CN114617031A - 一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法：S1、选取放牧草地生态系统中极端退化的沙化草地；S2、进一步确定相邻草地有正常大型家畜放牧活动的沙化草地作为恢复对象；S3、在每年的植物生长季早期，将相邻草地进食后的大型家畜驱赶至沙化草地中，在大型家畜完成排泄活动的同时使之不断移动，对沙化草地和排泄物进行踩踏；S4、将完成踩踏活动的大型家畜驱赶至相邻草地进食后，再次驱赶至沙化草地上；S5、重复S3、S3，持续时间为15‑25天；S6、重复S5，持续时间为4‑10年；S7、经过4‑10年后，检测植物生长和土壤性状指标数据。该恢复方法无外源物添加，成本低，易操作，便于在退化的放牧草地大面积推广。
Description
技术领域
本发明涉及生态系统恢复技术领域，具体地，涉及一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法及系统。
背景技术
草地是重要的生态系统类型之一，其全球分布面积仅次于森林和林地，占地球表面陆地面积的近1/4。草地在生物多样性维持、水土保持、全球碳循环、畜牧业生产等方面发挥关键作用的同时，其对环境变化又十分敏感，全球大部分草地属于脆弱生态系统。目前，由于全球气候变化以及不合理的人类活动，草地退化甚至沙化现象日益严峻。我国作为世界第二大草原大国，退化草地面积更是超过了草地总面积的3/4，其中近1/3出现沙化。草地沙化造成土壤侵蚀、肥力下降，进一步导致植物多样性丧失、生产力和土壤碳储量降低，草地载畜能力明显下降，严重制约了草地生态系统正常的服务功能和价值。因此，退化草地特别是沙化草地的恢复技术及其应用成为相关领域学者和政府亟待解决的棘手问题。
近年来，针对沙化草地陆续尝试的一些措施如围栏封育，建植植物沙障和生态毯覆盖等，在一定程度上减缓了草地的沙化速度，沙化趋势逐渐减缓，对于沙化草地的土壤和植被的快速恢复提供了科学参考。例如，灌草间作及灌草间作+沙障模式提高了土壤有机碳及其活性组分；生态毯覆盖短期内有效提高了植被盖度和生物量。需要指出的是，目前对这些措施恢复成效的讨论主要基于短期实验研究结果，而且不同措施的适用性强烈依赖于沙化程度，一些措施如生态毯覆盖则额外增加了外源物质，这种现状可能极大地限制了具体恢复措施的大面积实践。因此，沙化草地的治理工作仍任重道远，新技术特别是生态修复技术的研发迫在眉睫。
近年兴起的“近自然恢复”思想强调在恢复实践中应统筹气候条件、乡土植物特性、土壤特征和草地利用方式等综合因素，倡导遵循自然规律，辅以外源添加(种源、养分等)手段，实现兼具生产功能和生态功能的恢复目标。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法。具体是，公开一种放牧生态系统中沙化草地土壤和植被的生态恢复方法。主要是在植物生长季早期，利用大型牲畜排泄物中丰富的有机质、氮磷养分和种子库，进一步通过牲畜的踩踏作用使之与沙地土壤混合，完成沙地的土壤重建和植被建植，以达到沙地恢复的目标。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
本发明的第一方面提供一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，包括以下步骤：
步骤一、选取放牧草地生态系统中存在极端退化的沙化草地；
步骤二、在步骤一选取的沙化草地中，进一步确定相邻草地仍存在正常的大型家畜放牧活动的沙化草地作为恢复对象并将其分割成若干块样地；
步骤三、在每年的植物生长季早期，将相邻草地进食后的大型家畜驱赶至步骤二中分割后的沙化草地样地中，在大型家畜完成排泄活动的同时使之不断移动，完成对沙化草地和排泄物的踩踏活动；
步骤四、将完成踩踏活动的大型家畜驱赶至相邻草地进食后，再次驱赶至相邻待恢复沙化草地上；
步骤五、重复步骤三、步骤四，持续时间为15-25天；
步骤六、重复步骤五，持续时间为4-10年；
步骤七、经过4-10年后，在植物生长期内，检测植物生长和土壤性状指标数据。
优选地，所述大型家畜是指放牧的大型食草动物。
优选地，步骤二中，作为恢复对象的沙化草地面积为3-4公顷。
优选地，每块沙化草地上的大型家畜为90-110头。
优选地，所述大型家畜为牦牛。
优选地，所述大型家畜的每次滞留时间为4-5小时。
优选地，所述步骤七中，在第4年检测的植物生长和土壤性状指标数据为：恢复沙化草地的植物物种丰富度增加了9种以上，地上生物量增加了90克/平方米以上，土壤有机碳增加了350％以上，土壤总氮含量增加了597％以上，总磷含量增加了15％以上；在第10年检测的植物生长和土壤性状指标数据为：恢复沙化草地的植物物种丰富度增加了21种以上，地上生物量增加了378克/平方米以上，土壤有机碳增加了935％以上，土壤总氮含量增加了1413％以上，总磷含量增加了29％以上。
本发明具体涉及一种放牧生态系统中沙化草地土壤和植被恢复的生态技术，即利用大型放牧牲畜排泄和踩踏作用的沙化草地恢复方法。该方法的原理是利用放牧的大型牲畜排泄物(粪便)中丰富的有机碳和养分含量，通过牲畜移动过程中的踩踏作用混合粪便和沙化土壤，增加浅层沙地紧实度，降低水分入渗，完成沙地土壤初步重构；同时，利用粪中的种子库自然萌发完成植被建植。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明属于生态恢复新方法，基于“近自然”恢复思想，利用草地生态系统中大型的放牧家畜，通过其排泄物和踩踏作用，不需要外援物添加，充分发挥草地生态系统的既有放牧管理方式的特点，极大地降低了成本投入。本发明操作方法简单、成本低、可行性和可靠性高、可持续性强，在退化草地土壤和养分恢复技术领域具有广阔的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1沙化草地恢复4年和10年后的效果照片；
图2为实施例1沙化草地恢复4年和10年后的植物物种丰富度和地上生物量变化；
图3为实施例1沙化草地恢复4年和10年后的土壤有机碳和氮磷养分含量变化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
放牧家畜是草地的主要利用方式，家畜排泄物中的有机碳以及氮磷含量较高，养分含量通常是植物的2-3倍。而且，粪便中的植物种子经消化道作用后，萌发率得以显著提高。大型牲畜的踩踏作用能够混合粪便和沙土，同时使沙土表层更为疏松，浅层更为紧密，利于沙土保水。牲畜的排泄物和踩踏作用能够完成沙地的土壤重构以及植被建植。因此，可以在退化的放牧草地，通过放牧牲畜的排泄物和踩踏作用进行沙地土壤和植被的恢复。
上述放牧生态系统中沙化草地土壤和植被恢复的生态技术，主要利用大型牲畜的排泄物及其踩踏作用，采用以下操作方法实现：(1)确定放牧草地生态系统中存在极端退化的沙化草地；(2)明确沙化草地相邻草地仍存在正常的大型家畜放牧活动；(3)植物生长季早期，将进食后的家畜驱赶至相邻沙地，在家畜完成排泄活动的同时使之不断移动，完成对沙地土壤和排泄物的踩踏活动；该过程持续20天左右；(4)植物生长其内监测植物生长和土壤性状相关指标；(5)植物生长和土壤性状相关指标相对于沙地明显变好，说明牲畜“排泄+踩踏法”对沙化草地的恢复具有效果。
利用上述大型牲畜“排泄+踩踏法”在恢复退化放牧草地生态系统土壤和植被中可广泛应用。
本发明的提供一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，包括以下步骤：
步骤一、选取放牧草地生态系统中存在极端退化的沙化草地；
步骤二、在步骤一选取的沙化草地中，进一步确定相邻草地仍存在正常的大型家畜放牧活动的沙化草地作为恢复对象并将其分割成若干块样地；
步骤三、在每年的植物生长季早期，将相邻草地进食后的大型家畜驱赶至步骤二中分割后的沙化草地样地中，在大型家畜完成排泄活动的同时使之不断移动，完成对沙化草地和排泄物的踩踏活动；
步骤四、将完成踩踏活动的大型家畜驱赶至相邻草地进食后，再次驱赶至相邻待恢复沙化草地上；
步骤五、重复步骤三、步骤四，持续时间为15-25天；
步骤六、重复步骤五，持续时间为4-10年；
步骤七、经过4-10年后，在植物生长期内，检测植物生长和土壤性状指标数据。
实施例
2010年3月份在青藏高原若尔盖县麦溪乡围栏围封5块面积均在4hm2左右的退化沙地。5月25日至6月15日人为驱赶在附近草地进食之后的牦牛群至5块样地，每块样地100头牦牛左右，牦牛群在草地滞留至少4小时。在4个小时内，驱赶牦牛群缓慢移动，牦牛群的排泄和踩踏活动自然完成，相同操作持续至2020年。
如图1所示，沙化草地恢复4年和10年后的效果显著。在第4年和第10年的土壤和植被检测结果显示，相较于对照沙地，恢复沙地的植物物种丰富度增加了9种和21种，地上生物量增加了90克/平方米和378克/平方米(图2)，土壤有机碳增加了350％和935％，土壤总氮含量增加了597％和1413％，总磷含量增加了15％和29％(图3)。
以上实践结果表明，植物生长和土壤性状相关指标相对于沙地明显变好，说明牲畜“排泄+踩踏法”对沙化草地的恢复具有效果。牲畜“排泄+踩踏法”能够高效恢复沙化草地的土壤和植被。该恢复方法无外源物添加，成本低，易操作，便于在退化的放牧草地大面积推广。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选取放牧草地生态系统中存在极端退化的沙化草地；
步骤二、在步骤一选取的沙化草地中，进一步确定相邻草地仍存在正常的大型家畜放牧活动的沙化草地作为恢复对象并将其分割成若干块样地；
步骤三、在每年的植物生长季早期，将相邻草地进食后的大型家畜驱赶至步骤二中分割后的沙化草地样地中，在大型家畜完成排泄活动的同时使之不断移动，完成对沙化草地和排泄物的踩踏活动；
步骤四、将完成踩踏活动的大型家畜驱赶至相邻草地进食后，再次驱赶至相邻待恢复沙化草地上；
步骤五、重复步骤三、步骤四，持续时间为15-25天；
步骤六、重复步骤五，持续时间为4-10年；
步骤七、经过4-10年后，在植物生长期内，检测植物生长和土壤性状指标数据。
2.根据权利要求1所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，所述大型家畜是指放牧的大型食草动物。
3.根据权利要求1所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，步骤二中，作为恢复对象的沙化草地面积为3-4公顷。
4.根据权利要求3所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，每块沙化草地上的大型家畜为90-110头。
5.根据权利要求4所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，所述大型家畜为牦牛。
6.根据权利要求4所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，所述大型家畜的每次滞留时间为4-5小时。
7.根据权利要求1所述的一种放牧生态系统中沙化草地的恢复方法，其特征在于，所述步骤七中，在第4年检测的植物生长和土壤性状指标数据为：恢复沙化草地的植物物种丰富度增加了9种以上，地上生物量增加了90克/平方米以上，土壤有机碳增加了350％以上，土壤总氮含量增加了597％以上，总磷含量增加了15％以上；在第10年检测的植物生长和土壤性状指标数据为：恢复沙化草地的植物物种丰富度增加了21种以上，地上生物量增加了378克/平方米以上，土壤有机碳增加了935％以上，土壤总氮含量增加了1413％以上，总磷含量增加了29％以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220614 |