第八章 受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

第八章受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的主要形式第二節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)第三節(jié)生態(tài)工程與修復(fù)技術(shù)第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的主要形式第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四一、生態(tài)系統(tǒng)受損的主要形式 正常生態(tài)系統(tǒng)：群落與環(huán)境能實現(xiàn)動態(tài)平衡的自我維持系統(tǒng)。正常生態(tài)系統(tǒng)在無強干擾條件下能不斷自我完善，即進(jìn)展演替或正向演替。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。第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四生態(tài)系統(tǒng)的受損形式由于受到的干擾不同，生態(tài)系統(tǒng)受損的過程、退化速度、變化過程不同，因此受損形式：1、突發(fā)性受損時間短、速度快，局部受損嚴(yán)重。泥石流、火山爆發(fā)2、躍變式受損生態(tài)系統(tǒng)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。第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四3、漸變式受損在強度均衡的干擾下，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)在受損過程中，經(jīng)歷了兩種以上的受損形式。第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四abcd正常生態(tài)系統(tǒng)受損過程時間a突變過程b.躍變過程c.漸變過程d.間斷不連續(xù)過程圖生態(tài)系統(tǒng)受損過程第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四二、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)簡單化（簡單化、矮小化）3、食物網(wǎng)破裂（單鏈增多、縮短）4、能量流動效率降低（同上）5、物質(zhì)循環(huán)不暢或受阻（水土流失-營養(yǎng)物質(zhì)流失）6、生產(chǎn)力下降（光能利用率降低-初級生產(chǎn)量低-次級生產(chǎn)量降低）7、其他服務(wù)功能減弱8、系統(tǒng)穩(wěn)定性降低（不能自我調(diào)節(jié)）第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四受損生態(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)。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)生物群落演替的基本規(guī)律，首先要考慮對生態(tài)系統(tǒng)最基本功能（保持水土，防水土流失)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)該考慮的重要問題。（舉例p238）人類可以根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，有目的地采取某些措施，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，這個過程被稱之為“受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)”。第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四一、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所導(dǎo)致。特點生產(chǎn)力減低，生物多樣性減少，調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水分、保育土壤、貯存營養(yǎng)元素能力等生態(tài)功能明顯降低。第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、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)工程第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四二、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%。我國有392萬km2的草地，約占國土面積的41%。第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四1、草地生態(tài)系統(tǒng)受損原因及特點原因過度放牧、墾殖和污染。春季干旱，夏季少雨，冬季嚴(yán)寒，自然災(zāi)害頻繁。所以，受損和退化是自然因素與人為因素的結(jié)合。特征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，導(dǎo)致群落的矮化。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化性質(zhì)的變化，不能再支持生態(tài)系統(tǒng)的高生產(chǎn)力。第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、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)，輪草輪牧②重建人工草地③實施合理的牲畜育肥生產(chǎn)模式第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四三、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)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響攔河大壩②農(nóng)業(yè)活動對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響③城市化對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四攔河大壩對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響A.大壩控制下游水流量，下泄流量變化導(dǎo)致岸邊生境喪失；B.大壩阻礙或減緩了水生生物遷徙過程，影響食物鏈結(jié)構(gòu)；C.大壩建設(shè)使激流消失，流速穩(wěn)定，造成溫度相對穩(wěn)定，影響某些依靠溫度變化來繁殖或成熟的生物物種；D.大量吸附有機物的泥沙在水庫沉積，阻斷了為下游輸送營養(yǎng)物質(zhì)，同時因無充足泥沙來源，河床和河心島生物消失。第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四農(nóng)業(yè)活動對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響對河流兩岸天然植被的開采，變?yōu)楦兀?/p>

（涵養(yǎng)水分能力下降、枯水期延長；沿岸生境改變，水生生物失去棲息和繁殖場所；導(dǎo)致水土流失。）使用化肥、農(nóng)藥污染水質(zhì)。

第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四城市化對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響隨著城市規(guī)模擴大，水資源需求量激增，跨流域引水勢在必行，對引入、調(diào)出河流均有影響；城市污水與河流自凈能力的矛盾；城市河流的河床不透水層面積的增大，導(dǎo)致城市河流洪峰流量增大，地下水資源減少，旱季，河流基流量劇減。美國研究表明，當(dāng)不透水層達(dá)到10%，河流生態(tài)惡化，隨著比例增大惡化加深。第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)①建立沿岸綠化帶，加強植被的生態(tài)功能②人工清淤（恢復(fù)空間、改善水質(zhì)）③控制污染源④科學(xué)調(diào)控河水流量和流速⑤加強漁業(yè)管理注意：因為人類對河流流域的影響空間尺度大，應(yīng)從整個區(qū)域?qū)哟紊线M(jìn)行規(guī)劃和治理。第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四四、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過度放養(yǎng)④湖泊的富營養(yǎng)化⑤外來種的侵入第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、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。（續(xù)）第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四⑤生物學(xué)措施：生物操縱，即通過調(diào)整生物群落結(jié)構(gòu)的方法，來調(diào)節(jié)浮游植物的群落結(jié)構(gòu)以改善水質(zhì)。浮游植物－浮游動物－魚類水質(zhì)惡化多少多水質(zhì)變清少多少兇猛魚類第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四五、礦區(qū)廢棄地的修復(fù)礦產(chǎn)的開采，無論是表層或深層開采均會造成土壤和植被的破壞，因為土壤被大量遷移或被礦物垃圾堆埋，使生態(tài)系統(tǒng)破壞。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四土壤破壞阻止植物生長，主要表現(xiàn)在物理條件、營養(yǎng)的缺乏及其酸度和重金屬等造成的毒性作用。因此必須減輕或消除這些影響，才能保證恢復(fù)的有效進(jìn)行。植被發(fā)展提供有機質(zhì)、較低的土壤密度；根系將礦質(zhì)元素吸收到地面并富集。然后易被微生物分解。營養(yǎng)循環(huán)過程得到發(fā)展。第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四1、尾礦的綜合利用①從廢棄物中進(jìn)一步回收有價元素（銅礦含S）②作為二次資源制取新形態(tài)物質(zhì)（礦渣；鉻渣中含Cr6+）③用作井下采空區(qū)的填充材料修復(fù)方法：第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、污染土壤的修復(fù)①對于重金屬污染大多數(shù)集中于地表或淺層，挖去污染層，用無污染的客土覆蓋；②尾礦中缺少植被生長的有機物和N、P、K，進(jìn)行化學(xué)改良，如有機肥。第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四3、植被修復(fù)首先對污染元素進(jìn)行分析，再對土壤物化、生化性質(zhì)進(jìn)行分析，查明土壤pH、地表水、通氣性、土壤N素等，選擇樹種。選擇樹種是修復(fù)中最關(guān)鍵的一環(huán)。原則：生長快、適應(yīng)性強；優(yōu)選固N種；土著種；考慮經(jīng)濟(jì)價值高和多功能效益。不同植物對不同污染物有一定的適應(yīng)性。第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四4、微生物修復(fù)法不同微生物對不同污染物有一定的適應(yīng)，適當(dāng)選擇微生物進(jìn)行接種，以減少污染物。如在汞污染的河泥中，存在抗汞微生物，能將甲基汞還原為元素汞，降低毒性。5、礦區(qū)廢棄地綜合利用第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四礦渣與尾礦組分分析有害組分有用組分回收利用易處理組分難處理組分化學(xué)改良容土、排土植被恢復(fù)并接種微生物第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)生態(tài)工程與修復(fù)技術(shù)第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四一、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)計的促進(jìn)分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、生態(tài)工程設(shè)計的生態(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限制因子原理⑨生態(tài)因子綜合性原理第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四二、生態(tài)工程的設(shè)計與應(yīng)用1、生態(tài)工程設(shè)計的具體步驟擬定目標(biāo)（自然－生活－經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，整體協(xié)調(diào)）背景調(diào)查（自然資源、社會經(jīng)濟(jì)條件、生態(tài)環(huán)境條件）構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，并綜合評價（提供復(fù)合系統(tǒng)的靜態(tài)特征和動態(tài)變化性質(zhì)）工程可行性評價（通過提供信息，實施多條途徑）第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四2、技術(shù)路線

⑴建立互利共生網(wǎng)絡(luò)（優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，提高綜合效益）⑵延長食物鏈（提高物質(zhì)、能量的利用率）如：經(jīng)濟(jì)林中養(yǎng)土雞，雞糞喂豬，豬糞制沼。：利用無毒的有機廢水進(jìn)行無土栽培，生產(chǎn)蔬菜、花卉等，凈化的水用于養(yǎng)殖。第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四3、生態(tài)工程設(shè)計的應(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，治理富營養(yǎng)化⑶建立漁業(yè)生態(tài)工程，控制過度養(yǎng)殖，過度利用水體⑷建立環(huán)湖濕地保護(hù)帶，實現(xiàn)持久的生態(tài)管理第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四三、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)境中有機污染物等方面。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四1、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中的金屬萃取出來，富集并搬運到植物根部可收割部分和植物地上枝條部位的技術(shù)。如：蕓苔屬植物、油菜、工業(yè)用大麻，可超量富集砷。第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四⑵根際過濾技術(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)。該類植物必須有較大的根系，最好是須根。主要處理石油天然氣生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水、含放射性污染物的廢水、含重金屬的各種廢水以及富營養(yǎng)廢水。第四十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四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空氣載體擴散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性的技術(shù)。該技術(shù)對廢棄地重金屬污染物和放射性核素有固定作用，原地固定該類污染物是上策。第四十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四⑷植物刺激技術(shù)（植物輔助生物修復(fù)技術(shù)）指通過根圈范圍內(nèi)植物的活動刺激微生物的生物降解的植物修復(fù)過程。桑樹、桑橙樹和蘋果樹被人們用來刺激能降解多氯聯(lián)苯（PCB）和多環(huán)芬烴（PAH）的微生物生長。第四十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期四⑸植物轉(zhuǎn)化技術(shù)指通過植物新陳代謝作用降解環(huán)境污染物的過程。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（