南方低山丘陵的生态恢复课件.ppt

,南方红壤低山丘陵区水土保持生态修复 以千烟洲模式为例,报告人,2012-11-20,付姗,目 录,水土保持生态修复定义,1,2,3,4,5,南方红壤区水土流失现状与危害,红壤区水土流失原因,南方地区开展生态修复的有利条件,现有生态恢复模式,6,千烟洲试验站具体介绍,1.水土保持生态恢复的定义, 指在特定的水土流失地区，通过解除生态系统所承受的超负荷压力，依靠生态系统本身的自组织和自调控能力的单独作用，或辅以人工调控能力的作用，使受损生态系统通过自我修补、自我调节、自我恢复等内在修复机制，恢复到相对健康的状态，达到促进植被恢复，保持水土，改善生态环境的目标，从而实现自然生态系统良性循环，区域生态、经济可持续发展。,2.南方红壤区水土流失现状及危害, 现状：根据水利部2002年遥感调查资料，南方红壤区水土流失面积为19.6万km2，占土地面积的17.1%，占山丘面积的23.8%。水土流失分布是呈斑块状散布在大的丘陵山地之间，以分散分布为主。但在花岗岩和红砂岩地区，相对来说分布较为集中。从区域分布来说，赣南山区、湘西山区、湘中盆地、闽粤丘陵区是本区流失较为严重的区域。,危害： 地表径流会带走大量土壤颗粒使土壤沙化和土层变薄，导致土壤数量减少、质量恶化、降低土地生产力，严重时导致土壤石漠化，影响区域粮食安全； 直接导致区域河床抬高、水库泥沙淤积、水系通航功能严重下降甚至丧失，防洪能力下降，影响水资源的有效利用，加剧了早、涝、泥石流灾害及其危害；,野生动物的栖息地减少，生物群落结构和自然环境遭受破坏，且繁殖率和存活率降低，甚至威胁到种群的生存，极大地破坏了生态环境，影响了生态系统的稳定和安全； 水土流失不仅通过带入养分增加水体的负荷外，还会带入有害的农药及重金属污染，强化了农业的面源污染，使河流、水库混浊度和养分负荷增加，加剧了“水质性缺水”；,自然原因,地形,气候,土壤,山地丘陵多，地形起伏大，为地表径流提供了巨大的冲刷势能,雨量多而集中，暴雨强度大，增强了降雨的侵蚀能量,风化作用强烈，形成了结构松软、深厚的风化物，土壤可蚀性大,3.红壤区水土流失原因,人为原因,农耕历史,历代战争,政策失误,人地矛盾,4.南方地区开展生态修复的有利条件,生态修复分为：自然修复和人工修复。 水土流失较轻的广大地区，主要靠围封、保护，辅以土地利用结构调整，退耕还林(草)等人工措施，可以实现自然修复，大大节省人力、物力、财力。 水土流失中等程度以上者，主要靠人工修复，辅以自然修复。南方红壤区以轻中度侵蚀为主，两者占侵蚀总面积的83.5%，在很大程度上可以依靠自然修复来进行水土流失治理。, 南方地区光能资源十分丰富，全年日照时数平均为1489一2900h，个别地方达到了3000h以上；平均太阳辐射量为40.6一54.3x104j/cm2/y，且时间上与植物生长的旺季配合较好，利于植被的生长和恢复； 该区年均温在1525之间，10的持续时间为224一345d，无霜期294一365d，年积温达到4500-9200，可基本满足作物一年两熟或三熟的要求； 除北部部分地区外，大部分地区降水量都1400mm以上，为植被生长与恢复提供了丰富的降水资源。 因此，良好的水热资源，可使该区林木草类生长速度快，自然恢复植被能力强。,5.现有生态修复模式以千烟洲模式为例,江西省千烟洲地处位于江西省中部吉泰盆地典型红壤丘陵区，具有典型亚热带季风气候特征，属常绿阔叶林地带。由于长期的不合理利用，治理前的千烟洲森林植早已被破坏殆尽，以草丛为主，伴有小面积灌丛。1983年，中科院南方考察队在这里进行红壤丘陵综合开发治理试验研究，包括人工造林和生态系统水资源合理利用等，并建立了试验站。,吉泰盆地,千烟洲,5.1开发治理前的概况,千烟洲处于亚热带季风气候区，光热充足，降水丰沛，适宜于多种亚热带动植物生长发育，农作物二年可以三熟。 1982年，全洲共有31人，11个劳动力，人平均土地98.8亩。农业用地332.1亩，占土地总面积10.8%，其中，耕地314.8亩，占土地总面积10.3%；林地13.2亩，占土地总面积0.4%；牧草地和养殖水面占土地总面积均不到0.1%。大部分土地处于荒芜状态，荒丘荒地面积高达2628.1亩，占土地总面积85.8%。,由于降水年际变化大，年内分配不均，加之缺乏水利设施，无灌溉保证，尤其是在伏旱季节，严重缺水，农作物产量低而不稳。按统计面积计，1982年，水稻亩产只有114.5kg；按实测面积计算，亩产为235.9kg，农业纯收人为3733元。人均120.4元，人均分配只有99元。 总之，开发治理前的千烟洲，自然条件虽好，但基本上还是一个人少地多、土地大都荒芜、靠天吃饭、农业严重缺水、经营品种十分单一、农民收人低下的贫穷落后地区。,5.2开发治理的模式,千烟洲的土地利用规划，大体上有一个规律，即从丘上到丘下、从河谷阶地到低河漫滩的布局大体上是一个阔叶林或针阔混交林一经济林或毛竹(幼林地内可间种人工牧草）一果园或人工草地一鱼塘一果园(幼林隙地可作苗圃或种植花生、西瓜、大蒜等经济作物)或农田一丛竹或乌柏林”的立体农业布局体系。这是根据坡度、土层厚度等条件逐块进行的，没有过分集中连片的特点。 千烟洲土地利用变化的基本特征：耕地比重的大幅度下降，果园用地和林业用地比重的大幅度上升是。,丘上林草丘间塘、河谷滩地果与粮”的立体农业布局,以林、果为主体的土地利用结构模式,5.3开发治理的成效,从人口、劳动力变化情况来看，由于远近农民的迁入，1988年全洲总人口为252人，劳动力为118人，比1982年大为增加，从而根本缓解了本洲人少地多的矛盾，改变了开发洽理劳力不足等状况。 从开发者的经济收人来看，千烟洲1988年纯收人为20.7万元，比开发治理前增加54倍；每个劳动力平均纯收人，1982年为339元，1988年增至1754元，改变了过去贫穷落后的面貌，使“收人资金投人开发治理”逐步迈上了良性循环的道路。,从植被的变化来看，开发治理前，除约占洲土地总面积11%的耕地和少量的建筑等非农业用地外，其余绝大部分均是由灌丛和草丛所覆盖的荒丘荒地。到1988年底，土地荒芜率已由1982年的85.8%下降到9.0%，亦即全洲近90%的荒丘荒地已被人工植被所代替，生态环境已开始向良性循环的方向转化。 从农业用地构成来看，1982年，耕地占94.8%，林地占4.0%，牧草地和养殖水面各占0.6%；1988年则是林地占68.5%，果园占15.5%，耕地占8.6%，牧草地占4.0%，养殖水面占3.4%。以粮食为主体，结构畸形的局面一跃而为以林果为主体、全面发展的新格局。,千烟洲红壤丘陵综合开发治理成功之处：识别了地区优势，精选了主导产品，发展了立体农业，把试验示范区作为一个整体，把治理寓于开发之中，合理安排、利用土地，发掘资源的深层潜力，取得最佳效益。,20 a后，千烟洲生态环境明显改善，主要表现在:森林覆盖率不断上升，水土流失得到控制，生物生产量与生物多样性快速增长。其中最明显的变化是，植被类型由原来的荒草坡变成茂密的森林。 以上可知，千烟洲已得到了综合治理开发，取得了显著的社会、生态和经济效益。保护生物多样性是长期巩固这一治理成果，进一步开发利用水土和生物资源的必要措施。,千烟洲的生物多样性,千烟洲治理前，千烟洲植被以草丛为主，间有部分灌丛，而今群落类型比较丰富，以人工林为主，1999年植被覆盖率统计结果为93.3%。所以，20年的治理增加了千烟洲植物多样性。但人工林多为同龄林，近纯林，针叶林为主要群落类型，以湿地松林和杉木林优势度最大。 由于人工林乔木层优势种单一，优势度大，加上种植密度大，天然次生种暂时难以挤身到乔木层，所以乔木层草本层多样性低。反而灌木层是人工林多样性最高的层。 所以与许多自然保护区相比，千烟洲植物多样性不高，这反映了群落植被尚处于恢复期。,6.中科院千烟洲红壤丘陵综合开发试验站具体介绍,试验站发展历程 试验站主要发展方向 试验站的科学成就,6.1 发展历程,千 烟 洲 试 验 站 始 建于 1983年， 1985年被列为江西省“山江湖 ” 综 合 开发 治 理 试 验 示 范 基地， 1991年成为国家农业开发治理试区，2002年以千烟洲试验站为依托单位， 正式建立“江西省区 域 生 态 过 程 与 信 息 重 点 实 验室” 。 2003年成为第一批进入中国通量观测网的站点之一。,6.2主要研究方向,（1）生态系统养分循环与全球变化 （2）森林生态系统结构与功能优化 （3）农林复合生态系统综合管理 （4）红壤丘陵区农业资源综合开发示范研究 （5）红壤丘陵地区退化生态系统恢复技术与生态过程 （6）水、土、气、生以及群落演替过程的长期观测与试验,6.3科学成就,成就1：千烟洲站在过去20多年的南方红黄壤地区综合治理与农业可持续发展技术研究中，创建了一个全方位立体开发的“千烟洲模式”（主模式）以及红壤丘陵“林牧粮”生态模式和红壤丘陵塘库水体与周围陆地复合生态系统模式两个副模式。这个立体农业模式，为南方红壤丘陵区开展以小流域为单元的农业生态工程建立了样板，为该区域的资源综合利用与农业可持续发展探索了一条成功道路。,成就2：试验站对人工针叶林的碳循环特征进行了多手段、多尺度研究，包括微气象技术、森林计测技术以及空间信息技术等。首次对红壤丘陵区人工针叶林的碳收支过程进行系统观测研究，并对林下主要灌木种群的碳蓄积贡献进行了详细研究。结合1983年以来的土地利用和野外土壤调查数据，定量阐述了1984-2002年生态恢复后土壤有机碳的增加趋势，揭示了人工造林对生态系统碳汇功能的影响。,红壤丘陵区典型生态系统碳蓄积量及过程综合实验研究,森林生态系统碳收支规律研究,成就3：利用定量群落学手段调查分析了南方红壤丘陵地区生态恢复后生态系统的物种组成变化及生产力变化，揭示了生态恢复对提高群落生产力和增加物种多样性的重要作用，阐明了群落不同器官与组分中的养分关系，明确了树木对养分的吸收、存留、归还的基本规律，并论述了造林对土壤养分状况的影响，为林地管理提供了科学依据。 成就4：千烟洲站还在亚热带人工针叶林碳、氮、水循环特征、南方红壤丘陵区退化生态系统恢复的生态效应评估、亚热带常绿阔叶林生态系统结构与物质循环过程(内容重复)、江西省生态功能区划等领域开展了研究，获得了大量研究成果。,成就5：千烟洲站拥有九连山原生亚热带常绿阔叶林、井冈山次生针阔混交林和兴国水土流失治理区三个辅助观测点，长期进行对比观测与试验研究。,兴国严重生态退化区,井冈山次生针阔混交林,九连山南亚热带常绿阔叶林,赣中红壤丘陵区水分养分循环与生产关系研究及优化模式建设,南方丘陵坡地农林复合经营动因与水文及小气候效应分析,南方红壤丘陵区流域水文过程实验与水文特性研究,典型森林生态系统碳氮磷循环平衡研究,碳氧同位素试验和氮沉降实验,退化生态系统恢复中的生物多样性和群落结构优化研究,b区紫外线增强对水稻的生理生态学效应,玻璃温室,森林水文过程和养分循环观测样地,不同植被恢复途径对比研究,林内