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今天整理资料,发现十年前的一个ppt,全文系统全面地梳理了生态恢复工程的类型,唯一遗憾是资料有些陈旧。不过,不失为生态恢复从业者的入门的读物。

现在分享给大家。

全文分为四节

第一节 生态恢复的基本概念

第二节 受损水体的生态恢复

第三节 湿地的生态恢复

第四节 荒芜土地的生态恢复与重建

第一节 生态恢复的基本概念

生态恢复:是修复被人类损害的原生生态系统的多样性及动态的过程。

生态恢复的目标:

地表基底稳定性的恢复

提高退化土地的生产力

在被保护的景观内去除干扰以加强保护,减少和控制环境污染

对现有的生态系统进行合理利用和保护,维持其服务功能,增加视觉和美学享受。

生态恢复实施方法

物种框架方法:

是指建立一个或一群物种,作为恢复生态系统的基本框架。这些物种通常是植物群落中生态恢复的演替早期阶段(或称先锋)物种或演替中期阶段物种。

最大多样性方法:

  是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植物种进行恢复,需要大量种植演替成熟阶段的物种,先锋物种被忽略。

生态恢复的标准

一是可持续性:可自然更新

二是不可入侵性:像自然群落一样能抵制入侵

三是生产力:与自然群落一样高

四是营养保持力:生态系统良性循环

五是具有生物间的相互作用

第二节 受损水体的生态恢复工程

1. 人类活动对水域生态系统的影响

对内陆水体、湖泊的影响

湖泊富营养化问题突出

水域环境退化对生物的影响

2. 水域生态系统恢复的生态指导原则

(1) 与现有湿地与湖泊生态系统的保存与保持

(2) 恢复生态完整性

(3) 恢复或修复原有的结构和功能

(4) 兼顾流域内的生态景观工程与修复

(5) 生态恢复要制定明确可行的适度目标

(6) 自然调整与生态工程技术相结合

3. 富营养化湖泊的生态恢复技术

(1) 改变水动力要素,改善水体交换

在营养盐输入量一定的情况下,水动力要素是影响湖泊水质的第一要素。

良好的水体交换能降低水体在湖泊的滞留时间,提高周转速率,从而输出水体中的营养盐。

水体交换缓慢,则会造成水体养分量不断上升或者随泥沙在忽地大量沉积。

因此,可以采用工程手段改善湖泊水体交换能力。

(2) 底泥生态疏浚

湖泊底泥中积累了大量的营养物质,受污染底泥对营养盐和其他污染物的富集作用更加明显。当湖泊底层氧化还原反应发生变化时,底泥中的营养物质和污染物质会重新释放加入水体,成为水体富营养化的主要营养源。即使外源营养物被完全切断后,底泥释放的营养物质仍能支持大规模的藻类水华。

生态清淤:清除湖泊的污染底泥,为水生生态系统的恢复创造条件。

底泥生态疏浚的主要特点:

1、最大可能的清除底泥中的污染物。在重污染底泥沉积层采用工程措施,最大限度的将储积在该层中的污染营养物质移出湖体以外,改善水生态循环,以遏制湖泊稳定性的退化。

2、注重生物多样性和物种保护。以不破坏水生植物和底栖生物的自我修复繁衍为前提,注重物种基因库的保护,因此生态疏浚是局部性清淤。是否遵从自然生态系统循环、动态基本规律,是生态疏浚工程成败的关键之一。

3、疏浚后基底要为后续生物技术介入创造有利条件。疏浚要依从基底修复工程的技术要求(基底高程,平整度、坡度等)为生物修复技术介入创造良好的基底水环境和生境条件。

4、薄层精确疏浚。自上世纪80年代以来的近代污染物质主要沉积在淤泥表层0-20-40cm左右。生态疏浚要求:一是科学谨慎确定疏浚厚度,只需清除重污染泥层;二是要求较高的疏浚精度,既要清除重污染层的底泥,又不超疏或漏疏,一般控制精度要求为≤10cm。

5、疏浚工艺环保控制要求高。底泥生态疏浚是水环境治理的要求,同时生态疏浚工程对环保也提出了较高的控制标准,防止施工期二次污染(疏浚船的掘头工作面、泥浆输送排泥场安全处置和余水达标排放)。

(3) 沉水植被恢复

水生植物群落对于维持湖体的水质功能起到举足轻重的作用。

水生植物通过对营养物质吸收、植物叶冠遮光以及根区分泌物质杀伤藻类等途径,可以控制藻类迅速繁殖,从而达到治理水体富营养化的目的。

(4) 漂浮植物恢复

漂浮植物有较强的过滤和吸收作用,吸附污染物、悬浮物的作用,同时还是水中生物栖息、繁殖的场所,能够提供各种水生动物的食物。

水葫芦在生长过程中需要大量的氮磷等营养物质,并对重金属离子、农药和其他人工合成化合物等有极强的富集能力;同时水葫芦发达的根系说分泌出的物质,可有效降解毒杀酚、灭蚊灵、氰等多种有机毒物,水葫芦的吸污能力是水草中最强的。

(5)水生动物生态恢复

底栖生物是水生生态系统中的重要组成部分,是水生野生动物以及重要水产生物的优质饵料,在湖泊生产力、水生系统和底栖系统耦合、水体能量流通以及水体食物网中均起到重要作用。(滤食性底栖动物对水体的净化作用。)

水生动物的多样性,是它们在水中相互依存,与水生植物相互依赖、相互作用,形成生态平衡,同时不断消解水体中的有机质,使水质得以净化。

恢复水生动物的途径:在水中因地制宜地投放一些鱼虫、红蚯蚓等水中微生物和河蚌、黄砚、螺蛳等底栖动物并促使其生长繁殖;同时,放养河鲫鱼、旁皮鱼、穿条鱼等野生鱼类,逐步建设和修补水中生物链,形成生物多样性。

生物操纵治理湖泊富营养化:利用滤食性鱼类(鲢鱼、鳙鱼)调控湖泊中食物链的关系,降低藻类现有量,在通过成鱼捕捞,取走水体中的营养物质,从而达到减轻湖泊污染负荷,改善水质的目的。

(6)植物缓冲带建设

岸线缓冲带是保护湖泊生态系统健康的最后一道防线:

阻止水体的波浪和洪水对岸线的侵袭;

在径流进入湖泊以前过滤其中的多种有害物质,包括化肥和除草剂等;

提供水生昆虫、微生物、鱼类和其他动物的栖息地,从而维持生态系统平衡。

影响湖泊水生植物恢复和草型生态系统培植的因素

1. 营养盐负荷对水生植物生长和草型生态系统修复的影响

高营养盐负荷将导致高附着生物的生物量和生产力,并遏制沉水植物的生长。

在湖泊生态恢复中,只有当营养盐下降到一定程度,藻型生态系统也会变得很不稳定,而当外部环境发生改变时,草型生态系统就会取代原先的藻型生态系统。

2.风浪对水生植物恢复与湖泊生态修复的影响分析

强烈的风浪会使水生植物根茎折断,严重的甚至会连根拔起。小的风浪却有助于水生植物的生长。

如果是在开阔水域实施水生植物恢复,必须首先削弱强风浪可能对水生植物造成的机械损伤,同时保持适度的风浪扰动,有助于水生植物去掉其附着生物,有利于更好地进行光合作用。

3.光照对水生植物生长和生态系统恢复的影响

水下光照条件也是影响水生植物(主要是沉水植物)生长的主要因素之一。

在许多水域,就光照条件而言,都有可能恢复水生植物。但是,实际上由于浅水湖泊中悬浮物浓度较高,因此透明度很低,加上风浪的影响,恢复水生植物仍然很困难。

提高水体透明度以解决水下光照不足问题,既可以通过消浪措施来降低水体悬浮物浓度的办法,也可以通过降低湖水位,即降低水深来为水生植物生长创造有利的光照条件。

4.鱼的牧食对水生植物恢复的影响

鱼的牧食主要影响沉水植物的生长或消亡,从而成为生态系统转化的一个诱导因素。

国际上也有许多小型的富营养化湖泊或水体,通过鱼类种群结构的调整,减少草食性鱼类,增加食肉性鱼类,减轻鱼类对水草的直接牧食,同时,减少小型鱼类以减轻浮游动物的捕食压力和增加对浮游植物的捕食,提高水体透明度,从而达到恢复水生植物和净化水质的作用。

5.其他可能影响水生植物生长和生态系统恢复的因素

沉积物的理化性状对于水生植物恢复也有很大的影响。

有些营养盐形态对水生植物也有影响。

示范区的位置与基础环境状况

示范区的实际情况可以概括为风浪较大(特别是夏季偏南风的情况下)、蓝藻水华堆积严重、水较深而透明度较低、水质是Ⅴ类或劣Ⅴ类,特别是北部水质更差,这对实现改善水质的目标是非常不利的。

针对示范区的环境条件,本研究提出了消除风浪、除藻和控藻、降低悬浮物浓度,再辅以水生植被(主要是浮叶植物和漂浮植物)恢复、附着生物富集等一系列措施,以达到净化水质之目标。

第三节 湿地的生态恢复

1. 湿地的概念以及分类

湿地指不问其为天然或人工、常久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体,包括低潮时水深不超过六米的水域。

——《国际湿地公约》

美国:

美国鱼类和野生生物保护机构于1979年在“美国的湿地深水栖息地的分类”一文中,重新给湿地作定义为:“陆地和水域的交汇处,水位接近或处于地表面,或有浅层积水,至少有一至几个以下特征:

  (1)至少周期性地以水生植物为植物优势种;

  (2)底层土主要是湿土;

  (3)在每年的生长季节,底层有时被水淹没。

中国:

天然或人工、长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或水深不超过6米的海域。

2. 湿地的功能

(1)湿地的水资源功能

直接利用的水资源

作为集水区内陆势较低的另一块湿地的水源

补充地下水

(2)湿地抵御天然灾害的功能

洪水控制

防止盐水入侵

防风护堤

(3)地球之肾

滞留降解污染物

吸纳多余营养物

湿地的碳库功能

(4)湿地的生物多样性保护功能

生物多样性保护

基因保存库

(5)湿地的天然产品

直接来源于湿地

间接来源于湿地

(6)湿地的社会功能

3. 湿地生态系统的特征

高生产力

多样性

过渡性

脆弱性

4. 湿地存在的环境问题

(1)湿地面积锐减

(2)生物多样性受损

(3)污染加剧

(4)水资源过度开采

5. 湿地的恢复与重建

(1)湿地恢复与重建的目标

(2)湿地恢复与重建的设计模式

(3)湿地恢复与重建的设计策略

(4)湿地恢复与重建的设计程序

(5)湿地恢复与重建的关键技术

(6)湿地恢复与重建的具体措施

① 河流湿地的生态恢复与重建措施:

污染总量控制

植物修复:通过植物的生理功能,挥发、稳定水中的重金属污染物,或降解污染物中的重金属毒性,以达到清除污染、净化水质的技术。

② 湖泊湿地的生态恢复与重建措施:

③ 盐碱湿地的生态恢复与重建措施:

④ 海岸湿地的生态恢复与重建措施:

第四节 荒芜土地的生态恢复与重建

1. 我国荒芜土地的现状

水土流失

土地沙化

土壤盐渍化

草场退化

土地退化,耕地锐减

2. 沙化土地恢复与重建生态工程

根据沙地的自然特点及对沙地资源利用状况,设计了以下几种比较合理的土地利用模式:

(1)网格状林草田复合生态系统模式

针对大沙垅顶部平地及大的沙丘间平地.合理的建设方案是建成网格状林草田复合生态系统,可保证达到以林护田、以牧养农、以农促牧,是农林牧相互促进各得其所的目的。

(2)平行结构林草田复合生态系统模式

针对沙垅边缘与甸子地交界处的长条形的沙缘沙平地.在沙垅顶部沙平地与沙垅斜坡交错带布设林带,保护农田.形成平行结构林草田复合生态系统模式。

(3)镶嵌式结构林草田复合生态系统模式

针对孤立分散的小沙丘与丘间沙平地交错地带.采取镶嵌式结构建立林草田复合生态系统,因地制宜地充分利用自然资源。

(4)岛状森林生态系统模式

针对吉林省中西部沙地集中分布区的东部边缘和北部边缘的孤立沙丘.可以按等高种植方式,建立白城杨-沙棘人工群落,采取乔木与灌木登高间作的形式,使沙丘迅速变成森林岛。

(5)林草田、麻稻苇复合生态系统模式

吉林中西部的沙地,许多地方是闭流区,无排水出口.可以选择既有经济价值又能迅速省长的植物品种,在沙垅上建立林草田复合生态系统,在常洼地可以种植水稻、红麻和芦苇等作物,充分利用自然资源.

需要注意的是,有关土地生态设计涉及的内容非常多,有关其理论和方法的研究尽管很热,但还不很成熟,有待于进一步探索和研究.

3. 退化草地恢复与重建生态工程

(1)自然封育

(2)松土

(3)翻耕松土补播

(4)以沙治碱

(5)人工种草

3. 荒山恢复与重建生态工程

4. 采矿废弃地的恢复与重建生态工程

(1)矿产资源开发对生态环境的影响

(2)矿区土地复垦的现状

① 国外矿区土地复垦的现状:

美国:立法

英国:边采边回填边复垦

法国:采用农业和林业复垦模式

德国:将矿区景观重建作为长期目标

澳大利亚:多学科联合参与

② 我国矿区土地复垦的现状:

我国土地复垦工作起步晚,起点低,复垦技术科技含量不高,土地复垦的质量和效果远远落后于矿山生态重建和环境保护的需要,与发达国家相比,无论是复垦科研、 复垦技术、复垦规模还是复垦水平,都有明显的差距。

对制约矿区土地复垦成功的生态因子认识不足。

土地复垦理念错位,复垦模式单调。

土地复垦技术单一,技术体系不完善。

环境污染严重,生态问题突出。

(3)矿区土地复垦生态工程的基本框架

(4)矿区复垦生态工程技术

① 矿区复垦生态工程规划技术:

② 矿区复垦生态工程微地形改造技术:

③ 矿区复垦生态工程土壤改良技术:

物理性改良

化学性改良

生物改良

④ 矿区复垦生态工程植被恢复技术:

⑤ 矿区复垦生态工程土地利用与管理技术:

⑥ 矿区复垦生态工程效益评价技术:

采煤塌陷区土地总面积 1 064 hm2,本区属黄泛冲积平原,地势西北高东南低,地面绝对标高 35~ 42 m( 废黄河高程系, 下同) ,坡度为 12 000。九里采煤塌陷土地经过填充、 挖深垫浅等复垦,已形成种植、 浅水养殖和深水区共存的土地利用结构,具备了对深水区进行人工湿地规划的自然地貌条件, 土地利用结构详见下表 。

人工湿地植物群落选择及布局

徐州市九里人工湿地规划的主要功能是生态景观旅游, 兼顾治理当地污水和粉煤灰的重金属污染, 发挥生态补偿、 促进生物多样性的作用。在适合当地气候、 土壤等条件的情况下,植物群落的选择和布局应统筹考虑观赏价值和对污染物的净化功能,形成水、 陆植被的生态序列。根据对采煤塌陷区地貌、水环境特征和实际调查,徐州市九里人工湿地规划的植物群落选择和作用详见下表。

在人工湿地规划过程中, 根据水深、 水系的特点差异和植物群落的适应性,因地制宜营造不同的植物景观, 植物的组分具有明显的空间梯度分布, 水面梯度分布按照沉水植物带、 浮水植物带、 挺水植物带进行布局, 陆地植物带按照上层树种、 中层树种和地被植物进行空间布局,湿地水面梯度规划布局详见下图 。

人工湿地的养殖模式

九里采煤塌陷土地复垦后封闭的小坑塘和大水面共存,根据水面的存在形式因地制宜发展水面养殖。

池塘养殖模式

网围、 网箱养殖模式

徐州市九里采煤塌陷区人工湿地的规划建设按照湿地群景观、 雕塑景观规划、 观鸟台、 观景塔、 农业特色园、 农家乐观光服务区等相结合的原则进行整体布局, 构筑人与自然的和谐空间。

与德方共同探索中德政府、高校、企业以及科研机构的合作渠道,形成了以“中德能源与矿区生态修复研究中心”为国际合作平台,以“徐州东方鲁尔工业园”为载体,在矿山机械制造、可再生能源及环保产业等领域展开积极合作。

双方同意在可能的范围内,在徐州北区煤炭塌陷地区域内合作开展修复工程,并于初期选择5-10平方公里开发建设“煤炭塌陷地生态修复治理示范区”。

— — End — —

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