環(huán)境生態(tài)學受損生態(tài)系統(tǒng)的修復

第七章受損生態(tài)系統(tǒng)的修復第一頁，共四十三頁。

受損生態(tài)系統(tǒng)指生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能在自然干擾、人為干擾或兩者的共同作用下，發(fā)生了位移（改變），打破了生態(tài)系統(tǒng)原有的平衡狀態(tài)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化和障礙，并發(fā)生了生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。第一節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的特征一、受損生態(tài)系統(tǒng)的定義第二頁，共四十三頁。1、突發(fā)性受損時間短、速度快，局部受損嚴重。2、躍變式受損生態(tài)系統(tǒng)受到持續(xù)干擾，最初不表現(xiàn)明顯損傷，破壞性積累到一定程度后突然劇烈變化的一種形式。二、生態(tài)系統(tǒng)受損的主要形式第三頁，共四十三頁。3、漸變式受損在強度均衡的干擾下，緩慢的、不斷加重的受損。例如：使用化肥引起的土壤退化。4、間斷式受損生態(tài)系統(tǒng)因周期性的干擾而受到損害的一種形式。5、復合式受損生態(tài)系統(tǒng)在受損過程中，經(jīng)歷了兩種以上的受損形式。第四頁，共四十三頁。物種多樣性的變化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化食物網(wǎng)破裂能量流動效率降低物質(zhì)循環(huán)不暢或受阻生產(chǎn)力下降弱系統(tǒng)穩(wěn)定性降低其他服務功能減弱三、受損生態(tài)系統(tǒng)的基本特征第五頁，共四十三頁。受損生態(tài)系統(tǒng)功能衰退的變化機制結(jié)構(gòu)損傷是導致功能衰退的基本原因脅迫方式是影響生態(tài)過程變化的決定因素干擾強度和頻率是制約系統(tǒng)恢復能力的重要因素第六頁，共四十三頁。受損生態(tài)系統(tǒng)功能衰退的基本規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)受損的各種變化都始于結(jié)構(gòu)的改變生態(tài)系統(tǒng)過程受阻和功能衰退是受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征關(guān)鍵組分和過程的狀態(tài)決定著生態(tài)系統(tǒng)的恢復進程第七頁，共四十三頁。學科任務是：致力于研究自然災變和人類活動壓力條件下，受到破壞的自然生態(tài)景觀的恢復和重建問題。恢復生態(tài)學是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建的技術(shù)與方法及其生態(tài)學過程和機理的學科。第二節(jié)恢復生態(tài)學與生態(tài)修復恢復生態(tài)學及其學科任務（一）恢復生態(tài)學的定義第八頁，共四十三頁。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的生態(tài)學過程與相互作用機制生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、多樣性、抗逆力、生產(chǎn)力、恢復力與可持續(xù)性研究先鋒群落與頂極群落的發(fā)生、發(fā)展機理與演替規(guī)律研究不同干擾條件下生態(tài)系統(tǒng)的受損過程及其響應機制研究生態(tài)系統(tǒng)退化的診斷及其評價指標體系研究生態(tài)系統(tǒng)退化過程的動態(tài)監(jiān)測、模擬、預警及預測研究恢復生態(tài)學的理論研究內(nèi)容第九頁，共四十三頁。退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建的關(guān)鍵技術(shù)體系研究2.生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的優(yōu)化配置及其調(diào)控技術(shù)研究3.物種與生物多樣性的恢復與維持技術(shù)4.生態(tài)工程設計與實施技術(shù)5.環(huán)境規(guī)劃與景觀生態(tài)規(guī)劃技術(shù)6.典型退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的優(yōu)化模式試驗示范與推廣研究恢復生態(tài)學的應用技術(shù)研究內(nèi)容第十頁，共四十三頁。始于20世紀20年代1973年3月，在美國弗吉尼亞召開題為“受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復”的國際會議3.1985年，AberandJordan首次提出了“恢復生態(tài)學”的科學概念4.1996年在美國召開了恢復生態(tài)學國際會議，標志著恢復生態(tài)學的研究和實踐已步入新的階段（二）恢復生態(tài)學的研究進展第十一頁，共四十三頁。生態(tài)修復：研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建（或改建）的技術(shù)與方法、生態(tài)學過程與機理的科學。重建：即去除干擾并使生態(tài)系統(tǒng)恢復原有的利用方式；改良：即改善環(huán)境條件以便使原有的生物生存，一般指原有景觀徹底破壞后的恢復?；謴蜕鷳B(tài)學中涉及的幾個重要概念第十二頁，共四十三頁。改進：即對原有的受損系統(tǒng)進行重新修復，以使系統(tǒng)某些結(jié)構(gòu)與功能得以提高。修補：即修復部分受損的結(jié)構(gòu)。更新：指生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育即向新的水平或?qū)哟蔚难萏?。再植：即恢復生態(tài)系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和功能，或恢復當?shù)叵惹巴恋乩梅绞?。第十三頁，共四十三頁。自我設計與設計理論生態(tài)學理論生態(tài)恢復理論（二）生態(tài)修復的基本理論第十四頁，共四十三頁。地域性原則生態(tài)學與系統(tǒng)學原則最小風險原則與效益最大原則（三）生態(tài)修復的原則第十五頁，共四十三頁?？沙掷m(xù)性（可自然更新）不可入侵性（象自然群落一樣能抵制入侵）生產(chǎn)力（與自然群落一樣高）營養(yǎng)保持力具有生物間的相互作用（四）生態(tài)修復的標準第十六頁，共四十三頁。三、生態(tài)修復的方法（一）針對污染環(huán)境的植物修復技術(shù)植物萃取根際過濾植物固化植物輔助生物修復植物轉(zhuǎn)化第十七頁，共四十三頁。⑴植物萃取技術(shù)指金屬積累植物或超積累植物將土壤中的金屬萃取出來，富集并搬運到植物根部可收割部分和植物地上枝條部位的技術(shù)。⑵根際過濾技術(shù)指利用超積累植物或耐重金屬植物從污水中吸收、沉淀和富集有毒金屬的技術(shù)。⑶植物固定技術(shù)指利用超積累植物或耐重金屬植物降低金屬的活性，從而減少重金屬被淋洗到地下或通過空氣載體擴散進一步污染環(huán)境的可能性的技術(shù)。1、植物修復技術(shù)的類型第十八頁，共四十三頁。⑷植物刺激技術(shù)，也稱為植物輔助生物修復技術(shù)指通過根圈范圍內(nèi)植物的活動刺激微生物的生物降解的植物修復過程。⑸植物轉(zhuǎn)化技術(shù)指通過植物新陳代謝作用降解環(huán)境污染物的過程。第十九頁，共四十三頁。（二）針對非污染環(huán)境的植物修復技術(shù)潛力評價法自然恢復法限量控制法協(xié)調(diào)促進法第二十頁，共四十三頁。第三節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的修復第二十一頁，共四十三頁。一、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復森林生態(tài)系統(tǒng)受損原因，包括病蟲害、干旱、洪澇和地震等自然災害，但最主要的是由于人類的活動所導致。受損的森林生態(tài)系統(tǒng)，其變化的特點通常都是生產(chǎn)力減低，生物多樣性減少，調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水分、保育土壤、貯存營養(yǎng)元素能力等生態(tài)功能明顯降低。

1、森林生態(tài)系統(tǒng)受損的原因及特點第二十二頁，共四十三頁。物種框架方法是指建立一個或一群物種，作為恢復生態(tài)系統(tǒng)的基本框架。這些物種通常是植物群落中的演替早期階段（或稱先鋒）物種或演替中期階段物種。2、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復方法第二十三頁，共四十三頁。應用物種框架方法的物種選擇標準抗逆性強：這些物種能夠適應退化環(huán)境的惡劣條件。能夠吸引野生動物：這些物種的葉、花或種子能夠吸引多種無脊椎動物（傳粉者、分解者）和脊椎動物（消費者、傳播者）。第二十四頁，共四十三頁。③再生能力強：這些物種具有“強大”的繁殖能力，能夠幫助生態(tài)系統(tǒng)通過動物（特別是鳥類）的傳播，擴展到更大的區(qū)域。④能夠提供快速和穩(wěn)定的野生動物食物：這些物種能夠在生長早期（2-5年）為野生動物提供花或果實作為食物，而且這種食物資源是比較穩(wěn)定的和經(jīng)常性的。第二十五頁，共四十三頁。最大多樣性方法

是盡可能地按照該生態(tài)系統(tǒng)退化以前的物種組成及多樣性水平種植物種進行恢復，需要大量種植演替成熟階段的物種，先鋒物種被忽略。這種方法適合于小區(qū)域高強度人工管理的地區(qū)，例如城市地區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)的人口聚集區(qū)。第二十六頁，共四十三頁。采用最大多樣性方法，一般生長快的物種會形成樹冠層，生長慢的耐蔭物種則會等待樹冠層出現(xiàn)缺口，有大量光線透射時，迅速生長達到樹冠層?？梢耘浞N10%左右的先鋒樹種，這些樹種會很快生長，為怕光直射的物種遮擋過強的陽光。等到成熟階段的物種開始成長，需要陽光的時候，選擇性地砍掉一些先鋒樹，砍掉的這些樹需要保留在原地，為地表提供另一種覆蓋。留出來的空間，下層的樹木會很快補充上去，過大的空地還可以補種一些成熟階段的物種。

第二十七頁，共四十三頁。最大多樣性方法是盡可能地按照該生態(tài)系統(tǒng)退化以前的物種組成及多樣性水平種植多樣物種進行恢復。第二十八頁，共四十三頁。二、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復

人類干擾的原因中，主要是過度放牧、墾殖和污染。另一方面是自然因素：我國草原區(qū)所處的自然條件都比較惡劣，春季干旱，夏季少雨，冬季嚴寒，自然災害頻繁，這是造成草原退化的自然因素。1、草地生態(tài)系統(tǒng)受損原因及特點第二十九頁，共四十三頁。受損草地生態(tài)系統(tǒng)的主要特征包括植被退化和土壤退化。植被退化是指草地破壞后，植被的密度和生物多樣性的下降，這種結(jié)構(gòu)的改變還導致了群落的矮化。土壤退化是由于風蝕、水蝕、土壤板結(jié)和鹽堿化等造成的土壤物理和化學性質(zhì)的變化，不能再支持生態(tài)系統(tǒng)的高生產(chǎn)力。第三十頁，共四十三頁。①圍欄養(yǎng)護，輪草輪牧②重建人工草地③實施合理的牲畜育肥生產(chǎn)模式2、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復方法與技術(shù)第三十一頁，共四十三頁。三、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復①水利工程建設對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響②農(nóng)業(yè)活動對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響③城市化對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響1、河流生態(tài)系統(tǒng)受損的主要原因及特點原因：第三十二頁，共四十三頁。特點：縱向成帶現(xiàn)象；大多說生物都具有適應急流生境的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)；與其他生態(tài)系統(tǒng)相互制約、關(guān)系復雜；自凈能力強，受干擾后恢復速度較快。第三十三頁，共四十三頁。2、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復水資源的合理配置；污水處理；水庫的調(diào)度。A:水文條件的修復第三十四頁，共四十三頁。改進的標準河流斷面的設計法；淺灘喝深潭河流結(jié)構(gòu)的構(gòu)建；構(gòu)建有利于生物生存的多空隙河流。B：河流地貌學特征的修復第三十五頁，共四十三頁。四、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復①環(huán)境污染②水利建設③過度放養(yǎng)④湖泊的富營養(yǎng)化⑤外來種的侵入1、湖泊生態(tài)系統(tǒng)的受損及原因第三十六頁，共四十三頁。①嚴禁圍湖造田②營造林地③加大人為調(diào)節(jié)湖泊水位的力度，盡量防止水位頻繁地劇烈變化，維持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯④對于已有大量淤積的湖泊，清淤是十分有效的修復措施，這樣既可恢復水體空間，又能使水質(zhì)得以改善。2、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復第三十七頁，共四十三頁。五、礦區(qū)廢棄地的修復1、尾礦的綜合利用①從廢棄物中進一步回收有價元素②作為二次資源制取新形態(tài)物質(zhì)③用作井下采空區(qū)的填充材料2、污染土壤的修復3、植被修復4、微生物修復法5、礦區(qū)廢棄地綜合利用第三十八頁，共四十三頁。第四節(jié)生態(tài)工程與修復工程第三十九頁，共四十三頁。一、生態(tài)工程的內(nèi)涵1、生態(tài)工程的定義

生態(tài)工程是應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，綜合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設計的促進分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。第四十頁，共四十三頁。①物種共生原理②生態(tài)位原理③食物鏈原理④物種多樣性原理⑤物種耐性原理⑥景觀生態(tài)學原理⑦耗散結(jié)構(gòu)原理⑧限制因子原理⑨生態(tài)因子綜合性原理2、生態(tài)工程設計的生態(tài)學理論依據(jù)第四十一頁，共四十三頁。思考題1、簡述受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征。2、論述森林、河流生態(tài)系統(tǒng)受損的原因及修復方法。3、植物修復技術(shù)有哪幾種？如何利用植物修復技術(shù)去除環(huán)境中的污染物？4、生態(tài)工程的內(nèi)涵是什么？生態(tài)工程設計的生態(tài)學理論有哪些？第四十二頁，共四十三頁。內(nèi)容總結(jié)第七章受損生態(tài)系統(tǒng)的修復。在強度均衡的干擾下，緩慢的、不斷加重的受損。生態(tài)系統(tǒng)因周期性的干擾而受到損害的一種形式。生態(tài)系