环境生态学_受损生态系统的修复

1、 受损生态系统受损生态系统指生态系统的结构和功能在自然干扰、指生态系统的结构和功能在自然干扰、人为干扰或两者的共同作用下，发生了位移（改变），打人为干扰或两者的共同作用下，发生了位移（改变），打破了生态系统原有的平衡状态，使系统的结构和功能发生破了生态系统原有的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化和障碍，并发生了生态系统的逆向演替。变化和障碍，并发生了生态系统的逆向演替。第一节第一节 受损生态系统的特征受损生态系统的特征一、受损生态系统的定义一、受损生态系统的定义1、突发性受损、突发性受损 时间短、速度快，局部受损严重。时间短、速度快，局部受损严重。2、跃变式受损、跃变式受损 生态系统受到持续

2、干扰，最初不表现明显损伤，生态系统受到持续干扰，最初不表现明显损伤，破坏性积累到一定程度后突然剧烈变化的一种形式。破坏性积累到一定程度后突然剧烈变化的一种形式。二、生态系统受损的主要形式二、生态系统受损的主要形式3、渐变式受损、渐变式受损 在强度均衡的干扰下，缓慢的、不断加重的受损。例如：在强度均衡的干扰下，缓慢的、不断加重的受损。例如：使用化肥引起的土壤退化。使用化肥引起的土壤退化。4、间断式受损、间断式受损 生态系统因周期性的干扰而受到损害的一种形式。生态系统因周期性的干扰而受到损害的一种形式。5、复合式受损、复合式受损 生态系统在受损过程中，经历了两种以上的受损形式。生态系统在受损过程中

3、，经历了两种以上的受损形式。l物种多样性的变化物种多样性的变化l系统结构简单化系统结构简单化l食物网破裂食物网破裂l能量流动效率降低能量流动效率降低l物质循环不畅或受阻物质循环不畅或受阻l生产力下降生产力下降l弱系统稳定性降低弱系统稳定性降低l其他服务功能减弱其他服务功能减弱三、受损生态系统的基本特征三、受损生态系统的基本特征受损生态系统功能衰退的受损生态系统功能衰退的变化机制变化机制结构损伤是导致功能衰退的基本原因结构损伤是导致功能衰退的基本原因胁迫方式是影响生态过程变化的决定因素胁迫方式是影响生态过程变化的决定因素干扰强度和频率是制约系统恢复能力的重要因干扰强度和频率是制约系统恢复能力的重

4、要因素素受损生态系统功能衰退的受损生态系统功能衰退的基本规律基本规律生态系统受损的各种变化都始于结构的改变生态系统受损的各种变化都始于结构的改变 生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统 的主要特征的主要特征 关键组分和过程的状态决定着生态系统的恢复关键组分和过程的状态决定着生态系统的恢复进程进程u 学科任务是：学科任务是：致力于研究自然灾变和人类活动压力条件下，致力于研究自然灾变和人类活动压力条件下，受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。u 恢复生态学恢复生态学是研究生态系统退化的原因，退化生态系统恢是研究生态

5、系统退化的原因，退化生态系统恢复与重建的技术与方法及其生态学过程和机理的学科。复与重建的技术与方法及其生态学过程和机理的学科。第二节第二节 恢复生态学与生态修复恢复生态学与生态修复恢复生态学及其学科任务恢复生态学及其学科任务（一）恢复生态学的定义（一）恢复生态学的定义生态系统的结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与生态系统的结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制相互作用机制生态系统的稳定性、多样性、抗逆力、生产力、恢复力与生态系统的稳定性、多样性、抗逆力、生产力、恢复力与可持续性研究可持续性研究先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与演替规律研究先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与

6、演替规律研究不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究恢复生态学的理论研究内容恢复生态学的理论研究内容退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究2. 生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究3. 物种与生物多样性的恢复与维持技术物种与生物多样性的恢复与维持技术4. 生态工程设计与实施

7、技术生态工程设计与实施技术5. 环境规划与景观生态规划技术环境规划与景观生态规划技术6. 典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究恢复生态学的应用技术研究内容恢复生态学的应用技术研究内容始于始于20世纪世纪20年代年代1973年年3月，在美国弗吉尼亚召开题为月，在美国弗吉尼亚召开题为“受损生态系统的恢复受损生态系统的恢复”的国际会议的国际会议3. 1985年，年，Aber and Jordan 首次提出了首次提出了“恢复生态学恢复生态学”的科的科学概念学概念4. 1996年在美国召开了恢复生态学国际会议，标志着恢复生态年在美国召开了恢复生

8、态学国际会议，标志着恢复生态学的研究和实践已步入新的阶段学的研究和实践已步入新的阶段（二）（二） 恢复生态学的研究进展恢复生态学的研究进展生态修复：生态修复：研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢 复与重建（或改建）的技术与方法、生态学复与重建（或改建）的技术与方法、生态学 过程与机过程与机 理的科学。理的科学。重建：重建：即去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式；即去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式；改良：改良：即改善环境条件以便使原有的生物生存，一般指即改善环境条件以便使原有的生物生存，一般指 原有景观彻底破坏后的恢复。原有景观彻底破坏后的恢复。恢

9、复生态学中涉及的几个重要概念恢复生态学中涉及的几个重要概念改进：改进：即对原有的受损系统进行重新修复，以使系统即对原有的受损系统进行重新修复，以使系统 某些结构与功能得以提高。某些结构与功能得以提高。修补：修补：即修复部分受损的结构。即修复部分受损的结构。更新：更新：指生态系统发育即向新的水平或层次的演替。指生态系统发育即向新的水平或层次的演替。再植：再植：即恢复生态系统的部分结构和功能，或恢复当即恢复生态系统的部分结构和功能，或恢复当 地先前土地利用方式。地先前土地利用方式。 自我设计与设计理论自我设计与设计理论 生态学理论生态学理论 生态恢复理论生态恢复理论（二）生态修复的基本理论（二）生

10、态修复的基本理论 地域性原则地域性原则 生态学与系统学原则生态学与系统学原则 最小风险原则与效益最大原则最小风险原则与效益最大原则（三）（三） 生态修复的原则生态修复的原则可持续性（可自然更新）可持续性（可自然更新）不可入侵性（象自然群落一样能抵制入侵）不可入侵性（象自然群落一样能抵制入侵）生产力（与自然群落一样高）生产力（与自然群落一样高）营养保持力营养保持力具有生物间的相互作用具有生物间的相互作用（四）生态修复的标准（四）生态修复的标准三、生态修复的方法三、生态修复的方法（一）针对污染环境的植物修复技术（一）针对污染环境的植物修复技术植物萃取植物萃取根际过滤根际过滤植物固化植物固化植物辅助

11、生物修复植物辅助生物修复植物转化植物转化植物萃取技术植物萃取技术 指金属积累植物或超积累植物将土壤中的金属萃取出来，富集并搬运到指金属积累植物或超积累植物将土壤中的金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上枝条部位的技术。植物根部可收割部分和植物地上枝条部位的技术。根际过滤技术根际过滤技术 指利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属指利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属的技术。的技术。植物固定技术植物固定技术 指利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从而减少重金属被指利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从而减少重金属被淋洗到

12、地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性的技术。淋洗到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性的技术。1、植物修复技术的类型、植物修复技术的类型植物刺激技术，也称为植物辅助生物修复技术植物刺激技术，也称为植物辅助生物修复技术 指通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物指通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物 降解的植物修复过程。降解的植物修复过程。植物转化技术植物转化技术 指通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。指通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。（二）针对非污染环境的植物修复技术（二）针对非污染环境的植物修复技术潜力评价法潜力评价法自然恢复法自然恢复法限量控制法限量控制

13、法协调促进法协调促进法第三节第三节 受损生态系统的修复受损生态系统的修复一、受损森林生态系统的修复一、受损森林生态系统的修复 森林生态系统受损森林生态系统受损原因原因，包括病，包括病虫害、干旱、洪涝和虫害、干旱、洪涝和地震地震等自然灾害，但最主要的是由于等自然灾害，但最主要的是由于人类的活动人类的活动所导致。所导致。 受损的森林生态系统，其变化的受损的森林生态系统，其变化的特点特点通常都是生产力通常都是生产力减低，生物多样性减少，调节气候、涵养水分、保育土壤、减低，生物多样性减少，调节气候、涵养水分、保育土壤、贮存营养元素能力等生态功能明显降低。贮存营养元素能力等生态功能明显降低。 1、森林生

14、态系统受损的原因及特点、森林生态系统受损的原因及特点物种框架方法物种框架方法是指建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的是指建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的基本框架。这些物种通常是植物群落中的演替早基本框架。这些物种通常是植物群落中的演替早期阶段（或称先锋）物种或演替中期阶段物种。期阶段（或称先锋）物种或演替中期阶段物种。2、受损森林生态系统的修复方法、受损森林生态系统的修复方法应用物种框架方法的物种选择标准应用物种框架方法的物种选择标准抗逆性强：抗逆性强：这些物种能够适应退化环境的恶劣条件。这些物种能够适应退化环境的恶劣条件。能够吸引野生动物：能够吸引野生动物：这些物种的叶、花或种子能够

15、吸引多这些物种的叶、花或种子能够吸引多种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动物（消费者、种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动物（消费者、传播者）。传播者）。 再生能力强：再生能力强：这些物种具有这些物种具有“强大强大”的繁殖能力，能够的繁殖能力，能够帮助生态系统通过动物（特别是鸟类）的传播，扩展到帮助生态系统通过动物（特别是鸟类）的传播，扩展到更大的区域。更大的区域。 能够提供快速和稳定的野生动物食物：能够提供快速和稳定的野生动物食物：这些物种能够在这些物种能够在生长早期（生长早期（2-5年）为野生动物提供花或果实作为食物，年）为野生动物提供花或果实作为食物，而且这种食物资源是比较稳定的和经

16、常性的。而且这种食物资源是比较稳定的和经常性的。最大多样性方法最大多样性方法 是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植物种进行恢复，需要大量种植演替成熟阶多样性水平种植物种进行恢复，需要大量种植演替成熟阶段的物种，先锋物种被忽略。段的物种，先锋物种被忽略。 这种方法适合于小区域高强度人工管理的地区，例这种方法适合于小区域高强度人工管理的地区，例如城市地区和农业区的人口聚集区。如城市地区和农业区的人口聚集区。u 采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠层，生采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠层，生长慢的耐荫物种则会等

17、待树冠层出现缺口，有大量光线透射长慢的耐荫物种则会等待树冠层出现缺口，有大量光线透射时，迅速生长达到树冠层。时，迅速生长达到树冠层。u可以配种可以配种10%左右的先锋树种，这些树种会很快生长，为怕左右的先锋树种，这些树种会很快生长，为怕光直射的物种遮挡过强的阳光。等到成熟阶段的物种开始成光直射的物种遮挡过强的阳光。等到成熟阶段的物种开始成长，需要阳光的时候，选择性地砍掉一些先锋树，砍掉的这长，需要阳光的时候，选择性地砍掉一些先锋树，砍掉的这些树需要保留在原地，为地表提供另一种覆盖。留出来的空些树需要保留在原地，为地表提供另一种覆盖。留出来的空间，下层的树木会很快补充上去，过大的空地还可以补种一

18、间，下层的树木会很快补充上去，过大的空地还可以补种一些成熟阶段的物种。些成熟阶段的物种。 最大多样性方法是尽可能地按照该生态系统退化以前的最大多样性方法是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植多样物种进行恢复物种组成及多样性水平种植多样物种进行恢复。二、受损草地生态系统的修复二、受损草地生态系统的修复人类干扰的原因中，主要是过度放牧、垦殖和污染。人类干扰的原因中，主要是过度放牧、垦殖和污染。另一方面是自然因素：我国草原区所处的自然条件都比较恶另一方面是自然因素：我国草原区所处的自然条件都比较恶劣，春季干旱，夏季少雨，冬季严寒，自然灾害频繁，这是劣，春季干旱，夏季少雨，冬季严寒

19、，自然灾害频繁，这是造成草原退化的自然因素。造成草原退化的自然因素。1、草地生态系统受损原因及特点、草地生态系统受损原因及特点受损草地生态系统的受损草地生态系统的主要特征包括植被退化和土壤退化。主要特征包括植被退化和土壤退化。植被退化植被退化是指草地破坏后，植被的密度和生物多样性的下降，是指草地破坏后，植被的密度和生物多样性的下降，这种结构的改变还导致了群落的矮化。这种结构的改变还导致了群落的矮化。土壤退化土壤退化是由于风蚀、水蚀、土壤板结和盐碱化等造成的土壤是由于风蚀、水蚀、土壤板结和盐碱化等造成的土壤物理和化学性质的变化，不能再支持生态系统的高生产力。物理和化学性质的变化，不能再支持生态系

20、统的高生产力。围栏养护，轮草轮牧围栏养护，轮草轮牧重建人工草地重建人工草地实施合理的牲畜育肥生产模式实施合理的牲畜育肥生产模式2、受损草地生态系统的修复方法与技术、受损草地生态系统的修复方法与技术三、受损河流生态系统的修复三、受损河流生态系统的修复水利工程建设对河流生态系统的影响水利工程建设对河流生态系统的影响农业活动对河流生态系统的影响农业活动对河流生态系统的影响城市化对河流生态系统的影响城市化对河流生态系统的影响1、河流生态系统受损的主要原因及特点、河流生态系统受损的主要原因及特点原因：原因：特点：特点：纵向成带现象；纵向成带现象；大多说生物都具有适应急流生境的特殊形态结构；大多说生物都具

21、有适应急流生境的特殊形态结构；与其他生态系统相互制约、关系复杂；与其他生态系统相互制约、关系复杂；自净能力强，受干扰后恢复速度较快。自净能力强，受干扰后恢复速度较快。2、受损河流生态系统的修复、受损河流生态系统的修复水资源的合理配置；水资源的合理配置；污水处理；污水处理；水库的调度。水库的调度。A: 水文条件的修复水文条件的修复改进的标准河流断面的设计法；改进的标准河流断面的设计法；浅滩喝深潭河流结构的构建；浅滩喝深潭河流结构的构建；构建有利于生物生存的多空隙河流。构建有利于生物生存的多空隙河流。B：河流地貌学特征的修复：河流地貌学特征的修复四、受损湖泊生态系统的修复四、受损湖泊生态系统的修复

22、环境污染环境污染水利建设水利建设过度放养过度放养湖泊的富营养化湖泊的富营养化外来种的侵入外来种的侵入1、湖泊生态系统的受损及原因、湖泊生态系统的受损及原因严禁围湖造田严禁围湖造田营造林地营造林地加大人为调节湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁地剧烈加大人为调节湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁地剧烈变化，维持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯变化，维持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯对于已有大量淤积的湖泊，清淤是十分有效的修复措施，对于已有大量淤积的湖泊，清淤是十分有效的修复措施，这样既可恢复水体空间，又能使水质得以改善。这样既可恢复水体空间，又能使水质得以改善。2、受损湖泊生态系统的修复、受损湖泊生态系统的修复