第5章_林业生态工程

1、第五章 林业生态工程张靖Z教学目的和要求 1 了解林业生态工程现状及发展趋势了解林业生态工程现状及发展趋势 2 掌握林业生态工程设计的基本原理掌握林业生态工程设计的基本原理 3 掌握农林交错带林业工程建设内容及实施方案掌握农林交错带林业工程建设内容及实施方案 4 掌握荒山林业生态工程设计的要点掌握荒山林业生态工程设计的要点 5 熟悉山地自然保护区林业生态工程的设计流程熟悉山地自然保护区林业生态工程的设计流程纲要 第一节 林业生态工程概述 第二节 林业生态工程设计的原理 第三节 林业生态工程的设计 第四节 林业生态工程建设案例第一节 林业生态工程概述1.1.林业发展中存在的问题 （1）人口增长对

2、森林资源的压力 （2）贫困和环境危机：世界森林资源减少趋势引发了两大危机：贫困与环境问题鲜明的对比鲜明的对比1.2林业生态工程的发展原因：原因：传统林业造成生态失衡，使林业发展不可持续。 生态失衡的基本原因：资源是有限性与环境容量的阈值 生态失衡的主要标志：生态系统结构，功能破损和缺失 生态效益对经济效益的影响和制约生态效益是经济效益的潜在基础生态供给阈对经济开发的制约生态失衡对经济效益的影响 20世纪世纪90s后发达国家率先从传统的木材生产为中心后发达国家率先从传统的木材生产为中心转变为森林多效益永续利用。转变为森林多效益永续利用。以德国为代表的森林经济、社会、生态三大效益一体化的林业生态发

3、展战略；以法国、新西兰、澳大利亚为代表的森林多效益主导利用的林业发展战略；以美国、日本、瑞典为代表的森林多效益综合经营的林业生态发展战略。 发展中国家仍面临能源短缺、毁林轮垦等众多问题。发展中国家仍面临能源短缺、毁林轮垦等众多问题。1.3林业生态工程学内容林业生态工程学内容 目的：目的：不是只考虑经济效益，而是经济、生态、社会三大效益的统一； 过程：过程：不是单项技术的叠加，而是配套技术合理组合的完整工艺流程。 目标：目标：就是在促进林业系统良性循环的前提下，充分发挥林业生产潜力，防止环境污染和水土流失，达到经济效益与生态效益的同步发展。林业生态工程森林环境保护工程防护林工程固沙工程森林自然保

4、护区森林公园水源涵养林防风固沙林水土保持林农田防护林海防林国防林森林生态环境服务工程森林疗养建设城市环境林农林复合生态经系统生态经济协调工程生态经济林立体林业林业生态工程分类列表我国已在进行的林业生态工程有我国已在进行的林业生态工程有： 三北防护林工程 沿海防护林工程 长江中上游防护林工程 太行山造林绿化工程 淮河太湖流域综合治理防护林体系工程 珠江流域综合治理防护林体系工程 辽河流域和黄河中游的综合治理防护林体系工程（1）三北防护林体系建设工程 1979八大沙漠、四大沙地八大沙漠、四大沙地（2）长江中上游防护林体系建设工程1989关系到长江中上游水土保持及长江流域生态环境和社会经济可持续发展

5、的重大工程（3）沿海防护林体系建设工程构筑沿海防护屏障、抗御风暴、海潮等自然灾害，保护农田，改善生态环境，保障沿海人民的生命和财产安全（4）平原绿化工程 1988-2000全国九百多个平原、半平原和部分平原县(市、旗)规划造林933万公顷，以保护全国40%以上耕地的生态环境（5）太行山绿化工程在太行山石质山区营造水源涵养林、水土保持林，发展果木经济林，以提高山区的水土保持能力，并兼有较好的经济效益。（6）防沙治沙工程（7）淮河太湖流域综合治理防护林体系建设工程（8）黄河中游防护林工程（9）辽河流域综合治理防护林体系建设工程（10）珠江流域综合治理防护林体系建设工程1.4林业生态工程与传统造林绿

6、化的主要区别林业生态工程与传统造林绿化的主要区别林业生态工程林业生态工程传统造林绿化传统造林绿化工程类型工程类型人工生态系统重建的综合工程栽上乔木即成林的简单过程工程目的工程目的为人类服务，注重长远与短期利益结合注重长期利用树种选择树种选择针对当前环境特点建造适当的植被类型历史上有过什么样的林就造什么林工程重点工程重点建造一个优化的群落结构种群的建造，忽视种群间和谐关系的建造。第二节 林业生态工程设计的原理2.1系统论原理系统论原理人工林生态系统构成图 结构的有序性：人工林生态系统包括森林生物森林生物和森林环境森林环境两大组分，其两大组分又可以自成系统。 不但要考虑生物之间的和谐有序，还要考虑

7、环境与生物之间的相关关系。2.2生物间互利共生的原理生物间互利共生的原理 自然界没有任何一种生物能离开其他生物而单独生存繁衍。(共生和对抗) 发挥生物种群间互利共生互利共生的机制，使生物复合体“共存共荣”，是人工生态系统建造的一个重要环节。生态位是一个物种所处的环境以及其本身生活习性的总称。2.3“生态位生态位”与自然资源多级利用原理与自然资源多级利用原理 树冠中隐蔽的条件和其中的食叶昆虫等就为鸟类提供了一个适宜的生态位； 林冠下的弱光照、高湿度给喜阴生物提供生态位； 枯枝落叶的堆积又给小动物（蚯蚓、蠕虫等）提供了适宜的生态位。 实现自然资源的多级利用实现自然资源的多级利用一片荒山在种植上乔木

8、树种（生态工程）以后.2.4环境的时间节律与环境的时间节律与生物的机能节律原理生物的机能节律原理自然环境因子中的光照、温度、湿度随时间而不断地变化。 日周期（夜行动物） 月周期（海洋动物） 季周期（季节变化） 年周期种群的选择应与当地环境节律相匹配，种群的选择应与当地环境节律相匹配，使得不同生物种群的矛盾减少到最低使得不同生物种群的矛盾减少到最低 演替：是指一个群落被另一个群落所替代的现象。在演替过程中，演替前期的群落为演替后期的群落提供合适的环境条件，最后达到顶极群落。2.5人工模拟自然演替的原理人工模拟自然演替的原理东北西部、山西北部的三北防护林工程的部分林段，现在已出现一片片不死不活的“

9、小老树小老树”。砍又不敢砍，生产处于停滞状态。 这种局面完全是没有充分考虑群落演替规律，急于求成的结果。 一期工程，采用旱生的拧条、胡枝子、沙棘、沙打旺等豆科植物进行第一期工程建设，不但具有抗风沙的作用，同时又改良了环境，增加了土壤肥力。 二期工程，引入乔木树种，形成疏林结构、建成一个乔、灌、草结合，用养互补的高效工程。第三节 林业生态工程的设计3.1 农田与森林交错带的林业生态建设3.2 荒山林业生态工程的设计3.3 山地自然保护区的林业生态工程设计3.13.1农田与森林交错带的林业生态建设农田与森林交错带的林业生态建设1.1农田与森林生态交错带(ecotone)的特点 立地条件的多样性低山

10、、丘陵、台地、谷地，而且低山、丘陵还有分水岭，坡面及沟谷等。 水分供应充足森林处于海拔较高的位置，农田处于海拔较低的位置，交错带处于两者的中间位置，水分条件适宜。 生态流活跃气流、水流和养分流从高处向低处流动的过程中都要经过这里。 荒山化现象突出土壤贫瘠、岩石裸露、植被稀少 自然生产力得不到充分发挥：其土地利用不够合理，植被覆盖度较低，对太阳光能、热能和降水的保存能力低，对土壤资源的利用率不高。 缺乏植被覆盖，水土流失严重2主要问题主要问题 3农林交错带综合治理农林交错带综合治理与开发体系的工程设计与开发体系的工程设计 分为三部分：分为三部分：分水岭保护区的建设与设计（生态）坡面生产区建设与设

11、计（生产）沟谷防治工程的建设与设计（防护）（1）小流域生态系统的划分）小流域生态系统的划分 一般以有常年流水的最小河流的分水岭为界，将不同的小流域划分开来。 每一个小流域都是协调的统一整体。（2）分水岭保护区的建设与设计）分水岭保护区的建设与设计p造林目的：造林目的：保持水土、恢复自然地带性植被p林种及树种的选择：林种及树种的选择：种植与当地的大气候条件相适应的地带性植被。温带湿润地区的分水岭应建针阔混交林；暖温带湿润气候带的分水岭，营造落叶阔叶林；亚热带湿润气候带的分水岭，营造常绿阔叶林。p整地：按等高线进行块状整地。p造林密度：5000株/hm2，这是根据防护林的保水保土的需要而确定的。按

12、12即株距1m，行距2m的要求种植，或采用株间混交方式。等高整地示意图（3）坡面生产区建设与设计）坡面生产区建设与设计造林目的：造林目的： 减缓径流，护坡固土，防止坡蚀 发展用材林、饲料林，以利于坡地生态环境及生物群落的可持续发展林种及树种组成林种及树种组成 以增强水土保持的用材林及饲料林为主。 北方要选用落叶松等；南方要选用银合欢、桉树、樟树、榕树、马尾松、湿地松、刺槐、紫椴、水曲柳等。 林下灌木在北方可种紫穗槐、胡枝子；南方可种猪屎豆等。整地：整地：按等高线方向挖坑整地，实行乔木带与灌木带间作。乔木带4行，灌木带4行。造林密度：造林密度： 乔木带5000株/hm2，采用1m2m针阔叶混交方

13、式。 灌木常以墩状种植，10000墩/hm2，采用1m1m，上下两行交错布局。等高间作示意图（4）沟谷防治工程的建设与设计）沟谷防治工程的建设与设计特点 沟谷是水利侵蚀和重力侵蚀的集中点； 沟谷是洪水、泥沙下泻的通道； 沟谷经常有下切、侧蚀及崩塌等现象发生，往往是支离破碎、难以利用的地方。节节设防，组成互有联系的防治体系 沟头挖截水沟埂 沟头排水沟埂的设置沟坡防护 为了防止沟坡崩塌、滑塌而采取的沟坡稳定措施。 主要以生物固坡为主，带状种植沙棘。沙棘横走的根茎可以萌生新的植株，自我繁殖能力极强，23年就可遍布全沟，这就使沟坡得到固定。沟底防护 为了防止径流向下侵蚀。其具体方法是修谷坊坝，即在沟内

14、修筑堵水的坝。 种植灌木（如紫穗槐）或插柳，以加固土石工程，防止垮坝。谷坊坝可用石垒或土砌，留有溢水口3.2荒山林业生态工程的设计荒山林业生态工程的设计花岗岩、片麻岩荒山的生态工程设计花岗岩、片麻岩荒山的生态工程设计 土层厚2550cm，但也有基岩裸露的花岗岩荒山，常见于华北和东北、辽西及内蒙古自治区的部分地区。 其海拔一般为500800m。年降水量500600mm。 由于人类乱砍滥伐，此类山地树木极少，多为稀疏的草本植物或已垦为旱田。 造林目的：造林目的：逐步恢复森林植被，保持水土，利用荒山发展畜牧业。 林种：林种：饲料林、防护林。 树种：树种：北方可种植刺槐、柠条、沙打旺；南方可种植银合欢

15、、胡枝子、苜蓿、草木樨等。 整地：整地：按等高线筑壕或按等高线挖鱼鳞坑，雨季栽植。 第一步，先把无林地变成有林地； 第二步，将分水岭的植被恢复为地带性植被； 第三步，将斜坡建设为生产区。等高鱼鳞坑示意图花岗岩、片麻岩类荒山造林示意图建设与设计建设与设计 树种：豆科灌木、柠条、小叶锦鸡儿、老虎刺、银合欢或当地树种。 整地：在有表土或有碎石的立地上挖坑播种。 播种：每穴16粒种子。 抚育：三年后平茬。可利用野生的酸枣、黑枣嫁接成大枣和柿子，在石灰岩荒山上种植，花椒也可栽植在石灰岩荒山上，但不宜种板栗。3.3山地自然保护区的林业生态工程设计山地自然保护区的林业生态工程设计u自然保护区在保护林业资源中

16、的意义第一，增加了环境资源林的面积，改善了我国的林分结构，强化了林业经营的综合效益第二，有利于保护环境资源林第三，保护好天然林系统中动植物群落的多样性第四，充分发挥保护区及其周围地区的多种效益u自然保护区的生态工程设计以丹霞风景名胜区的生态工程设计红色碎屑岩( 主要是砾岩和砂岩)，在风化、重力崩塌、流水溶蚀、风力侵蚀等综合作用下形成的有陡崖的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地形。u自然保护区的生态工程评价风景质量评价风景质量评价：作为保护规划依据之一的风景质量评价是以专家评价为基础的，适当参考公众的评价。景观阈值评价景观阈值评价：根据地形、植被、土壤、水文条件、人为活动的强度

17、等，对各种景观类型的景观阈值做出定性的评价。（外界干扰的抵御能力）景观敏感度评价景观敏感度评价：根据易见程度和引人注意的程度，本区的景观可划分为三个等级的敏感区。u自然保护区的生态工程评价（续） 特殊价值的资源：上述评价还不能完全反映出某些资源的保护价值。 如集中分布在丹霞山体上的宗教文化景观及摩崖石刻、散布在丹霞地貌分布区内的古岩寺、古山寨遗址及悬棺、具有重要科研和教学价值的准南亚热带季雨林植被和北亚热带常绿阔叶林植被、古树名木、奇花异卉及珍禽异兽等。第四节 林业生态工程建设案例l工程内容太行山绿化工程是国家六大林业工程的重要组成部分，是继我国“三北”防护林、长江防护林等重要防护林工程之后，

18、又一世纪的水土保持工程。l工程内容工程内容 1994年正式启动 涵盖山西、河北、河南、北京4省市的110个县，总面积1200104hm2。 建设总目标是：造林356104hm2， 工程建设期限从1986年-2050年。 工程分三期：一期工程为1986年-2000年，造林136104hm2；二期工程为2001年-2010年，造林178104hm2；三期工程为2011年-2050年，造林42104hm2。 防护林比例由1986年的23.8%增加到41.1%， 经济林比重由13.6%提高到27.2%，基本控制了本区的水土流失。 到2010年，新增森林面积110.5104hm2，森林覆盖率达到32.4%。 森林覆盖率由工