西南山地退化生态系统评估与恢复重建技术

总序

前言

第1章西南山地生态环境特征

1.1西南山地自然环境特点

1.2西南山地社会经济概况

1.3西南山地在区域生态安全中的战略地位

第2章西南山地主要生态环境问题及成因

2.1西南山地主要生态环境问题

2.2西南山地主要生态问题成因

第3章西南山地景观格局及其动态变化研究

3.1景观格局动态变化研究方法

3.2川滇农牧交错带景观格局动态

第4章西南山地生态脆弱性评价

4.1生态脆弱性评价理论基础

4.2生态脆弱性评价方法

4.3生态脆弱性评价指标体系构建

4.4评价结果

第5章西南山地退化生态系统综合治理技术

5.1水资源合理利用技术

5.2植被恢复与建植技术

5.3生物与工程防治技术

5.4重大工程沿线生态保护技术

5.5生态经济修复技术

5.6生态安全预警技术

5.7典型复合生态系统构建技术

第6章西南山地退化生态系统综合治理模式

6.1 区域生态恢复与重建的理论基础

6.2退化生态系统综合治理模式

6.3典型治理模式中的关键技术

第7章典型案例

7.1 云南省纵向岭谷区生态脆弱性特征及恢复治理

7.2三峡库区的生态保护与恢复治理

7.3干热河谷区水土流失综合整治

7.4汶川地震灾区生态修复

7.5西南岩溶山区石漠化治理模式

参考文献

彩图2100433B

本书在深入分析西南山地自然环境和社会经济概况的基础上，阐述了西南山地在区域生态安全中的战略地位和主要生态环境问题，分析了这些问题的成因，研究了西南山地景观格局动态变化及其对生态系统功能的影响；在此基础上，提出了七大类西南山地退化生态系统综合治理技术，集成了开发增值型和生态恢复型生态治理模式，并以云南纵向岭谷区、三峡库区、干热河谷区、汶川地震灾区和岩溶山区为典型区域，分别论述了生态恢复治理过程中的关键技术。

2011年12月30日，《震后恢复重建工程资金初评估》发布。

2012年3月1日，《震后恢复重建工程资金初评估》实施。

第一章恢复生态学的理论框架1

一、恢复生态学的涵义及溯源1

（一）历史沿革1

（二）概念的提出与发展3

二、恢复生态学研究的对象与内容5

（一）研究对象5

（二）主要研究内容6

三、恢复生态学的基本理论7

（一）生态系统退化及成因7

（二）干扰与生态系统退化8

（三）恢复生态学的理论基础9

四、恢复生态学的发展趋势10

第二章草地植被恢复与重建研究进展13

一、生态系统受损研究进展13

二、退化草地恢复与重建理论研究进展15

三、草地植被恢复与重建研究现状与发展趋势16

（一）退化草地植被恢复重建研究现状16

（二）草地退化的机理及原因17

（三）主要存在的问题及发展趋势18

第三章草地恢复与重建的理论方法体系19

一、退化生态系统19

（一）退化生态系统的概念19

（二）土壤生态系统及其退化19

（三）退化草地生态系统20

二、退化草地生态系统恢复的过程与机理21

（一）退化草地恢复的一般程序21

（二）退化草地生态系统恢复的机理22

三、恢复的原则与方法23

（一）基本原则23

（二）草地恢复的基本方法24

四、退化草地恢复的目标与标准24

（一）恢复的目标24

（二）恢复成功的标准与时间25

五、与草地恢复相关的生态学理论26

（一）自组织理论26

（二）演替理论27

（三）生物多样性原理28

（四）与物质变化相关的生态学原理28

（五）与能量流动相关的原理29

（六）与时空有关的原理29

第四章我国草地退化现状、成因及发展战略31

一、我国草地退化的现状及存在的问题31

（一）草地退化的背景分析31

（二）草地退化现状分析32

（三）存在的主要问题33

二、草地退化的成因分析34

（一）庞大的人口生存压力是造成草地退化的最根本原因34

（二）严酷的自然条件和近期全球气候干旱化是促使草地

退化的自然因素34

（三）过度放牧、滥垦滥挖是造成草地退化的直接因素34

（四）投入不足、基础建设缺乏、科研重视不够是造成

草地退化的间接原因35

三、草地植被恢复与重建发展战略35

（一）草地植被恢复重建的优化模式35

（二）草地恢复重建与可持续利用研究36

（三）草地植被恢复的总体战略38

第五章草地生态系统受损机理43

一、草地生态系统受损的原因及特征43

二、草地生态系统受损的耗散结构机制43

三、农牧交错带草地生态系统受损机理实证45

第六章退化草地生态系统的演替51

一、放牧草地退化机理的初步探讨51

（一）放牧草地退化阶段的划分51

（二）草原放牧演替轨迹59

（三）在放牧演替过程中，群落主要优势种的种间协变

(COVariation)规律62

（四）草原退化演替中物种多样性变化规律研究69

(五)草原退化演替中土壤种子库的变化规律72

(六)草原退化演替各阶段地上地下生物量及其结构的比较74

（七）退化草地枯枝落叶的积累及分解76

(八)退化草原土壤理化性状的模糊评判及其与植被之间的

关系78

二、垦殖（clearing）对交错带草原生态系统的影响80

（一）垦殖与自然气候变化的关系82

(二)农牧交错带农田土壤沙漠化过程及灰色马尔科夫(GM)

预测82

(三)垦殖对农牧交错带草地生物多样性的影响86

三、土壤风蚀规律及其与植被覆盖度之间的关系90

(一)土壤风蚀规律的研究90

(二)植被覆盖度与土壤风蚀关系的研究92

第七章受损草地生态系统的恢复与重建95

一、退化草地生态系统的恢复96

(一)围栏禁牧与退化草地植被的进展演替96

(二)退化草地恢复改良措施的比较105

(三)退化草地施肥的效果110

二、撂荒地植被演替111

(一)撂荒地植被演替的阶段划分112

(二)撂荒地植被演替中物种多样性变化规律114

(三)撂荒地演替过程中土壤理化性状变化规律116

三、人工草地的建立117

(一) 优良牧草及饲料作物品种筛选118

(二)人工草地建植方式研究120

第八章盐碱化草地的类型与分布127

一、盐碱土的地理分布127

（一）滨海地区128

（二）黄淮海平原128

（三）东北平原129

（四）河西走廊130

（五）准噶尔盆地130

（六）塔里木盆地130

（七）柴达木盆地132

二、盐碱土的类型132

（一）盐土133

（二）碱土134

三、中国盐生植物的类型和种类135

（一）盐生植物的定义135

（二）盐生植物的生态类型136

（三）盐生植物的种类136

四、主要盐生植物的生物生态学特征及地理分布137

（一）蓼科（Polygonaceae）138

（二）藜科（Chenopodiaceae）138

（三）毛茛科（Ranunculaceae）140

（四）十字花科（Cruciferae）140

（五）蔷薇科（Rosaceae）140

（六）豆科（Fabaceae）141

（七）蒺藜科（Zygophyllaceae）141

（八）柽柳科（Tamaricaceae）141

（九）菊科（Compositae）142

（十）禾本科（Gramineae）142

（十一）莎草科（Cyperaceae）144

（十二）百合科（Liliaceae）144

第九章盐碱化草地的形成机理145

一、盐碱土的主要特征145

二、土壤中盐分的来源和迁移146

三、盐碱土的形成条件148

（一）草地盐碱化的自然条件148

（二）草地土壤盐碱化的人为因素150

（三）草地盐碱土的形成过程151

四、盐类对植物毒害的原因153

（一）盐类对植物毒害的原因153

（二）主要阴、阳离子对植物的毒害作用154

五、碱斑的形成及扩展机制155

（一）基本概念155

（二）松嫩草原碱斑的形成分析156

（三）碱斑的扩展分析157

（四）研究结论157

第十章盐碱化草地植被的恢复重建159

一、盐碱草地恢复与重建基本理论159

二、盐碱化草地的恢复重建途径162

（一）围栏封育162

（二）施肥167

（三）灌溉170

（四）松土171

（五）生物措施174

（六）施枯草177

（七）铺沙182

（八）施石膏183

第十一章草地荒漠化现状及发展趋势185

一、荒漠化概念185

（一）荒漠化概念的提出185

（二）荒漠化与沙漠化概念的甄别186

二、国外荒漠化研究进展189

（一）世界土地荒漠化状况189

（二）国外荒漠化研究现状190

（三）荒漠化研究发展趋势194

三、中国的荒漠化研究进展195

（一）国内荒漠化研究现状195

（二）国内荒漠化研究展望197

第十二章温带草地沙漠化现状及成因分析199

一、概况199

二、中国温带草地沙漠化现状200

（一）草地沙漠化面积不断扩大201

（二）草地沙漠化造成生物生产力严重下降203

（三）草地沙漠化的危害程度逐年增加203

（四）草地沙漠化导致生态系统功能紊乱204

三、中国草地沙漠化的成因探讨205

（一）草地沙漠化的自然因素分析205

（二）草地荒漠化的人为因素209

四、草地荒漠化的发生机理213

（一）草地沙漠化过程中的反馈关系213

（二）沙漠化的非平衡过程214

（三）沙漠化与系统复杂性的关系214

第十三章温带草原沙漠化过程中土壤理化性状变化研究215

一、研究地区的自然概况216

二、研究方法217

三、草地沙漠化过程中土壤结构变化分析218

（一）草地沙漠化过程中土壤表层物理特性变化规律220

（二）沙化草地土壤化学特性分析222

四、研究结果与讨论223

第十四章草地沙漠化过程中植被的变化规律225

一、概论225

二、研究方法226

（一）演替研究方法226

（二）土壤种子库研究方法226

（三）物种多样性计算方法227

三、草地沙漠化过程中的群落演替227

（一）群落演替的驱动力228

（二）群落的演替轨迹228

（三）草地沙漠化过程中土壤种子库的变化规律232

（四）草地沙漠化过程中物种多样性变化234

（五）植物对沙漠化的适应机理及沙生植物特点235

四、基本结论237

第十五章沙化草地的恢复与重建途径239

一、沙漠化治理的国内外概况239

二、自然概况和研究方法241

（一）研究地区的自然概况241

（二）沙化草地自然恢复研究方法241

（三）沙化草地的人工恢复研究方法242

三、沙化草地的恢复242

（一）沙化草地的自然恢复242

（二）沙漠化草地的人工恢复247

四、研究结论与展望249

主要参考文献251 2100433B

退化草地恢复是一个庞大复杂的系统工程，不仅涉及草地学、农作物牧草栽培学、土壤学、生态学等实用技术，而且要求具有强大的科学理论作指导，如恢复生态学、草地资源学和草业生产系统理论，特别是恢复生态学是20世纪80年代兴起的一门新兴科学，它是研究生态系统退化的原因，退化生态系统恢复与重建的技术与方法，生态学过程与机理的科学。退化草地恢复的首要条件是排除施加给草地的超负荷利用压力，使之降低到草地生态系统恢复功能的阈限。这就是说草地退化具有可逆性，一般情况下当消除过度的利用压力后，退化草地都具有恢复的潜在功能，但有些恢复过程是非常漫长的。

1．完善衡量畜牧业生产指标。传统上讲，政府部门多以牲畜年末存栏头数来衡量畜牧业生产的发展，这不仅在政府制定的规划纲要、工作总结、统计报表中而且在考核乡镇干部工作绩效时均有一定程度的体现。多年的实践证明、仅以牲畜头数来衡量畜牧业的发展，虽然是一个容易理解和操作简单的考核指标，但往往造成片面追求牲畜头数，忽视牲畜个体生产性能和商品畜产品生产量，陷入草地退化和牲畜生产性能低下之间的恶性循环。据调查，某些地方制定短期或长期规划时，均要求在某年新增奶牛头数若干，

绵羊存栏头数若干等等，造成牲畜头数连年翻番，从而加剧了草地的退化。简单的计算如下，一牧户饲养一头高产奶牛，年产奶量达8000公斤，而另一牧户饲养4头低产奶牛，每头每年生产奶2000公斤，才能抵得上前一户的奶产量，但两户消耗的饲草料、人力、物力等却非常悬殊。在种植业生产方面，衡量其生产能力往往有单产，而畜牧业生产方面，就没有将衡量牲畜个体生产性能的指标列入衡量体系。

2．封育禁牧是退化草地恢复最经济的技术方法。解除放牧压力，使草地自然恢复，作为一种低投入、经济的措施在退化草地恢复中得到广泛应用。如内蒙古典型草原，冷蒿、针茅、羊草为主的退化草地，经过7年封育后，地上生物量由每公顷1100提高到1900公斤，羊草比例由9%增加到35.7%，冷蒿等为主的菊科比例由31%下降到9%。

3．农业改良措施人工促进恢复。利用农业措施进行人工促进恢复退化草地是较为普遍的，包括松土、轻耙、浅耕翻、补播等，均能取得很好的效果。如在羊草退化草地进行的松土试验结果显示，羊草地上生物量增加了49%，其他禾草比例由43%上升到57.2%，豆科比例由6.2%上升到12.3%，而菊科由41.14%下降到16.6%。在退化羊草草地上补播羊草能使其生产力在二三年内达到与自然恢复的羊草草原一样，是实现快速恢复的有力措施。

4．建植人工草料地，提高人工饲草料生产能力是退化草地恢复和重建的强有力支撑超载过牧、草畜不平衡是引起草地退化的主要动因。矛盾的焦点是草少畜多且严重失衡。只有通过人工草料生产能力的扩大，增强家畜生产的物质基础，才有可能提高牲畜个体生产性能，加快牲畜周转，才能实现“退牧还草”，以休养生息，才能促进草原畜牧业从传统的粗放经营向集约、半集约化经营转变。特别是，任继周院土提出的系统耦合与荒漠——绿洲草地农业系统的理论与试验成果，在我国草地生态治理实践中具有先导性。中国科学院植物所在内蒙古浑善达克试验示范研究，提出“1/10递减治理模式”，即种1亩人工草地，可使10亩天然草地得以合理利用，从而使100亩沙化退化草地得以恢复重建；许鹏教授在新疆荒漠草地生态优化调控原则和总体模式研究中提出的“三带三季一改模式”与“生态置换”理念都具有创新性和指导性。这些理论和技术对于解决草地修复具有相当的科学性和前瞻性。

5．退化草地恢复与重建的法律政策保障：1985年颁布实施的《草原法》，在近20年来对草地建设和经营管理发挥了重要作用。但随着市场经济的发展，草地资源管理建设方面出现了许多新情况，现行《草原法》已不能完全适应当前畜牧业生产发展和生态环境保护建设的新需要，修订和完善《草原法》已经非常迫切。应继续推行“草畜双承包责任制”，加强草原监理队伍建设和监理的力度和效率。2100433B