受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

1、第九章 受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),,第一節(jié) 受損生態(tài)系統(tǒng)的特征,,一、生態(tài)系統(tǒng)受損的主要形式,受損生態(tài)系統(tǒng) 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。,,生態(tài)系統(tǒng)的受損類型1、突發(fā)性受損 時(shí)間短、速度快，局部受損嚴(yán)重。例：泥石流、火山爆發(fā)2、躍變式受損 生態(tài)系統(tǒng)

2、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。,,3、漸變式受損 在強(qiáng)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(fù)合式受損 生態(tài)系統(tǒng)在受損過(guò)程中，經(jīng)歷了兩種以上的受損形式。,二、受損生態(tài)系統(tǒng)的基本特征,1、物種多樣性的變化2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化3、食物網(wǎng)破裂4

3、、能量流動(dòng)效率降低5、物質(zhì)循環(huán)不暢或受阻6、生產(chǎn)力下降7、其他服務(wù)功能減弱8、系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,,受損生態(tài)系統(tǒng)首先是其組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了退化，導(dǎo)致其功能受損和生態(tài)學(xué)過(guò)程的弱化，引起系統(tǒng)自我維持能力減弱且不穩(wěn)定。但系統(tǒng)成分與其結(jié)構(gòu)的改變，是系統(tǒng)受損的外在表現(xiàn)，功能衰退才是受損的本質(zhì)。,第二節(jié) 恢復(fù)生態(tài)學(xué)與生態(tài)修復(fù),恢復(fù)生態(tài)學(xué)及其學(xué)科任務(wù)生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ)生態(tài)修復(fù)的常用技術(shù)和方法,恢復(fù)生態(tài)學(xué)及其學(xué)科任務(wù),恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容：理論

4、、應(yīng)用研究進(jìn)展,生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ),概念理論基礎(chǔ)原則判斷準(zhǔn)則,生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ),生態(tài)修復(fù)的概念：概念；四個(gè)層面生態(tài)閾值,生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ),生態(tài)修復(fù)的理論基礎(chǔ)自我設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)理論生態(tài)學(xué)理論,生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ),生態(tài)修復(fù)的原則地域性生態(tài)學(xué)與系統(tǒng)學(xué)最小風(fēng)險(xiǎn)與效益最大,生態(tài)修復(fù)及其理論基礎(chǔ),生態(tài)修復(fù)成功與否的判斷準(zhǔn)則可持續(xù)性不可入侵性生產(chǎn)力營(yíng)養(yǎng)保持力具有生物間的相互作用,生態(tài)修復(fù)的常用技術(shù)和方法,針對(duì)

5、污染環(huán)境的植物修復(fù)技術(shù)針對(duì)非污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)技術(shù),植物修復(fù)技術(shù),植物修復(fù)技術(shù)是以植物忍耐和超量積累某種或某些污染物的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)包括利用植物固定或修復(fù)重金屬污染土壤、利用植物凈化水體和空氣、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共存體系凈化環(huán)境中有機(jī)污染物等方面。,,1、植物修復(fù)技術(shù)的類型⑴植物萃取技術(shù) 指金屬積累植物或超積累植物將土壤

6、中的金屬萃取出來(lái)，富集并搬運(yùn)到植物根部可收割部分和植物地上紙條部位的技術(shù)。如：蕓苔屬植物、油菜、工業(yè)用大麻，可超量富集砷。⑵根際過(guò)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)。如：向日葵及各種水生植物如寬葉香蒲等。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(guò)空氣載體擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性的技術(shù)。,,⑷植物刺激技術(shù)，也稱為植物輔助生物

7、修復(fù)技術(shù) 指通過(guò)根圈范圍內(nèi)植物的活動(dòng)刺激微生物的生物降解的植物修復(fù)過(guò)程。桑樹、桑橙樹和蘋果樹被人們用來(lái)刺激能降解多氯聯(lián)苯（PCB）和多環(huán)芬烴（PAH）的微生物生長(zhǎng)。⑸植物轉(zhuǎn)化技術(shù) 指通過(guò)植物新陳代謝作用降解環(huán)境污染物的過(guò)程。植物轉(zhuǎn)化技術(shù)目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括石化產(chǎn)品污染地和貯藏地、武器彈藥廢棄物、燃料溢出物、氯化溶劑、垃圾掩埋中的淋濾物和農(nóng)用化合物（殺蟲劑和化肥）等。,,2植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用⑴環(huán)境中重金屬的去除

8、 植物固定、植物轉(zhuǎn)化、萃取等是去除環(huán)境中金屬離子的有效技術(shù)。⑵環(huán)境中有機(jī)物的去除 通過(guò)植物萃取、轉(zhuǎn)化和輔助修復(fù)等技術(shù)，可去除環(huán)境中的有機(jī)污染物。⑶環(huán)境中放射性核素的去除,針對(duì)非污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)技術(shù),潛力評(píng)價(jià)法自然恢復(fù)法限量控制法協(xié)調(diào)促進(jìn)法,第三節(jié) 受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),,,根據(jù)生物群落演替的基本規(guī)律，首先要考慮對(duì)生態(tài)系統(tǒng)最基本功能的修復(fù)，然后再進(jìn)一步完善物種組成及結(jié)構(gòu)。因此，“優(yōu)先性”是受損生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是應(yīng)該考慮的重

9、要問(wèn)題。 人類可以根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，有目的地采取摹寫措施，是受到損害的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能得以恢復(fù)和完善，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力高、生物多樣性豐富、系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的目的，這個(gè)過(guò)程被稱之為“受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)”。,一、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),1、森林生態(tài)系統(tǒng)受損的原因及特點(diǎn) 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(zāi)害，但最主要的是由于人類的活動(dòng)所導(dǎo)致。 受損的森林生態(tài)系統(tǒng)，其變化的特點(diǎn)通常都是生產(chǎn)力減

10、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(yíng)養(yǎng)元素能力等生態(tài)功能明顯降低。,,1、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)方法①封山育林②林分改造③透光撫育或遮光撫育④林業(yè)生態(tài)工程,二、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),世界草地資源面積約占陸地總面積的38%。我國(guó)有392萬(wàn)km2 的草地，約占國(guó)土面積的41%。,,1、草地生態(tài)系統(tǒng)受損原因及特點(diǎn) 人類干擾的原因中，主要是過(guò)度放牧、墾殖和污染。另一方面，我國(guó)草原區(qū)所處的自然條件都比較惡

11、劣，春季干旱，夏季少雨，冬季嚴(yán)寒，自然災(zāi)害頻繁，這是造成草原退化的自然因素。所以，造成草地生態(tài)系統(tǒng)受損和退化，應(yīng)是自然因素與人為因素的結(jié)合。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(dǎo)致了群落的矮化。土壤退化是由于風(fēng)蝕、水蝕、土壤板結(jié)和鹽堿化等造成的土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，不能再支持生態(tài)系統(tǒng)的高生產(chǎn)力。,,2、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)方法與技術(shù)①圍欄養(yǎng)護(hù)，輪

12、草輪牧②重建人工草地③實(shí)施合理的牲畜育肥生產(chǎn)模式,三、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),1、河流生態(tài)系統(tǒng)受損的主要方式及影響①水利工程建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響②農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響③城市化對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響,,2、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)①建立沿岸綠化帶，加強(qiáng)植被的生態(tài)功能②人工清淤③控制污染源④科學(xué)調(diào)控河水流量和流速⑤加強(qiáng)漁業(yè)管理,四、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),1、湖泊生態(tài)系統(tǒng)的受損及原因①環(huán)境污染②水利建設(shè)③過(guò)

13、度放養(yǎng)④湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化⑤外來(lái)種的侵入,,2、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)①嚴(yán)禁圍湖造田②營(yíng)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(duì)于已有大量淤積的湖泊，清淤是十分有效的修復(fù)措施，這樣既可恢復(fù)水體空間，又能使水質(zhì)得以改善。,五、礦區(qū)廢棄地的修復(fù),1、尾礦的綜合利用①?gòu)膹U棄物中進(jìn)一步回收有價(jià)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(fù)

14、3、植被修復(fù)4、微生物修復(fù)法5、礦區(qū)廢棄地綜合利用,第四節(jié) 生態(tài)工程與修復(fù)工程,,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(yīng)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(shè)計(jì)的促進(jìn)分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。,,2、生態(tài)工程設(shè)計(jì)的生態(tài)學(xué)理論依據(jù)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(xué)原理⑦耗散結(jié)構(gòu)原理⑧限制因子

15、原理⑨生態(tài)因子綜合性原理,二、生態(tài)工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,1、生態(tài)工程設(shè)計(jì)的具體步驟,,2、技術(shù)路線 ⑴建立互利共生網(wǎng)絡(luò) ⑵延長(zhǎng)食物鏈生態(tài)工程中，加環(huán)是一重要方法。根據(jù)加環(huán)的性質(zhì)和功能，可將之歸為4類。 ①生產(chǎn)環(huán) ②增益環(huán) ③減耗環(huán) ④復(fù)合環(huán),,3、生態(tài)工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用以太湖為例⑴太湖底泥生態(tài)疏浚⑵種植植物，達(dá)到美化環(huán)境，治理富營(yíng)養(yǎng)化⑶建立漁業(yè)生態(tài)工程，控制過(guò)度養(yǎng)殖，過(guò)度利用水體⑷建立環(huán)湖濕