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恢復生態系統的主要方法范文1
一、水土保持生態修復
1、水土保持生態修復的概念
有專家認為,生態恢復是指解除生態系統所承受的超負荷壓力,按照生態系統自身規律演替,通過其休養生息的漫長過程,使生態系統向自然狀態演化。
水利部生態修復規劃給出的定義是:水土保持生態修復是指在水土流失區,通過一定的人工輔助措施,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地發揮,促進植被的持續生長和演替,保護和改善受損生態系統的功能,加快水土流失防治的步伐,建立和維系與自然條件相適應、經濟社會可持續發展相協調并良性發展的生態系統。
2、水土保持生態修復的特點
傳統的小流域治理主要是修梯田、筑攔砂壩、種樹種草,合理配置林地、草地、牧場和農田,建立農林牧結合的生產體系,提高水土流失治理效益的行為。生態修復則是針對整個生態系統的,其突破了小流域綜合治理保水、保土和保肥(主要指氮、磷、鉀)的目標,把對構成生態系統的若干重要元素的治理擴大到對生態系統的全面保護、修復乃至重建。
水土保持生態修復的主要做法概括起來是:封山禁牧或輪封輪牧,實行舍飼養畜;退耕還林(草),25。以上斜坡堅決實施退耕;部分水土流失特別嚴重地區可實行生態移民,促進地方生態環境恢復;封、管、治、調相結合,即對封育區加強管理,部分地塊輔以適當的水土保持工程治理,調整產業結構使封育區人民的生活不受影響并有所提高。
二、水土保持生態修復的基本理論
1、生態系統退化的原因
生態修復是針對生態退化和生態破壞而言的。當生態系統的結構變化引起功能減弱或喪失時,生態系統是退化的。引起生態退化的原因很多,干擾是其中的主要原因之一。由于干擾打破了原有生態系統的平衡狀態,使系統的結構和功能發生變化和障礙,形成破壞性的波動或惡性循環,從而導致系統的退化。事實上,干擾不僅僅在物種多樣性的發生和維持中起著重要作用,也會對生物的進化產生重要的影響。干擾可分為兩個方面,即自然干擾和社會干擾。自然干擾包括火、冰雹、洪水、干旱、臺風、滑坡、海嘯、地震、火山、冰河作用等。社會干擾包括有毒化學物的釋放與污染、森林砍伐、植被過度利用、露天開采等。干擾的強度和頻度是生態系統退化程度的根本原因。過大的干擾強度和頻度,會使生態系統退化成為不毛之地,而嚴重退化的生態系統的恢復是非常困難的,常常需要采取一些生態工程措施和生物措施來進行恢復,從而進一步進行植被恢復。
2、干擾與演替——生態修復與重建的理論基礎
群落的自然演替機制奠定了恢復生態學的理論基礎。演替有兩種基本類型:原生演替和次生演替。發生哪一種類型,是由演替過程開始時土壤條件所決定的。一般地說,生態演替是可預見的和有秩序的變化系列。在演替過程中,一個生態系統被另一個生態系統所代替,直到建立起一個最能適應那個環境的生態系統。生態演替可看作是在外界壓力不復存在之后,生態系統所經歷的一系列恢復階段。如果給以足夠的時間,演替在任何情況下都能夠修復所有的干擾和重建原來的頂極群落嗎?事實并非總是如此,修復過程是有限度的。對受損生態系統恢復過程的關鍵性理解之一,就是擾后演替的最終結果和它們與正常演替的關系。自然干擾作用總是使生態系統返回到生態演替的早期階段。一些周期性的自然干擾使生態系統呈周期性演替現象,成為生態演替不可缺少的動因。人為活動的干擾是否僅僅是將一個生態系統位移到一個早期或更為初級演替階段,還是它從開始就是與自然干擾所發生的演替明顯不同的類型?實踐表明這兩類干擾的結果是明顯不同的。干擾如果很嚴重,使環境變化如此重大,以致演替向新的方向進行,永遠也不能重建原來的頂極群落了。當干擾持續到生態系統接近死亡階段時,恢復與重建可以使其在某些水平上恢復平衡,但與原來的正常狀態不同。天然恢復過程是要經歷很長時間的,在嚴重干擾后,需要的時間更長。生態演替在人為干預下可能加速、延緩、改變方向以致向相反的方向進行。究竟朝哪個方向進行,就取決于人類的行為。
三、水土保持生態修復的技術方法
1、廣義水土保持生態修復的技術方法
(1) 退化坡面生態系統生態修復
a.退化耕地生態系統的生態修復。少施化肥,增施農家肥料;種植綠肥植物,增加固氮作物品種;輪作、套作,間種、混種;減少化學防治,增加生物防治;植等高植物籬等。
b.退化林地、草地、荒地生態系統的生態修復。在封禁的基礎上,補種鄉土樹種、草種。封禁在我國早就得到廣泛的應用,這里需要強調的是封禁只是解除了導致坡面生態系統退化的不合理放牧、刈割、開墾、樵采、挖藥材等人為壓力(或稱人為驅動力),
還需預防、解導致坡面生態系統退化的自然驅動力,如火災、鼠害等。一般來說,自然驅動力并不是導致坡面生態系統退化的主要驅動力,但也不容忽視。封禁時間的長短因生態系統類型、受損程度、氣候等因素的不同而不同,一般來說,喬木林、灌木林、草地生態系統可分別為8年以上、5-8年、3-5年。
(2)退化河流生態系統生態修復
在土壤侵蝕地區,導致河流退化的驅動力主要有修路、開礦、樵采、河岸放牧、化肥與農藥的面源污染、工業廢水與生活污水的點源污染、過度捕魚等,對由于這些驅動力所導致的化河流生態系統進行生態修復,最重要的是要減輕或解除導致河流生態系統退化的驅動力,讓河流休養生息。此外,還可采取如下兩種方法:一是減少河流人工直線化的程度,增加河流彎曲度,以增加河流生境的多樣性,進而增加水生生物多樣性;二是在河流兩岸種植生物隔離帶(種類和寬度應因地制宜),一方面防治面源污染,另一方面為河流水生生物增加營養源。
(3)內陸河流域退化綠洲生態系統生態修復
一是合理開發利用水資源,實施生態應急補水工程,至少要滿足天然綠洲生態系統最小生態需水量;二是合理調整土地利用結構,適當減少人工綠洲面積,使人工綠洲和天然綠洲面積比例調整到1:1左右。
(4)退化水庫生態系統生態修復
對退化水庫生態系統的生態修復可采取與退化河流生態系統相同的方法。
(5)退化礦山生態系統生態修復
該生態系統的土壤、植物等組分完全受損,缺乏植物生長所需要的營養元素,對這種嚴重退化的生態進行生態修復,可采取的方法有:覆蓋土壤,對土壤進行物理處理,添加營養物質,去除有害物質,種植適應性強的先鋒樹種或草種、間種鄉土樹種或草種
2、狹義水土保持生態修復的技術方法
(1)生態自然修復的基本技術方法是封禁法。該方法適用于受損程度較輕的生態系統。
(2)自然和人工共同修復生態的基本技術方法是“封禁補種”法。該方法適用于受損程度較重的生態系統。
【參考文獻】
[1]蔡建勤;張長印全國水土保持生態修復分區研究[期刊論文]-中國水利 2004(04)
[2]焦居仁生態修復的探索與實踐[期刊論文]-中國水土保持 2003(01)
恢復生態系統的主要方法范文2
關鍵詞:生態河岸;規劃;綜合評價
中圖分類號:X171 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-03-0226-2
0 緒論
河岸帶的定義首次出現在20世紀70年代末。生態河岸(riparian ecosystem)是一個新興的概念。關于生態河岸的定義,目前主要從生態河岸的生態系統屬性和過渡帶屬性兩個方面進行理解。總的來說,生態河岸(riparian ecosystem)是以自然為主導的,在保證河岸帶穩定和滿足行洪要求的基礎上,維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、維護生態系統的動態平衡,與周圍環境相互協調、協同發展,提高系統的自我調節、自我修復能力、改善人類生活環境的地帶。生態河岸是一個狹長的水陸生態交錯帶,既要研究其生態系統的特征,又要從水利工程方面
進行考慮。當前,生態河岸主要研究生態河岸的功能以及生態河岸功能實現的途徑,生態河岸建設已經成為國內外河道治理的重要措施。
1 生態河岸的功能
目前國內外很多學者對生態河岸的功能進行了大量的研究,最具代表性的是Naiman及張建春等人在2001年將生態河岸功能概括為廊道功能、植物護岸功能和緩沖帶功能。Miller于1998年指出生態河岸的功能可以概括為:生態河岸以及與之相聯系的對地表和地下水徑流的保護功能;對開放的野生動植物生境以及其他特殊地和旅行通道的保護功能;可提供多用途的娛樂場所和舒適的生活環境。還有一些學者把生態河岸的功能歸納為:自然保護功能、社會保護功能以及休閑娛樂功能。
2 生態河岸技術的應用與發展
生態河岸功能的實現依賴于生態河岸生態系統中生態平衡的維持。對于一個退化的河流生態系統來說,運用恢復生態學原理來修復生態系統,有利于生態河岸功能的實現。我們在分析公園河岸生態狀況的基礎上,探討公園生態河岸建設的原則,采用工程和植物措施相結合的方法,對公園生態河岸進行整體規劃和建設,并探討公園生態河岸的綜合評價。通過公園生態河岸規劃和建設的研究,為本地區河流河岸帶自然條件的生態修復積累實驗成果,完善解決河道生態護岸中存在的諸多技術問題,使本地區的生態河岸研究有進一步的長足發展。
生態河岸功能的實現依賴于生態河岸生態系統中生態平衡的維持。對于一個退化的河流生態系統來說,運用恢復生態學原理來修復生態系統,有利于生態河岸功能的實現。河岸的治理在古代已經很廣泛了。
20世紀60年代后期,德國及瑞士認識到傳統的水利設計及管理思想是導致河流自然生態系統受損的根本原因,開始進行如何把生態學原理應用于土木工程,修復受損河岸生態系統的試驗研究。瑞士、德國等于20世紀80年代提出了“自然型護岸”技術,并且在生態型護坡結構方面做了實踐。20世紀70年代以來,德國、瑞士、日本等發達國家進行了大量的混凝土河岸的生態修復實驗研究,大規模改修了混凝土河岸,恢復河流的自然生態系統,積累了大量的成功范例。日本在20世紀90年代初提出“多自然型河道治理”技術。但是國外河流生態修復多以積累典型成功工程事例為主,缺乏恢復過程中的生態系統是如何自我調節的動態定量化證明研究,沒有建立一套評價河流生態系統自我恢復能力的定量化指標體系。
近年來,我國的生態河岸專家已深刻認識到在河岸工程設計和施工中對河流生態環境的影響,開始探討生態河岸的運用與發展,并在全國各地開展了一系列的護岸研究,尋找生態河岸最理想的技術手段。目前,我國河道護岸工程在很大程度上仍然采用傳統的規劃設計思想和技術,即便是中小河流,河流護岸仍然只是考慮河道的安全性問題,以混凝土護岸為主,而沒有考慮工程建筑對河流環境和生態系統及其動植物及微生物生存環境的影響。我國城市段河流護岸多采用耐久性好的混凝土,破壞了河岸的生態系統,導致河流自我凈化能力降低。以恢復城市受損河岸生態系統為目的,研究受損河岸生態修復材料(如蘆葦(Phragmites com munis Trin.)、河柳(Salix matsudana Koidz.)、竹子(Phyllostachys pubescens Mazel ex H.de Lehaie)、意楊(Populus euramevicana cv.)、楓楊(Pterocarya stenoptera DC.)、榆樹(Ulmus pumila L.))的適應性,利用植物護岸,并把植物護岸與工程措施相結合的護岸技術研究,是實現生態河岸功能的重要途徑。
植物在生態河岸恢復中的作用,可以總結為:一種是單純利用植物護岸,一種是植物護岸與工程措施相結合的護岸技術。下面為國內比較常用的幾種植物護坡技術。
2.1 植草護坡技術
植草護坡技術常用于河道岸坡及道路護坡上。目前,國內很多生態河岸的治理都使用的是這一技術,我們在生態河岸的探討中也經常使用。這一技術主要是利用植物地上部分形成堤防迎水坡面軟覆蓋,減少坡面的面積,起到護坡的作用;利用植物的深根系,加強植物的護坡固土作用。還可以改善原有的駁岸沒有流動性,單一性,使河道流速再高都不受影響。有些原有河道硬化破壞了河岸與河床之間在水文和生態上的聯系,破壞了可以降低水溫的植被,植草護坡后可以使其發揮截留雨水,穩固堤岸,過濾河岸地表徑流,凈化水質,減少河道沉積物的作用。同時,還可以增加河岸生物的多樣性。
2.2 三維植被網護岸
三維植被網技術多見于山坡及高速公路路坡的保護中,這一技術現在也開始被用于生態河岸的防護上。它主要是指利用活性植物并結合土工合成材料等工程材料,在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統,通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術。根據原有的邊坡、地形進行處理,把三維植被網技術用于生態河岸的護坡上,通過植物的生長對邊坡進行加固,根據邊坡地形地貌、土質和區域氣候的特點,在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料,并按一定的組合與間距種植多種植物,將河岸的垂直堤岸護坡改造成種植池。
2.3 河岸防護林護岸
在生態河岸種植樹木或竹子,形成河岸防護林,減小了水流對表土的沖擊,減少了土壤流失。還可以在河岸邊種植菖蒲,形成防風浪的障礙物,將原有泥石堤岸改造成用土做堤,降低河岸坡度,形成緩坡,在緩坡上種植草坪和鄉土植物,形成游人可以接近水界面的低水位網格親水步道。河岸防護林可以起到保持水土、固土護岸作用,
又可以提高河岸土壤肥力,改善河岸周邊的生態環境。
3 生態河岸的規劃與構建
以生態護岸為設計的亮點,主要以新的施工技術應用于駁岸施工。我們可以根據河流地形的高低,改造和減少混凝土和石砌擋土墻的硬質河岸,擴大適生植物的種植空間,建立親水平臺,構建層次豐富的岸線。先拋石,在常水位線以下用三圍網固土,造緩坡草坪入水,在常水位以上種植物護坡,造景觀。
河流生態恢復的目的之一就是促使河岸系統恢復到較為自然的狀態,在這種狀態下,生態河岸系統具有可持續性,并可提高生態系統價值和生物多樣性。生態河岸規劃所遵循的原則歸納有下列五項:尊重自然的原則,植物合理配置原則,避免生物入侵的原則,可持續發展原則,協調統一的原則。
我們針對某一水域的地理環境為主提出生態河岸,旨在以生態原則提高水體的自潔能力,使該水體對保持城區水生態平衡,使城市與環境協調發展,人類、多種動植物和諧共處,達到一種自然平衡的狀態,建設有特色的新型城市景觀。加強生態環境保護建設,對該水域進行綜合治理,加強該水域及周邊的產業規劃,進行產業調整。
4 生態河岸構建的技術推廣體系
本文在研究生態河岸自然特征即河流主要生態問題的基礎上,根據生態河岸建設的基本原則,探索了對規劃構建的生態河岸進行綜合評價的指標和評價方法,總結出開展長江中游城市生態河岸建設的一些技術推廣體系。主要研究結果如下:
(1)大多數生態河岸存在的生態問題主要表現在水體污染嚴重,原有駁岸破壞了生態平衡,植物多樣性低,河岸異質性降低四個方面。
(2)生態河岸規劃的原則,既要遵循尊重自然、植物合理配置、避免生物入侵、可持續發展以及協調統一的普遍性原則,又要基于公園原有河岸的自然特征和生態問題,對河岸進行技術改造,增加河岸的親水空間,加強對河流的綜合治理,把公園與周邊的公園結合起來,形成有特色的濱水景觀。
(3)在生態河岸的規劃建設中,把工程措施和植物建植措施有機結合起來。植物設計以應用鄉土樹種為主,考慮四季景觀,在不同的景區使用不同的植物來渲染意境。在河漫灘濕地(最低水位到常水位)點綴水生植物菖蒲(Acorus calamus Linn.)、蘆葦( Phragmites com munis Trin.);在河堤疏樹草地(常水位到最高水位)種植楓楊(Pterocarya stenoptera DC.),林下種石蒜(Lycoris radiata)、鳶尾(Iris tectorum)和玉簪(Hosta plantaginea)等宿根花卉;在濱河疏林草地處,結合地形、鋪裝,配置竹林、烏桕(Sapium sebiferum Roxb.)、欒樹(Koelreuteria paniculata Laxm.)、桂花(Osmanthus fragrans (thunb) Lour.)。
(4)根據公園的河岸線,將其分為幾個不同的部分進行功能劃分。上游可以設計為理水區,理水區保留了原有堤防基礎,沿岸道路退后,將原來的垂直堤岸內側護坡改造成種植池,并在堤腳面一側設高水位親水游船碼頭;中游設計為親水區,親水區保留原有水泥防洪堤基礎,沿岸道路退后,在原來的垂直堤岸內側護坡上堆土,形成種植區,并在堤腳鋪設卵石,形成親水界面,即中水位臨水平臺;下游設計為戲水區,戲水區的河岸邊種植菖蒲,形成防風浪的障礙物,將原有泥石堤岸改造成用土做堤,降低河岸坡度,形成緩坡,在緩坡上種植草坪和鄉土植物,形成游人可以接近水界面的低水位網格親水步道。
(5)由于生態重建是一個跨越較長時間尺度的過程,因此,需要在長期對河流流域以及公園生態河岸監測的基礎上,根據河流生態系統健康評價要求,結合生態河岸規劃建設情況,運用模糊綜合評價法,從結構穩定性、景觀適宜性、生態健康、生態安全方面對河流生態河岸開展綜合評價。
(6)生態河岸建設的關鍵技術體系表現在根據河流地形的高低,改造和減少混凝土和石砌擋土墻的硬質河岸,擴大適生植物的種植空間,建立親水平臺,構建層次豐富的岸線。
(7)應加強對規劃構建的公園生態河岸生態系統的基礎研究,重點研究河岸生態系統結構、功能及其穩定性,并應加強定量化研究。
參考文獻
[1] Meeban W R,Swanson F J,Sedell J R.Influences of riparian vegetation on aquatic ecosystems with particular references tosalmonoid fishes and their food supplies [A].In:Johbson R R,Jons D A eds.Importance, Preservation and Management of Floodplain Wetlands and other Riparian Ecosystems[C].Washington:USDA Forest Service,1977,137-145.
[2] 夏繼紅,嚴忠民.生態河岸帶的概念及功能.水利水電技術,2006,5(37):156-189.
[3] Boon P J.寧遠,沈承珠,譚炳卿,等譯.河流保護與管理.
恢復生態系統的主要方法范文3
關鍵詞:濕地,分布與現狀獨特生態學意義,恢復
濕地是地球上三類最重要的生態系統(森林、海洋和濕地)之一,是分布于陸生生態系統和水生生態系統之間具有獨特水文、土壤、植被與生物特征的生態系統,也是人類賴以生存的最重要的環境資源之一。濕地的定義較多,可分為廣義和狹義兩大類,1971年簽署的《濕地公約》(1975年生效)中的定義是一種廣義的被國際認可的,即:“不論其為天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地或水域地帶,靜止或流動的淡水、半咸水、咸水水體,包括低潮時水深不超過6m的水域”。因此,濕地不僅僅是我們傳統認識上的沼澤、泥炭地、灘涂等,還包括河流、湖泊、水庫、稻田以及退潮時水深不超過6米的海水區 [1] 。
1. 我國濕地的分布與現狀
我國是世界上濕地類型多、分布廣的國家之一,就類型而言,我國不僅擁有《濕地公約》定義的全部所有類型,而且還有中國獨特的干旱、半干旱區的鹽沼,青藏高原的嵩草草甸濕地等特殊類型;就分布而言,北起黑龍江最北江畔、南到海南島和南海諸島,東自沿海,西至干旱的西北地區,甚至帕米爾高原都有濕地分布;就面積而言,根據國家林業局提供的數字顯示,歷史上我國濕地總面積曾經達到過6570萬hm 2 ,占國土面積的7%,占世界濕地面積的11%,是世界上濕地面積最多的國家之一,而2004年的一項調查卻顯示,我國的濕地總面積卻為3848萬hm 2 ,降到了國土面積的3.77%,遠低于世界6%的平均水平 [2] 。 目前我國的自然濕地面臨嚴重威脅:a.對濕地的盲目開墾和改造;b.濕地的污染加?。籧.生物資源過度利用;d.水土資源的不合理利用;e.水土流失和泥沙淤積日益嚴重;f.濕地保護管理體制不完善,經費投入不足。免費論文。特別是污染和濕地資源開采過度,對天然濕地的破壞最大,我國江河中有70%遭到污染。此外,我國還有約40%濕地生態系統受到嚴重退化的威脅,特別是近50年來濕地的退化和喪失以驚人的速度發展。如黑龍江省三江平原地區是我國最大的沼澤區,這塊濕地從1975年的500萬hm 2 縮小到21世紀初的113萬hm 2 。長江中下游在近30年內,因圍墾而喪失湖泊面積12萬km 2 ,喪失率達34.16%。其中洞庭湖面積有50年代初4300km 2 ,減少到現在的不足2270km 2 。免費論文。20世紀50~90年代圍墾海岸濕地達119萬hm 2 ,圍墾的濕地81%改造成農田,19%用于鹽業生產。東南沿海的紅樹林濕地面積1986年為2.12萬hm 2 ,到1995年實有面積僅為1.01萬hm 2 ,另外青海、西藏等地區的湖泊也大面積收縮 [3] 。
2. 我國濕地的獨特生態學意義
濕地生態系統具有陸地生態學和水域生態學所無法涵蓋的特征和特性,其獨特性在于特殊的水文狀況、陸地和水域生態系統交錯帶作用以及由此而產生的特殊的生態系統功能,在調節氣候、涵養水源、蓄洪防旱、控制土壤侵蝕、促淤造陸、凈化環境、維持生物多樣性和生態平衡等方面均具有十分重要的作用,有“地球之腎”之稱 [4] 。
由于中國濕地的特殊自然條件和地理位置,使其在世界水禽保護中具有獨特的生態學意義。
2.1 中國濕地是東半球水禽的主要越冬地
每年冬季有來自俄羅斯、日本、朝鮮和中國北方的鶴類在江蘇鹽城濕地越冬,包括丹頂鶴、白鶴、白枕鶴、白頭鶴、灰鶴等。尤其以丹頂鶴的數量最多,有600余只,是世界丹頂鶴主要越冬地。鄱陽湖濕地,每年冬季有來自各地的白鶴2000~3000只,是世界白鶴主要越冬地之一。
沿海濕地是天鵝主要越冬地。山東榮成濕地,有天鵝5000只左右。上海崇明島有天鵝3000~5000只。俄羅斯的紅嘴鷗(Larus ridibundus)和銀鷗(L.argentatus),冬季到云南越冬。
江蘇的洪澤湖是大鴇(Otis tarda)的越冬地,每年10月有大鴇從俄羅斯、蒙古、朝鮮和中國北方到洪澤湖越冬,數量達5000~700只,是世界大鴇最集中分布區。
新疆天山海拔2300~2800m的巴音布魯克濕地,每年夏天有來自各地的天鵝5000~8000只,是世界最大的天鵝繁殖地之一。中國三種天鵝,此地都有。
新疆塔里木河流域,夏季有自印度越過喜馬拉雅山到新疆繁殖的赤嘴潛鴨(Netta rufina)和其他鴨。
2.2 中國濕地是南北半球候鳥遷徙途徑的重要“中轉站”
中國沿海濕地及島嶼是鸻鷸類和鷗類在西太平洋地區自澳大利亞、新西蘭,由南向北遷徙路線的棲息地和停歇地。有的水禽經中國沿海濕地停歇后中轉,再飛往西伯利亞繁殖,秋季再由北方經中國返回澳大利亞或新西蘭。如上海崇明島有39種水禽被列為中澳保護候鳥協定,夏季旅鳥多達幾十萬只。深圳福田紅樹林有紅胸鸻(Charadris asiaticus)等10多種水禽,每年春天從澳大利亞集群經此遷到西伯利亞繁殖,秋天再返回澳大利亞,往返均在福田停歇。
3. 我國濕地的生態恢復與展望
濕地生態恢復的理論基礎是恢復生態學?;謴蜕鷳B學是研究生態系統退化的原因、退化生態系統恢復和重建的技術與方法、生態學過程與機理的科學。所謂生態恢復是指根據生態學原理,通過一定的生物、生態以及工程的技術與方法,人為地改變和切斷生態系統退化的主導因子或過程,調整、配置和優化系統內部及其外界的物質、能量和信息的流動過程和時空次序,使生態系統的結構、功能和生態學潛力盡快成功地恢復到一定的或原有乃至更高的水平 [5] 。濕地的生態恢復指在退化或喪失的濕地通過生態技術或生態工程進行生態系統結構的修復或重建,使其發揮原有的或預設的生態服務功能。濕地生態恢復的效果取決于濕地生態系統的自我維持能力。目標濕地通常受到的干擾是濕地生態過程及功能的削弱或失衡,包括濕地面積變化、水文條件改變、水質改變、濕地資源的非持續利用及外來物種的侵入等多種類型。
3.1 功能恢復——結構重建的目標
在進行功能恢復時,要注意功能平衡,既由區域生態系統植物、動物、微生物等所組成的生產—轉化—分解的代謝過程和生態系統與外部環境之間物質交換及能量流動關系保證正常運行。但由于各種生物的代謝機能不同,它們適應外部環境變化的能力與大小不同,加之氣候、徑流、潮汐等自然因素的季節變化,所以生物與環境間相互維持的平衡不是恒定的,而是經常處于一定范圍的波動,是動態平衡。
3.2 結構恢復——功能恢復的前提
生態系統的功能是以生態系統的結構為載體的。生態系統最主要的生態功能——能量流動與物質循環,也要依賴于生態系統的食物鏈。而在大多數生態系統中,每一項生態功能往往都由具有相似功能的若干物種組成的群體——功能群來完成。任何一個功能群的缺失都會導致系統的功能發生本質的改變,而單一物種的缺失可以通過功能群內物種間互補而彌補。凡是增加原有功能群數量,并且有利于各功能種團內物種數量增加的措施,都可認為是有利于結構恢復的,反之則是對系統結構的破壞。免費論文。這就要求在進行結構重建時,除了要增加生態系統的生物多樣性外,還要維持和增加各功能群的多樣性,使生物與生物之間、生物與環境之間、環境各組分之間保持相對穩定的合理結構,及彼此間的協調比例關系,維護與保障物質的正常循環暢通。
3.3 我國濕地生態恢復的成功范例
a.我國在濕地生態恢復方面最為成功的例子是貴州威寧的草海。為了擴大耕地面積,1970年曾排水疏干草海,湖中的魚類、貝類、蝦和水生昆蟲等幾乎絕滅,所剩水禽也寥寥無幾,地下水位下降,農業減產,自然生態失去平衡。1980年政府決定恢復草海,實施蓄水工程,恢復水面面積20km 2 ,平水期可達29km 2 。目前,生物物種已得到恢復,濕地恢復效果良好,被國外專家視為中國濕地生態恢復的成功典范。該濕地作為我國特有物種黑頸鶴的主要越冬棲息地,目前已被建立為國家級自然保護區 [4] 。
b.長江口九段沙濕地生態工程。1996年專家對九段沙生態系統全面調研后,通過促進植物群落演替的方式來加速九段沙新生濕地的淤積與發育。1997年在九段沙實施了近100 hm 2 面積的種青促淤生態工程。5年之后成功達到了預定目標,與此同時,九段沙濕地的水質凈化能力得到大大提升,其生態價值也被人們認識,2002年建立了九段沙濕地自然保護區,2005年九段沙濕地上升為國家級自然保護區。
像上述事例,我國其他地方還有許多??上驳氖牵S著人們生態意識和可持續發展意識地不斷提高,人們對濕地的認識也在不斷地深入,越來越多的學者加入到對我國濕地保護的相關研究之中,同時,我國中央和地方政府將根據《全國濕地保護工程規劃(2002—2030)》,計劃在2006年至2010年,投資70多億元,開展濕地恢復的試驗性工作,保護和合理利用好一批濕地,并且把濕地保護納入法律保護的框架內 [2] ,有效遏止我國濕地保護的嚴峻形勢,實現我國濕地生態系統的良性循環和可持續發展。
參考文獻:
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恢復生態系統的主要方法范文4
城市濕地是一個開放的體系,除了自然生態系統,還要與城市環境相適應。建立城市濕地公園是維持城市濕地可持續發展的重要手段。根據濕地公園的內涵和形成過程,國外對濕地公園的研究一般分為自然濕地公園和人工濕地公園兩大類。一類主要是對未遭到破壞或者破壞很小的天然濕地上劃分一定的范圍,建設不同類型的輔助設施,開展科研教育和生態旅游,主要研究濕地的水環境、動植物的棲息地、生物多樣性以及管理和經濟政策。另一類主要是對人工濕地的研究。目前對人工濕地的研究主要是運用生態工程的方法建設,恢復自然濕地的生態結構和基本功能,研究方向主要集中在濕地功能的分類、污水處理和水的循環利用、城市功能完善、濕地景觀設計和生態重建[2]。
2中國濕地公園現存問題
城市濕地公園的出現給城市帶來了很大的生態效益,也為居民提供了休閑、娛樂科普教育的場所。然而,在城市化的發展進程中,城市濕地格局發生了變化。中國的城市濕地在近幾年內物種數量急劇減少,生態功能惡化,濕地面積與數量大幅下降[3]。造成以上現象的主要原因包括以下幾個方面。
2.1水體的污染與富營養化
城市工業、農業、生活廢水流入自然水體,進入城市濕地系統,對濕地的生物多樣性造成嚴重破壞及濕地生境的惡化,抑制了濕地生態功能的發揮。生活污水和化肥流失進入水體,會導致水體富營養化,使浮游生物種類單一,引起藻類爆發性生長,從而使整個濕地生境惡化。
2.2城市圍墾開發
城市擴張導致濕地面積大量減少。濕地生境連續性被破壞。同時,人口增長造成城市用水大量增加,濕地水源供應減少,濕地退化加速。圍海造田、城市建設等開發方式,導致濕地面積減少、生境破碎化程度增加。
2.3生物入侵
外來物種入侵,導致本土物種滅絕。人為因素造成的物種入侵成為威脅濕地生物多樣性及生境環境的重要因素。例如曾經作為飼料、防治重金屬污染的水葫蘆,如今已成為入侵物種,遍布水面,造成水生生物大量死亡。
3濕地公園生境設計策略
基于上述問題,可采取的濕地設計策略包括:濕地的生境設計和濕地物種恢復。濕地生境設計包括濕地水環境和基底的恢復,尊重濕地生態系統結構,恢復退化的濕地生境。濕地物種的恢復包括鄉土濕地植物群落的恢復及濕地動物棲息地的構建。
3.1濕地的生境設計
濕地生境的恢復包括基低和水環境的恢復?;谆謴椭饕ㄟ^工程措施,改良土壤,維護基底的穩定性;水環境恢復包括水文條件的恢復和濕地水環境質量的改善。針對濕地嚴重的棲息地破碎化的生態恢復目標之一是將退化的生態系統恢復到被擾亂之前的狀態,并尊重生態系統的結構、功能和組成。結合干預的恢復手段通常包括緩解造成棲息地退化的破壞因素以及重新建立關鍵的生態系統組成(陸生植物等)。例如,濕地恢復主要包括控制排水和挖掘,種植關鍵的濕地植物物種。這種強調恢復組團植物要素的方式是大多數修復工程的典型手法[4]。要成功地重建濕地生物多樣性,就必須在植被修復的基礎上,注重恢復生物之間的相互作用過程[5]。西溪濕地公園是目前國內第一個集城市濕地、文化濕地于一體的國家濕地公園。其自然地形為低洼水網平原,由于長期過度開發利用,已失去了純自然濕地景觀,除少數廢棄農田自然恢復形成的濕地環境外,大部分為田間雜草群落。人工魚塘與河流、湖泊、場地中魚塘、湖面、河道、塘基、渚構成次生濕地景觀。西溪濕地的生境恢復設計中,通過河道清淤、植物物種修復、駁岸生態化改造等措施,對場地的水環境、土壤、動植物資源及歷史文化進行保護和恢復。尊重現狀植被的形態,體現西溪特有的植物群落景觀。堅持多樣化、自然化和本土化的原則,選用本土植物。濕地植物群落要兼顧生物多樣性和景觀效果。對于基底條件較好的區域,保持其自然演替的狀態;對于被破壞的區域,在西溪濕地植被現狀群落的基礎上,根據生態及造景要求進行合理配植。植物物種的選擇,應遵循自然濕地中穩定群落的物種組成比例,以形成自維持能力好的生態系統。注重群落的優勢種,抓住關鍵,按照自然規律配置主要植物,帶動整個生態系統的恢復[6]。
具體恢復措施主要包括:1)污染源的處理生活污水及魚塘廢水是主要污染源。通過遷移人口、退耕還林還草、周邊外源性污水做截流處理。為濕地公園的景觀打造創造良好的基礎。2)地形改造,建立緩坡,營造多樣的濕地環境西溪濕地大多數堤岸較陡,環境相對單一,不利于植被的固著和動物的棲息。將部分陡峭堤岸改造成緩坡,增加水路過渡帶寬度,允許不同植被帶的植物群落過渡,為豐富的濕地植物群落提供可能,進而為濕地動物提供棲息、繁殖的場所。3)水塘改造淺水池塘比深水池塘更合適野生的生物棲息,將原有的深水塘改造成不同深度的淺塘。在濕地植物景觀規劃中,保留和營造典型的濕地特征地域,以營造種類豐的濕地植被群落,增加濕地生物多樣性和景觀多樣性。4)保留枯木枯木除了作為景觀要素外,也是濕地鳥類的停歇處。從生態上來說,死去的樹木可以為生物提供棲息地,有利于野生動物的繁衍。5)模仿自然濕地植物群落的生態結構西溪濕地屬于亞熱帶濕地,分為草本濕地、水域植被,包括高草濕地型、低草濕地型、淺水濕地型。營建時遵循相似地域濕地群落的物種組成和比例進行配植。初期設計較多的物種在演替后,群落中生物多樣性豐富,生態結構更加穩定。西溪濕地的生境恢復是國內一個典型的成功案例。在營造過程中,注重在區域水文、土壤、生物資源調查的基礎上,營造適合濕地植物生長的多樣化的環境。在植物群落的生態結構上,從群落整體出發,強調對群落中關鍵物種的保留,在引入外來物種時須謹慎考慮,避免入侵物種的擴張。濕地生態系統的恢復重建最有效的途徑是順應生態系統的演變規律,進行適當的人工干預,營建頂級群落,可使濕地生態系統盡快達到穩定狀態,這對城市濕地公園生境的恢復重建有很好的指導作用。大諾特里鄉村花園(GreatNotleyGardenVillage,south-eastEngland,UK)坐落于英格蘭東南的Braintree附近,這里曾經是農田。GreatNotleyGardenVillage人工濕地設計提供了一種利用植物處理地表徑流污染的生態方法。它是由鄉村公共置業(CountrysideProperties)設計的,包括一個鄉村公園和一個觀賞池塘,濕地和周邊的樹林和草地為野生動物提供了棲息地同時成為了一個當地居民休閑娛樂的中心區域。對濕地和旁邊的休閑池塘的設計旨在修復生態系統以及作為一個平衡池塘來儲存地表徑流,并以一定的流速排入市政排水系統[7]。為了將滲透量降到最低,蘆葦種植床由不透水的礫石粘土構成,設計小于等于1%的排水坡度以幫助水排入種植床。從進水口排入的水流經過兩個沉淀溝,使固體懸浮物沉淀。在150mm厚的土層種植寬葉香蒲、水蔥、黃菖蒲。表層土為原有的農耕土壤,有足夠的養料供植物初始階段生長。三角形的礫石區(構成了超過濕地面積三分之一的表面區域)從進水口下的沉淀溝開始種植了10000株蘆葦,濕地的剩余部分在六個出水口前交替種植香蒲屬、鳶尾屬、藨草屬植物。水流會到達流水系統表面的土壤層。由于土壤的滲透系數比礫石低,表面徑流將會成為這片種滿寬葉香蒲和水蔥的濕地的主要水源。最終徑流會通過六個出水管進入休閑池塘,隨后會通過一個狹窄的排水口進入河道。第一年投入使用后,調查數據顯示改濕地可有效過濾地表徑流中的重金屬如:鎘、銅、鉛、鋅等。為了保持濕地過濾重金屬的能力,須每年對沉淀池進行清淤[8]。大諾特里鄉村花園是修復濕地生境并利用濕地植物處理地表污染徑流的經典案例。利用原有耕地土壤作為生境植物恢復的基底,利用地表徑流為水生植物提供水源,建立具有凈化作用的可持續濕地生態系統。
3.2濕地的物種恢復
3.2.1濕地植物景觀修復及設計濕地植物可以改善水質,為濕地生物供氧;同時增加濕地公園景觀層次。濕地植物主要有五大類型:沼生植物、挺水植物、漂浮植物、沉水植物、耐水濕喬灌木。在濕地公園的設計中,應盡量增加生物多樣性,提高生態系統的復雜度,組成穩定的濕地生態系統。濕地公園植物配植應結合生態和美學,從空間和時間兩個維度進行合理搭配,以保證其凈化功能和景觀效果。
3.2.2空間維度植物配植(1)水平尺度植物配植結合自然群落結構,從水體向水岸植物群落依次為:沉水植物-浮水植物-漂浮植物-挺水植物-濕生植物-陸生植物。沿水岸方向的植物群落分布以片層的形式出現,水生植物群落結構較簡單,統一片層內,相同的水深條件下,選用1~2種植物,否則會一起種間競爭影響觀賞效果。(2)垂直尺度植物配植水生植物垂直分化不明顯,不同類型的植物對水深有相應的要求。濕生植物:0~10cm,挺水植物:5~50cm,浮水植物:20~50cm,沉水植物:20~200cm。根據水深層次進行植物組合的搭配。
3.2.3時間維度植物配植合理進行季相搭配,做到盡量延長觀賞期。北方的濕地公園選擇耐寒性強、根系發達的濕地植物,蘆葦、香蒲等,以保證冬季的濕地凈化功能和景觀效果。灌木柳等濕生灌木也是很好的冬季植物。
3.2.4濕地動物保護與恢復濕地動物是濕地生物多樣性的關鍵要素。動物處于生態鏈的較高層,需要良好的生境來承載。濕地動物主要包括:濕地底棲類、濕地兩棲類、濕地魚類、濕地鳥類。濕地動物群落的保護與恢復關鍵是棲息地,鳥類是濕地中最活躍的動物,多樣化的濕地景觀才能夠吸引鳥類棲息。鳥類棲息地生境主要包括:深水區、淺水區等。深水區適合游禽活動,淺水區栽植水生植物吸引涉禽繁殖。同時要保證濕地水質,通過水閘阻隔外界污染源。其他濕地動物可以通過植物群落的打造,逐漸形成穩定的生態系統,供其棲息繁殖。倫敦濕地中心(WWTLondonWetlandCenter)位于倫敦市區西南部泰晤士河沿岸巴恩斯,占地約4.4×105m2。20世紀80年代末,隨著環倫敦的供水蓄水工程的出現,維多利亞水庫面臨廢棄:水庫由4個混凝土蓄水池構成,面積達56.6hm2。在野禽及濕地基金會(TheWildfowl&WetlandsTrust)、泰晤士水務公司、伯克利地產的共同努力下,原廢棄場地變成了一個復雜多樣的濕地棲息地,包括一個環境教育中心和展示中心,吸引著每年250000國內外的游客來參觀學習濕地保護的相關知識。[9]這些維多利亞水庫曾經是越冬野禽的重要棲息地,在1974年被定義為特殊科學價值地點。鳳頭潛鴨和琵嘴鴨全國數量最多,其他種類如紅頭潛鴨和水鴨也達到一定數量。這個場地是英國斑頭秋沙鴨主要的越冬地。由于過渡捕魚及其他人類活動,越冬鳥類從20世紀70年代中期開始數量下降。倫敦濕地中心在廢棄水庫的基址上,進行濕地生境的修復重建:根據生境特征和水文特點,倫敦濕地中心分為6個區域(圖2),其中包括3個開放水域:蓄水瀉湖、主湖、保護性瀉湖,和3個單元:蘆葦沼澤、季節性淹沒草原和泥灘。設計的關鍵是精確的控制各個單元的水位,每個單元相對獨立。提高原有混凝土壩,保留水庫原有水位,在每個單元構建泥墻、操作桿,使各棲息單元水位得以控制,不受季節水位變化的影響。有約30hm2的場地用于為眾多濕地野生動物提供棲息場所,包括特別是特色物種以及依靠泰晤士河谷遷徙的珍稀物種。倫敦濕地公園在處理人與濕地野生動物的關系上是城市濕地公園設計的典范。為了保證游客近距離的觀測野生動物同時又不驚擾動物的生活,不破壞保護區的生態環境。公園梳理了人流活動,將公園進行合理分區規劃。倫敦濕地中心通過對人和水的統籌協調,將廢棄水庫變成了城市中心的濕地公園,很好的平衡了人類活動與自然環境。在為野生動物提供不受打擾的棲息地同時,為游客提供了近距離接觸濕地的機會。
4結語
恢復生態系統的主要方法范文5
1.1氣候變化對森林生產力的影響目前我國對于樹木的生長狀況和生態功能的發揮水平都是通過森林生產力來衡量的,森林生態力作為一項重要的衡量指標,所以在對未來氣候變化對森林生產力的影響上通過建立生產力模型來進行預測,從模型預測可以看出,在氣候變化后,我國的森林生產力從東南向西北將會呈現遞增的趨勢,而且在氣候變化影響下,樹種變化也較大,其中會以興安落中松其增益為最大,其他一些則為次之。
1.2氣候變化對森林災害的影響隨著氣候的不斷變暖,使水熱區域分布發生了較大的變化,溫度的升高,可以使植被的生長季節得以延長,對森林生產力的提高具有積極的意義,但氣候的變化也會導致在春季時倒春寒嚴重,從而發生凍害的可能性要大;另外,氣溫的上升,也會導致蒸發量增大,容易發生旱災,而一旦出現旱情,則會導致森林火災的系數上升,不利于森林防火。同時氣候的變化,會使降水的分配產生一定的變化,這樣在一些地方雪災的發生機率則會提高。
2森林生態系統對氣候變化的反饋機制
森林生態系統能夠改變區域小氣候,減少地面長波輻射對大氣的增溫效應。更值得注意的是森林大量吸收大氣中的二氣化碳,成為巨大的碳匯,在全球碳循環與平衡中具有極為重要的作用,為減緩全球變暖、發展低碳經濟作出重要的貢獻。目前森林碳儲量約占全球植被碳儲量的86%以上。作為陸地生態系統的主體,森林生態系統的碳循環與碳蓄積在全球陸地碳循環和氣候變化研究中具有重要意義。森林生態系統與其他生態系統相比,其面積最大,生產力和生物量累積最高。森林在吸收碳的同時也釋放出碳,毀林是碳釋放的主要原因。我國森林覆蓋率從呈現逐年上升的趨勢,人工林面積居世界第一,森林的碳匯功能顯著增強。
2.1我國森林生態系統碳循環研究起步較晚,與國外研究相比還存在差距,表現在野外試驗有限、布點密度不足、數據積累時間短、多停留在靜態模型上。因此我國森林碳循環研究應注意以下方面:一是模擬人為活動的影響,一方面分析人為破壞森林生態系統的因素,另一方面分析人類管理或復原森林生態系統的因素;二是充分考慮森林生態系統的代表性和特殊性,有規劃地增加野外觀測點,利用地理信息系統、遙感技術和方法多尺度研究,為模型構建和運行提供工具和數據;三是注重動態模型發展,重視機理研究,碳循環模型與氣候模型相結合,研究氣候變化對碳循環的影響及森林生態系統對氣候變化的反饋機制,為我國制定溫室氣體排放政策提供理論基礎和依據。
2.2森林生態系統是陸地生態系統的主體,生態系統的結構越復雜、組成越豐富,則生態系統的穩定性越好,抗干擾能力越強。森林生態系統對氣候變化有較強的自適應性,能夠在一定變化范圍穩定,對氣候變化有相對滯后的特點。然而氣候變化對森林生態系統的影響不容忽視,掌握氣候變化對森林生態系統的影響規律是合理保護、管理、恢復生態系統的關鍵,所以應該加快科研步伐,揭示未來氣候變化對森林生態系統的直接和潛在影響;提前預防,保護瀕危物種,防止有害物種入侵;因地制宜,以恢復為主,建立和保護可以持續發展的森林生態系統;掌握氣候變化對物候的擾動,加強對災害(雪災、火災、凍害、病蟲害)預測預報能力,合理預防。
3結束語
恢復生態系統的主要方法范文6
關鍵詞:采礦廢棄地;生態恢復;滇池流域
中圖分類號:S718.52;S728文獻標識碼:A文章編號:1671 - 3168(2012)01 - 0072 - 06
Ecological Restoration Techniques for Mining Wasteland in Dianchi Basin
ZHOU Huirong
(Ecology Branch of Yunnan Forestry Inventory and Planning Institute, Kunming 650031, China)
Abstract: According to the characteristics and land types of mining wasteland in Dianchi Basin mining area, with the ideas combined rehabilitation and development together, this paper proposed three kinds of ecological restoration techniques: topography recovery and maintain techniques, soil matrix recovery techniques vegetation recovery techniques, And elaborated methods and measures on various aspects of technology。 Taking Huangtupo quarry, Kunming economic and Technological Development Zone in Dianchi Basin as example, technical points of ecological restoration of quarry wasteland also been summarized in this paper。
Key words: mining wasteland; ecological restoration; Dianchi Basin
收稿日期:2012 - 01 - 13.
作者簡介:周惠榮(1975 - ),女,廣西柳州人,工程師。從事林業調查規劃設計工作。長期以來,滇池流域范圍內的大量礦山開采對流域生態環境及整體景觀造成極大影響,為此,昆明市委、市政府作出全面關停滇池流域“五采區”的決定,礦區關停后形成的大量采礦廢棄地亟需治理和開展生態恢復。
開展采礦廢棄地生態恢復工作是保護滇池流域生態環境、建設昆明宜居城市的重要舉措,也是推動“城鎮上山”和工業項目上山實施的土地專項整治重點之一。由于采礦廢棄地是一種嚴重退化的生態系統,其生態特點接近于裸地,生態恢復難度極大,恢復技術的選擇和設計尤為關鍵。
1采礦廢棄地生態恢復的主要理論基礎
1.1恢復生態學理論
恢復生態學理論認為,退化生態系統依靠自然恢復或通過人工措施,采用適當的工程方法和植被重建,可恢復退化的生態系統[1],且恢復后的生態系統具有自我維持和自我調節能力。自然恢復指生態系統受損未超負荷,壓力和干擾去除后,恢復可以自然發生。當生態系統的受損超負荷并不可逆時,依靠自然力很難或無法使系統恢復到初始狀態,必須依靠人工措施恢復,如圖1所示。
圖1 生態恢復途徑
Fig. Ways of ecological restoration
許多研究認為,自然恢復會形成更為穩定、豐富的植被群落,但采礦廢棄地上植被的自然恢復是十分緩慢的,出現木本植物定居最快也要在5年以上,再經過20~30年,木本植物的蓋度才能達到14%~35%[2],50~100年左右才能漸漸恢復,而土壤系統的恢復可能要持續100~1 000年[3]。采礦廢棄地屬極度退化生態系統,其受損是超負荷的,是生態學中典型的極端條件下的恢復和重建[4],恢復途徑應以人工恢復為主。
1.2基礎生態學理論
相關的基礎生態學理論主要有群落演替、限制因子、生態適宜性和生態位、生物多樣性等理論。限制因子即影響植物生長的土壤、水分、溫度或光照等一個或多個因子;生態適宜性及生態位理論中,“生態位寬度”、“生態位重疊”被認為是物種多樣性和群落結構的決定因素[5]。生物多樣性有利于維持生態系統長期的生產力和穩定性。
生態恢復一般應遵循從低級到高級、從先鋒群落到頂級群落的演替規律,并首先解決恢復中的限制性因子問題。生態位寬的物種具有較強適應性,可作為先鋒樹種;生態位重疊小的物種適宜作為伴生樹種,需考慮適宜的個體數量以維持物種多樣性。
林 業 調 查 規 劃第37卷第1期
周惠榮:滇池流域采礦廢棄地生態恢復技術
1.3景觀生態學理論
景觀生態學理論認為,景觀異質性有利于物種生存延續和生態系統穩定,結合景觀異質性原理建立生態恢復的目標,可給退化生態系統恢復帶來現實、空間聯系及高效的優勢。
生態恢復除了物種層次、種群和群落層次的恢復外,還應考慮景觀層次的恢復,即從更廣的區域至景觀尺度綜合考慮。但景觀層次的生態恢復實踐剛起步,其尺度大小和有效性有待研究。
1.4土壤學理論
土壤是植物生長繁育的基礎,不同土壤的理化性狀,即土壤物質組成、質地、結構、養分以及水、氣、熱狀況等直接影響到植物能否健康持續生長。
采礦廢棄地中,只有在土壤基質恢復的前提下,植物群落才能在廢棄地上重新構建,而后生態系統才能漸漸恢復。
2采礦廢棄地現狀
2.1采礦廢棄地類型及特點
滇池流域采礦廢棄地共224個,總面積為2 990.6 hm2,分布在主城四區及呈貢新區、經濟技術開發區、晉寧縣,均位于滇池流域Ⅱ級保護區范圍內[6]。開采方式均為露天開采,根據采礦礦種可分為采石、采礦、取土和采砂4類廢棄地,其中以采石、采礦(主要是磷礦)類廢棄地為主,分別占總面積的40.3%和40.6%。
2.2采礦廢棄地對滇池流域生態環境的影響
2.2.1環境污染
由于廢棄地內植被破壞、地表,產生大量揚塵污染大氣環境;疏松堆積物極易流失,影響地表和地下水;采礦廢棄物中含有污染成分,伴隨著水土流失而污染滇池水體。據霍震等人(2009)研究,滇池流域生態環境高敏感區主要受到采石和磷礦污染源影響[7]。
2.2.2水土流失
礦產開采導致大面積人工裸地的形成,水土流失嚴重。根據滇池流域土壤侵蝕遙感調查成果,滇池流域水土流失面積達736.84 km2,占流域總面積的12.8%,年土壤侵蝕總量283.1萬 t,土壤侵蝕模數為994 t/(km2·a),年均剝蝕厚度0.74 mm/a[7]。
2.2.3景觀破壞
露天采礦造成山體、巖石,特別是采石形成的眾多山體缺口使城市面山千瘡百孔、支離破碎,嚴重破壞了滇池面山景觀,影響景觀的環境服務功能。
3采礦廢棄地生態恢復技術
3.1恢復原則和思路
遵循可持續性、協調性、與景觀再造相結合等原則,按照恢復與開發利用相結合的基本思路,結合“城鎮上山”和工業項目上山的需求,盡快恢復植被、控制水土流失、消除安全隱患,將廢棄地恢復到自然的或可利用的狀態。
3.2技術分類
針對滇池流域采礦廢棄地特點,結合恢復原則及思路,將生態恢復技術分為地形地貌恢復及修整技術、土壤基質恢復技術及植被恢復技術3類。在采取削坡、護坡、場地整治、客土覆蓋等工程措施以維持地表基底穩定、恢復土壤本底的基礎上,實施植物措施來恢復和重建穩定的植被群落。
對于分布在城鎮面山、重要交通干線兩側,對生態環境和城市形象有重大影響,或面積較大、具有較大開發利用價值或存在較大安全隱患的廢棄地,必須先進行地形、地貌的恢復和修整,在此基礎上恢復土壤基質及植被或進一步開發利用;面積小、影響不大或無開發利用價值的廢棄地則以植被恢復措施為主。
3.3生態恢復技術及方法
3.3.1地形地貌恢復及修整技術
地形地貌恢復和修整包括山體修整、場地整治、防排水工程3方面,山體修整即實施削坡、護坡工程,使開挖邊坡坡面和山體穩定;場地整治是通過回填、挖高填低或挖低填高,對破碎地形進行恢復或整理,使場地景觀與自然景觀協調,為后續開發利用奠定基礎;設置防排水系統是為滿足場內防洪及安全的要求。
1)削坡工程
對土質邊坡高度大于5 m、石質邊坡高度大于8 m的不穩定邊坡進行分級削坡,同時清除坡面浮土和松動危巖體,使坡面安全穩定。削坡一般采用直線型、臺階型和分級馬道3種形式。直線型適用于高度小于15 m且結構緊密的均質土坡,或高度小于10 m的非均質土坡;臺階形適用于高度在12 m以上、結構較松散,或高度在20 m以上、結構較緊密的均質土坡以及石質坡面;分級馬道適用于高度在10 m以上的棄渣場、排土場和采砂場邊坡,馬道寬2 m。削坡后的坡比一般應緩于1∶ 0.5。
2)護坡工程
護坡包括坡腳防護和坡面防護,坡腳防護以擋土墻為主,墻后排水;坡面防護以植物護坡為主,也可采用工程護坡或砌石草皮等綜合護坡;另外,對現場條件不允許、削坡工程量太大或削坡無法有效改善其穩定性的邊坡,可采取注漿加固法、預應力錨桿(索)和SNS主動防護網進行加固防護。
3)場地整治工程
對采石場、采礦廢棄地的采空區、采坑等坑凹地,利用煤矸石、粉煤灰或其它城市固體廢棄物和工業廢棄物,或污泥、垃圾等有機廢棄物填平,恢復原地形地貌;對于地形破碎的采區,按合理的場地標高,挖高填低修整地形;挖低填高則是利用場內采空區、采坑或凹陷地形,進一步深挖改建作為小水庫、魚塘等利用,填高部分恢復為農地、園地或林地。對整治后作為建設用地利用的,對場地穩定性和坡度要求較高,坡度一般應小于8°,回填材料以土夾碎石為主并分層鋪設輾壓;復墾為農地的一般坡度在15°以下即可,回填材料則以有機廢棄物為主。
4)防排水工程
場內根據防洪排水需要修建漿砌石或土質排水溝渠,排水溝分干渠與支渠,斷面形狀采用梯形或矩形,斷面大小根據匯水量和洪峰流量計算確定。
3.3.2土壤基質恢復技術
1)覆土工程
對土層薄或無土壤層的采石場、采礦廢棄地,須采用全面或局部客土覆蓋的方法恢復土壤基質??屯镣猎词走x表土或熟土,如昆陽磷礦開采時設置的內排土場存放剝離表60.7萬 m3,全部用于閉坑區植被恢復。而絕大部分廢棄地沒有收集存放表土,若異地取土則會造成2次環境破壞,因此客土可利用渣土或基礎建設開挖棄用的心土進行土壤熟化后再使用。常用土壤熟化技術措施有:施用有機肥(如人畜糞、塘泥、沼氣渣肥、食用菌袋料渣、廢棄中藥渣等)、種植綠肥(如紫花苜蓿)、施用生土熟化專用肥等。全面客土覆蓋厚度一般為:土質邊坡3~5 cm,巖質土邊坡5~10 cm,巖質邊坡15~20 cm。
2)土壤改良工程
土壤瘠薄、結構差的取土場、采砂場廢棄地采用物理方法或化學方法直接改良土壤,即通過深翻、施加有機質(如秸稈、鋸木屑、糠殼等)等改善土壤結構,或施用有機肥料、無機肥料、種植綠肥等提高土壤肥力。
3)水土保持工程
主要是通過坡頂修建截水溝、坡腳排水溝等措施,或用土工布、彩條膜等臨時覆蓋,在植被恢復前減輕水土流失,水土保持工程與防排水工程結合考慮。
3.3.3植被恢復技術
1)植物選配
植物種選擇應遵循生態適應性、先鋒性、可演替性及持續穩定性、物種多樣性、兼顧景觀效果等原則,樹種以鄉土樹種為主,共選擇推薦包括喬、灌、藤、草在內的41個植物種類用于生態恢復(表3)。
樹種配置上宜喬則喬,宜灌則灌,喬、灌、藤、草結合,配置時考慮生態位錯開,如先鋒樹種與群落優勢種、速生樹種與慢生樹種、喬木與灌木草本、常綠樹種與落葉樹種搭配等。一般情況下,坡度35°以下可采用大中喬木、灌木、草本混合搭配,坡度36°~45°配置小喬木、灌木和草本,坡度46°~60°以草本、攀緣性灌木為主,坡度超過60°的種植藤本。
喬木 云南松(Pinus yunnanensis Franch.)、華山松(Pinus armandi Franch.)、藏柏(Cupressus torulosn D.Don.)、柏木(Cupressus funebris Endl.)、旱冬瓜(Alnus nepalensis D.Don.)、滇青岡(Cyclobalanopsis glaucoides Schott)、麻櫟(Quercus acutissima Carr.)、滇樸(Celtis Kunmingensis Cheng et Hong.)、清香木(Pistacia weinmannifolia J.Poiss.ex Franch.)、欒樹(Koelreuteria paniculata Laxm.)、黃槐(Cassia surattensis Burm.f.)、構樹(Broussonetia papyrifera L.ex Vent.)、黃連木(Pistacia chinensis Bunge)、合歡(Albizia julibrissin Durazz.)、冬櫻花(Cerasus serrulata(Linds.) G.Don ex London)、銀杏(Ginkgo biloba Linn.)、香樟(Cinnamomum glanduliferum (Wall.)Nees)
灌木 胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)、火棘(Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li)、車桑子(Dodonaea viscose.(L.) Jacq.)、苦刺(Solanum deflexicarpum C.Y.Wu et S.C.)、云南含笑(Michlia yunnanensis Franch.ex Finet et Gagnep.)、紅葉石楠(Photinia serrulata Lindl.)、女貞(Ligustrum quihoui Carr.)、夾竹桃(Nerium Oleander L.)、五色梅(Lantana camara L.)、云南黃素馨(Jasminum subhumile W.W.Smith)、多花薔薇(Rosa multiflora Thunb.)
藤本 地石榴(Ficus tikoua Bur.)、常春藤(Hedera nepalensis K.Koch var.sinensis (Tobl.) Rehd.)、油麻藤(Mucuna sempervirens Hemsl.)、三角梅(Bougainvillea glabra Choesy)
草本 戟葉酸模(Rumex hastatus D.Don)、波斯菊(Cosmos bipinnatus Cav.)、孔雀草(Tagetes patula L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、金雞菊(Coreopsis basalis L.)、白三葉(Trifolium repens Linn.)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)、芒草(Miscanthus)、狗牙根(Cynodon dactylon(Linn.)Pers.)
2)建植技術
由于礦區立地條件差,采取挖大塘或開挖種植槽后回填客土的整地方法。坡度45°以下建植方式以植苗為主,超過45°坡面以播種為主,并結合生態植被毯、生態植被袋、三維網、生態灌漿、植生基材噴附等特殊措施建植;高陡邊坡采用垂直綠化的方式,在坡頂坡腳及分臺臺階上,或利用石壁中凹陷微地形、石縫等砌筑植生盆種植藤本。
3)養護管理
養護管理主要包括水肥管理、修剪、人工調控幾個方面。植被恢復初期水分管理尤為重要,有條件的地方應修建蓄水池和灌溉管網進行澆灌。早期人工調控指更換樹種、補植,后期則通過整枝、間伐、刈割等措施,及時調整種內種間關系,使植被向穩定群落演替。
4昆明經濟技術開發區黃土坡采石場廢棄地生態恢復技術方案黃土坡采石場面積達277.7 hm2,是滇池流域面積最大的采石場,位于昆明經濟技術開發區洛羊街道辦事處黃土坡村,老昆石公路和呈黃公路交叉口北側,地理區位突出,擬建的呈黃快速公路及昆嵩高速公路從礦區縱貫而過。采石場地處滇池盆地邊緣中山丘陵區域,屬北亞熱帶高原季風氣候。場內零星分布有云南松、圣誕樹、圓柏、小葉栒子、火棘、蕨類、白茅等樹種,周圍主要森林類型為云南松林和圣誕樹林。
4.1恢復重點及難點分析
采石場最突出的特點是地形極其破碎,邊坡高陡,據調查,采石場內現有87個高陡不穩定邊坡,坡度多在60°~80°,最高邊坡高度達86.1 m;其次是基巖,土層極薄甚至沒有土壤,坡質以石質、土石質為主,立地條件極差。采石場恢復重點是場地整治,高陡邊坡是恢復難點,土壤是植被恢復的關鍵因子。
4.2恢復模式考慮
基于采石場面積較大、地理區位突出的優勢,其恢復方向主要是土地開發利用,而植被恢復和景觀營造可提升土地價值,因此恢復模式分為建設用地開發、綠地景觀營造和植被恢復3種,建設用地按土地Ⅰ級開發整理的標準和要求進行恢復,景觀營造恢復為園林綠化用地和風景林地,植被恢復則起到防護、隔離作用。
4.3主要技術措施
4.3.1建設用地場地平整
為避免大挖大填,結合現狀地形,采用分臺場平的方法,各臺標高參照道路設計標高等合理確定。
4.3.2高陡邊坡削坡與植被恢復
削坡坡比為1∶ 1、1∶ 0.8、1∶ 0.67和1∶ 0.5,即削坡后的坡度分別為45°、51°、56°和63°,分2~4個臺階削坡,臺面寬2 m、沿內側按2°放坡排水;坡頂和坡腳種植地石榴,臺階上種植清香木和多花薔薇,利用地形的凹陷處、石縫等種植多花薔薇和地石榴。
4.3.3土壤改良及整地
由于采石場土壤缺乏,所以采用外調客土全面覆蓋,客土來自經濟技術開發區信息產業基地1#主干道兩側的建設工地,經熟化處理后使用。植穴規格:喬木100 cm×100 cm×100 cm、灌木60 cm×60 cm×60 cm;種植槽規格為50 cm×50 cm,植穴或種植槽中回填客土。
4.3.4恢復目標群落擬定和樹種選擇
擬構建以滇青岡為優勢種的植物群落,選擇滇青岡、旱冬瓜、構樹、清香木、滇樸、黃連木、火棘、胡枝子、多花薔薇、地石榴、草本地被(戟葉酸模、波斯菊、孔雀草和紫花苜?;觳ィ┑葮浞N,根據場地坡度、坡質等的不同進行不同搭配,平臺及緩坡區采用喬、灌、草混合搭配,坡度較陡區種植多花薔薇和草本地被混播。
4.3.5綠地景觀營造依山就勢
如利用采石場內現有采坑,進一步深挖后改造為水體景觀,保留部分開采遺跡景觀作為科普和展示,穩定邊坡改造后作為戶外攀巖運動、拓展訓練場地等。并選用紅葉黃櫨、銀杏、黃連木等色葉樹種營造季相變化豐富的植被景觀。
5討論
1)采礦廢棄地普遍存在地形地貌破壞、山體缺損、土層破壞、植被喪失等特點,須采用工程方法和植被措施結合進行生態恢復,視其恢復或利用方向而有所側重。
2)植物群落的構建和演替是一個漫長的過程,而生態恢復往往在較短時間內就要評價其效果,應盡快建立采礦廢棄地生態恢復評價時間及標準體系,且該體系應盡量與管理體系相適應。
3)采礦廢棄地恢復或利用形式可多樣化,如復墾為農地,栽種經濟林果,生態旅游,健身運動場地,修建小水庫和魚塘,種養業結合,苗木基地建設,開采遺跡景觀保護及開發等。具有區位優勢且符合土地利用規劃和城鎮規劃的,可優先恢復為建設用地。另外,選擇有代表性的2~3個礦區作為生態恢復示范點,進一步研究廢棄地恢復技術和利用方向,探索市場化運作模式,為全省范圍內推廣應用提供基礎。
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