恢复生态学第四章.ppt

恢复生态学,韩 轶东北林业大学 生态研究中心黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站,第四章 生态系统恢复,目标与模式基本原则恢复的程序恢复的方法恢复的时间与方向恢复成功的标准恢复后的特征,第一节 生态恢复的目标与模式,广义的恢复目标是通过修复生态系统功能并补充生物组分而使受损的生态系统回到一个更自然的条件下，理想的恢复应同时满足区域和地方目标(NRC,1992)。恢复退化生态系统的目标是建立合理的内容组成（种类丰富度及多度）、结构（植被和土壤的垂直结构）、格局（生态系统成分的水平安排）、异质性（各组分由多个变量组成）和功能（诸如水、能量、物质流动等基本生态过程的表现）(Hobbs and Norton,1996)。进行生态恢复工程的目标：1、恢复诸如废弃矿地这样极度退化的生境；2、提高退化土地的生产力；3、在被保护的景观内去除干扰以加强保护；4、对现有生态系统进行合理利用和保护，维持其服务功能(章家恩等，1999）。,一、生态恢复的目标,恢复生态学的短期目标：保护自然的生态系统（首要目标），保护在生态恢复中具有重要的参考作用；恢复现有的退化生态系统，尤其是与人类关系密切的生态系统；对现有的生态系统进行合理管理，避免退化；保持区域文化和可持续发展；景观层次的整合性、保持生物多样性及保持良好的生态环境。恢复生态学的长期目标：生态系统自身可持续性的恢复（Parker,1997)。,生态恢复中基本的恢复目标和要求：实现基地的稳定；恢复植被和土壤；提高生物多样性；增强生态系统功能；提高生态效益；构建合理景观。,以生物修复为基础，强调生态学原理在退化生态系统中的应用，针对某一生态环境修复过程中所使用的相匹配的一种或几种生态修复技术而形成的模式，即为生态修复模式。恢复模式是一个包括了预期的物理、化学和生物特征的生态恢复框架。按所使用技术类型又可分为物理-生物修复、化学-生物修复、微生物-植物修复等修复模式。,二、生态恢复的模式,第二节 退化生态系统恢复的基本原则,自然法则；社会经济技术原则；美学原则。,地理学原则,区域性原则,差异性原则,地带性原则,自然法则,生态学原则,主导生态因子原则,限制性与耐性定律,能量流动与物质循环原则,种群密度制约与物种相互作用原则,生态位与生物互补原则,边缘效应与干扰原则,生态演替原则,生物多样性原则,食物链与食物网原则,缀块-廊道-基底的景观格局原则,空间异质性原则,时空尺度与等级理论原则,系统学原则,整体原则,协同恢复重建原则,耗散结构与开放性原则,可控性原则,退化生态系统恢复与重建的基本原则（章家恩和徐琪，1999）,退化生态系统恢复与重建的基本原则（章家恩和徐琪，1999）,在这个地区，虽然森林明显地退化，但是很多当地人却反对进行森林恢复。因为有很多游客到这个地方来观看“月球式的地表景观”。当地居民希望维持城郊现有的状况以作为一个景点来吸引游客。,图:在塔斯玛尼亚的Queenstown地区，一个废弃铜矿和熔炼厂附近退化的森林景观,确定系统边界：明确恢复对象的时空范围；生态系统状况调查；生态系统退化诊断：评价样点并鉴定导致生态系统退化的原因及过程，找出控制和缓解退化的方法；确定目标、原则、方案：根据生态、社会、经济和文化条件决定恢复与重建的生态系统的结构、功能目标，制定易于测量的成功标准，提出优化方案，进行可行性分析和生态经济风险评估；实施生态恢复，采用合适的生态恢复技术；发展在大尺度下完成有关目标的实践技术并进行推广实践；预测、监测与评价：与土地规划、管理策略部门交流有关理论和方法，检测恢复过程中的关键变量，并根据实际情况作出适当调整。,第三节 生态恢复与重建的程序,生态恢复程序的操作过程：,生态恢复程序的操作过程（章家恩和徐琪，1999）,第四节 生态恢复方法,生态恢复技术方法按性质分为三种：物理（非生物）方法、生物方法和管理手段。,1,2,3,4,5,6,7,恢复需要提高管理，以管理措施为主,恢复需要植被处理，以生物方法为主,恢复需要物理环境改造，以物理方法为主,生态系统功能,生物控制跃迁阈值,非生物控制跃迁阈值,系统状态,未收干扰的,退化的,退化,恢复,非生物或环境要素的恢复技术：包括土壤恢复技术、水体恢复技术和空气恢复技术。生物因素的恢复技术：包括物种、种群和群落的恢复技术。生态系统的恢复技术：包括生态系统结构与功能的总体规划、设计与组装技术。生态景观的恢复技术：包括生态系统链接与集成技术。,技术体系分类（按生态系统的组成成分来划分）：,表1 生态恢复的技术体系,退化生态系统恢复的方向,第五节 生态恢复的时间与方向,生态恢复的时间生态恢复的方向,第六节 生态恢复成功的标准,总得来说，要衡量一个生态系统是否成功恢复，通常是将恢复后的生态系统与未受干扰的生态系统进行比较，对比的内容包括：关键种的多度与表现、重要生态过程的再建立、诸如水文过程等非生物特征的恢复。国际恢复生态学会：建议比较恢复系统与参照系统的生物多样性、群落结构、生态系统功能、干扰体系及非生物的生态服务功能。Cairns（1977）认为：恢复至少包括能被公众社会感觉到的、被确认恢复到可能程度的、恢复到初始的结构和功能的条件（尽管组成这个结构的元素可能与初始状态明显不同。,Bradsaw提出的五个判断标准：可持续性（可自然更新）、不可侵入性（象自然群落一样能抵御入侵）、生产力（与自然群落一样高）、营养保持力（与自然群落相近）、生物间具有相互作用。Davis等认为：系统的结构与功能恢复到接近受干扰前的水平；结构恢复指标是乡土种的丰富度，功能恢复的指标包括初级和次级生产力、食物网结构、及其在物种组成与生态系统过程中的反馈。即能够获得所期望的物种丰富度，确认群落结构与功能间的联结已形成。,Lamd 认为恢复的指标体系应包括造林指标（幼苗成活率、幼苗的高度、基径和蓄材生长、种植密度、病虫害受控情况）、生态指标（期望树种、目标种的出现情况、适当的植物和动物多样性、自然更新能否发生、有适量的固氮树种、目标种是否出现、适当的植物覆盖率、土壤表面稳定性、土壤有机质含量高、地面水和地下水的保持力）和社会经济指标（当地人口稳定、商品价格稳定、食物的需求量）。任海和彭少麟根据热带人工林恢复定位研究的相关结论提出：森林恢复的标准包括结构（物种的数量及密度、生物量）、功能（植物、动物和微生物间形成食物网，生产力和土壤肥力）和动态（可自然更新和演替）。,Careher和Knapp采用记分卡方法评价恢复度：选择生态系统中具有一定波动幅度的重要参数（如种类、空间层次、生产力等），分析生态恢复过程中各参数是否已达到正常波动范围。Constanza等认为：生态恢复的终极目标是恢复并维持生态系统的服务价值（Ecosystem service）。包括产品生产，生物多样性，景观功能，花粉、种子传播，杀虫，净化水、空气，缓解旱涝灾害，土壤形成、保护与更新，废物的去毒和分解，营养循环和转移，保护海岸带，防止紫外线，调节气候等。,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,黑石顶森林次生演替各阶段植被覆盖度的变化（周先叶等，1999）,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,小良站人工植被恢复后的群落特征（彭少麟，1995）,物种多样性,郁闭,郁闭度,草本层灌木层乔木层,四川西部亚高山人工云杉林恢复后的群落特征（赵常明等，2002）,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,黑石顶森林次生演替各阶段植被覆盖度的变化（周先叶等，1999）,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,川西亚高山不同恢复阶段云杉人工林群落生物量变化（单位：t/hm2）,生物特征植被覆盖度提高生物多样性增加群落组成发生变化群落结构分层明显小型动物数量和种类增加生产力提高食物链变长,第七节 生态恢复后的特征,非生物特征土壤理化性状改善水土流失减少小气候发生变化景观斑块稳定性增加生态服务功能增强,谢谢大家,