生态重建概念及其技术.ppt

生态重建 环境工程2011 2班20114358王贤斌 生态重建的发展历程生态重建系统的特征生态重建与恢复应用原则和技术生态恢复与重建程序步骤恢复和重建成功的标准未来恢复重建生态学研究趋势 生态重建 EcologicalRestoration 的发展历程 EcologicalRestoration的先驱者是2008年辞世的著名英国生态学家A D Bradshaw 北美的学者一般倾向于认为生态重建是将景观回转到其 原生 状态的目标 即重建在人类造成退化之前的状况 多数欧洲学者所研究的景观已有数千年的人居历史 他们质疑前者的提法 认为在世界多数地区 原生 一词已没有多少意义 无论如何 在生态重建的实践和理论中都要涉及到重建结果的生态系统的质量和历史范畴 即生态系统的 整体性 ecologlcalintegrity 包涵一个生态系统的生物多样性特征 如种类组成和群落结构 以及所有维持生态系统正常功能与过程因素的整体性 另一点是生态系统的 历史真实性 historicalfedility 即要不要回复到 原生 的状态 Bradshaw Chadwick 1980 Bradshaw于1980年给出了生态重建的第一个定义 Restoration作为一个总括的术语 用以描述下述所有这些行动 企图提高被损伤土地质量或等级的行动 或恢复被破坏的土地 使其重新有利使用 处于生物潜势被恢复的状态 Bradshaw Chadwick 1980 国际生态重建学会1990年的定义寿命较长 也最有争议 生态重建是一个有意于改变一个生境而去建立一个定义明确的 本土生长的 有历史的生态系统的过程 这一过程的目的是要仿效一个特定生态系统的结构 功能 多样性和动态 显然 该定义对什么是restoration缺乏一致的意见 也不明确生态重建到底想完成什么任务 对什么是 本土 在美国与欧洲的学者之间有很大分歧 本土 的概念是否要追溯到千年以前 Higgs 2003 美国国家研究理事会 NationalResearchCouncil NRC 于1992年提出了一个冗长但被广为引用的定义 Restoration被定义为一个生态系统返回到一个十分近似于受干扰之前的状况 在重建之中 资源的生态损伤得到修理 生态系统的结构与功能都得到恢复 仅仅恢复了外形而不是功能 或者是仅具有一个人工外表的功能而与自然资源很少相似则不能作为重建 重建的目的是要仿效一个自然的 功能性的 自我调节的 并与其在其中出现的生态景观相整合的系统 通常 自然资源的重建要求下列过程之一 先成的自然水文与地貌条件的重构 环境的化学清除或调整 以及生物措施 包括再植和重新引进已不存在或目前不能存活的原生种类 NationalResearchCouncil 1992 JohnCairns将科学的与社会的因素考虑融为一体 生态社会学的restoration乃是重新检视人类社会与自然系统关系的过程 因此修理与破坏可以平衡 或者 重建的实践最终将超过破坏的实践 Cairns 1995 该定义特别强调了人类社会的作用 国际生态重建学会 1996 的正式定义 生态restoration是一个协助生态整体性的恢复与管理的过程 生态整体性包括一个在生物多样性 生态过程和结构 地区与历史范围与可持续化实践等变异性的严格范围 Higgs 2003 国际生态重建学会 2002 的最新定义 生态重建是协助一个遭到退化 损伤或破坏的生态系统恢复的过程 Ecologicalrestorationistheprocessofassistingtherecoveryofanecosystemthathasbeendegraded damaged ordestroyed SocietyofEcologicalRestorationInternationalPrime 2002 该定义简明扼要 得到一致公认 被延用至今 生态重建 EcologicalRestoration 是自20世纪80年代以来生态学领域最活跃的关键行动之一 在我国曾被译为 生态恢复 经查验其英语涵义和演变过程 建议正名为 生态重建 指在人为辅助下的生态活动 而 生态恢复 EcologicalRecovery 在国际文献中指没有人直接干预的自然发生过程 二者不容混淆 中国科学院院士张新时在其论文 关于生态重建和生态恢复的思辨及其科学涵义与发展途径 强调自然恢复和生态重建的三类时间尺度 即地质年代尺度 千 万 亿年 自然生态系统世代交替和演替尺度 十 百 千年 和生态建设时间尺度 一 十 百年 前二者为自然恢复尺度 三者相差2 3个数量级或更多 在生态重建的研究和实践中 涉及的相关概念有 生态恢复 EcologicalRestoration 生态修复 EcologicalRehabilitation 生态重建 EcologicalReconstruction 生态改建 EcologicalRenewal 生态改良 EcologicalReclaim 虽然在涵义上有所区别 但是都具有 恢复和发展 的内涵 即使原来受到干扰或者损害的系统恢复后使其可持续发展 并为人类持续利用 Restoration是指对受到干扰 破坏的生态环境修复使其尽可能恢复到原来的状态 Reclaimation是指将被干扰和破坏的生境恢复到使它原来定居的物种能够重新定居 或者使原来物种相似的物种能够定居 Rehabilitation是指根据土地利用计划 将受干扰和破坏的土地恢复到具有生产力的状态 确保该土地保持稳定的生产状态 不再造成环境恶化 并与周围环境的景观 艺术欣赏性 保持一致 Reconstruction是指通过外界力量使完全受损的生态系统恢复到原初状态 Renewal是指通过外界力的力量使部分受损的生态系统进行改善 增加人类所期望的人工特点 减少人类不希望的自然特点 目前学术上用的比较多的是 生态恢复 和 生态修复 生态恢复的称谓主要应用在欧美国家 在我国也有应用 而生态修复的叫法主要应用在日本和我国 生态重建的实用定义 根据生态学原理 通过一定的生物 生态以及工程的技术与方法 人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程 调整 配置和优化系统内部及其外界的物质 能量和信息的流动过程和时空次序 使生态系统的结构 功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平 由上述定义可知 实际应用中 我国生态建设的核心就是生态重建 而生态修复的涵义则主要包含了生态重建和生态恢复 生态重建系统的特征 国际生态重建学会提出重建生态系统的九个特征 可大致归纳如下 1 重建的生态系统具有适当的群落结构 应尽可能由当地种构成 但在重建的人工生态系统中则容许引入外来的驯化种 且应包括对生态系统继续发展和稳定性必需的所有功能群 或有潜力通过自然的途径迁入的种 2 已重建生态系统必须具有正常的自我维持能力 能维持种群的繁育 并在现存环境状况下具有长期坚持的潜力 已重建生态系统在它发展的各个生态阶段都应具备正常功能 3 自然环境应当适合于重建生态系统种群的持续繁衍 是为生态系统稳定性和发展所必需的 已重建生态系统可适宜地整合于一个较大的生态体系或景观之中 与之通过非生物和生物流及交换发生相互作用 4 已重建生态系统具有足够的适应力 耐受当地环境中发生的正常周期性压力事件或因偶然干扰事件而波动 已重建的生态系统可以随着环境状况的变化而进化 SocietyofEcologicalRestorationInternationalPrime 2002 生态恢复与重建的原则 基本原则 后盾与支持 以美的享受 生态恢复与重建技术 生态恢复与重建技术 就是指运用生态学原理和系统科学的方法 把现代化技术与传统的方法通过合理的投入和时空的巧妙结合 使生态系统保持良性的物质循环 能量循环 从而达到人与自然的协调发展的恢复与重建治理技术 规划技术 3S技术 GIS 运用系统工程和信息科学的理论 综合分析具有空间内涵的地理数据 与遥感相结合 把遥感作为GIS的重要信息源 及时获取大量动态空间信息 以利于对恢复和重建生态工程进行规划 监测和管理 应用技术生物技术工程技术具体而言 生态恢复与重建技术分为土壤改造技术 植被的恢复与重建技术 防治土地退化技术 小流域综合整治技术 土地复垦技术等五类 土壤改造技术土壤改造技术是指对没有生产力的土壤 如沙地 盐碱地 荒漠化土地等 进行生态恢复 使其具有生产力或生态功能的技术 对盐碱地的土壤改造技术主要是水灌和种植 水灌可以滋生微生物 改良土质 使之恢复良性生态功能 选择适宜的草种或树种进行种植 也可以改良土质 对于沙地 荒漠化 沙漠化 土地的改造技术 主要是种植 即选择耐旱的草种或树种进行种植 防沙固沙 使沙质土壤建立起新的良性的生态系统 恢复土地的生产力 植被的恢复与重建技术根据土地退化程度的不同 植被的恢复与重建途径有 a 对于正在发展的退化土地 植被 土壤等变化尚处于初期发展阶段 可采取自然恢复的过程 最终使生态系统趋于一种动态平衡状态 b 对于强烈和严重发展的退化土地 由于地表割切破碎 植被在劣地发育 其恢复难度较大 则需配以适当的人工措施 达到控制土地退化 水土保持的目的 植被恢复与重建的主要技术手段有 保护天然林 特别是热带雨林 封山育林 飞播造林种草 人工植树等 防治土地退化技术坡耕地退化 很大程度上与土地资源不合理利用有关 实施预防为主的方针 对现有不合理的人类活动 尤其是农业实践活动进行修正 优化产业结构配置 改革耕作制度 是防治土地退化的主要措施 在某些区域 由于农作物种植业在农业产业结构中所占比重过大 加速了土地肥力的衰减 土地迅速退化 对此 应采取退耕还林 还湖 还牧等技术措施 恢复土地肥力 达到防止土地退化的目的 小流域综合整治技术因地制宜地发展生态农业 最大限度地提高一个坡面或小流域坡地的持续生产力 是小流域综合整治技术追求的目标 小流域综合整治技术包括 a 高效立体种养技术 b 有机物多层次利用技术 c 生物防治植保技术 d 再生能源工程技术 e 农工相结合的配套生态工程技术 地复垦技术土地复垦是指对采矿等人为活动破坏的土地 采取整治措施 使其恢复到可供利用的期望状态的综合整治活动 这种活动是一个经历时间长 涉及多学科和多工序的系统工程 土地复垦工程的基本模式是 复垦规划 复垦工程实施 复垦后的改良与管理 土地复垦技术是矿区生态环境恢复治理的主要技术措施 复垦后的改良措施和有效管理是使复垦土地尽早达到新的生态平衡 提高复垦土地生产力的重要保证 土地复垦技术包括 煤矿塌陷区的综合治理技术 粉煤灰场的复垦技术 露天排土场的复垦技术等 接受恢复与重建项目 明确被恢复的对象与边界 生态系统退化的诊断 退化生态系统健康评估 结合恢复和重建目标和原则进行决策 实地实验 示范与推广 过程调整与改进 后续监测与评价 生态恢复与重建程序步骤 恢复和重建成功的标准 SER建议 比较恢复了的生态系统与参照生态系统的生物多样性 群落结构 生态系统功能 干扰体系 以及生物的生态服务功能 Bradsaw 1987 提出 可持续性 可自然更新 不可入侵性 像自然群落一样能抵制入侵 生产力 与自然群落一样高 营养保持力CareherandKnapp 1995 提出采用记分卡的方法评价恢复度 假设生态系统有五个重要参数 如种类 空间层次 生产力 传粉或播种 种