生态工程教学PPT土壤恢复生态工程(1).ppt

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1、1,第三章,土壤恢复生态工程,2,应用生态学、生态经济学与系统科学基本原理，采用生态工程方法，吸收现代科学技术成就与传统农业中的精华，建成的以恢复土壤结构和功能为中心的生产工艺体系，以实现防治土壤侵蚀和改良各种低产田，建设高效、稳定、持续发展的土壤生态系统的目的。,土壤恢复生态工程,3,第一节 土壤生态系统退化及恢复,4,土壤生态系统基本特点,土壤生态系统是多层次结构的复合生态系统,第一层是生物群体层，它是植物进行光合作用的主要场所，所占空间的高度依植物种类而异；第二层是生物地被层，包括地面的生物群体及植物根系所及的土层，其中土壤动物和土壤微生物丰富，生物物质的累积、分解、转化、矿质元素的淋溶

2、、淀积以及水分蒸发蒸腾的活跃场所；第三层是土壤底层和岩石风化层，生物有机体少，是土壤矿质养分元素与水分补给的基地。,5,土壤生态系统基本特点,土壤生态系统是多层次结构的复合生态系统,水平结构,均匀分布：簇生分布：随机分布：,生物种群的分布是均匀的，在二维空间上各占有一定的面积；,生物种群在空间上间断地成群分布；,土壤生态系统中多数生物种的分布都呈随机分布。,6,土壤生态系统是一个动态开放系统,土壤生态系统基本特点,土壤生态系统为物质流和能量流所贯穿，是个开放系统，通过内部以及与外部物质能量的交换，表现出动态演替过程。,天然演替过程,人为控制演替过程,一种自调节、自修复、自维持、自发展的过程。,

3、在人类定向干预下进行的，人类活动参与了系统中物质与能量的交换，是在人类干预和不同程度管理下产生的人工生态系统,7,土壤生态系统基本特点,土壤生态系统是自然过程最活跃的场所,土壤生态系统位于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的交界层，是物质三态的复合界面，构成了一个完整的生物与其环境无法分离的生态系统。自然界中四大基本循环大气循环、地质循环、水分循环、生物循环都在此不同程度地表现，各种循环的各个环节都表现为物质的迁移、能量的转换，构成该系统与外界的联系以及自身的发展，维持系统的动态平衡。,8,土壤生态系统基本特点,土壤生态系统是人类活动最激烈的场所,土壤生态系统是一种人工干预最多的生态系统，它与人类的

4、生产活动息息相关。,直接影响,间接影响,天然植被的破坏、土壤的耕种、灌溉、排水、化肥和有机肥的施用，病、虫、草的化学防治等作用；,与工业的发展、大气和水污染、人为气候变化与流域治理等有关。,9,土壤生态系统基本特点,10,土壤生态系统退化类型,土壤退化包括一切导致土壤生产力下降和土壤其他功能与属性衰退的现象与过程，如土壤侵蚀、土壤机械压实与地表结壳、土壤酸化、土壤有机质含量降低、土壤肥力衰竭、土壤生物退化以及土壤污染等。,Esser,土壤侵蚀即土壤结构物质的损失；土壤衰竭即土壤中营养元素的消耗；外来物质积聚即各种外来有害成分在土壤中的积累与固定；土壤板结即土壤物理结构破坏，容重增加。,11,土

5、壤生态系统退化类型,12,我国土壤生态系统,退化情况,土壤侵蚀(Soil erosion)：,土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力（水、风）作用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。通常分为水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和风力侵蚀等。土壤侵蚀会造成土壤肥力的下降和生态环境的恶化。,20世纪50年代，中国土壤侵蚀的总面积为1.5l08hm2，而现在已增长到1.7108hm2，约占全国土地面积的1/60。其中，13的耕地受到不同程度的侵蚀面积达4.54l07hm2。,13,我国土壤生态系统,退化情况,土壤侵蚀(Soil erosion)：,黄河流域是全国最严重的土壤侵蚀地区，占该地区面积为67%的土地，大约4

6、.3l07hm2遭侵蚀。第二个土壤侵蚀严重的地区为中国南方红色土壤丘陵地区，水土流失率在20世纪80年代已达38%76%。第三个土壤侵蚀严重的地区为东北地区。,14,土壤侵蚀,15,土壤侵蚀,长江流域土壤侵蚀强度,16,土壤侵蚀,17,我国土壤生态系统,退化情况,荒漠化(Land desertification),土壤荒漠化的原因是多方面的，主要包括不当的土地利用方式（如森林破坏、无远见的垦殖、过度放牧等）和由于移动沙丘占据农用地或牧场使之丧失生产功能这两大方面。目前，中国已有土壤荒漠化面积3.34l07hm2，其中包括 2.66l06hm2的耕地。1958年以来，有6.7105hm2的牧场改

7、为农地用以生产谷类作物，这些土地现多已荒漠化。在过去的50年中，中国土壤荒漠化的速度由原来的1.0l05 hm2/a增加到2.1l05 hm2/a。,18,我国土壤生态系统,退化情况,荒漠化(Land desertification),目前，受土壤荒漠化威胁的地区涉及全国11个省（自治区）的212个县，受影响的人口达2.5107人。中国土壤荒漠化严重的地区基本上分布在中国北部和西北部，特别是农牧交错地带。正是这些地区多存在过度开垦、过度放牧、过度砍伐等现象，导致了生态平衡的破坏，使得整个荒漠地区面积的 65.4%是由土壤荒漠化造成的。,19,土壤荒漠化,20,土壤荒漠化,21,土壤荒漠化,22

8、,我国土壤生态系统,退化情况,盐碱化(Soil salinization or alkalinization),土壤盐渍化是由于漫灌和只灌不排，导致地下水位上升或土壤底层、地下水的盐分上升至地表，水分蒸发，使盐分积累在表层土壤中，当土壤含盐量过高（超过0.3%）时，形成的盐碱灾害。,23,在中国，现代盐化过程造成的盐碱化土壤有3.69l07hm2。其中受盐碱化影响的耕地主要分布在黄淮海平原、东北平原西部、黄河河套地区、西北内陆地区，东部沿海地区也有小面积的分布。干旱与半干旱地区耕地的盐碱化主要是人为灌溉所致。,我国土壤生态系统,退化情况,盐碱化(Soil salinization or alk

9、alinization),24,按照含盐量的多少划分土壤盐化程度，其分级标准如下：,土壤盐碱化,根据钠化率的大小划分土壤碱化程度。钠化率（%）是指土壤中代换性钠离子数量占土壤阳离子交换量的百分数，也称钠离子饱和度或碱化度。,CEC指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，其数值以每千克土壤中含有各种阳离子的物质的量来表示，即mol/kg。,25,土壤盐碱化,26,贫瘠化(Impoverishment),我国土壤生态系统,退化情况,土壤肥力衰竭或下降的现象。由于自然或人类活动的影响,使土壤的组成、构成、理化性质和生物学方面的特性发生变化以致土壤肥力下降，生产力降低。,27,第二次全国土壤普查表明，全国

10、耕地土壤的平均有机质质量分数低于1.5%，甚至有占全国总耕地面积11%的土壤有机质质量分数低于0.7%。全国缺磷土壤的面积由1953年的2.7107 hm2增加到1995年的6.7l07hm2。,土壤贫瘠化是当今世界农业所面临的一个突出的问题。由于土壤侵蚀和过度使用，全球性的土壤贫瘠化问题正越来越严重。我国是一个古老的农业大国，土壤贫瘠化的问题也十分严重。据统计，在我国14亿亩多的耕地中，高产田只占 20.8%，低产田也仅占 30.4%，其余 48.8%的土地则都是贫瘠的或利用条件比较差的耕地。,土壤贫瘠化,28,据全国第二次土壤普查及有关标准，将养分含量分级标准为：,土壤有机质（腐殖质）：泛

11、指土壤中来源于生命的物质。包括：土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。,土壤速效氮就是可以直接被植物根系吸收的氮。包括游离态、水溶态的一些氨态氮、硝态氮。,29,潜育化(Soil gleyization),我国土壤生态系统,退化情况,指土壤长期滞水，严重缺氧，产生较多还原物质，使高价铁、锰化合物转化为低价状态，使土体变为蓝灰色或青灰色的现象。,在中国，除东北和四川阿坝地区约有2.08107hm2不同类型潜育化土壤以外，秦岭、淮河以南山间盆地和谷地中还有6.8106hm2的潜育化水稻土。,30,土壤潜育化,31,32,土壤污染(Soil pollution),我国土壤生态

12、系统,退化情况,是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤，其数量超过土壤的容纳和同化能力而使土壤的性质、组成性状等发生变化，导致土壤的自然功能失调，土壤质量恶化的现象。,土壤污染的原因,33,据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，重度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。我国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，被重金属污染的粮食每年多达1200万t，合计经济损失至少200亿元。,34,土壤非农业利用(Loss of land productive function),我国

13、土壤生态系统,退化情况,耕地是有限的资源，一旦被城市、工矿、交通所占用，将不能或很难复得，这就意味着非农业占地也是土壤退化的一种形式。估计全国平均每年被非农业利用所占的土地达4l04hm2。近年来仅上海市每年就有2000hm2的土地被非农业利用所占。统计表明，50年代全国人均占有耕地0.187hm2，到1995年已下降到0.087 hm2。,35,土壤退化的特点,我国土壤生态系统,范围广发展快对生态环境影响严重防治土壤退化的力度在加大,江南农林区：土壤侵蚀、养分亏缺和土壤潜育化等；华北平原农业区：盐碱化土壤、风沙土、低产贫瘠的变性土和漂白土壤；内蒙古农牧区：荒漠化和盐碱化；黄土高原：土壤侵蚀；

14、西北牧区：干旱、荒漠化和盐碱化；青藏高原：冷冻和土壤贫瘠化。,36,宁夏中卫县的沙坡头,37,宁夏中卫县的沙坡治理：“麦草方格固定法”工程措施与生物措施结合：采用“l lm”的麦草方格固定流沙，选择花棒、柠条、油蒿等适应性极强的树种，引进沙拐枣等外地耐旱树种，以草障为依托，在流动沙丘上植树种草，逐步建立人工植被，促使沙丘表面形成有机结皮，从而产生“沙漠化逆转现象”，恢复被破坏了的生态系统。在前沿辅以工程阻沙和育草封沙，构成一个稳固的绿色防护体系，以达到治沙的目的。,38,恢复的基本原则,土壤生态系统的恢复应当根据当地自然条件，针对土壤退化的主要原理，因地制宜地定向加速土壤系统良性替代过程，宏观

15、上配置合理的土地利用模式，在微观上创造与土地生产力相适宜的生态条件，实现土壤生态系统的稳定性，使退化土壤得到恢复。,基本结构、功能能适应自然系统的良性演替原则；具有再发展功能原则；能保持最大生产力和可利用资源原则。,39,退化土壤生态系统,恢复途径,恢复的基本途径,根据不同的破坏程度，有以下4种恢复的基本途径：,保护：恢复：重建：维持：,土壤生态系统存在退化隐患或者初步出现退趋势时，对其进行人为管理，避免其出现破坏和继续退化的途径；,土壤生态系统发生可逆的退化，通过人为建立起具有原土壤生态系统特征环境实现系统恢复的一种途径；,土壤生态系统经历了不可逆的退化阶段，必须通过人为增加土壤生态系统要素

16、来实现系统恢复的一种途径；,土壤生态系统失去自我调节能力，只能通过人为调控达到减弱或延缓系统退化趋势的途径。,40,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,恢复途径,农艺措施工程措施生物措施物理化学措施,41,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,农艺措施,改善土壤表面状况，增加植物盖度,依靠植物和植物残茬的保护作用，提高土壤抗风蚀能力，达到限制土壤颗粒运动的目的；改变以铧式犁翻耕为主的传统耕作方法，积极实施保护性耕作，实行少耕免耕；采取残茬覆盖、秸秆覆盖、生物覆盖，相对增加地表粗糙度，保护土壤。,培肥地力，测土配方施肥建高产田，退耕还林还草调整种植结构,42,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,工程措施

17、,水土保持工程,水土流失的防治：坡面工程、沟道工程、小型蓄水灌溉工程、山洪及泥石流排导工程等；农田水土保持：梯田、坝地等；林地水土保持工程：筑天沟、品字沟、鱼鳞坑、等高沟、土谷坊、拦沙坝、水平沟等。,43,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,工程措施,水利设施工程,水利设施工程建设主要内容包括堤塘、水库、灌溉渠、集雨池、小水窑、小水池等设施，同时增加喷灌、滴灌设备的使用。,工程建设开发应注意避免地下水的过度开采，以地上河流为主，采取蓄水和提水灌溉结合，应以小型工程建筑为主，推广小水窑、小水池工程。,44,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,工程措施,生态林草工程,营造防沙林草带，采取生物工程与土石

18、工程相结合的办法，设置风障，以改变风向，降低风速，减少土壤颗粒与地表的分离和输送，减缓土壤沙化。,防护林草工程体系的建立，应该注重因地制宜，宜林则林、宜草则草，同时 注重形式的多样化，包括农田防护林、灌木丛、高秆作物等。,45,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,生物措施,植物,植物能够改善土壤小气候，减低风速，并能增加空气湿度，从而减少地表蒸发，通过叶面蒸腾，具有很大的生物排水作用，能显著降低地下水位，涵养水源，同时植物还具有提供大量的有机质，改善土壤的理化性质和养分状况的功能。,46,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,生物措施,土壤动物,土壤动物对基质改良，增加有机肥有重要作用。主要涉及到土

19、壤节肢动物、环节动物和线形动物，有时甚至包括部分两栖动物，爬行动物和哺乳动物中的食虫目和啮齿目。,：指其生活中有一段时间在土壤中度过，而且 对土壤有一定影响的动物。,47,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,生物措施,微生物,主要应用于因重金属、有机物、石油和农药等的污染而退化的土壤修复中。土壤微生物主要包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物。这些微生物具有促进成土作用，改善土壤的物理性质及增加土壤中的营养成分，也可以降解一些污染物。,48,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,物理化学措施,化学修复,重金属污染的土壤：利用重金属与改良剂之间的化学反应，从而对土壤中的重金属进行固定、分离提取等。盐碱

20、地：含有大量的苏打及交换性钠，通过化学改良剂可降低土壤胶体上过多的交换性钠。,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐和促进还原作用的有机物质等。,49,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,物理化学措施,物理修复,换土法是将污染土壤通过深翻到土壤底层、或在污染土壤上覆盖新土、或将污染土壤挖走换上未被污染的土壤的方法。热处理是通过加热的方式，使土壤中的挥发性重金属如汞、砷等挥发并收集起来进行回收或处理。,50,恢复的主要措施,退化土壤生态系统,物理化学措施,物理化学修复,通过溶剂洗脱、热脱附、吸附和浓缩等物理化学过程将有机化合物从土壤中去除。,表面活性剂是常用的污染土壤清洗剂，它能改进憎水性有机物

21、的溶解性和生物可利用性。,51,第二节 盐碱地改良生态工程,土壤盐碱化在世界范围内广泛存在，特别是干旱、半干旱地区，问题更为严重。据联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)不完全统计，全世界盐碱地面积为9.54l08hm2。土壤盐碱化和次生盐碱化问题，已经成为世界灌溉农业可持续发展的资源制约因素。,52,中国盐渍土面积大，分布广泛，类型多样。据最新研究，现代盐渍化土壤面积约3693.3l04hm2，残余盐渍化土壤约4486.7l04 hm2，潜在盐渍化土壤为1733.3104 hm2，各类盐碱地面积总计9913.3l04 hm2。,由于盐渍土分布地区的生物气候等环境因素的差异，大致

22、可将中国盐渍土分为：滨海盐土与滩涂，黄淮海平原盐渍土，东北松嫩平原盐土和碱土，半漠境内陆盐土和青新极端干旱的漠境盐土等五大类。,53,土壤盐碱化特别是土壤次生盐碱化，是人类开发利用土地资源不当，引起水文及水文地质恶化，导致土壤形成过程向不利于人类的方向发展。从土地盐碱化程度看，不同盐碱化程度的土壤应采取不同的治理措施：,重度盐碱化土地应以保护为主，可引入耐盐碱植被进行生态恢复；中轻度盐碱化土地则可适量开发利用。,54,土壤盐碱化原因,地下水位高；频繁的旱涝气候；地势低洼；土壤疏松，孔隙多 等。,不合理的灌溉；不合理的水利建设等。,55,盐碱土综合治理配套技术,引淡淋盐浅群井强排技术覆盖抑盐农业

23、与生物措施,56,盐碱土综合治理配套技术,引淡淋盐,做法：引淡水灌溉，降低作物根区土壤含盐量。根据排灌工程设计要求，完善排灌系统，建设引淡水渠道和排涝排盐渠道两个独立水利工程系统。,其技术主要包括洗盐灌水定额、淋盐方式和淋盐时间的确定。功能是调节根栖区的盐分，配合强排技术，促使土体快速脱盐。,适用地块：低产田的盐碱化地。,57,浅群井强排技术,盐碱土综合治理配套技术,做法：抽取盐水，补充淡水。包括浅群井井深设计与井距布设、淋盐灌水定额与排盐量估算、浅群井设备的设计与安装、碱化防止措施与适生作物选择。通过浅群井强排强灌，加强作物根栖层土体脱盐，促使上层位地下水逐渐淡化。,适用地块：重盐渍化荒地。

24、,58,盐碱土综合治理配套技术,覆盖功能主要是减少土壤水分蒸发，抑制土壤返盐，将土壤耕作层的盐分控制在农作物生长的适宜范围内。,覆盖抑盐,做法：选择适当覆盖物（光解地膜，作物秸秆等），抑制蒸发返盐。,适用地块：低产田盐渍化荒地,59,盐碱土综合治理配套技术,农业与生物措施,做法：综合防护林带营造；培肥改土，抗逆、耐盐及适生的良种的引进与繁育；多农业内部结构调整等。这些技术措施的基本功能是：,从时间和空间上逐步调控土壤耕层强表聚性积盐，使水盐状况由恶性循环逐步转向良性循环，改善土壤环境条件，使其适于农作物生长；使盐荒地、中低产田逐渐转向有产、高产，由过去单一的粮棉生产逐步转向农、林、牧、副、渔各

25、业协调发展。,适用地块：中低产田盐渍化荒地,60,盐碱土综合治理配套技术,不同的治理技术、目的及适用地块如下表：,61,案例一,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,治理开发的原因,北丘洼地区位于禹城北部，分布着占耕地面积91的盐渍化土地，其中重度盐渍化土地占可耕地总面积的25。北丘洼地的自然条件限制了农业生产的发展，大面积的盐碱地使作物产量低，而且品种单一，农民的经济收入很低。,62,北丘洼盐碱地的形成,案例,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,水盐运动的机理：旱季蒸发旺盛，水盐上移，盐分在土壤表层积累；雨季雨水淋洗，水盐下移，土壤表层脱盐。频繁的旱涝气候变化，强烈地影响着水盐运动，使其具有春秋返盐、夏季

26、淋盐、冬季盐分相对稳定的特征。,63,案例,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,北丘洼地盐碱地的形成,北丘洼盐碱地主要是由于频繁的气候变化和地势低平、地下水位偏高等因素造成的。,64,案例,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,治理的总构想,北丘洼地区的土壤中的盐分和碱分过多，是盐碱地的本质特性，因而治理盐碱地的关键是使土壤脱盐。土壤中的盐分是随水在土壤表层和深处之间上下移动的，调控了水，也就调控了盐，而该地的地下水位偏高，因此治盐应以治水为中心。,65,案例,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,治理的基本方法,脱盐是关键，以治水为中心的第一步是有“灌”引淡水灌溉，降低土壤表层的含盐量；有“排”将下淋到土壤下层的

27、碱水排走，并降低地下水位，这需要大量的井渠的配套使用，建立完善的排灌系统，水利工程建设是必不可少的。另外营造防护林带，大力植树造林可以调节气候，减少旱涝灾害，对于抑制土壤的盐渍化起着很好的生态作用。北丘洼盐碱地治理的基本方法“引淡淋盐”“井灌井排”覆盖”“生物措施”。,66,案例,山东省禹城北丘洼地盐碱地治理,北丘洼地区盐碱地改造中所采用的水盐调控的基本方法：,67,案例,68,案例,山东省禹西生态园,69,河北曲周盐碱地治理,案例,盐碱地原貌,70,洼地改造图,盐碱地改造过程中,71,治理效果图,72,土壤条件,河北曲周盐碱地治理,试区内非盐化的浅色草甸土只占总面积的13%，其余均为不同程度

28、的盐碱化土壤：轻盐化土壤占总面积的15.7%，中盐化土壤占15.1%，重盐化土壤占13.6%，盐荒地占38.6%，试区里有近两千亩的重盐荒地。,盐碱土壤有机质含量低，一般只有0.6%0.8%，全氮含量也只有0.03%0.05%，有效磷奇缺，一般有效磷只有23ppm，较低的只有0.5lppm，个别盐斑土壤的有效磷几乎近于零，土壤肥力低下。,73,盐碱地治理的生态设计思路,河北曲周盐碱地治理,农业生产的主要限制因素春旱、秋涝、土地盐碱、浅层地下咸水以及由此派生的土壤瘠薄。为了从根本上改变面貌，必须进行综合治理与综合预防相结合，遵循综合防治三原则（通、控、肥）以改造及调控盐渍化农田生态系统。,74,

29、“通”：就是把水盐运动单相当地小循环适当纳入陆海大循环中，打通排洪排涝、排碱排盐的通道，完成水通、盐通的输送系统。功能：疏通地面径流的出路（骨干河道与田间配套）和改变地下水径流不畅的状况。通过各种形式的水平排水和垂直排水，加速水盐运动，使土壤朝脱盐方向和地下咸水朝淡化方向发展。,综合防治三原则,75,综合防治三原则,“控”：是调控水盐运动达到适宜值的定量化概念。控的关键是人工控制地下水位。通过浅机井开采浅层地下水，利用并改造咸水，建立排灌蓄补相结合的地下水库（土壤水库），以调节大气降水一地面水一土壤水一地下水的关系，成为人工干预的水运动系统，发挥抗旱除涝治碱改咸的综合能动作用。人工调控过程要遵

30、守适量法则，即把水运动控制在最佳状态。,76,人工控制有3个关节点,土壤适宜含盐量。在允许范围内，对作物无害，对地下水不污染矿质化，对氯化物硫酸盐盐碱土来说，耕层含盐量为0.2%0.3%。浅层地下水适宜矿化度。对土壤不盐化，不碱化，适于灌溉而无害于作物，其综合指标为3g/L左右。潜水埋深的适宜值。返盐量不超过土壤允许值，利用地下水作为浸润灌溉式的墒情补充，以维持土壤墒情和提高抗旱能力，节约动力消耗。,77,“肥”：在上述基础上，同时采取有关措施加速培肥土壤，不断提高土壤肥力，保护土壤，建成根系营养调控系统，以保证作物高产稳产对地力的需求，这是综合措施的战略任务之一。,综合防治三原则,78,黄淮

31、海平原（曲周）旱涝碱咸的核心问题是水的问题，即水少了旱，水多了涝，地碱与水成又与地下水位高直接相关。因此综合治理的关键是治水，不治水谈不上改土。治水的中心就是以水利工程为主的农田基本建设。,盐碱地治理工程,河北曲周盐碱地治理,79,综合治理旱涝碱咸的水利工程实质上是个水资源调控工程系统。试验区建立水资源调控系统的原则是：在保证水运动陆海大循环畅通的基础上，人工控制当地小循环，把蓄水用水和排水有机地结合起来，以防止水运动引起自然灾害，并尽可能保证工农业生产和人民生活用水。,农业工程系统：,盐碱地治理工程,80,农业工程系统：,盐碱地治理工程,深浅沟系统：深浅井系统：灌溉排咸系统：平地压盐措施系统

32、：,81,农林牧水新技术措施系统,盐碱地治理工程,包括改革耕作制度、引种培育和繁殖良种（作物、家畜等）培肥土壤、提高地力、水土保持、合理施用有机肥和化肥、植物保护、计算机模拟等。重点集中于两个基本问题的解决。A、耕作制度的合理和高效。B、培肥土壤、提高地力。C、限制因素的消除和控制。对农田生态系统来说，大规模的限制因素是气候条件，而对当地生产，主要是土壤问题，如盐渍化、旱化、涝灾、贫瘠等，只有消除这些关键限制因素，才能谈得上提高土壤肥力。,82,盐碱地治理工程,人工植被系统：,黄淮海平原盐渍化低产地区在得到一定改造之后，要建立起栽培的林带一片林草原的人工植被系统。作物种群系列，包括粮食、经济、

33、蔬菜、药材、花卉等。林木。绿肥牧草。,水盐养平衡监测，土壤物理化学及物理化学过程监测，生物学微生物学的生态监测，病虫害的监测，农田小气候的监测，人工植被生长发育和群体结构监测，灾害状况监测等。,监测系统：,83,盐碱地治理区及治理效果,河北曲周盐碱地治理,综合治理单元脱盐状况,84,盐碱地治理区及治理效果,河北曲周盐碱地治理,85,第三节 荒漠土壤恢复生态工程,86,土地荒漠化是全球性的环境灾害，世界六大洲100多个国家和地区的3.6106km2土地受到影响，占整个地球陆地面积的三分之一，约10亿人受到荒漠化的影响和威胁（UNEP，1992)。我国是世界上荒漠化危害严重的国家之一，分布范围为东

34、经74。119。，北纬19。49。，经度横跨45。,纬度纵跨30。已有267104km2的土地荒漠化，包括18个省、市、自治区的471个城镇，占我国整个疆土的27.8%（2002）。荒漠化使大片的草地退化，退化草地面积已达105104km2。荒漠化目前仍以每年2460104km2的速度扩展中国荒漠化土地。,土地荒漠化状况,87,土地荒漠化成因,第一种观点：气候干旱是荒漠化的主要原因，人类活动的冲击是次要的。第二种观点：人类不合理的经济活动是荒漠化形成的主要动力，气候变化是次 要因素之一。第三种观点：荒漠化是气候和人类活动共同作用的结果。,88,防治荒漠化技术,五项技术可有效遏制荒漠化：,植物固

35、沙,建立人工植被或恢复天然植被；营造大型防沙阻沙林带；营造防护林网；保护封育天然植被。,89,防治荒漠化技术,工程治沙,采用柴草、粘土、卵石、网板等材料设置障碍物或铺压遮蔽，借以阻沙固沙；利用地形地物设置屏障，改变大风方向，输导流沙定向吹移；采取一定的工程措施，机械地进行干扰控制，以固定阻挡、输导搬运流沙，定向塑造风沙地貌，改变沙地条件，转害为利。,90,防治荒漠化技术,化学治沙,在流动沙地上通过喷洒化学胶结物质，使其在沙地表面形成有一定强度的保护壳，隔开气流对沙面的直接作用，提高沙面抗风蚀性能，达到固定流沙的目的。,旱地节水,水资源匮乏，是制约荒漠化地区土地综合整治与开发的主要难题。因此，引

36、进和开发节水技术，发展灌溉农业就显得至关重要。一般采取渠道防渗、低压管道输水、喷灌微灌、田间节水等技术,91,在农业上：引水拉沙造田、老绿洲农田改造、沙地衬膜水稻栽培、盐碱化土地改良，以及日光温室栽培与养殖、地膜覆盖栽培和无土栽培等技术；在牧业上：合理轮牧、以草定畜、草场改良和温室养殖技术；农牧综合技术主要有“小生物经济圈”建设，以及小流域综合治理技术。,防治荒漠化技术,退化地开发,92,防治荒漠化模式,赤峰模式,采用固沙造林育草技术、沙地衬膜水稻栽培技术和“小生物经济圈”整治技术进行治理。赤峰模式适合在半湿润区荒漠地区推广。,榆林模式,针对以风力作用为主的沙质荒漠化土地，建立了以“带、片、网

37、”相结合的防风沙体系。榆林模式适合半干旱地区的荒漠化治理。,93,防治荒漠化模式,临泽模式,和田模式,以绿洲为中心、自边缘到外围的“阻、固、封”相结合的防护体系。临泽模式适合在干旱地区沙质荒漠化危害的绿洲地区推广。,以绿洲为中心建立防护体系，兴修水利，节水灌溉，并采取固定流动沙丘的办法。和田模式适合极端干旱区地区的荒漠化防治。,94,案例,塔里木河下游受损生态人工恢复与重建,塔里木河是我国最大的内陆河，干流下游西南边是塔克拉玛干大沙漠，东边是库木塔格沙漠，沙漠之间就是被称为绿色走廊的塔里木河下游冲积平原。长期以来，由于河流断流，地下水位大幅下降，加之气候变化以及人为的不合理利用，生态不断恶化。

38、19591983年的24年期间，塔里木河干流下游沙漠化土地面积从63.52%上升到85.57%上升了22.05%。,95,湖泊干涸,流沙随风移动,胡杨树干枯，灌木林枯萎衰败,96,荒漠土壤退化的原因分析,案例,气候因素：多风水资源量减少：从20世纪50-90年代，下降幅度超过25%。水质盐化：上游土地开发规模扩大，农田排水增加，矿化度升高。地下水位下降：人类活动改变了地表水的地域分配。植被衰败，生物多样性遭到破坏：90年代与50年代相比,下减少87.6%。人为因素：修建水库、乱砍乱伐、无序的土地开发活动。,97,恢复基本思路,案例,以天然绿洲和绿洲荒漠过渡带的生态环境改善为重点，以植被和水体维

39、护为突破口，处理好眼前利益和长远利益、不同地区之间的利益等复杂关系，以维持资源的可再生性和生态的可持续为目标，以现状生态的保护为基础，以水利基础设施为保障，综合权衡经济价值与环境需要，在维护自然生态的同时按规划分阶段扩大人工绿洲生态，建立融自然和人工为一体镶嵌式的流域生态，最终实现资源环境及社会经济的可持续发展。,98,主要恢复策略,案例,封育：主要针对由于过牧草地质量下降，或人工采挖植被 严重受损的天然草场。生态输水：通过优化配置、统筹安排，将生态水输送到塔 里木河下游。人工生态建设：建立新的人工绿洲生态系统。退耕还草还林：乔木林模式、灌木林模式、乔灌混交 模式、乔草模式、灌草模式、乔灌草模

40、式。,99,2006年11月18日，新疆塔里木河下游生态环境改善。经过多年的综合治理，塔里木河下游生态面貌得到改善，许多胡杨重新焕发生机。,100,第四节 水土流失恢复生态工程,101,水土流失也叫土壤侵蚀，是指地球陆地表面的土壤、土壤母质及岩屑受外力作用发生的各种破坏、移动和堆积过程以及水的损失。,水力侵蚀：主要分布山区、丘陵区；风力侵蚀：主要分布在长城以北，其次在黄泛平原沙土区与海 滨地带；冻融侵蚀：主要分布在高寒山区；重力侵蚀：主要形成于广大山丘区的山体自然崩塌泻溜。,按侵蚀营力的不同，水土流失可以分为：,102,我国水土流失以水蚀和风蚀为主。其中水蚀最为严重。主要分布在西北黄土高原、西

41、南云贵高原、北方土石山区、南方丘陵山区和东北黑土地区等五大水土流失区。产生水土流失的土地主要有三种：,坡耕地 荒山荒坡 沟壑,103,控制水土流失，积极开展水土保持，已成为全世界普遍关注的重大环境问题和人类生存发展的问题。从目前国内外水土流失的防治措施看，可将水土保持生态大体分为：,水土保持的耕作措施 治坡治沟工程措施 林草生物措施,104,水土保持的耕作措施,我国的水土保持耕作措施可分为两大类：,以改变地面微小地形，增加地面粗糙度为主的耕作措施 如等高带状种植、水平沟种植等；以增加地面覆盖和改良土壤为主的耕作措施 如秸秆覆盖、少耕免耕、间、混、套、复种和草田轮作等。,105,垄沟种植法,在川

42、台坝地和梯地上以及坡度20以下的坡耕地上使用。,等高耕种法,等高耕种分为梯田、横坡沟垄种植、坑田、半旱式耕作等类型；要求：坡地坡度在25以下，坡越陡作用越小；坡度越大，带越窄，密生作用越大；带与主风向要垂直等。,残茬覆盖耕作法,是在地面上保留足够数量的作物残茬，以保护作物与土壤免受或少受水蚀与风蚀。,耕作措施,106,少耕法与免耕法,少耕法改善土壤通透性，有利于水分下渗。免耕法使土壤上层有机质含量增多，渗水性改进。,多作种植,把防侵蚀能力强的作物布置在坡地上，应用多作的种植，充分利用自然资源，可提高单位土地面积生产力。同时也增强了农田植被覆盖度，延长了覆盖时间。,耕作措施,107,治沟工程措施

43、,修筑梯田-治坡措施,可以改变地形坡度，拦蓄雨水，防治水土流失，达到保水、保土、保肥和增产的目的。修筑梯田以坡度为5-24为宜，超过25则宜退耕还林还草等。一般按田面的纵坡不同，可分为：,水平梯田隔坡梯田坡式梯田反坡梯田,108,修筑梯田,水平梯田,梯田的田面呈水平，在坡地上以半挖半填方式进行，将土地坡面修成若干台阶的水平梯田，梯田上种植作物，是高标准的基本农田。适宜种植水稻和其他旱作、果树等。在人多地少的地方，应修水平梯田。,设计基本要素有田面、田坎、田埂和排水沟，梯田田边应有蓄水埂，梯田内侧应有排水沟，以保证梯田的安全。,109,隔坡梯田,在坡面上将1/22/3面积保留为坡地，1/31/2

44、面积修成水平梯田，形成坡梯相间的台阶形式，这样从坡面流失的水土可被截留于隔坡梯田上，有利于农作物生长，梯田上部坡地种植牧草和灌木，形成粮草间种、农牧结合的方式。,隔坡梯田模式适用于年降水量300400mm、地多人少(人均坡耕地1公顷左右)、坡度15以上的坡地，在黄土高原具有广泛的适用。,修筑梯田,110,坡式梯田,顺坡向每隔一定间距沿等高线修筑地埂而成的梯田，依靠逐年翻耕、径流冲於并加高地埂，使田面坡度逐渐减缓，终成水平梯田，所以这也是一种过渡形式。,修筑梯田,111,112,反坡梯田,田面坡向与山坡坡向相反，田面微向内侧倾斜，反坡一般可达2（3-5），能增加田面蓄水量，并使暴雨过多的径流由梯

45、田内侧完全排走，适宜种植旱作与果树。,修筑梯田,113,治沟工程,一般包括土坝、溢洪道、泄水洞三大部分。水小时由泄水洞泄水，水大时由溢洪道泄水。,是修在沟底拦蓄泥沙的建筑物。主要修建在沟底比降较大（5%-10%或更大）沟底下切剧烈发展的沟段，其主要任务是巩固并抬高沟床，制止沟底下切，同时，也稳定沟坡、制止沟岸扩张（沟坡崩塌、泄溜等）。,在水土流失地区各级沟道中，以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物,其拦泥淤成的地叫坝地。在流域沟道中，用于淤地生产的坝叫淤地坝或生产坝。,114,林草生物措施,主要包括造林种草、封山育林以及管理牧场草场等。在林草措施中，首要的是营造水土保持林，其中包括水源涵养林、护

46、堤护岸林、固沙护坡林、保土护沟林、薪炭林和饲料林等。营造水土保持林的原则是：以乡土优势树种为主，适当引进其他优良树种；以营造混交林为主，不种单一树种；以速生树种为主，适地适树，以提高蓄水保土能力；以林为主，实行林农间作，发展多种经营，以提高经济效益；以生物措施为主，并与工程措施配合，以提高生态效益与工程效益。,115,谢 谢！,116,垄沟种植法,117,加拿大萨斯彻温的等高耕作,118,土壤保护,119,少耕法,深松耕作法：,耙茬耕作法：,即以深松铲代替翻犁进行土壤耕作的一种方法，这种耕作方法只松土，不翻土，因此对机械动力消耗较少，可以实现加深耕作层、打破犁底层的目的，采用深松耕作法时，一般

47、采用间隔深松。,就是以圆盘耙代替翻耕犁的一种土壤耕作方法，一般是在前茬作物收获后，以圆盘耙茬次即可播种,旋 耕 法：,是以旋耕犁代替翻耕犁进行耕作的一种方法，其作业过程一般是：前茬作物收获后，将秸秆移出田间就地进行粉碎，然后以旋耕犁旋耕1-2遍，即可播种。,120,根据所用材料的不同可分为土谷坊、石谷坊、柳谷坊三种。修建顺序是先上游，后下游；先支、毛沟，后干沟；先修沟底，逐年加高。在要害关键位置修主坝，并在主坝之间配合修副坝，主副结合，大小成群。,谷坊,石谷坊,土谷坊,柳谷坊,121,（1）通过沟壑情况调查，选沟底比降大于5%-10%的沟段，系统地布设谷坊群，用手水准（或水平仪）测出其比降，绘制沟底比降（纵断面）图。（2）根据沟底比降图，从下而上初步拟定每座谷坊位置，一般高2-5m，下一座谷坊的顶部大致与上一座谷坊基部等高。,谷坊位置确定,122,工程结构上，50年代都设置有“三大件”：土坝、溢洪道、泄水洞。90年代以来,治沟骨干工程以“两大件”坝为主。从陕西各地经验看,一般集水面积不大,沟道又无常流水的地方,一般不设泄水洞,只开临时性溢洪道；集水面积大,又有常流水的地方,一般要设泄水洞和溢洪道。,淤地坝,123,横山元坪流域淤地坝坝系一角,横山元坪淤地坝：锁沟打坝造良田,124,内蒙古赤峰沙漠化治理,125,榆林沙漠化治理,126,和田沙漠化治理,