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生态修复类项目培训 主要内容 生态修复 生态修复的基础概念生态修复的实施生态修复典型项目案例 分类 环境修复 让环境回归自然 带有典型污染物 土壤 地下水 无典型污染物 搬迁工厂 尾矿库 生态修复 退化的生态系统 天然生态系统 草原 荒漠 森林 河湖海 半自然生态系统 农田 村落 人工生态系统 城市城镇 商业区 住宅区 工业区 现状 草原荒漠化 森林退化 河湖海生态恶化 水体黑臭 生物多样性降低 大量灭绝农村生态环境恶化 农田减产城市空气污染严重 内涝 农田 裸露矿山 现状 生态破坏 裸地 森林采伐迹地 弃耕地 现状 生态破坏 沙漠化地 采矿废弃地 垃圾堆放地 现状 生态破坏 受损水域 植被覆盖减少 珊瑚礁死亡 受损滩涂 现状 生态破坏 生态破坏 裸地森林采伐迹地弃耕地沙漠化地采矿废弃地垃圾堆放场受损水域 河湖海 物种多样性较低层次结构简单化食物网结构变化能量流动出现危机和障碍物质循环发生不良变化系统生产力下降生态系统服务功能衰退系统稳定性下降 过程 生态系统退化的过程 森林资源不足森林资源质量不高林地保护管理压力增大营造林难度越来越大 87 水土流失现状 水土流失土地面积占国土面积比例 黄土高原剧烈流失区长江 珠江流域强烈流失区淮河 辽河流域及太行山 鲁中山区中度流失区其他轻度流失区 37 50 现状 我国生态退化现状 分布区域 主要在西北 华北北部 东北西部及青藏高原的中 西部等13个省 自治区 和直辖市 27 全球气候变化长期片面追求经济利益 重蓄轻草 掠夺性经营 超载过牧和刈割 草地生态系统退化 退化草地面积占草地总面积比例 50 耕地重用轻养现象严重 肥料使用不当 土壤次生盐碱化现象化肥农药大量施用 地下水污染 土壤侵蚀与板结 污灌等 农田生态系统退化 退化农田面积占农田总面积比例 荒漠化现状 荒漠化土地面积占国土面积比例 森林生态系统退化 退化森林面积占森林总面积比例 物种日渐消失现代社会正在引发物种的大量灭绝 其规模可能会超过历史上发生过5次的大灭绝 保护生物多样性迫在眉睫 人与自然的关系日益恶化人类在科技不断发展的过程中 由于环境保护的意识淡薄 导致环境污染加剧 极端天气频发 天然林地面积锐减等一系列问题的产生 人与自然关系的日益恶化 影响 生态系统退化的影响 是生物 动物 植物 微生物 与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和 包括生态系统 物种和基因三个层次 是资源的需要 环境变化的需要 维持地球景观及物种多样性的需要和经济发展的需要 也是人文需求 旅游需求和生活品质 生存环境的需求 意义 保护生物多样性 目前各动植物园与保护区的数量和面积是远远不够的 并且彼此之间相互隔离 随着各地区不断的开发 保护区的压力也不断增大 生态保护也不是将责任推给保护区就可以做到的 因此 在任何地区对于已经破坏的环境 经受干扰的环境和受到威胁的环境 即退化环境 应进行适当的生态修复 以保护生物的正常生存 迁徙等生物规律 进而保护生物多样性 所谓生态修复是指对生态系统停止人为干扰 以减轻负荷压力 依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化 或者利用生态系统的这种自我恢复能力 辅以人工措施 使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展 主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作 恢复生态系统原本的面貌 这样 生态系统得到了更好的恢复 称为 生态修复 定义 生态修复定义 诊断 生态系统退化程度的诊断途径 生物途径生境途径生态系统功能 服务途径景观途径生态过程途径上述诊断途经之间既相互独立又相互联系 相互补充 也相互交叉 生物组成与结构 植物动物微生物 盖度 密度 分布格局 年龄结构等 生物数量 生物占据面积 总生物数量 各生物的数量等 生物生产能力 净初级生产力 生物量等 土壤生物部分 土壤微生物 土壤动物 土壤中高等植物的根等 气候条件 降水量 气温 光照 空气湿度 风等级 土壤条件 土壤理化性质 土壤养分 生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用为人类提供了食品 医药及其他生产生活资料 还创造与维持了地球生命支撑系统 景观组成 嵌块体 大小 形状 个数和构型 廊道 结构 类型 机制与网络等 景观结构 异质性 嵌块体 廊道和基质的构型 景观对比度等 种群动态 种子或生物体的传播 捕食者和猎物的相互作用 群落演替干扰扩散 养分循环生物的生理生化反应过程 光合作用 呼吸系统 等一些指标 诊断流程 生态要恢复到怎样的状态 生态修复与自然恢复的概念很接近 但如果考虑到自然从过去到现在发生了巨大的变化 就不能局限于将过去的生态复原这种想法 对生态修复而言更重要的是创造基于现在的潜能的最好的自然环境 需要考虑和讨论的问题 生态修复的主体调查的重要性信息公开与说明的责任人与自然的 结构 重构生态修复技术的开发环境影响评价的必要性制度化的探讨管理的重要性 思考 生态修复进行前 生态修复的原则 修复一般流程 森林生态系统恢复草地生态系统恢复湿地生态系统恢复水域 河 湖 生态系统恢复海洋和海岸带生态系统恢复废弃地 工业 农业 垃圾堆 生态修复路域生态修复城市自然生态修复 项目类型 生态修复类项目类型 天然林 神奈川县丹泽山地的自然林恢复 次生林 宇都宫市的鹤田沼绿地 里山建设和树林管理 破坏森林 秘鲁南部干旱森林恢复 伊卡工程 灌草地 美国南加利福尼亚海岸鼠尾草灌丛恢复 河口湿地 西班牙瓜达尔基维尔河河口潮沼湿地恢复 河道 美国芝加哥河自然化恢复 湖泊 美国Apopka湖的富营养化与生态恢复 垃圾填埋地 韩国首尔市兰芝岛世界杯公园 煤矿开采迹地 南非东部高地草原露天煤矿开采迹地的恢复与重建 道路 北京门头沟新城滨河森林公园道路边坡生态恢复 城市森林 日本东京明治神宫的城市森林营造 案例目录 自然林恢复 神奈川县丹泽山地的自然林恢复 背景介绍 天然林 丹泽山地位于城市周边 于20世纪80年代开始出现森林结构的显著变化 上层树木的立枯和林地植被开始衰退 调查原因如下 臭氧 土壤干燥化 山毛榉叶蜂 梅花鹿的累积性采食 并且 土壤流失造成了水源涵养机能以及生物多样性保护机能的下降 受梅花鹿的采食压力和踩踏等影响 造成的植被退化是本案例中重重要的矛盾 修复思路 四个方向 1 山毛榉林和林地植被的保护2 梅花鹿等大型动物个体群的保护3 珍稀动植物的保护4 过度利用对策 三个基本方针 1 自然环境的科学管理2 基于生物多样性保护原则的管理3 神奈川县居民与行政单位之间的合作 修复手段Methods 1 植被保护栅2 防止啃食树皮网3 个体数量管理 自然林恢复 神奈川县丹泽山地的自然林恢复 用来保护林地植被 标准大小为单边40m 考虑地形的起伏 回避破损 考虑动物迁徙路径为配合微地形和树木的生长状况 小栅栏单边为10m 大栅栏单边可为50m考虑景观 栅栏被刷成茶色 保护容易遭啃食的树种 在志愿者的帮助下安装防啃食树皮网 在林地植被衰退较为显著的地域 进行梅花鹿的猎杀 在猎友会的帮助下 将梅花鹿的栖息密度降至现状的五成至八成 实施评价和现状 植被保护栅1 珍稀植物4种珍稀植物重新出现 但个体数量较少 生存形势仍不乐观 2 莜竹保护栅内外的莜竹杆长 第3年栅栏内平均杆长15 5 17 6cm 外平均为10cm 7年栅栏内平均杆长70cm 外平均为10cm 保护效果明显 但正常个体杆长为1 5 2 0m 恢复还需要更长时间 3 后继树木16种自生的乔木植物 通过栅栏的保护 树高均有显著提高 而栅栏外却没有显著成长 并有4种树木反而降低 4 不嗜好植物栅栏内植物出现频率没有增加 而栅栏外部分植物的出现频率有所增加 5 一年生草本植物栅栏内不断减少 而栅栏外有增加和维持的倾向 防止啃食树皮网未保护的树木遭到啃食 个体数量管理由于安全问题 人工捕获梅花鹿的目标未完成 自然林恢复 神奈川县丹泽山地的自然林恢复 背景介绍background 宇都宫市的鹤田沼绿地保护区位于市区西端 约30公顷 内部存在湿地 也是尝试包括周边林地在内的保护和再生课题的绿地 次生林恢复 橡子的里山建设和树林管理 鹤田沼绿地 目标设定Target 保护作为池塘和溪流的水源林的功能 恢复过去的里山森林 恢复连结水与生物的生态系统 补充残留的树林 使其拥有作为动植物栖息地的面积和连结作用等 次生林恢复 橡子的里山建设和树林管理 鹤田沼绿地 目标设定Target 次生林恢复 恢复方法Methods 背景介绍background 主要由干旱林 残存灌木丛构成的干旱森林因为滥砍滥伐导致99 的本地植被和森林锐减 由此引起当地生态退化 并导致当地一条季节性河流被侵蚀消减成为一条深达15m的干枯沟壑 伊卡工程 又名 秘鲁南部干旱森林的生境恢复和可持续管理工程 由英国皇家植物园 RoyalBotanicGardens 负责并得到DEFRA达尔文基金会支持 砍伐迹地的修复 秘鲁南部干旱森林恢复 伊卡工程 目标Target 1 基础调查2 生物多样性恢复3 宣传教育 植物照片 Plantphotos 书籍 Books 视频 Films 海报 Posters 论文 Scientificpapers 文章和公宣 Articlesandpublicity 砍伐迹地的修复 秘鲁南部干旱森林恢复 伊卡工程 修复和保护Restorationandconservation 1 保护残存物种2 恢复本地树种3 建立乡土树种苗圃 监测和控制滥砍滥伐行为制定保护条约撤销了所有使用木炭的许可 避免使用土壤改良剂 混合泥团和自然生成的种子 改造山涧河床建立试验田做对照试验 用本地种替换非本地种 节水滴灌 人工地面灌溉 地下灌溉 污水浇灌 建立生态栖息地恢复区 人工筑巢 乡土树种 灌木树种 植被vegetation 砍伐迹地的修复 秘鲁南部干旱森林恢复 伊卡工程 修复和保护Restorationandconservation 恢复效果Target 在村庄恢复地因避免使用土壤改良剂 井水缺乏必要的营养 受浅层贫瘠土壤和有效水资源的限制 恢复难度较大 目前已经掌握到详细的植物和鸟类多样性基础变化的数据 在农业工业地种植24种先锋物种三年后 70种新的植物种出现 结合菊科植物生长快速的特点 安置鸟类栖木和造巢地点吸引了39种鸟类和两种地方性爬行动物 刺槐 秘鲁胡椒和牧豆树都可以在桉树防风林下生长并逐渐取代现存的桉树 秘鲁胡椒生长异常迅速 18个月后高达4 5 砍伐迹地的修复 秘鲁南部干旱森林恢复 伊卡工程 背景介绍 芝加哥河在过去的150年里 为了军事和贸易的发展 河道不断被疏浚和裁弯取直 河岸被固化 大量的工业垃圾及污染物被直接倾倒在河流中 使河流变得臭气熏天 大量外来物种入侵 生物多样性降低 河岸被侵蚀 河流生态系统遭受严重破坏 20世纪末 芝加哥市开始致力于改善芝加哥河的水质和生态环境 尝试恢复芝加哥河的自然特性 创造一个继承了城市文化传统和创新发展的复兴的芝加哥河为公众提供广泛的休闲娱乐性出入口提高河岸稳定性 美化河岸景观 改善生物栖息地质量和水体质量支持对河流友好和相容性的商业及工业开发通过改善芝加哥河滨水地区的环境提高芝加哥市市民的生活质量 目标 河道的修复 美国芝加哥河自然化恢复 修复方法 1 河流自然化设计1 矮墙式河岸处理2 板桩护岸的植物强化处理2 河岸恢复的工程技术1 植物扦插技术2 植物纤维卷技术3 植物垫层技术3 挑空式亲水平台4 创造和恢复野生生物环境5 浮岛技术 芝加哥市议会在1998年补充了城市区划法规 补充后的法规使芝加哥河的规划目标进一步具体化 补充后的法规要求距芝加哥河30米内的新开发项目必须退后河岸10米 以保留河岸特性并为以后可能建设的滨河绿带预留足够的空间 河道的修复 美国芝加哥河自然化恢复 河道的修复 美国芝加哥河自然化恢复 兰芝岛多年来共接纳垃圾9 2亿m2 面积82 3hm2 垃圾堆高度约90m 由于没有采取合理的填埋方式和垃圾分类 导致污染严重 这里经历了15年的植被自然演替 生态环境有所改善 由于紧邻世界杯赛场 因此规划对此地进行生态修复和规划建设 背景介绍 垃圾填埋地 韩国首尔市兰芝岛世界杯公园 注重生态的设计手法和精细的施工养护促进了兰芝岛生态系统的恢复 改善了周边地区的城市生态环境 2000 2005年的调查数据显示 环境亲和型公园建设使兰芝岛及附近汉江流域地区的物种多样性和环境状况得到了巨大的改善 效果评价 修复手段 1 土壤安定化处理1 垃圾填埋场周围环境管理2 垃圾渗滤液的阻断3 沼气处理4 斜面护坡工程5 上部覆土工程2 开发建设 垃圾填埋地 韩国首尔市兰芝岛世界杯公园 在严重污染的土壤中注入微生物来该来改良土壤引入植被促进垃圾的分解和防止土壤侵蚀选择抗逆性强的乡土植物品种作为绿化材料运用生态学的观念运用于公园的维护管理 世界杯公园占地350公顷 有5个园区组成 和平公园 蓝天碧草公园 夕阳公园 兰芝川公园和兰芝汉江公园 建设隔水墙 渗滤液收集容器 地下水观测容器设置污水处理所 地下水处理所 建设沼气孔道 兰芝岛热能供应站 设置调整垃圾山斜面倾角的保护球播撒树种和草种 防止山体滑坡并可以调整山体倾斜度 在垃圾填埋层上覆盖50cm厚的土层 在土层下铺设防渗膜在易渗水的排水层和覆土层上再覆土30cm 垃圾填埋地 韩国首尔市兰芝岛世界杯公园 背景 加利福尼亚海岸鼠尾草灌木 CoastalSageScrub CSS 群落分布于太平洋沿岸的狭长区域 CSS由几种不同维管束植物联合组成 加利福尼亚鼠尾草是优势种 加利福尼亚丁香 荞麦 耐旱的石猴花 鼠尾草等耐旱植物是群落的常见中 CSS曾覆盖了加州海岸低地约2 5 的面积 由于城市化 频繁火灾 外来种入侵 氮素沉积及其他干扰 CSS物种丰富度不断降低 密度急剧下降 破碎化严重 40 的CSS消失 如今大部分栖息地被一年生欧洲草种和外来黒芥菜为主的草地所包围 本地草地几近消失 南部的橡树林地也受到了威胁 20世纪90年代初 CSS中超过60种维管植物 超过30种动物稀少甚至濒危 灌草地恢复 美国南加利福尼亚海岸鼠尾草灌丛恢复 恢复效果评价 通过5年的恢复 大部分CSS的冠层部分得到恢复 群落物种丰富度有所提高 动物方面的恢复 CSS区占UCI保护区种数 鸟类恢复为10 13 蝴蝶为11 18 并有2个新种出现 爬行类为7 7 恢复效果较好 修复手段 1 播种法恢复1 选择恢复模版2 种子收集3 播种种植4 外来种的处理2 抢救性移植 选择与恢复地点照射量 坡度和土壤条件相似的自然区域 即找生态相似性较高的区域作为恢复模版 收集来自本地或光照亮 土壤类型 坡度相近的地段 以保证种子的本地化建立种子库 水利播种 机械播种 人工撒种 苗圃培育移植 人工除杂草 刈割 火烧 灌草地恢复 美国南加利福尼亚海岸鼠尾草灌丛恢复 恢复效果 灌草地恢复 美国南加利福尼亚海岸鼠尾草灌丛恢复 工程背景 Donana湿地接纳来自欧洲地区的约50万迁徙过冬的水禽 由于农业的发展 河口现存的潮沼湿地只占20世纪初湿地总面积的1 9 60年前在原堤坝外围建了一座平行的土质堤坝 并在两坝间填入挖来的沉积物 整个提防在沼泽中伸展开来 宽约0 25km 长2km 深0 5 2 8m 它们的建成使潮汐流消失 一些水禽的生境消失 湿地沦为 废弃地 生物多样性大大降低 此外河口潮沼还受到了互花米草的入侵 在短时间内重建潮汐流 打通入河口的渠道 实现生境多样化 恢复湿地的鱼类和鸟类群落 纸杯覆盖率和物种丰富度 使其接近天然湿地群落 根据自我组织设计方法 人为构建一系列不同的生境 不同的网络将河口和研究区域联系起来 并通过这种网络构造生物群落 工程目标 河口湿地恢复 西班牙瓜达尔基维尔河河口潮沼湿地恢复 1 移除沉积物2 重建潮汐流和恢复生境多样化1 N区 22hm2 实行高强度干扰2 S区 30hm2 实行低强度干扰 河口湿地恢复 修复手段 挖除沉积物 形成一块凭证且具有轻微坡度 0 3 的裸露表土 向河口倾斜重整大坝高度为2 85m 控制涨潮洪水通过量为17 潮水通过槽堤从河口进入湿地沿内部堤坝在湿地周围建2km的道路 作为参观通道 开通两条通往河口的渠道 构建一个蜿蜒交错的沟渠网络模拟潮沼的变化 构筑一个池塘和三块岛屿创造多样化生境 在其中两个岛屿覆盖10 20cm含植物种子和土壤动物的沙质表层土 另一个不加 打通三条通往河口的渠道 横截面积小于N区 底宽3m 高1 95m 不设溢流堰 让水流直接冲蚀底床对原来平整的湿地表面进行地形改造 切分成树枝状的小块湿地对原生沙区灌木丛进行保护 环绕修建高1 5m的土坝 阻止潮水淹没灌木丛 营造低盐度淡水生境 1 2 4 3 N区拍于同一地点的四张图片 1 为2000年洪水到来前恢复工作刚刚完成时期2 3 4分别为2001 2002和2003年渠岸和泥滩植被快速演替结果 此后N区的植被外貌几乎没有发生改变 河口湿地恢复 西班牙瓜达尔基维尔河河口潮沼湿地恢复 恢复效果 通过5年的恢复期 湿地的鱼类和鸟类群落 植被覆盖率和物种丰富度已比较接近天然湿地 因为在邻近地区有足够的生境来源 利用生态系统的自我调节 提供了一个非常好的提高该地区生物多样性的方法 此工程还对潮沼水文条件进行了恢复 该地区的生物多样性通过多样化的生境镶嵌以及生物桥的辅助扩散而得到充分发展 监测 1 渠道内的沉积作用2 植被监测3 鸟类观测4 鱼类采样 河口湿地恢复 西班牙瓜达尔基维尔河河口潮沼湿地恢复 项目背景 Apopka湖处于美国佛罗里达州中部 属亚热带气候 年平均水温25 湖泊面积124km2 主要水源是降水 其次是农业排放水和地下泉 受常年来城市污水 工业废水和农业排放水的污染 目前Apopka湖属超富营养型 浮游蓝藻和滤食性鱼类砂囊鲥是该湖动物区系的优势种类 湖泊恢复 美国Apopka湖的富营养化与生态恢复 恢复效果 通过治理 近年来Apopka湖水质有了明显的改善 比较1987 1995 恢复前 和1995 2003年 恢复期 两个阶段 总磷从217 g L降至153 g L 叶绿素a从100 g L降至71 g L 总悬浮物从93mg L降至66mg L 这些指标均下降了29 修复手段 1 降低外源磷输入2 建造人工湿地 过滤湖水中的悬浮物3 捕获砂囊鲥和生物操纵 购买湖北岸的农场 将其改造成湿地 以切断农业径流 湖水中磷90 以颗粒性磷的形式存在 一方面除磷 一方面提高湖水的透明度 4 种植水生植物5 提高水位变动幅度 在湖的浅水区种植本地水生植物 利用干旱期在沿岸带种植多种水生植物 湖泊恢复 美国Apopka湖的富营养化与生态恢复 湖泊恢复 美国Apopka湖的富营养化与生态恢复 项目背景 南非东部的高地草原曾是天然的绿色草场随着露天煤矿的开采 导致地形受到干扰 土壤侵蚀 表土结皮变硬 使得土壤中的磷 钾 锌等限制植物生长的关键营养元素缺失 土壤中有机碳和氮流失严重各种干扰因素交互作用下 乡土植被也受到较大破坏 煤矿开采迹地 南非东部高地草原露天煤矿开采迹地的恢复与重建 将土地恢复到煤矿开采前的土地容量 开采后的土地被新的土地重新覆盖 恢复景观功能 排土场被其他地方取来的表层土覆盖煤场附近的构筑物及相关管理和维护区域通过精确干预手段得以还原在草地种植适应当地土肥的作物 并保证未来几年的高产 利用作物的残体来补充土壤肥力 恢复目标 修复手段 1 地形改造1 拆除矿坑内的基础建筑2 煤渣回填2 植物定植1 植入顶级种的繁殖体2 引入先锋种植物3 适当施肥3 牧场管理1 维持牧场土壤的肥力2 实现围栏轮牧休牧3 促进植物群落演替 煤矿开采迹地 南非东部高地草原露天煤矿开采迹地的恢复与重建 工程背景 门头沟森林公园在初期开发建设过程中不可避免地会对原有山体进行改造 创面及边坡若不及时进行处理 不仅景观效果会变差 还有可能造成水土流失 冲垮路基 损坏基础设施等后果 甚至造成滑石碎石滚落危害游客人身安全等严重安全隐患 因此需要采取生态恢复措施 恢复受损的道路及边坡 路域恢复 北京门头沟新城滨河森林公园道路边坡生态恢复 通过一系列坡面生态恢复技术措施 在道路边坡快速绿化美化方面起到了非常好的作用 施工工艺成熟 时间成本较低 生态恢复效果较好 通过种植景观林 恢复生态景观 最终环绕水库形成万亩森林公园 将有效地改善门头沟新城的生态环境 带动周边地区休闲度假产业的发展 恢复效果 修复手段 框架梁治理绿化技术植生袋绿化技术生态袋压播绿化技术生态袋喷播绿化技术挡土墙加植生袋修复技术生态植被毯绿化技术 路域恢复 北京门头沟新城滨河森林公园道路边坡生态恢复 项目概况 明治神宫位于东京涩谷区的中心 占地72hm2 森林西侧是为祭奠明治天皇和昭宪皇太后于1920年修建的代代木公园 修建前除一部分是代代木庭园外 大部分是农田和杂草丛生的原野 明治神宫的森林经过90余年的营建和管