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1、5 生态恢复实践,5.1 退化草地生态系统的恢复5.2 退化湿地生态系统的恢复5.3 退化水生生态系统的恢复5.4 退化森林生态系统的恢复5.6 退化农田生态系统的恢复5.7 矿业废弃地的生态恢复5.8 城市生态系统的恢复,5.1 退化草地生态系统的恢复,一、草地退化的原因与机理,原因： 不合理放牧是导致大尺度范围内草地退化的首要原因。盲目垦荒是导致部分草地退化和沙化的主要原因。樵采、狩猎、开矿和旅游等也是导致局部草地退化的主要原因。草地雪灾（白灾）、沙尘暴（黑灾）、火灾、鼠虫害等自然灾害与人工因素的结合极易造成草地生态系统的退化。, 草原退化原因：定居和过度放牧, 草地的退化: 没有防护措施
2、的农田开垦, 草地的退化: 春季过度放牧, 草地的退化: 春季过度放牧, 草地的退化: 冬季啃食地上枝条, 草地的退化: 沙层裸露、沙丘活化,图1 草地生态系统的退化机理,高寒草甸退化演替,过度放牧 + 鼠害,未退化,轻度,中度,重度,极度,3700m,2800-3700m,毒草,15 年,45 年,杂草,鼠害,高寒草原退化演替,过度放牧,轻度,中度,重度,极度,8 年,12 年,沙化,轻度退化草地：草地改良, 即在认识草地发生与发展的基础上，控制草地的发展方向和速度，防止草地退化、改良已退化的草地，保持其良好的生产力。中度退化草地：草地封育，即将退化植被及其生境保护起来，禁止人为开垦、樵采、
3、放牧等活动，并采取不同的人工辅助措施（植被培育、生物危害防止等措施），促进退化植被及生境土壤的恢复和发展。重度退化草地：人工草地建植，即以牧草（尤其是多年生牧草）为先锋植被，建植集约化人工草地，通过高效管理、利用，促进草地的恢复演替，同时缓解天然草地的载畜压力，提高天然草地的生态保育功能。,二、退化草地的恢复方法,恢复草原要求了解草原退化的原因是生物因素、非生物因素还是生物与非生物因素联合作用。 恢复进程要求最少或不灌溉截留雨水，使用乡土种，配置多样性，不用化肥和杀虫剂，健康土地管理，由于草原面积大，可利用遥感监侧管理，关注草原的社会经济发展，控制污染。 草地恢复中应考虑的主要问题包括：代表性
4、的草种、外来草种、灌木的入侵、新草地上的动物、草地的长期动态。考虑到草种对气候等胁迫反应不一，最好引进遗传多样性高的草种，综合考虑野火在维持草原动态平衡中具重要作用。在热带、亚热带区域可大量种植香根草，技术简单、易活、具长期作用。,草地恢复有两种方法，一种是改进现存的退化草地，另一种是建立新的草地。,建立人工草地，减轻天然草地压力。例如青海省果洛州草原站在达日县旦塘区对40多公顷严重退化的草地进行翻耕，播种披碱草后，鲜草产量高达21000kg/hm2计，极大地提高了畜牧生产力，同时植被覆盖率的提高起到了防止水土流失的作用。在这一过程中，种草的选择和合理的栽培措施是建植成功的关键(马玉寿，199
5、9)。 利用多年生人工草地进行动畜放牧青肥。这种方法实行季节畜牧在青草期利用牧草，冬季来临前出售家畜，可改变以精料为主的高成本育肥方式，还可以解决长期困扰草地畜牧业高速发展的畜群结构的调整。 建立半人工草地，恢复天然草地植被。主要是通过对草地施肥和毒杂草防除，提高产草量。此外，还应防止和减少自然灾害。,退化草地生态系统生态恢复管理措施 自然恢复自愈能力 人工促进生态恢复 松土、翻耕 施加肥料 补播本土优良牧草 合理调控牧群密度,三、恢复实践,高寒地区退化草地恢复（青藏高原地区）干旱、半干旱区退化草地恢复（以内蒙古锡林郭勒盟为例）南亚热带退化草坡生态系统的自然恢复,1.高寒地区退化草地恢复（青藏
6、高原）,导致草地退化主要有三个方面的原因：随着全球气候的变化，藏西北高寒牧区的气候也发生了显著变化。在气候呈暖干化的变化趋势下，风蚀、水蚀和冻蚀、鼠害虫害等自然灾害频繁发生，是草地沙化的直接原因。2004年，藏西北高寒牧区超载率达到59.18，牲畜的大量增加对局部草场的压力越来越大，过度放牧引起的草地退化和沙化现象也越来越严重。随着区域内人口的增加和人类活动的频繁，挖沙采石、不合理地开发矿产资源等问题给草原生态带来严重的破坏，造成草地退化。为了缓解目前草地退化的现状，相关部门应大力推进畜牧业结构调整、解决牧民能源问题、继续建设围栏并实施草场承包责任制。同时，应建立草原生态环境监测系统等。,高寒
7、地区退化草地恢复,表1 草地改良措施对高寒草地产草量的影响(单位：g/m2),高寒地区退化草地恢复措施的作用效果,表2 高寒地区多年生禾草人工草地与天然草地植被状况比较,恢复措施的作用效果,2.干旱、半干旱区退化草地恢复（以内蒙古锡林郭勒盟为例）,种树和飞播？为什么在草原上种树有问题第一，这是自然的规律。在年均降水量不足300毫米的地区，天然分布的是草原或灌丛第二，加重土壤的干旱。干旱半干旱地区强烈的蒸发量(是降水量的7-10倍)，如没有草本层有效的覆盖，会造成更严重的干旱第三，干旱、半干旱区人工造林实际上是失败的。以内蒙古锡林郭勒盟为例，建国以来，整个地区的森林覆盖率不足1%，还包括了近一半
8、的天然林在内(如浑善达克沙地的榆树不是人种的)第四，树木不能阻挡沙尘暴。在沙尘暴发生最严重的早春，现场观察到的情况是，杨树林里的沙子照样在流动。林子外面的能见度在5米以下，而灌木地和草本层覆盖较好的地段，能见度在200米之上。, 树木不能在草原上成活, “小老头树”(15年的杨树“林”), 大面积死亡的人工林, 敢问林在何方？, 树木不能阻挡沙尘暴,4 治理中该不该在草原上种树和飞播 (2), 飞播问题 (1)- 为什么飞播也不合理？第一，草原地区土壤库中含有大量的种子以及各类繁殖体，只是没有萌发或即使萌发没有生长的机会。因此，飞播只是解决了草地恢复中的一个很小的次要矛盾。主要矛盾是牲口压力，
9、其次是干旱第二，飞播带来了大量外来种，一些有毒的物种如醉马草就很容易混到羊柴的种子中飞到优质的草原中。大部分物种不是这个地区生长的，却因借助人的力量扩大了分布的地盘。这在短期内可能我们看不到它的危害，但从生态平衡和生物多样性保护的角度看，飞播是有害的。,4 治理中该不该在草原上种树和飞播 (2),- 为什么飞播也不合理？第三，经济上不合算。根据我们的调查，某旗县飞播了5000亩沙地，使覆盖率提高了约30%，成本81万元，每提高10%的覆盖率合54元/亩，这还不包括飞播不成功造成的各种浪费。而我们的围栏实验证明，在4万亩沙地草地里的实际投入只有16万元围栏费，滩地的草本覆盖率达到100%，流动沙
10、丘的自然恢复率达到30%，平均起来，每提高10%的覆盖率的费用为1.73元/亩。且自然恢复的植被没有外来种，为优质的禾本科牧草, 飞播与自然恢复的效果比较,3万亩30万元,自然恢复,种树和飞播在干旱、半干旱区域取不到良好的效果，怎么办？,自然恢复, 2000年, 2001年, 2002年, 2003年, 2004年, 牧民喜获牧草, 实验进行2年后-野生动物回来了, 其它干旱区例子：恢复1年后的赛罕乌拉生物圈保护区核心区,恢复前,恢复后,三、南亚热带退化草坡生态系统的自然恢复,广东鹤山退化草坡中国科学院鹤山丘陵综合试验站由华南植物研究所和鹤山市林科所于1984年共同建立，并在广东昆虫所、广州地
11、理所等单位协作下，与中科院小良站和鼎湖山站等点联网，开展热带亚热带退化生态系统植被恢复及生态农业优化模式的研究。 鹤山站位于广东省鹤山市中部，11254E，2241N，属南亚热带丘陵地区。鹤山站占地面积133hm2,建筑面积1500m2。野外观测系统有针叶混交林、针阔混交林、桉树混交林、豆科混交林、乡土林等5个人工林类型，1个草坡对照区以及林果草鱼和林果苗等2个复合农林生态系统。,四、草地恢复效果评估,效果评估：草地生态系统的恢复程度，可以从植被、土壤和环境等方面的特征进行评判。,图2 草地生态系统恢复的评估指标,五、退化草地恢复总结,“以地养地” ，进行生产与生活，腾出大量的退化土地进行封育
12、实现自然恢复, 并逐步实现生态系统的“食物链”与社区生存发展的“产业链”的藕合 我国大部分的生产力较低的沙漠、沙地、草地地区，它们的生态价值可能远大于它们的直接利用价值。干旱半干旱区土地使用功能改变（生态屏障，低环境破坏的生产活动如“畜南下、禽北上”）, 草原：牧畜还是放禽？,鸡50只/亩，500元/亩，对草原无破坏牛1头/75亩，40元/亩，对草原严重破坏,退化草地恢复重建模式：北方温带典型草原：1/10草地转型（水土适宜的低洼地、生产力中等的天然草地、严重退化草地）北方农牧交错区：农牧耦合、北繁南育（退耕还草）三分治理模式：退化沙化严重的沙地进行人为干预（ 1/3治理 ）。 中等退化有一定
13、植被覆盖，有种子库，（ 2/3自然恢复）,5.2 退化湿地生态系统的恢复,什么叫湿地？,湿地的定义有多种，目前国际上公认的湿地定义是湿地公约作出的。湿地是指，不论其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。 湿地包括多种类型，珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河流、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。它们共同的特点是其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过渡带。湿地广泛分布于世界各地，是地球上生物多样性丰富和生产力较高的生态系统。,美洲红树林沼泽地是典型的热带湿地。部分没入水中的红树树根在水下不
14、断扩张，以截留水中沉积物并使其不被潮水冲入大海。人们有意地将红树种植在陆海交界处以稳固海岸，保护沿岸人民免受强风大浪的袭击。种植红树可以形成一片平静的水域，鱼儿在此产卵，野生生物在此藏身，本地人也可籍此种植红树生产木炭、养蜂等谋得各种生计。泛滥平原是指因河湖季节性泛滥而形成的湿地，它们在世界上广为分布，赞比亚的卡夫平原就是一个最典型的泛滥平原。卡夫河环抱着广柔的草地、温泉、沼泽和林地。每年的十二月卡夫河开始涨水，五月达到高潮，然后洪水慢慢回落，在十一月出现低水位。卡夫地区可谓是一处天造地设的鸟类乐园，400多种鸟在那里生活。,典型湿地：,印度尼西亚的阿斯马特红森林 与变换无常的泛滥平原相反，泥
15、炭沼泽既稳定又湿润。受和风细雨的润泽，富含有机质，它们历经多年沉积，形成大量的泥炭资源。低泽地虽然也可形成泥炭，但不象泥炭沼泽，它们的水分靠溪水和河流来补给。沼泽地减缓降水产流速度，并将径流导入河流、湖泊和溪水中。贯穿荷兰、德国和丹麦海岸线的瓦登赛海滩，潮湿、含盐且带有沙性，是北海的一部分。这里的水很浅，退潮时海滩会暴露无遗。瓦登赛海岸的泥滩、沙洲、咸水沼泽以及岸外沙岛不仅吸引了几百只海豹以及数以百万计的候鸟，而且也是北欧最重要的动物觅食地。这片湿地还养育着北海中80%的鲽鱼群、半数的舌鳎以及几乎所有的鲱鱼。,一、湿地的功能及其退化原因,湿地生态系统的功能：调节区域内的水分循环及洪水、暴雨的影
16、响；调节区域乃至全球C、N等元素的生物化学地球循环；过滤和分解污染物，改善水质；防止土壤侵蚀；提供食物、商品和旅游点；生物的栖息地及生物多样性的生境。,湿地退化的原因：,湿地围垦；切断或改变湿地的水分循环过程；淹没湿地；过度砍伐、燃烧或啃食湿地植物；过度开发水生生物资源；废弃物的堆放；排放污染物。,二、湿地恢复概念及理论,湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用。它包括提高地下水位来养护沼泽，改善水禽栖息地；增加湖泊的深度和广度以扩大湖容，增加鱼的产量，增强调蓄功能；迁移湖泊、河流中的富营养
17、沉积物以及有毒物质以净化水质；恢复泛滥平原的结构和功能以利于蓄纳洪水，提供野生生物栖息地以及户外娱乐区，同时也有助于水质恢复(崔保山，1999)。目前的湿地恢复实践主要集中在沼泽、湖泊、河流及河练湿地的恢复上。,湿地恢复的理论：,自我设计和设计理论；演替理论；入侵理论；河流理论；洪水脉冲理论；边缘效应理论和中度干扰理论。,图14 湿地恢复的自我设计理论和设计理论,入侵理论：在恢复过程中植物入浸是非常明显的。一般来说，退化后的湿地恢复依赖于植物的定居能力(散布及生长)和安全岛(safe site，适于植物萌发、生长和避免危险的位点)。Johnstone(1986)提出了入侵窗理论，该理论认为，植
18、物入侵的安全岛由障碍和选择性决定，当移开一个非选择性的障碍时，就产生了一个安全岛。例如在湿地中移走某一种植物，就为另一种植物入侵提供了一个临时安全岛，如果这个新入侵种适于在此生存，它随后会入侵其他的位点。入侵窗理论能够解释各种入侵方式，在恢复湿地时可人为加以利用。,河流理论：位于河流或溪流边的湿地与河流理论(river theory)紧密相关。河流理论有河流连续体概念(river continuum concept)、系列不连续体概念(serial discontinuity concept ，有坝阻断河流时)两种。这两种理论基本上部认为沿着河流不同宽度或长度其结构与功能会发生变化。根据这一理
19、论：在源头或近岸边，生物多样性较高；在河中间或中游因生境异质性高生物多样性最高，在下游因生境缺少变化而生物多样性最低(vannote，1980；ward，1998)。在进行湿地恢复时，应考虑湿地所处的位置，选择最佳位置恢复湿地生物。,洪水脉冲理论(flood pusling theory)认为洪水冲积湿地的生物和物理功能依赖于江河进入湿地的水的动态。被洪水冲过的湿地上植物种子的传播和萌发，幼苗定居，营养物质的循环，分解过程及沉积过程均受到影响(Middleton，1999)。在湿地恢复时，一方面应考虑洪水的影响，另一方面可利用洪水的作用，加速恢复退化湿地或维持湿地的动态。,边缘效应理论和中度干
20、扰假说,三、湿地恢复的原则和目标,基本原则：可行性原则 稀缺性和优先性原则 美学原则目标：湿地先前特性 恢复过程中的机遇,四、湿地恢复的过程与方法,湿地恢复技术：,废水处理技术，包括物理处理技术、化学处理技术、氧化糖技术；点源、非点源控制技术；土地处理（包括湿地处理）技术；沉淀物抽取技术；先锋种引入技术；土壤种子库引入技术；生物技术，包括生物操纵、生物控制和生物收获等技术；种群动态调控与行为控制技术；物种保护技术等。,脱氮除磷城市污水处理厂,脱氮除磷工艺,湿地系统控制面源氮磷污染,湿地植物,湿地恢复方法：工程与生物措施相结合；恢复湿地供水；停止洪水干扰；利用水文过程加快恢复速率；停止从湿地抽水
21、；控制污染物的流入；修饰湿地的地形或景观；改良湿地土壤；重建湿地生物群落；减少人类干扰；建立缓冲带以保护自然或恢复的湿地。,五、实践红树林（mangrove）,红树林典型的湿地生态系统：,红树林是一种稀有的木本胎生植物，因砍伐时遇铁变成红色而得名。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系统。,红树林是一种稀有的木本胎生植物。所谓的红树林是指由红树科的植物组成，组成的物种包括草本、藤本红树。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系。 所谓红树林：是因这类树种的皮，含有丰富的单宁素，当它曝露在空气中，就会变成红色，故因此而得名。,目前全球红树林面积约
22、为1810.77万hm2其中东南亚国家为751.73万hm2，占世界红树林面积的41.5%（Mark et al.,1997）尽管红树林面积仅占全球陆地森林面积的0.6%。但她在热带亚热带海岸生态系统中发挥着极其重要的作用（Peter et al.1985）。,红树林的生态适应性胎生现象红树林最奇妙的特征是所谓的“胎生现象”，红树林中的很多植物的种子还没有离开母体的时候就已经在果实中开始萌发，长成棒状的胚轴。胚轴发育到一定程度后脱离母树，掉落到海滩的淤泥中，几小时后就能在淤泥中扎根生长而成为新的植株，未能及时扎根在淤泥中的胚轴则可随着海流在大海上漂流数个月，在几千里外的海岸扎根生长。特殊根系红
23、树林最引人注目的特征是密集而发达的支柱根，很多支柱根自树干的基部长出，牢牢扎入淤泥中形成稳固的支架，使红树林可以在海浪的冲击下屹立不动。红树林的支柱根不仅支持着植物本身，也保护了海岸免受风浪的侵蚀，因此红树林又被称为“海岸卫士”。红树林经常处于被潮水淹没的状态，空气非常缺乏，因此许多红树林植物都具有呼吸根，呼吸根外表有粗大的皮孔，内有海绵状的通气组织，满足了红树林植物对空气的需求。每到落潮的时候，各种各样的支柱根和呼吸根露出地面，纵横交错，使人难以通行。泌盐现象热带海滩阳光强烈，土壤富含盐分，红树林植物多具有盐生和适应生理干旱的形态结构，植物具有可排出多余盐分的分泌腺体，叶片则为光亮的革质，利
24、于反射阳光，减少水分蒸发。,海南保护红树林 各类水禽自由飞翔,红树林的作用:,1、 红树林的生物资源量非常丰富，主要由红树科的植物组成，包括草本、藤本红树。另外还有丰富的动物资源，如广西山口红树林区就有111种大型底栖动物，104种鸟类、133种昆虫。,2、红树林还具有防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。,调查研究表明，红树林是至今世界上少数几个物种最多样化的生态系之一，生物资源量非常丰富，如广西山口红树林区就有111种大型底栖动物，104种鸟类、133种昆虫。广西红树林区还有159种和变种的藻类，其中4种为我国新记录。这是因为红树以凋落物的方式，通过食物链转换，为海洋动物提供
25、良好的生长发育环境，同时，由于红树林区内潮沟发达，吸引深水区的动物来到红树林区内觅食栖息，生产繁殖。由于红树林生长于亚热带和温带，并拥有丰富的鸟类食物资源，所以红树林区是候鸟的越冬场和迁徙中转站，更是各种海鸟的觅食栖息，生产繁殖的场所。,近几十年来，我国东南沿海的红树林遭受了严重的人为破坏，我国从一个本来红树林就不多的国家沦为红树林濒临灭绝的国家。红树林资源锐减换来的是：海滨生态环境恶化、滩涂海洋经济动物产量下降6090、近海鱼苗资源明显下降、珍珠养殖出现危机、赤潮灾害日趋严重、海洋国土侵蚀、港口淤积率提高、台风暴潮经济损失急增、滨海置荒土地增多及海洋景观日趋单调。,破坏红树林的后果,下面是拍
26、自同一个地方的两幅图片,六年前，茂密的红树林,如今的黄土,我国东南沿海尚有58,848.2hm2潮间滩涂适宜红树林繁衍与生长，现有18,841hm2红树林多为较低矮的次生林。因此实施大规模次生林改造，同时进行潮间滩涂造林是快速恢复我国红树林资源的最重要途径（范航清等1995）。潮间宜林滩涂的合理区划树种/种源，选择科学的造林和管理措施是营造高质量红树人工林的根本保证。,目前红树林恢复技术的研究主要有如下几个方面：1.红树林育苗造林技术的研究：世界上最早进行红树林造林的是孟加拉国,共营造红树林11.5万hm2，是世界上目前红树林造林面积最大的国家造林，树种80%为无瓣海桑。海桑、秋茄、桐花树、白
27、骨壤、木榄等的最佳采种期、种实处理与贮藏发芽条件苗圃地的选择和育苗方法幼苗生长规律与环境条件造林种植方法造林密度、乔灌两层林分的树种配置。目前种植红树林的方法分为4类: (1)胚轴插植法, (2)人工育苗法, (3)直接移植法,(4)无性繁殖法。胚轴插植法是从野外直接采集繁殖体种植。本方法成本低、操作易,但受繁殖体成熟的时间限制,通常每年只有12次。人工育苗法大多在种植前使用容器育苗。在培育过程中, 注重适当的盐度、高温高湿、光照的条件,直接移植法是从红树林中挖取天然苗来造林。由于天然苗的根系裸露,在挖苗和植苗时容易受伤,导致成活率较低。红树植物无性繁殖技术用于育苗在国外研究较多,而我国尚未进
28、行该方面的研究,2.次生林改造技术的研究：采用开沟挖河的方法引进潮水改善生境恢复红树林。1999 Day等利用矿渣作为人工基质培养白骨壤效果较好矿渣可用于提高滩涂高程进行白骨壤红树林的恢复。3.红树林宜林地的选择在进行红树林湿地恢复之前,必须首先对造林地的气候、底质、水文等环境条件有所了解。自对红树林的天然分布开展研究以来,关于其生长影响因子就有很多的总结。总体上,红树林生长必需具有一定温度范围、沉积物粒径较小、隐蔽的海岸线、潮水可以到达、具有一定潮差、有洋流影响和具有一定宽度的潮间带。4.红树林的植后管护及监测在种植红树林幼苗后,需要进行看护、补植和病虫害防治。,深圳福田国家级红树林恢复实践
29、,1984年，深圳福田红树林保护区正式创建，当时的总面积为304公顷。只有一条老路通到这里，当地的渔民在这里利用沿袭下来的基围鱼塘养鱼，然后就是大片大片的天然红树林、果园和其他天然林。1986年，世界野生生物（国际）基金会主席、英女王的丈夫菲利普亲王，在英女王访华时，特意南下深圳，登上红树林的观鸟亭，饱览深圳湾湿地风光。丹麦野生生物基金会主席、丹麦女王的丈夫亨里克亲王也曾于1989年，兴致勃勃地到此观鸟，并将红树林称为“绿色明珠”。 深圳红树林可以说是盛名远播，现在来深圳的海内外游客，都要去海滨生态公园看看沿海岸逶迤的红树林、在此越冬的数万只水鸟翔集的壮观场面。红树林与香港米埔自然保护区一水相
30、隔，共同构成了具有国际意义的深圳湾湿地生态系统，也成为深港边界上最具特色的风景线。,六、湿地恢复的合理性评价,生态合理性：恢复退化的湿地到接近于受干扰前的自然状态，即重现系统干扰前的结构和共能及有关的物理、化学和生物学特征，直到发挥其应有的功效并健康发展。社会合理性：加强湿地保护宣传力度，尽快出台湿地立法，增强公众的参与意识，是社会合理性的具体体现。经济合理性：一方面指恢复项目的资金保障；另一方面指恢复后的经济效益，即遵循最小风险与效益最大原则。,5.3 退化水生生态统的恢复,一、水生生态系统退化的原因,湖泊和水库退化的主要原因：点源污染和非点源污染。具体表现在：过多的有机质等营养输入与养殖导
31、致水体富营养化；工程措施改变水体的水文及相关的物理条件，影响水生生物的生长发育；农业、采矿、水源林破坏导致水土流失加剧，进而引起水体的沉积和淤塞；外来种的引入引起水体生物群落的退化；酸性物质的排放导致水体酸化，进而导致水生生物群落结构简化和有机质分解率下降；有毒物质污染水体。,河流退化的主要原因：筑路和建坝、疏浚、水土侵蚀、充填、河岸放牧、农业开发、工业点源污染、伐木、采矿、过度捕鱼和生活污水的排放。产生的影响：河流坡、坝、堤的侵蚀；河道填塞，淤泥沉积，洪水泛滥，断流；水流速度和流量下降，水资源短缺；水中溶解氧浓度下降，浑浊度加大，悬浮质数量增加，营养（N和P）富集，水质变差；水体生境质量变差
32、，生境异质性、河流与外界的通道、生境面积及河滨河道植物均减少，水温变幅加大；水生生物种类减少，死亡率增加，初级和次级生产力下降，群落结构和功能改变，物种多样性和丰富度下降。,二、退化水生生态系统的恢复机理,图16 水生生态系统的恢复过程,三、水生生态系统的恢复方法,湖泊的恢复控制富营养化：分流点源污染，对点源污染进行过滤，用工程方法移走水体中的营养物质；改进农业耕作方式，减少化肥、农药的施用量；减少生活用品（如洗衣粉）中的含P量。河流的恢复：除水质、水生生物的恢复外，还要实现河岸带的恢复。主要在于重建林草植被，恢复湿地景观和生境。,水体生态（物）修复技术的类型生物生态修复技术被认为是21世纪我
33、国生态环境保护领域最有价值和最具生命力的生物处理技术。可分为三类：（1）以应用微生物为主体：美国、日本及国内一些生物工程公司的产品已进入应用试验阶段，在局部区域，特别是城市内河治理中不乏有成功的例子；HCMCBSEGB,（2）人工湿地 在许多国家，农业面源污染是导致富营养化的一个重要因素。瑞典在此领域进行了大量的实地试验，结果表明如果在农场和湿地的适当地区应用生态技术措施、采取最佳休耕方案，可以保持作物高产量和不危害环境的目标同时实现；（3）基于“食物链”原理的生物操纵技术：采用特殊生物如应用罗非鱼、鲢鱼及贝类等滤食性动物的放养来控制藻类或其他食物链中组分的生长，对控制水体蓝藻水华作用明显，经
34、济上可行，并且一般不会导致环境恶化。但是用于防治的物种逃逸或入侵的风险必须被考虑充分。美国西雅图的华盛顿湖是一个成功范例，但佛罗里达州的案例提供的则是教训。,四、水生生态系统恢复实践,湖泊河流,我国问题:湖泊面积缩小和破坏问题,对策:控制污染、退田还湖,1.当初人们为什么要围湖造田？ 主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？ 退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工
35、作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？ 保护环境，减少水土流失和水污染。例如,减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。,五、水生生态系统恢复的效果评估,水生生态系统恢复效果的评估标准主要包括生态系统结构、功能和整体特征的评估。,图17 水生生态系统恢复的评估指标,5.4 退化森林生态系统的恢复,一、森林退化的原因与恢复机理,原因：过度砍伐、毁林开荒、病虫害、旱涝灾害等会导致森林的退化。问题：森林生态系统生产力下降、生物多样性减少、调节气候作用减弱、调节和涵养
36、水分的作用减低、贮存生态系统营养物质的能力下降、土地沙漠化（石漠化）加剧。,森林严重破坏,二、恢复目标、标准,恢复目标原始天然状态：未被人类严重影响的原始林。尽可能在原地重建，在可能的地方重新引进丢失物种，控制食草动物促进自然状态的更新。现在天然状态：未受人类影响的现存森林，但是受到非人类影响的干扰，如气候变化，自然物种迁移。后天然状态或继承的天然状态：原始林遗留下来的树木形成的森林，但是接受干扰性的改造和变化，包括过去的树种丢失。,潜在的天然状态：人类影响全部去除后发展的类型，是自发的演替。未来的天然状态：人类影响去除后现存森林经几个世纪发展后的森林，包括天然、非天然因素。,恢复林地的几个标
37、准具有成熟林特征，如有成熟的大树、有枯木积累等。多样的树冠层组成。存在入侵能力较差的“指示物种”。大的密集区，能满足核心物种的最小动态平衡面积的需求并保持自然干扰的动态变化。具有良好历史记录的地方，人类影响的范围能够确定。远离人类居住的地方。很少或没有外来种。与周围林地联系密切并且具有很好的整体性。,适度的人类干扰,恢复区域的大小理想的恢复区域面积应该足以承受干扰。一个有效的保护区必须具有足够的面积保持物种生存与灭绝间的平衡。,恢复原则地域性原则：应地制宜生态学与系统学原则：根据生态系统自身演替规律分步骤、分阶段进行，循序渐进，不能急于求成。在生态系统层次开展恢复。最小风险和最大效益原则,三、
38、退化森林的恢复原则与方法,次生林的恢复：封山育林，为乡土树种创造适宜的生态条件，促进林地植被的顺向演替；林分改造，引种地带植被中的优势种、关键种，加速顺向演替；透光或遮光抚育，改善林地生态条件，促进演替的顺利实现。,恢复方法,封山育林简便易行,经济省事的措施。封山育林可创造适宜的生态条件，促使破坏林地中林木的生长，或使针叶林逐渐顺行演替为保持土地能力较高的针阔混交林，进而顺行演替为地带性的季风常绿阔叶林。,林分改造结构和年龄组成小面积伐木（0.01-0.05hm2)，形成补丁，这样可以有效地保持一个封闭性和连续性的树冠层。,透光抚育对已生长着的一些建群树种进行透光抚育。择伐一些先锋树种的个体，
39、促进建群种的生长，尽早形成地带性植被，顺行演替为生态效益最高的地带性顶极群落。,森林管理合理管理是林地恢复中必不可少的措施。禁止乱砍乱滥伐林木，将所有风倒木、枯朽木都留在原地，让其腐烂在林地增加林地有机质。,扩大现存林地面积建立缓冲区，将小块林地连接起来，以避免在孤立区域内生物多样性减少，保护核心区域。,在农业为主的区域内，扩大5%的林地面积是适于大多数关键物种的。,效应带、效应岛造林方法在火烧迹地运用边缘效应原理，采用效应带和效应岛的方式营造人工针叶林，与天然阔叶树形成针阔混交。这样可充分发挥边缘效应作用，提高森林恢复速度。,效应带造林就是在生有山杨、白桦等阔叶树的火烧迹地上，每栽植2-4行
40、针叶树，中间设一个4-6m宽的阔叶树保留带，为诱导和培育天然阔叶树创造适宜生境条件，针叶树和阔叶树镶嵌分布，形成有序的针阔混交林。白桦和山杨等阔叶树在火烧迹地上呈块状、团状分布，其频度较高时，保留白桦和山杨；而在没有白桦和山杨分布或分布频度较低的地段，人工营造针叶树，这样针叶树在阔叶树中间就像“海岛”一样形成岛状分布，因此称效应岛造林。,火烧迹地通过火烧手段把地表厚厚的植被烧掉，使其裸露出土壤。火烧后不但使土壤裸露出来，而且草木灰又是天然的肥料，有利于林木生长。火烧迹地必须选择好季节、时间，做好安全工作，否则会酿成大事故。,天然林的保护：主要包括保护生态系统的生物多样性、生产力、健康和生命力、
41、森林的功能，使森林生态系统有较高的郁闭度、较好的林分结构、较大的生产率和最大生产力、较高的水源涵养量、土壤肥力增加量和水土保持效益、较高的稳定性、抵抗力和承载力。,天然林保护工程,效果评估：判断森林生态系统的恢复程度，可以从结构、功能和动态等方面的指标进行评判。,四、林地恢复效果评估,阳坡阴坡的立地差别,立地条件的空间分布格式及演变规律,空间变化高度水平样线调查,时间变化自然人为,森林生态系统的恢复实践,5.5 路域生态系统的恢复,路域生态系统：路域内生命系统+环境系统路域生态系统的研究多集中于道路界域内的绿化、边坡防护、景观设计和生态设计。,路域生态系统中的生物因素,中央分隔带的植被边坡植被
42、护坡道植被立交区植被隔离栅植被栖息的小型哺乳类、爬行类动物灌从和枝条上的鸟类农田迁来的害虫和天敌排水沟内的两栖类,1 路域生态系统的生态功能,作为生物栖息地路域土壤、植被、湿地等为多种生物提从了良好的栖息环境。降低噪声路域林带噪声在林带中的平均衰减量：,滞尘杀菌叶面滞尘量(g/m2):,稳固路基改善高速行车安全条件树木预示路面线形的变化明暗相间种植树木，缩短驾驶员进入隧道时对暗光的适应时间。缓冲种植,改善局部气候树冠层遮阴减光作用绿地蒸腾散热作用景观功能乔木、灌木、草坡相联，形成一道绿色人工风景带,2 道路建设对路域生态系统的影响,影响动植物及其生息环境生物生息环境的破坏：廊道影响生物种群：污
43、染、噪声、光等树木枯损、林下植被变化，动物生境变化屏障效应交通造成穿越道路的动物死亡野生动物“家畜化”,影响区域环境和地表景观区域性土壤侵蚀、水土流失、山体滑坡、河流阻塞地表景观破坏：森林分割、土地利用方式改变、城镇布局改变、排灌系统改变破坏自然保护区、风景名胜、文化古迹,3 路域生态系统恢复途径-生态道路建设,道路建设时，把周围的动植物和生态系统的影响尽可能降到最低限度。保护型和保全型生态道路建设方法对道路的斜面和环境设施地带、服务地带的道路用地，采取积极有效的措施创造动植物的生息环境。重建型生态道路建设方法,实践：宁波市绿色通道,5.6 退化农田生态系统的恢复,（一）、农田退化的原因与类型
44、,原因：表土的损失是农田功能退化的主要原因。类型：侵蚀化、沙化、石质化、土壤贫瘠化、污染化等。问题：耕地面积锐减、土壤肥力下降、土壤次生盐渍化、易涝地面积增加、土地沙漠化、水稻土次生潜育化、土地污染。,（二）、恢复措施与效果评估,恢复措施：模仿自然生态系统，降低化肥投入；混种，间种，套种，增加固氮品种；深耕，使用农家肥，种植绿肥作物，改良土壤质地；轮作与休耕，增加地力；利用生物防治病虫害，建立农田防护林体系，降低自然灾害的危害程度；利用廊道、梯田等工程，控制水土流失；实行秸杆（过腹）还田，提高土地和作物的利用效率；采用滴灌、渗灌等技术，提高干旱农田的水分利用率。,效果评估：采用资源特征、水文地
45、理特征、生物特征、生态系统层次特征、生态经济特征和社会文化特征进行评判。,图8 农业生态系统恢复的参考指标,（三）、农田退化的防止：可持续农业,生态农业按空间尺度的分类系统,复合农业系统的结构框图,桑基鱼塘生态系统模式图,作物-养殖-加工庭院复合系统,农业-工业复合系统模型,5.7 矿业废弃地的生态恢复,一、矿业废弃地的类型与生态影响,矿业废弃地的主要类型 - 剥离表土堆积而成的排土场废弃地； - 开采低品位矿石堆积形成的废石堆废弃地； - 矿体采完后留下的采空区和塌陷区而形成的采矿坑废弃地；尾矿堆积形成的尾矿废弃地； - 采矿作业、机械设备、辅助建筑物和道路等占用后废弃的土地； - 受采矿影
46、响而无法利用开发的土地。,矿业废弃地退化的生态影响 - 破坏和占用大量土地资源， 加剧人-地矛盾； - 重金属污染、极端pH和有害的选矿料等通过大气和水体等途径广为扩散，严重污染矿山周边地区； - 作物质量下降、严重减产甚至绝收； - 重金属或煤渣污染直接或间接通过食物链最终影响人体健康； - 未经处理的废石堆和尾堆矿，因其结构不稳定极易导致严重的水土流失， - 引起库塘淤积、河床抬高、农田被毁、环境污染扩大，并可能导致一系列地质灾害。,塌方,滑坡,废料堆积,二、矿业废弃地生态恢复 的定义与目标,定义：矿业废弃地的生态恢复，又称生态重建或土地复垦。是指对采矿区引发的结构缺损、功能失调的极度退化
47、的生态系统，借助人工支持和诱导，对其组成、结构和功能进行超前性的计划、规划、安排和调控，同时对逐渐逼近最终目标这一逆向演替过程中可能出现的各种问题，进行跟踪评估并匹配相应的技术经济措施，最终重建一个符合代际（间）需求和价值的可持续的生态系统。,目标 - 环境污染控制，降低危害程度； - 改善景观，增加环境价值； - 改造为农林用地，创造经济效益； - 改造为旅游修闲用地； - 发展工业生产； - 开发房地产业； - 保护种质资源，维系生物多样性； - 生态系统复原，建立自维持的生态系统。,三、矿业废弃地生态恢复 的过程与措施,生态恢复的过程,生态恢复的措施 - 尾矿的处理：地面堆存；地下填充；
48、再利用；作为建材；湖底、海底和河流排放。- 废弃物的资源化：物理处理；化学处理和生物处理。- 废弃物酸化的控制：物理隔离；人工中和；植被作用；其他措施（磷酸盐、净化剂与杀菌剂、湿地）。- 基质改良：表土转换（表土的剥离、保存和复原）；污水污泥与生活垃圾的应用；填土造田；生物改良；灌溉与施肥。- 物种选择：豆科植物的应用；经济植物的选择与搭配。- 土壤种子库：土壤种子库的保存；土壤种子库的活化。,护坡,复垦,种植作物,种植观赏植物,四、矿业废弃地生态恢复 的效果评估,图19 矿业废弃地生态恢复的评估指标,案例:,赤峰市元宝山矿区生态恢复工程,对策:,修复土地、恢复植被等,一般地说,矿山废弃地生态
49、恢复修复工程的关键是什么,恢复植被和土壤微生物群落的重建,案例:,兖州市兴隆庄矿区生态恢复工程,对策:,1、修复土地、恢复植被等2、重建景观生态旅游,如今路过门头沟双峪环岛，看到宽广平坦、繁花似锦的滨河世纪广场，谁还能想到它以前的模样呢？就在几年前，这里还是一处面积达30多万平方米的废弃采沙场，是门头沟区下大力气进行的生态修复工程，改变了这里和其他很多地方的面貌，一个山清水秀的新门头沟，重新出现在京西的绵延山峦中。 2008 年10月27日北京国际生态修复研讨会上获悉，自2005年被确立为“北京市生态修复科技实验区”以来，这个区按照功能定位的要求，对不符合功能定位、影响环境的资源开采行业进行了
50、清理整顿，关闭了全区98%的乡镇煤矿和86%的非煤矿山，以及39家砂石企业和28家石灰土窑。使用20多项先进技术手段，重点对煤矿废弃地、采石场、旧灰窑、砂石坑、边坡、湿地等六大区域实施了生态修复科技示范工程，修复总面积超过100万平方米，修复后的山头和废弃矿山被建成休闲公园，和特色种养殖基地，做到了修复与再利用的结合。目前，门头沟区的生态修复、生态建设已得到了全区各界的广泛关注与支持、参与。门头沟区区长刘云广表示，下一步，门头沟区将“积极探索如何将生态修复的公益性向区域发展的推动力方面扩展，实现生态修复向生态产业的转变。” 另据了解，门头沟区去年被国家科技部命名为“国家生态修复科技示范基地”后
