專利名稱：極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高干旱荒漠區(qū)繁育環(huán)境，加速生態(tài)恢復(fù)的方法，具體涉及人工種源補充與生境改善方法。
背景技術(shù)：
物種多樣性是地球上生命長期進(jìn)化的結(jié)果，更是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。物種多樣性是維持生態(tài)系統(tǒng)相對平衡的必要條件，防止水土流失、調(diào)節(jié)氣候、吸收分解污染物、貯存營養(yǎng)元素并促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)和維持進(jìn)化過程等方面都與物種多樣性間接相關(guān)。物種的多樣性意味著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)化程度高，異質(zhì)性強，能量、物質(zhì)和信息輸入輸出的渠道眾多而密集，縱橫交錯，暢通無阻，因而流量大、流速快、生產(chǎn)力高。即使個別途徑被破壞，系統(tǒng)也會因多樣物種之間的相生相克、相互補償和替代而保證能量流、物質(zhì)流、信息流的正常運轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被破壞的部分迅速得到修復(fù)，恢復(fù)系統(tǒng)原有的穩(wěn)定態(tài)，或形成新的 穩(wěn)定態(tài)，因此，某些物種的消亡可能引起整個系統(tǒng)失衡甚至崩潰。由于當(dāng)今世界人口的高速增長，人類經(jīng)濟(jì)活動的不斷加劇，物種多樣性正面臨著日益嚴(yán)重的威脅。干旱荒漠區(qū)由于大規(guī)模的人類活動以及以水資源開發(fā)為主體的水土資源開發(fā)活動導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受損，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化、物種多樣性減小等，塔里木河流域這一環(huán)境問題突顯。近50年來，由于人類以水資源開發(fā)利用為核心的大強度開發(fā)，導(dǎo)致下游320km河道斷流，以天然植被為主體的生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響，湖泊干涸、地下水位下降，多年生草本植被退化死亡，幸存的檉柳灌叢衰敗，林地稀疏，沙化強烈。受干旱的影響，塔里木河下游植物生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了草本退化、灌木退化、喬木退化，形成以胡楊、檉柳或者二者之一為優(yōu)勢的群落，植被結(jié)構(gòu)趨于簡單、均質(zhì)，物種多樣性嚴(yán)重缺失。塔里木河下游生態(tài)輸水采取沿自然河道“線形”輸水方式，是一個拯救生命過程，在開始期間，雖然對提升河道附近地下水位、拯救日益衰敗的天然植被起到了重要作用，但難以實現(xiàn)胡楊、檉柳等植物的更新，植被恢復(fù)過程緩慢，并且恢復(fù)的是一條線，而不是面，恢復(fù)范圍是極為有限的。雖然，一些大型的喬灌木植物得到拯救和復(fù)壯，但草本植物改善不明顯，群落結(jié)構(gòu)依然單一，尤其下游段，林間沙地活化現(xiàn)象仍未得到遏制。在縱向上，從上游至下游，隨著輸水距離的增加，生態(tài)輸水對地下水位的影響減弱，植被恢復(fù)狀況也較差；在橫向上,地下水位對輸水的響應(yīng)范圍在850m以內(nèi)，并隨遠(yuǎn)離輸水河道而影響強度趨緩，到850mm以外，輸水過程對地下水水位基本沒有影響。為此，為加速天然植被的恢復(fù)，根據(jù)塔里木河植物生理特點和水文條件，在離水源較近的地段，利用土壤種子庫、種子流進(jìn)行群落改造；在每年8-9月，利用這期間河道來水量大，采取河道漫溢和面上放水，激活土壤種子庫，從而增加地表覆蓋，加速天然植被的恢復(fù)。考慮到塔里木河下游植物自然生理條件，并考慮到新技術(shù)方法的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性，利用生物物種的鄉(xiāng)土性原則，在7-10月采集胡楊、檉柳、甘草、鈴鐺刺以及白刺種子用于種源補充，有助于緩解塔里木河下游荒漠植被的逆向演替；利用荒漠區(qū)水鹽運移規(guī)律，在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的區(qū)域預(yù)先開溝蓄水，通過水分將土壤鹽分運移到土壤飽和層，直至擴(kuò)散至土壤深層，進(jìn)而取得逐步向下壓鹽的效果；利用塔里木河徑流年季變化規(guī)律，在8-9月利用棄水對荒漠植被進(jìn)行不定期漫灌補水，同時利用灌水前開墾的犁溝，因勢利導(dǎo)，引導(dǎo)棄水盡可能均勻灌溉；利用植被種子自然散播方式與自然繁殖規(guī)律，在漫灌入水口撒播胡楊、檉柳、甘草、鈴鐺刺以及白刺的種子，模擬植物種群的自然生繁過程；利用植物物種定植水分利用特點，在第二年進(jìn)行兩次補水，引導(dǎo)其根系向深層伸展，從而達(dá)到植物生長自維持效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，該方法利用天然植被組成、群落動態(tài)、繁殖方式以及荒漠植被群落的自然演替過程，通過人工生態(tài)恢復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的方式，加速了荒漠植物恢復(fù)，同時利用荒漠區(qū)水鹽運移規(guī)律以及漫灌方式對種子庫激發(fā)的作用，改善了退化群落丟失物種的繁育生境，從而達(dá)到促進(jìn)極端干旱環(huán)境下受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的目的，以提高在降水量小于100_，蒸發(fā)量大于2000_，地表水嚴(yán)重缺乏的干旱荒漠區(qū)生態(tài)恢復(fù)的效率，促進(jìn)了荒漠植物物種構(gòu)成的多樣性。 本發(fā)明所述的極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，按下列步驟進(jìn)行
a、在干旱荒漠區(qū)裸露地面開平行溝，溝深0.4-0. 5m,溝間距2_4m，再各溝的首尾再開溝,溝深0. 4-0. 5m，保持各溝之間暢通；
b、在每年7-10月期間，采收檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺及白刺果實和種子，置于風(fēng)陰處晾干，用紙袋貯藏于低溫干燥環(huán)境；
C、在4月份利用地下水對預(yù)開墾溝進(jìn)行漫灌蓄水，在9-10月用洪水對干旱荒漠區(qū)裸露地表進(jìn)行漫灌補水；
d、在灌溉補水時，將收集的植物種子倒入水流中，通過水流散播退化群落丟失物種種
子;
e、第二年4月份以及9-10月份分別進(jìn)行兩次補水灌溉，促進(jìn)植物根系向深層發(fā)育。步驟b所述的檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺及白刺選擇生長旺盛、花枝繁茂的植株，在果熟期邊熟邊采。步驟b所述的植物種子晾曬以果皮開裂為準(zhǔn)，忌暴曬。本發(fā)明所述的極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，該方法利用生物物種的鄉(xiāng)土性原則，采集胡楊、檉柳、甘草、鈴鐺刺以及白刺種子，進(jìn)行種源補償。針對這些鄉(xiāng)土物種種子成熟期，在7-10月每月選擇生長旺盛、花枝繁茂的植株采集成熟種子，達(dá)到邊熟邊采，提高種子成活率。利用蓄水壓鹽，在待恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行開溝蓄水，并通過漫灌激發(fā)種子庫，改善退化群落丟失物種的繁育生境。利用荒漠植被繁殖方式與散播規(guī)律，通過灌水散播種子，實現(xiàn)物種丟失區(qū)種源補償。本發(fā)明所述的極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，其特點為
本發(fā)明針對極度干旱環(huán)境下荒漠區(qū)物種丟失，植物群落結(jié)構(gòu)趨于簡單和均值，通過利用天然植被組成、群落動態(tài)、繁殖方式以及荒漠植被群落的自然演替過程，通過人工生態(tài)恢復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的方式，加速了荒漠植物恢復(fù)，同時利用荒漠區(qū)水鹽運移規(guī)律以及漫灌方式對種子庫激發(fā)的作用，改善退化群落丟失物種的繁育生境，從而達(dá)到植物種源補償，提高荒漠植物群落多樣性，增加群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而保障人工生態(tài)恢復(fù)措施退出后的長期效果。與現(xiàn)有的干旱荒漠區(qū)人工恢復(fù)植被常規(guī)輔助方法相比，可以在極低降水量、極大蒸發(fā)量和地下水埋深較深的自然條件下，充分利用自然恢復(fù)過程，用低經(jīng)濟(jì)成本，高技術(shù)操作性的方法提高干旱荒漠區(qū)生態(tài)恢復(fù)目的，避免人工恢復(fù)后植物群落的逆向演替。
具體實施例方式實施例I :
在干旱荒漠區(qū)裸露地面采用人工或機械方式開平行溝，溝深0. 4m，溝間距2m，并在各溝首尾再開0. 4m深的溝，保持各溝之間暢通，于4月利用地下水對預(yù)開墾溝進(jìn)行漫灌蓄水；
在每年7-10月期間，在待恢復(fù)區(qū)相同區(qū)域內(nèi)，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的地方，選擇生長旺盛、花枝繁茂的檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺以及白刺植株，在果熟期邊熟邊采收集果實和種子，采收后置于風(fēng)陰處晾干至果皮開裂，忌暴曬，收集用紙袋貯藏于低溫干燥環(huán)境；
在9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)用洪水對待恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行漫灌補水，同時，將收集的植物種子倒入水流中，通過水流散播退化群落丟失物種種子,植物丟失物種種子種屬的確定依據(jù)是鄉(xiāng)土性原則，即就地采樣，就地補充的原則，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的區(qū)域采集種子，對生態(tài)系統(tǒng)受損、物種單一區(qū)域進(jìn)行丟失物種種源補充；第二年4月份以及9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)分別進(jìn)行兩次補水灌溉，促進(jìn)植物根系向深層發(fā)育即可。實施例2:
在干旱荒漠區(qū)裸露地面采用人工或機械方式開平行溝，溝深0. 5m，溝間距3m，在各溝首尾再犁0. 5m深的溝，保持各溝之間暢通，于4月利用地下水對預(yù)開墾犁溝進(jìn)行漫灌蓄水；
在每年7-10月期間，在待恢復(fù)區(qū)相同區(qū)域內(nèi)，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的地方，選擇生長旺盛、花枝繁茂的檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺以及白刺植株，在果熟期邊熟邊采收果實與種子，采收后置于風(fēng)陰處晾干至果皮開裂，忌暴曬，收集用紙袋貯藏于低溫干燥環(huán)境；在9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)用洪水對待恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行漫灌補水，同時，將收集的植物種子倒入水流中，通過水流散播退化群落丟失物種種子,植物丟失物種種子種屬的確定依據(jù)是鄉(xiāng)土性原則，即就地采樣，就地補充的原則，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的區(qū)域采集種子，對生態(tài)系統(tǒng)受損、物種單一區(qū)域進(jìn)行丟失物種種源補充；第二年4月份以及9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)分別進(jìn)行兩次補水灌溉，促進(jìn)植物根系向深層發(fā)育。實施例3
在干旱荒漠區(qū)裸露地面采用人工或機械方式開平行溝，溝深0. 5m，溝間距4m，于各溝首尾再開0. 5m深的溝，保持各溝之間暢通，于4月利用地下水對預(yù)開墾犁溝進(jìn)行漫灌蓄水；
在每年7-10月期間，在待恢復(fù)區(qū)相同區(qū)域內(nèi)，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的地方，選擇生長旺盛、花枝繁茂的檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺以及白刺植株，在果熟期邊熟邊采收果實與種子，采收后置于風(fēng)陰處晾干至果皮開裂，忌暴曬，收集用紙袋貯藏于低溫干燥環(huán)境；在9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)用洪水對待恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行漫灌補水，同時，將收集的植物種子倒入水流中，通過水流散播退化群落丟失物種種子,植物丟失 物種種子種屬的確定依據(jù)是鄉(xiāng)土性原則，即就地采樣，就地補充的原則，選擇當(dāng)?shù)匚锓N多樣性保持較好的區(qū)域采集種子，對生態(tài)系統(tǒng)受損、物種單一區(qū)域進(jìn)行丟失物種種源補充；第二年4月份以及9和10月(具體時間視塔里木河河道來水量而定)分別進(jìn)行兩次補水灌溉，促進(jìn)植物根系向深層發(fā)育。
權(quán)利要求
1.一種極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行 a、在干旱荒漠區(qū)裸露地面開平行溝，溝深0.4-0. 5m，溝間距2_4m，再各溝的首尾再開溝,溝深0. 4-0. 5m，保持各溝之間暢通； b、在每年7-10月期間，采收檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺及白刺果實和種子，置于風(fēng)陰處晾干，用紙袋貯藏于低溫干燥環(huán)境； C、在4月份利用地下水對預(yù)開墾溝進(jìn)行漫灌蓄水，在9-10月用洪水對干旱荒漠區(qū)裸露地表進(jìn)行漫灌補水； d、在灌溉補水時，將收集的植物種子倒入水流中，通過水流散播退化群落丟失物種種子; e、第二年4月份以及9-10月份分別進(jìn)行兩次補水灌溉，促進(jìn)植物根系向深層發(fā)育。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟b所述的檉柳、胡楊、甘草、鈴鐺刺及白刺選擇生長旺盛、花枝繁茂的植株，在果熟期邊熟邊采。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟b所述的植物種子晾曬以果皮開裂為準(zhǔn)，忌暴曬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種極端干旱環(huán)境下促進(jìn)受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的快速方法，該方法利用天然植被組成、群落動態(tài)、繁殖方式以及荒漠植被群落的自然演替過程，通過人工生態(tài)恢復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的方式，加速了荒漠植物恢復(fù)，同時利用荒漠區(qū)水鹽運移規(guī)律以及漫灌方式對種子庫激發(fā)的作用，改善了退化群落丟失物種的繁育生境，從而達(dá)到促進(jìn)極端干旱環(huán)境下受損生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)的目的，以提高在降水量小于100mm，蒸發(fā)量大于2000mm，地表水嚴(yán)重缺乏的干旱荒漠區(qū)生態(tài)恢復(fù)的效率，通過植物種源補償和生境改善，提高荒漠植物群落多樣性，增加群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了恢復(fù)植物群落的自維持能力。
文檔編號A01G1/00GK102804991SQ20121028174
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者黃湘, 陳亞寧, 李衛(wèi)紅, 馬建新 申請人:中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所