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第四章
生態(tài)恢復(fù)技術(shù)生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)與生態(tài)恢復(fù)的基本原則生態(tài)恢復(fù)的臨界閾值理論生態(tài)恢復(fù)的過程生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)問題生態(tài)恢復(fù)成功的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)恢復(fù)的時(shí)間生態(tài)恢復(fù)的價(jià)值內(nèi)
容一、改善退化生態(tài)系統(tǒng)的不同方案復(fù)墾(替代)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(物種、復(fù)雜性等)生態(tài)系統(tǒng)功能(生物量、養(yǎng)分含量、循環(huán)等)原生生態(tài)系統(tǒng)自然過程(原生演替)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)修復(fù)
Restoration(恢復(fù))Rehabilitation(修復(fù))Remediation(整治)Reclamation(復(fù)墾)
Hobbs和Norton(1996)認(rèn)為恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)包括:建立合理的內(nèi)容組成(種類豐富度及多度)結(jié)構(gòu)(植被和土壤的垂直結(jié)構(gòu))格局(生態(tài)系統(tǒng)成分的水平安排)異質(zhì)性(各組分由多個(gè)變量組成)功能(諸如水、能量、物質(zhì)流動(dòng)等基本生態(tài)
過程的表現(xiàn))Parker(1997)認(rèn)為,恢復(fù)的長(zhǎng)期目標(biāo)應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)自身可持續(xù)性的恢復(fù)。
但由于這個(gè)目標(biāo)的時(shí)間尺度太大,加上生態(tài)系統(tǒng)是開放的,可能會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)后的系統(tǒng)狀態(tài)與原狀態(tài)不同。
①實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的地表基底穩(wěn)定性;②恢復(fù)植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和
土壤肥力;③增加種類組成和生物多樣性;④實(shí)現(xiàn)生物群落的恢復(fù),提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)
力和自我維持能力;⑤減少或控制環(huán)境污染;⑥增加視覺和美學(xué)享受。生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)地理學(xué)原則區(qū)域性原則差異性原則地帶性原則自然法則生態(tài)學(xué)原則主導(dǎo)生態(tài)因子原則限制性與耐性定律能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)原則種群密度制約與物種相互作用原則生態(tài)位與生物互補(bǔ)原則邊緣效應(yīng)與干擾原則生態(tài)演替原則生物多樣性原則食物鏈與食物網(wǎng)原則綴塊-廊道-基底的景觀格局原則空間異質(zhì)性原則時(shí)空尺度與等級(jí)理論原則生態(tài)恢復(fù)與重建的原則一般包括自然法則、社會(huì)經(jīng)濟(jì)原則和美學(xué)原則等3個(gè)方面。生態(tài)恢復(fù)的基本原則
退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建要求在遵循自然規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過人類的作用,根據(jù)技術(shù)上適當(dāng)、經(jīng)濟(jì)上可行、社會(huì)能夠接受的原則,使受害或退化生態(tài)系統(tǒng)重新獲得健康并有益于人類生存與生活的生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)或再生過程。自然法則系統(tǒng)學(xué)原則整體原則協(xié)同恢復(fù)重建原則耗散結(jié)構(gòu)與開放性原則可控性原則經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則經(jīng)濟(jì)可行性與可承受性原則技術(shù)可操作性原則社會(huì)可接受性原則無害化原則最小風(fēng)險(xiǎn)原則生物、生態(tài)與工程技術(shù)相結(jié)合原則效益原則可持續(xù)發(fā)展原則美學(xué)原則景觀美學(xué)原則健康原則精神文化娛悅原則生態(tài)恢復(fù)的基本原則生態(tài)恢復(fù)——通過排除干擾、加速生物組分變化和啟動(dòng)演替進(jìn)程→退化生態(tài)系統(tǒng)→恢復(fù)到某種理想的狀態(tài)。首先需要建立生產(chǎn)者亞系統(tǒng)(植被)→由生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用→固定能量→驅(qū)動(dòng)水分循環(huán)→帶動(dòng)營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)。
二、生態(tài)恢復(fù)的臨界閾值理論(余作岳等,1996)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的方向Hobbs和Mooney(1993)指出——退化生態(tài)系統(tǒng)可能的發(fā)展方向包括:
持續(xù)退化;
保持原狀;
恢復(fù)到一定狀態(tài)后退化;
恢復(fù)到介于退化與人們可接受狀態(tài)之間
的替代狀態(tài);
恢復(fù)到理想狀態(tài)。持續(xù)退化中途退化替代狀態(tài)可接受狀態(tài)理想狀態(tài)退化狀態(tài)極度退化狀態(tài)時(shí)間復(fù)雜性與功能水平也有學(xué)者認(rèn)為:退化生態(tài)系統(tǒng)并不總是沿著一定的方向恢復(fù)→也可能在幾個(gè)方向之間→進(jìn)行轉(zhuǎn)化→達(dá)到復(fù)合穩(wěn)定狀態(tài)(meta-stablestates)。Hobbs&Norton(1996)提出了臨界閾值理論→假設(shè)生態(tài)系統(tǒng)有4種可選擇的狀態(tài):
生態(tài)恢復(fù)的每一個(gè)階段都有一個(gè)閾值→越過的階段越多(包含的閾值越多)→恢復(fù)的投入就要越大。臨界閾值理論是生態(tài)恢復(fù)的機(jī)理性問題。有關(guān)臨界閾值的精確計(jì)算問題還不完善,仍需進(jìn)一步研究。生態(tài)恢復(fù)的臨界閾值理論“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”最初是在陸地群落中被確定,并隨后由JohnD.Isaacs引入海洋生態(tài)系統(tǒng),用以描述影響海洋漁業(yè)產(chǎn)量發(fā)生的變化及其驅(qū)動(dòng)因素。然而,這一概念卻并未在生態(tài)學(xué)界得到廣泛接受。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)注首先來自研究人員對(duì)恢復(fù)力和閾值的界定。1973年,美國學(xué)者CrawfordS.Holling發(fā)表了Resilience
and
stability
of
ecological
systems一文,闡述了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的響應(yīng)能力并引入恢復(fù)力一詞幫助人們理解生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界脅迫的非線性特征。隨后,美國學(xué)者RobertM.May在1977年的Nature上發(fā)表了Thresholds
and
breakpoints
in
ecosystems
with
a
multiplicity
of
stable
states,闡述了生態(tài)系統(tǒng)的多穩(wěn)態(tài)變化和閾值概念,并指出:生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力可以衡量系統(tǒng)在受到外界脅迫時(shí)的承載容量,而閾值則反映生態(tài)系統(tǒng)可能發(fā)生狀態(tài)變化的臨界點(diǎn)。。閾值理論初步奠定了對(duì)于穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的一致認(rèn)知:持續(xù)的外來脅迫會(huì)降低生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力,從而使其超過閾值的范圍并發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換[11]。在穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的研究中,目前得到最廣泛關(guān)注的是“多穩(wěn)態(tài)”理論,分別為平滑型、突變型和不連續(xù)變化型;并由此推測(cè)生態(tài)系統(tǒng)可能具有多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),而穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換就是生態(tài)系統(tǒng)從一個(gè)特征趨勢(shì)或狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖粋€(gè)不同的趨勢(shì)或狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。該理論得到廣泛接受,此后的大量研究都是基于此而開展的。盡管目前對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換有了基本的共識(shí),但在如何界定其概念和內(nèi)涵上卻有不同的表述。Carpenter等定義湖泊發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換是指系統(tǒng)組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生迅速變化以及因此而引發(fā)的一系列后果[20];Collie等在海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的研究中,將其定義為“海洋空間發(fā)生的低頻率、高振幅的變動(dòng),并且該變動(dòng)會(huì)在海洋的一些營養(yǎng)水平變動(dòng)中得以傳播,因而對(duì)生物量產(chǎn)生的影響尤為顯著”;Cury等提出“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換是指海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生突然性改變,這些改變影響了一些生物的生存進(jìn)而導(dǎo)致了一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的生成”[22]。后二者的研究系統(tǒng)介紹了海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象與內(nèi)涵,為揭示其驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供有價(jià)值的參考。此外,還有研究人員大膽地提出將湖泊作為海洋的微觀形式來進(jìn)行研究,因此適用海洋的研究方法可被用于湖泊的研究中,從而為淺水湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的研究另辟一條蹊徑[23]。生態(tài)恢復(fù)臨界閾值理論實(shí)例例如在亞熱帶區(qū)域——頂級(jí)植被→常綠闊葉林→干擾→逐漸發(fā)生退化:落葉闊葉林→針闊混交林→針葉林→灌草叢。退化特點(diǎn):每一個(gè)階段都有一個(gè)閾值→每越過一個(gè)閾值→恢復(fù)時(shí)的投入就要加大→特別是從灌草叢開始恢復(fù)→投入更大(彭少麟,1996)。
在生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐中,確定一些重要的程序能更好地指導(dǎo)生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐和生態(tài)系統(tǒng)管理。
生態(tài)恢復(fù)中的關(guān)鍵過程包括:三、生態(tài)恢復(fù)的過程(1)明確恢復(fù)對(duì)象的時(shí)空范圍;(2)確定引起生態(tài)系統(tǒng)退化的原因和機(jī)制;
(3)找出控制或減緩生態(tài)退化的方法;(4)確定恢復(fù)與重建生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能目
標(biāo)→認(rèn)識(shí)恢復(fù)的生態(tài)學(xué)局限性,以及實(shí)施
恢復(fù)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和其它障礙因素;(5)制定簡(jiǎn)單易行的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)→觀測(cè)生態(tài)系統(tǒng)
之演替進(jìn)程;
(6)提出相應(yīng)尺度上實(shí)施恢復(fù)目標(biāo)的可行技術(shù);(7)具體的恢復(fù)實(shí)踐;(8)與土地規(guī)劃和管理部門→交流有關(guān)理論和方
法;(9)監(jiān)測(cè)生態(tài)恢復(fù)中的關(guān)鍵變量與過程→評(píng)價(jià)恢復(fù)
進(jìn)程→必要時(shí)可對(duì)恢復(fù)方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
需要根據(jù)評(píng)價(jià)問題的角度、可接受的時(shí)間期限、能夠承受的經(jīng)濟(jì)代價(jià)以及需要解決的社會(huì)問題等諸多方面的條件和要求→進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。技術(shù)→生態(tài)恢復(fù)所必須依賴的基礎(chǔ)條件之一——恢復(fù)與重建技術(shù)→恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。
四、生態(tài)恢復(fù)技術(shù)有關(guān)生態(tài)恢復(fù)的2種極端觀點(diǎn)
就對(duì)技術(shù)的依賴和科技進(jìn)步對(duì)生態(tài)恢復(fù)的作用而言→目前存在兩種觀點(diǎn):一種極端的觀點(diǎn)認(rèn)為:生態(tài)恢復(fù)→工程學(xué)的一個(gè)分支。基本思路→按照固定的計(jì)劃和高準(zhǔn)確度→建立生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)→但不考慮恢復(fù)進(jìn)程中生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。
另一種極端的觀點(diǎn):出自野生生物保護(hù)者→試圖只通過手工工具和一些志愿者的參與→恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)——這種方法→進(jìn)展極為緩慢→只能在小范圍、短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。恢復(fù)生態(tài)學(xué)——必須改善科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用→在這兩種極端觀點(diǎn)中→尋求統(tǒng)一。
生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的開發(fā)特點(diǎn)(1)生態(tài)恢復(fù)→必須開發(fā)各種低價(jià)位的、可大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)→并且在比較貧困的國家和地區(qū)→具有經(jīng)濟(jì)上的可行性和社會(huì)上的可接受性。(2)生態(tài)恢復(fù)→重視一系列技術(shù)所組成的體系→而不是某項(xiàng)技術(shù)的單獨(dú)應(yīng)用。
不同退化生態(tài)系統(tǒng)→存在地域差異性——外部干擾類型和強(qiáng)度→也存在差異→生態(tài)系統(tǒng)所表現(xiàn)的退化類型、階段、過程及響應(yīng)機(jī)理→各不相同。(3)在生態(tài)恢復(fù)過程中→應(yīng)針對(duì)不同的恢復(fù)目標(biāo)和側(cè)重點(diǎn)→開發(fā)和選用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)→進(jìn)行合理的組裝配套。需要根據(jù)評(píng)價(jià)問題的角度、可接受的時(shí)間期限、能夠承受的經(jīng)濟(jì)代價(jià)以及需要解決的社會(huì)問題等諸多方面的條件和要求→進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。技術(shù)→生態(tài)恢復(fù)所必須依賴的基礎(chǔ)條件之一——恢復(fù)與重建技術(shù)→恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。
四、生態(tài)恢復(fù)技術(shù)生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)體系就技術(shù)體系而言,生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)可歸納為:工程技術(shù)農(nóng)業(yè)技術(shù)生物技術(shù)(一)工程技術(shù)工程技術(shù):主要針對(duì)自然干擾和土壤恢復(fù)→在極度退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建方面非常重要。1、退化土地與土壤恢復(fù)方面的
工程技術(shù)2、水分利用與節(jié)水工程技術(shù)3、生態(tài)工程1、退化土地及土壤恢復(fù)方面的
主要工程技術(shù)(1)土壤風(fēng)蝕及沙漠化土地的恢復(fù)技術(shù)(2)水土流失治理技術(shù)(3)采礦廢棄地恢復(fù)工程技術(shù)(4)水體恢復(fù)工程技術(shù)(1)土壤風(fēng)蝕及沙漠化土地
的恢復(fù)技術(shù)“輸”——利用自然力→把流沙輸送到人們期望的地方去。例如:水力拉沙造田等?!皩?dǎo)”——通過人工措施→使流沙按照人們規(guī)定的方向移動(dòng)→實(shí)現(xiàn)對(duì)某些特殊區(qū)域的保護(hù)。(2)水土流失治理技術(shù)解除土壤侵蝕干擾的一整套工程措施。目的:減輕水力侵蝕→保護(hù)生草層→為生物生存→提供穩(wěn)定生長(zhǎng)發(fā)育的基質(zhì)。目前常用的工程技術(shù)包括——截流溝,魚鱗坑,梯田,溝邊防護(hù)、谷坊、淤地壩等。(3)采礦廢棄地恢復(fù)工程技術(shù)a.復(fù)墾土壤侵蝕控制技術(shù)。
b.人造表土工程技術(shù)。
c.多層覆蓋技術(shù)。d.特殊隔離技術(shù)。
e.垃圾填埋場(chǎng)氣體排除技術(shù)。
2、水分利用與節(jié)水工程技術(shù)目前廣泛應(yīng)用的水分利用與節(jié)水工程技術(shù)主要有——覆蓋技術(shù);集流技術(shù);防滲技術(shù);節(jié)水灌溉技術(shù)。覆蓋技術(shù)覆蓋技術(shù)——在地表覆蓋一層隔離層→減少土壤水分蒸發(fā),常用方法——礫石覆蓋;秸稈覆蓋;塑料薄膜覆蓋(地膜技術(shù));抗蒸騰技術(shù)——渠道加蓋,管道輸水,使用抗蒸騰劑(例如黃腐酸)。集流技術(shù)集流技術(shù)——把降水通過一定的措施接納、保存到土壤中,常用方法——集流面集流;鉆孔集流;柱穴集流(如黃土高原的水窖)。防滲技術(shù)防滲技術(shù)——在植物生長(zhǎng)的土壤層下→鋪墊一層防滲物質(zhì)→減少土壤水分下滲流失,常用方法——薄膜防滲;粘土防滲;渠道襯砌→有效地防治土地鹽堿化。節(jié)水灌溉技術(shù)在保障植物根際水分基本需求的前提下→盡可能減少土壤水分的無效蒸發(fā)和向下滲漏→提高土壤水分的利用率——噴灌技術(shù);滴灌技術(shù);微滲技術(shù)。3、生態(tài)工程應(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,結(jié)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)(馬世駿,1984,1987,1989)。生態(tài)工程之目標(biāo)——在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下,充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防治環(huán)境污染,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步協(xié)調(diào)發(fā)展——它既可以是縱向的層次結(jié)構(gòu),也可以發(fā)展為幾個(gè)縱向工藝鏈索橫向聯(lián)系而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)。
(二)農(nóng)業(yè)技術(shù)農(nóng)業(yè)技術(shù)——在生態(tài)恢復(fù)工作中所需要的一系列耕作、栽培和管理技術(shù)→涉及到常規(guī)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、林果業(yè)、漁業(yè)和產(chǎn)品加工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。在生態(tài)恢復(fù)過程中→把這些技術(shù)集成之后→適宜的農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系→產(chǎn)品增值。
(三)生物技術(shù)生物技術(shù)——轉(zhuǎn)基因育種、克隆技術(shù)、細(xì)胞工程等生物工程技術(shù)。在生態(tài)恢復(fù)過程中→需要運(yùn)用生物技術(shù),提供新的生態(tài)幅更寬、抗逆性更強(qiáng)的生物物種——并大量、快速地提供恢復(fù)所需的植物繁殖體或幼苗。生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系的另一種分類1、環(huán)境要素(土壤、水體、大氣)的恢復(fù)技術(shù);2、生物要素(物種、種群、群落)的恢復(fù)技術(shù);3、生態(tài)系統(tǒng)與景觀(結(jié)構(gòu)、功能)的總體規(guī)劃、
設(shè)計(jì)與組裝技術(shù);生物系統(tǒng)非生物系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)消費(fèi)者(各級(jí)動(dòng)物)生產(chǎn)者(主指植物)分解者(土壤動(dòng)物、微生物、菌類)巖石土壤水體氣體水體恢復(fù)技術(shù)(如控制污染、去除富營養(yǎng)化、換水、排澇、灌溉技術(shù)等);
土壤恢復(fù)技術(shù)(如耕作制度和方式的改變、測(cè)土施肥、土壤改良、表土穩(wěn)定、控制水土流失、換土及分解污染物等);大氣環(huán)境改善技術(shù)(如除塵、煙塵吸收吸附、生物和化學(xué)吸附等)。無機(jī)環(huán)境的恢復(fù)技術(shù)生物系統(tǒng)的恢復(fù)技術(shù)植被的恢復(fù)與重建(物種引入、品種改良、植物快速繁育、物種選擇及空間配置、種植養(yǎng)護(hù)技術(shù)和草地、林分的改造技術(shù)等)。消費(fèi)者與分解者的重建技術(shù)(捕食者的引進(jìn)、病蟲害的控制和微生物的引種及控制等)。景觀的總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)3S技術(shù)(RS、GIS、GPS)支持→生態(tài)規(guī)劃技術(shù)。
社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、物流理論等學(xué)科原理的應(yīng)用。
北方草原的主體位于內(nèi)蒙古自治區(qū),它的北面與蒙古國的草原相連接,東面是黑龍江省和吉林省西部的松嫩平原草原,南面與冀北、晉北、陜北、寧夏和甘肅東部的草原相連,西邊以賀蘭山為界。草原區(qū)的北部是蒙古族為主的草原牧區(qū),東部和南部是多民族聚居的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)。北方草原的總面積約為97萬km2,約占中國國土(陸地)面積的10%
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶各自然單元土地利用變化方向中溫帶半干旱地區(qū)、暖溫帶亞濕潤地區(qū)、中溫帶干旱地區(qū)的土地利用變化方向以耕地轉(zhuǎn)為草地為主;暖溫帶半干旱地區(qū)和中溫帶亞濕潤地區(qū)的土地利用變化方向則以草地轉(zhuǎn)化為耕地為主;高原亞寒帶半干旱地區(qū)的土地利用變化方向?yàn)椴莸剞D(zhuǎn)為林地。
森林公園現(xiàn)狀分析自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀分析生態(tài)承載力分析發(fā)展協(xié)調(diào)度分析珠三角城鎮(zhèn)群協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃案例從技術(shù)層面上考慮生態(tài)恢復(fù)在技術(shù)層面上→生態(tài)恢復(fù)最主要的問題→綜合考慮實(shí)際情況。充分發(fā)揮多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)→通過研究與實(shí)踐,盡快地恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)→進(jìn)而恢復(fù)其功能,實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和美學(xué)效果的統(tǒng)一?;謴?fù)生態(tài)學(xué)家、資源管理者、政策制定者及公眾→都希望知道恢復(fù)成功的標(biāo)準(zhǔn)何在?生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性及動(dòng)態(tài)特征→復(fù)雜化。SER建議——比較恢復(fù)系統(tǒng)與參照系統(tǒng)→生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能、干擾體系以及非生物的生態(tài)服務(wù)功能。五、生態(tài)恢復(fù)成功的標(biāo)準(zhǔn)外國學(xué)者們的生態(tài)恢復(fù)成功標(biāo)準(zhǔn)Cairns(1977)認(rèn)為——恢復(fù)至少要包括被公眾社會(huì)感覺到的,并被確認(rèn)恢復(fù)到可用的程度,恢復(fù)到初始的結(jié)構(gòu)與功能條件(盡管組成這個(gè)結(jié)構(gòu)的元素→可能與初始狀態(tài)明顯不同)。Bradshaw(1987)提出了5個(gè)生態(tài)恢復(fù)的判斷標(biāo)準(zhǔn):(1)可持續(xù)性,能自然更新;(2)不可入侵性,像自然群落一樣,能抵制入侵;(3)生產(chǎn)力與自然群落一樣高;(4)營養(yǎng)保持力;(5)生物(植物、動(dòng)物、微生物)之間具有一定的相互作用。著名林學(xué)家Lamd(1994)認(rèn)為→生態(tài)恢復(fù)的指標(biāo)體系應(yīng)該包括造林產(chǎn)量指標(biāo)、生態(tài)學(xué)指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3個(gè)方面:(1)造林產(chǎn)量指標(biāo)→幼苗成活率、幼苗生長(zhǎng)高度、基徑與蓄積增長(zhǎng)速率、種植密度和病蟲害控制情況等方面的指標(biāo);(2)生態(tài)學(xué)指標(biāo)→包括期望物種的出現(xiàn)情況、適當(dāng)?shù)闹参锖蛣?dòng)物多樣性、自然更新能否發(fā)生、適當(dāng)數(shù)量的固氮樹種、目標(biāo)種是否出現(xiàn)、
適當(dāng)?shù)闹脖桓采w、土壤表面的穩(wěn)定性、土壤有機(jī)質(zhì)含量、地面水與地下水的保持狀況等方面的指標(biāo);(3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)→包括當(dāng)?shù)厝丝诜€(wěn)定情況、商品價(jià)格穩(wěn)定情況、食物和能源供應(yīng)是否充足、農(nóng)林牧各業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展情況、恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益與支出是否達(dá)到平衡、對(duì)肥料和除草劑的需求情況等方面的指標(biāo)。David(1996)&Margaret(1997)認(rèn)為:
恢復(fù)→使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)到接近其受干擾以前的程度。包括——1、結(jié)構(gòu)恢復(fù)指標(biāo)→鄉(xiāng)土物種的豐富度;2、功能恢復(fù)指標(biāo)→包括初級(jí)生產(chǎn)力水平、次級(jí)生產(chǎn)力水平、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、在物種組成與生態(tài)系統(tǒng)過程中存在反饋機(jī)制→群落結(jié)構(gòu)與功能間的聯(lián)結(jié)→已經(jīng)形成。Constanza等(1998)認(rèn)為——評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)→如活力、恢復(fù)力和組織性等→完全可以用于生態(tài)恢復(fù)的評(píng)價(jià)。景觀生態(tài)學(xué)中的一些方法→可以為生態(tài)恢復(fù)的評(píng)價(jià)提供參考。我國學(xué)者的生態(tài)恢復(fù)成功標(biāo)準(zhǔn)任海和彭少麟(1998)——根據(jù)熱帶人工林恢復(fù)的長(zhǎng)期定位研究指出:森林恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)→結(jié)構(gòu)(物種的數(shù)量、密度和生物量)、功能(植物、動(dòng)物和微生物之間→形成食物網(wǎng)、生產(chǎn)力和土壤肥力水平)和動(dòng)態(tài)(可自然更新并自行演替)。Careher和Knapp(1995)——采用記分卡的方法評(píng)價(jià)生態(tài)恢復(fù)的程度。假設(shè)生態(tài)系統(tǒng)中有5個(gè)重要的參數(shù)——種類、空間層次、生產(chǎn)力、傳粉或播種者、種子產(chǎn)量及種子庫時(shí)空動(dòng)態(tài);定量評(píng)價(jià)生態(tài)恢復(fù)的方法案例每個(gè)參數(shù)——都有一定的波動(dòng)幅度。比較退化生態(tài)系統(tǒng)→在生態(tài)恢復(fù)過程中每個(gè)參數(shù)的值→觀察其是否已經(jīng)達(dá)到正常的波動(dòng)范圍或者與該范圍相比存在的差距→評(píng)價(jià)恢復(fù)的進(jìn)展情況。恢復(fù)成功閾值退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)原生生態(tài)系統(tǒng)種類空間層次生產(chǎn)力播種者種子庫動(dòng)態(tài)而恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)的最終目標(biāo)→恢復(fù)并維持生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。提出一個(gè)不完善的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能框架:
生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品、生物多樣性、為人類創(chuàng)造和豐富精神生活和文化生活、自然殺蟲、傳播種子、營養(yǎng)循環(huán)、保護(hù)海岸帶、防止紫外線的輻射、幫助調(diào)節(jié)氣候等(董全,1999;Constanza,1997;Daily,1997)。與自然生物群落的形成或演替時(shí)間相比較→退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間→相對(duì)要短一些?;謴?fù)時(shí)間的長(zhǎng)短(取決于什么?)→與退化生態(tài)系統(tǒng)的類型、退化程度、恢復(fù)方向和人為促進(jìn)程度等因素密切相關(guān)。
六、生態(tài)恢復(fù)的時(shí)間生態(tài)恢復(fù)的時(shí)間規(guī)律一般,退化程度輕的生態(tài)系統(tǒng)→恢復(fù)時(shí)間要短些;濕熱地帶的恢復(fù)干冷地帶的恢復(fù)農(nóng)田和草地的恢復(fù)森林的恢復(fù)生物群落的恢復(fù)土壤的恢復(fù)《《《快慢Daily(1995)估測(cè)的
生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間火山爆發(fā)后的土壤恢復(fù)→具有生產(chǎn)力的土地→3000~12000年;棄耕農(nóng)田的恢復(fù)→20年;棄牧草地的恢復(fù)→4~8年;改良退化土地→5~100年(依據(jù)人類的影響程度而定)。Daily(1995)估測(cè)的
生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間輕度退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)→3~10年;中度退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)→10~20年;嚴(yán)重退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)→50~100年;極度退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)→200年以上。我國學(xué)者估測(cè)的
生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間余作岳、彭少麟通過試驗(yàn)和模擬認(rèn)為——熱帶極度退化生態(tài)系統(tǒng)(沒有A層土壤、面積大、缺乏種源)→不能自然恢復(fù)——在一定人工啟動(dòng)下:40年→恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);100年→恢復(fù)其生物量;140年→恢復(fù)土壤肥力及大部分功能。七、生態(tài)恢復(fù)的價(jià)值問題:生態(tài)恢復(fù)合算嗎?(成本和收益的問題)生態(tài)恢復(fù)不僅具有實(shí)際上的經(jīng)濟(jì)利益,同時(shí)它還有廣泛不為大眾所充分認(rèn)識(shí)的利益。諸如生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和營養(yǎng)循環(huán)凈化環(huán)境、碳的吸收與固定生態(tài)恢復(fù)的成本變化范圍很大→主要取決于恢復(fù)區(qū)的大小、退化程度、恢復(fù)目標(biāo)、整治行為的范圍、原材料的可利用性以及技術(shù)實(shí)施的難度等。最高的恢復(fù)成本(截止2000年)→對(duì)California污染濕地的恢復(fù)→超過5×105$/hm2。
我國的生態(tài)恢復(fù)成本低肥力農(nóng)田的恢復(fù)→40~60$/hm2濕地恢復(fù)→950~1900$/hm2廢棄露天礦→1900~2600$/hm2廢棄井下開采礦場(chǎng)的恢復(fù)→7800$/hm2
說明恢復(fù)成本→往往高于恢復(fù)區(qū)土地的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值
。年均產(chǎn)值150$/hm2恢復(fù)成本和土地價(jià)值(×1000$/hm2)土地類型
自然保護(hù)區(qū)/林地
農(nóng)業(yè)用地
城鎮(zhèn)建設(shè)
未指定最終用途污染的土地9~2538135濕地
4—102~7697采礦地5~25土地價(jià)值**1~22~5100~2000**上述土地價(jià)值系根據(jù)歐洲工業(yè)化國家和蒙古國,針對(duì)不同類型廢棄土地或被損壞土地,按照其未來的用途而總結(jié)的恢復(fù)成本?;謴?fù)成本超過潛在土地價(jià)值
的直接后果恢復(fù)成本超過潛在的土地價(jià)值→一個(gè)嚴(yán)重問題。——陸地表面需要大面積、大規(guī)模的生態(tài)恢復(fù)或修復(fù),但在純經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域→這樣的工作又是不合理的。——意味著該生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目依賴于不正常的經(jīng)濟(jì)環(huán)境運(yùn)行。
高收益項(xiàng)目與生態(tài)恢復(fù)成本恢復(fù)的如果是,具有高土地價(jià)值或高額投資回報(bào)的項(xiàng)目→如住宅區(qū)、公路建設(shè)、輸油管線、礦物開采等→恢復(fù)成本與經(jīng)濟(jì)價(jià)值相吻合→成本就顯得并不重要→即任何的恢復(fù)成本都是合理的——因?yàn)檫@些經(jīng)濟(jì)活動(dòng)→通常都具有非常高的經(jīng)濟(jì)收益。
對(duì)于生態(tài)恢復(fù)價(jià)值的全面理解顯然,如果恢復(fù)僅僅是在這種特殊的成本與價(jià)值關(guān)系的背景下進(jìn)行→對(duì)于生態(tài)恢復(fù)工作→災(zāi)難和否定。因?yàn)?,不能只以土地本身的?jīng)濟(jì)價(jià)值→衡量恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值——必須在充分了解生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理的基礎(chǔ)上→對(duì)生態(tài)恢復(fù)的完全價(jià)值→進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)。1、生態(tài)恢復(fù)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值首先,從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度——一般土地的價(jià)值主要來自于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的利益——如果在持續(xù)的人為干擾下,生態(tài)破壞不斷加深,極度退化→失去相應(yīng)的生態(tài)服務(wù)功能→也就失去了相應(yīng)的生態(tài)價(jià)值。
生態(tài)恢復(fù)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值生態(tài)退化→作為一種實(shí)際發(fā)生的成本=
(除去直接產(chǎn)品的價(jià)值外)耗費(fèi)人類健康的損失+公眾防治環(huán)境污染的投入+恢復(fù)與保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的投入。而生態(tài)恢復(fù)→則可以使退化生態(tài)
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