第八章-荒芜土地生态系统恢复与重建的生态工程-实用生态工程学课件

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（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45μg/kg，速效磷增加1μg/kg，速效钾增加50μg/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/m2~2.0kg/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5cm~10cm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，2—3年后形成一个低盐、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8.5~9.5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1.8×107hm2，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38.4×104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。1966~1977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120×104hm2，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45×104hm2，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。