《生态恢复与重建》PPT课件.ppt

第十二章生态恢复与重建 生态恢复的定义 生态恢复 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 恢复生态学 恢复生态学 研究生态系统退化的原因 退化生态恢复与重建的技术与方法 生态学过程与机理 是一门理论性与实践性都很强的学科 恢复生态学的定义 恢复生态学 研究生态系统退化的原因 退化生态恢复与重建的技术与方法 生态学过程与机理 是一门理论性与实践性都很强的学科 恢复生态学的历史 国外最早开展恢复生态学实验的是Leopold等于1935年恢复了一片草场 20世纪50 60年代 欧洲 北美等开展了一些工程与生物措施相结合的矿山 水体和水土流失等环境恢复和治理工程 从70年代开始 欧美一些发达国家开始从事水体恢复研究 1975年在美国召开了 受损生态系统的恢复 国际研讨会 强调开展生态恢复技术措施研究 恢复生态学的历史 恢复生态学作为一门学科则始于20世纪80年代 1980年 受损生态系统的恢复过程 阐述受损生态恢复过程中主要生态学理论和应用问题 1983年在美国召开了 干扰与生态系统 国际研讨会 探讨了干扰对生态系统不同层次的影响 1985年Aber和Jorban两位英国学者提出了恢复生态学的术语 并出版了有关恢复生态学研究的论文集 同年国际恢复生态学会成立 标志着恢复生态学学科的形成 恢复生态学的历史 1989年在意大利召开的第5次欧洲生态学研讨会上把生态系统恢复作为该次会议讨论的主题之一 1991年在澳大利亚召开了 热带退化林地的恢复国际研讨会 1993年 恢复生态学 RestorationEcology 杂志创刊 1994年在英国举行 第六届国际生态学大会 上将生态恢复作为15个现代生态议题之一 1996年在瑞士召开了第一届世界恢复生态学大会 强调恢复生态学在生态学中的地位 恢复技术与生态学的联系 恢复生态学的历史 1997年著名刊物Science连续刊载了7篇关于生态恢复的论文 1998年美国生态学会年会的主题涉及恢复生态学研究的核心内容 2000年在英国召开恢复生态学会国际大会 其主题是以创新理论深入推进恢复生态学的自然与社会实践 2001年召开的国际恢复生态学大会 其主题是 跨越边界的生态恢复 恢复生态学的历史 近20年来 世界各国均有大量有关恢复生态学论文报道 并有多种恢复生态学期刊 文摘 网站 极大促进了恢复生态学的交流与发展 恢复生态学的历史 从20世纪50年代开始 我国就开始退化生态系统的长期定位观测试验和综合整治研究 50年代末 余作岳等在广东的热带沿海侵蚀台地上开展了植被恢复研究 70年代末 三北 防护林工程建设 80年代长江 沿海防护林工程建设和太行山绿化工程建设以及80年代末在农牧交错区 风蚀水蚀交错区 干旱荒漠区 丘陵 山地 干热河谷和湿地等也进行了退化或脆弱生态系统恢复重建研究与试验示范 恢复生态学的历史 20世纪90年代淮河 太湖 珠江 辽河 黄河流域防护林工程建设以及大兴安岭火烧迹地森林恢复研究 阔叶红松林生态系统恢复 山地生态系统的恢复与重建 毛乌素沙地恢复等提出了许多生态恢复与重建技术与优化模式 先后发表了大量有关生态恢复与重建的论文 论著 在实践上已形成大批的小流域生态恢复的成功案例 极大促进了我国恢复生态学的研究与发展 国内外生态恢复研究特点 注重生态恢复试验与示范研究 试验实践重于基础理论研究 注重人工重建研究 相对忽视自然恢复研究 集中研究森林和草地生态系统退化后的生物途径恢复 尤其是森林植被的人工重建研究 注重恢复重建的快速性和短期性 国内外生态恢复研究特点 注重恢复过程中植物多样性和小气候变化研究 相对忽视动物 土壤生物研究 生态恢复生态效益评价研究多 生态恢复重建生态功能和结构综合评价少 新技术应用有待提高 定性和半定量多 缺少系统的 连续的 动态的定量研究 未来恢复生态学研究趋势 恢复生态学理论构建生态系统演化 退化机理研究生态恢复技术和方法研究生态恢复定量化和模型化研究生态恢复与全球变化研究 生态恢复理论研究 认识论 方法论 生态演替理论 生态系统管理理论 目的 生态可持续发展 三大理论基础与生态恢复 生态恢复要求尽量不打断自然生态演替序列 避免逆行演替 使生态系统走正常演化道路 即进展演替 以保持生态系统的健康和安全 生态恢复是通过一定的措施与手段避免或减少生态系统演化的不可持续性 维持生态系统的可持续进化 最终是提高区域生态的可持续发展能力 使生态系统为人类服务 生态系统管理与生态恢复都要求对生态系统进行程度不同的调控 目的是为了生态系统的健康与可持续发展 生态恢复基本理论问题 生态恢复目标生态系统保护生态系统组分和结构恢复生态系统功能的恢复生态恢复原理及相关理论基础生态恢复技术 生态恢复原理及相关理论基础 限制因子原理生态适宜性原理和生态位理论生物群落演替理论生物多样性原理斑块 廊道 基底理论 限制因子原理 生态因子 环境中对生物生长 发育 生殖 行为和分布有直接或间接影响的环境要素 温度 湿度 食物 氧气 二氧化碳和其他相关生物等 生态因子一般特征 彼此联系 互相促进 互相制约 限制因子原理 生态因子限制性作用 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用 任何生态因子只要接近或超过生物的耐受范围 就会成为这种生物的限制因子 有时会出现多个因子起限制作用 生物恢复工程与限制因子原理 生态恢复工程是从多方面进行设计与改造生态环境和生物群落 但必须找出该系统的关键因子 才能进行恢复工作 生态适宜性原理和生态位理论 生态适宜性原理 生物由于经过长期的与环境的协作进化 对生态环境产生了生态上的依赖 其生长发育对环境产生了要求 如植物中有喜光 喜阴 喜湿植物等 生态位 在自然生态学中一个种群在时间 空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系 各种种群在群落中具有各自的生态位 避免种群之间的直接竞争 保证群落稳定 生物群落演替理论 原生演替次生演替生态恢复工程 在群落演替理论指导下 通过物理 化学 生物的技术手段 控制待恢复生态系统的演替过程和发展方向 恢复或重建生态系统的结构和功能 并使系统达到自维持状态 生物多样性原理 生物多样性的表现层次 生物多样性演化特征 生物多样性格局 斑块 廊道 基底理论 概念 斑块 空间单元 廊道 线状或带状结构 基底 景观中分布最广 连续性最大的背景结构 应用于恢复生态工程 在大中尺度上 必须考虑土地利用的整体规划 考虑生境的破碎化 恢复与保持景观的多样性和完整性 生态系统的结构理论 生态系统结构 物种结构 种群数 量 时空结构 空间层次 发展演替 营养结构 生产者 消费者 分解者 合理的生态系统结构 生物环境相互适应 系统综合功能 高效物流能流 结构理论在恢复生态工程中的应用 恢复工程应采用多种生物物种结合 实现物种之间的能量 物质和信息的流动 生态恢复技术 生态恢复技术 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 能量循环 从而达到人与自然的协调发展的恢复治理技术 生态恢复技术 生态恢复工程中的规划技术 3S技术 RS 植被和土地利用分类 植物的结构特征 生境特征及生物量 生态干扰的范围 严重程度及频率 生态系统中生理过程特征 土地利用在空间和时间上的变化 植被动态 包括群落演替 人为干扰和全球气候变化 自然保护区的划分 生态恢复工程技术 生态恢复工程中的规划技术 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 以利于对恢复生态工程进行规划 监测和管理 生态恢复工程技术 生态恢复工程中的应用技术生物技术工程技术具体而言 生态恢复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 生态恢复工程技术 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 生态恢复工程技术 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 生态恢复工程技术 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 对于一年两熟 一年多熟的耕作方式 要根据土地退化的状况 进行改革 将一年多熟改为一年一熟 必要时改为多年一熟 其间轮种绿肥 使退化土地得以休养 达到恢复地力的目的 生态恢复工程技术 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 生态恢复工程技术 土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 影响生态恢复的因素 土壤 植被发育 传粉者群落 种子传播 草食动物 受损生态系统的特征 一 生态平衡失调当外来干扰因素 如火山爆发 地震 岩石流 雷击 火烧 人类建造大型工程 排放有毒物质 人为引入或消灭某些生物等 超过生态阈值时 生态系统本身无法缓解胁迫 生态系统自我调节功能就会受到损害 系统难以回到原初的生态平衡状态 从而引起生态平衡失调 此时 系统的结构和功能发生变化和障碍 形成破坏性波动或恶性循环 受损生态系统的特征 生态失调的基本标志 可以从生态系统的结构和功能两方面表现出来 平衡失调的生态系统从结构上讲就是出现了缺损或变异 当外部干扰巨大时 可造成生态系统一个或几个组分的缺损而出现结构的不完整 如大面积的森林采伐不仅使原有生产者层次的主要种类从系统中消失 而且各级消费者也因栖息地的破坏而被迫迁移或消失 受损生态系统的特征 北美科罗拉多州的喀巴高原 原为印第安人的鹿场 1906年有4000只鹿 草场生态系统处于相对平衡状态 人们为了发展养鹿业 大量捕杀吃鹿的豹 狼 野狗等食肉动物 由于鹿的天敌被捕杀过多 导致鹿的种群急剧扩展 到1923年增加到100000只 鹿群过大 饲草不足 牧草以及灌木等都被啃光 超过了生态阈值 草场荒芜 难于恢复 鹿因饲草不足而饿死的数量远远超过了被天敌捕杀的数量 造成生态平衡失调 受损生态系统的特征 当外部干扰不太严重时 如林业中的择伐 轻度污染的水体等 可使生态系统的物种组成比例发生变化 生产者或消费者种群结构变化 群落垂直分层结构减少等 例如 盐沼植物大米草在连续8次的油污胁迫下 最大枝条密度比对照组减少一半以上 连续12次胁迫后 恢复的进程被大大延缓 最大枝条密度下降10倍 受损生态系统的特征 生态系统平衡失调在功能上的反映就是能量流动在系统内的某一个营养层次上受阻或物质循环正常途径的中断 如水域中重金属污染可影响藻类的光合作用 抑制藻类的某些生理功能 有些胁迫虽然不能使初级生产力降低 但却会因生境的不适宜或饵料价值的降低使消费者的种类或数量减少 造成营养层次间能量转化和利用效率的降低 受损生态系统的特征 对于已经崩溃的生态系统 停止胁迫也无法使其回复初始状态 在长期喷施除莠剂的林区 即使停止施药 也不能从灌木林返回到乔木林 类似的现象也发生在加拿大东部的落叶林中 那里的灌木林中仍有废弃多年的农田 在热带 清林往往使森林转为无林区 这种转化是不可逆的 部分原因是营养流失造成的土壤肥力衰竭 受损生态系统的特征 二 生态系统受损的主要形式突发性受损跃变式受损渐变式受损间断式受损复合式受损 受损生态系统的特征 三 受损生态系统的基本特征物种多样性的变化系统结构简单化食物网破裂能量流动效率降低物质循环不畅或受阻生产力下降其他服务功能减弱系统稳定性降低 生态系统恢复的过程 调查包括资料调查及现场踏勘 资料调查首先要编制资料目录 有关国土自然的资料会相当多 分散在国家及地方民间团体的办公机关 博物馆 大学等 甚至在地方志中也有许多有价值的资料 还有历史资料 照片 画像等也是宝贵的资料 生态系统恢复的过程 调查范围和空间尺度的设定调查范围可分为大范围的概括调查和实施修复范围的调查 调查内容如下表 生态系统恢复的过程 基础环境的调查和制图基础环境调查主要是指对支持生态系统的土地环境要素进行的调查 并制图 土地要素包括地质 表层地质 地形 土壤 水文等四项 其中地形 地质 土壤三项关系密切 一般可用地形来代表 地形图多以等高线表示 在基础环境调查中 不是原封不动地搬用地形图 要用地形分类图 按形状分类的地形 其成因 构造也大体相同 地质与土壤的分布也基本一致 生态系统恢复的过程 地形分类图可用地形图加航空照片判读制成 并通过现场踏勘修正 现在可用电子地图 GIS进行机械分类 日本国土地理研究院可以提供50m网格的电子地图 有些民间的公司还出售更高精度的电子地图 生态系统恢复的过程 在有蛇纹岩 石灰岩等对植被及动物有影响的特殊地质条件的地区 还需要有表层地质图 在需要对土壤肥沃度进行评价时 还需要收集或编制土壤图 水文调查的对象主要是地表水及地下水 要有水系图 但是光有水系图还不够 还要进行现场踏勘 生态系统恢复的过程 在地下水位较高 对动植物的生育 生息会有影响时 要编制地下水位图 地下水的观测可以通过观测井水位在不同降雨季节的观测进行分类和制图 这项工作虽然很辛苦 但是对于湿地保护是非常重要的 涌泉对于动植物的生育 生息环境也非常重要 需要通过现场踏勘确定涌泉的位置 并制图 在水文环境图中 如果能标上水量 水深 水温 水质等数据 作为生态系统的基本信息是非常有用的 这些需要将现场调查结果添加在GIS图上 生成综合的生物生息水环境图 称为 水环境图 生态系统恢复的过程 生物调查生物调查主要是为了把握生物相及其分布 一般需要提出植物种清单及分布图 现有植被图 动物清单及活动痕迹位置图等 在进行现场调查之前 需要先收集已有资料 制成物种清单数据库 对调查地的生物相有了初步了解之后再进入现场 生态系统恢复的过程 植物种清单及植物分布图的编制植物相的调查通常要在春 夏 秋分三次进行 随季节植物会有所消长 调查离不开现场踏勘 在踏勘范围很大 难以全部踏勘时 最少也要保证对全部植物群落进行调查 在水边 悬崖处常有多样的特殊植物 调查不要有遗漏 要对所有的植物种编制分布图是困难的 可以对红名单上记录的物种 以及在本地需要保护的物种编制分布图 埋在土中的种子也要进行调查 因为它只是在土中休眠 也是植物相的组成部分 而且是植物复原的重要资源 种子调查有多种方法 可以取表土样本 直接观察 或对样本进行催芽实验 也可以在现场割掉地表植物后进行催芽实验 生态系统恢复的过程 动物种清单和活动痕迹图动物的调查方法 根据对象物种有很大不同 调查方法有踏勘目击 发现痕迹 访问 捕获等 动物与植物不同 它不是固定在一个场所 即使在某一地目击痕迹 也只能说明它是生息地的活动场所的一个点 还必须积累大量零星资料 制成 生息适地图 才对生态修复有用 生态系统恢复的过程 资料分析 确定目标 生态系统类型的区分在对象区域内 一般是由多个生态系统所组成 要对这些生态系统分类 并将他们的分布制成图 供预测 评价 规划使用 所谓生态系统是指与周边地区具有不同的生态构造和机能 在视觉上也与周围有明显区别 而且在空间上具有较高的均匀性 由这样概念确定的生态系统一般称为生态型 构成生态型的要素是 作为其存在的基础条件的地形 地质 水环境 在这样基础条件下生成的植被 依存与这样植被和水环境条件生活的动物群集 生态系统恢复的过程 动物生息适地图的编制一般是根据现有的植被图 按一定的条件 或按各类模型确定各类生物的生息适地 如草地性鸟类 疏林性鸟类 苇地性鸟类等 生态系统恢复的过程 保护目标的确定 确定保护目标的方法生态修复的目标由需要保护的物种及其生息地的生态系统组合而成 保护目标在原则上是以对象地区在工程建设之前的存在种和生态系统为样本 但是如果现有的生态系统已经遭到严重的破坏 以现状为样本就未必合适 可以根据可能制定比现状生态系统要高的修复目标 可以参照相邻地区的生态演变资料 进行类比推断 制定合理的保护目标 甚至对相邻地区也提出较高的保护要求 生态系统恢复的过程 保护目标种根据现有资料和现场调查得到的动植物清单选定保护目标种 他们将作为环境影响评价中的对象 预测可能对它们的影响 制定相应的保护对策 在对生态系统的影响评价中 要选出其上位性 典型性 特殊性的物种 但是基本与动物 植物的保护目标种是一致的 对一个物种的选择应当从动物 植物两方面的生态系统同时进行 把选出的所有物种统称为 注目种 生态系统恢复的过程 a 动物 植物的保护目标种稀有种 法定保护种 根据文物保护法 自然公园法 地方公共团体的自然保护条例等规定需要保护的物种 象征种美丽或具有魅力 能唤起社会群众环境保护意识的物种 花草 外形美丽的物种 能形成良好生态环境 受孩子们喜爱的物种 生态系统恢复的过程 b 生态系统的保护目标种生态系统保护目标种在环境影响评价的相关法中没有出现过这种提法 可以说是 在生态系统的保护角度来说具有上位性 典型性 特殊性 的物种 上位性物种 在生态系统的生物群集中 处在营养阶段上位的物种 容易受到生态干扰和环境变动的影响 生态系统恢复的过程 典型性物种 在维持生物间的联系 或维持生态系统的机能方面具有重要作用的物种和群集 植物中的优势种 现存量大的物种 动物中个体数量多的物种 个头大的物种 属于代表性群落中的物种等 另外 具有生物群集多样性和生态变迁特征的物种也被列为典型种 特殊性物种 在小规模的湿地 洞穴 坟头 石灰岩地区等特种环境中生息的种 群集 分布较窄的物种 生态系统恢复的过程 保护目标与生态型的把握 植物和生物型的对应关系生态型图是以植被图为蓝本编制的 所以关于各植物种的分布情况 即使不特别说明 也是可以基本掌握的 但是对保护目标种 必须有专题图说明其分布情况 也需要与生态型图叠合比较 在生态型图中 只表示了 在某一生态型中 某一物种生育在什么地方 对各类保护物种 为了确定其详细的生育场所 还需要分别画出他们的分布图 生态系统恢复的过程 动物和生物型的对应关系动物是运动的 它不一定与生态型图是一对一的关系 一般来说 动物可能在几个生态型中生活 分别在那里觅食 休息 营造巢穴 还有像两栖类动物那样 其幼虫在水域 成虫在陆域生活 有些物种在生命史的不同阶段生活在不同的生态型中 对于特别重要的物种 以及了解不多的物种 应当到现场进行实地考察 确定他们生活在什么生态型中 生态系统恢复的过程 生态型与保护目标种行列式保护目标种 与其生育 生息环境的生态型的对应关系 可以用行列式加以表示 根据现场调查结果 其个体数及生育地面积已经明确时 可以对生物型的属性用定量的信息加以表示 生态系统恢复的过程 影响的预测与评价 影响的种类建设事业对生态系统的影响可综合为以下四类 生息地消失是指由于植被 地形的改变 直接造成生态系统的破坏 这是狭义的生息地消失 例如 在建设公路时 公路的占地和施工占地 使生息地直接丧失 还有从广义来说 由于间接的影响也可以使生息地消失 测出具体面积后 可以对生息地的消失进行定量的影响预测 生态系统恢复的过程 生息地被分割是指由于建设项目 生息地被分割 被分割后 生息地相互间种的往来受到障碍 其结果有可能使被分割的群体数少于可能生存的最小个体数 使该物种不可能持续生存 另外由于动物间不能往来 就意味着花粉媒介及种子的散布机会减少 对植物的繁殖带来影响 在被孤立的树林中 由哺乳类动物散布的树种会减少 由鸟类散布的树种的实生会增加 生息地被切割的影响对不同物种会有很大不同 难以定量预测 生态系统恢复的过程 生息地受干扰是指由于建设事业从周围容易进入光 风 噪音 振动等物理影响 使生物的生息环境质量降低 沿公路的树林中 鸟类不能繁殖就是一例 公路事故动物在通过公路时 不及躲避 被碰撞或碾轧引起伤亡 对生息环境的影响可能是多种因素的复合 也可能由一种影响引起连锁影响 生态系统恢复的过程 预测的手法影响预测是预测当项目实施时 会对生态系统和各类物种产生什么样的影响 影响预测有定量预测和定性预测 在预测时 尽可能进行定量预测 有困难时只好进行定性预测 应用包含生态型面积和物种个体数等数量信息的行列式 对生息地的消失 干扰等影响可以进行定量的预测 但是 对于生息地被分割及公路事故的影响预测 仅利用行列式就无法进行定量预测 对这类影响进行定量预测需要进行野外实验和建立专用模型 生态系统恢复的过程 多方案的比较研究对上述影响预测 需要对项目的多方案和多种修复方案进行组合 进行多方案的比较研究 对每一方案都要分别从生态 经济两方面进行评价 生态系统恢复的过程 生态修复规划 生态修复的手法具体的生态修复措施大致分为 回避 减轻 补偿 三大类 在进行生态修复规划时 是对所保护 恢复 创建的生态系统的质量 面积 布置等进行平面规划 平面规划可以利用三种修复措施进行不同的组合 一般有如下三种手法 生态系统恢复的过程 回避 减轻以回避为主 回避后还残留的对生息地的干扰 分割等影响尽量使其减轻 在建设项目规划的早期 如果可以选择回避时 应尽量采用这种手法 保护效果好 而且用于生态修复的费用较少 但是也往往使项目的规模受到限制 没有变更的余地 生态系统恢复的过程 补偿 减轻以补偿为主 补偿后残留的对生态系统的影响尽量使其减轻 但是用补偿手段再创的生态系统是否能发挥原有生态系统同样的机能无法确认 而且 用补偿手段再创的生态系统到能够发挥机能 也还需要相当的时间 在消失与再创之间有一段时间差 这段时间很多物种失去了生息地 花费也较大 生态系统恢复的过程 回避 补偿 减轻采用了全部措施 大部分的生态恢复使用这种手法 在规划中 从以回避为主的方案 到以补偿为主的方案 应生成几个方案 作为预测评价对象 从中选择最优方案 对于所选择的方案 也不是原封不动地采用 在比较研究的阶段如果发现问题还需要改进 形成最终的平面规划 生态系统恢复的过程 生态修复规划的原则 生息地的大小 形状 配置生息地的大小 形状 配置决定了可以在这里生存的生物群集 生息地的规划原则是 A 面积越大越好 B 在同样面积的情况下 比较完整的较好 C 在不能取得完整时 互相接近的比分散的好 D 邻接的形态 块状的比直线的要好 E 互相能够联系的要比四处分散的好 F 在同样面积时 越接近圆形的越好 生态系统恢复的过程 对于猛禽类等上位性物种 应有鸟类 哺乳类 两栖类等大量食物 需要较大面积的生息地 而且 在生息地互相接近 或有回廊连接的情况下 生物间容易互相往来 扑食 繁殖 避难的范围广 对生存有利 生息地越接近圆形 具有稳定内部环境的面积也越大 对于只能在森林深处稳定环境中生存的物种来说 应当尽量保证有这样较大范围的稳定环境 在实际的生息地规划中 应遵从这些原则 尽可能确保有大块完整的生息地 在不能保证的情况下 也要尽量设立联络回廊 使生息地尽可能一体化 生态系统恢复的过程 生态过度带的保护和恢复生物的过度带是指在较短的距离内 环境有所变化的场所 也称推移带 在海岸 河边 湖岸的水陆交界处 以及森林和草原的边界都是典型的生态过度带 在生态过度带 在很窄的范围内就有多样的环境 所以会有多种物种生存 在对象区域内原则上应保留这样的过度带 在无法保证时 应在它处恢复同样的生物带 生态系统恢复的过程 动态平衡的维持生态的动态平衡是指由于某种原因 使生态系统的一部分受到物理性破坏时 在其恢复过程中 还存在有多样迁移阶段的植被 以及相应的生活在那里的动物群集 生物的物种当中 有的是生活在受到干扰的场地 有的生活在稳定的环境 干扰分为自然的干扰和人为的干扰 自然的干扰如河水的增加 火山熔岩 台风等造成植物群落的破坏 裸地形成 植被中迁移初期相的植物 裸地刚形成它就迅速侵入并形成群落 为了维持自然的干扰 在规划中应考虑能够容许河流水位增涨 侵蚀和淤积等自然力引起的地形变化 生态系统恢复的过程 避免特殊物种从生息地向它处移植在环境影响评价制度公布之前 常采用 移植 保护的办法 这种移植大多是只将被保护的特殊物种从生息地移往它处 其结果往往是在短期内移植得到了成功 但多数物种在中长期由于不能适应环境而灭绝 未能移植的多数物种 自然随生息地的消失而消亡 所以 在生态修复中 这种移植保护的办法除非万不得已 不可采用 应当通过严格的补偿修复 使一个完整的生态系统得到恢复 生态系统恢复的过程 生态补偿修复的原则 补偿地址的选择进行生态补偿时 需要确定补偿的地址 补偿地址选择的原则应当与原有生态系统的基础环境相类似 这样的场所形成与原生态系统相同生态系统的潜在可能性较高 所以 生态系统的补偿修复容易得到成功 工程费用和管理费用也可以降低 原有生态系统与补偿地址的距离越近越好 一般来说 距离越近 越容易找到类似的基础环境 动物的移动也比较容易 生态系统恢复的过程 时间差的掌握在新的场所 即使能够形成原有的生态系统 但是到能够发挥机能也需要相当时间 在湿地和草场的情况下需要2 3年 而对落叶阔叶林的二次林最低要15 20年 应当尽量使原有物种能够在这样的环境中生存 对于天然的森林 这样的时间差可能要70年以上 原有物种难以在这样的新环境中生存 所以对天然林应当采取回避保护的办法 生态系统恢复的过程 生态修复的设计 恢复 再创生态系统的设计恢复和再创生态系统时 首先必须明确最终目标的构造 所谓构造 首先是生态系统的基础环境 如地形 土壤 水环境等 以及在基础环境上生成的植物群落的组成 群落高 密度等 即生态系统的设计图 其次 要描绘出实现最终目标的过程 生态工程主要是利用自然营造力形成生态系统 但是在形成基础环境后 要促使迁移的初期 中期阶段的群落形成 生态系统恢复的过程 减轻影响设施的设计减轻影响的设施包括各种防止生息地被分割 干扰的设施 大致可分为减缓物理环境恶化的设施 以及可以直接作为生物生息环境一部分的设施两大类 前者如 遮光 遮音设施 防风 防潮设施 灌溉设施 地下坝等防止地下水位降低的设施等 后者如 动物穿越公路的通道 防止动物进入公路的护栏 繁殖用的人工巢穴等 为了使这些设施尽早发挥机能 虽然不是绝对不能使用人工材料 但是原则上应当直接以生物为对象的设施 要很好地研究对象物种的生态特征 决定其构造 在动物通道设施中 有些已经标准化 有些需要进行专门开发时 必须进行实验 生态系统恢复的过程 生态修复的施工生态修复是以生物为对象 所以它不同于只使用无机材料的土木工程 原则上施工方法应能满足生物的习性 对于植物来说 过去园艺技术可供参考 对于动物可供参考的知识积累较少 需要开发新技术 生态系统恢复的过程 缓和施工影响 工期的选择施工应选在对生物损害最小的季节进行 植物的移植一般选在休眠期 差不多是在梅雨季节 动物在繁殖期神经敏感 这时应避免在动物巢穴附近的施工 以免噪音 振动等对动物的繁殖造成不利影响 生态系统恢复的过程 隔离用物理方法减轻施工场地对生物生息地的影响 例如 设立临时护围防止人与机械对生物的干扰 施工道路尽量采用架设式 减少破土面积等 防止污染防止污水随意排放 建筑剩余材料的随意堆放对生息地造成的污染 施工现场的排水 即使是雨水排放也要设置沉淀池 防止水域污浊化 垃圾也要有专门场地堆放 环境教育的实施 生态系统恢复的过程 施工方法工程以生物为对象 已有的施工先例很少 对象的物种又各不相同 还没有公认的施工方法 极端来说 要针对每一种生物开发新的施工方法 最好的方法是搞实验工程 在正式施工之前先搞小规模的施工 进行效果检测 实验工程中对植物移植的成活率 动物在转移后的繁殖情况 如能得到确认 就算是基本成功 对于还存在的一些问题 需要在观测评价的基础上进行改良 然后开始正式施工 生态系统恢复的过程 施工程序生态修复工程的施工 要坚持先形成保护对象种的生息地 在确认其功能后 才能在原有的场地开工的原则 在施工期间 生息地面积的减少 相应的个体数也会一时地减少 有可能引起瓶颈效应 造成遗传多样性的减少 为了防止瓶颈效应 施工中应确保一定的生息地面积 以保证保护目标种的个体数在安全数量以上 要留有余地 在设定施工程序时 应当不使保护目标种的个体数有明显地减少 在施工程序比较复杂时 光凭横线进度表来定方案还不行 还要有严格的网络进度表才行 尽管如此 在很多情况下还是不能消除生息地机能的时间差 这是以补偿为中心的生态修复手法的致命弱点 生态系统恢复的过程 材料生态修复所用材料 原则上应在现场就地或就近解决 不从远处调配材料是为了防止外来物种的侵入 或干扰遗传 但是 在同一现场取材有时难以满足需求 需要认真计算需求数量 有计划地育苗 或储存一部分表土 生态系统恢复的过程 植被恢复的方法植被恢复是生态修复中最重要的部分 卷取表土 留待埋土种子发芽 对不形成埋土种子的苗木进行培育 栽植 复原先锋种的栽植等方法 生态系统恢复的过程 动物的移设在生态补偿修复中 常常要移设动物的个体和种群 要使动物移到他处 首先要评价对象物种的移动能力 动物的移动从移动空间来说 分为空中移动 陆地移动 水种移动动物三种 一般来说 空中移动动物比其他两种的移动能力要高 但是即使同样是空中移动动物 鸟类的飞行能力要比蜻蜓类高得多 对移动能力大的物种 一旦适合的生息地形成 便自行侵入 用不着人工移设 对于移动能力较低的物种 需要人工移设 动物的移设 以卵块的形式 在冬眠期为佳 例如对蝾螈 红山蛙类 早春季节在浅水中产卵 一年之中只有这个季节移设的效率最高 动物移设时期 应在现场对对象物种的生活史进行充分调查的基础上确定 生态系统恢复的过程 生态修复中恢复和再创的生态系统的管理 迁移的控制恢复和再创的生态系统会随时间的推移而迁移 所以要随时观察它是在逐渐接近当初设定的目标 还是偏离目标 必要时要进行控制 在发生偏离迁移时 为使其回到正常迁移系列 要根除有问题的植物 在湿地 迁移进行的较快 常会产生群落发育过快 陆地化等问题 这时也要定期的进行收割 或翻耕 生态系统恢复的过程 生物侵入的防止和去除生物侵入是指在本地原来没有的物种的侵入 生物学的侵入 会威胁保护目标种的生息 成为偏离迁移的诱因 必须防止和去除 对防止生物学的侵入最有效的对策是预防 不要使用外来种和其他区域的生物材料 只应用本地生物材料 已经发生生物学侵入时 要彻底根除 植物要在选种和生长阶段 动物要在繁殖阶段就注意驱除侵入物种是最有效的 生态系统恢复的过程 监测和生态修复的后评估 监测 监测的时期监测应在施工中和施工后进行 施工后的监测 包括施工刚结束 施工后1年 3年 5年 10年 20年等多次进行 在施工后初期 生态系统的状态会有急剧的变化 需要进行频繁的调查 随着时间的推移变化速度变缓 监测的频率也可以降低 施工后要进行多次调查 是因为在施工结束后虽然可以看到生物已经定着 好像是成功了 但是过了一段时间又可能消灭 特别是昆虫类 逐年个体数变动显著 只通过一次调查进行评价是危险的 生态系统恢复的过程 监测项目监测是以诊断生态系统状态所必要的项目为对象 大体上有关于物理环境的项目 生物环境的项目两类 从中选择生态修复目标的评价所必要的项目 由于生物物种数目很多 监测应以特别需要追踪的物种 以及可以作为环境指标的物种为对象 生态系统恢复的过程 生态修复的评价手法生态修复的评价 是为了判断生态修复是否有效 在美国的环境影响评价中 HEP HabitatEvaluationProcedure 推荐的方法可供参考 生态破坏与沙尘暴 请思考 2005年 我国北方地区 包括北京在内大面积区域受到沙尘暴的严重影响甚至达到破坏的程度 这与生态环境哪些方面的变化相关 三北 防护林体系 三北地区总面积约为3 85 108平方公里 该地区绝大部分分布在干旱和半干旱的气候条件控制下 且由于人类长期开垦 森林覆盖率仅为4 因而区内风沙 干旱 水土流失 盐碱化等生态灾难十分严重 三北 防护林体系主要是为了改善生态系统 尤其是控制风沙和水土流失 以利于当地的农牧业生产和经济发展 这决定了该系统的目标是建立一个以人为中心的生态系统 即该系统不仅具有抗风固沙 保持水土 调节气候等生态功能 还直接参与当地的社会 经济发展 工程第一期 1978 1985年 共完成人工造林6 055 106公顷 封山育林8 97 105公顷 飞播造林1 05 105公顷 四旁植树15亿株 使区内提高了1 9 达到5 9 由于工程主要目的在于快速恢复植被以挡风固沙 涵养水源 防止水土流失 故在人工造林中并不是以当地原有的天然植被的群落结构为目的或模版进行建设 而是依据现有的不同的土壤气候条件 选择那些能快速生长的植物进行种植 如 沙达旺草 红豆草 沙棘 刺槐 杨树等 工程第二期 1986 1990年 结合当地经济发展和生产需要 造林种类仍坚持以防风固沙林 草 及水源涵养林 草 为主体 还种植了大量的速生丰产的用材料 及各种适宜的果林 苹果 杏 枣等 改良了大量退化的草场 在带来生态效应的同时 也带来了当地的经济效应 干热河谷生态恢复技术与示范 1 干热河谷生态恢复技术集成研究充分利用坝周低山区土地资源 合理开发利用 四荒地 针对干旱缺水 生态环境严重恶化两大主要问题 干热河谷生态农业模式主要采取以下技术集成方案 严重退化破碎陡坡地生态保护系统单元 雨养型特色经济人工植被恢复立体配置系统单元 退化缓坡地农林复合高效系统建设单元 干热河谷生态恢复技术与示范 严重退化破碎陡坡地生态保护系统单元 在示范区内坡度 15 的陡坡 侵蚀冲沟等破碎地形的荒坡 应用坡面集流入渗造林 截流竹节渗沟造林 地下地膜截水墙等微水造林技术和不同岩土组成坡地植被恢复技术进行植被恢复技术集成示范 在严重侵蚀冲沟利用生物谷坊 拦沙坝等水土保持综合技术进行试验示范 控制水土流失 试验示范区以加勒比松 黄连木 清香木 川楝 金合欢 银合欢 百喜草等植物品种 进行乔 草 灌 草 乔 灌 乔 灌 草立体配置 建立完善的林草植被结构 提高地表径流吸收 涵养以及降雨截流的性能 达到侵蚀沟壑以及侵蚀坡地的治理目的 并且提供优质的木材 薪材以及牧草 干热河谷生态恢复技术与示范 雨养型特色经济人工植被恢复立体配置系统单元 通过对干热河谷区自然乡土植被的调查研究 结合印楝在我国干热河谷的生态适应性表现及试验林地所承担的功能来确定造林树种的选育目标 试验示范区以印楝为主 结合其它乡土树种和引进树种 设计为印楝 大叶相思 印楝 久树 印楝 新银合欢 印楝 苏门金合欢 印楝 木豆 重复3次 进行植被恢复技术集成示范 建立在严重退化破碎缓坡旱坡台地具有水土保持 水源涵养 薪炭等经济生态环境保护功能的植被系统 干热河谷生态恢复技术与示范 退化缓坡地农林复合高效系统建设单元 在坡度 15 缓坡 坡脚冲积扇等完整地形的荒坡采用坡改梯 生物篱地埂 管道输水 地面覆盖 罐渗节水灌溉 滴灌等技术建立节水灌溉农田 利