《张燕燕-应用淤泥和污泥改良人工岛土壤的研究——以双鱼岛为例.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张燕燕-应用淤泥和污泥改良人工岛土壤的研究——以双鱼岛为例.doc（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题 目：应用淤泥和污泥改良人工岛土壤的研究以双鱼岛为例指导老师：卢昌义、周亮项目负责人：张燕燕应用淤泥和污泥改良迪拜式人工岛土壤的研究以双鱼岛为例摘要 本文以中国首个生态型人工岛双鱼岛为研究对象，研究回填淤泥、弃置污泥及干化污泥肥对于土壤的改良效果，从植被覆盖入手，创建生态自循环快速恢复模式。本文通过实地考察，分析刚完成填海工程的双鱼岛土壤结构、肥力及后期植被栽种所需肥力，评估回填淤泥、弃置污泥、干化污泥肥改良土壤的可行性和改良方式，建立以当地半自然化生态系统为标准的恢复评估体系，提出用于生态快速恢复的适种乡土物种库。有利于实现我国生态型人工岛可持续发展之路，希望国家从立法角度，认同反迪拜的生
2、态自循环模式和理论，并将本文的监测方法、生态恢复模式作为人工岛填海区可持续发展参考方法。关键词 土壤改良 回填淤泥 弃置污泥 干化污泥肥9目录1 引言11.1 研究目的及意义11.2 迪拜模式的不可持续性21.3 可持续发展模式概述31.4 不同贫瘠土地的生态恢复研究31.5生物多样性评价研究现状51.6 福建海岸带土壤特点及不同土壤改良的先例71.7 污泥土壤改良研究进展82 研究区概况102.1 地形地貌102.2 气温温度112.3 土壤土质112.4 海洋水文132.5 降水蒸发143 研究内容及研究方法153.1研究内容153.2 调查工具163.3 调查方法163.4 生物多样性计
3、算方法183.5 数据分析方法194 双鱼岛草本生物多样性调查204.1 双鱼岛草本植物调查204.2 双鱼岛生物多样性调查214.3 本章小结235 南炮台取土区草本生物多样性调查245.1 南炮台草本植物调查245.2 南炮台生物多样性调查255.3 本章小结296 校园草本生物多样性调查316.1 漳州校区草本植物调查316.2 漳州校区生物多样性调查336.3 本章小结387 土壤改良方案397.1 方案初步比选417.2 盆栽实验44结论49参考文献51附录1乡土草本汇总53附录2 推荐信71推荐信71推荐信72推荐信73推荐信74推荐信75推荐信76应用淤泥和污泥改良人工岛土壤的研
4、究以双鱼岛为例1 引言1.1 研究目的及意义“双鱼岛”是中国第一个人工制造的娱乐、休闲、生态型的度假岛屿，投资方及社会各界希望它能体现中国文化、地域文化、海洋文化，真正建成天人合一型、生态型、科技型岛屿，“绿色低碳”是其四大宣传主题之一。但是，人工岛的先天存在不足，岛的基底是盐碱化严重的滩涂，开山挖来的土石本身肥力不够，岛建成后呈现裸地状态，生态脆弱，水土流失严重、生物多样性匮乏，而且岛上没有水源，水和能源需要外界输入，废水固废需要向外界输出，很难构成自循环的生态系统。要避免迪拜棕榈岛那样需要能量与物质的大规模投入才能维持的模式，谈何容易！这也是社会上诟病人工岛项目的主要因素之一。要改变这一印
5、象，除了采用生态工程手段重构生态系统、采用节能减排环保科技减少废物排放、提高资源回用，来实现双鱼岛生态自循环的最终恢复目标。 “绿色低碳”概念包含很多领域，本文从理论策略构建和实证研究两方面，探讨人工岛如何创建生态自循环的“反迪拜”模式。该“反迪拜”模式的思路是：从土壤改良和植被覆盖入手，做好“肥力储备、碳储备”和“生态储备”，提前在土壤中储存今后运营期消耗的物质和能量，完成生态系统循环重建工作第一步。万事开头难，有了肥沃的土壤，才有茂盛的植被，有了茂盛的植被，反过来才能保持水土、涵养水源、避免盐碱化，才有丰富的生物多样性，才能降低地表温度、减少空调等能耗，最终形成物质的有序循环，绿色能源的充
6、分利用，生物“生产者消费者分解者”营养链、食物网的完善，乃至整个人工岛生态可持续的实现。迪拜的反例在先，中国第一个人工度假岛如何“反迪拜”，需要有理论和实例来支撑“绿色低碳”概念，本文项目的工作将会受到社会广泛关注，是很有意义的。从技术的角度看，人工岛比起陆地、滨海区域风力更大，降雨强度变化剧烈，蒸发量也较大，可能通过毛细作用将基底盐碱物质迁移到地表土壤，在海流潮汐方面也较滨海复杂，这种地理状况下，对淤泥回填、污泥改良土壤、适生植被筛选、红树林生态护堤工程建设会产生什么样的影响，与传统生态工程有何不同，也是值得研究的。1.2 迪拜模式的不可持续性在环保影片家园中有提到，迪拜，是世界上最大的建筑
7、工地之一。一个将不可能变成可能的国家。例如在海上建造人工岛。迪拜缺乏自然资源，但依靠石油赚的钱，它可以输入数百万吨原料和来自世界各地的人口。它可以建造大厦、丛林，一个比一个高，甚至在沙漠中建滑雪道。迪拜没有农业，但可以进口粮食；迪拜没有水源，但可以花费大量能源淡化海水，并修建世界上最高的摩天大楼。迪拜阳光充沛，但没有太阳能电池板。城市的需求永无止境，在这里不着边际的梦想也能变成现实。迪拜是西方模式的顶峰。迪拜的不可持续性的体现有两个典型案例就是种植棕榈树和大型制冷游泳池。迪拜城内的景观树几乎都是棕榈树。这个看起来十分难种植的物质，却能在迪拜是个淡水贵如油的地区，年降雨量不足100 mm，97%
8、以上的淡水要靠海水淡化的地方生存。无水、少土，城市却绿树成荫，听起来真是很神奇。原来城市里一排排树木，树根下都铺设有细细的水管，用水管滴漏法浇灌，促使这些树木健康地生长。在这座城市，使人无法想象的是每棵树一年的养护费用高达2000美元，水的来源都是碧绿的波斯湾海水淡化而成，种植的每一棵树的代价都要在3000美元以上1。2010年完工的帕拉佐瓦萨斯酒店（迪拜最近为那些仍在追求奢华的人而打造的地方）拥有一个820平方米的制冷游泳池，以及一个具备人工制冷能力的海滩，以保护其客人在夏季的50极端炎热气候下不受煎熬，甚至就在游泳池附近设立风机，为客人送来凉风。这制冷工程需要一整天启动巨大的风机进行制冷，
9、其次埋在沙子下的管道泵需要输送制冷剂，二者都需要耗费大量电能。然而，这一计划中，最耗电能的部分，将是在迪拜烈日的炙烤下为整个游泳池提供制冷2。这两个案例足以说明迪拜模式呈现出的景致与当地环境巨大反差有违现在高调提倡的可持续发展的主题。尤其是棕榈树的种植，海水的淡化，客土的输入，非适生植物的强行植入，在带来高昂资源浪费的同时也呈现出这种伪生态系统的丑态，所以这便是本文提到的反迪拜模式。1.3 可持续发展模式概述可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源
10、和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会的发展。发展是可持续发展的前提；人是可持续发展的中心体；可持续长久的发展才是真正的发展。使子孙后代能够永续发展和安居乐业。在国家提倡可持续发展，低碳环保等发展主题的如今，双鱼岛生态自循环模式的建立，通过生态恢复，土壤改良的方案，达到降低外部资源输入，维护成本，减少化肥使用，来实现生态方面的可持续发展。1.4 不同贫瘠土地的生态恢复研究双鱼岛的土壤是由临近山体的采掘、搬运、填海而成
11、，刚成形的土地没有植被的覆盖而且土质肥力不足又无淡水供应，属于滨海次生裸地，可以算是贫瘠土地的一个类型。本文提出的生态自循环的模式是通过种植当地乡土植物及污泥改良其土壤肥力以到达生态恢复的目的。相似情况的贫瘠土壤生态恢复有以下几个案例。由于双鱼岛是人工填海而成的岛屿与海上岛屿有一定相似性，所以国内海岛的生态修复具有一定的参考价值。与陆地相比，海岛环境独特、生态条件严酷、植被种类贫乏、优势种相对明显、生态环境脆弱，极易受到破坏，且破坏后很难恢复。近年来，随着海岛开发利用以及全球气候异常带来的自然灾害，加速了对海岛生态环境的破坏，一些海岛生态失衡严重3。国内研究中任海、李萍等人指出海岛恢复的限制性
12、因子是缺乏淡水和土壤、生物资源缺乏、严重的风害或暴雨。不同大小的海岛和海岛不同部分的恢复策略不同。海岛恢复的长期利益包括重建海岛的生物群落，再现海岛生态系统的营养循环，恢复海岛的进化过程。海岛恢复的过程比较复杂，最关键的是要选择好适生的关键种4。彭少麟、陆宏芳、梁冠峰回顾了19世纪以来澳门凼仔岛和路环岛2个离岛的植物恢复进程，先锋和重造林群落的组成、结构，水系建设和生物多样性保育工作，评价了该重造林生态系统的直接和间接生态经济价值5。李萍、黄忠良在南澳岛建立次生草坡对照及草坡种植试验样地，观测群落植物多样性、土壤肥力及生物量变化，以探讨海岛退化草坡的植被恢复过程6。廖连招对厦门市无居民海岛猴屿
13、进行生态退化主要原因诊断和生态修复制约因子评估方面的研究，从生物技术和工程技术结合上，提出工程护岸护坡、客土改良、乔木、灌木草合理配置及种植品种选择、生态修复管理等海岛生态保育和生态重建措施7。黄河三角洲的湿地同样面临过度利用生物资源、湿地污染加剧、土壤盐渍话严重，生态功能脆弱、植物群落建群种少，结构简单，覆盖度小等贫瘠化的难题。山东东营环境保护局环境监测站的王兆文提出自然恢复和人工干预的手段，通过人工辅助繁育更新原生植物群落及选育耐盐碱高效的经济型植物来阻止黄河三角洲已出现的石漠化严重的岩溶山地和侵蚀性强烈的干热河谷泥岩坡地等问题发生8。而双鱼岛又为人工采石填海而成的岛屿，填成后其地表仍处于
14、裸露状态，所以在生态恢复中不仅得考虑到滨海、岛屿的生态恢复，同时也要借鉴如裸露山体、裸露矿山、废弃矿区、干热河谷等具有代表性的裸露土壤的生态恢复成果。裸山具有以下特点：由于山体被人为开挖，遗留的多为岩质边坡，其水土流失程度十分严重，土壤、水分以及有机质缺乏，几乎没有土地生产力，自然条件下植被极难恢复；生态景观遭受破坏，治理裸露山体应该以改善生态景观为主要目标；治理难度大，治理措施的技术含量高，治理投入大；大面积裸露山体将影响局部生态环境的健康发展，影响区域植被间的信息以及能量等流通等特点，所以在治理时植被应选择耐干旱贫瘠，适应性强；根系发达，能够固持土壤，涵养水分；生命力强，管理简单；生长迅速
15、，分枝稠密；树冠浓密，落叶丰富，易于分解。张怀生提出了综合应用植被混凝土生态防护技术的裸露山体生态修复模式。通过搭脚手架打锚杆配筋制模版配置营养土安装微灌系统植苗和种草养护管理的系统工艺流程再配合上乡土植物的先天优势起到了固土护坡、快速复绿、回归自然的生态修复目标，可最大限度地减少人工修复痕迹9。蒙古通辽市扎哈淖尔露天煤矿不仅占压破坏了地表原有植被，而且人为堆垫边坡，土质疏松，极易发生滑坡、塌方。同时，也为土壤风力侵蚀提供了丰富的物质来源，这些裸露边坡含砾石高，温度高、有机质含量低、保水保肥能力差、熟化速度慢，植被重建工作极为困难，极大地破坏了城市环境生态景观。霍振平等人采用客土喷播技术10对露天煤矿外排土场边坡实现生态修复，所谓客土法就是将土壤与有机基材、高分子黏结剂、保水剂、肥料和种子等，按一定比例混合，经过机械充分搅拌均匀后，利用注塞泵和空气压缩机提供的动力，喷射到坡面上，形成适宜植物生长的土壤层，在种子发芽、生长成坪后，可以对边坡的稳定起到有效的保护作，从而达到快速修复生态系统和护坡的目的，同时也加快生态建设步伐，改善因开发建设带来的环境问题，实现经济发展及生态建设双赢
