土地生态破坏的防治

生态系统具有不同程度的自净能力，被污染的环境介质，如大气、水体、土壤等都可以依靠本身的自净能力（如水体自净、植树造林、土地处理系统等），减轻污染程度或恢复正常状态。我们应尽量有目的地、广泛地利用这种自净能力来防治环境污染。

生态系统的主体是植物，而植物赖以生存的基础是水和土。对于非污染性建设项目（包括公路、铁路、水工程、矿产开采等不会因开发而遭受重金属、烷烃类等工业污染的项目），开发建设活动主要是扰动和破坏地形地貌、土壤和植被，造成水土流失，改变生态系统平衡的物质基础，可以通过拦渣、护坡、土地整治、绿化等一系列水土保持措施，重新构建和保护水土资源，恢复植被，使受损的生态系统得到修复，并使之达到新的生态平衡。以近年来我国实施的小浪底、万家寨、东深供水等水利工程的水土保持方案实施效果分析，基本达到或接近生态修复的水平。如水土保持生态自然修复工程，是非污染性建设项目生态修复的主体。

知识拓展

1）植物修复重金属污染的过程

重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物稳定和植物挥发三种类型。

（1）植物提取。植物提取是利用重金属超积累植物从土壤中吸取一种或几种重金属，并将其转移、储存到地上部分，随后收割地上部分并集中处理，连续种植这种植物，即可使土壤中重金属含量降低到可接受的水平。超积累植物是指对重金属的吸收量超过一般植物100倍以上的植物。超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110 mg／kg（干重）以上，积累的Mn、Zn含量一般在10 mg／kg（干重）以上。目前已经发现超积累植物约400种，广泛分布于植物界的45个科，但绝大多数属于镍的超积累植物（318种），对Cu、AS、Zn，Cd的超积累植物都有报道。在我国，陈同斌报道了对As的超富集植物——蜈蚣草；杨肖娥报道了对Zn有超积累能力的东南景天，可以耐受240 mg／L的Zn，植物地上部分Zn的含量高达4 500 mg／kg，都是非常成功的例子。

（2）植物稳定。植物稳定是利用耐重金属植物根际的一些分泌物，增加土壤中有毒金属的稳定性，从而减少金属向作物的迁移，以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程，在植物稳定中植物主要有两种功能。①保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏，防止金属污染物的淋移。重金属污染土壤由于污染物的毒害作用常缺乏植被，荒芜的土壤更容易遭受侵蚀和淋漓作用，使污染物向周围环境扩散，稳定污染物的最简单的方法是种植耐金属胁迫植物、复垦污染土壤。②通过金属在根部积累与沉淀及根表吸收来加强土壤中污染物的固定，如通过释放磷酸根，使铅沉淀在植物的根部，减轻铅的危害。此外，植物还可以通过改变根际环境来改变污染物的形态，如印度芥菜的根能使有毒的、生物可利用的六价铬还原为低毒的、生物不可利用的三价铬。

（3）植物挥发。植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质，释放到大气中，目前这方面研究最多的是金属元素汞和非金属元素硒。很多植物能吸收污染土壤中的硒，并将其转化为可挥发态二甲基二硒和二甲基硒。

汞（Hg）在环境中以多种状态存在，包括元素汞、无机汞、离子汞（HgZCl2，HgO，HgCl2等）和有机汞化合物［Hg（CH3）2，Hg（C2 H5）2等］。其中以甲基汞对环境危害最大，且易被植物吸收，一些耐汞毒的细菌体内含有一种Hg的还原酶，催化甲基汞和离子态汞转化为毒性小得多、可挥发的单质汞。因而可运用分子生物学技术将细菌的汞还原酶基因转导到植物中，再利用转基因植物处理汞污染的土壤。植物挥发通过植物及其根际微生物的作用，将环境中挥发性污染物直接挥发到大气中，不需收获和处理含污染物的植物体，不失为一种有潜力的植物修复技术，但这种方法将污染物转移到大气中，对人类和动物具有一定风险。

2）浑善达克沙地生态修复

浑善达克沙地（如图5-5所示）是离北京最大的沙尘源，既有裸露的沙丘，又有严重退化的草地。针对这种生态现状，2000—2005年，中国科学院植物研究所在正蓝旗巴音胡舒嘎查（村庄）进行退化生态恢复试验与示范工作，取得了明显的生态、社会和经济效益（如图5-6所示）。科学家的主要做法如下。第一，减少牲畜压力，释放自然力。研究人员用围网将4万亩严重退化的草场封育起来，并组织专人每天骑马巡逻，防止牲口进入破坏。2001年，恢复好的草长到80～140 cm；最高产草量每亩为2 650 kg（鲜重）；2002年，植被总盖度达60%，与当地未封育的草场相比，固定沙丘提高了近3.8倍，沙丘低地的群落生物量分别提高9倍。2003年，滩地草丛最高达1.85 m，生物量超过1 625kg／亩（鲜重）。牧民由每户每年买1万千克干草，到每户分到3.5万千克干草，从此牧草出现了富裕。野生动物方面，野兔、狐狸、大雁、灰鹤甚至狼又回到了这片久违的土地。而在没有封育的退化土地上，草的收获量最低，只有25 kg／亩（鲜重）。第二，人工种植高效饲料，保证牲畜的“口粮”。天然草原保护后，牲口的饲料遂成问题。为解决这个矛盾，研究人员在村子里种下了1 000多亩（约占该村总土地面积的1%）高产英红玉米（亩产3 000～5 000 kg鲜重），解决牲口春季的喂养问题。产出的玉米秸秆不仅满足了村里7 000多头牲畜的越冬“口粮”，牲口吃不完的还可制作成青储饲料，以解决春季喂养问题。在已经严重退化的土地上实行禁耕、禁牧，让其自然恢复，而牧民饲养牲畜所需要的饲料则在少量的小范围的人工高效地上进行生产，从而使大面积的天然草地获得喘息，自然修复。他们把这称为“以地养地”模式，又称“十分之一递减”模式，具体含义是：种植1亩^[1]人工饲草料地，可使50～100亩退化沙地草地得到恢复。第三，改变牧民的生产方式，运用高效的公司机制使土地升值。在科学家的帮助和参与下，当地成立了“正蓝旗浑善达克生态科技开发有限责任公司”，即按照内蒙古相关政策建立的一个生态特色产业基地。公司主要经营草产业、乳产业、肉毛产业、蔬菜种植、草原养禽、生态旅游、交通运输等。每年生态恢复净赚的700多万斤草料可以持续地使牧民受益，逐步使牧民的生产形成专业化分工，逐步实现“夏天看草、秋天打草、冬春天防止沙尘暴”的生态与生产良性循环。该公司运转两年后，该嘎查的人均收入由2 400元提高到3 500元。

图5-5 浑善达克沙地

图5-6 生态修复

可见，只要在实际操作中减少人为压力、释放自然力，就可以起到事半功倍的效果。

思考与习题

1.土壤有哪些主要组成成分？

2.调查你家乡土壤有没有污染，并分析你家乡土壤污染原因。

3.说说你的家乡有没有土地退化的现象，并分析原因。

4.你的家乡有没有利用生态修复的案例，效果怎么样？

【注释】

[1]1亩＝666.7 m2