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文檔簡介
5生態(tài)恢復(fù)實踐5.1退化草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.2退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.3退化水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.4退化森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.6退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.7礦業(yè)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)5.8城市生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)5.1退化草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)一、草地退化的原因與機(jī)理原因:不合理放牧是導(dǎo)致大尺度范圍內(nèi)草地退化的首要原因。盲目墾荒是導(dǎo)致部分草地退化和沙化的主要原因。樵采、狩獵、開礦和旅游等也是導(dǎo)致局部草地退化的主要原因。草地雪災(zāi)(白災(zāi))、沙塵暴(黑災(zāi))、火災(zāi)、鼠蟲害等自然災(zāi)害與人工因素的結(jié)合極易造成草地生態(tài)系統(tǒng)的退化。草原退化原因:定居和過度放牧草地的退化:
沒有防護(hù)措施的農(nóng)田開墾草地的退化:春季過度放牧草地的退化:春季過度放牧草地的退化:
冬季啃食地上枝條草地的退化:
沙層裸露、沙丘活化圖1草地生態(tài)系統(tǒng)的退化機(jī)理草地資源不合理的經(jīng)營管理草地沙漠化草地自然災(zāi)害植被衰退草地鹽堿化草地退化系統(tǒng)生物量減少食物鏈縮短營養(yǎng)級降低土壤肥力下降生態(tài)系統(tǒng)退化野生動物減少能量利用率下降有毒有害動植物增加系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力下降高寒草甸退化演替過度放牧+鼠害未退化輕度中度重度極度>3700m2800-3700m毒草<15年>45年雜草鼠害高寒草原退化演替過度放牧輕度中度重度極度<8年>12年沙化輕度退化草地:草地改良,即在認(rèn)識草地發(fā)生與發(fā)展的基礎(chǔ)上,控制草地的發(fā)展方向和速度,防止草地退化、改良已退化的草地,保持其良好的生產(chǎn)力。中度退化草地:草地封育,即將退化植被及其生境保護(hù)起來,禁止人為開墾、樵采、放牧等活動,并采取不同的人工輔助措施(植被培育、生物危害防止等措施),促進(jìn)退化植被及生境土壤的恢復(fù)和發(fā)展。重度退化草地:人工草地建植,即以牧草(尤其是多年生牧草)為先鋒植被,建植集約化人工草地,通過高效管理、利用,促進(jìn)草地的恢復(fù)演替,同時緩解天然草地的載畜壓力,提高天然草地的生態(tài)保育功能。二、退化草地的恢復(fù)方法恢復(fù)草原要求了解草原退化的原因是生物因素、非生物因素還是生物與非生物因素聯(lián)合作用?;謴?fù)進(jìn)程要求最少或不灌溉.截留雨水,使用鄉(xiāng)土種,配置多樣性,不用化肥和殺蟲劑,健康土地管理,由于草原面積大,可利用遙感監(jiān)側(cè)管理,關(guān)注草原的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展,控制污染。草地恢復(fù)中應(yīng)考慮的主要問題包括:代表性的草種、外來草種、灌木的入侵、新草地上的動物、草地的長期動態(tài)??紤]到草種對氣候等脅迫反應(yīng)不一,最好引進(jìn)遺傳多樣性高的草種,綜合考慮野火在維持草原動態(tài)平衡中具重要作用。在熱帶、亞熱帶區(qū)域可大量種植香根草,技術(shù)簡單、易活、具長期作用。草地恢復(fù)有兩種方法,一種是改進(jìn)現(xiàn)存的退化草地,另一種是建立新的草地。建立人工草地,減輕天然草地壓力。例如青海省果洛州草原站在達(dá)日縣旦塘區(qū)對40多公頃嚴(yán)重退化的草地進(jìn)行翻耕,播種披堿草后,鮮草產(chǎn)量高達(dá)21000kg/hm2計,極大地提高了畜牧生產(chǎn)力,同時植被覆蓋率的提高起到了防止水土流失的作用。在這一過程中,種草的選擇和合理的栽培措施是建植成功的關(guān)鍵(馬玉壽,1999)。利用多年生人工草地進(jìn)行動畜放牧青肥。這種方法實行季節(jié)畜牧在青草期利用牧草,冬季來臨前出售家畜,可改變以精料為主的高成本育肥方式,還可以解決長期困擾草地畜牧業(yè)高速發(fā)展的畜群結(jié)構(gòu)的調(diào)整。建立半人工草地,恢復(fù)天然草地植被。主要是通過對草地施肥和毒雜草防除,提高產(chǎn)草量。此外,還應(yīng)防止和減少自然災(zāi)害。退化草地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)恢復(fù)管理措施自然恢復(fù)——自愈能力人工促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)★松土、翻耕★施加肥料★補(bǔ)播本土優(yōu)良牧草★合理調(diào)控牧群密度三、恢復(fù)實踐高寒地區(qū)退化草地恢復(fù)(青藏高原地區(qū))干旱、半干旱區(qū)退化草地恢復(fù)(以內(nèi)蒙古錫林郭勒盟為例)南亞熱帶退化草坡生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)1.高寒地區(qū)退化草地恢復(fù)(青藏高原)導(dǎo)致草地退化主要有三個方面的原因:隨著全球氣候的變化,藏西北高寒牧區(qū)的氣候也發(fā)生了顯著變化。在氣候呈暖干化的變化趨勢下,風(fēng)蝕、水蝕和凍蝕、鼠害蟲害等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,是草地沙化的直接原因。2004年,藏西北高寒牧區(qū)超載率達(dá)到59.18%,牲畜的大量增加對局部草場的壓力越來越大,過度放牧引起的草地退化和沙化現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。隨著區(qū)域內(nèi)人口的增加和人類活動的頻繁,挖沙采石、不合理地開發(fā)礦產(chǎn)資源等問題給草原生態(tài)帶來嚴(yán)重的破壞,造成草地退化。為了緩解目前草地退化的現(xiàn)狀,相關(guān)部門應(yīng)大力推進(jìn)畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、解決牧民能源問題、繼續(xù)建設(shè)圍欄并實施草場承包責(zé)任制。同時,應(yīng)建立草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。高寒地區(qū)退化草地恢復(fù)表1草地改良措施對高寒草地產(chǎn)草量的影響(單位:g/m2)年份產(chǎn)量松耙灌溉松耙+灌溉松耙+灌溉+施肥松耙+灌溉+施肥+補(bǔ)播封育對照1962干重170.35-155.25218.99216.53149.67100.20為對照的%170.01-154.96218.55216.09149.37100.001963干重125.37135.52163.65139.77166.1984.8346.60為對照的%270.11290.81351.18299.94356.63181.18100.00高寒地區(qū)退化草地恢復(fù)措施的作用效果表2高寒地區(qū)多年生禾草人工草地與天然草地植被狀況比較草地類別草群蓋度(%)草群高度(cm)草群產(chǎn)量(t/hm2)可食牧草比例粗蛋白產(chǎn)量(kg/hm2)混播草地95以上87.69.1499%1184.5封育天然草地9627.73.9376.7462.6放牧草地6914.42.9174.1342.5恢復(fù)措施的作用效果2.干旱、半干旱區(qū)退化草地恢復(fù)(以內(nèi)蒙古錫林郭勒盟為例)種樹和飛播?為什么在草原上種樹有問題第一,這是自然的規(guī)律。在年均降水量不足300毫米的地區(qū),天然分布的是草原或灌叢第二,加重土壤的干旱。干旱半干旱地區(qū)強(qiáng)烈的蒸發(fā)量(是降水量的7-10倍),如沒有草本層有效的覆蓋,會造成更嚴(yán)重的干旱第三,干旱、半干旱區(qū)人工造林實際上是失敗的。以內(nèi)蒙古錫林郭勒盟為例,建國以來,整個地區(qū)的森林覆蓋率不足1%,還包括了近一半的天然林在內(nèi)(如渾善達(dá)克沙地的榆樹不是人種的)第四,樹木不能阻擋沙塵暴。在沙塵暴發(fā)生最嚴(yán)重的早春,現(xiàn)場觀察到的情況是,楊樹林里的沙子照樣在流動。林子外面的能見度在5米以下,而灌木地和草本層覆蓋較好的地段,能見度在200米之上。樹木不能在草原上成活“小老頭樹”(15年的楊樹“林”)大面積死亡的人工林敢問林在何方?樹木不能阻擋沙塵暴4治理中該不該在草原上種樹和飛播(2)飛播問題(1)-為什么飛播也不合理?第一,草原地區(qū)土壤庫中含有大量的種子以及各類繁殖體,只是沒有萌發(fā)或即使萌發(fā)沒有生長的機(jī)會。因此,飛播只是解決了草地恢復(fù)中的一個很小的次要矛盾。主要矛盾是牲口壓力,其次是干旱第二,飛播帶來了大量外來種,一些有毒的物種如醉馬草就很容易混到羊柴的種子中飛到優(yōu)質(zhì)的草原中。大部分物種不是這個地區(qū)生長的,卻因借助人的力量擴(kuò)大了分布的地盤。這在短期內(nèi)可能我們看不到它的危害,但從生態(tài)平衡和生物多樣性保護(hù)的角度看,飛播是有害的。4治理中該不該在草原上種樹和飛播(2)-為什么飛播也不合理?第三,經(jīng)濟(jì)上不合算。根據(jù)我們的調(diào)查,某旗縣飛播了5000畝沙地,使覆蓋率提高了約30%,成本81萬元,每提高10%的覆蓋率合54元/畝,這還不包括飛播不成功造成的各種浪費(fèi)。而我們的圍欄實驗證明,在4萬畝沙地草地里的實際投入只有16萬元圍欄費(fèi),灘地的草本覆蓋率達(dá)到100%,流動沙丘的自然恢復(fù)率達(dá)到30%,平均起來,每提高10%的覆蓋率的費(fèi)用為1.73元/畝。且自然恢復(fù)的植被沒有外來種,為優(yōu)質(zhì)的禾本科牧草
飛播與自然恢復(fù)的效果比較3萬畝30萬元自然恢復(fù)種樹和飛播在干旱、半干旱區(qū)域取不到良好的效果,怎么辦?自然恢復(fù)2000年
2001年
2002年
2003年■
2004年
牧民喜獲牧草
實驗進(jìn)行2年后-野生動物回來了其它干旱區(qū)例子:恢復(fù)1年后的賽罕烏拉生物圈保護(hù)區(qū)核心區(qū)
恢復(fù)前恢復(fù)后三、南亞熱帶退化草坡生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)廣東鶴山退化草坡中國科學(xué)院鶴山丘陵綜合試驗站由華南植物研究所和鶴山市林科所于1984年共同建立,并在廣東昆蟲所、廣州地理所等單位協(xié)作下,與中科院小良站和鼎湖山站等點(diǎn)聯(lián)網(wǎng),開展熱帶亞熱帶退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)及生態(tài)農(nóng)業(yè)優(yōu)化模式的研究。
鶴山站位于廣東省鶴山市中部,112°54ˊE,22°41ˊN,屬南亞熱帶丘陵地區(qū)。鶴山站占地面積133hm2,建筑面積1500m2。野外觀測系統(tǒng)有針葉混交林、針闊混交林、桉樹混交林、豆科混交林、鄉(xiāng)土林等5個人工林類型,1個草坡對照區(qū)以及林果草魚和林果苗等2個復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)。
四、草地恢復(fù)效果評估效果評估:草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)程度,可以從植被、土壤和環(huán)境等方面的特征進(jìn)行評判。種群特征分布格局群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極一般種生態(tài)位寬度群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極一般種數(shù)量動態(tài)群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極一般種群落特征數(shù)量特征多度蓋度密度生物量組織結(jié)構(gòu)生態(tài)優(yōu)勢度物種多樣性群落均勻度組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)土壤特征土壤動物發(fā)展趨勢生物量物種多樣性土壤微生物類群數(shù)生物量物種多樣性(細(xì)菌、放線菌、真菌)呼吸強(qiáng)度、酶活性土壤理化性狀物理性狀養(yǎng)分狀況含水量pH環(huán)境特征小氣候年均氣溫年均土溫土壤濕度地表反射率環(huán)境效應(yīng)地表徑流量侵蝕臨界雨量水土流失量地下水位土壤侵蝕量土壤鹽堿化率圖2草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的評估指標(biāo)五、退化草地恢復(fù)總結(jié)“以地養(yǎng)地”,進(jìn)行生產(chǎn)與生活,騰出大量的退化土地進(jìn)行封育實現(xiàn)自然恢復(fù),并逐步實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的“食物鏈”與社區(qū)生存發(fā)展的“產(chǎn)業(yè)鏈”的藕合我國大部分的生產(chǎn)力較低的沙漠、沙地、草地地區(qū),它們的生態(tài)價值可能遠(yuǎn)大于它們的直接利用價值。干旱半干旱區(qū)土地使用功能改變(生態(tài)屏障,低環(huán)境破壞的生產(chǎn)活動如“畜南下、禽北上”)■
草原:牧畜還是放禽?雞50只/畝,500元/畝,對草原無破壞牛1頭/75畝,40元/畝,對草原嚴(yán)重破壞退化草地恢復(fù)重建模式:北方溫帶典型草原:1/10草地轉(zhuǎn)型(水土適宜的低洼地、生產(chǎn)力中等的天然草地、嚴(yán)重退化草地)北方農(nóng)牧交錯區(qū):農(nóng)牧耦合、北繁南育(退耕還草)三分治理模式:退化沙化嚴(yán)重的沙地進(jìn)行人為干預(yù)(1/3治理)。中等退化有一定植被覆蓋,有種子庫,(2/3自然恢復(fù))5.2退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)什么叫濕地?★濕地的定義有多種,目前國際上公認(rèn)的濕地定義是《濕地公約》作出的。濕地是指,不論其為天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地或水域地帶、靜止或流動、淡水、半咸水、咸水體,包括低潮時水深不超過6米的水域。
★濕地包括多種類型,珊瑚礁、灘涂、紅樹林、湖泊、河流、河口、沼澤、水庫、池塘、水稻田等都屬于濕地。它們共同的特點(diǎn)是其表面常年或經(jīng)常覆蓋著水或充滿了水,是介于陸地和水體之間的過渡帶。濕地廣泛分布于世界各地,是地球上生物多樣性豐富和生產(chǎn)力較高的生態(tài)系統(tǒng)。
美洲紅樹林沼澤地是典型的熱帶濕地。部分沒入水中的紅樹樹根在水下不斷擴(kuò)張,以截留水中沉積物并使其不被潮水沖入大海。人們有意地將紅樹種植在陸海交界處以穩(wěn)固海岸,保護(hù)沿岸人民免受強(qiáng)風(fēng)大浪的襲擊。種植紅樹可以形成一片平靜的水域,魚兒在此產(chǎn)卵,野生生物在此藏身,本地人也可籍此種植紅樹生產(chǎn)木炭、養(yǎng)蜂等謀得各種生計。泛濫平原是指因河湖季節(jié)性泛濫而形成的濕地,它們在世界上廣為分布,贊比亞的卡夫平原就是一個最典型的泛濫平原??ǚ蚝迎h(huán)抱著廣柔的草地、溫泉、沼澤和林地。每年的十二月卡夫河開始漲水,五月達(dá)到高潮,然后洪水慢慢回落,在十一月出現(xiàn)低水位??ǚ虻貐^(qū)可謂是一處天造地設(shè)的鳥類樂園,400多種鳥在那里生活。典型濕地:印度尼西亞的阿斯馬特紅森林
與變換無常的泛濫平原相反,泥炭沼澤既穩(wěn)定又濕潤。受和風(fēng)細(xì)雨的潤澤,富含有機(jī)質(zhì),它們歷經(jīng)多年沉積,形成大量的泥炭資源。低澤地雖然也可形成泥炭,但不象泥炭沼澤,它們的水分靠溪水和河流來補(bǔ)給。沼澤地減緩降水產(chǎn)流速度,并將徑流導(dǎo)入河流、湖泊和溪水中。貫穿荷蘭、德國和丹麥海岸線的瓦登賽海灘,潮濕、含鹽且?guī)в猩承?,是北海的一部分。這里的水很淺,退潮時海灘會暴露無遺。瓦登賽海岸的泥灘、沙洲、咸水沼澤以及岸外沙島不僅吸引了幾百只海豹以及數(shù)以百萬計的候鳥,而且也是北歐最重要的動物覓食地。這片濕地還養(yǎng)育著北海中80%的鰈魚群、半數(shù)的舌鰨以及幾乎所有的鯡魚。一、濕地的功能及其退化原因濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能:調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的水分循環(huán)及洪水、暴雨的影響;調(diào)節(jié)區(qū)域乃至全球C、N等元素的生物化學(xué)地球循環(huán);過濾和分解污染物,改善水質(zhì);防止土壤侵蝕;提供食物、商品和旅游點(diǎn);生物的棲息地及生物多樣性的生境。濕地退化的原因:
濕地圍墾;切斷或改變濕地的水分循環(huán)過程;淹沒濕地;過度砍伐、燃燒或啃食濕地植物;過度開發(fā)水生生物資源;廢棄物的堆放;排放污染物。二、濕地恢復(fù)概念及理論濕地恢復(fù)是指通過生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對退化或消失的濕地進(jìn)行修復(fù)或重建,再現(xiàn)干擾前的結(jié)構(gòu)和功能,以及相關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性,使其發(fā)揮應(yīng)有的作用。它包括提高地下水位來養(yǎng)護(hù)沼澤,改善水禽棲息地;增加湖泊的深度和廣度以擴(kuò)大湖容,增加魚的產(chǎn)量,增強(qiáng)調(diào)蓄功能;遷移湖泊、河流中的富營養(yǎng)沉積物以及有毒物質(zhì)以凈化水質(zhì);恢復(fù)泛濫平原的結(jié)構(gòu)和功能以利于蓄納洪水,提供野生生物棲息地以及戶外娛樂區(qū),同時也有助于水質(zhì)恢復(fù)(崔保山,1999)。目前的濕地恢復(fù)實踐主要集中在沼澤、湖泊、河流及河練濕地的恢復(fù)上。濕地恢復(fù)的理論:自我設(shè)計和設(shè)計理論;演替理論;入侵理論;河流理論;洪水脈沖理論;邊緣效應(yīng)理論和中度干擾理論。種子幼苗成年植株種子散布演替生長f(E)f(G)f(A),f(D),f(H),f(P)凋落f(C),f(D),f(H),f(P)f(A),f(C),f(D),f(H),f(P)種子幼苗成年植株播種演替生長f(E)f(G)f(A),f(D),f(H),f(P)凋落f(C),f(D),f(H),f(P)f(A),f(C),f(D),f(H),f(P)種植幼苗種子散布A年齡C競爭D干擾E環(huán)境條件G生長H啃食P疾病圖14濕地恢復(fù)的自我設(shè)計理論和設(shè)計理論入侵理論:在恢復(fù)過程中植物入浸是非常明顯的。一般來說,退化后的濕地恢復(fù)依賴于植物的定居能力(散布及生長)和安全島(safesite,適于植物萌發(fā)、生長和避免危險的位點(diǎn))。Johnstone(1986)提出了入侵窗理論,該理論認(rèn)為,植物入侵的安全島由障礙和選擇性決定,當(dāng)移開一個非選擇性的障礙時,就產(chǎn)生了一個安全島。例如.在濕地中移走某一種植物,就為另一種植物入侵提供了一個臨時安全島,如果這個新入侵種適于在此生存,它隨后會入侵其他的位點(diǎn)。入侵窗理論能夠解釋各種入侵方式,在恢復(fù)濕地時可人為加以利用。河流理論:位于河流或溪流邊的濕地與河流理論(rivertheory)緊密相關(guān)。河流理論有河流連續(xù)體概念(rivercontinuumconcept)、系列不連續(xù)體概念(serialdiscontinuityconcept,有壩阻斷河流時)兩種。這兩種理論基本上部認(rèn)為沿著河流不同寬度或長度其結(jié)構(gòu)與功能會發(fā)生變化。根據(jù)這一理論:在源頭或近岸邊,生物多樣性較高;在河中間或中游因生境異質(zhì)性高生物多樣性最高,在下游因生境缺少變化而生物多樣性最低(vannote,1980;ward,1998)。在進(jìn)行濕地恢復(fù)時,應(yīng)考慮濕地所處的位置,選擇最佳位置恢復(fù)濕地生物。洪水脈沖理論(floodpuslingtheory)認(rèn)為洪水沖積濕地的生物和物理功能依賴于江河進(jìn)入濕地的水的動態(tài)。被洪水沖過的濕地上植物種子的傳播和萌發(fā),幼苗定居,營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán),分解過程及沉積過程均受到影響(Middleton,1999)。在濕地恢復(fù)時,一方面應(yīng)考慮洪水的影響,另一方面可利用洪水的作用,加速恢復(fù)退化濕地或維持濕地的動態(tài)。邊緣效應(yīng)理論和中度干擾假說三、濕地恢復(fù)的原則和目標(biāo)基本原則:可行性原則稀缺性和優(yōu)先性原則美學(xué)原則目標(biāo):濕地先前特性恢復(fù)過程中的機(jī)遇四、濕地恢復(fù)的過程與方法自然動態(tài)的濕地改變前的生態(tài)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)退化的濕地鄉(xiāng)土種減少、生產(chǎn)力降低、功能改變潛在的天然濕地生態(tài)系統(tǒng)類似于改變前的類型部分恢復(fù)持續(xù)表現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)功能限制新的生態(tài)系統(tǒng)平衡生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能被持續(xù)的干擾人類干擾生態(tài)系統(tǒng)過程失敗自然干擾(洪水、啃食、火、暴風(fēng))改變水文過程(洪水、水位、通道、筑壩、城市化、農(nóng)業(yè)、火災(zāi)、放牧)積極恢復(fù)(通過調(diào)整設(shè)計)失敗停止人類干擾重建成非原始濕地失敗失敗積極恢復(fù)通過再次工程恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)過程消極的恢復(fù)消極的恢復(fù)圖5.4退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)機(jī)理濕地恢復(fù)技術(shù):廢水處理技術(shù),包括物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、氧化糖技術(shù);點(diǎn)源、非點(diǎn)源控制技術(shù);土地處理(包括濕地處理)技術(shù);沉淀物抽取技術(shù);先鋒種引入技術(shù);土壤種子庫引入技術(shù);生物技術(shù),包括生物操縱、生物控制和生物收獲等技術(shù);種群動態(tài)調(diào)控與行為控制技術(shù);物種保護(hù)技術(shù)等。脫氮除磷城市污水處理廠脫氮除磷工藝濕地系統(tǒng)控制面源氮磷污染濕地植物濕地恢復(fù)方法:工程與生物措施相結(jié)合;恢復(fù)濕地供水;停止洪水干擾;利用水文過程加快恢復(fù)速率;停止從濕地抽水;控制污染物的流入;修飾濕地的地形或景觀;改良濕地土壤;重建濕地生物群落;減少人類干擾;建立緩沖帶以保護(hù)自然或恢復(fù)的濕地。五、實踐—紅樹林(mangrove)紅樹林——典型的濕地生態(tài)系統(tǒng):紅樹林是一種稀有的木本胎生植物,因砍伐時遇鐵變成紅色而得名。它生長于陸地與海洋交界帶的灘涂淺灘,是陸地向海洋過度的特殊生態(tài)系統(tǒng)。紅樹林是一種稀有的木本胎生植物。所謂的紅樹林是指由紅樹科的植物組成,組成的物種包括草本、藤本紅樹。它生長于陸地與海洋交界帶的灘涂淺灘,是陸地向海洋過度的特殊生態(tài)系。所謂「紅樹林」:是因這類樹種的皮,含有豐富的「單寧素」,當(dāng)它曝露在空氣中,就會變成紅色,故因此而得名。
目前全球紅樹林面積約為1810.77萬hm2其中東南亞國家為751.73萬hm2,占世界紅樹林面積的41.5%(Marketal.,1997)盡管紅樹林面積僅占全球陸地森林面積的0.6%。但她在熱帶亞熱帶海岸生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用(Peteretal.1985)。紅樹林的生態(tài)適應(yīng)性
胎生現(xiàn)象——紅樹林最奇妙的特征是所謂的“胎生現(xiàn)象”,紅樹林中的很多植物的種子還沒有離開母體的時候就已經(jīng)在果實中開始萌發(fā),長成棒狀的胚軸。胚軸發(fā)育到一定程度后脫離母樹,掉落到海灘的淤泥中,幾小時后就能在淤泥中扎根生長而成為新的植株,未能及時扎根在淤泥中的胚軸則可隨著海流在大海上漂流數(shù)個月,在幾千里外的海岸扎根生長。
特殊根系——紅樹林最引人注目的特征是密集而發(fā)達(dá)的支柱根,很多支柱根自樹干的基部長出,牢牢扎入淤泥中形成穩(wěn)固的支架,使紅樹林可以在海浪的沖擊下屹立不動。紅樹林的支柱根不僅支持著植物本身,也保護(hù)了海岸免受風(fēng)浪的侵蝕,因此紅樹林又被稱為“海岸衛(wèi)士”。
紅樹林經(jīng)常處于被潮水淹沒的狀態(tài),空氣非常缺乏,因此許多紅樹林植物都具有呼吸根,呼吸根外表有粗大的皮孔,內(nèi)有海綿狀的通氣組織,滿足了紅樹林植物對空氣的需求。每到落潮的時候,各種各樣的支柱根和呼吸根露出地面,縱橫交錯,使人難以通行。
泌鹽現(xiàn)象——熱帶海灘陽光強(qiáng)烈,土壤富含鹽分,紅樹林植物多具有鹽生和適應(yīng)生理干旱的形態(tài)結(jié)構(gòu),植物具有可排出多余鹽分的分泌腺體,葉片則為光亮的革質(zhì),利于反射陽光,減少水分蒸發(fā)。海南保護(hù)紅樹林各類水禽自由飛翔紅樹林的作用:1、紅樹林的生物資源量非常豐富,主要由紅樹科的植物組成,包括草本、藤本紅樹。另外還有豐富的動物資源,如廣西山口紅樹林區(qū)就有111種大型底棲動物,104種鳥類、133種昆蟲。2、紅樹林還具有防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護(hù)堤、凈化海水和空氣的功能。調(diào)查研究表明,紅樹林是至今世界上少數(shù)幾個物種最多樣化的生態(tài)系之一,生物資源量非常豐富,如廣西山口紅樹林區(qū)就有111種大型底棲動物,104種鳥類、133種昆蟲。廣西紅樹林區(qū)還有159種和變種的藻類,其中4種為我國新記錄。這是因為紅樹以凋落物的方式,通過食物鏈轉(zhuǎn)換,為海洋動物提供良好的生長發(fā)育環(huán)境,同時,由于紅樹林區(qū)內(nèi)潮溝發(fā)達(dá),吸引深水區(qū)的動物來到紅樹林區(qū)內(nèi)覓食棲息,生產(chǎn)繁殖。由于紅樹林生長于亞熱帶和溫帶,并擁有豐富的鳥類食物資源,所以紅樹林區(qū)是候鳥的越冬場和遷徙中轉(zhuǎn)站,更是各種海鳥的覓食棲息,生產(chǎn)繁殖的場所。
近幾十年來,我國東南沿海的紅樹林遭受了嚴(yán)重的人為破壞,我國從一個本來紅樹林就不多的國家淪為紅樹林瀕臨滅絕的國家。紅樹林資源銳減換來的是:海濱生態(tài)環(huán)境惡化、灘涂海洋經(jīng)濟(jì)動物產(chǎn)量下降60~90%、近海魚苗資源明顯下降、珍珠養(yǎng)殖出現(xiàn)危機(jī)、赤潮災(zāi)害日趨嚴(yán)重、海洋國土侵蝕、港口淤積率提高、臺風(fēng)暴潮經(jīng)濟(jì)損失急增、濱海置荒土地增多及海洋景觀日趨單調(diào)。破壞紅樹林的后果下面是拍自同一個地方的兩幅圖片六年前,茂密的紅樹林如今的黃土我國東南沿海尚有58,848.2hm2潮間灘涂適宜紅樹林繁衍與生長,現(xiàn)有18,841hm2紅樹林多為較低矮的次生林。因此實施大規(guī)模次生林改造,同時進(jìn)行潮間灘涂造林是快速恢復(fù)我國紅樹林資源的最重要途徑(范航清等1995)。潮間宜林灘涂的合理區(qū)劃樹種/種源,選擇科學(xué)的造林和管理措施是營造高質(zhì)量紅樹人工林的根本保證。目前紅樹林恢復(fù)技術(shù)的研究主要有如下幾個方面:1.紅樹林育苗造林技術(shù)的研究:世界上最早進(jìn)行紅樹林造林的是孟加拉國,共營造紅樹林11.5萬hm2,是世界上目前紅樹林造林面積最大的國家造林,樹種80%為無瓣海桑。海桑、秋茄、桐花樹、白骨壤、木欖等的最佳采種期、種實處理與貯藏發(fā)芽條件苗圃地的選擇和育苗方法幼苗生長規(guī)律與環(huán)境條件造林種植方法造林密度、喬灌兩層林分的樹種配置。目前種植紅樹林的方法分為4類:(1)胚軸插植法,(2)人工育苗法,(3)直接移植法,(4)無性繁殖法。胚軸插植法是從野外直接采集繁殖體種植。本方法成本低、操作易,但受繁殖體成熟的時間限制,通常每年只有1~2次。人工育苗法大多在種植前使用容器育苗。在培育過程中,注重適當(dāng)?shù)柠}度、高溫高濕、光照的條件,直接移植法是從紅樹林中挖取天然苗來造林。由于天然苗的根系裸露,在挖苗和植苗時容易受傷,導(dǎo)致成活率較低。紅樹植物無性繁殖技術(shù)用于育苗在國外研究較多,而我國尚未進(jìn)行該方面的研究2.次生林改造技術(shù)的研究:采用開溝挖河的方法引進(jìn)潮水改善生境恢復(fù)紅樹林。1999Day等利用礦渣作為人工基質(zhì)培養(yǎng)白骨壤效果較好礦渣可用于提高灘涂高程進(jìn)行白骨壤紅樹林的恢復(fù)。3.紅樹林宜林地的選擇在進(jìn)行紅樹林濕地恢復(fù)之前,必須首先對造林地的氣候、底質(zhì)、水文等環(huán)境條件有所了解。自對紅樹林的天然分布開展研究以來,關(guān)于其生長影響因子就有很多的總結(jié)??傮w上,紅樹林生長必需具有一定溫度范圍、沉積物粒徑較小、隱蔽的海岸線、潮水可以到達(dá)、具有一定潮差、有洋流影響和具有一定寬度的潮間帶。4.紅樹林的植后管護(hù)及監(jiān)測在種植紅樹林幼苗后,需要進(jìn)行看護(hù)、補(bǔ)植和病蟲害防治。深圳福田國家級紅樹林恢復(fù)實踐1984年,深圳福田紅樹林保護(hù)區(qū)正式創(chuàng)建,當(dāng)時的總面積為304公頃。只有一條老路通到這里,當(dāng)?shù)氐臐O民在這里利用沿襲下來的基圍魚塘養(yǎng)魚,然后就是大片大片的天然紅樹林、果園和其他天然林。1986年,世界野生生物(國際)基金會主席、英女王的丈夫菲利普親王,在英女王訪華時,特意南下深圳,登上紅樹林的觀鳥亭,飽覽深圳灣濕地風(fēng)光。丹麥野生生物基金會主席、丹麥女王的丈夫亨里克親王也曾于1989年,興致勃勃地到此觀鳥,并將紅樹林稱為“綠色明珠”。
深圳紅樹林可以說是盛名遠(yuǎn)播,現(xiàn)在來深圳的海內(nèi)外游客,都要去海濱生態(tài)公園看看沿海岸逶迤的紅樹林、在此越冬的數(shù)萬只水鳥翔集的壯觀場面。紅樹林與香港米埔自然保護(hù)區(qū)一水相隔,共同構(gòu)成了具有國際意義的深圳灣濕地生態(tài)系統(tǒng),也成為深港邊界上最具特色的風(fēng)景線。六、濕地恢復(fù)的合理性評價生態(tài)合理性:恢復(fù)退化的濕地到接近于受干擾前的自然狀態(tài),即重現(xiàn)系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)和共能及有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征,直到發(fā)揮其應(yīng)有的功效并健康發(fā)展。社會合理性:加強(qiáng)濕地保護(hù)宣傳力度,盡快出臺濕地立法,增強(qiáng)公眾的參與意識,是社會合理性的具體體現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)合理性:一方面指恢復(fù)項目的資金保障;另一方面指恢復(fù)后的經(jīng)濟(jì)效益,即遵循最小風(fēng)險與效益最大原則。5.3退化水生生態(tài)統(tǒng)的恢復(fù)一、水生生態(tài)系統(tǒng)退化的原因湖泊和水庫退化的主要原因:點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染。具體表現(xiàn)在:過多的有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)輸入與養(yǎng)殖導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化;工程措施改變水體的水文及相關(guān)的物理條件,影響水生生物的生長發(fā)育;農(nóng)業(yè)、采礦、水源林破壞導(dǎo)致水土流失加劇,進(jìn)而引起水體的沉積和淤塞;外來種的引入引起水體生物群落的退化;酸性物質(zhì)的排放導(dǎo)致水體酸化,進(jìn)而導(dǎo)致水生生物群落結(jié)構(gòu)簡化和有機(jī)質(zhì)分解率下降;有毒物質(zhì)污染水體。河流退化的主要原因:筑路和建壩、疏浚、水土侵蝕、充填、河岸放牧、農(nóng)業(yè)開發(fā)、工業(yè)點(diǎn)源污染、伐木、采礦、過度捕魚和生活污水的排放。產(chǎn)生的影響:河流坡、壩、堤的侵蝕;河道填塞,淤泥沉積,洪水泛濫,斷流;水流速度和流量下降,水資源短缺;水中溶解氧濃度下降,渾濁度加大,懸浮質(zhì)數(shù)量增加,營養(yǎng)(N和P)富集,水質(zhì)變差;水體生境質(zhì)量變差,生境異質(zhì)性、河流與外界的通道、生境面積及河濱河道植物均減少,水溫變幅加大;水生生物種類減少,死亡率增加,初級和次級生產(chǎn)力下降,群落結(jié)構(gòu)和功能改變,物種多樣性和豐富度下降。二、退化水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)機(jī)理ABULt-t0t+理想狀態(tài)狀態(tài)變量(例如水溫、魚種類等)1記錄的趨勢恢復(fù)項目持續(xù)時間e各種不同恢復(fù)方法產(chǎn)生的可能后果不采取恢復(fù)措施的預(yù)測趨勢過去人類干擾開始時間現(xiàn)在將來時間
圖16水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程三、水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)方法湖泊的恢復(fù)—控制富營養(yǎng)化:分流點(diǎn)源污染,對點(diǎn)源污染進(jìn)行過濾,用工程方法移走水體中的營養(yǎng)物質(zhì);改進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作方式,減少化肥、農(nóng)藥的施用量;減少生活用品(如洗衣粉)中的含P量。河流的恢復(fù):除水質(zhì)、水生生物的恢復(fù)外,還要實現(xiàn)河岸帶的恢復(fù)。主要在于重建林草植被,恢復(fù)濕地景觀和生境。水體生態(tài)(物)修復(fù)技術(shù)的類型生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域最有價值和最具生命力的生物處理技術(shù)??煞譃槿悾海?)以應(yīng)用微生物為主體:美國、日本及國內(nèi)一些生物工程公司的產(chǎn)品已進(jìn)入應(yīng)用試驗階段,在局部區(qū)域,特別是城市內(nèi)河治理中不乏有成功的例子;HCM\CBS\EGB(2)人工濕地在許多國家,農(nóng)業(yè)面源污染是導(dǎo)致富營養(yǎng)化的一個重要因素。瑞典在此領(lǐng)域進(jìn)行了大量的實地試驗,結(jié)果表明如果在農(nóng)場和濕地的適當(dāng)?shù)貐^(qū)應(yīng)用生態(tài)技術(shù)措施、采取最佳休耕方案,可以保持作物高產(chǎn)量和不危害環(huán)境的目標(biāo)同時實現(xiàn);(3)基于“食物鏈”原理的生物操縱技術(shù):采用特殊生物如應(yīng)用羅非魚、鰱魚及貝類等濾食性動物的放養(yǎng)來控制藻類或其他食物鏈中組分的生長,對控制水體藍(lán)藻水華作用明顯,經(jīng)濟(jì)上可行,并且一般不會導(dǎo)致環(huán)境惡化。但是用于防治的物種逃逸或入侵的風(fēng)險必須被考慮充分。美國西雅圖的華盛頓湖是一個成功范例,但佛羅里達(dá)州的案例提供的則是教訓(xùn)。四、水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)實踐湖泊河流我國問題:湖泊面積縮小和破壞問題對策:控制污染、退田還湖1.當(dāng)初人們?yōu)槭裁匆獓焯铮?/p>
主要原因:我國歷來人多地少,在“以糧為綱”的年代,圍湖造田,種植農(nóng)作物,以生產(chǎn)更多的糧食;片面強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,沒有認(rèn)識到湖泊的巨大生態(tài)調(diào)節(jié)功能也是重要原因。2.為什么說“退耕還湖”是一項巨大的系統(tǒng)工程?實施這一工程面臨的主要困難是什么?
退耕還湖不僅包括退耕地為湖區(qū),還包括退耕后湖區(qū)上游以及湖區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作;更重要的是原耕地上居民的遷移,要解決遷出居民的生活和就業(yè)等問題,這是退耕還湖工程的主要困難。3.地處湖區(qū)上游的人們對濕地恢復(fù)生態(tài)工程負(fù)有什么責(zé)任?
保護(hù)環(huán)境,減少水土流失和水污染。例如,減少工廠、生活污水往水體中的排放,農(nóng)田中減少化肥和農(nóng)藥的施用量等。五、水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的效果評估水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)效果的評估標(biāo)準(zhǔn)主要包括生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和整體特征的評估。結(jié)構(gòu)特征水文特征水分循環(huán)過程水溫水流速度水流流量、深度水質(zhì)溶解氮鹽分有毒物污染物懸浮物pH氣味透明度結(jié)構(gòu)特征地形特征地形位置地理條件地表特征景觀組成群落特征種類密度生長量群落穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)特征形狀承載量生產(chǎn)力指示種營養(yǎng)量食物網(wǎng)土壤條件物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)侵蝕率有機(jī)碳穩(wěn)定性整體標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)力:生態(tài)系統(tǒng)受干擾后的可恢復(fù)能力持久力:生態(tài)系統(tǒng)維持演替狀態(tài)或頂級的能力相似性:生態(tài)系統(tǒng)與未干擾的自然生態(tài)系統(tǒng)的相似程度圖17水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的評估指標(biāo)功能特征排淤瀉洪能力地表、地下水的貯存、補(bǔ)充與供應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的沉積、運(yùn)移及循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)能量流動情況大氣濕度和溶解氧的調(diào)節(jié)能力生物的正?;顒?、生產(chǎn)力、食物網(wǎng)的維持生態(tài)系統(tǒng)獲取水、熱、光的能力水的凈化能力侵蝕的控制力5.4退化森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)一、森林退化的原因與恢復(fù)機(jī)理原因:過度砍伐、毀林開荒、病蟲害、旱澇災(zāi)害等會導(dǎo)致森林的退化。問題:森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降、生物多樣性減少、調(diào)節(jié)氣候作用減弱、調(diào)節(jié)和涵養(yǎng)水分的作用減低、貯存生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)的能力下降、土地沙漠化(石漠化)加劇。森林嚴(yán)重破壞常綠闊葉林(氣候頂極)叢林針闊混交林選擇灌草叢針葉林跡地退化恢復(fù)圖10熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)機(jī)理二、恢復(fù)目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)目標(biāo)原始天然狀態(tài):未被人類嚴(yán)重影響的原始林。盡可能在原地重建,在可能的地方重新引進(jìn)丟失物種,控制食草動物促進(jìn)自然狀態(tài)的更新?,F(xiàn)在天然狀態(tài):未受人類影響的現(xiàn)存森林,但是受到非人類影響的干擾,如氣候變化,自然物種遷移。后天然狀態(tài)或繼承的天然狀態(tài):原始林遺留下來的樹木形成的森林,但是接受干擾性的改造和變化,包括過去的樹種丟失。潛在的天然狀態(tài):人類影響全部去除后發(fā)展的類型,是自發(fā)的演替。未來的天然狀態(tài):人類影響去除后現(xiàn)存森林經(jīng)幾個世紀(jì)發(fā)展后的森林,包括天然、非天然因素。恢復(fù)林地的幾個標(biāo)準(zhǔn)具有成熟林特征,如有成熟的大樹、有枯木積累等。多樣的樹冠層組成。存在入侵能力較差的“指示物種”。大的密集區(qū),能滿足核心物種的最小動態(tài)平衡面積的需求并保持自然干擾的動態(tài)變化。具有良好歷史記錄的地方,人類影響的范圍能夠確定。遠(yuǎn)離人類居住的地方。很少或沒有外來種。與周圍林地聯(lián)系密切并且具有很好的整體性。適度的人類干擾干擾種類非干擾最小干擾伐木和收獲不伐木只沿進(jìn)入路徑安全性伐木公眾進(jìn)入嚴(yán)禁公眾進(jìn)入選擇路徑限制性進(jìn)入外來物種不采取行動可能的地方消滅或限制重新引進(jìn)本地物種不積極引進(jìn)但鼓勵進(jìn)入引進(jìn)半野生放牧動物和食肉動物控制放牧不采取行動控制食草動物數(shù)量到天然水平恢復(fù)區(qū)域的大小理想的恢復(fù)區(qū)域面積應(yīng)該足以承受干擾。一個有效的保護(hù)區(qū)必須具有足夠的面積保持物種生存與滅絕間的平衡。國家恢復(fù)林地平均面積hm2最小面積最大面積恢復(fù)林地占半天然林面積的比例捷克243225005.9芬蘭418063711717.3荷蘭4647004.4斯洛伐克203418001.2俄國76750100721322<0.01恢復(fù)原則地域性原則:應(yīng)地制宜生態(tài)學(xué)與系統(tǒng)學(xué)原則:根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)自身演替規(guī)律分步驟、分階段進(jìn)行,循序漸進(jìn),不能急于求成。在生態(tài)系統(tǒng)層次開展恢復(fù)。最小風(fēng)險和最大效益原則三、退化森林的恢復(fù)原則與方法次生林的恢復(fù):封山育林,為鄉(xiāng)土樹種創(chuàng)造適宜的生態(tài)條件,促進(jìn)林地植被的順向演替;林分改造,引種地帶植被中的優(yōu)勢種、關(guān)鍵種,加速順向演替;透光或遮光撫育,改善林地生態(tài)條件,促進(jìn)演替的順利實現(xiàn)。恢復(fù)方法封山育林簡便易行,經(jīng)濟(jì)省事的措施。封山育林可創(chuàng)造適宜的生態(tài)條件,促使破壞林地中林木的生長,或使針葉林逐漸順行演替為保持土地能力較高的針闊混交林,進(jìn)而順行演替為地帶性的季風(fēng)常綠闊葉林。林分改造結(jié)構(gòu)和年齡組成小面積伐木(0.01-0.05hm2),形成補(bǔ)丁,這樣可以有效地保持一個封閉性和連續(xù)性的樹冠層。透光撫育對已生長著的一些建群樹種進(jìn)行透光撫育。擇伐一些先鋒樹種的個體,促進(jìn)建群種的生長,盡早形成地帶性植被,順行演替為生態(tài)效益最高的地帶性頂極群落。森林管理合理管理是林地恢復(fù)中必不可少的措施。禁止亂砍亂濫伐林木,將所有風(fēng)倒木、枯朽木都留在原地,讓其腐爛在林地增加林地有機(jī)質(zhì)。擴(kuò)大現(xiàn)存林地面積建立緩沖區(qū),將小塊林地連接起來,以避免在孤立區(qū)域內(nèi)生物多樣性減少,保護(hù)核心區(qū)域。在農(nóng)業(yè)為主的區(qū)域內(nèi),擴(kuò)大5%的林地面積是適于大多數(shù)關(guān)鍵物種的。效應(yīng)帶、效應(yīng)島造林方法在火燒跡地運(yùn)用邊緣效應(yīng)原理,采用效應(yīng)帶和效應(yīng)島的方式營造人工針葉林,與天然闊葉樹形成針闊混交。這樣可充分發(fā)揮邊緣效應(yīng)作用,提高森林恢復(fù)速度。效應(yīng)帶造林就是在生有山楊、白樺等闊葉樹的火燒跡地上,每栽植2-4行針葉樹,中間設(shè)一個4-6m寬的闊葉樹保留帶,為誘導(dǎo)和培育天然闊葉樹創(chuàng)造適宜生境條件,針葉樹和闊葉樹鑲嵌分布,形成有序的針闊混交林。白樺和山楊等闊葉樹在火燒跡地上呈塊狀、團(tuán)狀分布,其頻度較高時,保留白樺和山楊;而在沒有白樺和山楊分布或分布頻度較低的地段,人工營造針葉樹,這樣針葉樹在闊葉樹中間就像“海島”一樣形成島狀分布,因此稱效應(yīng)島造林。火燒跡地通過火燒手段把地表厚厚的植被燒掉,使其裸露出土壤?;馃蟛坏雇寥缆懵冻鰜?,而且草木灰又是天然的肥料,有利于林木生長?;馃E地必須選擇好季節(jié)、時間,做好安全工作,否則會釀成大事故。天然林的保護(hù):主要包括保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、生產(chǎn)力、健康和生命力、森林的功能,使森林生態(tài)系統(tǒng)有較高的郁閉度、較好的林分結(jié)構(gòu)、較大的生產(chǎn)率和最大生產(chǎn)力、較高的水源涵養(yǎng)量、土壤肥力增加量和水土保持效益、較高的穩(wěn)定性、抵抗力和承載力。天然林保護(hù)工程效果評估:判斷森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)程度,可以從結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)等方面的指標(biāo)進(jìn)行評判。種類組成數(shù)量種類組成特征種類數(shù)量草本植物灌木植物喬木植物林間植物陽生性種類中生性種類耐陰性種類先鋒種類建群種類頂極種類種類發(fā)展速度種類組成穩(wěn)定態(tài)四、林地恢復(fù)效果評估群落結(jié)構(gòu)特征水平空間結(jié)構(gòu)密度發(fā)展相對多度(喬木、灌木、草本)層片分化垂直空間結(jié)構(gòu)冠層分化徑級分化高度級分化林間層分化生態(tài)優(yōu)勢度組織結(jié)構(gòu)物種多樣性群落均勻度組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)種群特征分布格局群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極先鋒種頂極一般種生態(tài)位寬度群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極先鋒種頂極一般種數(shù)量動態(tài)群落發(fā)生種頂極先鋒種頂極先鋒種頂極一般種種間關(guān)系特征內(nèi)部共生種間關(guān)系的穩(wěn)態(tài)食物鏈長度食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)種間關(guān)聯(lián)陽生性—中生性種群陽生性—耐陰性種群中生性—耐陰性種群生態(tài)位重疊陽生性—中生性種群陽生性—耐陰性種群中生性—耐陰性種群生物量及生產(chǎn)力特征生物量各組分生物量總生物量根生物量莖生物量葉生物量葉面積指數(shù)空間分布喬木層灌木層草本層生產(chǎn)力總第一性生產(chǎn)力凈第一性生產(chǎn)力生物量增量光能利用效率環(huán)境特征環(huán)境效應(yīng)徑流量侵蝕臨界雨量水土流失量地下水位土壤物理形狀養(yǎng)分狀況含水量pH小氣候年均氣溫溫度日較差極端溫度溫度年較差年均土溫(日較差、年較差)林內(nèi)濕度光輻射與總輻射比散射反射林內(nèi)透光其他生物群落特征土壤動物發(fā)展趨勢小型濕生動物生物量物種多樣性昆蟲、鳥類生物量物種多樣性土壤微生物類群數(shù)生物量物種多樣性(細(xì)菌、放線菌、真菌)呼吸強(qiáng)度、酶活性穩(wěn)定性綜合特征熵信息景觀結(jié)構(gòu)景觀特征景觀斑塊景觀功能景觀穩(wěn)態(tài)經(jīng)歷時間時間特征演替速率線性程度演替方向圖11森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的評估指標(biāo)陽坡陰坡的立地差別立地條件的空間分布格式及演變規(guī)律空間變化高度水平樣線調(diào)查時間變化自然人為森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)實踐5.5路域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)路域生態(tài)系統(tǒng):路域內(nèi)生命系統(tǒng)+環(huán)境系統(tǒng)路域生態(tài)系統(tǒng)的研究多集中于道路界域內(nèi)的綠化、邊坡防護(hù)、景觀設(shè)計和生態(tài)設(shè)計。路域生態(tài)系統(tǒng)中的生物因素中央分隔帶的植被邊坡植被護(hù)坡道植被立交區(qū)植被隔離柵植被棲息的小型哺乳類、爬行類動物灌從和枝條上的鳥類農(nóng)田遷來的害蟲和天敵排水溝內(nèi)的兩棲類1路域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能作為生物棲息地路域土壤、植被、濕地等為多種生物提從了良好的棲息環(huán)境。降低噪聲路域林帶噪聲在林帶中的平均衰減量:滯塵殺菌葉面滯塵量(g/m2):棕櫚56.489無花果42.836桂花20.193楓香15.717杜仲14.727木槿14.646穩(wěn)固路基改善高速行車安全條件樹木預(yù)示路面線形的變化明暗相間種植樹木,縮短駕駛員進(jìn)入隧道時對暗光的適應(yīng)時間。緩沖種植改善局部氣候樹冠層遮陰減光作用綠地蒸騰散熱作用景觀功能喬木、灌木、草坡相聯(lián),形成一道綠色人工風(fēng)景帶2道路建設(shè)對路域生態(tài)系統(tǒng)的影響影響動植物及其生息環(huán)境生物生息環(huán)境的破壞:廊道影響生物種群:污染、噪聲、光等樹木枯損、林下植被變化,動物生境變化屏障效應(yīng)交通造成穿越道路的動物死亡野生動物“家畜化”影響區(qū)域環(huán)境和地表景觀區(qū)域性土壤侵蝕、水土流失、山體滑坡、河流阻塞地表景觀破壞:森林分割、土地利用方式改變、城鎮(zhèn)布局改變、排灌系統(tǒng)改變破壞自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝、文化古跡3路域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)途徑-生態(tài)道路建設(shè)道路建設(shè)時,把周圍的動植物和生態(tài)系統(tǒng)的影響盡可能降到最低限度。保護(hù)型和保全型生態(tài)道路建設(shè)方法對道路的斜面和環(huán)境設(shè)施地帶、服務(wù)地帶的道路用地,采取積極有效的措施創(chuàng)造動植物的生息環(huán)境。重建型生態(tài)道路建設(shè)方法實踐:寧波市綠色通道5.6退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)(一)、農(nóng)田退化的原因與類型原因:表土的損失是農(nóng)田功能退化的主要原因。類型:侵蝕化、沙化、石質(zhì)化、土壤貧瘠化、污染化等。問題:耕地面積銳減、土壤肥力下降、土壤次生鹽漬化、易澇地面積增加、土地沙漠化、水稻土次生潛育化、土地污染。(二)、恢復(fù)措施與效果評估恢復(fù)措施:模仿自然生態(tài)系統(tǒng),降低化肥投入;混種,間種,套種,增加固氮品種;深耕,使用農(nóng)家肥,種植綠肥作物,改良土壤質(zhì)地;輪作與休耕,增加地力;利用生物防治病蟲害,建立農(nóng)田防護(hù)林體系,降低自然災(zāi)害的危害程度;利用廊道、梯田等工程,控制水土流失;實行秸桿(過腹)還田,提高土地和作物的利用效率;采用滴灌、滲灌等技術(shù),提高干旱農(nóng)田的水分利用率。效果評估:采用資源特征、水文地理特征、生物特征、生態(tài)系統(tǒng)層次特征、生態(tài)經(jīng)濟(jì)特征和社會文化特征進(jìn)行評判。長期特征資源特征短期特征土壤深度(表層土及有機(jī)質(zhì)層深度)表層土有機(jī)質(zhì)含量與質(zhì)量水分過濾及滲透率礦質(zhì)營養(yǎng)水平及c:N比離子交換水平土壤鹽度年侵蝕率營養(yǎng)吸收率作物必需營養(yǎng)的可獲性作物所需養(yǎng)分的庫源水文地理特征農(nóng)業(yè)水分利用率灌溉水和降雨的滲透率土壤持水量根系層含水量土壤濕度分布與植物需水的配合度地表水流水的持留農(nóng)業(yè)化學(xué)水平運(yùn)輸表面侵蝕率農(nóng)田保護(hù)系統(tǒng)的有效性地下水質(zhì)水在土壤中的運(yùn)移營養(yǎng)成分的淋溶殺蟲劑及污染物的淋溶生物特征土壤生物土壤微生物灌總生物量土壤微生物生物多樣性土壤生物量的流通率土壤微生物活動與營養(yǎng)循環(huán)生物營養(yǎng)量致病微生物的控制固氮根瘤的結(jié)構(gòu)與功能地表生物害蟲的多樣性與多度抵御殺蟲劑的能力天敵與益蟲的多樣性與多度植物生態(tài)位的多樣性與重疊程度鄉(xiāng)土動植物的多樣性與多度病蟲害及雜草控制的持續(xù)性生態(tài)系統(tǒng)特征生產(chǎn)力、年產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)組分生態(tài)系統(tǒng)多樣性(結(jié)構(gòu)、功能、垂直、水平、時間)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)抗逆性生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力外部輸入的強(qiáng)度及來源能源及利用效率營養(yǎng)循環(huán)效率種群生長力群落復(fù)雜性群落間相互作用生態(tài)經(jīng)濟(jì)特征單位農(nóng)田產(chǎn)值投資效率盈利率社會文化環(huán)境特征農(nóng)場主勞動力和消費(fèi)者的平衡性自主性社會公平性生態(tài)倫理圖8農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的參考指標(biāo)(三)、農(nóng)田退化的防止:可持續(xù)農(nóng)業(yè)光、熱、水、氣、土、肥、種農(nóng)林植物林業(yè)產(chǎn)品農(nóng)作產(chǎn)品有機(jī)物(秸桿、枝、葉、根、農(nóng)林副產(chǎn)品)飼料畜禽沼氣糞便魚蝦水生作物食用菌類沼氣池塘泥肥料圖9復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)圖生態(tài)農(nóng)業(yè)按空間尺度的分類系統(tǒng)微觀水平生態(tài)系統(tǒng)水平景觀水平區(qū)域水平三合一生態(tài)溫室,庭院生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)農(nóng)田、森林、草地、湖泊、濕地生態(tài)系統(tǒng)小流域景觀系統(tǒng)生態(tài)村、生態(tài)縣、區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)中國生態(tài)農(nóng)業(yè)復(fù)合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖管理系統(tǒng)能量供應(yīng)系統(tǒng)加工業(yè)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)牧業(yè)林業(yè)園藝漁業(yè)土地利用系統(tǒng)自然系統(tǒng)氣候地理土壤水地形生物因子社會-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)人口文化教育市場政策?;~塘生態(tài)系統(tǒng)模式圖大氣魚塘塘基桑樹蠶蠶繭蠶沙桑葉剿絲廠廢水蠶蛹無機(jī)養(yǎng)分浮游植物浮游動物廢屑溶解有機(jī)物養(yǎng)分沉積養(yǎng)分作物-養(yǎng)殖-加工庭院復(fù)合系統(tǒng)
作物魚驢蠶土壤豬面粉車間雞蠶沙莖稈桑葉糞便下腳料塘泥糞便糞便蠶豆下腳料糞便糞便農(nóng)業(yè)-工業(yè)復(fù)合系統(tǒng)模型農(nóng)田果園林網(wǎng)魚池農(nóng)村土地居民點(diǎn)加工廠再生副產(chǎn)品車間沼氣池混合肥料場畜禽飼養(yǎng)場釋放太陽能物質(zhì)沼氣產(chǎn)品殘渣飼料(加工)產(chǎn)品輸出產(chǎn)品輸出排泄物5.7礦業(yè)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)一、礦業(yè)廢棄地的類型與生態(tài)影響礦業(yè)廢棄地的主要類型
-剝離表土堆積而成的排土場廢棄地;
-開采低品位礦石堆積形成的廢石堆廢棄地;
-礦體采完后留下的采空區(qū)和塌陷區(qū)而形成的采礦坑廢棄地;尾礦堆積形成的尾礦廢棄地;
-采礦作業(yè)、機(jī)械設(shè)備、輔助建筑物和道路等占用后廢棄的土地;
-受采礦影響而無法利用開發(fā)的土地。礦業(yè)廢棄地退化的生態(tài)影響
-破壞和占用大量土地資源,加劇人-地矛盾;
-重金屬污染、極端pH和有害的選礦料等通過大氣和水體等途徑廣為擴(kuò)散,嚴(yán)重污染礦山周邊地區(qū);
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