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1、第七章 生态恢复生态工程,主要内容,第一节 概述 第二节 矿区废弃地的生态恢复 第三节 沙漠化土地生态恢复 第四节 水土保持生态修复 第五节 湿地的生态恢复,第一节 概述,一、退化生态系统 1、概念 自然干扰和人为干扰的作用下，生态系统的结构和功能发生位移，打破了原有生态系统的平衡，使生态系统的固有的结构和功能遭到破坏或丧失，偏离自然状态的系统。,2、退化生态系统的特征： 系统结构多样性，空间异质性降低，系统组成不稳定，一些物种丧失，优势种、建群种优势降低； 物质循环生产者物质积累降低，总有机质存储量少，矿物元素较为开放环境中多，生物库中少。 能量流动食物链短缩，生产、储存、交换的能量都低。
2、稳定性结构单一，过程简化，抗逆、自我恢复都差。,3、对陆地生态系统而言退化的类型：,裸地：极端的环境条件，湿、旱 、盐，有机质少，基质移动性强，原生和次生 森林采伐迹地：人为干扰，强度和频度 弃耕地：人为干扰，弃耕时间 沙漠：自然或人为 采矿废弃地：采矿活动破坏，非治理无法使用地，类型为（废石堆、开采坑、尾矿和采石矿废弃地） 垃圾堆放场：人为干扰,森林采伐迹地,七个森林大国中，巴西、中国、印尼和刚果（金）的森林面积每年以0.1%1%的速度递减。俄罗斯、加拿大和美国以每年0.1%0.3%递增。中国现有林用地2.6亿hm2，森林覆盖率仅为13.92%，在十大自然资源中，森林资源最为短缺，人均占有森
3、林面积仅相当于世界平均水平的11.7%。20世纪50年代初期，海南岛森林面积为25.7%，现在只有7.25%；西双版纳为55.5%，现在只有28%。50年来，长江上游的森林已损毁过半。,森林退化,森林资源数量型增长，质量型下降；结构简单，生物多样性低；生态系统服务功能降低 我国林分的每公顷蓄集量仅为78.06m3,人工林每公顷蓄集量只有35m3，远低于114m3/hm2的世界平均水平,沙漠及荒漠化,沙漠可由自然干扰或人为干扰而形成。这里讲的沙漠，是指在人为干扰下，原来非沙漠的土地沙漠化的现象，主要是指一些干旱地区，由于人为干扰所出现的沙漠化或原沙漠区向非沙漠区的推进。所谓荒漠化，则是指在干旱、
4、半干旱地区和一些半湿润地区，生态环境遭到破坏，造成土地生产力衰退或丧失而形成荒漠的过程。 我国已成为世界荒漠化面积最大、分布最广、受害最严重的国家之一。荒漠化土地面积超过10亿hm2，占国土地总面积近1/3。,草地退化,目前，我国90的草地存在不同程度的退化，其中中度退化以上的草地面积将近一半 全国“三化” (特指沙化、碱化、退化)草地面积已达1.35亿hm2，并且每年还在以200万hm2的速度增加,我国干旱、半干旱地区，即可能发生沙漠化的地区的总面积是256.6万km2，占国土总面积的26.7 90年代后期，我国沙漠化的扩展速度已达每年3436km2 不仅沙漠化面积急剧增加，沙化的强度也在增
5、强,荒漠化严重,草地超载,土地滥垦,湿地退化,不合理的开发利用导致湿地面积锐减 湿地生态环境恶化，生物多样性减少，污染日益严重 湿地生态系统调蓄洪水、生物多样性维持、净化污染以及物质产出等各项生态服务功能日益下降,生态系统退化的过程,二、生态恢复的定义 生态破坏：生态系统结构、功能、关系的破坏 生态恢复：恢复生态系统的结构、高效的功能和协调的关系。 主要内容： （1）从生态和社会需求出发，实现生态恢复所期望达到的生态社会经济效益； （2）恢复能够达到上述效益的生态系统的结构和功能； （3）通过对系统物理、化学、生物甚至社会文化要素的控制，带动生态系统恢复，达到系统自我维持状态。 生态恢复并不意
6、味着在所有场合下，恢复的生态系统都是原先的生态系统，这既没有必要，也不可能。 生态恢复最本质的是:恢复系统的必要功能并使系统自我维持。,三、我国生态恢复面临的重大课题 （1）我国生态系统复杂多样，因为人口众多，开发历史悠久，各类生态系统都受到不同程度的干扰和破坏，亟待恢复和重建。 （2）随着经济建设的发展，许多重大工程相继上马（三峡水利工程），如何加速这些地方的生态恢复是迫在眉睫的 （3）矿山废弃地的生态恢复也是各方面关心的问题。 （4）城市环境中的生态恢复问题。,第二节 矿区废弃地的生态恢复,一、矿区废弃地生态恢复的要求及研究现状 二、赤峰市元宝山矿区生态恢复的研究,矿区发生泥石流,山西襄汾
7、矿区,山西襄汾矿区,一、矿区废弃地生态恢复的要求及研究现状 矿产的开采造成土壤及植被的破坏，无论是表层开采还是深层开采都造成土壤被大量迁移或被矿物垃圾堆埋，造成了整个生态系统的破坏。 尽管现在很多国家颁布了法律进行土壤的保护，但仍有大量矿区废弃地需要恢复，而且恢复过程力求花费少，且效率高。 关键：自然演替可自动使矿地逐步恢复，这是由于植被的发展能提供有机质及较低的土壤密度，能将矿质元素吸收到地表并以一定的形式富集。 最重要的是一些固氮植物能迅速提高原先土壤中缺乏的氮的储量，所以引入一些适宜的物种是非常必要的。,二、赤峰市元宝山矿区生态恢复的研究,1、赤峰市元宝山矿区环境特点 位置：元宝山矿区位
8、于赤峰市东南部的黄土丘陵区 气候：属温带半干旱气候，光热资源丰富，年平均气温647，无霜期140 d，10的积温3 100。 降水量：年降水量40-50mm，年平均湿润度0.4，而35月只有0.1-0.2，这里盛行西北风和西南风，春季干旱多风，3-5月8级以上大风日数达20d。 土质：地带性土壤为发育在黄土母质上的栗褐土， 主要分布于丘陵、台地；沿河分布草甸土。在露天矿附近的排土场经过大规模的环境扰动，原来的表层土壤被堆埋，代之以结构迥异、质地粗粝、肥力低下的人工土状堆积。这些地段地表温度变化剧烈，易被风蚀，产生沙暴，不适于植物生长。,2 、废弃地的类型及分布 （1）排土场 从60年代以来，露
9、天煤矿分层剥离排土占压耕地形成了1 300ha的排土场，此排土场分为两片： 上层排土段：位于毛家以北，约600ha，为土石混杂堆积物，土质瘠薄，植物稀疏，构成人为的荒漠化环境。 下层排土段：位于兴隆庄附近，约667ha，为70年代以来露天矿下层排土形成，以泥质页岩、砂岩、碳质页岩碎屑为主，地表几乎无植物覆盖，下层排土段潜在的养分较高，适于种植豆科牧草。,排土场上部治理前,（2）塌陷地 为地下采煤形成的块状、带状的塌陷地面。 问题：地表破碎，起伏不平，水土流失严重、植被产量低。 植被产量低：糙隐子草，胡枝子，百里香和甘草群落，其他伴生植物有阿尔泰狗畦花，蒙古虫实，三芒草等。覆盖度25一35.9，
10、每公顷仅产干草1.73-3.39kg。,河南汝阳钼矿发生塌陷,（3）矿区闲置荒草坡 问题：分布于大小煤矿之间的石质和土石质丘陵坡地的废弃地，土壤为栗褐土，土体紧实，透水性差，坡度较大，侵蚀严重。 土质贫瘠：有机质含量只有0.78，速效氮30.810-6，速效磷3.610-6。 植被产量低：植被为糙隐子草，胡枝子群落，伴生种有冠芒草，阿尔泰狗哇花，冷蒿，甘草等。覆盖度15，每公顷仅产干草0.8kg。,3 废弃地的植被恢复工程 由于本区干旱少雨，土壤环境恶化，选择工程措施与生物措施相结合的方法，通过围栏、排石整地、植树造林、补插牧草、人工种植优良牧草等一系列技术措施，对3类废弃地进行整治试验。 （
11、1）引种栽培试验 在排土场人工堆积物上建立人工、半人工草地尚无先例参考，研究人员从1989年开始，通过移土盆栽和实地引种的方法，对沙打旺、草木樨、紫花苜蓿、披碱草、冰草、羊草等十几种优良牧草进行栽培实验。,从中筛选出生态幅度宽、抗逆性强、耐贫瘠的多年生牧草沙打旺作为植被恢复的主要品种， 其次为改良土壤效果好的2年生牧草草木樨。 试验证明：播种时间宜在6月下旬，此时干旱期已过，雨季即将来临，容易成苗。,（2）排土段植被重建工程 林网人工草地 对于起伏不平的上层排土段这一类废弃地的恢复，首先用大型推土机平地、排石整地、建立草、灌、乔结合的林网草地。同时保留对照地，围栏封育，观察自然植被的恢复过程。
12、 补播半人工草地 对于土层较厚、地势平坦的上层排土段，采取清石整地、头年入冬前补播草木樨、沙打旺等草籽，建立半人工草地。 林草间作 对含腐殖酸和有机质较高的下层排土段，营造速生杨，株距3m，行距4m，林间播种沙打旺，形成林草间作的林网草田。,排土场上部治理后,（3）塌陷地的植被恢复 新的塌陷地： 主要采用机械平地、填沟等工程措施，防止漏水和发生新的塌陷。 另外，选择较平坦的地段，播种沙打旺和紫花苜蓿，建立人工草地。 老塌陷地： 机械平地，播种沙打旺，建立人工草地。 人工草地获得了较高的生产力,（4）矿区闲置草坡植被的重建 在坡度大、土层薄的山坡上，采用沿等高线开挖鱼鳞坑或水平沟的方法，在坑内种
13、油松、杂交杨，林带间播种沙打旺。 在坡度较缓、土质较好的废弃地上，进行翻耕整地，建立林网草地； 沿等高线开沟营造油松林，株距1.53 m，行距4m，带间播种24行沙打旺。 上述措施不仅增强了水土保持能力，改善了生态环境，提高了土壤肥力，促进了油松的正常生长，林带间有沙打旺的其幼树生长旺盛，比对照地高出35-85cm，幼树成活率均在90以上。沙打旺产量为对照地产量的14.6倍。,鱼鳞坑,鱼鳞坑,鱼鳞坑种植,水平沟,水平沟,水平沟,林网农田,4 矿区废弃地生态恢复的生态经济模式 废弃地的生态恢复不仅是一项环境整治工程，而且是一项生态经济工程。 在元宝山矿区探索了将生态恢复与当地社会发展结合的优化模
14、式，即在废弃地上建立人工草地，改善环境、发展牧草加工业和城镇居民的“菜篮子”工程相结合，供应市场，增加就业的途径。,从1989年开始，3年多以来共建立人工、半人工草地750ha，年产优质牧草4 000t以上，不但改善了矿区生态环境，防治了水土流失和土地退化，而且获得了丰富的优质牧草，使养殖业得到发展。 在试验区先后建立了3处日加工能力8t的饲料加工厂，若以每年生产4个月计算，年生产能力可达2880t，其中一半牧草可加工成草粉，另一半调制成千草，除满足饲养区养殖业所需饲料外，尚可为元宝山矿区的大型肉鸡公司和奶牛公司提供高蛋白饲料。,为配合矿区“菜篮子”工程，使种植、养殖、加工一体化，试验区于19
15、90年在毛家村建起一处饲养场，并有配套的贮草、饮水设施，打草、青贮和加工设备。当年购入肉用小尾寒羊28只，现已发展到89只，1991年又购进母牛22头，现存25头。1992年又在丰水沟村办起一处菜牛场，从草原牧区购进架子牛73头，经过育肥出售，今年估计两处每年育菜牛300多头，羊100只以上。,土地缺少了水分和养分,植物就无法正常生长,裸露的地面极易遭受风沙侵蚀和水土流失,没有植被保护,使土壤中水分和养分进一步流失,继续发展,土地生产力长期丧失，形成如同荒漠般的景观，即发生土地退化,1.荒漠化的过程,第三节 沙漠化土地生态恢复,2、沙漠化土地生态恢复工程措施,（1）治沙工程 a.工程治沙以沙障
16、或胶结物质固定流沙。,这一治沙工程被誉为“世界奇迹”，并荣获联合国“全球佳环境保护奖”。 麦草方格沙障：即在流沙表面用麦草、稻草扎成米米的草方格，使流沙不易被风吹起，达到阻沙、固沙的目的，并在草方格上栽种沙蒿、花棒、籽蒿、柠条等沙生植物，建立起旱生植物带，营造挡沙树林。,例1:包兰铁路,包兰铁路,沙坡头草方格沙障,绿洲地区多层防护体系,多年来，扎设方格草障.万亩，栽种沙生和抗旱乔灌木万多株。由卵石防火带、灌溉造林带、草障植物带、前沿阻沙带、封沙育草带组成的“五带一体”的治沙防护体系，,沙坡头治沙工程使万公顷被沙漠吞噬的土地变成了绿洲，极大地改变了这里的生态环境。 沙坡头每年的风沙日由年前的天减至现在的天。 植物种类由过去的种旱生植物发展到现在的种 植被覆盖率由过去不足上升到2.4%,以前这里难见野生动物，如今已有多种。 国家环保总局在沙坡头建立了中国第一个具有荒漠生态特征的自然保护区，铁道部也在
