1、2023-1-24环境科学与工程学院1第五章 陆域生态系统的恢复重建2023-1-24环境科学与工程学院2主要内容 第一节第一节 农业生态系统的恢复重建农业生态系统的恢复重建 第二节第二节 草地生态系统的恢复重建草地生态系统的恢复重建 第三节第三节 森林生态系统的恢复重建森林生态系统的恢复重建 第四节第四节 工矿废弃地生态系统的恢复重建工矿废弃地生态系统的恢复重建2023-1-24环境科学与工程学院3第一节 农业生态系统的恢复重建 一、概念一、概念 农业生态系统（农业生态系统（agro-ecosystem）是在自然生态）是在自然生态系统的基础上，经人类有系统的基础上，经人类有计划、有目的地将自
2、然生计划、有目的地将自然生态系统逐步改造而成的，态系统逐步改造而成的，是带有自然生态系统某些是带有自然生态系统某些调整的半人工生态系统调整的半人工生态系统2023-1-24环境科学与工程学院4二、功能二、功能 2023-1-24环境科学与工程学院7三、全球农业生态系统的概况 1.全球农业生态系统的现状2023-1-24环境科学与工程学院82.农业生态系统的退化农业生态系统的退化 耕地面积锐减耕地面积锐减 土壤肥力下降土壤肥力下降 土壤次生盐渍化土壤次生盐渍化 易涝地面积增加易涝地面积增加 土地沙漠化土地沙漠化 土地污染土地污染2023-1-24环境科学与工程学院9四、农业生态系统的可持续发展
3、解决农业生态系统退化，促进农业生态系统可持续发展的主要途径：可持续农业（一）世界的可持续农业 1.发达国家可持续农业发展的技术理念 有机农业 持久农业 精准农业 2.发展中国家可持续农业的技术理念 发展为主要目标，兼顾环境保护的策略2023-1-24环境科学与工程学院10（二）中国的生态农业 1.技术理念2023-1-24环境科学与工程学院11（二）中国的生态农业 2.类型类型 立体复合型生态农业立体复合型生态农业 物质循环型生态农业物质循环型生态农业 生态环境综合治理型生态农业生态环境综合治理型生态农业 病虫害防治型生态农业病虫害防治型生态农业2023-1-24环境科学与工程学院13（二）中
4、国的生态农业 3.技术支撑体系技术支撑体系 高效免耕栽培技术体系高效免耕栽培技术体系 土壤管理技术体系土壤管理技术体系 水资源管理技术体系水资源管理技术体系 2023-1-24环境科学与工程学院14第二节 草地生态系统的恢复重建 一、概念 在一定草地空间范围内共同生存于其中的所有生物与其环境之间不断进行着物质循环、能量流动和信息传递的综合自然整体 包括：天然草地生态系统、人工草地生态系统及两者的复合生态系统2023-1-24环境科学与工程学院15二、草地生态系统的功能2023-1-24环境科学与工程学院16二、草地生态系统的功能 1.产品生产产品生产 2.水土保持水土保持 3.土壤形成土壤形成
5、 4.净化空气净化空气 5.调节气候调节气候2023-1-24环境科学与工程学院17三、全球草地生态系统概况 全球草地面积约为全球草地面积约为4.15.6107km2，覆，覆盖地球陆地表面积的盖地球陆地表面积的3143，承载了，承载了近近8亿人口；亿人口；非洲草原面积最大，亚洲次之，中美洲非洲草原面积最大，亚洲次之，中美洲和加勒比海地区最少；和加勒比海地区最少；2023-1-24环境科学与工程学院19四、草地退化与恢复 1.草地生态平衡草地生态平衡 指草地生态系统中生物系统的相对平衡，是把指草地生态系统中生物系统的相对平衡，是把生物间的相互关系与物理、化学的环境条件，生物间的相互关系与物理、化
6、学的环境条件，通过能量流动、物质循环及信息传递等过程联通过能量流动、物质循环及信息传递等过程联系起来的一个整体系起来的一个整体 任何一个草地生态系统都具有一定的自我调节任何一个草地生态系统都具有一定的自我调节能力，以保持系统的稳定性和生态平衡能力，以保持系统的稳定性和生态平衡“生态阈值生态阈值”2023-1-24环境科学与工程学院202.草地退化 是指草地生态系统在其演化过程中，其结构特是指草地生态系统在其演化过程中，其结构特征和能量与物质循环等功能过程的征和能量与物质循环等功能过程的恶化恶化，即草，即草地生态系统的生产与生态功能衰退的现象。地生态系统的生产与生态功能衰退的现象。包括：包括：“
7、草草”的退化和的退化和“地地”的退化的退化 原因：自然原因，如干旱、沙尘暴等原因：自然原因，如干旱、沙尘暴等 人为因素，如过牧、开矿等人为因素，如过牧、开矿等2023-1-24环境科学与工程学院222.草地退化 按草地退化所在区域、成因及表现等可按草地退化所在区域、成因及表现等可大致分为：大致分为：荒漠型退化荒漠型退化-非洲撒哈拉、中亚、蒙古和非洲撒哈拉、中亚、蒙古和我国西北干旱、半干旱地区；我国西北干旱、半干旱地区；生境破坏型退化生境破坏型退化-欧洲石灰质草地上（城欧洲石灰质草地上（城市发展等）；市发展等）；杂草入侵型退化杂草入侵型退化-欧洲、蒙古和中国北方欧洲、蒙古和中国北方的温带典型草原
8、地区。的温带典型草原地区。2023-1-24环境科学与工程学院233.退化草地的恢复退化草地的恢复 生态恢复生态恢复是促进草地生态系统可持续发是促进草地生态系统可持续发展的重要途径；展的重要途径；恢复方式的选择取决于草地退化的恢复方式的选择取决于草地退化的程度程度 尚未退化的草地尚未退化的草地合理的生态管理合理的生态管理 轻度退化的草地轻度退化的草地排除干扰排除干扰 严重退化的草地严重退化的草地人工促进恢复人工促进恢复2023-1-24环境科学与工程学院243.退化草地的恢复退化草地的恢复 草地类型不同，恢复方式也不同草地类型不同，恢复方式也不同 石灰质草地：石灰质草地：改良立地条件，控制灌木
9、入侵；加强草地封育管理，恢复草改良立地条件，控制灌木入侵；加强草地封育管理，恢复草地生物多样性；建植人工种群，重建草地植被。地生物多样性；建植人工种群，重建草地植被。热带稀树草地：热带稀树草地：消除干扰，等待自然恢复（被动）；人工建植草地，利用外消除干扰，等待自然恢复（被动）；人工建植草地，利用外来物种阻止侵饬，改善土壤结构（主动）来物种阻止侵饬，改善土壤结构（主动）温带草地：温带草地：改善土壤结构，提高土壤肥力；使用除草剂，控制杂草和外改善土壤结构，提高土壤肥力；使用除草剂，控制杂草和外来生物；补播牧草，更新土壤种子库；火烧管理，促进植被来生物；补播牧草，更新土壤种子库；火烧管理，促进植被恢
10、复演替；调控畜群结构，控制合理放牧恢复演替；调控畜群结构，控制合理放牧2023-1-24环境科学与工程学院254.草地恢复重建后的持续管理草地恢复重建后的持续管理 草地恢复重建后的持续管理是草地生态系统健草地恢复重建后的持续管理是草地生态系统健康发展的康发展的基础。基础。草地恢复重建后，必须加强草地生态系统的可草地恢复重建后，必须加强草地生态系统的可持续管理持续管理 第一，要合理规划，科学利用草地资源，制止滥垦、第一，要合理规划，科学利用草地资源，制止滥垦、滥伐、滥采、过牧等非持续利用形式；滥伐、滥采、过牧等非持续利用形式；第二，在保护价值较高的地区，建立国家公园或天第二，在保护价值较高的地区
11、，建立国家公园或天然草地保护区，以保护草地生物多样性；然草地保护区，以保护草地生物多样性；第三，加强对草地旅游等非农业开发的科学管理等第三，加强对草地旅游等非农业开发的科学管理等措施措施我国最早草地自然保护区我国最早草地自然保护区锡锡林郭勒大草原林郭勒大草原 2023-1-24环境科学与工程学院28第三节第三节 森林生态系统的恢复重建森林生态系统的恢复重建 一、概念一、概念 森林生态系统森林生态系统主要以乔木为建群种或优势种主要以乔木为建群种或优势种的生物群落与其所在生态系统相互作用，形的生物群落与其所在生态系统相互作用，形成一个相对稳定的生态系统成一个相对稳定的生态系统 该系统是发育的最高阶
12、段、结构最为复杂的该系统是发育的最高阶段、结构最为复杂的植被类型植被类型2023-1-24环境科学与工程学院30二、森林生态系统的功能 第一，森林生态系统的能量转化具有很高的第一，森林生态系统的能量转化具有很高的效率；效率；第二，森林生态系统对全球生物地球化学循第二，森林生态系统对全球生物地球化学循环具有重要作用；环具有重要作用；第三，森林生态系统具有信息传递的功能；第三，森林生态系统具有信息传递的功能；第四，森林生态系统为人类提供了多种生态第四，森林生态系统为人类提供了多种生态服务功能服务功能2023-1-24环境科学与工程学院31二、森林生态系统的功能2023-1-24环境科学与工程学院3
13、2p为人类提供了多种生态服务功能为人类提供了多种生态服务功能 1.森林生态系统具有产品生产的有益性能；森林生态系统具有产品生产的有益性能；2.森林生态系统具有涵养水源的有益性能；森林生态系统具有涵养水源的有益性能；3.森林生态系统具有调节气候的有益性能；森林生态系统具有调节气候的有益性能；4.森林生态系统可以净化空气；森林生态系统可以净化空气；5.森林生态系统是农作物稳产、高产的重要保障；森林生态系统是农作物稳产、高产的重要保障；6.森林生态系统具有保护生物多样性的作用森林生态系统具有保护生物多样性的作用。2023-1-24环境科学与工程学院33三、全球森林生态系统概况 森林生态系统覆盖了地球
14、陆地表面积的1/4 根据地带性特征，世界森林生态系统可以分为：寒带针叶林、温带落叶阔叶林、温带阔叶林和针阔混交林、热带亚热带季风阔叶林、热带亚热带湿润阔叶林等生态系统2023-1-24环境科学与工程学院35四、森林生态系统的退化与恢复 1.森林生态系统退化的原因与现状森林生态系统退化的原因与现状 全球森林生态系统退化的主要表现：全球森林生态系统退化的主要表现：森林面积减少森林面积减少 林分结构单一林分结构单一 林地土壤质量变差林地土壤质量变差 初级生产力降低初级生产力降低 生物多样性减少生物多样性减少 生态服务功能下降等生态服务功能下降等森林面积减少2023-1-24环境科学与工程学院382.
15、退化森林生态系统的恢复管理（1）次生林的恢复：受自然或人为因素干扰受自然或人为因素干扰破坏后在次生裸地上自然演替形成的森林破坏后在次生裸地上自然演替形成的森林。封山育林 人工造林 抚育间伐（2）天然林的恢复 保护生态系统的多样性 保护生态系统的结构和功能 保护森林生态系统的健康和生命力（3）森林恢复重建后的持续管理 怀柔区怀柔区2010年封山育林工程年封山育林工程 中国人工林世界首位中国人工林世界首位抚育间伐！2023-1-24环境科学与工程学院42第四节 工矿废弃地生态系统的恢复重建 一、废弃地生态系统的定义与类型 废弃地生态系统是由人类干扰和自然灾害导致的一种极度退化的生态系统铜陵冬瓜山铜
16、矿废弃地！铜陵冬瓜山铜矿废弃地！工矿废弃地 重庆黑石子垃圾填埋场！2010年年8月月15日日10时，舟曲特大山洪泥石时，舟曲特大山洪泥石流遇难者悼念活动在受灾核心区甘肃省流遇难者悼念活动在受灾核心区甘肃省甘南藏族自治州舟曲县城关镇东街村的甘南藏族自治州舟曲县城关镇东街村的废墟上举行。升国旗、降国旗、鸣笛，废墟上举行。升国旗、降国旗、鸣笛，仪式现场约仪式现场约5000人集体默哀。人集体默哀。火烧迹地！砍伐迹地！农民弃种拉响粮食安全警钟，撂荒耕地或近3000万亩！2023-1-24环境科学与工程学院50二、工矿废弃地对生态环境的危害二、工矿废弃地对生态环境的危害 1.破坏植被破坏植被 2.水土流失
17、水土流失 3.环境污染环境污染 4.微生物破坏微生物破坏 5.野生动物群落的破坏野生动物群落的破坏 6.地表景观的破坏地表景观的破坏深圳石皮山开山建厂遭质疑深圳石皮山开山建厂遭质疑 被指破坏植被被指破坏植被 矿山开采造成水土流失！广西宜州被非法盗采的山体污流纵横，只广西宜州被非法盗采的山体污流纵横，只剩下光秃秃的一片剩下光秃秃的一片 2023-1-24环境科学与工程学院54三、工矿废弃地生态恢复三、工矿废弃地生态恢复（一）工矿废弃地土壤整治（一）工矿废弃地土壤整治 矿区废弃地矿区废弃地生态恢复生态恢复最重要的环节之一最重要的环节之一 废弃地土壤的整治方法：废弃地土壤的整治方法：1.物理措施物理
18、措施 排土排土-向排土场排卸剥离物的作业向排土场排卸剥离物的作业 换土换土 去表土去表土 取客土取客土2023-1-24环境科学与工程学院551.物理措施物理措施（1）工程建设区和露天采矿废弃地物理）工程建设区和露天采矿废弃地物理复垦技术复垦技术 露天取土场：排土回填，覆盖新土；露天取土场：排土回填，覆盖新土；露天弃土场：排弃物料的分采，分堆和土场露天弃土场：排弃物料的分采，分堆和土场的整治；的整治；废弃的矿坑：充填复垦技术（粉煤灰）废弃的矿坑：充填复垦技术（粉煤灰）堆放的尾渣：覆土；堆放的尾渣：覆土；内蒙古最大的露天煤矿内蒙古最大的露天煤矿准格尔煤田准格尔煤田黑岱沟露天矿回填复垦区绿意环绕黑
19、岱沟露天矿回填复垦区绿意环绕 2023-1-24环境科学与工程学院571.物理措施物理措施（2）井下采矿废弃地物理复垦技术）井下采矿废弃地物理复垦技术即塌陷地复垦技术即塌陷地复垦技术 疏干法疏干法 挖深垫浅法挖深垫浅法 充填复垦法充填复垦法（3）废弃地的动电修复方法）废弃地的动电修复方法 动电修复技术动电修复技术原位修复技术原位修复技术 江苏徐州大屯煤电集团徐庄煤矿利用湖泥吹填复垦塌陷地现场 2023-1-24环境科学与工程学院602.化学措施化学措施（1）施用易溶性磷酸盐）施用易溶性磷酸盐（2）施用含）施用含Ca化合物化合物（3）添加营养物质提高土壤肥力）添加营养物质提高土壤肥力2023-1
20、-24环境科学与工程学院613.生物措施生物措施（1）植物修复）植物修复 主要利用超积累植物对重金属的吸收作用，改主要利用超积累植物对重金属的吸收作用，改善土壤理化性质，把重金属由地下部分（含根善土壤理化性质，把重金属由地下部分（含根茎），随后收割地上部分进行集中处理，以降茎），随后收割地上部分进行集中处理，以降低土壤中重金属含量，是一种有效和廉价处理低土壤中重金属含量，是一种有效和廉价处理某些有害废物的新方法；某些有害废物的新方法；2023-1-24环境科学与工程学院643.生物措施生物措施（2）微生物修复）微生物修复 主要是利用微生物的生命代谢活动减少土壤中主要是利用微生物的生命代谢活动减
21、少土壤中有毒有害物的浓度使其完全无害化，从而使受有毒有害物的浓度使其完全无害化，从而使受污染的土壤能够部分或完全地恢复到原始状态污染的土壤能够部分或完全地恢复到原始状态 目前的修复技术包括：添加营养、接种外源降目前的修复技术包括：添加营养、接种外源降解菌、生物通气、土地处理和堆肥式处理等解菌、生物通气、土地处理和堆肥式处理等 南京土壤所主持的国家科技部南京土壤所主持的国家科技部“863”计划重点计划重点项目项目“多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范术与示范”（2007AA061101）在南京召开项）在南京召开项目年度进展汇报暨学术交流会目年度进展汇报暨学
22、术交流会 2023-1-24环境科学与工程学院67（二）植被恢复（二）植被恢复 植被恢复是工矿区废弃地生态恢复的关键植被恢复是工矿区废弃地生态恢复的关键 植物种类选择应遵循以下原则：植物种类选择应遵循以下原则：抗逆能力强的植物；抗逆能力强的植物；生长迅速的植物；生长迅速的植物；落叶丰富，易于保水保肥的植物；落叶丰富，易于保水保肥的植物；优先乡土树种，引进外来速生树种；优先乡土树种，引进外来速生树种；具有经济效益的植物；具有经济效益的植物；2023-1-24环境科学与工程学院68（三）微生物技术的运用（三）微生物技术的运用 微生物群落的恢复不仅要恢复该地区原有的群微生物群落的恢复不仅要恢复该地区
23、原有的群落，还可接种其他微生物，以除去或减少污染落，还可接种其他微生物，以除去或减少污染物物 在污染区接种抗污染菌是一种去除污染物的有在污染区接种抗污染菌是一种去除污染物的有效方法效方法 废弃地的植物营养非常缺乏，接种能提供营养废弃地的植物营养非常缺乏，接种能提供营养的微生物对废弃地的生态恢复无疑具有很大的的微生物对废弃地的生态恢复无疑具有很大的促进作用促进作用2023-1-24环境科学与工程学院69（四）土壤动物的作用 土壤动物在改良土壤结构、增加土壤肥力和促土壤动物在改良土壤结构、增加土壤肥力和促进营养物质的循环等方面有重要的作用进营养物质的循环等方面有重要的作用 作为生态系统不可缺少的成
24、分，土壤动物扮演作为生态系统不可缺少的成分，土壤动物扮演消费者和分解者的重要角色消费者和分解者的重要角色 在废弃地恢复过程中，适当引进有益土壤动物，在废弃地恢复过程中，适当引进有益土壤动物，将使重建的系统功能更加完善，加快生态恢复将使重建的系统功能更加完善，加快生态恢复过程过程2023-1-24环境科学与工程学院70四、工矿废弃地的恢复效果评价四、工矿废弃地的恢复效果评价 目前尚没有统一的评价指标体系，但可以分为目前尚没有统一的评价指标体系，但可以分为单项评价单项评价和和综合评价综合评价两类两类 单项评价指通过土壤指标或植被指标来判定生单项评价指通过土壤指标或植被指标来判定生态恢复的成效态恢复的成效 综合评价指标指用土壤质量和作物产量来综合综合评价指标指用土壤质量和作物产量来综合判定生态恢复效果判定生态恢复效果2023-1-24环境科学与工程学院72 据淮南市采煤沉陷区综合治理办公室负据淮南市采煤沉陷区综合治理办公室负责人介绍，这个公园占地约责人介绍，这个公园占地约4400亩，公亩，公园内将建园内将建100兆瓦的太阳能发电及再生资兆瓦的太阳能发电及再生资源循环利用发电厂。源循环利用发电厂。2023-1-24环境科学与工程学院74
