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1、环境与可持续发展导论,第八章 森林资源与荒漠化,随着工业农业的发展，全球森林资源受到严重破坏，热带雨林的逐渐减少已使世界范围内气候发生变化。另外，荒漠化和水土流失问题也愈加严重。由此导致的诸多后果威胁着人类的生存。,第八章 森林资源与荒漠化,第一节 全球的森林第二节 热带雨林的减少第三节 荒漠化第四节 土壤侵蚀（水土流失）第五节 生物多样性第六节 生态工程,第一节 全球的森林,一、森林资源,森林资源是林地及其所生长的森林有机体的总称，以林木资源为主，还包括林下植物、野生动物、土壤微生物等资源。林地包括乔木林地、疏林地、灌木林地、林中空地、采伐迹地、火烧迹地、苗圃地和国家规划宜林地。森林属于再生
2、的自然资源，是地球上最重要的资源之一，是生物多样化的基础。森林：为生产、生活提供多种宝贵的木材和原材料；为人类经济生活提供多种食品；调节气候、保持水土、防止和减轻旱涝、风沙、冰雹等自然灾害；净化空气、消除噪音等功能；是天然的动植物园，哺育各种飞禽走兽和生长多种珍贵林木和药材。,二、森林的分布,目前世界森林面积约28亿公顷，覆盖率22。,热带雨林 主要分布在赤道南北纬510的地区，在大陆东岸因受暖流影响，其分布可延伸至1525，南美洲亚马逊流域是世界上最广阔的热带雨林区；非洲刚果盆地、几内亚湾、马达加斯加岛亦有分布；亚洲马来群岛、马来半岛、菲律宾岛南部、印度半岛西南南部、斯里兰卡等地亦有分布。热
3、带雨林在高温多雨条件下，林层众多，终年常绿，森林资源丰富。,全球热带及副热带雨林分布,亚热带常绿阔叶林：主要分布在亚热带地区的大陆东岸，东部地区，我国秦岭淮河以南的广大地区是世界上最大的分布地区；日本和朝鲜南部；美国的佛罗达半岛；墨西哥北浊和巴西东南、澳大利亚东南部也有分布。温带混交林和温带落叶阔叶林：主要分布在亚洲东部，包括中国东北、华北、朝鲜和日本北部、苏联萨哈林岛等地；西欧和中欧受海洋性气候影响的暖湿地区；北美洲五大湖以南密西西比河流域向东至大西洋沿岸，阔叶林有显的季相更替。夏季湿暖，冬季能耐低温，夏季温凉湿润。,三、热带雨林,热带雨林（tropical rain forest）-阴凉、
4、潮湿多雨、高温、结构层次不明显、层外植物丰富的乔木植物群落。,1、热带雨林的生态植物种类繁多，其中乔木具有多层结构；上层乔木高过30米，多为典型的热带常绿树和落叶阔叶树，树皮色浅，薄而光滑，树基常有板状根，老干上可长出花枝。木质大藤本和附生植物特别发达，叶面附生某些苔藓、地衣，林下有木本蕨类和大叶草本。雨林中的动物极为繁多，以小型、树栖动物为主；种类多而单种个体较少。尤其是雨林中的昆虫，找到一百种昆虫比找到同种昆虫一百只容易得多。科学家们相信，至今有很多雨林昆虫未被我们认知。,2、热带雨林的土壤热带雨林中土壤和岩石的风化作用强烈，其风化壳可达100米。这类土壤虽富含铝、铁氧化物、氢氧化物和高岭
5、石，但其他一些矿物质却因淋溶和侵蚀作用而流失。在高温高湿条件下，有机物分解很快，能迅速被饥饿的树根和真菌所吸收。所以，热带雨林的土壤其实并不肥沃。,第二节 热带雨林的减少,目前，热带雨林正迅速遭到破坏。导致木材资源匮乏、固有森林文化丧失和物种灭绝。此外，对区域性环境及全球环境的恶劣影响也令人担忧。一、热带雨林减少情况 据1990年FAO的调查，世界森林面积为43108 hm2，约占陆地面积的32%，其中热带雨林约为17亿公顷，占40%。在20世纪80年代，热带雨林每年减少1690104 hm2。,二、热带雨林减少原因分析 1、林木砍伐；2、人口增长，为满足粮食供应，将森林变为耕地；3、炊事薪柴
6、的使用；4、大规模放牧。上述原因是目前全球热带雨林面积锐减的主要原因。热带雨林的减少和破坏给全球环境带来严重的影响：气候影响：热带雨林的减少导致了干旱、半干旱地区的农田荒漠化。二氧化碳浓度升高的最大原因是人类消耗化石燃料，热带雨林的减少也是其原因之一。热带雨林的减少会导致许多动、植物灭绝。,第三节 荒 漠 化,荒漠化-由于气候变化和人类活动等因素所造成的土地退化。土地退化-由于使用土地不当或其他因素，所导致的耕地、草原和森林等资源的生产能力下降。严重的土地退化，可使土地完全丧失生产力。,一、荒漠化的含义,狭义：,广义：,土地沙漠化,包括风蚀和水蚀等外力作用造成的土地退化，也涉及人类滥垦滥牧所导
7、致的水土流失和生态环境破坏。,根据地表形态特征和物质构成，荒漠化分为风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、盐渍化（盐碱化）、冻融及石漠化。,二、荒漠化的原因1、自然因素 气候异常使自然生态系统具有的抵抗力下降，特别是干旱会给予决定性的打击。大雨也会导致土壤侵蚀。另外，由于荒漠化，荒废的地面将进一步促进气候干旱化这种恶性循环。2、人为因素 过度开垦 过度放牧 过度樵采 水资源不合理利用 人为因素的根本原因：人口增长快，人地矛盾突出。,荒漠化的机理 典型的荒漠化过程前兆：动植物多样性的衰退。初期阶段：土壤中的有机物减少，土壤的无力、化学性质恶化，植被分布组成的变化等；紧接发生：植被破坏、土壤侵蚀、盐类蓄积等现象
8、；最后：变质成难以回复原状的完全沙漠状态。由于地区不同，自然环境不同，人为冲击也不同，因此荒漠化发生机理复杂。,荒 漠 化 景 观,内蒙古草原由于长年干旱，沙尘暴肆虐，把地表土壤吹走，使草根裹露，大面积沙化。,内蒙古草原由于连年干旱，地表水下降，超载放牧，导致草原严重沙化，地表植被严重破坏，绿色草地已很少见。,由于干旱无雨，地表水严重下降，在内蒙古的一些地区人们已无法生存，不得不背井离乡，有很多地方成为无人村。,由于生态恶化，荒漠化加剧，我国现已有24000个村庄消失。,我国西北地区荒漠化成因 危害 治理关系图,深居大陆内部的地理位置,晴天多、日照时间长,大风频繁,干旱自然景观,地表植被呈东西
9、差异河流稀少、多内流河,二大盆地一大高原风蚀地貌、沙漠广布,过度放牧过度开垦,气候干旱降水稀少,土地沙化,土地退化,生物生产力下降,粮食、牧草减产,影响区域可持续发展,成因,封沙禁牧禁樵禁采,合理用水生态移民,实现区域可持续发展,措施,措施,危害,三、全球荒漠化现状 荒漠化已被公认为当今世界的头号环境问题，目前全世界2/3的国家和地区、1/4的陆地面积、近12亿的人口受其危害。荒漠化的扩展速度：全球约600万公顷/年（其中牧场320万公顷，旱地250万公顷，水浇地12.5万公顷）2100万公顷/年的土地退化而不能生产谷物。亚洲是世界上受荒漠化的人口分布最集中的地区。遭受荒漠化影响最严重的国家依
10、次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。我国有4亿人生活在受荒漠化影响的地区，全国每年因荒漠化造成的经济损失巨大，许多村庄、铁路、公路、水库以及灌渠等受到风沙的威胁，同时荒漠化造成地表土裸露，为沙尘暴提供了充足的沙源。,四、中国土地荒漠化现状,依据2004年进行的第三次全国荒漠化和沙化土地监测：截至2004年，全国荒漠化土地总面积为263.62万平方公里，占国土面积的27.46%。分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、山东、河南、海南、四川、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆18个省（自治区、直辖市）的498个县（旗、市）。与1999年相比，全国荒漠化土地面积减少37924平
11、方公里，年均减少7585平方公里。全国沙化土地总面积到1999年为173.97万平方公里，占国土总面积的18.12%，分布在除上海、台湾及香港和澳门特别行政区外的30个省（自治区、直辖市）的889个县（旗、区）。与1999年相同监测范围内的沙化土地面积相比，全国沙化土地面积净减少6416平方公里，年均减少1283平方公里。,目前，我国荒漠化和沙化状况总体上有了明显改善，已从20世纪90年代末的“破坏大于治理”转变到“治理与破坏相持”，荒漠化和沙化整体扩展的趋势得到初步遏制，但局部地区仍在扩展。但是基于我国的国情和沙情，我们必须清醒地看到当前我国土地荒漠化和沙化的总体形势仍然是很严峻的。,呼和浩
12、特,喀什,呼和浩特,距渤海 千米,喀什,距渤海 千米,距印度洋 千米,560,3510,1870,沙尘天气是指强风从地面卷起大量尘沙，使空气浑浊，水平能见度明显下降的一种天气现象。分为浮尘、扬尘和沙尘暴三类。浮尘：均匀悬浮在大气中的沙或土壤粒子使水平能见度小于10 km。扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在110 km之间。沙尘暴：强风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1 km。强沙尘暴：水平能见度小于500 m。,环境卡片沙尘天气,沙尘暴污染,过度地滥砍滥伐、毁林开荒，造成水土流失、沙化面积不断扩大。目前在我国，土地沙化每年以2460平方公里的速度推进，每年水土流失
13、面积10000平方公里，森林面积减少3000万亩。,沙尘暴推毁村庄,沙 尘 暴 袭 击 北 京,2002年3月 15日，来自蒙古东南部的沙尘暴飞至北京，持续49小时，分布高度为3500米左右，3月20日第二次袭击北京持续51小时，此次沙尘暴北京总降尘量高达3万吨，人均2公斤！据估计，每年大约有1百万吨的沙尘会被吹落在北京。,2002年3月17日，OrbView-2卫星拍摄了这张真色彩的照片。在图中很容易就能辨认出褐色的沙尘暴，它正在穿越日本北部进入东太平洋。,建防护林带,乳化沥青固沙,治沙措施,生物治沙,治沙措施,工程治沙,治沙的其它一些措施：1、牧畜数量与农作物种植均应按环境负荷能力进行。2
14、、改善耕种方法，例如轮耕法，减少水土流失，避免过度耕作。3、鼓励农民种植一些高产量而生長迅速快的农作物，以增加粮食供应。4、恢复原來植被；并种植防风林或防护林带，既挡风沙、也抓流沙，并提高空气和土壤湿度。5、控制人口增长，减低对土地的压力。6、固定流沙，阻止流沙到达农地及各类设施。劝导人们停止过度砍伐树木。,第四节 土壤侵蚀（水土流失）,一、土壤侵蚀的概念,土壤侵蚀：是指土壤或其他地面组成物质在外应力作用下，剥蚀、破坏、分散、分离、搬运和沉积的过程。,土壤侵蚀强度：可反映单位面积上土壤流失量的大小，通常以土壤侵蚀模数表示，即每年每平方公里范围内的土壤侵蚀量（吨数）。其单位用t/(km2年)，或
15、用每年侵蚀掉的土层厚度（mm）表示。,二、土壤侵蚀的类型,根据其破坏土壤的外应力不同，可分为水蚀、风蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和泥石流五大类。,三、土壤侵蚀的危害 土壤侵蚀不仅使肥沃表土层减薄，养分流失，蓄水保水能力减弱，最终将使表土层直至全部土层被侵蚀，成为贫瘠的母质层，甚至成为岩石裸露的不毛之地。土壤侵蚀还使区域生态恶化，影响河流水质和水库的寿命。四、防治土壤侵蚀的措施 因地制宜地开展植树造林，植灌和植草与自然植被保护和封山育林相结合，生物措施与工程措施相结合；水土保持与合理的经济并发相结合，并以小流域为治理单元逐步进行综合治理。,第五节 生物多样性,一、生物多样性定义,在生物多样性公约（Co
16、nvention on Biological Diversity，1992）里，生物多样性的定义为：所有来源的活的生物体中变异性，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成生态综合体；这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性（The variability among living organisms from all sources including:inter alia,terrestrial,marine and other aquatic ecosystem and the ecological complexes of which they are part,this in
17、cludes diversity within species,between species and of ecosystem）。,生物多样性是地球上40亿年生物进化留下来的宝贵财富，是人类赖以生存和发展的基础。,二、生物多样性分类,遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性,三、生物多样性的价值,直接使用价值间接使用价值潜在使用价值,对于人类来说，生物多样性具有巨大的价值，包括以下三个方面。,1.直接使用价值,许多野生动、植物具有药用价值；,生物多样性具有科学研究价值,生物多样性还有美学价值,李时珍的本草纲目,野生生物为杂交育种提供基因库,陶冶人们的情操，美化生活人们的休憩、旅游激发文学艺术创
18、作灵感,许多野生生物是重要工业原料。,2.间接使用价值,指生物多样性具有重要的生态功能每一种野生生物都对生态系统的稳定性作出了贡献。一旦减少，人类的生存环境将受影响。,3.潜在使用价值,对大量的野生生物，我们目前尚不清楚它们的使用价值，但是它们具有巨大的潜在使用价值。,一种不起眼的野草（过去）,可用于各类疟疾。尤其适用于抗氯喹、抗喹哌恶性疟疾和凶险型脑型疟的救治。（现在）,双氢青蒿素,四、我国生物多样性概况,动物物种数比较（鸟类种数最多的国家之一）裸子植物种数世界首位苔藓、蕨类和种子植物（3万多种，居世界第三）,我国幅员辽阔，地大物博，有极其丰富的物种和多种多样的生态系统。,1.我国生物多样性
19、的特点,（1）物种丰富,中国和世界动物物种数比较,（2）特有的和古老的物种多（如大熊猫、银杉、扬子鳄等）,（数据来自国家环境保护总局）,（4）生态系统多样 在我国辽阔的国土（含蓝色国土）上，地貌、气候等环境导致了种类繁多的生态系统的形成。,（3）经济物种丰富 作为四大文明古国，我国的农业开发史非常悠久，栽培植物和家养动物居世界前列。,2.生物多样性面临的威胁,生物多样性受到严重破坏。我国已有的动植物种类受到威胁，高于世界的平均水平。,中国：已经灭绝的生物 濒临灭绝的生物,灭绝、濒临灭绝：现在每年全世界物种灭绝速度加快，据专家估算，每小时约有3个物种灭绝。,物种多样性和遗传多样性减少,野马、新疆
20、虎、毛脉蕨,大熊猫、金丝猴、银杉、人参等,目前全国草地退化速度加剧，平均每年以200万公顷的速度增加，16.7的国土已被风蚀沙化。,那么，生态系统的多样性情况又如何？,号称“千湖之省”的湖北省，解放初有大小湖泊1066个，现仅100多个，水域面积仅为原来的30%。,生态系统的多样性也面临着严重的威胁！,3.威胁原因,生存环境的改变和破坏。主要原因,掠夺式的开发、利用。如滥捕乱猎、滥采乱伐(森林98洪灾3000多人死亡),环境污染。（例如各类河流、湖泊）,外来物种的入侵（引种）使原有的物种生存受威胁（如水葫芦）,五、生物多样性的保护,建立和完善自然保护区网络，将有代表性的自然生态系统和珍惜濒危生
21、物及其生存环境保护起来。对生物多样性有主要意义的野生动植物物种进行保护。采取积极主动的措施，防范外来物种。生物安全性的评估与控制。合理开发与利用生物资源。加强国际合作。宣传教育与公众参与。,主要包括以下方面：,1.自然保护区,设立的目的：(主要功能)保护珍惜濒危动植物的集中分布区保护有代表性的自然生态系统,“天然基因库”,“天然实验室”,“活的自然博物馆”,自然保护区还具有以下的功能：,2.湿地,（1）湿地的定义：指水位经常接近地表或为浅水覆盖的土地。,（2）湿地的类型及特点,天然湿地：沼泽、滩涂、河流、湖泊、低潮时水深不超过6米的浅海区。,人工湿地：水库、稻田、鱼塘、人工河、人工湖,陆地和水
22、体的过渡地带,珊瑚礁,滩涂,沼泽,河流,湖泊,红树林,人工湿地,（3）我国湿地的分布,防止海岸侵蚀，防御台风和风暴潮，维护生物的多样性,分布广泛，类型多样：从热带到寒温带、沿海到内陆、平原到高原都有湿地的分布。分布不均：东多西少。,（4）地球之肾,湿地的重要价值：提供水资源、调节气候、涵养水源、调蓄洪水、美化环境、净化水中污染物质、保护生物多样性。,被誉为：地球之肾、生命的摇篮、鸟类的天堂,湿地是自然界中具有较高的生产力和丰富的生物多样性的生态系统。,第六节 生态工程,一、生态工程的概念,我国生态学家马世骏对生态工程定义为：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则
23、，结合系统工程的最优方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。,1、生态工程的定义,例如形成的有稳定物质能量流动链条的桑基鱼塘生态工程。,2、生态工程的意义,解决人类面临环境恶化的状况，提高现有农业生产空间的效率；,避免生态资源的巨大浪费，合理利用资源，实现可持续发展；,1、农业生态系统2、节水与废水处理利用的生态工程3、山区小流域综合治理与开发的生态工程4、清洁及可再生能源系统开发的生态工程5、生态建筑及生态城镇建设的增加绿化面积的生态工程6、恢复水陆生态的生态工程,二、生态工程的类型及应用,1、农业生态系统：可分为农田、农业、及农村生态工程三个层次。其对象分别是农田、农业、农村,我国典型
24、的农业生态工程桑基鱼塘,桑基鱼塘原理图,广东肇庆生态农村系统,2、节水与废水处理利用的生态工程,利用生态过程将废水回收、再生、回用、再循环等。,以人工湿地为例讲解。,深圳人工湿地处理城市生活污水基地,人工湿地的机理,以人工方式建设成湿地，并利用湿地中微生物、高等植物、以及动物等的综合作用，在吸附、氧化还原、生物降解等作用下，使污水污染物浓度减低。,通常人工湿地使用的植物,浮游植物系统,沉水植物,挺水植物,人工湿地处理城市生活污水,物理作用,化学作用,生物作用,常作为人工湿地处理污水的挺水植物芦苇,常作为人工湿地的处理污水的浮水植物,除了挺水、浮水、沉水植物之外，通常处理污水的人工湿地还会栽培一
25、些有经济价值的、比较耐湿的植物作为处理用的植物。,如：美人蕉、富贵竹、芋类植物等在治理污水的同时还可以获得一定的经济效益。,富贵竹,风信子,马蹄莲,芋,美人蕉,3、山区小流域综合治理与开发的生态工程,以水土保持为目的的生态工程以防风固沙为目的的生态工程,水土保持除了必要的施工建筑之外，还利用了生物生态系统的防侵蚀的作用达到防治水土流失的作用。,淮河入海口的水土流失防护工程,高速公路的护坡生态工程,垦地周围的防风生态林,4、清洁及可再生能源系统开发的生态工程,利用生态工程建设减少废物产生，并合理利用废物。,集约养殖产生大量禽畜粪尿,堆肥处理太慢,直接用于农田施肥太肥,产生大量异味,生态方法达到零排放,5、生态建筑及生态城镇建设的增加绿化面积的生态工程：如建筑的立体绿化，屋顶花园；,美丽的屋顶花园,6、恢复水陆生态的生态工程：荒山、滩涂等退化的生态系统的恢复,对荒山采取搭配种植果树、农产品，水土保持林木、薪材林的方式以达到综合治理的目的,
