生态恢复生态工程.ppt

第七章 生态恢复生态工程,主要内容,第一节 概述第二节 矿区废弃地的生态恢复第三节 沙漠化土地生态恢复第四节 水土保持生态修复第五节 湿地的生态恢复,第一节 概述,一、退化生态系统 1、概念自然干扰和人为干扰的作用下，生态系统的结构和功能发生位移，打破了原有生态系统的平衡，使生态系统的固有的结构和功能遭到破坏或丧失，偏离自然状态的系统。,2、退化生态系统的特征：系统结构多样性，空间异质性降低，系统组成不稳定，一些物种丧失，优势种、建群种优势降低；物质循环生产者物质积累降低，总有机质存储量少，矿物元素较为开放环境中多，生物库中少。能量流动食物链短缩，生产、储存、交换的能量都低。稳定性结构单一，过程简化，抗逆、自我恢复都差。,3、对陆地生态系统而言退化的类型：,裸地：极端的环境条件，湿、旱、盐，有机质少，基质移动性强，原生和次生森林采伐迹地：人为干扰，强度和频度弃耕地：人为干扰，弃耕时间沙漠：自然或人为采矿废弃地：采矿活动破坏，非治理无法使用地，类型为（废石堆、开采坑、尾矿和采石矿废弃地）垃圾堆放场：人为干扰,森林采伐迹地,七个森林大国中，巴西、中国、印尼和刚果（金）的森林面积每年以0.1%1%的速度递减。俄罗斯、加拿大和美国以每年0.1%0.3%递增。中国现有林用地2.6亿hm2，森林覆盖率仅为13.92%，在十大自然资源中，森林资源最为短缺，人均占有森林面积仅相当于世界平均水平的11.7%。20世纪50年代初期，海南岛森林面积为25.7%，现在只有7.25%；西双版纳为55.5%，现在只有28%。50年来，长江上游的森林已损毁过半。,森林退化,森林资源数量型增长，质量型下降；结构简单，生物多样性低；生态系统服务功能降低我国林分的每公顷蓄集量仅为78.06m3,人工林每公顷蓄集量只有35m3，远低于114m3/hm2的世界平均水平,沙漠及荒漠化,沙漠可由自然干扰或人为干扰而形成。这里讲的沙漠，是指在人为干扰下，原来非沙漠的土地沙漠化的现象，主要是指一些干旱地区，由于人为干扰所出现的沙漠化或原沙漠区向非沙漠区的推进。所谓荒漠化，则是指在干旱、半干旱地区和一些半湿润地区，生态环境遭到破坏，造成土地生产力衰退或丧失而形成荒漠的过程。我国已成为世界荒漠化面积最大、分布最广、受害最严重的国家之一。荒漠化土地面积超过10亿hm2，占国土地总面积近1/3。,草地退化,目前，我国90的草地存在不同程度的退化，其中中度退化以上的草地面积将近一半全国“三化”(特指沙化、碱化、退化)草地面积已达1.35亿hm2，并且每年还在以200万hm2的速度增加,我国干旱、半干旱地区，即可能发生沙漠化的地区的总面积是256.6万km2，占国土总面积的26.790年代后期，我国沙漠化的扩展速度已达每年3436km2不仅沙漠化面积急剧增加，沙化的强度也在增强,荒漠化严重,草地超载,土地滥垦,湿地退化,不合理的开发利用导致湿地面积锐减湿地生态环境恶化，生物多样性减少，污染日益严重湿地生态系统调蓄洪水、生物多样性维持、净化污染以及物质产出等各项生态服务功能日益下降,生态系统退化的过程,二、生态恢复的定义 生态破坏：生态系统结构、功能、关系的破坏生态恢复：恢复生态系统的结构、高效的功能和协调的关系。主要内容：（1）从生态和社会需求出发，实现生态恢复所期望达到的生态社会经济效益；（2）恢复能够达到上述效益的生态系统的结构和功能；（3）通过对系统物理、化学、生物甚至社会文化要素的控制，带动生态系统恢复，达到系统自我维持状态。生态恢复并不意味着在所有场合下，恢复的生态系统都是原先的生态系统，这既没有必要，也不可能。生态恢复最本质的是:恢复系统的必要功能并使系统自我维持。,三、我国生态恢复面临的重大课题（1）我国生态系统复杂多样，因为人口众多，开发历史悠久，各类生态系统都受到不同程度的干扰和破坏，亟待恢复和重建。（2）随着经济建设的发展，许多重大工程相继上马（三峡水利工程），如何加速这些地方的生态恢复是迫在眉睫的（3）矿山废弃地的生态恢复也是各方面关心的问题。（4）城市环境中的生态恢复问题。,第二节 矿区废弃地的生态恢复,一、矿区废弃地生态恢复的要求及研究现状二、赤峰市元宝山矿区生态恢复的研究,矿区发生泥石流,山西襄汾矿区,山西襄汾矿区,一、矿区废弃地生态恢复的要求及研究现状矿产的开采造成土壤及植被的破坏，无论是表层开采还是深层开采都造成土壤被大量迁移或被矿物垃圾堆埋，造成了整个生态系统的破坏。尽管现在很多国家颁布了法律进行土壤的保护，但仍有大量矿区废弃地需要恢复，而且恢复过程力求花费少，且效率高。关键：自然演替可自动使矿地逐步恢复，这是由于植被的发展能提供有机质及较低的土壤密度，能将矿质元素吸收到地表并以一定的形式富集。最重要的是一些固氮植物能迅速提高原先土壤中缺乏的氮的储量，所以引入一些适宜的物种是非常必要的。,二、赤峰市元宝山矿区生态恢复的研究,1、赤峰市元宝山矿区环境特点位置：元宝山矿区位于赤峰市东南部的黄土丘陵区气候：属温带半干旱气候，光热资源丰富，年平均气温647，无霜期140 d，10的积温3 100。降水量：年降水量40-50mm，年平均湿润度0.4，而35月只有0.1-0.2，这里盛行西北风和西南风，春季干旱多风，3-5月8级以上大风日数达20d。土质：地带性土壤为发育在黄土母质上的栗褐土，主要分布于丘陵、台地；沿河分布草甸土。在露天矿附近的排土场经过大规模的环境扰动，原来的表层土壤被堆埋，代之以结构迥异、质地粗粝、肥力低下的人工土状堆积。这些地段地表温度变化剧烈，易被风蚀，产生沙暴，不适于植物生长。,2、废弃地的类型及分布（1）排土场从60年代以来，露天煤矿分层剥离排土占压耕地形成了1 300ha的排土场，此排土场分为两片：上层排土段：位于毛家以北，约600ha，为土石混杂堆积物，土质瘠薄，植物稀疏，构成人为的荒漠化环境。下层排土段：位于兴隆庄附近，约667ha，为70年代以来露天矿下层排土形成，以泥质页岩、砂岩、碳质页岩碎屑为主，地表几乎无植物覆盖，下层排土段潜在的养分较高，适于种植豆科牧草。,排土场上部治理前,（2）塌陷地为地下采煤形成的块状、带状的塌陷地面。问题：地表破碎，起伏不平，水土流失严重、植被产量低。植被产量低：糙隐子草，胡枝子，百里香和甘草群落，其他伴生植物有阿尔泰狗畦花，蒙古虫实，三芒草等。覆盖度25一35.9，每公顷仅产干草1.73-3.39kg。,河南汝阳钼矿发生塌陷,（3）矿区闲置荒草坡问题：分布于大小煤矿之间的石质和土石质丘陵坡地的废弃地，土壤为栗褐土，土体紧实，透水性差，坡度较大，侵蚀严重。土质贫瘠：有机质含量只有0.78，速效氮30.810-6，速效磷3.610-6。植被产量低：植被为糙隐子草，胡枝子群落，伴生种有冠芒草，阿尔泰狗哇花，冷蒿，甘草等。覆盖度15，每公顷仅产干草0.8kg。,3 废弃地的植被恢复工程由于本区干旱少雨，土壤环境恶化，选择工程措施与生物措施相结合的方法，通过围栏、排石整地、植树造林、补插牧草、人工种植优良牧草等一系列技术措施，对3类废弃地进行整治试验。（1）引种栽培试验在排土场人工堆积物上建立人工、半人工草地尚无先例参考，研究人员从1989年开始，通过移土盆栽和实地引种的方法，对沙打旺、草木樨、紫花苜蓿、披碱草、冰草、羊草等十几种优良牧草进行栽培实验。,从中筛选出生态幅度宽、抗逆性强、耐贫瘠的多年生牧草沙打旺作为植被恢复的主要品种，其次为改良土壤效果好的2年生牧草草木樨。试验证明：播种时间宜在6月下旬，此时干旱期已过，雨季即将来临，容易成苗。,（2）排土段植被重建工程林网人工草地 对于起伏不平的上层排土段这一类废弃地的恢复，首先用大型推土机平地、排石整地、建立草、灌、乔结合的林网草地。同时保留对照地，围栏封育，观察自然植被的恢复过程。补播半人工草地 对于土层较厚、地势平坦的上层排土段，采取清石整地、头年入冬前补播草木樨、沙打旺等草籽，建立半人工草地。林草间作 对含腐殖酸和有机质较高的下层排土段，营造速生杨，株距3m，行距4m，林间播种沙打旺，形成林草间作的林网草田。,排土场上部治理后,（3）塌陷地的植被恢复新的塌陷地：主要采用机械平地、填沟等工程措施，防止漏水和发生新的塌陷。另外，选择较平坦的地段，播种沙打旺和紫花苜蓿，建立人工草地。老塌陷地：机械平地，播种沙打旺，建立人工草地。人工草地获得了较高的生产力,（4）矿区闲置草坡植被的重建在坡度大、土层薄的山坡上，采用沿等高线开挖鱼鳞坑或水平沟的方法，在坑内种油松、杂交杨，林带间播种沙打旺。在坡度较缓、土质较好的废弃地上，进行翻耕整地，建立林网草地；沿等高线开沟营造油松林，株距1.53 m，行距4m，带间播种24行沙打旺。上述措施不仅增强了水土保持能力，改善了生态环境，提高了土壤肥力，促进了油松的正常生长，林带间有沙打旺的其幼树生长旺盛，比对照地高出35-85cm，幼树成活率均在90以上。沙打旺产量为对照地产量的14.6倍。,鱼鳞坑,鱼鳞坑,鱼鳞坑种植,水平沟,水平沟,水平沟,林网农田,4 矿区废弃地生态恢复的生态经济模式废弃地的生态恢复不仅是一项环境整治工程，而且是一项生态经济工程。在元宝山矿区探索了将生态恢复与当地社会发展结合的优化模式，即在废弃地上建立人工草地，改善环境、发展牧草加工业和城镇居民的“菜篮子”工程相结合，供应市场，增加就业的途径。,从1989年开始，3年多以来共建立人工、半人工草地750ha，年产优质牧草4 000t以上，不但改善了矿区生态环境，防治了水土流失和土地退化，而且获得了丰富的优质牧草，使养殖业得到发展。在试验区先后建立了3处日加工能力8t的饲料加工厂，若以每年生产4个月计算，年生产能力可达2880t，其中一半牧草可加工成草粉，另一半调制成千草，除满足饲养区养殖业所需饲料外，尚可为元宝山矿区的大型肉鸡公司和奶牛公司提供高蛋白饲料。,为配合矿区“菜篮子”工程，使种植、养殖、加工一体化，试验区于1990年在毛家村建起一处饲养场，并有配套的贮草、饮水设施，打草、青贮和加工设备。当年购入肉用小尾寒羊28只，现已发展到89只，1991年又购进母牛22头，现存25头。1992年又在丰水沟村办起一处菜牛场，从草原牧区购进架子牛73头，经过育肥出售，今年估计两处每年育菜牛300多头，羊100只以上。,土地缺少了水分和养分,植物就无法正常生长,裸露的地面极易遭受风沙侵蚀和水土流失,没有植被保护,使土壤中水分和养分进一步流失,继续发展,土地生产力长期丧失，形成如同荒漠般的景观，即发生土地退化,1.荒漠化的过程,第三节 沙漠化土地生态恢复,2、沙漠化土地生态恢复工程措施,（1）治沙工程 a.工程治沙以沙障或胶结物质固定流沙。,这一治沙工程被誉为“世界奇迹”，并荣获联合国“全球佳环境保护奖”。麦草方格沙障：即在流沙表面用麦草、稻草扎成米米的草方格，使流沙不易被风吹起，达到阻沙、固沙的目的，并在草方格上栽种沙蒿、花棒、籽蒿、柠条等沙生植物，建立起旱生植物带，营造挡沙树林。,例1:包兰铁路,包兰铁路,沙坡头草方格沙障,绿洲地区多层防护体系,多年来，扎设方格草障.万亩，栽种沙生和抗旱乔灌木万多株。由卵石防火带、灌溉造林带、草障植物带、前沿阻沙带、封沙育草带组成的“五带一体”的治沙防护体系，,沙坡头治沙工程使万公顷被沙漠吞噬的土地变成了绿洲，极大地改变了这里的生态环境。沙坡头每年的风沙日由年前的天减至现在的天。植物种类由过去的种旱生植物发展到现在的种植被覆盖率由过去不足上升到2.4%,以前这里难见野生动物，如今已有多种。国家环保总局在沙坡头建立了中国第一个具有荒漠生态特征的自然保护区，铁道部也在沙坡头建起了中国第一个沙生植物园。沙坡头固沙模式和治沙经验，已在甘肃、青海、新疆、内蒙古和东北地区推广应用。世界多个国家和地区的数百名专家、学者前来参观考察，称赞这是“人类治沙史上的奇迹”、“世界上首位的沙漠治理工程”。,为了防风固沙，在沿线流沙地带大规模铺设的芦苇方格,例2:塔克拉玛干沙漠公路,b.植物治沙主要包括、建立人工植被或恢复天然植被以固定流沙；、营造大型防沙阻沙林带，以阻截外侧风沙对绿洲、交通沿线、城镇居民点及其他经济设施的侵袭；、营造防护林网，以控制耕地风蚀和牧场退化；、保护封育天然植被，以防止固定半固定沙丘和沙质草原的沙漠化危害。,三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区;这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化有关。,三北防护林:,局部改善沙地恶劣条件，为植物生长发育提供适宜条件：a.集水技术采用一些措施形成地表径流将雨水集存起来。b.径流林业采取拦截措施使降雨径流汇集后能畅通地流进水渠里，通过水渠把水引到种植植物的低洼地，供给植物生长所需。c.整地工程通过整地增加土壤通气性，提前截流蓄水增加土壤湿度，积累养分和枯枝落叶、改良土壤和增加肥力，以保证造林的质量。,（2）水土环境整治工程,(3)生物恢复技术 a.防风固沙林生态恢复技术 b.植草生态恢复技术种群的选择：适地和有利用价值的原则，选择抗风沙、耐干旱、耐贫瘠、生长快、枝叶稠密、防护性能强、经济价值高、易繁殖、寿命长种群匹配：,梭梭,塔克拉玛干公路两边的绿化带，靠抽取沙漠地下水进行滴灌生长，据说仅此一项每年耗资近3000万元,抗高温、抗严寒、抗干旱的沙拐枣,沙柳,具体实例科尔沁沙漠化综合整治,科尔沁沙漠化整治的总体思路,自然恢复、人工促进自然恢复与生态系统重建相结合，依据不同退化程度及小区域自然、社会经济条件及发展需求，采用“小生物圈”恢复模式，即：中心区。滩地绿洲高效复合农业生态系统，以重建及农业生态系统恢复为主。保护区。建立人工自然复合生态系统，自然恢复与人工促进恢复相结合，建立防护体系和天然草场恢复带。缓冲区。即硬墚流沙地灌草防护带，以保护性自然恢复为主，防风固沙逐步恢复自然植被。,第四节 水土保持生态修复工程,水土保持生态恢复工程是以流域为单位，坚持生物措施、工程措施、农业措施结合，应用生态工程原理，实施山、水、田、林、路的综合治理技术体系，实现生态一经济社会效益相统一的综合治理目标。,我国是世界上水土流失最严重的国家之一，在黄河中游黄土高原地区、长江中上游区地区、东北黑土地区、北方土石山区、南方红壤丘陵地区等都有水土流失发生，其中以黄土高原地区最为严重。每年流失的土壤16亿吨。,黄土高原区的位置和范围,40N,34N,位于太行山以西，乌鞘岭以东，南起秦岭，北面以长城为界与内蒙古高原相接，横跨青、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫7省区大部分或一部分。,1100E,1050E,水土流失,一方治理多方破坏，点上治理面上破坏，部分地区破坏大于治理90年代末全国水土流失面积165万km2,千沟万壑，支离破碎,塬,沟间地貌,塬：,峁：,墚：,平坦的黄土高地，地表平坦，坡度13,长条形的黄土高地，坡度多在15,孤立的黄土丘，峁顶面积不大，明显穹起,墚,南方低山丘陵区地域广阔，其范围大体指淮河以南，云贵高原以东，雷州半岛以北广大的低山丘陵地区。,红漠化,影响水土流失的因素,自然原因,人为原因,地面条件,动力条件,降雨量,降水强度,地质活动,地表组成物质,地貌形态,植被状况,影响水土流失的因素,不合理的生产建设活动以及其他人为活动，如战乱等。,黄土高原的水土流失,自然原因,人为原因,原因,危害,土壤、气候、地形、植被,开垦陡坡、毁坏树木、过度放牧和采樵、滥用土地,治理,生物措施,影响农业生产、造成生态恶化、淤积江河湖库，加剧洪涝灾情、影响水土资源的综合开发和有效利用,种树种草,工程措施,小流域的综合治理,兴修水库、修建水平梯田、打坝淤地等,南方低山丘陵的水土流失,农村生活用能短缺,大量砍伐薪柴.,水土保持生态恢复工程的技术类型:水土保持综合治理技术规范（GB/T16453.116453.61996）和植被护坡工程技术,包括:农耕技术措施、工程措施、生物措施（1）农耕技术措施定义通过改变农耕习惯（如改纵向耕作为横向耕作）来防止水土流失、保持土壤肥力、增加农业生产。类型 以改变微地形为主的农耕措施 以增加地面覆盖为主的耕作措施,（2）工程措施 坡面治理a.梯田,修建水平梯田为什么能减少水土流失？,改变坡面水流路线、降低水流速度；就地拦蓄水分，促进泥沙就地沉积。,b.坡面蓄水工程,坡面蓄水工程是为了拦蓄坡地的地表径流，满足流域内人畜用水或灌溉用水而建造的小型集水工程，包括集水池、旱井等。,沟道治理工程,a.沟头防护工程 是防止因径流冲刷而引起沟头前进、扩张和沟底下切的工程措施。,b.谷坊工程,http:/,谷坊工程是在沟底中修建的小坝，一般修在沟底正在下切的小支、毛沟中，其主要作用是固定沟床侵蚀基点，防止沟底下切，沟岸扩展，缓洪挡沙。,浆砌石谷坊,http:/,c.拦沙坝,http:/,修建拦沙坝或淤地坝是一项行之有效的水土保持工程措施，具有拦泥淤地、扩大耕地面积，巩固沟床，减少泥沙等多重作用。,黄土高原水土流失的治理工程措施（打坝淤地）,淤地坝,坝地玉米,打坝淤地有何作用？,1、拦蓄泥沙，防止泥沙流入下游河中。2、坝上泥沙淤积成“坝地”，土层深厚，土质良好。,根本措施:造林种草，增加植被覆盖率；,（3）生物措施,黄土高原水土流失的治理 小流域综合治理,小流域综合治理的主要方法：生物措施和工程措施相结合的原则,防护体系结构示意图,治理方针：保塬、护坡、固沟,第五节 湿地的生态恢复,一、湿地的定义、类型（一）湿地定义1湿地公约的定义1972年在伊朗拉姆萨尔召开的“湿地及水禽保护”国际会议上，18个国家的代表签署了一项关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约，简称湿地公约，公约界定：湿地系指其天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水的水体，包括低潮时水深不超过6 m的水域。范围：不仅限于沼泽、泥炭、盐沼和红树林，还包括湖泊、河流、盐碱地以及水深不及6 m的滨海水域，也包括人工湿地，如水田、鱼虾池、水库和运河等。,常见的湿地,红树林,河口、三角洲、出海口,三江平原沼泽,海南红树林,洞庭湖湿地,青海湖鸟岛,河流,西藏高原湖泊,沿海滩涂,川西北若尔盖沼泽,海南红树海防林,河流,黄河壶口瀑布,江南稻田,2其他国家关于湿地的定义（1）美国将湿地定义为：是陆地和水域之间的过渡带，其地下水位通常在地表或接近于地表或地表被浅层水所覆盖的地域。湿地必须至少具有下述三个属性之一：A、至少周期性地支持水生植被生长；B、地表是没有水流的潮湿土壤；C、地表在每年植物生长季节可短时间被水浸泡或被浅层水覆盖。（2）加拿大对湿地的定义为：水淹或地下水位接近地表以及浸润时间足够长，从而促进湿化与水成过程，并以水成土壤、水生植被和适应潮湿环境的生物为标志的土地。（3）英国湿地的定义为：地面受水浸润的地区，具有自由水面，通常情况下，四季存水，但一年中可以在有限的时间内无积水；自然湿地的主要控制因子为气候、地貌和地质。,3中国的定义中国国家林业局1997年将湿地定义为：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 m的海域。湿地专家的定义是：陆地上常年或季节性积水（水深2 m以内，积水期4个月以上）和过湿的土地，它与其生长、栖息的生物种群构成的独特生态系统。,（二）湿地类型我国总湿地面积3848.55万公顷（不包括水稻田湿地），其中自然湿地3620.05万公顷，占国土面积的3.77。类型：咸水湿地、淡水湿地、人工湿地,湿地分布很广泛，从寒温带到热带，从沿海到内陆，从平原到高山都有分布。,湿地的分布,东北湿地,长江中下游湿地,云贵高原湿地,青藏高原高寒湿地,蒙新干旱、半干旱湿地,沿海湿地,我国湿地分布总的状况是：,东部多，西部湿地少，湿地的地区分布不均匀,国际重要湿地,（三）湿地功能1、生态功能（1）保护生物和遗传多样性：水生动物、水生植物的生存场所；繁殖基地；生命周期；被称为“物种基因库”。（2）减缓径流和蓄洪防旱：一般来讲，湿地位于地势低洼的地段，与河流相连，是天然的蓄洪区；洪水期可蓄存洪水；干旱季节，可将洪水期蓄积的水向下游和周边地区排放，防旱功能十分明显。若湿地被隔离或淤积后，这一功能将大大减弱甚至丧失。1998年长江流域的特大洪水，与湿地破坏有密切的关系。,（3）固定CO2、调节区域气候：湿地在植物生长过程和促淤造陆过程中积累了大量的无机碳和有机碳，由于湿地微生物活动弱，土壤吸收和释放CO2十分缓慢，形成了富含有机质的湿地土壤和泥炭层，固碳作用明显。研究表明湿地固定的总碳量为77亿t，相当于生物圈中固定碳的35，相当于温带森林固碳的5倍，单位面积红树林沼泽湿地固定的碳是热带雨林的10倍。（4）降解污染物、净化水质：自然湿地生长的湿地植物、微生物通过物理过滤、生物吸收和生物化学合成与分解，将人类排入湖泊、河流的有毒、有害物质转化为无毒甚至有益的物质，湿地降解污染物和净化水质的功能是其他生态系统无法比拟的。（5）防浪固岸、保卫国土安全：湿地植被可减弱海浪的流速和冲击力，水中的泥沙也将逐步沉淀形成新的陆地，对农田、鱼塘和盐田甚至村庄均起一定的保护作用。,2社会经济功能（1）重要的水源地：湿地是生产、生活用水的重要水源地。据估算，仅中国湖泊淡水储量就达225亿m3，占中国淡水总贮量的8。湿地通过渗透还可以补充地下水，有稳定地下水位的作用。（2）提供丰富的动植物资源：湿地生态系统具有较高的生物生产力。如国家级自然保护区黄河三角洲湿地有植物393种，其中有国家级保护植物：野大豆、“牧草之王”紫花苜蓿、“纤维之冠”罗布麻“第二森林”芦苇等；有鸟类265种、陆生脊椎动物35种、陆生无脊椎动物583种、水生动物641种。其中国家一级保护动物2种（白鲟、达氏鲟）。,黑脸琵鹭BLACK-FACED SPOONBILL Photo by CL,池鹭CHINESE POND-HERON Photo by 麦茬,池鹭繁殖羽,池鹭CHINESE POND-HERON Photo by StrongARM,夜鹭BLACK-CROWNED NIGHT-HERON Photo by pt,夜鹭BLACK-CROWNED NIGHT-HERON Photo by 麦茬,赤颈鸭WIGEON Photo by 老灯,琵嘴鸭雄性,琵嘴鸭SHOVELLER Photo by 麦茬,针尾鸭雄性,针尾鸭PINTAIL Photo by 麦茬,绿翅鸭雄性,绿翅鸭COMMON TEAL Photo by 观星者,普通翠鸟,普通翠鸟COMMON KINGFISHER Photo by 麦茬,白胸翡翠,白胸翡翠WHITE-THROATED KINGFISHER Photo by birdman,蓝翡翠,蓝翡翠BLACK-CAPPED KINGFISHER Photo by CL,斑鱼狗,斑鱼狗PIED KINGFISHER Photo by 斑鱼狗,褐翅鸦鹃,褐翅鸦鹃GREATER COUCAL Photo by CL,珠颈斑鸠,珠颈斑鸠SPOTTED DOVE Photo by 麦茬,（3）提供丰富的工业原料：湿地为人类社会提供食盐、天然碱、石膏等多种工业原料及硼、锂等多种稀有矿藏，还为工业部门（造纸、饲料、药材、原料加工业等行业）提供原料。（4）提供能源和水运条件：湿地可提供水能资源，我国水能蕴藏占世界第一位，达6.8亿kW，有巨大的开发潜力；沿海河口港湾，蕴藏着巨大的潮汐能。湿地泥炭可直接用于燃烧。湿地中的林草可用作薪材，是湿地周边社区重要的能源。中国约有10万km内河航道，内陆水运承担了大约30的货运量，具有重要的水运价值。,（5）景观与旅游：湿地有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能。中国的许多旅游风景区分布在湿地。滨海的沙滩、海水是重要的旅游资源，一些湖泊因自然景色壮观秀丽也成为旅游胜地。如滇池、太湖、洱海、杭州西湖等都是著名的风景区。尤其是城市中的水体，在美化环境、调节气候、为居民提供休憩空间方面有非常大的社会效益。（6）教育与科研价值：湿地生态系统中的动植物群落、濒危物种等在科学研究中占有重要地位，它既为教育和科学研究提供了对象、材料和试验基地，也为古地理过程的研究提供了重要的信息。,素有“银苍玉洱”、“高原明珠”之称。“风里浪花吹又白，雨中岚影洗还清”；“浩荡 汪洋，烟波无际“三岛、四洲、五湖、九曲。”三岛：金梭岛，玉几岛、赤文岛；四洲：青莎鼻洲、大鹳淜洲、鸳鸯洲、马濂洲；五湖：太湖、莲花湖、星湖、神湖、渚湖；九曲：莲花曲、大鹳曲、潘矶曲、凤翼曲、罗莳曲、牛角曲、波曲，高莒曲，鹤翥曲。,洱海,二、湿地存在的共性问题 1湿地面积萎缩全世界：已丧失近50的湿地。美国：从殖民时期到20世纪80年代，湿地损失约53，其中五大湖区损失70左右。以每年2.36万hm2在消失。中国：中国自然湖泊从1950年的2800个减少到1980年的1350个，湖泊总面积减少了11.5。中国最大的淡水湖洞庭湖，水面由原来的4350 km2减少到目前的2500km2；20世纪80年代初的洪湖面积仅相当于20世纪60年代初的59.8，其调蓄洪水的能力仅及20世纪60年代初的1/40。有效湿地面积的丧失，造成海岸侵蚀加剧和盐水入侵。,20世纪50年代初，长江流域共有大小湖泊4033个，面积为17198 km2，20世纪80年代，湖泊面积减至6605 km2。素有“千湖之省”美誉的湖北省，20世纪50年代初有湖泊1066个，20世纪80年代初已有983个湖泊消失，损失水域5816 km2，相当于每年消失湖泊30个，每年损失水面176 km2。到20世纪末，已有50的滨海滩涂不复存在，近4个天然湖泊消亡，黑龙江平原78的天然沼泽湿地丧失，七大水系63.1的河段水质因污染失去了饮用水的功能。,2、生物多样性降低我国最大的湿地三江平原，曾是多种候鸟（丹顶鹤、白鹤、白鹳、黑鹳、白尾鹰）的栖息地，是35种哺乳动物及1 000余种植物的生长地。新中国成立以来，大规模地开垦三江平原的湿地，将其建为国家重要的商品粮基地。虽然开垦湿地解决了我国耕地紧张的矛盾，但却带来一系列负面效应。湿地面积破碎化、动植物资源种类、数量锐减、湿地污染严重。,20世纪50年代，黄河三角洲的湿地有鱼类149种，至1980年减少为86种。由于湿地生态环境恶化，物种和遗传基因多样性损失惨重。在内陆湿地生态系统中，生物多样性受到严重威胁。如白鳍豚、中华鲟、达氏鲟、白鲟、江豚已成为濒危物种，长江鲟鱼、鲥鱼、银鱼等经济鱼类种群数量也变得十分稀少；过度猎捕、捡拾鸟蛋等行为致使湿地水禽种群数量大幅度下降，特别是在鸟迁徙季节，人类不择手段地猎取，严重破坏了水禽资源。超常的围垦和砍伐（木材、薪材）使中国的红树林大面积消失，这不仅使许多生物失去栖息场所和繁殖地，也丧失了对海岸的保护功能。,3、湿地污染我国受污染的湖泊已达75，富营养化湖泊已达72，水质恶化，水生生物难以生存。太湖1980年总磷入湖量为240万t，1987年达964万t，平均每年增加103万t。2004年太湖湖体水质属劣V类，太湖北部水域蓝藻爆发，数量高达13亿个/L。太湖水污染使湖滨116家工厂停产或半停产，直接经济丧失1.3亿元。,三、湿地恢复生态工程设计的基本原理和主要技术（一）湿地恢复生态工程设计的基本原理1、湿地生态过程独特性原理湿地的自然生态过程：湿地的水文过程、生物地球化学过程、生态系统动态过程、物种适应过程、湿地生物定居过程及自身演替过程，即湿地有其自身发展、演化的规律。人类对湿地过程只能起到加速或延缓的作用，但不能改变其发展的方向。因此，只有在尊重湿地自然生态过程的前提下，对湿地实施生态工程建设，才能将湿地恢复为一个具有自我组织、自我协调、自我保护的湿地生态系统。,2生物多样性与岛屿理论保护生物多样性，有利于生态系统间营养元素的相互转化，也为能量流动提供了可选择的多种途径。湿地是天然的蓄水库，是地球上生物多样性最丰富的生态系统，其生物多样性的完善与否是湿地功能完善程度的基本保证。,（二）湿地恢复工程技术,（三）湿地恢复生态工程设计1、湿地的恢复与重建（1）湿地恢复和重建的目标：一是湿地的原生状态，即未被干扰之前的湿地类型；二是要根据目前社会和经济发展对湿地的需求。三是无论恢复为何种类型的湿地，都不能违背自然法则。,湿地的恢复与重建的误区：1）不了解湿地的自然属性和水生生物对生境的需求和耐性，形式上恢复了湿地，但恢复后的湿地与原来的结构存在较大的偏差；2）恢复区面积往往比先前的湿地面积小得多。因此，湿地的功能不能有效地发挥，水禽所需要的生存最小空间无法满足。这种局部湿地的恢复形同虚设，不能从根本上恢复湿地。,湿地恢复的目标：湿地生态系统结构的恢复，以保证湿地生态系统的正常演替与发展；恢复与重建湿地植被和土壤，恢复湿地生态系统正常的生物循环和能量转化；恢复或提高湿地的生物多样性，发挥其多种生态服务功能，提高其生产力；减少或控制对湿地的污染；恢复与重建湿地景观，增加其美学效果。,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,4.1 对湿地退化状况的调查及评价 对湿地的退化状况进行调查和评价，以明确造成该湿地退化的原因、恢复潜力等。4.2 确定湿地恢复区域 要选择一个恢复区域，首先要确定该恢复区属于地方、省级还是国家级优先恢复区域。要在一系列的恢复地点中选择最佳的恢复区域，需要考虑以下四个因素：水文条件、地形地貌条件、土壤条件、生物因素。4.3 湿地恢复区域的本底调查 在设计一个恢复项目之前，应该对恢复区域进行本底调查和评估，以便了解该区域过去和现在的状况，恢复区域在过去是否属于湿地范畴，如果属于湿地，确定是哪些因素导致了湿地的退化或者丧失，特别是恢复区域过去的水文要素、植被的分布格局、地形地貌、物种对栖息地的需求等？恢复区域现在的状况如何？,4.4 确定湿地恢复的目标 就是对湿地恢复项目预期的结果的陈述，它反映了开展湿地恢复项目的动机。根据不同的地域条件，不同的社会、经济、文化背景要求，湿地恢复的目标也会不同。有的目标是恢复到原来的湿地状态，有的目标是重新获得一个既包括原有特性，又包括对人类有益的新特性状态，还有的目标是完全改变湿地状态等。4.5 使用参照地点 即在该区域中能代表恢复湿地类型的受干扰最小的湿地，以此来替代恢复区域退化之前的湿地状态。4.6 选择恢复方法 湿地恢复的最佳方法就是在尽可能的情况选用最简单的恢复方法，因为越复杂的恢复方法，越容易在某个环节出现偏差。采用破坏性最小、最为生态的方法最容易实现恢复目标。在实施更多的人为干预之前应考虑采用自然恢复方法。如果一些自然过程不能采用自然恢复方法，应更多地考虑采用生物工程，而不是传统的工程措施。,4.7 实施湿地恢复工作 按照生态系统的恢复与重建原则，对湿地生态系统的功能设计、风险评价及恢复与重建指标体系等对策与方法进行全面规划和研究。在湿地恢复方案实施过程中，要利用和发展新技术，把湿地的恢复范围从局部扩大到整个流域，最终实现景观水平上的恢复。4.8 湿地恢复的监测 在湿地保护和管理的各种方法策略中，特别在评价管理行为的成功性方面，监测都起着重要作用。在湿地恢复规划制定以后，恢复的监测方案便应同时完成，包括监测方法、监测指标、实施路线、采样频率和强度等。通常情况下，湿地恢复前和恢复后的监测都是必要的。,4.9 湿地恢复的长期管理 湿地生态系统是一个不断与周边环境发生响应，并随时发生演变和变化的生态系统。湿地恢复措施完成后，仅仅是一个成功的湿地恢复项目的开始，还需要对恢复湿地进行长期管理，以便使其发挥预期的生态功能，并使人为影响达到最小化。长期管理通常需要维护现有的各种设施和设备，如水利设施、监测设施等，对生物群落和植被类型的长期管理，解决入侵物种或沉积物过量的问题，解决一些非预期的事件。4.10 湿地恢复的综合评价 湿地恢复不但包括生态要素的恢复，也包含生态系统的恢复。生态要素包括土壤、水体、动物、植物和微生物，生态系统则包括不同层次、不同尺度规模、不同类型的生态系统。因此，需要对湿地恢复进行综合性评价，以确定其是否达到了预期目标，被损害的湿地是否恢复到或接近于它退化前的自然状态。,5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：污染物总量控制 污染物总量控制是有效控制上游排污，河流水质得以净化的“从源头治理”的根本措施。环境容量措施：按照河流下游的环境容量，规定河流上游地区污染物的最大允许排入量，并以排污许可证的形式分配给上游各排污单位，通过断面监测实现总量控制。一是遵循“谁污染谁治理”的原则，收取上游排污单位的排污费，以弥补下游的损失；二是限定其关停，从污染源头治理。,植物修复 植物修复是通过植物的生理功能，挥发、稳定水体中的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒性，以达到清除污染、净化水质的技术。植物挥发：是指重金属通过植物的选择吸收，产生毒性小的挥发态物质。如含汞的工业废弃物离子态汞（Hg2），在厌氧细菌的作用下可转化为对环境危害极大的甲基汞（(MeHg）。利用细菌酶的作用将甲基汞和离子态汞转化成毒性小、可挥发的单质汞（Hg），是典型的降低汞毒的生物措施。如食汞转基因烟草可大量“吞食”土壤和水中的汞，转化为气态汞后，再释放到大气中；水生美人蕉亦可吸收汞等有害元素，净化水质。,植物吸收：也称植物过滤或植物萃取，是一种用植物去除环境污染元素的具有永久性和广域性的植物修复技术。它利用一些植物的根、茎吸收一种或几种污染物（毒素），将其转移、储存到植物茎、叶中，然后通过收割、离地处理，将污染物排出系统之外。可吸收“毒素”的植物也称超积累植物。超积累植物对重金属的吸收量超过一般植物的100倍以上，它积累的Cr、Co、Ni、Ca、Pb的含量一般高于0.1（干重），积累的Mn、Zn含量一般在1以上（干重）。在受重金属污染的水体中，连续放养几次超积累植物就有可能去除有毒金属。如羊齿类铁角蕨属植物对土壤重金属有较强的吸收聚集能力，对镉的吸收率可达到10，连续种植多年则能有效降低土壤含镉量。,植物吸附：直接发生在植物根（或茎叶）部表面。植物表面吸附是去除水体重金属污染最便捷的措施。它是由络合离子交换和选择性吸收等物理和化学过程共同作用的结果，且不要求生物活性，在死去的植物体表面也可以发生。沉水植物和浮叶根生植物是典型的用吸附法去除重金属的植物。,（2）湖泊湿地的生态恢复与重建措施：（针对富营养化现象）化学措施 向湖中加入铁盐或铝盐，将湖水中溶解的无机磷转化为不溶性磷酸化合物沉淀，以抑制湖泊中生物的生产力。如：美国的BraaKman水库，向库水中加入7 mg/L的Fe2+后，蓝藻消失；美国的Horseshoe湖，在水面下60 cm处加入10mg/L的铝盐后，总磷浓度由250ug/L降低到50 ug/L，低水温层磷浓度的降幅更大。美国的Snake湖，向湖水中加入12 mg/L的铝盐和铝酸钠溶液，处理一年半后，总磷浓度由0.15-0.5 mg/L降低到0.03-0.13 mg/L，且冬季溶解氧增加。,工程措施 工程措施包括湖水的置换、湖泥的处理和曝气处理。湖水的置换：即向湖中加入营养盐含量低的水，置换营养盐含量高的水，冲洗出浮游植物，以降低湖水中营养盐的含量，抑制生物的生长。如美国的Green湖，向湖中注入自来水后，磷、硝酸盐氮、绿藻含量都降低。美国的Snake湖，抽取地下水入湖，两个月后，湖水总磷浓度由600ug/L降低到200ug/L。美国Mauensee湖、Wiletsee湖、Klopein湖和Kraig湖在湖水停滞期，排放含营养盐丰富的深层水，以降低营养分解层厚度，减少深水层中的有害物质。,湖泥的处理即疏挖湖底：用浸透性小的膜或卵石覆盖营养盐含量高的底泥，抑制其向湖水中溶出和侵入水生植物的根部。如美国的Eola湖，用卵石覆盖湖底，防止了硫化氢气体的产生，增加了湖水的透明度。曝气处理:即在产生温跃层的水域底层曝气以补充溶解氧，维持夏季停滞期底层的好气性，防止磷从底泥中溶出和硫化氢、甲烷等气体的产生。如德国的Wahnach水库，利用该方法，将夏季停滞期水库底层的溶解氧维持在3 mg/L的水平，锰离子浓度由3 mg/L降至