第三章 退化森林生态系统恢复

二、人工促进生态恢复
• 自然恢复困难的退化草原生态系统，认 识并消除生态恢复的限制因子 • 改善土壤物理性状：松土、浅耕翻 • 改善土壤营养状况：增施肥料 • 促进植被扩张：补播羊草，补播或混播 豆科牧草， • 改善物质循环，促进植物生长：合理调 控畜群，轻度轮牧
三、草原生态系统持续管理体 系的建立
第三章 退化森林生态系统的恢复
第一节 森林生态系统退化与恢复机理
一、中国森林生态系统退化的主要原因 1、毁林：主要原因。 海南岛林区毁林为例 森林小气候恶化， 温度极差增大， 1 月最低温与最高温由７.1 ℃（原 始林），18.9℃（择伐林），28.5℃（皆伐地） 地表径流增大，原始林，择伐林，皆伐地的比例 为１:２:11 泥沙流失量增大，原始林，择伐林，皆伐地的比 例为1:4:10 土壤微生物类群改变，细菌比例大大下降，放线 菌比例大增 退化为灌草丛
五、矿业废弃地恢复实践 —— 煤矿废弃地的恢复
• 主要问题 • （德国 Tagebau 煤矿、英国圣海伦斯煤矿、开 滦煤矿） N、P、Ca营养元素缺乏 • Na、Mg、Fe过多 • pH值过高 • • 恢复途径： • 增加石灰石 • 施肥 • 利用先锋种类
第五章 退化草地生态系统的恢复
• • • • • 第一节中国草地生态系统及其退化概况 1.分布区域 总面积：392万平方公里 北方牧区：300万平方公里 自东向西（ 2500 公里， 16 个纬度）：松 嫩平原、西辽河平原、内蒙高原、鄂尔 多斯高原、黄土高原西南缘、青藏高原
第四节 草地的荒漠化
荒漠化：土地的生物潜力破坏并导致其生 态环境象荒漠一样（UNFAO,1977）。 是由于气候和人为活动等因素所造成的 干旱、半干旱和干燥半湿润地区的土地 退化（Chapman,1992）。
第五节 草原退化的评估
• 一、评估的价值标准：
• 草原植物的种类仅有 26%-50% 的顶级群落种类，草原 表开始损失和植被生产力下降 10%-50% 时，草原已达 到退化的阈值，若任其退化，将很难恢复。
3、添加营养物（化学处理）
• 施入氮、磷、钾肥料（短期可行），或 含氮量高的底泥 • 种植固氮植物（豆科植物，非豆科固氮 植物） •
4、去除有害物质
• 重金属： • 曾经用：覆盖有机物，降低重金属的有效性— —几年后随着有机物的分解，重金属毒性卷土 重来 • 覆盖惰性物质，阻挡毒性物质向上移动 • 种植重金属忍耐种为先锋种类（通过观察重金 属废弃地的自然演替种选择） • pH值过低（酸化）：用石灰石中和 • pH值过高（碱化）：施煤矿废弃物或有机物 • 盐分高：灌溉
三、矿业废弃地恢复技术
• 1、覆盖土壤 • 覆盖土壤，土壤厚度达1m，尽量在采矿时保存 好挖出的土壤，以便回填，小片废弃地适用， 费用很高 • 或添加其他初始材料，满足： • 提供植物能够自然生根和伸展的介质； • 充足的水分； • 充足的营养物质； • 解除毒性 •
2、物理处理
• 土壤太紧实 —— 挖松土壤深达 1m ，形成 20cm深的耕作层 • 土壤太松散——压实或覆盖细颗粒物质 • 土壤太湿——排水 • 土壤太干——浇灌或添加保湿剂 •
3）分解者
• 土壤微生物生物量下降 • 嫌气性细菌增加、好气性细菌减少 • 真菌多样性降低
4）环境因子
• 土壤质地变粗、结构变坏、硬度变大、 容重增加、通气性变弱、持水量下降 • 土壤有机质、氮磷钾营养元素降低 • 土壤表面蒸发增多，盐分上升，发生盐 化和碱化
2.物质循环的变化
• 物质循环不平衡，输出大于输入，物质 循环通量衰减，草地生产力严重退化 • 如：草地运出 1 吨牛肉 = 输出 26 公斤纯氮 =130公斤硫酸铵
• 改变不合理的放牧制度，建立适宜的草 原生态系统持续利用体系
• • • • • • • 1.表土层破坏： 土壤被严重破坏，或土壤根本不存在， 存在的土壤表土结构太坚实或过于松散，
2.存在限制植物生长的物质 重金属含量过高，土壤存在重金属污染问题， 铜、铅、锌等能完全阻止植物生长 • pH 值太低或盐碱化（硫化铁氧化产生硫酸之 故）
• • • • • •
3.缺乏营养元素 几乎没有植物可利用的养分 有的含氮量低，含磷量低 4.生物因素 裸地阶段 对植物生长有利的土壤动物大部分消失，（如 蚯蚓、线虫等） • 土壤微生物数量大大减少 • 传播种子和果实的鸟类很少在这类地区分布
二、恢复方法和技术 1、热带极度退化生态系统的恢复与重建 1）重建先锋群落 2）配置多层多种阔叶林 3）发展经济作物和果树
2、次生林地的生态恢复 1）封山育林 2）进行林分改造 3）透光抚育
三、恢复机理 以南亚热带退化生态系统恢复为例
植被恢复过程的种类组成的发展 植被恢复过程的群落结构的变化 植被恢复过程的组织水平结构变化 植被恢复过程的冠层结构与辐射变化 植被恢复过程的温、湿度变化 植被恢复过程中的群落优势种的光合、呼吸速率 植被恢复过程中的植物生物量 植被恢复过程中的微生物 植被恢复过程中的动物多样性与生物量发展
5、增加物种
• • • • • • 不同阶段引入不同的种， 豆科植物、非豆科固氮植物 耐贫瘠植物 耐重金属植物 自然演替的先锋植物 匍匐植物、攀缘植物等
四、矿业废弃地恢复的一般原则
• • • • • • • 1稳固土地表面 2控制污染 3改善视觉景观 4提供可使用性 5提高生产力 6增加生物多样性 7实现生态系统自我维持的功能
第四章 矿山废弃地的植被恢复
• • • • • • • • 一、中国矿业废弃地的现状 采矿约占200万公顷土地面积 采矿废弃地以2万公顷/年速率增加 主要影响: 采矿废弃物堆积 开采和挖掘的废坑道 遗留下的杂乱无章的场地和破旧建筑物 大面积土地塌陷
二、矿业废弃地恢复面临的主要生态 学问题
二、自然因素
• 夏季干旱、冬季严寒 • 雪灾、火灾、沙尘暴、鼠害 •
第三节草原生态系统中植被的 放牧退化模式
• 一、放牧退化模式 • 内蒙古：针茅草原 —— 小禾草 —— 冷蒿 （定量的放牧退化指示植物） • 东北松嫩平原：羊草群落 —— 寸草苔群 落 —— 星星草群落 —— 硷蓬群落（放牧 退化与土壤碱化相伴发生） • 黄土高原：针茅草场 —— 白里香草场、 星毛委陵菜草场（适口性差）
二、放牧退化过程中的生态系统变化
• • • • • • 1.随放牧强度增加各功能组分的变化 1）生产者 植物物种丰富度下降 覆盖度降低、生物量显著下降 草群变低、草质下降 大规模有毒植物出现
2）消费者
• 群聚型鼠类大量繁衍、扩展，形成鼠害 • 蝗虫群落的生态型和生态位分化趋于简 单化、单一化，生物量能值增加 • 土壤无脊椎动物群落结构趋于简化
第二节草地生态系统退化的原因
• • • • • • • • • • • • 一、人为因素 1.缺乏与草原生态系统和社会发展相协调的放牧体制 人群由游牧变定居 超载放牧 2.盲目开垦 牧区变农耕地 粗放耕作 3.不合理的刈割、樵采、开矿和旅游 连续无投入的收割、割草季节不当 刈割灌丛、蒿草作燃料 大规模挖掘药材：甘草、麻黄、内蒙黄芪、知母， 无保留采集食用菌：蘑菇、发菜
3退化状况
• 全国：1/3的天然草原处于退化中，鼠害、虫害 占30% • 北方草原：87×106hm，每年以1.33106hm的速 度退化 • 内蒙古： 21.3 万平方公里退化，占可用草地的 36%，人为活动（开垦、过牧、樵采）引起的 沙化面积：4.3万平方公里 • 西藏、甘肃：退化草场占30%以上 •
• 二、评价的生态指标：
• 地表反射率、土壤侵蚀率、盐碱化率、土壤深度、土 壤养分含量、地下水位、群落种类、生物量、家畜产 量等。
第六节 退化草原生态系统的生态恢复与管理
• 一、自然恢复 • 利用生态系统的自我修复能力，排除导致退化的因素，通过演替 恢复 • 如：内蒙古草原冷蒿 + 小禾草为主的退化草原生态系统，排除放 牧等干扰，7年的自然恢复 • 生物量：1.1吨/ha——1.9吨/ha，增加73% • 草地盖度：48%——55% • 高度：10cm——30cm • 羊草和冰草为主的禾草类植物比例：38%——71% • 冷蒿为主的菊科植物比例：31%——9% • 豆科植物扁宿豆比例：0.8%——4.1% • 约10年，恢复到羊草和针茅为主的退化前草原群落
2、经济作物种植园和人工林： 海南与云南的橡胶园，大面积热带天然林 消失，小气候向干热型转化 营造人工林（针叶纯林），物种贫乏化， 水土保持功能下降，病虫害易于发生， 人工林连作，使土壤肥力下降，导致土壤 退化
3、火：包括自然火灾，刀耕火种。如大兴 安岭火灾后， 树种单纯，多为对火灾适应力极强的阳性 树种，耐荫树种消失， 林木稀疏，层次少，生产力下降， 水土流失，土层浅薄而贫瘠，土壤温度升 高，有机质层消失，土壤退化 消除土壤上层微生物，土壤微生物类群比 例变化 动物类群改变，鼠害严重
Hale Waihona Puke 2.环境条件• 大陆性半干旱气候，年降水量：200—450 mm， 大于等于10 的积温：1600—3300，气候干燥度 （Penman指数）：2—4.5 • 土壤：栗钙土、黑钙土、棕钙土 • 植物：耐寒的多年生禾草为主，尤其是针茅属 （Stipa sp.）禾草， • 动物：黄羊、羚羊、野驴、狍、狼、狐，多种 啮齿动物