退化的土地如何做生態(tài)修復(fù)?
退化土地生態(tài)修復(fù)的工程措施
不同區(qū)域和不同類型的土地退化,需要因地制宜采取有針對性的生態(tài)修復(fù)工程措施。世界各國都對退化土地的生態(tài)修復(fù)積累了不少成功的經(jīng)驗和案例,也不乏有深度的專著問世。本部分針對土地退化分布最為廣泛的水土流失、土地沙漠化、土地次生鹽漬化和耕地貧瘠化,進(jìn)行一般意義上的闡述。
(一)水土流失和土地沙漠化的生態(tài)修復(fù)
水土流失是指地球陸地表面由水力、重力和風(fēng)力等外引力引起的水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。而土地沙漠化是指在干旱、半干旱和亞濕潤干旱地區(qū)由于氣候變化和人類活動等因素作用所產(chǎn)生的一種由風(fēng)沙活動為主要標(biāo)志的土地退化過程。兩種土地退化類型的成因和演化機(jī)理都有一定差別,但對于生態(tài)修復(fù)的工程措施而言,有眾多相似之處,主要有:①工程技術(shù)。主要是通過修筑人工建筑物、改造立地條件來防治水土流失、沙漠化、荒漠化和石漠化等引起的土地退化,包括治坡工程技術(shù)、治溝工程技術(shù)、小型水利工程技術(shù)、溝頭防護(hù)工程技術(shù)、谷坊壩工程技術(shù)、各種攔沙壩和淤地壩工程技術(shù)、溝道護(hù)岸工程技術(shù)、修筑梯田工程技術(shù)等。②生態(tài)技術(shù)。指保護(hù)和營造植被生態(tài)的技術(shù),通過植被冠層和根系對地表的屏障來蓄水、減流和保土、改土、圍土的技術(shù)。主要種類有封育、種樹、種草、針闊混交、喬灌草混交、營造水源林和防護(hù)林、建自然保護(hù)區(qū)、建防護(hù)林帶等。③農(nóng)藝技術(shù)。指通過改進(jìn)耕作方法和技術(shù)來防治坡耕地流失的技術(shù)。其種類主要有調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和類型,改良土壤,推廣免耕法、間作套種、等高耕作、壟作、耕地覆蓋等。④材料技術(shù)。根據(jù)水土流失和土地沙漠化對土地中原有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞,通過施用綠色材料增加土壤中有機(jī)質(zhì)和黏性硅酸鹽成分,從而增加土壤中這些成分在量和質(zhì)方面的缺失,是水土流失和土地沙漠化生態(tài)修復(fù)的重要措施。研究表明,土墑生態(tài)修復(fù)材料含補(bǔ)充土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)基質(zhì)———經(jīng)特殊工藝處理的具有固水、固肥、硅酸膠結(jié)特性的硅酸鹽復(fù)合成分,可從本質(zhì)上改善土壤的物理特性。以農(nóng)副產(chǎn)品秸稈料為主,配備安全的微生物菌劑和已預(yù)制好的土墑修復(fù)材料及植物生長需要的營養(yǎng)元素,制成不同大小的“種植繩”與植物種子一起播種,修復(fù)土墑條件,達(dá)到生態(tài)修復(fù)土地退化的目標(biāo)(胡慧慧等,2011)。
(二)土地次生鹽漬化的生態(tài)修復(fù)
土地次生鹽漬化,通常指在自然積鹽的背景下,由于人為灌溉措施不當(dāng)造成的土壤鹽漬化過程。土地次生鹽漬化是一個世界性問題。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織、教科文組織的不完全統(tǒng)計,全世界鹽漬土面積近10億公頃,每年還有約12萬公頃土地發(fā)生次生鹽漬化(趙其國,2001)。我國土地次生鹽漬化主要分布在黃淮海平原、東北平原西部、黃河河套地區(qū)、西北內(nèi)陸地區(qū),以及東部沿海部分地區(qū),有數(shù)據(jù)表明1958~1978年全國有660萬公頃耕地退化為次生鹽漬土(葉篤正等,1992)。土地次生鹽漬化生態(tài)修復(fù)的工程技術(shù)措施,主要包括:①調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)。要在生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理指導(dǎo)下,通過種植農(nóng)作物、植樹造林、建設(shè)綠色生態(tài)屏障、種植耐鹽和鹽生植被、種植綠肥牧草,擴(kuò)大地表植被覆蓋,發(fā)揮生物治理鹽堿的生態(tài)效應(yīng)。②水利改良措施。主要是采用灌溉淋洗(以水控鹽)、排水?dāng)y鹽(帶走鹽分)兩方面措施來調(diào)控區(qū)域水鹽運(yùn)動,通過井渠結(jié)合、深溝與淺溝、溝洫條(臺)田、暗管排水與揚(yáng)水站排水、深溝河網(wǎng)等井、溝、渠配套模式,修復(fù)次生鹽漬化。③農(nóng)業(yè)耕作改良措施。主要是采取平整土地、深翻改土、耕作保苗、土壤培肥等農(nóng)業(yè)耕作措施,減少地面蒸發(fā),調(diào)節(jié)控制土壤水鹽動態(tài),使之向有利于土壤脫鹽的方向發(fā)展。④改良劑施用措施。在修復(fù)次生鹽漬化土地過程中,發(fā)生次生堿化土地的修復(fù)難度是最大的。由于堿性土壤中含有大量的蘇打及交換性Na+,致使土壤堿性強(qiáng)、土粒分散、物理性質(zhì)惡化、作物難以正常生長。修復(fù)這類土地,除了消除土壤中多余的鹽分措施外,主要還應(yīng)消除土壤膠體上過多的交換性Na+和降低堿性。為此,在水利及農(nóng)業(yè)措施實行的同時,很有必要從化學(xué)的角度加以改良修復(fù)。通常化學(xué)改良主要是施用一些改良劑,通過離子交換及化學(xué)作用,降低土壤交換性Na+的飽和度和土壤堿性。改良堿化土壤的化學(xué)改良劑一般有3類:第一類是含鈣物質(zhì),如石膏、磷石膏、亞硫酸鈣、石灰等,它們多以鈣代換Na+為改良機(jī)理;第二類是酸性物質(zhì),如硫酸、硫酸亞鐵、黑礬等,它們則是以酸中和堿為改良機(jī)理;第三類是有機(jī)質(zhì)類,是通過改善結(jié)構(gòu),促進(jìn)淋洗,抑制鈉吸附和培肥等起到改良作用的(張鳳榮等,2006)??傮w上看,土地次生鹽漬化區(qū)別于土地“鹽漬化”在于次生鹽漬土的形成是人類經(jīng)濟(jì)活動的結(jié)果,而不是原生的自然地質(zhì)作用的結(jié)果。因地制宜地采用井灌井排、排灌結(jié)合、井渠結(jié)合、控制灌溉定額,降低地下水水位是次生鹽漬土生態(tài)修復(fù)的有效措施。
(三)耕地地力貧瘠化的生態(tài)修復(fù)
重點(diǎn)是加強(qiáng)秸稈還田、增施有機(jī)肥、種植綠肥和深松整地,同時加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),改善灌溉和排水條件,促進(jìn)旱澇保收。耕地地力貧瘠化生態(tài)修復(fù)工程最主要的關(guān)鍵技術(shù)是:①優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)結(jié)構(gòu)。從景觀生態(tài)學(xué)的角度出發(fā),充分利用當(dāng)?shù)毓?、熱、水、土資源,優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間布局,建立諸如“頂林、腰果、谷農(nóng)、塘漁”的利用模式,發(fā)展利用農(nóng)林系統(tǒng),在提高土壤養(yǎng)分含量的同時增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。②增施有機(jī)肥。有機(jī)肥經(jīng)微生物分解合成腐殖質(zhì),改善耕地的透水性、蓄水性、通氣性和耕性。新鮮秸稈直接還田,要比將秸稈制作成堆肥后再施入,形成的水穩(wěn)性土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)要高96.4%;新鮮苜蓿還田比施入堆制苜蓿的土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)要高76.1%。③改良土壤壓實。由于長期的耕作,在機(jī)械的壓力下土壤變得越來越緊實,造成土壤結(jié)構(gòu)的破壞。一個由履帶式拖拉機(jī)帶動旁裝收割機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)造成土壤壓實的典型例子表明,經(jīng)收獲作用壓實后,土壤滲透速率由原來無人車來往區(qū)的7.874厘米/時降至2.032厘米/時,滲入水減少74%;厚度15.24厘米的表層土壤的氣相部分減少,即土壤容重增大;壓實影響達(dá)50.80厘米深,主要表現(xiàn)在土壤孔隙大小分布上,即小孔隙數(shù)目增加,而通氣孔隙減少。應(yīng)在不翻轉(zhuǎn)土層的情況下,用深松機(jī)具對犁底和心土層進(jìn)行深松,調(diào)整耕層以下的土壤構(gòu)造,創(chuàng)造適宜的土壤緊實度。通??稍诜麑嵤┑?4~20厘米的基礎(chǔ)上,再用深松犁深松到35~40厘米。④客土改良。為了改良土壤的物理和化學(xué)性質(zhì),可以通過客土改良工程,如客土摻砂,使用粉煤灰和磚瓦窯的爐灰,剝離表土的再利用等,提高耕地的地力。