第三章 退化森林生态系统恢复.ppt

第三章退化森林生态系统的恢复第一节森林生态系统退化与恢复机理 主讲人 一 中国森林生态系统退化的主要原因1 毁林 主要原因 海南岛林区毁林为例森林小气候恶化 温度极差增大 1月最低温与最高温由 1 原始林 18 9 择伐林 28 5 皆伐地 地表径流增大 原始林 择伐林 皆伐地的比例为 11泥沙流失量增大 原始林 择伐林 皆伐地的比例为1 4 10土壤微生物类群改变 细菌比例大大下降 放线菌比例大增退化为灌草丛 2 经济作物种植园和人工林 海南与云南的橡胶园 大面积热带天然林消失 小气候向干热型转化营造人工林 针叶纯林 物种贫乏化 水土保持功能下降 病虫害易于发生 人工林连作 使土壤肥力下降 导致土壤退化 3 火 包括自然火灾 刀耕火种 如大兴安岭火灾后 树种单纯 多为对火灾适应力极强的阳性树种 耐荫树种消失 林木稀疏 层次少 生产力下降 水土流失 土层浅薄而贫瘠 土壤温度升高 有机质层消失 土壤退化消除土壤上层微生物 土壤微生物类群比例变化动物类群改变 鼠害严重 二 恢复方法和技术1 热带极度退化生态系统的恢复与重建1 重建先锋群落2 配置多层多种阔叶林3 发展经济作物和果树 2 次生林地的生态恢复1 封山育林2 进行林分改造3 透光抚育 三 恢复机理以南亚热带退化生态系统恢复为例 植被恢复过程的种类组成的发展植被恢复过程的群落结构的变化植被恢复过程的组织水平结构变化植被恢复过程的冠层结构与辐射变化植被恢复过程的温 湿度变化植被恢复过程中的群落优势种的光合 呼吸速率植被恢复过程中的植物生物量植被恢复过程中的微生物植被恢复过程中的动物多样性与生物量发展 第四章矿山废弃地的植被恢复 一 中国矿业废弃地的现状采矿约占200万公顷土地面积采矿废弃地以2万公顷 年速率增加主要影响 采矿废弃物堆积开采和挖掘的废坑道遗留下的杂乱无章的场地和破旧建筑物大面积土地塌陷 二 矿业废弃地恢复面临的主要生态学问题 1 表土层破坏 土壤被严重破坏 或土壤根本不存在 存在的土壤表土结构太坚实或过于松散 2 存在限制植物生长的物质重金属含量过高 土壤存在重金属污染问题 铜 铅 锌等能完全阻止植物生长pH值太低或盐碱化 硫化铁氧化产生硫酸之故 3 缺乏营养元素几乎没有植物可利用的养分有的含氮量低 含磷量低4 生物因素裸地阶段对植物生长有利的土壤动物大部分消失 如蚯蚓 线虫等 土壤微生物数量大大减少传播种子和果实的鸟类很少在这类地区分布 三 矿业废弃地恢复技术 1 覆盖土壤覆盖土壤 土壤厚度达1m 尽量在采矿时保存好挖出的土壤 以便回填 小片废弃地适用 费用很高或添加其他初始材料 满足 提供植物能够自然生根和伸展的介质 充足的水分 充足的营养物质 解除毒性 2 物理处理 土壤太紧实 挖松土壤深达1m 形成20cm深的耕作层土壤太松散 压实或覆盖细颗粒物质土壤太湿 排水土壤太干 浇灌或添加保湿剂 3 添加营养物 化学处理 施入氮 磷 钾肥料 短期可行 或含氮量高的底泥种植固氮植物 豆科植物 非豆科固氮植物 4 去除有害物质 重金属 曾经用 覆盖有机物 降低重金属的有效性 几年后随着有机物的分解 重金属毒性卷土重来覆盖惰性物质 阻挡毒性物质向上移动种植重金属忍耐种为先锋种类 通过观察重金属废弃地的自然演替种选择 pH值过低 酸化 用石灰石中和pH值过高 碱化 施煤矿废弃物或有机物盐分高 灌溉 5 增加物种 不同阶段引入不同的种 豆科植物 非豆科固氮植物耐贫瘠植物耐重金属植物自然演替的先锋植物匍匐植物 攀缘植物等 四 矿业废弃地恢复的一般原则 1稳固土地表面2控制污染3改善视觉景观4提供可使用性5提高生产力6增加生物多样性7实现生态系统自我维持的功能 五 矿业废弃地恢复实践 煤矿废弃地的恢复 主要问题 德国Tagebau煤矿 英国圣海伦斯煤矿 开滦煤矿 N P Ca营养元素缺乏Na Mg Fe过多pH值过高恢复途径 增加石灰石施肥利用先锋种类 第五章退化草地生态系统的恢复 第一节中国草地生态系统及其退化概况1 分布区域总面积 392万平方公里北方牧区 300万平方公里自东向西 2500公里 16个纬度 松嫩平原 西辽河平原 内蒙高原 鄂尔多斯高原 黄土高原西南缘 青藏高原 2 环境条件 大陆性半干旱气候 年降水量 200 450mm 大于等于10的积温 1600 3300 气候干燥度 Penman指数 2 4 5土壤 栗钙土 黑钙土 棕钙土植物 耐寒的多年生禾草为主 尤其是针茅属 Stipasp 禾草 动物 黄羊 羚羊 野驴 狍 狼 狐 多种啮齿动物 3退化状况 全国 1 3的天然草原处于退化中 鼠害 虫害占30 北方草原 87 106hm 每年以1 33106hm的速度退化内蒙古 21 3万平方公里退化 占可用草地的36 人为活动 开垦 过牧 樵采 引起的沙化面积 4 3万平方公里西藏 甘肃 退化草场占30 以上 第二节草地生态系统退化的原因 一 人为因素1 缺乏与草原生态系统和社会发展相协调的放牧体制人群由游牧变定居超载放牧2 盲目开垦牧区变农耕地粗放耕作3 不合理的刈割 樵采 开矿和旅游连续无投入的收割 割草季节不当刈割灌丛 蒿草作燃料大规模挖掘药材 甘草 麻黄 内蒙黄芪 知母 无保留采集食用菌 蘑菇 发菜 二 自然因素 夏季干旱 冬季严寒雪灾 火灾 沙尘暴 鼠害 第三节草原生态系统中植被的放牧退化模式 一 放牧退化模式内蒙古 针茅草原 小禾草 冷蒿 定量的放牧退化指示植物 东北松嫩平原 羊草群落 寸草苔群落 星星草群落 硷蓬群落 放牧退化与土壤碱化相伴发生 黄土高原 针茅草场 白里香草场 星毛委陵菜草场 适口性差 二 放牧退化过程中的生态系统变化 1 随放牧强度增加各功能组分的变化1 生产者植物物种丰富度下降覆盖度降低 生物量显著下降草群变低 草质下降大规模有毒植物出现 2 消费者 群聚型鼠类大量繁衍 扩展 形成鼠害蝗虫群落的生态型和生态位分化趋于简单化 单一化 生物量能值增加土壤无脊椎动物群落结构趋于简化 3 分解者 土壤微生物生物量下降嫌气性细菌增加 好气性细菌减少真菌多样性降低 4 环境因子 土壤质地变粗 结构变坏 硬度变大 容重增加 通气性变弱 持水量下降土壤有机质 氮磷钾营养元素降低土壤表面蒸发增多 盐分上升 发生盐化和碱化 2 物质循环的变化 物质循环不平衡 输出大于输入 物质循环通量衰减 草地生产力严重退化如 草地运出1吨牛肉 输出26公斤纯氮 130公斤硫酸铵 第四节草地的荒漠化 荒漠化 土地的生物潜力破坏并导致其生态环境象荒漠一样 UNFAO 1977 是由于气候和人为活动等因素所造成的干旱 半干旱和干燥半湿润地区的土地退化 Chapman 1992 第五节草原退化的评估 一 评估的价值标准 草原植物的种类仅有26 50 的顶级群落种类 草原表开始损失和植被生产力下降10 50 时 草原已达到退化的阈值 若任其退化 将很难恢复 二 评价的生态指标 地表反射率 土壤侵蚀率 盐碱化率 土壤深度 土壤养分含量 地下水位 群落种类 生物量 家畜产量等 第六节退化草原生态系统的生态恢复与管理 一 自然恢复利用生态系统的自我修复能力 排除导致退化的因素 通过演替恢复如 内蒙古草原冷蒿 小禾草为主的退化草原生态系统 排除放牧等干扰 7年的自然恢复生物量 1 1吨 ha 1 9吨 ha 增加73 草地盖度 48 55 高度 10cm 30cm羊草和冰草为主的禾草类植物比例 38 71 冷蒿为主的菊科植物比例 31 9 豆科植物扁宿豆比例 0 8 4 1 约10年 恢复到羊草和针茅为主的退化前草原群