水土保持生态修复技术应用和理论合板

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1、水土保持生态修复的技术 第二小组 水土保持生态修复的概念与分类 a概念 水利部版 水利部生态修复规划给出的定义是 水土保持生态修复是指在水土流失区 通过一定的人工辅助措施 促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥 促进植被的持续生长和演替 保护和改善受损生态系统的功能 加快水土流失防治的步伐 建立和维系与自然条件相适应 经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统 b概念 焦居仁版 生态恢复指停止人为干扰 解除生态系统所承受的超负荷压力 依靠生态本身的自动适应 自组织和自调控能力 按照生态系统自身规律演替 通过其休养生息的漫长过程 使生态系统向自然状态演化 c其他学者的看法 杨爱民等 广

2、义水土保持生态修复是指在特定的土壤侵蚀地区 通过解除生态系统所受的超负荷压力 根据生态学原理 依靠生态系统本身的自组织和自调控能力 使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态 狭义水土保持生态修复是指在特定的土壤侵蚀地区 通过解除生态系统所受的超负荷压力 根据生态学原理 依靠生态系统本身的自组织和自调控能力 或辅以外界人工调控能力 使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态 水保生态修复的种类 自然退化生态系统修复过度垦殖 樵采生态系统修复沿河生态修复经济林过度开发生态修复开发建设生态退化修复 自然退化生态系统修复 原因 我国幅员辽阔 地形复杂 气候以及风气候为主 降雨集中 容易出现水

3、土流失 生态退化案例 盐碱地可采取以稻治碱 种碱茅 植柽柳 挖沟排涝 施用化学制剂等方法 内蒙古科尔沁左翼后旗的沙地草地治理前的盐碱地 内蒙古科尔沁左翼后旗的沙地草地治理后的盐碱地 过度垦殖 樵采生态系统修复 原因 农业为主的区域人口压力大 人均耕地面积较少 农作物产量低下 产业结构单一案例 坡地生态脆弱带 退耕还林 灌 草 与修筑梯田相结合 青海省大通县生态修复 沿河生态修复 原因 常年性河流的生态系统因修路 开矿 化肥与农药的面源污染 工业废水与生活污水的点源污染 过度捕鱼等人为驱动力的作用而退化让河流休养生息 可人为的创造河流形态多样性 通过恢复河流纵向连续性和横向连通性 尽可能多的保持

4、河流弯曲度 杭州市西湖长桥溪截淤整治工程该公园水系驳岸弯曲有致 贴近自然 跌水自然流淌 给人以灵性的感觉 地埋式污水处理系统 在景观性的基础上 对水质进行深化处理 同时利用水生植物综合配置营造景观 与置石密切结合 形成景观小品 成为集生态 观赏 休闲 科普教育和水生态修复为一体的新型公园 经济林过度开发生态修复 原因 在以林果业为主的区域 由于产业结构单一 人口压力过大 土地资源的缺乏 导致过度盲目垦殖生态林草植被以发展经济林实行粮果 林果的立体间套种植 利用山地自然坡度进行开发 江西兴国县 20年前 这里因水土流失严重出了名山上寸草不生 站到这个山头上 对面山上的老鼠都可以看得清清楚楚 夏天

5、地面温度达到70多摄氏度 鸡蛋都可以蒸熟 该图为兴国县枫边乡西林村的油茶林 开发建设生态退化修复 原因 部分地区为发展经济不顾自然资源 植被的破坏 大肆开采矿山 建设交通线路及进行各种建筑业建设停止开挖建设 再利用适应性强的乡土植物 乔 灌 草 藤 进行生态修复 控制水土流失 北京龙凤岭废弃矿山生态修复示范工程 水土保持生态修复的潜力 要了解生态修复的潜力 需要对生态系统退化程度进行诊断 一 诊断途径1 生物途径生物途径的指标一般比较盲观并且较易获得 因而足一类主要的诊断途径 土壤生物部分越来越受到更高的重视 有生物组成与结构 如植物 动物 微生物 生物多样性 指数 盖度 密度 分布格局 年龄

6、结构等 生物数量 如生物 占据 面积 总生物数量 各种生物的数量等 生物生产能力 如净初级生产力 生物量等 2 生境途径生境往往是指气候条件和土壤条件 气候因子的变化一般不大 土壤因子的变化件往较大甚至很大 土壤是植物生长繁育和生物生产的基地 熊顺贵 2001 因而在生境诊断途径中更应重视土壤因子的变化 在气候条件的研究中 应重视小气候的作用 3 生态系统功能 服务途径生态系统发生退化的最终表现往往是生态系统功能与服务 随着对生态系统服务价值评估研究的深入 生态系统退化程度诊断的生态系统功能 服务途径将更具应用前景 4 景观途径景观组成 如嵌块体 大小 形状 个数和构犁 廊道 结构 类型 基质

7、与网络等 景观结构 如异质性 嵌块体 廊道和基质的构型 景观对比度等 Form an Gordon 1986 5 生态过程途径生态系统发生了退化 其生态过程特别是关键的生态过程必然有所变化 这就为生态过程途径的诊断奠定了基础 二 诊断指标水土流失区生态系统规划的直接结果是水土流失的加剧 土地资源丧失和质量下降 植被遭受破坏 生物生产力降低 其中土壤侵蚀强度增大 生态系统丧失是诊断的重要指标 三 诊断指标确定的原则我们认为诊断指标 体系 的选择应遵循的核心原则是 代表性原则 代表生态系统的特征 和实用性原则 选择的指标是为了便于在生产实践中应用 应具备应用的前景 四 退化程度诊断方法1 单途径单

8、因子诊断法选用一个诊断途径的一个指标进行诊断的方法即为单途径单因子诊断法 2 单途径多因子诊断法选用一个诊断途径的多个指标进行诊断的方法即为单途径单因子诊断法 3 多途径综合诊断法选用两个或两个以上诊断途径的指标进行诊断的方法即为多途径综合诊断法 五 分类目前对于退化程度的诊断研究大多处于定性阶段 通常分为受害轻微的生态系统 可逆的 和受害严重的生态系统 不可逆的 水土保持生态修复的驱动因子 植被的正向演替是生态修复的驱动因子 植被恢复能力及条件是关键 按演替的方向 生态系统的演替可分为正向演替和逆向演替 正向演替是从裸地开始 经过一系列中间阶段 最后形成生物群落与环境相适应的动态平衡的稳定状

9、态 即演替到了最后阶段 这一最后阶段的生物群落叫做顶极群落 这一阶段的生态系统属于顶极稳定状态生态系统 在生态系统的演替过程中 伴随着环境的变化和植物群落的演替 例如在高寒或干旱区 演替只会停留在苔藓地衣群落阶段或草本植物群落阶段或稀疏灌草阶段 在强烈的自然或人为因素干扰下 还可能发生逆向演替 正向演替 水土保持生态修复是指在水土流失区 通过一定的人工辅助措施 促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度的发挥 促进植被的持续省长发育和演替 保护并改善受损生态系统的功能 加快水土流失防治的步伐 建立和维系与自然条件相适应 与经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统 水利部生态修复规划 由此看出

10、 水土保持生态修复的核心是减少人为干扰 充分发挥植被的自然恢复能力 从而恢复生态系统的功能 实现生态环境改善的目标 水土保持生态修复 有关生态修复潜力及驱动因子的研究 需要针对不同地区水土流失 植被破坏现状 根据生态学 植被群落学等理论 深入研究影响那个生态自我修复的主要因子 建立生态自我修复潜力评价指标体系 从生态系统自我更新与修复能力 生态系统主要生活因子的代谢与供应能力 生态系统自我修复环境生活因子的协同适应能力等进行分析 对不同地区的退化生态系统自我修复潜力进行评价 在此基础上 研究不同类型区植被演替的动力机制及其承载力 包括植被演替阶段及其主要植被类型的生态 群落学特征 生态系统自我

11、修复机制及其生物多样性 不同类型区植被演替的土壤与水资源承载力等 总结 不同尺度生态修复的布局 全国生态类型区划分区域尺度生态修复布局中小流域的空间布局 全国生态类型区划分 分区的原则1 主导因子原则2 水土保持工作分区原则3 行政区划完整性原则4 区内相似性和区间分异性原则5 人口和地带性原则 半湿润带生态修复区 干旱带生态修复区 湿润带生态修复区 半干旱带生态修复区 水土保持生态修复一级分区图 水土保持生态修复二级分区图 区域尺度生态修复布局 在区域尺度 生态修复的关键是植被的正向演替及其自然恢复的潜力 分区可以按照自然植被地带的分布来布局 生态修复作为水土保持的重要措施 也是一项社会经济

12、活动 其布局应重视土地利用的格局 与该区的生态建设和经济社会发展战略相结合 以黄土高原为例 土地资源类型可以分为生产用地 生态保护地两大类型 生态保护地将是生态修复 尤其是自我修复的重点区域 图1 中小流域的空间布局 我国在不同尺度流域水土流失综合治理模式布局方面积累了大量的经验 建立了多种示范样板 以小流域为单元的综合治理是我国一条成功经验 在新的水土流失治理思路下 不同尺度流域治理模式及尺度转换是急需解决的关键问题 以黄土高原为例 小流域的面积一般是10km2左右 而县域尺度的面积达1000km2以上 在特定的流域中 实施生态修复的面积比例应该是多少 在流域中如何布局 所需考虑的因素除了水

13、土保持措施之外 还应与该区的经济发展需求和目标相结合 根据我们对安塞县纸坊沟小流域研究的研究表明 生态保护用地占土地总面积24 表1 图2 对黄土高原11个小流域统计结果表明 以减少流域土壤侵蚀至容许侵蚀量 1000t km2 a 的植被覆盖率为标准 流域内有效植被面积应该占到流域总面积的 43 以上 表1 纸坊沟流域土地资源评价统计表 图2安塞纸坊沟流域土地资源及评价 水土保持生态修复的类型及相关技术 1 自然退化生态系统修复技术2 过度垦殖 樵采生态系统修复技术3 沿河生态修复技术4 经济林过度开发生态修复技术5 开发建设生态退化修复技术 戴礼飞 1 自然退化生态系统修复技术 根据不同自然

14、因素导致的生态退化 应因地制宜的治理 例如盐碱地可采取以稻治碱 种碱茅 植柽柳 挖沟排涝 施用化学制剂等方法 通过围栏封育 浅翻 深松 挖沟 水资源较好的地方 还可以修建水利工程 引地表水或打井进行节水灌溉 实行全年或季节性禁牧 舍饲或半舍饲等配套措施 形成有利恢复植被的综合环境 划分若干区块进行修复 2 过度垦殖 樵采生态系统修复技术 可实行坡地生态脆弱带退耕还林 灌 草 与修筑梯田相结合的技术 按照国家退耕还林 草 有关政策方针 25 以上的坡耕地一律严格退耕发展生态林草 严格限制开垦农田 封山育林育草 保护生态植被 15 以下的坡地 按照近村 近水 近路的原则 实施坡改梯 进行水土保持耕

15、作 保证人均基本农田 以此确保粮食安全与提高水土保持安全意识 可采取少施化肥 增施农家肥料 种植绿肥植物 增加固氮作物品种 实行轮作 套作 间种 混种相结合的种植方法 减少化学防治 增加生物防治对退化耕地进行生态修复 对于因樵采导致退化的林地 草地等生态系统的生态修复 可实行封山育林 封禁时间的长短因生态系统类型 受损程度 气候等因素的不同而不同 一般来说 乔木林为8年以上 灌木林5年以上 草地生态系统为3年以上 在封禁的基础上 补种树种 草种 同时改变薪柴能源利用方式与生活能源结构 在农户家庭中大力推广节柴灶 提高能源利用率 对不同的经济发展地区 可依照自然资源程度和技术程度 鼓励发展沼气

16、太阳能 风能 地热能等新能源 推广 以沼代薪 以电代薪 以气代薪 等新技术 3 沿河生态修复技术 生态修复手段最重要的是减轻或解除导致河流生态系统退化的驱动力 让河流休养生息 可人为的创造河流形态多样性 通过恢复河流纵向连续性和横向连通性 尽可能多的保持河流弯曲度 构建主河槽和护堤地在内的复合断面形态 设置必要的马道 有条件的地方 可实行季节性河道 在需要护岸的地段 宜采用鱼巢 生态混凝土等岸坡防护结构 充分利用乱石 木桩 芦苇 柳树 水葱等天然材料与植物护坡 在避免河流岸坡的硬质化的同时 使河流生态环境恢复多样性 还有助于增加水生植物群落和生物群落的种类 可在河流两岸种植生物隔离带 既防治了面源污染 又为河流水生生物增加了营养源 通过工程结构使河流的生态系统冲击最小化 争取对水流的流量 流速 冲淤平衡 环境外观等影响最小 为动物栖息及植物生长创造多样性的生活空间 4 经济林过度开发生态修复技术 通过建立立体开发 循环利用经济的方式 实行粮果 林果的立体间套种植 利用山地自然坡度进行开发 实行土地轮作化来提高土地利用率 产出率和物质转化率 模拟生态系统中的食物链结构 建立循环经济型模式