污染環(huán)境修復(fù)的生態(tài)工程技術(shù)（大學(xué)課件）

5.污染環(huán)境修復(fù)的生態(tài)工程技術(shù)1背景25.1概述5.1.1生態(tài)工程的產(chǎn)生5.1.2概念5.1.3特點(diǎn)5.1.4應(yīng)用類型35.1.1生態(tài)工程的產(chǎn)生在生態(tài)工程產(chǎn)生之前，環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生是由于工業(yè)和生活中的物質(zhì)大量的以廢棄物形式進(jìn)入環(huán)境，造成正常的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動(dòng)過(guò)程中的阻滯和耗竭。而最直接的解決方法是在不改變?cè)到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，通過(guò)環(huán)境工程手段解決在生產(chǎn)過(guò)程之后，即末端治理，希望到達(dá)污染物的零排放。但是，20多年的實(shí)踐證明，將重點(diǎn)放到末端，即在危害發(fā)生后再進(jìn)行凈化處理的環(huán)境戰(zhàn)略、政策和措施，有很大的局限性。這是因?yàn)椋菏紫任覀冎挥杏邢薜馁Y源來(lái)解決、控制污染問(wèn)題，其次，當(dāng)我們使用一種技術(shù)取代另一種技術(shù)的時(shí)候，只是把污染物從一個(gè)媒介轉(zhuǎn)入另一個(gè)媒介，僅僅是污染形式的改變；而且這種治理的投資越來(lái)越大，需要大量能量，特別是這種對(duì)策大多數(shù)是依靠“命令與控制〞法規(guī)管理的方法，極易造成企業(yè)的消極情緒，影響了其作用的正常發(fā)揮。4進(jìn)入90年代后,人們又設(shè)想將末端治理改為以全過(guò)程控制的清潔生產(chǎn)技術(shù),通過(guò)對(duì)生產(chǎn)的組織、操作及產(chǎn)品消費(fèi)過(guò)程的管理,到達(dá)最少限度實(shí)施清潔生產(chǎn)的時(shí)空安排。但是,清潔生產(chǎn)多數(shù)屬于非法規(guī)管理型的,著重強(qiáng)調(diào)鼓勵(lì)和促進(jìn)自愿,缺乏方案任務(wù)要求,包括未提供適當(dāng)資助,未規(guī)定公眾和企業(yè)在其中的地位和作用,未建立具體目標(biāo)。特別是缺乏可實(shí)行清潔生產(chǎn)的良好的工藝手段,使得清潔生產(chǎn)問(wèn)題無(wú)法到達(dá)產(chǎn)業(yè)化的最終目標(biāo)。在這樣的情況下,生態(tài)工程應(yīng)運(yùn)而生,它屬于全新的、多學(xué)科相互滲透的應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域,是一門應(yīng)用科學(xué)。5國(guó)內(nèi)外生態(tài)工程開展與現(xiàn)狀67895.1.2生態(tài)工程的概念10生態(tài)工程的原理115.1.3特點(diǎn)研究和處理對(duì)象的整體性目的和目標(biāo)的多元化以自我組織和調(diào)控為根底從自然界獲取主要資源和能源12國(guó)內(nèi)外生態(tài)工程特點(diǎn)比較131415165.1.4應(yīng)用類型生態(tài)恢復(fù)生態(tài)工程生態(tài)農(nóng)業(yè)與生態(tài)工業(yè)廢物資源與能源化綜合利用的生態(tài)工程生態(tài)建筑及生態(tài)城鎮(zhèn)建設(shè)流域和區(qū)域的生態(tài)治理與開發(fā)的生態(tài)工程17生態(tài)恢復(fù)生態(tài)工程相對(duì)生態(tài)破壞而言，就是要恢復(fù)破壞了的生態(tài)系統(tǒng)的合理結(jié)構(gòu)、高效功能和協(xié)調(diào)關(guān)系。如在荒山、灘涂、沙地及礦山廢棄地等未被利用的退化生態(tài)系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件，利用生態(tài)工程與技術(shù)恢復(fù)植被，開展草業(yè)、牧業(yè)或林業(yè)，恢復(fù)其生態(tài)效勞功能及經(jīng)濟(jì)效益。18水葫蘆廣泛生長(zhǎng)于各種濕地、河流、湖泊、池塘、水道、溝渠和死水區(qū)，能適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)源、pH值和溫度的變化。水葫蘆可以通過(guò)種子的有性繁殖和通過(guò)匍匐枝發(fā)芽的無(wú)性繁殖。子株在匍匐枝上發(fā)芽，成倍時(shí)間6-18天。種子在幾天內(nèi)發(fā)芽，或者休眠15-20年，主要的繁殖方式還是通過(guò)匍匐枝。適宜條件下，1株可在50天內(nèi)長(zhǎng)成3000株，1年內(nèi)覆蓋600m2。擴(kuò)散一般通過(guò)風(fēng)和水流，在一個(gè)新地點(diǎn)，水葫蘆都是開始于低密度的小植株。在形成一大片之前，植株數(shù)量和密度不斷增長(zhǎng)，而個(gè)體大小并不增長(zhǎng)。我國(guó)水葫蘆方面的研究開展得較晚，并且由于在1990年代以前，我國(guó)尚很少出現(xiàn)水葫蘆大面積蔓生成災(zāi)的問(wèn)題，因此，我國(guó)對(duì)水葫蘆的研究大部份集中在水葫蘆用作飼料、污水凈化等方面。但到了1990年代以后，該草已在我國(guó)南方17個(gè)省市自治區(qū)泛濫成災(zāi)，“生物入侵〞、“生態(tài)爆發(fā)〞或者“綠色災(zāi)難〞等名詞更是形象地說(shuō)明了目前形勢(shì)的嚴(yán)峻，因此，水葫蘆的控制又重新成了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。實(shí)例19水葫蘆進(jìn)行有機(jī)物降解的根本機(jī)理是形成了植物細(xì)菌的共生系統(tǒng)，在廢水塘中種植水葫蘆，葉子光合作用產(chǎn)生的氧氣局部經(jīng)過(guò)莖和根進(jìn)入水體，這些氧氣被好氧菌和兼氧菌利用來(lái)降解水體污染物，相應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳和含氮物質(zhì)就被植物作為營(yíng)養(yǎng)源吸收利用。水葫蘆能大量吸收水體中的富營(yíng)養(yǎng)成分而凈化污水，利用水葫蘆處理動(dòng)物糞便有生態(tài)且可持續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。水葫蘆的利用1.水體生物修復(fù)對(duì)水體有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽的凈化作用20水葫蘆不僅對(duì)氮磷以及有機(jī)物都有吸收、積累、分解和轉(zhuǎn)化的能力，而且對(duì)水中的重金屬元素也有去除作用，能從污水中除去鎘、鉛、汞、鍶、銀等重金屬。Mazen等〔1998〕進(jìn)行了埃及尼羅河中水葫蘆吸收重金屬的研究，當(dāng)鎘、鉛、鍶濃度超過(guò)15μg/L時(shí)，水葫蘆生長(zhǎng)出現(xiàn)緩慢；在15-30μg/L，水葫蘆葉子中的鎘、鉛含量是對(duì)照的4-5倍，而且超過(guò)50%的金屬積累在根中，莖和葉分別僅有20%和30%。對(duì)含重金屬?gòu)U水的凈化作用21夏會(huì)龍等〔2002〕研究了水葫蘆對(duì)水體中乙硫磷、三氯殺螨醇和三氟氯氰菊酷農(nóng)藥的去除效果，在抑菌條件下，水葫蘆使各農(nóng)藥的消解速率分別提高了、和倍，對(duì)于水體中非極性農(nóng)藥或理化性狀相似化合物污染的修復(fù)有良好的效果。對(duì)農(nóng)藥的凈化作用22Low等〔1995〕研究了水葫蘆對(duì)兩種根本染料亞甲基藍(lán)和維多利亞藍(lán)水溶液的生物吸附作用，水葫蘆根對(duì)這兩種染料的最大吸附容量為分別為128mg/g和149mg/g，吸附時(shí)間很快，吸附能力很大。對(duì)含染料廢水的凈化作用23早在1984年，日本大木規(guī)晃就觀察到水葫蘆對(duì)浮游生物的克制作用，具有使富營(yíng)養(yǎng)化水域變得清澈的成效。其機(jī)制主要是由于水葫蘆根系向水體分泌的有機(jī)物質(zhì)能傷害和殺死藻類，且水葫蘆覆蓋減少太陽(yáng)輻射量，從而限制藻類生長(zhǎng)，水葫蘆只要覆蓋1/2-1/4的水面，就可以便全水域變清。Kim等〔2000〕也研究了水葫蘆對(duì)藻類的限制作用，它能有效減少污水處理出水中的藻類含量。對(duì)水體中藻類的克制作用24水葫蘆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，其鮮草的營(yíng)養(yǎng)成分為粗蛋白1.2%，粗脂肪0.2%，粗纖維1.1%，無(wú)氮浸出物2.3%，粗灰分1.3%，可作為豬、牛、羊及雞、鵝、鴨的飼料，節(jié)省本錢，提高產(chǎn)量，減少污染。水葫蘆也是較好的“綠肥〞，水葫蘆粉碎后是草魚、蟹的飼料，打漿后可用作魚苗或蝦類養(yǎng)殖時(shí)的培育養(yǎng)料，或用來(lái)培養(yǎng)餌料生物。2.工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用作為飼料和肥料25水葫蘆曬干后，可以作為造紙?jiān)稀Ｓ捎谒J資源豐富，繁殖迅速，放養(yǎng)和采收極為方便，因此，用它來(lái)生產(chǎn)紙張可以大大節(jié)省木材，還可降低紙張價(jià)格。由于水葫蘆富含纖維素，Barai〔1997〕等人在實(shí)驗(yàn)室中成功從水葫蘆中提取輕甲基纖維素。

工業(yè)生產(chǎn)原料26水葫蘆在植物的厭氧處理中，效果屬于較好的。水葫蘆含有適宜的C/N比(約20:l)，微生物能夠利用其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷。其次，利用水葫蘆制取沼氣是嚴(yán)格的厭氧發(fā)酵過(guò)程，原料中氮素?fù)]發(fā)損失較少，氮素結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，其發(fā)酵剩余物(沼肥)既含常量營(yíng)養(yǎng)元素、有機(jī)質(zhì)，又含有多種微量元素、氨基酸、氮素、維生素等物質(zhì)，是速緩兼?zhèn)涞挠袡C(jī)復(fù)合肥。厭氧制能27水葫蘆綜合利用的生態(tài)工程是根據(jù)水葫蘆的其中一項(xiàng)或多項(xiàng)生態(tài)功能，從生態(tài)系統(tǒng)觀點(diǎn)提出的具有可持續(xù)的水葫蘆利用開展方向。陳彬〔2007〕以福建甫田市木蘭溪下游為例，定性探討了如何應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理，綜合利用水葫蘆這一高等水生維管束植物，以控制生產(chǎn)，使其既不危害水體和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，又可到達(dá)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康開展。該過(guò)程從生態(tài)學(xué)“整體，協(xié)調(diào)，循環(huán)，再生〞的原那么出發(fā)，在新型的動(dòng)物養(yǎng)殖-厭氧產(chǎn)沼-發(fā)酵制肥-綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式中，融入水葫蘆的利用。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這一方法可以結(jié)合農(nóng)村的畜禽糞便一起進(jìn)行厭氧處理，在解決流域農(nóng)業(yè)面源和養(yǎng)殖業(yè)污染問(wèn)題以及控制水葫蘆泛濫的同時(shí)，又可以生成生物能源，可持續(xù)性好，從而具有更廣泛的生態(tài)效益，而且還能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水葫蘆生態(tài)工程研究28生態(tài)農(nóng)業(yè)與生態(tài)工業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)利用生態(tài)學(xué)原理，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的根本規(guī)律建立的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。29?；~塘mulberryfishpond是我國(guó)珠江三角洲地區(qū)，為充分利用土地而創(chuàng)造的一種挖深魚塘，墊高基田，塘基植桑，塘內(nèi)養(yǎng)魚的高效人工生態(tài)系統(tǒng)。30?；~塘mulberryfishpond桑、蠶、魚三者之間關(guān)系密切，形成池埂種桑、桑葉養(yǎng)蠶、蠶沙養(yǎng)魚、魚糞肥桑的完整的能量流系統(tǒng)。系統(tǒng)中任何一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的好壞，也必將影響到其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)。31?；~塘mulberryfishpond歷史回憶珠江三角洲早在漢代已有種桑、飼蠶、絲織的活動(dòng)。公元7世紀(jì)初，唐代各地商人和外國(guó)人都相繼來(lái)廣州貿(mào)易，販運(yùn)絹絲。當(dāng)時(shí)珠江三角洲已是“田稻再熟、桑蠶五收〞之地，但尚未形成?；~塘。由于生絲暢銷，促進(jìn)了蠶桑業(yè)的迅速開展。南?？h一帶農(nóng)民經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期種桑養(yǎng)蠶的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)蠶的蠶沙可以養(yǎng)魚，逐漸明確桑多、蠶多、蠶沙多，塘魚也多。由此桑基魚塘很快傳到珠江三角洲各地。32?；~塘mulberryfishpond地方特色桑基魚塘是廣東省珠江三角洲一種獨(dú)具地方特色的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，因其生產(chǎn)上形成良性的循環(huán)而知名。珠江三角洲由東、西、北三江集合沖積而成，地處北回歸線以南，全年氣候溫和，雨量充分，日照時(shí)間長(zhǎng)，土壤肥沃，是盛產(chǎn)蠶桑、塘魚、甘蔗的重要基地。33桑基魚塘mulberryfishpond高產(chǎn)技術(shù)建塘多肥良種密植精管34?；~塘mulberryfishpond建塘新開?；~塘的規(guī)格，要求塘基比1:1。塘應(yīng)是長(zhǎng)方形。將塘挖成蜈蚣形群壕，或并列式渠形魚塘6~10口單塘，基與基相連。新塘開挖季節(jié)以選擇枯水、少雨的秋末冬初為宜。挖好的新塘要曬幾天，再施些有機(jī)糞肥或肥水，然后放水養(yǎng)魚。35?；~塘mulberryfishpond多肥應(yīng)掌握增施農(nóng)家有機(jī)肥料和間作綠肥的原那么。一是要施足栽桑的基肥。二是在桑樹成活長(zhǎng)新根后，再施一次。三是桑樹生長(zhǎng)發(fā)育階段要求養(yǎng)一次蠶施一次肥。四是在冬季清塘，挖掘一層淤泥上基，凈化魚塘。36?；~塘mulberryfishpond良種塘基栽桑，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的嫁接良桑品種。37?；~塘mulberryfishpond密植塘基地下水位高，桑樹根系分布淺，宜密植。38?；~塘mulberryfishpond精管塘基栽桑后，桑樹中耕、除草、施肥、防治病蟲害，合理采伐等培管都必須抓好，確保塘基桑園高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高葉質(zhì)。

39生態(tài)農(nóng)業(yè)與生態(tài)工業(yè)生態(tài)工業(yè)仿照自然界的生態(tài)過(guò)程物質(zhì)循環(huán)模式來(lái)規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的一種工業(yè)模式。40廢物資源與能源化綜合利用的生態(tài)工程廢水的減量、回收、再生、回用、再循環(huán)等干旱與半干旱地區(qū)的收集雨水工程醫(yī)院廢水的生態(tài)處理41生態(tài)建筑及生態(tài)城鎮(zhèn)建設(shè)可充分利用本地生態(tài)資源，建設(shè)能耗低、綠量高、廢物就地資源化的方便、舒適、和諧、經(jīng)濟(jì)的生態(tài)住宅。42流域和區(qū)域的生態(tài)治理與開發(fā)的生態(tài)工程在現(xiàn)有資源根底上，通過(guò)低耗、高效和持續(xù)地利用流域內(nèi)的自然資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)向集約型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。43三北防護(hù)林是在中國(guó)北方三北地區(qū)〔西北、華北和東北〕興建的大型人工林業(yè)生態(tài)工程，用以減緩日益加速的荒漠化和水土流失進(jìn)程。由國(guó)家林業(yè)局西北華北東北防護(hù)林建設(shè)局〔三北防護(hù)林工程管理辦公室〕負(fù)責(zé)實(shí)施。工程自1978年11月啟動(dòng)，分3個(gè)階段、8期工程進(jìn)行，預(yù)計(jì)于2050年完成。2001年第二階段第四期工程啟動(dòng)。三北防護(hù)林號(hào)稱世界上最大的生態(tài)工程。44三北防護(hù)林體系工程是一項(xiàng)正在我國(guó)北方實(shí)施的宏偉生態(tài)建設(shè)工程，它是我國(guó)林業(yè)開展史上的一大壯舉，開創(chuàng)了我國(guó)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)的先河。地跨東北西部、華北北部和西北大局部地區(qū)，包括我國(guó)北方13個(gè)省〔自治區(qū)、直轄市〕的551個(gè)縣〔旗、市、區(qū)〕，建設(shè)范圍東起黑龍江省的賓縣，西至新疆維吾爾自治區(qū)烏孜別里山口，東西長(zhǎng)4480公里，南北寬560—1460公里，總面積406．9萬(wàn)平方公里，占國(guó)土面積的42．4%，接近我國(guó)的半壁河山。也是世界四大生物工程之首〔美國(guó)的“羅斯福大草原工程〞,蘇聯(lián)的“斯大林改造大自然方案〞,北非五國(guó)(摩洛哥,阿爾及利亞,突尼斯,利比亞,埃及)的“綠色壩建設(shè)〞和中國(guó)的“三北〞防護(hù)林工程是世界上有名的四大生物工程。〕45461964年，周恩來(lái)總理就林業(yè)開展作出重要批示：“林業(yè)要以營(yíng)林為根底。造林要把重點(diǎn)放在水土流失、風(fēng)沙危害嚴(yán)重的地區(qū)，有陣地、有重點(diǎn)、有步驟地前進(jìn)。〞在文革前夕，林業(yè)部就已形成了在西北、華北、東北西部干旱、風(fēng)沙危害、水土流失地帶建設(shè)大型防護(hù)林工程的設(shè)想。后因十年動(dòng)亂，設(shè)想擱置。

1978年11月25日，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了在三北地區(qū)建設(shè)大型防護(hù)林工程，指出大力種樹種草，特別是有方案地營(yíng)造帶、片、網(wǎng)相結(jié)合的防護(hù)林體系，是改變這一地區(qū)農(nóng)牧生產(chǎn)條件的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。并把這項(xiàng)工程列入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展的重點(diǎn)工程。

1979年，國(guó)家決定在西北、華北、東北風(fēng)沙危害、水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，建設(shè)大型防護(hù)林工程，即帶、片、網(wǎng)相結(jié)合的“綠色萬(wàn)里長(zhǎng)城〞。規(guī)劃范圍包括新疆、青海、寧夏、內(nèi)蒙古、甘肅中北部、陜西、晉北壩上地區(qū)和東北三省的西部共324個(gè)縣〔旗〕，農(nóng)村人口4400萬(wàn)，總面積39億畝。以求能鎖住風(fēng)沙，減輕自然災(zāi)害。47按照工程建設(shè)總體規(guī)劃，從1978年開始到2050年結(jié)束，分三個(gè)階段，八期工程，建設(shè)期限73年，共需造林億畝。在保護(hù)現(xiàn)有森林植被的根底上，采取人工造林、封山封沙育林和飛機(jī)播種造林等措施，實(shí)行喬、灌、草結(jié)合，帶、片網(wǎng)結(jié)合，多樹種、多林種結(jié)合，建設(shè)一個(gè)功能完備、結(jié)構(gòu)合理、系統(tǒng)穩(wěn)定的大型防護(hù)林體系，使三北地區(qū)的森林覆蓋率由5.05%提高到14.95%，沙漠化土地得到有效治理，水土流失得到根本控制，生態(tài)環(huán)境和人民群眾的生產(chǎn)生活條件從根本上得到改善。三北防護(hù)林-工程規(guī)劃

48從新疆到黑龍江的風(fēng)沙危害區(qū)營(yíng)造防風(fēng)固沙林1億多畝，使20%的沙漠化土地得到有效治理，沙漠化土地?cái)U(kuò)展速度由20世紀(jì)80年代的2100平方公里下降到1700平方公里。遼寧、吉林、黑龍江、北京、天津、山西、寧夏等七省〔自治區(qū)、直轄市〕結(jié)束了沙進(jìn)人退的歷史，沙漠化土地每年481平方公里，拓寬了沙區(qū)廣闊人民的生存地區(qū)。

重點(diǎn)治理的科爾沁、毛烏素兩大沙地森林覆蓋率分別到達(dá)20.4%和29.1%，不僅實(shí)現(xiàn)了土地沙漠化逆轉(zhuǎn)，而且進(jìn)入綜合治理、綜合開發(fā)的新階段。赤峰市治理開發(fā)沙地2100萬(wàn)畝，占沙化土地的58%；榆林沙區(qū)森林覆蓋率已由1977年的18.1%上升到38.9%，沙化土地治理度達(dá)68.4%。三北防護(hù)林-建設(shè)成就

風(fēng)沙治理49在黃土高原和華北山地等重點(diǎn)水土流失區(qū)，堅(jiān)持山水田林路統(tǒng)一規(guī)劃，生物措施與工程措施相結(jié)合，按山系、分流域綜合治理，營(yíng)造水保林和水源修養(yǎng)林723萬(wàn)公頃，治理水土流失面積由工程建設(shè)前的萬(wàn)平方千米增加到現(xiàn)在的萬(wàn)平方千米，局部地區(qū)的水土流失得到有效治理。重點(diǎn)治理的黃土高原造林萬(wàn)公頃，新增治理水土流失面積15萬(wàn)平方千米，使黃土高原治理水土流失面積到達(dá)23萬(wàn)多平方千米，近50%的水土流失面積得到不同程度治理，水土流失面積減少2萬(wàn)多平方千米，土壤侵蝕模數(shù)大幅度下降，每年入黃泥沙量減少3億多噸。

山西省昕水河流域土壤侵蝕模數(shù)已由7175噸下降到3226噸。張家口市土壤侵蝕模數(shù)已由過(guò)去的5900噸下降到1540噸，官?gòu)d水庫(kù)泥沙入庫(kù)量由899噸減少到235噸，潘家口和密云兩大水庫(kù)泥沙入庫(kù)量分別減少20%和60%。遼寧省在遼西低山丘陵區(qū)營(yíng)造水土保持林450多萬(wàn)畝，土壤侵蝕模數(shù)已由4500—5000噸下降到1500—2191噸。水土流失治理50農(nóng)田防護(hù)林作為改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的一項(xiàng)根底設(shè)施，始終放在三北防護(hù)林體系優(yōu)先開展的地位，共營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林3600多萬(wàn)畝，有億畝農(nóng)田實(shí)現(xiàn)的林網(wǎng)化，占三北地區(qū)農(nóng)田總面積的65%。平原農(nóng)區(qū)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田林網(wǎng)化，一些低產(chǎn)低質(zhì)農(nóng)田變成了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)田。三北地區(qū)的糧食單產(chǎn)由1977年的118公斤/畝，提高到2007年的311公斤/畝，總產(chǎn)由億噸提高到億噸。農(nóng)區(qū)防護(hù)林51三北防護(hù)林體系建設(shè)使三北地區(qū)的森林資源快速增長(zhǎng)，木材及林產(chǎn)品產(chǎn)量不斷增加，改變以過(guò)去缺林少木的狀況。截至到2021年，三北地區(qū)活立木蓄積量達(dá)10．4億立方米，年產(chǎn)木材655．6萬(wàn)立方米，不僅使民用材自給有余，而且由于木材產(chǎn)量的增加也帶動(dòng)了木材加工業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、多種經(jīng)濟(jì)的開展。“四料〞俱缺的狀況已有很大改變，特別是已建成了1870萬(wàn)畝薪炭林，加上林木撫育修枝，解決了600萬(wàn)戶農(nóng)民的燃料問(wèn)題。營(yíng)造的牧防林保護(hù)了大面積草場(chǎng)，營(yíng)造的7500萬(wàn)畝灌木林和上億畝楊、柳、榆、槐樹的枝葉為畜牧業(yè)提供了豐富的飼料資源，三北地區(qū)牲畜存欄數(shù)和畜牧業(yè)產(chǎn)值成倍增長(zhǎng)。

森林資源52林業(yè)的開展不僅改善了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的開展，三北地區(qū)將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，已開展經(jīng)濟(jì)林5670萬(wàn)畝，建設(shè)了一批名、特、優(yōu)、新果品基地，年產(chǎn)干鮮果品1228萬(wàn)噸，比1978年前增長(zhǎng)了10倍，總產(chǎn)值達(dá)200多億元。甘肅省林果業(yè)已開展成為全省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一，1997年全省農(nóng)民人均林果業(yè)收入到達(dá)300元，占收入的25%，有41個(gè)縣的林果特產(chǎn)稅收入超過(guò)100萬(wàn)元。河北省張家口市大力開展經(jīng)濟(jì)林，林業(yè)產(chǎn)值由9000萬(wàn)元增加到3億元，有240個(gè)村、15萬(wàn)戶農(nóng)民靠林果業(yè)實(shí)現(xiàn)了脫貧致富。

經(jīng)濟(jì)開展53截至2006年底，三北地區(qū)有德國(guó)、日本、美國(guó)、意大利等25個(gè)國(guó)家和全球環(huán)境基金、世界銀行、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、開發(fā)方案署等10多個(gè)國(guó)際組織和社會(huì)團(tuán)體援助的林業(yè)或以林業(yè)為主體的工程58項(xiàng)，援助資金超過(guò)16億元人民幣，援助領(lǐng)域涉及防治荒漠化、濕地恢復(fù)與重建、治理水土流失、林木育種與改進(jìn)、機(jī)械化造林、森林病蟲害防治、林業(yè)產(chǎn)業(yè)開發(fā)、科技推廣體系建設(shè)、森林資源監(jiān)測(cè)管理和信息系統(tǒng)建設(shè)等方面。同時(shí)，先后有50多個(gè)國(guó)家、地區(qū)和國(guó)際組織的領(lǐng)導(dǎo)人和技術(shù)人員到三北地區(qū)考察三北工程建設(shè)。三北防護(hù)林-國(guó)際合作

54三北工程?hào)|西橫跨近9000里，擔(dān)負(fù)著北拒八大沙漠、四大沙地，內(nèi)保黃土高原、華北平原，南護(hù)北京、天津等要地等重要任務(wù)，然而30多年來(lái)，工程總投入不過(guò)100多億元，不及京滬高鐵總投入的1/20。盡管如此，三北工程仍然在防沙治沙、保護(hù)農(nóng)田、保持水土、開展生態(tài)經(jīng)濟(jì)等方面取得明顯成效。三北防護(hù)林-存在問(wèn)題投入問(wèn)題552021年2月底，內(nèi)蒙古赤峰敖漢旗牛古吐鄉(xiāng)所轄村鎮(zhèn)有人舉報(bào)稱，該地近幾年陸續(xù)出租、出賣了幾萬(wàn)畝用于防沙固沙林的檸條。該地所屬的大五家村于2021年4月與山西王姓商人簽訂合同，將村里的9000多畝檸條地轉(zhuǎn)給其承包，每畝200元，時(shí)間70年，每年轉(zhuǎn)讓價(jià)格元/畝。被爆出售562021年3月6日，全國(guó)政協(xié)委員、張家口市副市長(zhǎng)楊玉成表示，要加快三北防護(hù)林工程區(qū)成過(guò)熟林更新?lián)Q代，提高森林生態(tài)效益。楊玉成說(shuō)，“三北防護(hù)林是我國(guó)北方重要的綠色生態(tài)屏障，但是局部林木已經(jīng)進(jìn)入成過(guò)熟期，防護(hù)林的生態(tài)功能和防護(hù)效益明顯下降。需更新?lián)Q代57三北地區(qū)是中國(guó)林業(yè)開展的重點(diǎn)、難點(diǎn)地區(qū)，沙化土地總面積達(dá)148萬(wàn)平方千米，占全國(guó)沙化土地的85%；水土流失面積240萬(wàn)平方千米，占全國(guó)的67%。三北地區(qū)也是中國(guó)林業(yè)開展?jié)摿ψ畲蟮牡貐^(qū)，三北地區(qū)13個(gè)省、自治區(qū)、直轄市現(xiàn)有宜林地面積3936萬(wàn)公頃，占全國(guó)宜林地面積的68.7%；全國(guó)近50萬(wàn)平方千米可治理的沙化土地，90%集中在三北地區(qū)；黃土高原45萬(wàn)平方千米的水土流失面積，根本上分布在三北地區(qū)。

中國(guó)實(shí)現(xiàn)到2021年森林覆蓋率到達(dá)23%和2050年26%的戰(zhàn)略目標(biāo)，增值空間重點(diǎn)在三北地區(qū)。三北工程對(duì)于改善三北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)區(qū)域開展，開展現(xiàn)代林業(yè)，推進(jìn)生態(tài)文明，提高中國(guó)在生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域的地位具有十分重大的戰(zhàn)略意義。三北防護(hù)林-未來(lái)開展58從1978年開始，我國(guó)就決定在西北、華北北部、東北西部風(fēng)沙危害、水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，建設(shè)大型防護(hù)林工程。按照工程方案，我國(guó)方案用73年的時(shí)間，即到2050年完成這一龐大的工程，預(yù)計(jì)共需造林億畝。目前，這一工程工程稱之為中國(guó)的“綠色長(zhǎng)城〞。

但是近些年，中國(guó)的三北防護(hù)林工程開始受到越來(lái)越多的質(zhì)疑，有很多專家表示，三北防護(hù)林并沒有有效阻止風(fēng)沙的侵襲，在西北一些生態(tài)脆弱的地區(qū)，盲目的植樹造林工程反而使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境更加惡化。

“這是由于在防護(hù)林工程啟動(dòng)之初并沒有把保護(hù)原有森林、草原等天然植被納入到工程管理之中，致使有些地區(qū)，原有植被遭到破壞，為人工林的衰退埋下了隱患。〞中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所研究員朱教君在接受記者采訪時(shí)表示。三北防護(hù)林遭科學(xué)質(zhì)疑三北防護(hù)林使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境更加惡化59崔曉勇告訴記者，就一般情況而言，年降水量在400毫米以下的地區(qū)不適合大規(guī)模植樹造林，但是我國(guó)西北防護(hù)林工程很多區(qū)域的年降水量在400毫米，甚至是300毫米以下，并且有些地方屬于草原、荒山地區(qū)，不宜植樹造林。

朱教君從1988年就開始研究中國(guó)三北防護(hù)林的經(jīng)營(yíng)問(wèn)題，他表示，任何植被的生存與生長(zhǎng)均受制于熱量與水分這兩大生態(tài)因子，在中國(guó)三北地區(qū)一般熱量不是問(wèn)題，關(guān)鍵是水分。因此，降雨量肯定是決定植樹造林與否的最重要因子。他們的研究與觀測(cè)結(jié)果證明，在不適合造林的地方，比方降水量低于300～350mm的干旱、半干旱區(qū)造林，尤其是大面積造林，勢(shì)必會(huì)加劇生態(tài)環(huán)境的惡化。植樹造林必須遵從自然規(guī)律60另外，有人批評(píng)說(shuō)三北防護(hù)林的很多造林工程沒有遵從鄉(xiāng)土樹種優(yōu)先的原那么，而是普遍種植生長(zhǎng)迅速的楊樹等速生樹種，這些樹木常常需要更多的水分給養(yǎng)，這使得周圍的土壤變得更加干旱。

“植樹造林必須遵從自然規(guī)律，要‘適地適樹’地造林，只有這樣才有助于制止沙漠化的擴(kuò)張、有利于二氧化碳的吸收與固定。〞不過(guò)朱教君表示，對(duì)于樹木不是土生品種的問(wèn)題，這一觀點(diǎn)仍是基于人們對(duì)三北防護(hù)林以往存在問(wèn)題的理解，現(xiàn)在我國(guó)三北防護(hù)林的建設(shè)中已經(jīng)注意到“鄉(xiāng)土樹種〞的重要性，并在工程規(guī)劃比方在2021～2021年的三北防護(hù)林體系建設(shè)五期工程規(guī)劃中充分考慮了“鄉(xiāng)土樹種〞在工程建設(shè)中的地位。61朱教君和其導(dǎo)師姜鳳岐研究員通過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)一些三北防護(hù)林的衰退倒是一個(gè)嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)。這是因?yàn)槲覈?guó)一些防護(hù)林的設(shè)計(jì)決策沒有嚴(yán)格遵循恢復(fù)生態(tài)學(xué)的根本原理，從而造成在北方干旱、半干旱地區(qū)的一些大面積人工林木蒸騰耗水量過(guò)大，導(dǎo)致土壤含水量及地下水位降低，這樣樹木生長(zhǎng)發(fā)育受到水分脅迫，致使養(yǎng)分、微生物等不協(xié)調(diào)，誘發(fā)樹勢(shì)衰弱，極易遭受病蟲害等侵入。

其次，由于樹木選擇不當(dāng)、單一以及造林密度不合理，也帶來(lái)了一些生態(tài)方面的問(wèn)題，例如由它所引發(fā)的防護(hù)林體系病蟲害。另外，由于防護(hù)林的經(jīng)營(yíng)管理水平低下和技術(shù)、政策、資金、管理體制等多方面因素的制約，我國(guó)的三北防護(hù)林工程也面臨衰退的隱患。

“比方，我國(guó)1949～1999年共營(yíng)造人工林約1億5000萬(wàn)公頃，可是僅保存下來(lái)約3000萬(wàn)公頃。〞朱教君說(shuō)。62不過(guò)，對(duì)于完全否認(rèn)三北防護(hù)林工程的說(shuō)法，朱教君并不贊同。

“三北防護(hù)林工程在建設(shè)初期，乃至現(xiàn)在，一直存在著各種各樣的問(wèn)題，防護(hù)林建設(shè)失敗的例子在各個(gè)區(qū)域都有，尤其是在西北干旱區(qū)。但是，不能因?yàn)槿狈雷o(hù)林工程在建設(shè)初期受到技術(shù)與認(rèn)識(shí)水平的限制而出現(xiàn)了問(wèn)題就全面否認(rèn)它。〞他告訴記者，“事實(shí)上，三北防護(hù)林工程也取得了一些實(shí)質(zhì)性的效果，根據(jù)三北防護(hù)林建設(shè)局的報(bào)告，截至2021年12月〔三北防護(hù)林建設(shè)30周年〕，累計(jì)完成造林保存面積為萬(wàn)公頃；工程區(qū)森林覆蓋率由1977年的5.05%提高到現(xiàn)在的10.51%，另外根據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，三北防護(hù)林工程建設(shè)已使三北地區(qū)20％以上的沙漠化土地得到根本治理，40％以上的水土流失面積得到有效控制。此外，它還提高了人們的生態(tài)意識(shí)。〞防護(hù)林的防護(hù)效應(yīng)需要一定的時(shí)間才能顯現(xiàn)

63朱教君表示，之所以現(xiàn)在很多人質(zhì)疑三北防護(hù)林工程，除了該工程自身的問(wèn)題外，還有就是由于防護(hù)林的生態(tài)防護(hù)效應(yīng)是需要一定的時(shí)間的，目前短短的30余年有些地區(qū)防護(hù)林的防護(hù)效應(yīng)可能還未呈現(xiàn)出來(lái)。

不過(guò)朱教君表示，三北防護(hù)林工程自啟動(dòng)至今32年過(guò)去了，這樣一個(gè)規(guī)模宏大的生態(tài)工程不可防止地存在著很多問(wèn)題。因此，當(dāng)前我國(guó)的三北防護(hù)林工程建設(shè)需要科學(xué)合理的全面評(píng)估，明確其正面生態(tài)環(huán)境效應(yīng)到底發(fā)揮到什么程度？未來(lái)在什么地方建設(shè)防護(hù)林、建設(shè)多少防護(hù)林、建設(shè)怎樣的防護(hù)林？這些都需要予以明確。64朱教君告訴記者，只有科學(xué)合理地評(píng)估已有防護(hù)林工程，才能保證后期防護(hù)林的防護(hù)效應(yīng)，比方控制水土流失、防止風(fēng)沙災(zāi)害和二氧化碳吸收功能的正常發(fā)揮。

另外朱教君也表示，雖然三北防護(hù)林體系工程被認(rèn)為是北方地區(qū)生態(tài)平安的屏障，然而三北地區(qū)的風(fēng)沙危害、水土流失等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是長(zhǎng)期的自然因素和人為因素共同引發(fā)的復(fù)雜過(guò)程，三北防護(hù)林建設(shè)不是一個(gè)萬(wàn)能工程，不要指望所有三北的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題都由三北防護(hù)林來(lái)解決。655.2生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)5.2.1生態(tài)工程修復(fù)概述5.2.2生態(tài)工程修復(fù)的原理與內(nèi)容5.2.3生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)665.2.1生態(tài)工程修復(fù)概述

在特定的區(qū)域和流域內(nèi)，依靠生態(tài)系統(tǒng)本身調(diào)控能力與人工調(diào)控能力的共同作用，使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到健康狀態(tài)。675.2.2生態(tài)工程修復(fù)的原理與內(nèi)容整體論原理協(xié)調(diào)與平衡原理自生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理分層多級(jí)利用原理物種互利共生原理生態(tài)位原理物種多樣性原理主導(dǎo)因子原理限制因子原理物種耐性原理生態(tài)因子綜合作用原理原理68生態(tài)工程根植于生態(tài)學(xué)，它拓展了應(yīng)用生態(tài)學(xué)的一般概念，根底生態(tài)學(xué)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)是生態(tài)工程的根底，而生態(tài)工程又不完全局限于此，它又把生態(tài)理論和管理實(shí)踐反響給理論和應(yīng)用生態(tài)學(xué)。生態(tài)工程不同于環(huán)境工程，后者顯然屬于解決污染問(wèn)題的科學(xué)原理的應(yīng)用范疇，而這些原理通常包括能源和資源的集約運(yùn)轉(zhuǎn)，如設(shè)置貯缺罐、凈化器、過(guò)濾器和化學(xué)沉淀器等。生態(tài)工程原理69生態(tài)工程是工程學(xué)，其應(yīng)用定量方法并根據(jù)根底科學(xué)技術(shù)對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃，是以自持生態(tài)系統(tǒng)為根底工具的技術(shù)，其組元是全世界全部生物物種，利用生物物種、群落和生態(tài)系統(tǒng)以及依靠生態(tài)系統(tǒng)自持性是生態(tài)工程的核心，并以此區(qū)別于環(huán)境工程技術(shù)，后者依靠裝置設(shè)備來(lái)去除、轉(zhuǎn)化或控制污染物，但一般并不直接操縱生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)工程與生物技術(shù)也不可混淆，后者是指生產(chǎn)執(zhí)行特殊功能的新品系和有機(jī)體的遺傳操作技術(shù)。生態(tài)工程與生物技術(shù)之間的差異涉及到它們的根本原理、調(diào)控、規(guī)劃及最終可能的社會(huì)本錢，然而，兩者的開展卻多少有些相似，生態(tài)技術(shù)幾乎處于生物技術(shù)20年前的開展階段。70生態(tài)工程技術(shù)與環(huán)境工程技術(shù)的最大區(qū)別就在于前者能量投入少，同時(shí)可以多層次地將污染物轉(zhuǎn)化為可利用的再生資源。其主要原理如下：

1.自我設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)，生態(tài)系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)對(duì)系統(tǒng)施加影響的周圍環(huán)境，同時(shí)系統(tǒng)影響周圍環(huán)境，使得環(huán)境更加適合系統(tǒng)的需要。

2.自我維持

生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)自我維持的系統(tǒng)，它直接或間接地依賴于太陽(yáng)能，這也是生態(tài)系統(tǒng)能量投入較少的主要原因。一個(gè)系統(tǒng)一旦被設(shè)計(jì)并開始運(yùn)作，它只需要外界適量的投入，就能夠不斷自我維持。

3.生態(tài)工程系統(tǒng)是一個(gè)“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)〞

社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)由三個(gè)亞系統(tǒng)組成，它們之間相互聯(lián)系、相互制約、互為因果。

714.再生循環(huán)和分層多級(jí)利用物質(zhì)

生態(tài)工程的再生、循環(huán)與分層多級(jí)利用物質(zhì)意味著在系統(tǒng)中通過(guò)物質(zhì)能量的遷移變化去除一些內(nèi)源和外源的污染物，利用特有的工藝路線，到達(dá)盡量高產(chǎn)、低耗適銷對(duì)路的產(chǎn)品；做到變廢為利，保證轉(zhuǎn)化后的一些物質(zhì)輸出的可能性，同步實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三方面效益。

5.資源的利用和保護(hù)

生態(tài)工程的特色就是充分合理地利用資源，使其得到最大限度的保護(hù)和更新。此外，一項(xiàng)生態(tài)工程的設(shè)計(jì)，由于要求充分利用各類生態(tài)位和分層多級(jí)地利用物質(zhì)，這本身就是對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。72生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)以當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)為學(xué)習(xí)對(duì)象，要同時(shí)考慮設(shè)計(jì)的前期與后期的環(huán)境影響。Scott〔2001〕提出生態(tài)工程設(shè)計(jì)的原那么，這些原那么是：a.遵循生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，相關(guān)的原理包括自組織、多樣性和復(fù)雜性、循環(huán)再生等；b.根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行設(shè)計(jì)；c.保持設(shè)計(jì)功能的獨(dú)立性，這是基于人類為了滿足自身需要，進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)提供自然所未能提供的功能，而這種設(shè)計(jì)要保持功能的獨(dú)立性，那么不會(huì)對(duì)自然過(guò)程產(chǎn)生影響；d.能量和信息高效的設(shè)計(jì)；e.認(rèn)同促成設(shè)計(jì)的目的和價(jià)值。生態(tài)工程是生態(tài)學(xué)和工程設(shè)計(jì)的連結(jié)，總而言之，生態(tài)工程包含生態(tài)學(xué)原理和工程學(xué)技術(shù)，需要相互支持。生態(tài)工程設(shè)計(jì)73通常說(shuō)來(lái)，生態(tài)工程技術(shù)的來(lái)源包括三部份：當(dāng)?shù)卦械募夹g(shù)；引進(jìn)外地或外國(guó)的工藝；少量創(chuàng)新的技術(shù)。這三部份的聯(lián)結(jié)，實(shí)際上是一種創(chuàng)新，但因含有大量已有的、成熟的生產(chǎn)及治理工藝且技術(shù)措施相對(duì)較簡(jiǎn)單，故有較強(qiáng)的可操作性，易為人們掌握與接受。

74在我國(guó)生態(tài)工程研究中，開展得最為普遍的是農(nóng)業(yè)生態(tài)工程，將生態(tài)工程的原理應(yīng)用于農(nóng)業(yè)建設(shè)，即形成農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。如我國(guó)南方的多數(shù)生態(tài)工程試點(diǎn)都是以農(nóng)戶或農(nóng)村為單位進(jìn)行農(nóng)田與庭院相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，包括稻麥輪作、稻田養(yǎng)魚、水產(chǎn)品立體養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖、食用菌養(yǎng)殖、再生飼料工程、再生能源等方面，從而構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)多層次、食物鏈網(wǎng)絡(luò)狀的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，充分利用了生態(tài)學(xué)上的“整體效應(yīng)〞、“邊緣效應(yīng)〞、“各組分協(xié)調(diào)〞、“循環(huán)再生〞等原理。我國(guó)在環(huán)境保護(hù)生態(tài)工程方面，長(zhǎng)期以來(lái)己有很多自發(fā)地廢物利用、再生、循環(huán)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，但自覺研究、設(shè)計(jì)與應(yīng)用生態(tài)工程，那么在1950年代才開始。上海交通大學(xué)等單位以崇明島東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)為例，研究并建立了以奶牛場(chǎng)為主的廢物分層多級(jí)利用生態(tài)工程。生態(tài)工程的應(yīng)用1.農(nóng)業(yè)生態(tài)工程75近年來(lái)，農(nóng)業(yè)生態(tài)工程在中國(guó)有較廣和較快的開展，可分為農(nóng)田、農(nóng)業(yè)及農(nóng)村生態(tài)工程3個(gè)層次〔顏京松和王如松，2001〕。其中農(nóng)村生態(tài)工程是在前兩根底上進(jìn)一步擴(kuò)大，它不僅增加廢棄物的轉(zhuǎn)化、再生、資源化的處理和利用，而且將節(jié)能、應(yīng)用清潔能源、生態(tài)交通、生態(tài)建筑以及人口控制、生物多樣性保護(hù)及生態(tài)建設(shè)綜合于農(nóng)村生態(tài)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及建設(shè)中，它比前二者高一個(gè)層次，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)開展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與改善，提高了生態(tài)文明。76國(guó)外與農(nóng)業(yè)生態(tài)工程有關(guān)的研究是以具體的農(nóng)場(chǎng)或工廠的實(shí)踐為主，而科學(xué)研究是在這一過(guò)程中進(jìn)行的，其中調(diào)查研究占了很大比重。其中，有的科學(xué)家還試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)的研究來(lái)建立一套替代農(nóng)業(yè)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和技術(shù)體系。國(guó)外在農(nóng)業(yè)生態(tài)工程研究方面相比照較薄弱，因此出現(xiàn)了國(guó)外專家對(duì)我國(guó)這方面成就的肯定與仿效〔曲文輝，1998〕。77在金華、揚(yáng)州、宜昌等地以就地、分散、小型、無(wú)(或少)動(dòng)力、地埋方式處理與利用生活污水，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集中式污水處理廠，利用土地一植物系統(tǒng)處理與利用廢水〔李如琪和段振勃，1993；劉兆昌等，1993〕。在四川省廣漢市等地，通過(guò)硬件、軟件的結(jié)合，對(duì)城市垃圾進(jìn)行減量化、無(wú)害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化處理，將生活垃圾中有機(jī)局部、人畜糞便轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)成優(yōu)質(zhì)生態(tài)復(fù)合肥〔王如松，1996〕。許多地方利用畜禽糞便與秸稈培養(yǎng)食用菌后，再培養(yǎng)蚯蚓，蚯蚓糞殘?jiān)僮鳛榉柿?，既減少或防止田間燒草污染及環(huán)境破壞，又增加產(chǎn)值。蔗渣、玉米芯等生物質(zhì)用于生產(chǎn)紙、纖維板、糠醛、木糖醇、木質(zhì)素磺酸鈉等，各類食品工業(yè)的廢棄物深層利用，循環(huán)再生，為社會(huì)提供生態(tài)合理的飼料、燃料、肥料和工業(yè)原料的系列效勞〔顏京松，1986；Luetal.,1998〕。2.環(huán)境保護(hù)和污染物處理和利用生態(tài)工程78國(guó)外在這方面的應(yīng)用和研究占較大比重，特別是污水處理與湖泊、海灣的富營(yíng)養(yǎng)化防治更為突出。在美國(guó)，污水處理生態(tài)工程已有多處，如1980年代初在伊利湖北部的河湖接合部、老婦河河口地區(qū)的濕地上，建立了生態(tài)工程試驗(yàn)基地，以測(cè)試這些河湖交界濕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)陸地上與其下游湖泊間的化學(xué)和水文的緩沖及凈化作用，探索如何有效地設(shè)計(jì)(如圍堤與不圍堤等)其沿湖濕地，并應(yīng)用調(diào)查的濕地上之水文、化學(xué)及生態(tài)過(guò)程等一系列資料建立數(shù)學(xué)模型為設(shè)計(jì)效勞。79在馬薩諸塞州，在沼澤及鹽灘上建立了生態(tài)工程系統(tǒng)，以處理陸上所來(lái)廢水，防止海洋的富營(yíng)養(yǎng)化，通過(guò)有機(jī)質(zhì)礦化、沉積物的吸著，沉積物內(nèi)的埋藏，動(dòng)植物的生產(chǎn)及消耗，化學(xué)物質(zhì)的沉淀等方法，來(lái)減少入海污染物質(zhì)。在美國(guó)已成立了生態(tài)工程協(xié)會(huì)，將生態(tài)工程的工藝作為技術(shù)商品去承擔(dān)一些環(huán)保及生產(chǎn)任務(wù)。80在丹麥，1972-1976年開始研究與試用Glum湖富營(yíng)養(yǎng)化防治工程，并建立了生態(tài)模型，結(jié)果去除了進(jìn)入湖水中90%—98%的磷。在瑞典，污水處理的生態(tài)工程受到極大重視，如利用污水作為肥料通過(guò)農(nóng)田灌溉來(lái)處理凈化污水。在荷蘭，自1970年代起，已試驗(yàn)調(diào)控一些小型湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以增加直接攝食藻類及與藻類在陽(yáng)光和營(yíng)養(yǎng)方面有競(jìng)爭(zhēng)的生物種類，以防治水體富營(yíng)養(yǎng)化，減少水華。德國(guó)也自1970年代起建立了以利用蘆葦占優(yōu)勢(shì)的濕地來(lái)處理污水的生態(tài)工程。前蘇聯(lián)立陶宛在一些小河中大量保護(hù)或種植水生植物，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)鹽在河流與其匯水區(qū)內(nèi)循環(huán)，以恢復(fù)與保護(hù)這些小河〔曲文輝，1998)。81近年來(lái)，在傳統(tǒng)對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)和環(huán)保工程等研究的根底上，生態(tài)工程開始注重應(yīng)用模型和新技術(shù)，注重大尺度和多尺度協(xié)同作用，生態(tài)工程設(shè)計(jì)方法原理不斷開展。

(l)模型及新方法的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型是生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)理論和應(yīng)用研究的重要工具，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的快速開展，已經(jīng)極大的改變了現(xiàn)代生物學(xué)的研究。生態(tài)學(xué)注重模型分析，構(gòu)建過(guò)大量的模型，如遷入-遷出模型、捕食-獵物模型等，這些模型都是基于種群為研究對(duì)象，很少有涉及生態(tài)系統(tǒng)的模型。卞有生等〔2001〕建立了留民村的系統(tǒng)分室模型，應(yīng)用該數(shù)學(xué)模型指導(dǎo)留民村的實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)。模型在場(chǎng)景分析中具有重要作用，因?yàn)樗峁┝四繕?biāo)狀態(tài)下的具體情況，成為研究復(fù)雜對(duì)象的必要手段。但是由于復(fù)雜對(duì)象的參數(shù)多，目前模型的方法還有很多應(yīng)用上的困難。生態(tài)工程的開展82從其它學(xué)科引入新技術(shù)，大拓寬了生態(tài)工程應(yīng)用的領(lǐng)域。生態(tài)工程可以融合、利用不同層級(jí)的適當(dāng)技術(shù)和方法，應(yīng)用于區(qū)域或者更大的系統(tǒng)中。如Michael等〔2002〕利用地理信息系統(tǒng)(GIS)和濕地模型來(lái)確定濕地的位置和效果，為了找出用作濕地的適宜地段從而提高水體質(zhì)量，采用GIS對(duì)流域的主要環(huán)境因子進(jìn)行空間疊加分析，形成最適地段的分布圖，形成最適地段的分布圖；同時(shí)利用濕地對(duì)氮滯留效果模型預(yù)測(cè)濕地凈化能力，為有關(guān)決策者決策提供了科學(xué)依據(jù)。83生態(tài)工程的作用對(duì)象是生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)變化的，不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)組分功能不同。生態(tài)系統(tǒng)的等級(jí)原理同樣適用于生態(tài)工程，這就決定了生態(tài)工程在不同的層級(jí)上具有不同的目標(biāo)和多層級(jí)的協(xié)同作用。Tilley(1998)研究了不同城市化程度地區(qū)中，用于處理雨水的濕地大小，指出用于處理雨水的濕地面積隨著城市化程度的增高而增大，但是如果用于處理雨水的濕地處于各級(jí)不同尺度上(社區(qū)、亞流域、流域)，不同尺度的協(xié)同作用就會(huì)減少總濕地面積的要求。該研究中對(duì)不同尺度上的濕地功能有不同的要求，而多尺度的協(xié)同作用那么大大減少了對(duì)濕地總量的需求。Mitsch(1998)也提出，工程工程需要在景觀的背景下進(jìn)行考慮，整體方法應(yīng)該從生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用到流域尺度。(2)多尺度作用的研究84生態(tài)工程作為一種生產(chǎn)工藝體系，具有多種成效，如自然效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，這些成效是常規(guī)工程所無(wú)法到達(dá)的，因此衡量生態(tài)工程的成功與否一直沒有形成固定的標(biāo)準(zhǔn)。這其中主要原因是生態(tài)工程開展歷史短、應(yīng)用范圍廣泛、作用對(duì)象是自組織的生態(tài)系統(tǒng)以及具有實(shí)現(xiàn)多種功能的目標(biāo)，因此一直沒有形成較好的評(píng)價(jià)方法(卞有生等,1994)。Mitsch(2002)提出生態(tài)工程應(yīng)該考慮單功能與多功能目標(biāo)問(wèn)題，目標(biāo)的不同，要求的評(píng)價(jià)方法自然也不同?，F(xiàn)在主要應(yīng)用的有價(jià)值流分析、生態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法、層次分析法、能量流分析等。(3)生態(tài)工程評(píng)價(jià)方法85能量流、經(jīng)濟(jì)流等分析方法是借鑒產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)上的分析方法，其主要是針對(duì)生產(chǎn)性系統(tǒng)而言。另外一個(gè)較新的方法是生態(tài)能值法，能值法基于人類的價(jià)值體系沒有考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的效勞功能而提出，該方法以生產(chǎn)一種產(chǎn)品或提供效勞所需要的標(biāo)準(zhǔn)能(如太陽(yáng)能)來(lái)表示，這樣就把環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的做功放在一個(gè)共同的根底上。不同的能量(或物質(zhì))具有不同的能質(zhì)，太陽(yáng)能值轉(zhuǎn)換率的差異從本質(zhì)上揭示了不同類別的自然物和產(chǎn)品存在質(zhì)的差異的內(nèi)在原因。86生態(tài)工程作為一門新興的學(xué)科，從一產(chǎn)生就顯示了巨大的生機(jī)和活力，它的研究進(jìn)展使人們?cè)诤侠砝觅Y源、防止污染、保護(hù)環(huán)境方面變得更加聰明起來(lái)。正如奧地利生態(tài)學(xué)家所說(shuō)，中國(guó)古代哲人老子早就提出要“無(wú)為而治〞(2002)。人類要充分利用自然的力量，調(diào)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)自我設(shè)計(jì)、自我維持的能力，在與自然的和諧相處中“順勢(shì)而發(fā)〞，去爭(zhēng)取生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。87生態(tài)工程研究雖然已取得了很大的成就，但目前尚缺乏進(jìn)一步的理論探索與系統(tǒng)總結(jié)，特別是缺乏大批定量化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、完整化的樣板實(shí)體，而經(jīng)驗(yàn)性的、低水平的、重復(fù)性的工作卻很多，限制了生態(tài)工程向深度開展和在高技術(shù)水平方面的應(yīng)用。目前，眾多的類型和模式及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等感性認(rèn)識(shí)有待進(jìn)一步上升到理性認(rèn)識(shí)，反過(guò)來(lái)再指導(dǎo)實(shí)踐與受實(shí)踐的檢驗(yàn)，特別是在深入分析、定量揭示生態(tài)工程所研究的對(duì)象的生態(tài)系統(tǒng)或復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，以確定其主要成份間相互定量關(guān)系，以及在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模擬，建立生態(tài)數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化組合方面有待加強(qiáng)。885.2.2生態(tài)工程修復(fù)的原理與內(nèi)容內(nèi)容生物種群的選擇生物群落結(jié)構(gòu)配置食物鏈調(diào)整生物與環(huán)境節(jié)律匹配環(huán)境調(diào)控895.2.3生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)沙漠化土地生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)采礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)水土保持生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)濕地生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)90遼寧省地處科爾沁沙地南緣,是我國(guó)沙化危害比較嚴(yán)重、全國(guó)12個(gè)防沙治沙重點(diǎn)省區(qū)之一。全省現(xiàn)有沙漠化土地面積5496km2,具有明顯沙化趨勢(shì)的土地6066km2。占全省土地總面積的7.81%。遼寧境內(nèi)沙漠化土地主要有沿河沙地、沿海沙地和內(nèi)陸沙地3種類型,其中以西北部?jī)?nèi)陸沙地規(guī)模最大,危害也最為嚴(yán)重。全省沙化和荒漠化土地95.4%分布在遼西北地區(qū),不僅阻礙當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開展,影響人民正常生產(chǎn)生活,也對(duì)以沈陽(yáng)為中心的遼寧中部城市群構(gòu)成生態(tài)威脅。因此,做好該地區(qū)土地沙漠化防治工作,研究生態(tài)修復(fù)技術(shù),對(duì)于區(qū)域生態(tài)建設(shè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開展具有重要的戰(zhàn)略意義。遼西北沙漠化土地生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究〔李春龍等，2021〕背景沙漠化土地生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)91據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明：遼寧省沙化土地面積5496km2,潛在沙化土地面積6066km2,二者占全省土地總面積的7.81%。沙化土地類型中的固定沙地面積最大,為3767km2,占沙化土地面積的68.54%；其次為沙化耕地,面積為1534km2,占27.91%;其他類型依次為半固定沙地、流動(dòng)沙地和露沙地,其面積分別為166km2、21km2、8km2,全省沙化土地主要分布在遼西北地區(qū)。另?yè)?jù)遼寧省2006年第4次土壤侵蝕遙感普查的結(jié)果顯示,土壤侵蝕面積區(qū)域分布仍以遼西4市低山丘陵區(qū)最多,合計(jì)20906km2,占全省總侵蝕面積的49.4%。遼西北地區(qū)是全省土地沙化及土壤侵蝕危害最嚴(yán)重的地區(qū),也是全省生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域。遼西北沙漠化土地現(xiàn)狀92“阿爾鄉(xiāng)沙漠生態(tài)園〞是遼寧省水科院于2000年建立的試驗(yàn)示范基地,位于彰武縣境內(nèi)西北部,內(nèi)蒙古科爾沁沙地南緣,面積約300hm2,沙化類型為流動(dòng)半流動(dòng)沙丘,天然植被嚴(yán)重退化,生態(tài)環(huán)境十分脆弱。自2001年開始,科研人員進(jìn)行了封沙育林育草,培育沙地灌木草場(chǎng)及差巴嘎蒿生物網(wǎng)格等沙地生態(tài)修復(fù)技術(shù)的試驗(yàn)研究。生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究93封沙育林育草(簡(jiǎn)稱封育)是在植被遭到破壞的地段上,建立某種防護(hù)設(shè)施,嚴(yán)禁人畜破壞,為天然植物提供休養(yǎng)生息、滋生繁衍的條件,使植被逐漸恢復(fù)。封沙育林育草94封育6a后,由于減少了人畜擾動(dòng),依靠自然營(yíng)力恢復(fù)植被,植物物種、植被覆蓋度和生物量都有顯著的增加。物種由原來(lái)的平均種/m2,增加到種/m2；植被覆蓋度由原來(lái)的40.3%,增加到78%；生物量(鮮重)由原來(lái)的450g/m2,增加到1247g/m2。試驗(yàn)說(shuō)明：封育對(duì)植被恢復(fù)起到了良好的促進(jìn)作用。封育是恢復(fù)天然植被最經(jīng)濟(jì)有效的手段,依靠區(qū)域土壤—?dú)夂騺?lái)驅(qū)動(dòng)植物群落的正向演替,群落的生物多樣性不斷豐富,群落的結(jié)構(gòu)逐漸完善,群落的生產(chǎn)力和生態(tài)調(diào)節(jié)功能不斷提高,直到自行進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的頂級(jí)群落。在封育過(guò)程中,不需要人為投入物質(zhì)和能量,植物群落的正向演替便可自動(dòng)進(jìn)行下去。95遼西北大局部地區(qū)年平均降水量在400-500mm,屬于半濕潤(rùn)、半干旱氣候。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為年平均降水量600mm是森林生長(zhǎng)發(fā)育的閾限,年降水量<600mm的地區(qū)不會(huì)出現(xiàn)天然的密林。即使人工營(yíng)造郁閉度大的森林,不是自行稀疏成疏林,便是形成“小老樹〞林。因此,在遼西北地區(qū)應(yīng)提倡營(yíng)造灌草為主的疏林,河灘地適宜營(yíng)造密林。這樣做,既可以保證疏林草地的正常生長(zhǎng)發(fā)育,還可以減少因密林蒸騰水分而過(guò)多的消耗地下水資源。培育沙地灌木草場(chǎng)96培育沙地灌木草場(chǎng)是在灌木及牧草引種試種的根底上,優(yōu)選了胡枝子、檸條、沙打旺,即“兩灌一草〞,營(yíng)建了以胡枝子和檸條為“骨架〞,以沙打旺為“根底〞的立體灌木草場(chǎng)。

灌木草場(chǎng)的設(shè)計(jì),灌木林帶的帶距設(shè)計(jì)分別為5m、7m和10m,在灌木林帶間種植沙打旺；對(duì)照為自然恢復(fù)草場(chǎng),灌木林帶的帶距設(shè)計(jì)為10m,灌木林帶間不種植牧草,而是依靠自然營(yíng)力,促進(jìn)植被的恢復(fù)。973a來(lái),沙打旺試驗(yàn)地塊的產(chǎn)草量由6533kg/hm2提高到21326kg/hm2,提高了倍；覆蓋度由原來(lái)的40%提高到80%。自然恢復(fù)地塊的產(chǎn)草量由原來(lái)的2839kg/hm2,提高到7256kg/hm2,提高了倍,覆蓋度由原來(lái)的30%提高到65%。從產(chǎn)草量和覆蓋度上看,自然恢復(fù)草地遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沙打旺地塊。灌木草場(chǎng)可以發(fā)揮灌木的固沙、阻沙、改善小氣候和土壤改進(jìn)等作用,是快速治理沙漠化土地的重要措施；灌木草場(chǎng)又可以成為沙漠化地區(qū)重要的飼料生產(chǎn)源,是土地資源利用的重要途徑。98選用1a生差巴嘎蒿枝條,其特點(diǎn)是雨季移栽的成活率高,移栽當(dāng)年即可生出新的根系和枝條,次年開始分蘗。試驗(yàn)選取了具有代表性的流動(dòng)沙丘3處,每處面積2hm2,按試驗(yàn)方法的不同設(shè)置3個(gè)處理,3次重復(fù)。分別為人工移栽、機(jī)械移栽和CK。在每個(gè)方格中央均扦插一棵楊樹種條,埋深60cm,其作用是楊樹具有分枝能力較強(qiáng)和根系興旺的特點(diǎn),成活后可提高地表的糙度,增大阻風(fēng)的能力,從而可以更好的固定流動(dòng)沙丘。培育差巴嘎蒿生物網(wǎng)格99通過(guò)3a的封育,人工和機(jī)械移栽的植被覆蓋度明顯增加,而CK變化不顯著。人工移栽和機(jī)械移栽的植被恢復(fù)速度明顯高于CK,翌年根本上就可使流動(dòng)沙丘得以固定,不產(chǎn)生新的沙丘位移。據(jù)物種調(diào)查可見,人工移栽和機(jī)械移栽處理的植被演替速度比較快,而CK的速度比較慢。100雨季在流動(dòng)沙地上采用一年生差巴嘎蒿枝條,做成規(guī)格為2m×2m的生物網(wǎng)格固沙效果十清楚顯,根本可使流動(dòng)沙丘翌年得到控制并促進(jìn)植被恢復(fù)。3a后,植被覆蓋度可提高60%-70%。在網(wǎng)格中扦插楊樹,不僅成活率高,其枝葉可以起到阻風(fēng)減能的作用,對(duì)于固定沙丘、恢復(fù)植被起到了積極的作用。1011)封育是恢復(fù)天然植被最經(jīng)濟(jì)有效的手段。封育3-5a后,流動(dòng)、半流動(dòng)沙丘根本穩(wěn)定,植被逐漸演替為固定沙地的植物群落。2)灌木草場(chǎng)是快速治理沙漠化土地的重要措施。灌木草場(chǎng)可以發(fā)揮灌木的固沙、阻沙、改善小氣候和土壤改進(jìn)等作用。3)差巴嘎蒿生物網(wǎng)格具有固沙快,植被覆蓋率高的特點(diǎn)。它可以改善流動(dòng)沙丘局部的小環(huán)境,起到良好的保水、保墑和保肥的效果。結(jié)論102近年來(lái)對(duì)采礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)引起了人們的廣泛關(guān)注。最早開始對(duì)采礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行治理的是美國(guó)和德國(guó)等一些興旺國(guó)家。我國(guó)于20世紀(jì)50年代開始意識(shí)到采礦區(qū)的環(huán)境問(wèn)題；60年代,開始對(duì)采礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)重建；到了80年代,礦區(qū)的生態(tài)重建工作進(jìn)入了有組織、有規(guī)模的階段。各國(guó)對(duì)采礦區(qū)環(huán)境的治理逐步走向成熟,先后出現(xiàn)了“土地復(fù)墾〞、“植被恢復(fù)〞、“生態(tài)重建〞等一系列詞語(yǔ),但均以生態(tài)植被的恢復(fù)為最終目標(biāo)。在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的同時(shí),產(chǎn)生了以采礦廢棄地景觀構(gòu)造為主的理論研究。對(duì)礦山廢棄地進(jìn)行景觀生態(tài)重建,同時(shí)迎合了景觀建筑師所提出的“后工業(yè)景觀〞,其根本含義是指在工業(yè)生產(chǎn)之后留下的廢棄地進(jìn)行景觀重建。南京市老山采礦區(qū)森林景觀重建〔祝遵凌和何偉，2021〕背景采礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)103老山位于長(zhǎng)江北岸、南京市西北郊,地理位置為東經(jīng)118°25′～118°40′,北緯32°03′～32°09′。老山地區(qū)東西長(zhǎng)約35km南北寬約15km,總面積約7466hm2；地貌屬低山丘陵,平均海拔200～400m；地處北亞熱帶南部季風(fēng)氣候區(qū),夏季炎熱,冬季寒冷,四季清楚,日照充足,雨量充分,無(wú)霜期長(zhǎng)；年平均氣溫15.3℃,年平均日照1997h,年平均降水量1000～1050mm。老山地帶性土壤為黃棕壤,地域性土壤有黃褐土、石灰?guī)r土、紫色土、基性巖土、老紅土等；地帶性植被是具有過(guò)渡性質(zhì)的落葉闊葉林,現(xiàn)有森林植被80%以上起源于人工林,少數(shù)為天然次生林。1.研究區(qū)概況104主要的植被類型有針葉林、針闊混交林、闊葉混交林、雜灌木林、竹林、經(jīng)濟(jì)林等。常見的喬木有松類、柏類、杉類、櫟類、樸、榆、黃連木、化香等,常見的灌木有鹽膚木、山胡椒、紫穗槐、花椒、胡枝子、茶條槭、繡線菊等,藤本有葛藤、野薔薇、野葡萄、菝葜等,竹類有淡竹、毛竹、剛竹、桂竹、水竹等,草本植物有茅草、羊胡子草、蒿草、野菊、麥冬等。老山有大小山峰近百座,上下起伏,層巒疊嶂,數(shù)不盡的自然景觀引人入勝,素以“林、泉、石、洞〞四絕著稱。105老山采礦區(qū)以非金屬礦為主,儲(chǔ)量豐富,石英礦是最主要的工礦企業(yè)之一。老山石英礦從1959年籌建至1999年關(guān)閉的40年間,分別于露石山、大埝、滴水珠、響堂村等多個(gè)山體進(jìn)行石英石的露天開采,遺留裸露山體多處至今仍為廢棄地。老山自然山林的植被覆蓋率較高,可達(dá)80%左右。采礦區(qū)根本為裸露山體,植被遭到完全破壞,多以裸露的巖石為主,形成無(wú)規(guī)那么的崖壁,植被覆蓋率5%左右。裸露的山體存在著平安性、生態(tài)性、美觀性等多種問(wèn)題,占據(jù)著大量的土地,利用率低下。106礦區(qū)景觀是一種特殊的景觀構(gòu)成,根據(jù)老山不同采礦區(qū)所處的地理位置,全面分析礦區(qū)的地形地貌,充分利用采礦廢棄地的場(chǎng)所與設(shè)施,以平安性、生態(tài)性、整體性、特色性為原那么,對(duì)其環(huán)境進(jìn)行保存式的更新與重建,變廢為寶,使其具有生態(tài)防護(hù)、欣賞、游憩等功能。2.森林景觀重建方法107植被恢復(fù)是任何生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建的第一步,植被恢復(fù)包括自然植被恢復(fù)和人工植被恢復(fù)兩種類型。自然植被恢復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期的逐漸演變的漫長(zhǎng)過(guò)程,而人工植被恢復(fù)那么借助于一定的恢復(fù)技術(shù)和方法。老山采礦區(qū)森林景觀重建,需要以一定的工程技術(shù)措施為根底。工程技術(shù)措施108水對(duì)斜坡具有軟化的作用,尤其是對(duì)滑動(dòng)面具有潤(rùn)滑的作用,水還能沖刷、切割坡面和坡角,從而侵蝕坡面和影響斜坡的穩(wěn)定性。老山采礦區(qū)遺留下來(lái)大量的斜坡,治水工程尤為重要,而治水的主要措施那么是建設(shè)排水工程。排水工程可以減免地表水或地下水對(duì)坡體穩(wěn)定性的不利影響,提高現(xiàn)有坡體的穩(wěn)定性。其中一項(xiàng)具體措施就是使用抗滑樁,抗滑樁的選擇、斷面尺寸及其布設(shè)密度要根據(jù)剖面形態(tài)和邊坡的利用情況來(lái)安排,如,滑層厚,那么樁要長(zhǎng)；下滑力大,那么樁要粗且布設(shè)得密。治水工程措施109對(duì)于在剖面形態(tài)上呈凹形、凸形的或有臨空狀態(tài)的上陡下緩的斜坡,采取分級(jí)削坡或修筑馬道削坡的措施將其上部陡坡挖緩。通過(guò)削頭取土,減輕滑坡體上部的荷載,減小滑體的體積,并將其反壓在下部緩坡上,既可把坡面修成一定的坡度,又可增加阻滑體的阻滑力量,控制上部向下滑動(dòng)。削坡與反壓填土工程措施110老山采礦區(qū)局部區(qū)域在實(shí)施工程技術(shù)措施后,可進(jìn)行綠化,但具體的綠化形式視坡位、坡型、坡面條件而定,如石質(zhì)邊坡及混凝土護(hù)坡,采用液壓噴播、穴植等方法進(jìn)行綠化。邊坡綠化技術(shù)111生態(tài)恢復(fù)是指通過(guò)人工方法,按照自然規(guī)律,恢復(fù)天然的生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)關(guān)鍵在于植被的恢復(fù)。礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的主要問(wèn)題,在于土壤侵蝕控制和植物種類的篩選與應(yīng)用。老山采礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的植物篩選與配置,根據(jù)采礦區(qū)所在的地理位置、現(xiàn)狀特點(diǎn)和開展目標(biāo)等進(jìn)行。生態(tài)恢復(fù)植物篩選與配置112在采礦區(qū)惡劣的土壤條件下,植物的選擇以根系興旺,固土固坡效果好,適應(yīng)能力強(qiáng),固氮,成活率高,苗期生長(zhǎng)速度快,地上莖萌發(fā)力強(qiáng),以及具有連片生長(zhǎng)能力、速生的鄉(xiāng)土樹種為佳,同時(shí)要科學(xué)配景以到達(dá)美化的要求。3結(jié)果與分析植物種類確實(shí)定113老山采礦區(qū)廢棄地根本為裸露的山體,首先要補(bǔ)植祼露山體的植被,增加山體的植被覆蓋率,增加綠量,改善和美化山體外觀,建立穩(wěn)定的、具有最大生態(tài)功能的自然生態(tài)系統(tǒng)。從試驗(yàn)結(jié)果可知,選取的植物均為南京地區(qū)鄉(xiāng)土種,栽植成活率高,栽植與養(yǎng)護(hù)本錢低,適合于采礦區(qū)實(shí)際。如,迎春、鳶尾、麥冬、狗牙根、香根草、結(jié)縷草、高羊茅、爬山虎、五葉地錦、常春藤、薜荔、絡(luò)石、鵝毛竹等用于坡面綠化,能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)保持水土和防護(hù)的目標(biāo),而且長(zhǎng)期效果也較好；用于局部石質(zhì)邊坡穴植綠化,可提高邊坡的美觀度。114老山地帶性植被是具有過(guò)渡性質(zhì)的落葉闊葉林,試驗(yàn)所選的喬木闊葉樹種可為采礦區(qū)局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)這一森林類型,如櫸樹、雜交馬褂木等在局部采礦區(qū)可成為骨干樹種,除把采礦區(qū)向森林景觀轉(zhuǎn)變以外,還可以增加整個(gè)老山的林相景觀效果,以滿足人們對(duì)郊野森林多方位的需求。

玉簪和鳶尾等宿根地被植物,主要用于土壤條件相對(duì)較好的土質(zhì)坡面；二月蘭等自播繁殖能力強(qiáng)的花卉對(duì)坡面土質(zhì)要求不高,用于喬木疏林或灌木林下,以增強(qiáng)采礦區(qū)植被恢復(fù)后的自然野趣效果。115由于老山采礦區(qū)分布于老山山系的多個(gè)山體,根據(jù)各采礦區(qū)的地形、地貌特征,綜合考慮采礦區(qū)的分布地點(diǎn)及周邊環(huán)境,應(yīng)用不同的植物群落,在采礦區(qū)形成各具特色的森林景觀類型。生態(tài)恢復(fù)植物配置及景觀類型116森林型景觀,主要建立在老山水土保育林區(qū)域,主要是恢復(fù)植被覆蓋率,以種植喬木為主,形成茂密的森林,與周圍的森林植物相協(xié)調(diào)。其植物配置模式主要是喬灌草組合,并以喬木為主,形成立體的綠化效果。植被覆蓋率達(dá)90%,既滿足了近期保持水土和防護(hù)的需要,也為遠(yuǎn)期演替為以喬木為主的森林景觀打下根底。例如楓香-茶樹-狗牙根組合,以狗牙根為地被,實(shí)現(xiàn)短期保護(hù)水土,隨著楓香和茶樹的生長(zhǎng),局部狗牙根也將逐步因光照缺乏而衰退,最終形成由楓香和茶樹組成的森林景觀。楓香秋季日夜溫差變大后葉變紅、紫、橙紅等,增添林中秋色；茶樹常綠,豐富下層景觀,在秋季與楓香的紅葉相互映襯,格外美麗。117護(hù)坡型景觀,主要用于各采礦區(qū)的坡面綠化,以種植低矮的草本和灌木為主,增加坡面的穩(wěn)定性,美化環(huán)境。該類型的植物配置模式主要有灌木-草本,以及具有固氮能力的植物加草本,目標(biāo)是以最快的速度增加坡面植被覆蓋率。該類型坡面可以是土質(zhì)的、土石的、也可以是實(shí)施工程技術(shù)措施后的局部坡面。例如迎春-結(jié)縷草組合,迎春根系興旺,生長(zhǎng)快,與固土能力強(qiáng)的結(jié)縷草一起,實(shí)現(xiàn)護(hù)坡的目標(biāo),同時(shí)隨著時(shí)間的推移,迎春長(zhǎng)滿坡面的景觀效果也蔚為壯觀。118欣賞型景觀,主要建立在規(guī)劃為休閑娛樂的區(qū)域或景點(diǎn)附近,具有休閑、娛樂、游賞等功能,植物選擇以欣賞性強(qiáng)的植物為主,與硬質(zhì)景觀相結(jié)合,為游人營(yíng)造游憩及提供戶外活動(dòng)空間。如根據(jù)采礦區(qū)所在的位置及原礦區(qū)的破壞程度,以工程技術(shù)措施有意暴露局部巖石區(qū)用于欣賞,或形成攀巖場(chǎng)所,或因地制宜形成小型瀑布和水域,或栽植特色欣賞植物等景觀類型。該類型坡面的植被覆蓋率相對(duì)較低,但卻為城市居民提供了獨(dú)特的戶外享受。119在老山采礦區(qū)廢棄地因地制宜地重建森林景觀,以工程技術(shù)措施為根底,以植物恢復(fù)為特色,提高了采礦區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。這種特殊類型的森林景觀的重建是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,工程技術(shù)措施和植被恢復(fù)結(jié)合的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,也需要長(zhǎng)期跟蹤研究。4結(jié)語(yǔ)120工程區(qū)地處貴州高原向四川盆地斜過(guò)渡地帶,面積327.85km2,包括大同、復(fù)興、天臺(tái)、金華4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

氣候?qū)僦衼啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),氣溫較高,熱量豐富,四季清楚,無(wú)霜期長(zhǎng)(全年340d以上)。多年平均日照數(shù)1150h左右,屬全國(guó)低日照區(qū)。雨量充分,水資源豐富,多年平均降水量1300mm左右。區(qū)域內(nèi)共有大小河流10多條,其中赤水河是長(zhǎng)江一級(jí)支流。

地貌屬于丹霞地貌,地面崎嶇不平,切割強(qiáng)烈,坡度大。土壤以紫色砂巖、紫色頁(yè)巖等風(fēng)化母質(zhì)風(fēng)化發(fā)育而成的紫色土為主。植被屬中亞熱帶常綠闊葉林植被帶的貴州高原常綠闊葉林帶,樹種以竹類為主。赤水市水土保持生態(tài)修復(fù)工程生態(tài)效益評(píng)價(jià)研究〔劉瑞祿等，2005〕背景水土保持生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)121原那么

(1)客觀性原那么。進(jìn)行生態(tài)效益評(píng)價(jià),是為了如實(shí)反映森林給小流域的生態(tài)、生產(chǎn)、人們的生活帶來(lái)的重大改善及其產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值,為將來(lái)的措施決策效勞。因此,保證評(píng)價(jià)指標(biāo)的全面、可靠,確保評(píng)價(jià)的客觀性,防止主觀因素的影響是重要的。

(2)系統(tǒng)性原那么。生態(tài)修復(fù)工程的生態(tài)效益離不開整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的大循環(huán),而生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)就是由多個(gè)生態(tài)因子相互作用、互相制約、共同維持的。因此評(píng)價(jià)生態(tài)效益的指標(biāo)需要覆蓋目標(biāo)涉及的各個(gè)方面,具有極大的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性。1研究方法122