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退化草原的治理与恢复

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发表于 2011-9-22 13:39:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
退化草原的治理与恢复
http://www.0755greentech.com/232.html
             ——燕麦草原计划




  摘要:
  广袤的草原正以惊人的速度退化为沙地,对我国的生态安全,牧业生产和牧区经济构成了严重威胁。本文以成功的退化草原恢复实践为依据,提出了以微润灌溉、风电提水、免耕法种植燕麦等绿色科技进行组合,进行 300亩规模草原恢复示范规划,阐述了经济、技术可行性并进行了简要的投入,产出测算。

  一、我国草原退化的现状
  由于全球性气候变化和草原区连续干旱,我国西北大面积草原正面临着急剧退化过程。“风吹草低见牛羊”的景观正逐渐消失,草高仅盈寸,“老鼠跑过见脊梁”的现象已成为很多草原的常见景观,昔日水草肥美的科尔沁草原严重沙化,现已被正式命名为科尔沁沙地,成为我国四大沙地之一。
  草原的退化使草产量严重萎缩,目前我国草原的平均亩草产量仅有38公斤,载畜能力降低到每20亩仅能饲一头羊的水平。由于草产量低,羊的取食面积不断扩大,使更多的草地受到毁灭性破坏,草产量降得更加低。
  为扼制这种恶性循环,草原区采取了限畜围养措施,由政府出巨资将部分草地用围栏分片圈起,不许放牧,休养生息,自然恢复。但建起的草库仑在自然状态下,仍面临气候与干旱等同样的环境,没有水滋润,照样生长艰难。实行草库仑政策十几年来,草原并没出现根本性改观,草库仑只是减缓了退化速度,没能逆转退化进程,退化还在继续。现在,我国退化草原面积已达1.8亿公顷,而且仍以每年200万公顷的速度快速扩张。
  据统计,我国的天然草原中90%以上出现不同程度的退化。草原生产能力降低的直接结果是牧民的贫困化,青海牧民的农牧业收入仅为1291.15元,占家庭经营收入的85.69%。牧业对草原的依赖,使得如何快速恢复草原与如何使牧民脱贫致富具有同样的含意。

  二、退化草原恢复的难点
  引起草原退化的主要原因是干旱、水资源短缺和地下水位下降。没有水,茂盛的草原可以变成无人区,如罗布泊;有了水,荒凉的沙漠可以变成耕地,如以色列。水既是引起草原退化第一要素,也是阻碍退化草原恢复的第一限制因子。应用研究实验表明:已经退化多年,形态呈荒漠化特征的草场,只要得到适合的水分滋润,稍加灌溉,草原当年即可恢复到正常的草原状态,但是如何对沙化土地进行灌溉,是草原恢复所面临的首要难题。
  目前各国普遍使用的灌溉方法只有两种:即地面灌溉和设施灌溉。
  A、地面灌溉
  地面灌溉是指从某一水源(口)将水引入田地,依靠水在地面的流动,使整个地面润湿。但是在沙地上,由于沙土渗漏性很强,水在地面上几乎没有流动性,使沙地渠灌变得非常艰难而低效,即使勉强使用也须付出高昂的水代价,如某省种植枸杞亩灌水量高达1650M3,是全国农田平均耗水量的4倍,这样奢侈地耗水,竭泽而渔,对水资源造成沉重负担,很难持续发展。
  B、设施灌溉
  设施灌溉主要指滴灌或喷灌,其节水效果比地面灌溉一般达50%以上,现已在农业生产中比较广泛的应用。在某些沙漠边缘地区植树造林也有少量应用,之所以未能广泛用于荒漠化改造,很重要的原因之一,是没有动力驱动。
  无论滴灌还是喷灌设施,都是需要动力驱动的,而我国荒漠化区域绝大多数属无动力电网区域,而且短期内电力问题也不可能解决。因此,滴灌、喷灌等现代化灌溉设施目前也无法用于沙化草原恢复。
  上述难题交织在一起,使得看似简单的问题变得复杂而艰难。荒漠的自然环境对灌溉提出的苛刻要求,使沙漠灌溉成为至今仍未解决的国际性难题,也是各国在进行荒漠化治理和退化草原恢复时首先遇到的一个重大难题。

  三、沙地灌溉的解决方案
  沙漠化地区土质保水能力差,水分渗漏严重。同时,该类区域基本上都是高蒸发量区域,年蒸发量均达2000MM以上,水分的蒸发损失严重。这两个严重相叠加,使水分进入沙土后,上跑下漏,只有极少部分被作物吸收,水分利用率很低。
  针对上述问题,我们研制了一种专门可用于沙漠地区灌溉的新型节水灌溉技术,将科技前沿性的膜技术引入灌溉领域,利用膜材料的特殊功能,制成出水量可依据土壤湿度自动调节的灌溉设备,称微润管。用微润管为核心设备组成的网状灌溉系统称微润灌溉系统。其特点是:
  1、系统工作时,水分存留于微润管内。微润管具特殊功能,它可依据土壤湿度向土壤释放水分:当土壤干燥时,微润管可快速释放出水分,使土壤湿润;随土壤含水量增加,土壤湿度大,土水势上升,微润管释水速度逐渐降低;当土壤含水量逐渐升高到田间持水量水平时,土水势接近于零,管内外势差消失。微润管自动停止向外供水。可见,在没有外部压力时,微润管最大释放水量,是使土壤含水量达到田间持水量水平。我们知道,土壤在田间持水量水平时,土壤水分均以毛管水形态存在,土壤中不存在重力水。这意味着土壤中不会产生重力水流,或者说用微润技术进行灌溉时,无论土壤质地、种类如何,均不会发生水分的渗漏。对沙漠、沙化草原而言,这一特点的重要意义在于:它可以避免这类高渗漏性土质的渗漏损失,使最令人头痛的沙土漏水问题得以解决。
  2、微润管的第二个技术特征是:它突破了地下灌溉的关键性技术难点,即堵塞问题。因此,可以地下灌溉方式,直接将水分送到作物要部供作物吸收。由于水分没有经历地面过程,地表始终保持干燥 ,地表的一层干土层中,毛管水处于断裂状态,阻碍地下湿润层中水分通过毛管通道向大气蒸散。避免土面蒸发损失。沙漠、沙化草原属高蒸发量地区,一般年蒸发量均在2000mm以上。用普通方法浇入地里的总水量中,约50%受到地面蒸发而损失掉。微润灌溉既避免了蒸发损失,又避免了渗漏损失,阻断了沙地特有的两条水分损失途径。使水的有效利用率达到正常合理水平,从而使沙地灌溉变得象普通土地灌溉一样容易而有效。应用实验(报告见后)表明,用微润技术进行退化草原恢复灌溉,比用地面灌溉法可节水80%-90%,是一种非常节水的灌溉方法。
  进行退化草原恢复建设,首先要对当地水资源承载能力进行考量。曾多次发生过不顾当地客观条件,盲目蛮干,无度用水,使局部草原恢复的“建设”,结果是“绿了一条线,黄了一大片”。局部对水的挥霍,造成整体承载能力的下降,造成全面积的进一步退化,酿成灾难性后果。某地域水资源承载能力大体上是个常量。对正在演进的退化草原区域,这个量只会逐年降低,一般很难增加。水承载力问题是退化草原恢复的硬性约制条件。
  微润节水灌溉的极端节水效果,撼动了这项硬性约制,以“节流”方式,达到了“开源”的效果;若以节水率90%为例,其效果相当于将当地的水资源承载能力提升了10倍,使原来紧缺地区变得相对充裕,甚至使原来无力恢复的地域变成可进行恢复建设。
  3、微润灌溉系统不需要动力驱动,系统运行过程不消耗电能或其它机械能,只要有水,系统即自动运行。除了节能和降低运行成本外,这点对退化草原区域的重要意义在于:过去因无动力电驱动无法使用现代节水灌溉设施的,现在可以方便地使用微润灌溉系统。
  总之,微润节水灌溉以全新的技术方法针对性地解决了荒漠化区域土质渗漏性高、大气蒸发量大及没有动力源三大难题,破解了这些约制性条件造成的灌溉困难,为我国广大的草原或荒漠化地域的植被恢复提供了一种有效的自动灌溉方法,使长期困扰退化草原重建的灌溉问题得到彻底解决。这一系统在荒漠化治理方面同样适用!

  四、应用研究实例
  课题名称:内蒙退化草原恢复(链接:)

  五、退化草原恢复示范:燕麦草原计划
  实验研究表明,退化草原恢复并非难事,草原生死的关键点只有一个字:水。微润技术解决了草原灌溉问题,使正在退化的草原看到了逆转的希望。为将希望变为现实,为进一步解决将来大面积实施时可能遇到的具体经济、技术问题,为实证和展示恢复的效果,提出本示范方案,并且:
  1、将种植品种由健宝草改为燕麦,增加恢复后的经济价值;
  燕麦是耐干旱、耐盐碱的作物,适合于在类似退化草原的土壤、气候环境下生长,其籽粒是美国FDA认证的第一个保健食品,被称为第三种粮食。产品风靡世界,价格昂贵,供不应求。另外,麦草产量较高,属微碱性草,含适量盐份,牛羊喜食,属优质饲草。
  中国燕麦首席科学家任长忠院长认为:只要灌溉问题解决,燕麦可以在退化草原地区生长、丰收,可用免耕法在沙化草原种植燕麦。既不扰动草原的生态平衡,又可能获得以草为主,粮草同丰的效果。任院长表示支持,并愿亲自参予这一示范性研究工作。如果能与本公司开发的微生物有机肥配合使用,效果会更好。
  2、用风能或太阳能提水,解决水源问题。
  草原退化的主要原因是地表水(或降水)不足和地下水位下降。由于地下水位下降,地面干土层加厚,地下水位的润湿峰脱离了草类的根层区,使得草类吸收不到足够水分,不能正常生长,呈现逐年退化。一般情况下,正在退化的草原都有地下水资源,水位也不会很低,均可以用风能或太阳能方便地抽提到地面。
  太阳能和风能提水,风力发电或太阳能发电技术属清洁能源技术,近来来国内在这一领域已取得长足的技术进步,产品经济、技术水平已接近或达到国际水平。这种新技术非常适合于草原区的风、光条件,并可以解决草原无动力的难题。用风力发电或太阳能提水,与微润灌溉配套,在草原上形成完整、独立的灌溉系统。草原的风力条件和日照条件均有利于这类新能源设备的使用。目前还没有广泛应用的主要原因是设备投资与提水量之比过高。若没有恰当的节水灌溉手段,设备抽提的一点水,对广袤的草原而言,杯水车薪,发挥不了应有的作用。由于采用微润节水灌溉系统后,灌溉用水量很小,中、小型的风能或太阳能装备即可满足相当大面积草原的灌溉需求。提升了这类设备的应用价值,也为无水无电的草原解决了灌溉水源问题。

  六、规模与预算
  示范面积:300亩
  设备投入预算:  ①微润灌溉管用量:  20万米          造价 20万元
  ②风力提水机组:规格 10T/H          造价  5万元
  ③配套设施:水箱、输水管、阀门      造价  2万元
  ④施工费用:                              3万元
  总计:                                   30万元
  300亩草地总投资30万元,平均每亩投资1000元,设备使用寿命按8年计,年均每亩投入125元。

  生产投入与产出预算:  投入:  ①燕麦种子  播种量 10公斤/亩 价格  80元
  ②化肥 40公斤/亩             价格  80元
  ③设备折旧                        125元
  ④人工管理费  40元/亩              40元
  总计:                            325元
  产出:  燕麦        产量 300公斤/亩  售价 3元/公斤  共900元
  燕草其他草  产量 1200公斤/亩 售价0.9元/公斤 共1080元
  总计:                                         1980元
  按300亩计,生产总投入 9.75万元,总产出 59.40万元,每亩年收入1655元,当年收入即可偿还全部设备投资,尚有约20万元的收益。偿还设备投资后,每年亩收益还将增加125元,变为每亩年收入1780元。
  用燕麦作为退化草原恢复的生态作物,除可以增加重建草原的经济收入外,更主要的是燕麦种植过程不破坏或扰动草原原有生态环境。不影响本示范工程的主旨,使退化草原恢复生机。以处于产业链上端的草原活力,推动畜牧业发展,促进草原区的经济发展,社会繁荣与生态健康。
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