作用时， 会一直向着顶级状态方向演替，被称之为植被的进展演替.因 此，植被的逆行演替与进展演替是一个互逆，或者可以相互转化 的过程抑制逆行演替,促进进展演替，利用植被（植物群落）的 ”潜在演替能力”，是指导生态系统恢复的基础.植被进展演替或逆行演替过程中存在一系列演替系列或演

11、 替阶段，而且演替系列的出现具有一定顺序.例如，松嫩盐碱草 地过度放牧家畜的逆行演替如图2,进展演替则反z.放牧强度增大羊草群落一羊草+杂类草群落碱蓬群落一一碱斑图2松嫩盐碱草地逆行演替1.2生态积累理论生态积累（ecologicalaccumulation）的提出是基于生态 系统的物质循环功能生态系统中任何物质或都以-定的速率 运转，物质形态不断发牛变化，或者从一种形式转化为另一种形 式.对于正常的生态系统，一个营养级或食物链环节中的某种物 质的蓄量或转移速率能够保持相对稳定,如果这种蓄量或转移 速率的稳定由于其他干扰而被破坏，那么，不仅下一个营养级或 食物链环节的功能受到影响，整个牛态系统

12、的功能也会受到影 响,其中包括生态系统的生产力会下降例如，草原中的植被过 度利用（家畜的过度采食或割草），从植物到土壤环节的物质平 衡受到破坏，实际结果是较少的植物残体回归土壤，土壤屮的有 机质,肥力开始下降，多年生植被再生受到土壤营养不足的限 制，植被的牛产力下降可见，其中草原植被残体（枯枝落叶）的 积累量（蓄量）对于维系草原的持续生产是关键因素.1.3生态系统平衡理论地球上所有的自然或半自然生态系统都是开放系统开放 系统的特点则是系统内部与外部之问存在着物质，能量和信息 的不断交换，在此过程中牛态系统向平衡稳定的状态发展处于 平衡稳定的生态系统具有良好的营养结构与协调的功能，包括 系统生产

13、力相对较高，系统内部与外界之间的能量和物质输入, 输出大致相等如果生态系统的物质和能量平衡被打破，即生态 系统受到外界的强烈干扰，向着远离平衡稳定状态发展,这一生 态系统就开始退化退化的牛态系统能量与物质的输出大于输 入,系统生产力水平下降，系统的净生产变为负值.无疑退化的 生态系统的稳定性和抵抗外来干扰的能力降低要使退化的生 态系统得到恢复，实质上就要是对系统进行能量与物质进行投 入或补充，使系统的能量和输入,输岀趋于平衡对于人类利用 的自然或半自然牛态系统，当系统出现退化后，及时停止利用就 相当于减少了系统的能量和物质输出.而如果再进行能量和物 质的补充，系统会在较短的时间内实现生态平衡,

14、也就是生态系 统由退化恢复到正常状态.1.4植被一土壤一大气耦合理论盐碱草地土壤中含有多种盐分或碱分，这些盐分和碱分多以离子的形式存在土壤盐分中的一些离子是植物生长的必需 营养元素,而有些离子则对植物没有太多益处，特别是当这些离 子的浓度较高或富集时，可能会使植物出现毒害土壤中的水溶 性盐离子积聚的过程称为土壤盐碱化盐离子在土壤中的地下 水位升高过程中，可溶性盐就由土壤深层转移到表层甚至是地 表上，形成草地盐碱化.盐离予累积的驱动力是水分蒸发或植物 的蒸腾作用,即蒸发或蒸腾作用的强弱决定盐离子累积程度的 多少当蒸发或蒸腾作用强时，由于水势的作用水分由土壤深层 向地表或浅层转移或运输量较大，盐成

15、分含量较高，草地盐碱化 程度亦较高.反之亦然.影响蒸发或蒸腾作用强弱主要决定于大 气因素和植被风，光照，温度，湿度等大气因子直接作用于土壤 的程度往往决定土壤水分蒸发或蒸腾作用的强弱.风力越大，光 照越强，温度越高，湿度越低,蒸发或蒸腾作用越强，则盐碱成分 积累越多,草地盐碱化程度越高而植被则恰好是大气和土壤之 间相互联结的调节器，植被结构复杂，组分多样，覆盖率高时，可 减缓或削弱大气因子对土壤的作用强度，营造群落内部小环境, 反作用于大气和土壤，调节大气一植被一土壤水盐运动规律，使 其趋向稳定的动态平衡，利于植物的生长与群落的发育在大 气一植被一土壤系统中，植被起到至关重要的调控作用因此，

16、在盐碱草地生态恢复中，植被的恢复（修复）是核心问题.2松嫩盐碱草地生态修复的试验依据盐碱化草地生态修复理论，运用恢复生态学和生态工 程方法，针对松嫩平轻度，中度，重度盐碱化草地,在大庆市大同 区建立了各种试验模式区选择土着草种和世界高品质栽培牧 草，根据他们的生物生态学特性和盐碱化草地”一步三换土”的 土壤镶嵌分布特点及盐碱土组成结构，理化性质,充分发挥”植 被一土壤一大气”系统相互z问的生态作用，以盐碱化草地积 盐一脱盐这一生态过程为主线,以恢复植被为目标，以草地有 效管理为落脚点，开展了以牛态制剂为主体的集植被恢复，土壤 改良及科学管理与一体的生态修复试验模式研究.试验结果表明，重度盐碱地

17、植被覆盖率达到75%80%,碱斑 减少率达到70%75%,中度盐碱地植被覆盖率达到85%90%,碱 斑减少率达到80%-85%,轻度盐碱地植被覆盖率达95%以上，碱 斑减少率达到85% 90%.高度方面，星星草为5560cm,羊草 7580cm,紫花苜蓿50ocm,草木樨120140cm,披碱草 5055cm.生物生产力（按干重计）方面,星星草4000kg/hm.,紫 花苜蓿 4500kg/hm2,草木樨 8500kg/hm,羊草 5250kg/hm,披碱 草2500kg/2,其中以羊草一草木樨混种生产力最高，可达 1 ooookg/hmz以上与天然草地相比较，羊草草地己达到上1960 年代初

18、的生产力，星星草则约为天然草场生产力的2倍以上.土 壤ph值和电导率下降，土壤有机质增加，土壤含水量升高.其 中，施用生态制剂的实验地恢复效果明显好于未施用的实验地. 实践证明,”牛态修复”模式及其集成技术科学，可行，易操作， 效果好，取得了显着的生态效益，经济效益和社会效益,极具推 广应用价值.3松嫩平原盐碱化草地生态修复的模式3.1人工促进恢复模式重度盐碱化草地星星草+粉煤灰（浅翻轻耙）；中度盐碱化草地披碱草（浅韶轻耙）;羊草（浅翻轻耙）；62曾昭文等松嫩盐碱化草地生态修复模式及集成技术 羊草+草木樨（浅翻轻耙）；轻度盐碱化草地羊草+草木樨+厩肥（浅翻轻耙）;紫花 苜蓿+厩肥（浅翻轻耙）3

19、.2生态制剂恢复模式重度盐碱化草地星星草+生态制剂（浅翻轻耙）中度盐碱化草地披碱草+牛态制剂（浅翻轻耙）;羊草+生态制剂（浅翻轻耙）;羊草+草木樨+生态制剂（浅翻轻耙） 轻度盐碱化草地羊草+草木樨+生态制剂（浅翻轻耙）； 紫花苜蓿+生态制剂（浅翻轻耙）4松嫩盐碱化草地牛态修复的集成技术4.1恢复原则：以恢复植被，改善生态环境为主，从实际出发，科学求实,固 地制宜，因灾设防，以草为主.有效促进松嫩草地生态恢复.4.2盐碱化程度的确定盐碱化发育程度是决定植被恢复治理的重要因素，我国目 前对盐碱化程度的分类标准较多，主要以土壤含盐量，碱化度， 碱斑而积比重，土壤ph值及地表植被覆盖率等几种方式确定.

20、 根据大庆市及周边地区盐碱化草地特征及确定方法的实用性和 可操作性,推荐采用土壤ph值及植被覆盖率法综合确定（见表 1）.表1盐碱化程度划分依据4.3草种选择草种选择是盐碱化草地植被恢复治理的关键因素z草 种选择要遵循两个重要原则一要选择耐盐碱植物，如:羊草，星 星草，披碱草等，均为多年牛植物，较耐盐碱，其中以星星草耐碱 能力最强,且分布范围广，种子产量高.紫花苜蓿是良好的栽培 牧草,产量高，饲用价值大，是建立人工草地的首选草种二可选 择当地生长好的优势植物，因为这些植物是自然优化的结果，适 应当地的自然条件同吋要防止外来种侵入.根据松嫩草地牛态环境背景条件，在重度盐碱化区以选择 抗碱性强的星

21、星草为宜.中度盐碱化区以羊草，披碱草或羊草与 草木樨混播为主.建立人工草地可以羊草,紫花苜蓿以主，若种 子丰富也可选用其它耐盐碱植物4.4整地根据工作区自然条件及盐碱化特征，耕作方式一般采用浅翻轻耙为宜，浅翻深度约8-loom.要求耕深基本一致，翻堡整齐严密，耕后土壤要细碎平整,无大块土壤和土坷垃4.5施用生态制剂根据示范项目研究成果，可施用牛态制剂，成木较低，效果较好，施用方法是将生态制剂和土壤混合均匀，施用量视盐碱化 程度确定,一般为3050kg/亩.4.6播种技术羊草根据羊草发芽率较低的特点，应按种植面积合理的选择草籽 数量，一般每亩5kg,要求种子纯度在90%以上,发芽率不低于 20%

22、.播种期适宜在高温潮湿的多雨季节，分春播或夏播,夏播一 般在5月下旬6月下旬，但播种出苗后,必须有80d以上的生 长期，以确保草苗安全过冬.采用24-48行播种机,15厘米条播，亩播量在4kg,覆土深度2.53cm,播后要填压12次，要根据气候情况选择适宜时间 进行播种要求苗密度>30株/in,出苗率小的地块要补播严重缺苗地块，应进行重播，以确保岀苗率.星星草要求种子的纯净度在95%以上，发芽率在90%以上.用2448行播种机,15cm条播或撤播，亩播量为5kg,覆土深度os.5cm,播后填压一次播种适宜在雨期等进行.披碱草每亩播种量3kg,覆土深度23cm,播后要求填压一次其它同羊草.羊草和草木樨混播为保证出苗率，要求选择羊草种子纯净度90%以上,草木樨 种子纯净度在95%以上，发芽率羊革不低于20%,草木樨为85%以 上，种子混合比例为2:1