CN105794470A - 一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法 - Google Patents
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Abstract
一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，涉及一种重建沼泽湿地植物多样性的方法。本发明为了解决退耕还湿过程后，退耕地沼泽湿地植物多样性难以恢复的问题。本发明方法为：一、退耕地表土移除；二、天然湿地土壤繁殖体库采集；三、退耕地土壤繁殖体库引入；四、退耕恢复地水文控制；五、重建初期非目标物种移除。本发明方法简便、重建速度快、可广泛应用于北方退耕地沼泽湿地植物多样性生态重建。本发明适用于重建沼泽湿地植物多样性。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物多样性生态重建的方法。
背景技术
湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。由于人类活动的加剧，湿地生态***也成为最受威胁的生境类型之一。近年来，随着对湿地重要性认识的深入以及湿地保护的加强，我国“退耕还湿”等一系列大规模的湿地恢复工程逐渐开展，其中东北地区等沼泽湿地集中分布区经历了大规模高强度的湿地农业开发后，响应国家生态文明建设与环境保护战略要求，正开始实施大规模的湿地恢复工作。然而，由于起步较晚，目前我国在大面积退耕地植被恢复方面仍存在着技术瓶颈。目前的退耕还湿工作多采用退耕后撂荒的措施，使退耕地在自然状态下进行恢复。然而这种方法由于缺乏种源以及缺乏对环境条件的有效改造，因此难以达到植被恢复的目的。也有部分湿地恢复工程采用人工移栽的技术，这种技术通常仅选取一种或几种物种进行移栽，因此仍难以达到湿地生物多样性恢复的目的。另外，由于移栽过程中成本较高，难以进行大面积的推广工作。总之，目前我国仍缺乏关于退耕地沼泽湿地植物多样性生态恢复与重建的技术，无法满足我国生态文明建设与环境保护战略的实际需求。
土壤种子库是土壤中有性繁殖的潜在来源，土壤芽库是土壤中营养繁殖的潜在来源，二者共同组成了土壤中植物的繁殖体库。土壤繁殖体库可以使地上植被在遭受灾难性破坏后迅速重建。沼泽湿地被开垦为农田后，原有地上植被随之被破坏消失。同时，由于长时间的垦殖过程以及农药化肥的大规模施用，使得土壤中的湿地植物种子和植物芽逐渐消失。而天然湿地土壤中存在着大规模的种子库和芽库，因此，通过引入天然湿地中的土壤繁殖体库，并对退耕地进行适当的环境改造，可实现退耕地沼泽湿地植物多样性的快速重建，不过，目前有关通过引入土壤繁殖体库进行退耕地沼泽湿地植被恢复的工作还未见报道。
发明内容
本发明为了解决退耕还湿过程后，退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性难以恢复的问题，而提出了一种通过引入天然湿地土壤繁殖体库进行退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法。
本发明所述退耕地沼泽湿地植物多样性生态重建的方法按以下步骤进行：
一、退耕地表土移除：
在春季4月下旬，选取欲进行植物多样性生态重建的退耕地，采用机械将退耕地表层15cm～20cm的耕作土壤移除，然后平整土地，尽量保持平整后的土地与水平面无坡度，最后在退耕地周围修筑高度为30cm以上的土垄，用于植物多样性生态重建过程中对退耕地进行水深调控；
二、天然湿地土壤繁殖体库采集：
采集时间为地表冰雪融化后，湿地植物返青前，此时为春季4月下旬至5月中旬；采集区域为退耕地附近的植物多样性未受到破坏的毛苔草群落分布区、乌拉苔草群落分布区、灰脉苔草群落分布区、小叶章群落分布区中任意一种群落分布区或几种群落共同存在的分布区；首先将采集区域地表枯落物清理干净，然后使用取土工具在采集区域地表采集土壤样品，最后将土壤样品放入样品收集箱中进行保存，即完成天然湿地土壤繁殖体库采集；
所述采集的土壤样品的面积为(8cm～10cm)×(8cm～10cm)，厚度为8cm～10cm，且采集时相邻土壤样品之间的距离大于5m；
三、退耕地土壤繁殖体库引入：
将步骤二采集的所有土壤样品置于搅拌机中搅拌混合，搅拌混合完成后的混合土壤样品呈现疏松状态，然后将搅拌混合后的混合土壤样品均匀撒播在步骤一中平整的退耕地表层，最后将撒播后混合土壤样品平整至厚度为1cm～2cm的土层；
所述搅拌混合时搅拌混合时间为20～30分钟左右，转速为25r/min～35r/min；
四、退耕恢复地水文控制：
步骤三完成后，使用河水或井水对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，然后停止浇灌，当水自然下渗至地表无积水时，再次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，当水自然下渗至地表无积水时，第三次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，三次浇灌完成后保持退耕地表层水位在地表以上5cm和退耕地土壤水分过饱和状态之间，保持至退耕地上的植物第一年生长期结束；
所述土壤水分过饱和状态为水分在土壤中已经饱和但土壤表面无积水；
五、重建初期非目标物种移除：
当步骤三引入的土壤繁殖体库内的繁殖体在退耕地萌发后，此时退耕地上群落建立，然后每间隔两周进行一次非目标物种的移除，当退耕地上的植物第一年生长期结束即完成；
所述非目标物种为灰绿藜、野稗、荠菜、香蒲等农田杂草；所述土壤繁殖体库内的繁殖体为土壤样品中包含的植物种子和根茎等无性繁殖体；
本发明方法具备以下有益效果：
1、本发明方法中将退耕地原有的表层土壤移除后，有效去除退耕地中大量农药和化肥对沼泽湿地植物群落重建的干扰，还可以有效去除原有的表层土壤中香蒲、野稗、灰绿藜等农田杂草种子或根茎的干扰，并且经平整后形成了较为低平的微地貌，有利于恢复地土壤水分的保持与控制；
2、天然湿地土壤繁殖体库主要从毛苔草群落、乌拉苔草群落、灰脉苔草群落、小叶章群落四种湿地群落分布区采集，这四种群落在东北沼泽湿地广泛分布，且每种群落土壤中均包含有30种以上的湿地物种种子或无性繁殖体，能够最高效地达到沼泽湿地植物多样性恢复的目标；
3、本发明可以使退耕地沼泽湿地植被得到快速重建，重建第一年后湿地植被覆盖度可达到95％以上，显著增加湿地生物多样性，湿地植物物种至少达到30种以上，同时具有良好的生态和环境效益；
4、本发明方法简便、重建速度快、造价低且管理容易，可广泛应用于北方退耕地沼泽湿地植被生态恢复与重建中。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合
具体实施方式一：本实施方式一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，该方法按以下步骤进行：
一、退耕地表土移除：
采集时间为地表冰雪融化后，湿地植物返青前，选取欲进行植物多样性生态重建的退耕地，采用机械将退耕地表层15cm～20cm的耕作土壤移除，然后平整土地，最后在退耕地周围修筑高度为30cm以上的土垄；
二、天然湿地土壤繁殖体库采集：
采集时间为春季4月下旬至5月中旬，地表冰雪融化后，湿地植物返青前；采集区域为退耕地附近的植物多样性未受到破坏的毛苔草群落分布区、乌拉苔草群落分布区、灰脉苔草群落分布区、小叶章群落分布区中任意一种群落分布区或几种群落共同存在的分布区；首先将采集区域地表枯落物清理干净，然后使用取土工具在采集区域地表采集土壤样品，最后将土壤样品放入样品收集箱中进行保存，即完成天然湿地土壤繁殖体库采集；
三、退耕地土壤繁殖体库引入：
将步骤二采集的所有土壤样品置于搅拌机中搅拌混合，然后将搅拌混合后的混合土壤样品均匀撒播在步骤一中平整的退耕地表层，最后将撒播后混合土壤样品平整至厚度为1cm～2cm的土层；
四、退耕恢复地水文控制：
步骤三完成后，使用河水或井水对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，然后停止浇灌，当水自然下渗至地表无积水时，再次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，当水自然下渗至地表无积水时，第三次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，三次浇灌完成后保持退耕地表层水位在地表以上5cm和退耕地土壤水分过饱和状态之间，保持至退耕地上的植物第一年生长期结束；
五、重建初期非目标物种移除：
当步骤三引入的土壤繁殖体库内的繁殖体在退耕地萌发后，此时退耕地上群落建立，然后每间隔两周进行一次非目标物种的移除，当退耕地上的植物第一年生长期结束即完成。
本实施方式方法具备以下有益效果：
1、本实施方式方法中将退耕地原有的表层土壤移除后，有效去除退耕地中大量农药和化肥对沼泽湿地植物群落重建的干扰，还可以有效去除原有的表层土壤中香蒲、野稗、灰绿藜等农田杂草种子或根茎的干扰，并且经平整后形成了较为低平的微地貌，有利于恢复地土壤水分的保持与控制；
2、天然湿地土壤繁殖体库主要从毛苔草群落、乌拉苔草群落、灰脉苔草群落、小叶章群落四种湿地群落分布区采集，这四种群落在东北沼泽湿地广泛分布，且每种群落土壤中均包含有30种以上的湿地物种种子或无性繁殖体，能够最高效地达到沼泽湿地植物多样性恢复的目标；
3、本实施方式可以使退耕地沼泽湿地植被得到快速重建，重建第一年后湿地植被覆盖度可达到95％以上，显著增加湿地生物多样性，湿地植物物种至少达到30种以上，同时具有良好的生态和环境效益；
4、本实施方式方法简便、重建速度快、造价低且管理容易，可广泛应用于北方退耕地沼泽湿地植被生态恢复与重建中。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二所述采集的土壤样品的面积为(8cm～10cm)×(8cm～10cm)，厚度为8cm～10cm，且采集时相邻土壤样品之间的距离大于5m。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三所述搅拌混合时搅拌混合时间为20～30分钟左右，转速为25r/min～35r/min。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤五所述非目标物种为灰绿藜、野稗、荠菜、香蒲等农田杂草。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验1
本实验的区域为三江平原挠力河国家级湿地自然保护区和七星河国家级湿地自然保护区，两处湿地自然保护区周围均存在大面积被开垦的沼泽湿地，待恢复区退耕前垦殖时间均在10年以上，主要用于水稻或大豆种植，该试验重建工程总面积约为1000公顷；
本试验退耕地沼泽湿地植物多样性生态重建的方法按以下步骤进行：
一、退耕地表土移除：
采集时间为地表冰雪融化后，湿地植物返青前，此时为春季4月下旬，选取欲进行植物多样性生态重建的退耕地，采用机械将退耕地表层20cm的耕作土壤移除，然后平整土地，最后在退耕地周围修筑高度为30cm的土垄；
二、天然湿地土壤繁殖体库采集：
采集时间为春季5月中旬，地表冰雪融化后，湿地植物返青前；采集区域为退耕地附近的植物多样性未受到破坏的毛苔草群落分布区；首先将采集区域地表枯落物清理干净，然后使用取土工具在采集区域地表采集土壤样品，最后将土壤样品放入样品收集箱中进行保存，即完成天然湿地土壤繁殖体库采集；
所述采集的土壤样品的面积为10cm×10cm，厚度为10cm，且采集时相邻土壤样品之间的距离大于5m；
三、退耕地土壤繁殖体库引入：
将步骤二采集的所有土壤样品置于搅拌机中搅拌混合，然后将搅拌混合后的混合土壤样品均匀撒播在步骤一中平整的退耕地表层，最后将撒播后混合土壤样品平整至厚度为2cm的土层；所述搅拌混合时搅拌混合时间为30分钟左右，转速为31r/min；
四、退耕恢复地水文控制：
步骤三完成后，使用河水或井水对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm，然后停止浇灌，当水自然下渗至地表无积水时，再次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm，当水自然下渗至地表无积水时，第三次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm，三次浇灌完成后保持退耕地表层水位在地表以上5cm和退耕地土壤水分过饱和状态之间，保持至退耕地上的植物第一年生长期结束；
五、重建初期非目标物种移除：
当步骤三引入的土壤繁殖体库内的繁殖体在退耕地萌发后，此时退耕地上群落建立，然后每间隔两周进行一次非目标物种的移除，当退耕地上的植物第一年生长期结束即完成；
本试验完成后，实验区内植被第一年即完成重建，重建第一年后湿地植被覆盖度达到96％，湿地植物物种达到40种。
Claims (4)
1.一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、退耕地表土移除：
在春季4月下旬，选取欲进行植物多样性生态重建的退耕地，采用机械将退耕地表层15cm～20cm的耕作土壤移除，然后平整土地，最后在退耕地周围修筑高度为30cm以上的土垄；
二、天然湿地土壤繁殖体库采集：
采集时间为地表冰雪融化后，湿地植物返青前；采集区域为退耕地附近的植物多样性未受到破坏的毛苔草群落分布区、乌拉苔草群落分布区、灰脉苔草群落分布区、小叶章群落分布区中任意一种群落分布区或几种群落共同存在的分布区；首先将采集区域地表枯落物清理干净，然后使用取土工具在采集区域地表采集土壤样品，最后将土壤样品放入样品收集箱中进行保存，即完成天然湿地土壤繁殖体库采集；
三、退耕地土壤繁殖体库引入：
将步骤二采集的所有土壤样品置于搅拌机中搅拌混合，然后将搅拌混合后的混合土壤样品均匀撒播在步骤一中平整的退耕地表层，最后将撒播后混合土壤样品平整至厚度为1cm～2cm的土层；
四、退耕恢复地水文控制：
步骤三完成后，使用河水或井水对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，然后停止浇灌，当水自然下渗至地表无积水时，再次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，当水自然下渗至地表无积水时，第三次对退耕地进行浇灌至退耕地表层水位达到5cm～10cm，三次浇灌完成后保持退耕地表层水位在地表以上5cm和退耕地土壤水分过饱和状态之间，保持至退耕地上的植物第一年生长期结束；
五、重建初期非目标物种移除：
当步骤三引入的土壤繁殖体库内的繁殖体在退耕地萌发后，此时退耕地上群落建立，然后每间隔两周进行一次非目标物种的移除，当退耕地上的植物第一年生长期结束即完成。
2.根据权利要求1所述的一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，其特征在于步骤二所述采集的土壤样品的面积为(8cm～10cm)×(8cm～10cm)，厚度为8cm～10cm，且采集时相邻土壤样品之间的距离大于5m。
3.根据权利要求1所述的一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，其特征在于步骤三所述搅拌混合时搅拌混合时间为20～30分钟，转速为25r/min～35r/min。
4.根据权利要求1所述的一种退耕地还原为沼泽湿地后植物多样性生态重建的方法，其特征在于步骤五所述非目标物种为灰绿藜、野稗、荠菜、香蒲。
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