恢复生态系统的主要方法范例6篇

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恢复生态系统的主要方法

恢复生态系统的主要方法范文1

一、水土保持生态修复

1、水土保持生态修复的概念

有专家认为,生态恢复是指解除生态系统所承受的超负荷压力,按照生态系统自身规律演替,通过其休养生息的漫长过程,使生态系统向自然状态演化。

水利部生态修复规划给出的定义是:水土保持生态修复是指在水土流失区,通过一定的人工辅助措施,促使自然界本身固有的再生能力得以最大限度地发挥,促进植被的持续生长和演替,保护和改善受损生态系统的功能,加快水土流失防治的步伐,建立和维系与自然条件相适应、经济社会可持续发展相协调并良性发展的生态系统。

2、水土保持生态修复的特点

传统的小流域治理主要是修梯田、筑拦砂坝、种树种草,合理配置林地、草地、牧场和农田,建立农林牧结合的生产体系,提高水土流失治理效益的行为。生态修复则是针对整个生态系统的,其突破了小流域综合治理保水、保土和保肥(主要指氮、磷、钾)的目标,把对构成生态系统的若干重要元素的治理扩大到对生态系统的全面保护、修复乃至重建。

水土保持生态修复的主要做法概括起来是:封山禁牧或轮封轮牧,实行舍饲养畜;退耕还林(草),25。以上斜坡坚决实施退耕;部分水土流失特别严重地区可实行生态移民,促进地方生态环境恢复;封、管、治、调相结合,即对封育区加强管理,部分地块辅以适当的水土保持工程治理,调整产业结构使封育区人民的生活不受影响并有所提高。

二、水土保持生态修复的基本理论

1、生态系统退化的原因

生态修复是针对生态退化和生态破坏而言的。当生态系统的结构变化引起功能减弱或丧失时,生态系统是退化的。引起生态退化的原因很多,干扰是其中的主要原因之一。由于干扰打破了原有生态系统的平衡状态,使系统的结构和功能发生变化和障碍,形成破坏性的波动或恶性循环,从而导致系统的退化。事实上,干扰不仅仅在物种多样性的发生和维持中起着重要作用,也会对生物的进化产生重要的影响。干扰可分为两个方面,即自然干扰和社会干扰。自然干扰包括火、冰雹、洪水、干旱、台风、滑坡、海啸、地震、火山、冰河作用等。社会干扰包括有毒化学物的释放与污染、森林砍伐、植被过度利用、露天开采等。干扰的强度和频度是生态系统退化程度的根本原因。过大的干扰强度和频度,会使生态系统退化成为不毛之地,而严重退化的生态系统的恢复是非常困难的,常常需要采取一些生态工程措施和生物措施来进行恢复,从而进一步进行植被恢复。

2、干扰与演替——生态修复与重建的理论基础

群落的自然演替机制奠定了恢复生态学的理论基础。演替有两种基本类型:原生演替和次生演替。发生哪一种类型,是由演替过程开始时土壤条件所决定的。一般地说,生态演替是可预见的和有秩序的变化系列。在演替过程中,一个生态系统被另一个生态系统所代替,直到建立起一个最能适应那个环境的生态系统。生态演替可看作是在外界压力不复存在之后,生态系统所经历的一系列恢复阶段。如果给以足够的时间,演替在任何情况下都能够修复所有的干扰和重建原来的顶极群落吗?事实并非总是如此,修复过程是有限度的。对受损生态系统恢复过程的关键性理解之一,就是扰后演替的最终结果和它们与正常演替的关系。自然干扰作用总是使生态系统返回到生态演替的早期阶段。一些周期性的自然干扰使生态系统呈周期性演替现象,成为生态演替不可缺少的动因。人为活动的干扰是否仅仅是将一个生态系统位移到一个早期或更为初级演替阶段,还是它从开始就是与自然干扰所发生的演替明显不同的类型?实践表明这两类干扰的结果是明显不同的。干扰如果很严重,使环境变化如此重大,以致演替向新的方向进行,永远也不能重建原来的顶极群落了。当干扰持续到生态系统接近死亡阶段时,恢复与重建可以使其在某些水平上恢复平衡,但与原来的正常状态不同。天然恢复过程是要经历很长时间的,在严重干扰后,需要的时间更长。生态演替在人为干预下可能加速、延缓、改变方向以致向相反的方向进行。究竟朝哪个方向进行,就取决于人类的行为。

三、水土保持生态修复的技术方法

1、广义水土保持生态修复的技术方法

(1) 退化坡面生态系统生态修复

a.退化耕地生态系统的生态修复。少施化肥,增施农家肥料;种植绿肥植物,增加固氮作物品种;轮作、套作,间种、混种;减少化学防治,增加生物防治;植等高植物篱等。

b.退化林地、草地、荒地生态系统的生态修复。在封禁的基础上,补种乡土树种、草种。封禁在我国早就得到广泛的应用,这里需要强调的是封禁只是解除了导致坡面生态系统退化的不合理放牧、刈割、开垦、樵采、挖药材等人为压力(或称人为驱动力),

还需预防、解导致坡面生态系统退化的自然驱动力,如火灾、鼠害等。一般来说,自然驱动力并不是导致坡面生态系统退化的主要驱动力,但也不容忽视。封禁时间的长短因生态系统类型、受损程度、气候等因素的不同而不同,一般来说,乔木林、灌木林、草地生态系统可分别为8年以上、5-8年、3-5年。

(2)退化河流生态系统生态修复

在土壤侵蚀地区,导致河流退化的驱动力主要有修路、开矿、樵采、河岸放牧、化肥与农药的面源污染、工业废水与生活污水的点源污染、过度捕鱼等,对由于这些驱动力所导致的化河流生态系统进行生态修复,最重要的是要减轻或解除导致河流生态系统退化的驱动力,让河流休养生息。此外,还可采取如下两种方法:一是减少河流人工直线化的程度,增加河流弯曲度,以增加河流生境的多样性,进而增加水生生物多样性;二是在河流两岸种植生物隔离带(种类和宽度应因地制宜),一方面防治面源污染,另一方面为河流水生生物增加营养源。

(3)内陆河流域退化绿洲生态系统生态修复

一是合理开发利用水资源,实施生态应急补水工程,至少要满足天然绿洲生态系统最小生态需水量;二是合理调整土地利用结构,适当减少人工绿洲面积,使人工绿洲和天然绿洲面积比例调整到1:1左右。

(4)退化水库生态系统生态修复

对退化水库生态系统的生态修复可采取与退化河流生态系统相同的方法。

(5)退化矿山生态系统生态修复

该生态系统的土壤、植物等组分完全受损,缺乏植物生长所需要的营养元素,对这种严重退化的生态进行生态修复,可采取的方法有:覆盖土壤,对土壤进行物理处理,添加营养物质,去除有害物质,种植适应性强的先锋树种或草种、间种乡土树种或草种

2、狭义水土保持生态修复的技术方法

(1)生态自然修复的基本技术方法是封禁法。该方法适用于受损程度较轻的生态系统。

(2)自然和人工共同修复生态的基本技术方法是“封禁补种”法。该方法适用于受损程度较重的生态系统。

【参考文献】

[1]蔡建勤;张长印全国水土保持生态修复分区研究[期刊论文]-中国水利 2004(04)

[2]焦居仁生态修复的探索与实践[期刊论文]-中国水土保持 2003(01)

恢复生态系统的主要方法范文2

关键词:生态河岸;规划;综合评价

中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-03-0226-2

0 绪论

河岸带的定义首次出现在20世纪70年代末。生态河岸(riparian ecosystem)是一个新兴的概念。关于生态河岸的定义,目前主要从生态河岸的生态系统属性和过渡带属性两个方面进行理解。总的来说,生态河岸(riparian ecosystem)是以自然为主导的,在保证河岸带稳定和满足行洪要求的基础上,维持物种多样性、减少对资源的剥夺、维护生态系统的动态平衡,与周围环境相互协调、协同发展,提高系统的自我调节、自我修复能力、改善人类生活环境的地带。生态河岸是一个狭长的水陆生态交错带,既要研究其生态系统的特征,又要从水利工程方面

进行考虑。当前,生态河岸主要研究生态河岸的功能以及生态河岸功能实现的途径,生态河岸建设已经成为国内外河道治理的重要措施。

1 生态河岸的功能

目前国内外很多学者对生态河岸的功能进行了大量的研究,最具代表性的是Naiman及张建春等人在2001年将生态河岸功能概括为廊道功能、植物护岸功能和缓冲带功能。Miller于1998年指出生态河岸的功能可以概括为:生态河岸以及与之相联系的对地表和地下水径流的保护功能;对开放的野生动植物生境以及其他特殊地和旅行通道的保护功能;可提供多用途的娱乐场所和舒适的生活环境。还有一些学者把生态河岸的功能归纳为:自然保护功能、社会保护功能以及休闲娱乐功能。

2 生态河岸技术的应用与发展

生态河岸功能的实现依赖于生态河岸生态系统中生态平衡的维持。对于一个退化的河流生态系统来说,运用恢复生态学原理来修复生态系统,有利于生态河岸功能的实现。我们在分析公园河岸生态状况的基础上,探讨公园生态河岸建设的原则,采用工程和植物措施相结合的方法,对公园生态河岸进行整体规划和建设,并探讨公园生态河岸的综合评价。通过公园生态河岸规划和建设的研究,为本地区河流河岸带自然条件的生态修复积累实验成果,完善解决河道生态护岸中存在的诸多技术问题,使本地区的生态河岸研究有进一步的长足发展。

生态河岸功能的实现依赖于生态河岸生态系统中生态平衡的维持。对于一个退化的河流生态系统来说,运用恢复生态学原理来修复生态系统,有利于生态河岸功能的实现。河岸的治理在古代已经很广泛了。

20世纪60年代后期,德国及瑞士认识到传统的水利设计及管理思想是导致河流自然生态系统受损的根本原因,开始进行如何把生态学原理应用于土木工程,修复受损河岸生态系统的试验研究。瑞士、德国等于20世纪80年代提出了“自然型护岸”技术,并且在生态型护坡结构方面做了实践。20世纪70年代以来,德国、瑞士、日本等发达国家进行了大量的混凝土河岸的生态修复实验研究,大规模改修了混凝土河岸,恢复河流的自然生态系统,积累了大量的成功范例。日本在20世纪90年代初提出“多自然型河道治理”技术。但是国外河流生态修复多以积累典型成功工程事例为主,缺乏恢复过程中的生态系统是如何自我调节的动态定量化证明研究,没有建立一套评价河流生态系统自我恢复能力的定量化指标体系。

近年来,我国的生态河岸专家已深刻认识到在河岸工程设计和施工中对河流生态环境的影响,开始探讨生态河岸的运用与发展,并在全国各地开展了一系列的护岸研究,寻找生态河岸最理想的技术手段。目前,我国河道护岸工程在很大程度上仍然采用传统的规划设计思想和技术,即便是中小河流,河流护岸仍然只是考虑河道的安全性问题,以混凝土护岸为主,而没有考虑工程建筑对河流环境和生态系统及其动植物及微生物生存环境的影响。我国城市段河流护岸多采用耐久性好的混凝土,破坏了河岸的生态系统,导致河流自我净化能力降低。以恢复城市受损河岸生态系统为目的,研究受损河岸生态修复材料(如芦苇(Phragmites com munis Trin.)、河柳(Salix matsudana Koidz.)、竹子(Phyllostachys pubescens Mazel ex H.de Lehaie)、意杨(Populus euramevicana cv.)、枫杨(Pterocarya stenoptera DC.)、榆树(Ulmus pumila L.))的适应性,利用植物护岸,并把植物护岸与工程措施相结合的护岸技术研究,是实现生态河岸功能的重要途径。

植物在生态河岸恢复中的作用,可以总结为:一种是单纯利用植物护岸,一种是植物护岸与工程措施相结合的护岸技术。下面为国内比较常用的几种植物护坡技术。

2.1 植草护坡技术

植草护坡技术常用于河道岸坡及道路护坡上。目前,国内很多生态河岸的治理都使用的是这一技术,我们在生态河岸的探讨中也经常使用。这一技术主要是利用植物地上部分形成堤防迎水坡面软覆盖,减少坡面的面积,起到护坡的作用;利用植物的深根系,加强植物的护坡固土作用。还可以改善原有的驳岸没有流动性,单一性,使河道流速再高都不受影响。有些原有河道硬化破坏了河岸与河床之间在水文和生态上的联系,破坏了可以降低水温的植被,植草护坡后可以使其发挥截留雨水,稳固堤岸,过滤河岸地表径流,净化水质,减少河道沉积物的作用。同时,还可以增加河岸生物的多样性。

2.2 三维植被网护岸

三维植被网技术多见于山坡及高速公路路坡的保护中,这一技术现在也开始被用于生态河岸的防护上。它主要是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据原有的边坡、地形进行处理,把三维植被网技术用于生态河岸的护坡上,通过植物的生长对边坡进行加固,根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层土工合成材料,并按一定的组合与间距种植多种植物,将河岸的垂直堤岸护坡改造成种植池。

2.3 河岸防护林护岸

在生态河岸种植树木或竹子,形成河岸防护林,减小了水流对表土的冲击,减少了土壤流失。还可以在河岸边种植菖蒲,形成防风浪的障碍物,将原有泥石堤岸改造成用土做堤,降低河岸坡度,形成缓坡,在缓坡上种植草坪和乡土植物,形成游人可以接近水界面的低水位网格亲水步道。河岸防护林可以起到保持水土、固土护岸作用,

又可以提高河岸土壤肥力,改善河岸周边的生态环境。

3 生态河岸的规划与构建

以生态护岸为设计的亮点,主要以新的施工技术应用于驳岸施工。我们可以根据河流地形的高低,改造和减少混凝土和石砌挡土墙的硬质河岸,扩大适生植物的种植空间,建立亲水平台,构建层次丰富的岸线。先抛石,在常水位线以下用三围网固土,造缓坡草坪入水,在常水位以上种植物护坡,造景观。

河流生态恢复的目的之一就是促使河岸系统恢复到较为自然的状态,在这种状态下,生态河岸系统具有可持续性,并可提高生态系统价值和生物多样性。生态河岸规划所遵循的原则归纳有下列五项:尊重自然的原则,植物合理配置原则,避免生物入侵的原则,可持续发展原则,协调统一的原则。

我们针对某一水域的地理环境为主提出生态河岸,旨在以生态原则提高水体的自洁能力,使该水体对保持城区水生态平衡,使城市与环境协调发展,人类、多种动植物和谐共处,达到一种自然平衡的状态,建设有特色的新型城市景观。加强生态环境保护建设,对该水域进行综合治理,加强该水域及周边的产业规划,进行产业调整。

4 生态河岸构建的技术推广体系

本文在研究生态河岸自然特征即河流主要生态问题的基础上,根据生态河岸建设的基本原则,探索了对规划构建的生态河岸进行综合评价的指标和评价方法,总结出开展长江中游城市生态河岸建设的一些技术推广体系。主要研究结果如下:

(1)大多数生态河岸存在的生态问题主要表现在水体污染严重,原有驳岸破坏了生态平衡,植物多样性低,河岸异质性降低四个方面。

(2)生态河岸规划的原则,既要遵循尊重自然、植物合理配置、避免生物入侵、可持续发展以及协调统一的普遍性原则,又要基于公园原有河岸的自然特征和生态问题,对河岸进行技术改造,增加河岸的亲水空间,加强对河流的综合治理,把公园与周边的公园结合起来,形成有特色的滨水景观。

(3)在生态河岸的规划建设中,把工程措施和植物建植措施有机结合起来。植物设计以应用乡土树种为主,考虑四季景观,在不同的景区使用不同的植物来渲染意境。在河漫滩湿地(最低水位到常水位)点缀水生植物菖蒲(Acorus calamus Linn.)、芦苇( Phragmites com munis Trin.);在河堤疏树草地(常水位到最高水位)种植枫杨(Pterocarya stenoptera DC.),林下种石蒜(Lycoris radiata)、鸢尾(Iris tectorum)和玉簪(Hosta plantaginea)等宿根花卉;在滨河疏林草地处,结合地形、铺装,配置竹林、乌桕(Sapium sebiferum Roxb.)、栾树(Koelreuteria paniculata Laxm.)、桂花(Osmanthus fragrans (thunb) Lour.)。

(4)根据公园的河岸线,将其分为几个不同的部分进行功能划分。上游可以设计为理水区,理水区保留了原有堤防基础,沿岸道路退后,将原来的垂直堤岸内侧护坡改造成种植池,并在堤脚面一侧设高水位亲水游船码头;中游设计为亲水区,亲水区保留原有水泥防洪堤基础,沿岸道路退后,在原来的垂直堤岸内侧护坡上堆土,形成种植区,并在堤脚铺设卵石,形成亲水界面,即中水位临水平台;下游设计为戏水区,戏水区的河岸边种植菖蒲,形成防风浪的障碍物,将原有泥石堤岸改造成用土做堤,降低河岸坡度,形成缓坡,在缓坡上种植草坪和乡土植物,形成游人可以接近水界面的低水位网格亲水步道。

(5)由于生态重建是一个跨越较长时间尺度的过程,因此,需要在长期对河流流域以及公园生态河岸监测的基础上,根据河流生态系统健康评价要求,结合生态河岸规划建设情况,运用模糊综合评价法,从结构稳定性、景观适宜性、生态健康、生态安全方面对河流生态河岸开展综合评价。

(6)生态河岸建设的关键技术体系表现在根据河流地形的高低,改造和减少混凝土和石砌挡土墙的硬质河岸,扩大适生植物的种植空间,建立亲水平台,构建层次丰富的岸线。

(7)应加强对规划构建的公园生态河岸生态系统的基础研究,重点研究河岸生态系统结构、功能及其稳定性,并应加强定量化研究。

参考文献

[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] 夏继红,严忠民.生态河岸带的概念及功能.水利水电技术,2006,5(37):156-189.

[3] Boon P J.宁远,沈承珠,谭炳卿,等译.河流保护与管理.

恢复生态系统的主要方法范文3

关键词:湿地,分布与现状独特生态学意义,恢复

湿地是地球上三类最重要的生态系统(森林、海洋和湿地)之一,是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统,也是人类赖以生存的最重要的环境资源之一。湿地的定义较多,可分为广义和狭义两大类,1971年签署的《湿地公约》(1975年生效)中的定义是一种广义的被国际认可的,即:“不论其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体,包括低潮时水深不超过6m的水域”。因此,湿地不仅仅是我们传统认识上的沼泽、泥炭地、滩涂等,还包括河流、湖泊、水库、稻田以及退潮时水深不超过6米的海水区 [1] 。

1. 我国湿地的分布与现状

我国是世界上湿地类型多、分布广的国家之一,就类型而言,我国不仅拥有《湿地公约》定义的全部所有类型,而且还有中国独特的干旱、半干旱区的盐沼,青藏高原的嵩草草甸湿地等特殊类型;就分布而言,北起黑龙江最北江畔、南到海南岛和南海诸岛,东自沿海,西至干旱的西北地区,甚至帕米尔高原都有湿地分布;就面积而言,根据国家林业局提供的数字显示,历史上我国湿地总面积曾经达到过6570万hm 2 ,占国土面积的7%,占世界湿地面积的11%,是世界上湿地面积最多的国家之一,而2004年的一项调查却显示,我国的湿地总面积却为3848万hm 2 ,降到了国土面积的3.77%,远低于世界6%的平均水平 [2] 。 目前我国的自然湿地面临严重威胁:a.对湿地的盲目开垦和改造;b.湿地的污染加剧;c.生物资源过度利用;d.水土资源的不合理利用;e.水土流失和泥沙淤积日益严重;f.湿地保护管理体制不完善,经费投入不足。免费论文。特别是污染和湿地资源开采过度,对天然湿地的破坏最大,我国江河中有70%遭到污染。此外,我国还有约40%湿地生态系统受到严重退化的威胁,特别是近50年来湿地的退化和丧失以惊人的速度发展。如黑龙江省三江平原地区是我国最大的沼泽区,这块湿地从1975年的500万hm 2 缩小到21世纪初的113万hm 2 。长江中下游在近30年内,因围垦而丧失湖泊面积12万km 2 ,丧失率达34.16%。其中洞庭湖面积有50年代初4300km 2 ,减少到现在的不足2270km 2 。免费论文。20世纪50~90年代围垦海岸湿地达119万hm 2 ,围垦的湿地81%改造成农田,19%用于盐业生产。东南沿海的红树林湿地面积1986年为2.12万hm 2 ,到1995年实有面积仅为1.01万hm 2 ,另外青海、西藏等地区的湖泊也大面积收缩 [3] 。

2. 我国湿地的独特生态学意义

湿地生态系统具有陆地生态学和水域生态学所无法涵盖的特征和特性,其独特性在于特殊的水文状况、陆地和水域生态系统交错带作用以及由此而产生的特殊的生态系统功能,在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、促淤造陆、净化环境、维持生物多样性和生态平衡等方面均具有十分重要的作用,有“地球之肾”之称 [4] 。

由于中国湿地的特殊自然条件和地理位置,使其在世界水禽保护中具有独特的生态学意义。

2.1 中国湿地是东半球水禽的主要越冬地

每年冬季有来自俄罗斯、日本、朝鲜和中国北方的鹤类在江苏盐城湿地越冬,包括丹顶鹤、白鹤、白枕鹤、白头鹤、灰鹤等。尤其以丹顶鹤的数量最多,有600余只,是世界丹顶鹤主要越冬地。鄱阳湖湿地,每年冬季有来自各地的白鹤2000~3000只,是世界白鹤主要越冬地之一。

沿海湿地是天鹅主要越冬地。山东荣成湿地,有天鹅5000只左右。上海崇明岛有天鹅3000~5000只。俄罗斯的红嘴鸥(Larus ridibundus)和银鸥(L.argentatus),冬季到云南越冬。

江苏的洪泽湖是大鸨(Otis tarda)的越冬地,每年10月有大鸨从俄罗斯、蒙古、朝鲜和中国北方到洪泽湖越冬,数量达5000~700只,是世界大鸨最集中分布区。

新疆天山海拔2300~2800m的巴音布鲁克湿地,每年夏天有来自各地的天鹅5000~8000只,是世界最大的天鹅繁殖地之一。中国三种天鹅,此地都有。

新疆塔里木河流域,夏季有自印度越过喜马拉雅山到新疆繁殖的赤嘴潜鸭(Netta rufina)和其他鸭。

2.2 中国湿地是南北半球候鸟迁徙途径的重要“中转站”

中国沿海湿地及岛屿是鸻鹬类和鸥类在西太平洋地区自澳大利亚、新西兰,由南向北迁徙路线的栖息地和停歇地。有的水禽经中国沿海湿地停歇后中转,再飞往西伯利亚繁殖,秋季再由北方经中国返回澳大利亚或新西兰。如上海崇明岛有39种水禽被列为中澳保护候鸟协定,夏季旅鸟多达几十万只。深圳福田红树林有红胸鸻(Charadris asiaticus)等10多种水禽,每年春天从澳大利亚集群经此迁到西伯利亚繁殖,秋天再返回澳大利亚,往返均在福田停歇。

3. 我国湿地的生态恢复与展望

湿地生态恢复的理论基础是恢复生态学。恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复和重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。所谓生态恢复是指根据生态学原理,通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法,人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程,调整、配置和优化系统内部及其外界的物质、能量和信息的流动过程和时空次序,使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平 [5] 。湿地的生态恢复指在退化或丧失的湿地通过生态技术或生态工程进行生态系统结构的修复或重建,使其发挥原有的或预设的生态服务功能。湿地生态恢复的效果取决于湿地生态系统的自我维持能力。目标湿地通常受到的干扰是湿地生态过程及功能的削弱或失衡,包括湿地面积变化、水文条件改变、水质改变、湿地资源的非持续利用及外来物种的侵入等多种类型。

3.1 功能恢复——结构重建的目标

在进行功能恢复时,要注意功能平衡,既由区域生态系统植物、动物、微生物等所组成的生产—转化—分解的代谢过程和生态系统与外部环境之间物质交换及能量流动关系保证正常运行。但由于各种生物的代谢机能不同,它们适应外部环境变化的能力与大小不同,加之气候、径流、潮汐等自然因素的季节变化,所以生物与环境间相互维持的平衡不是恒定的,而是经常处于一定范围的波动,是动态平衡。

3.2 结构恢复——功能恢复的前提

生态系统的功能是以生态系统的结构为载体的。生态系统最主要的生态功能——能量流动与物质循环,也要依赖于生态系统的食物链。而在大多数生态系统中,每一项生态功能往往都由具有相似功能的若干物种组成的群体——功能群来完成。任何一个功能群的缺失都会导致系统的功能发生本质的改变,而单一物种的缺失可以通过功能群内物种间互补而弥补。凡是增加原有功能群数量,并且有利于各功能种团内物种数量增加的措施,都可认为是有利于结构恢复的,反之则是对系统结构的破坏。免费论文。这就要求在进行结构重建时,除了要增加生态系统的生物多样性外,还要维持和增加各功能群的多样性,使生物与生物之间、生物与环境之间、环境各组分之间保持相对稳定的合理结构,及彼此间的协调比例关系,维护与保障物质的正常循环畅通。

3.3 我国湿地生态恢复的成功范例

a.我国在湿地生态恢复方面最为成功的例子是贵州威宁的草海。为了扩大耕地面积,1970年曾排水疏干草海,湖中的鱼类、贝类、虾和水生昆虫等几乎绝灭,所剩水禽也寥寥无几,地下水位下降,农业减产,自然生态失去平衡。1980年政府决定恢复草海,实施蓄水工程,恢复水面面积20km 2 ,平水期可达29km 2 。目前,生物物种已得到恢复,湿地恢复效果良好,被国外专家视为中国湿地生态恢复的成功典范。该湿地作为我国特有物种黑颈鹤的主要越冬栖息地,目前已被建立为国家级自然保护区 [4] 。

b.长江口九段沙湿地生态工程。1996年专家对九段沙生态系统全面调研后,通过促进植物群落演替的方式来加速九段沙新生湿地的淤积与发育。1997年在九段沙实施了近100 hm 2 面积的种青促淤生态工程。5年之后成功达到了预定目标,与此同时,九段沙湿地的水质净化能力得到大大提升,其生态价值也被人们认识,2002年建立了九段沙湿地自然保护区,2005年九段沙湿地上升为国家级自然保护区。

像上述事例,我国其他地方还有许多。可喜的是,随着人们生态意识和可持续发展意识地不断提高,人们对湿地的认识也在不断地深入,越来越多的学者加入到对我国湿地保护的相关研究之中,同时,我国中央和地方政府将根据《全国湿地保护工程规划(2002—2030)》,计划在2006年至2010年,投资70多亿元,开展湿地恢复的试验性工作,保护和合理利用好一批湿地,并且把湿地保护纳入法律保护的框架内 [2] ,有效遏止我国湿地保护的严峻形势,实现我国湿地生态系统的良性循环和可持续发展。

参考文献:

[1] 刘守江.中国湿地资源的现状、问题与可持续发展研究.宜春学院学报(自然科学),2004,26(6):10.

[2] 我国湿地保护形势严峻.淄博晚报,2007年2月1日B 8 .

[3] 张明亮,焦士兴.我国生态环境进化的问题分析及对策.国土与自然资源研究,2003,32(3):32-34.

恢复生态系统的主要方法范文4

城市湿地是一个开放的体系,除了自然生态系统,还要与城市环境相适应。建立城市湿地公园是维持城市湿地可持续发展的重要手段。根据湿地公园的内涵和形成过程,国外对湿地公园的研究一般分为自然湿地公园和人工湿地公园两大类。一类主要是对未遭到破坏或者破坏很小的天然湿地上划分一定的范围,建设不同类型的辅助设施,开展科研教育和生态旅游,主要研究湿地的水环境、动植物的栖息地、生物多样性以及管理和经济政策。另一类主要是对人工湿地的研究。目前对人工湿地的研究主要是运用生态工程的方法建设,恢复自然湿地的生态结构和基本功能,研究方向主要集中在湿地功能的分类、污水处理和水的循环利用、城市功能完善、湿地景观设计和生态重建[2]。

2中国湿地公园现存问题

城市湿地公园的出现给城市带来了很大的生态效益,也为居民提供了休闲、娱乐科普教育的场所。然而,在城市化的发展进程中,城市湿地格局发生了变化。中国的城市湿地在近几年内物种数量急剧减少,生态功能恶化,湿地面积与数量大幅下降[3]。造成以上现象的主要原因包括以下几个方面。

2.1水体的污染与富营养化

城市工业、农业、生活废水流入自然水体,进入城市湿地系统,对湿地的生物多样性造成严重破坏及湿地生境的恶化,抑制了湿地生态功能的发挥。生活污水和化肥流失进入水体,会导致水体富营养化,使浮游生物种类单一,引起藻类爆发性生长,从而使整个湿地生境恶化。

2.2城市围垦开发

城市扩张导致湿地面积大量减少。湿地生境连续性被破坏。同时,人口增长造成城市用水大量增加,湿地水源供应减少,湿地退化加速。围海造田、城市建设等开发方式,导致湿地面积减少、生境破碎化程度增加。

2.3生物入侵

外来物种入侵,导致本土物种灭绝。人为因素造成的物种入侵成为威胁湿地生物多样性及生境环境的重要因素。例如曾经作为饲料、防治重金属污染的水葫芦,如今已成为入侵物种,遍布水面,造成水生生物大量死亡。

3湿地公园生境设计策略

基于上述问题,可采取的湿地设计策略包括:湿地的生境设计和湿地物种恢复。湿地生境设计包括湿地水环境和基底的恢复,尊重湿地生态系统结构,恢复退化的湿地生境。湿地物种的恢复包括乡土湿地植物群落的恢复及湿地动物栖息地的构建。

3.1湿地的生境设计

湿地生境的恢复包括基低和水环境的恢复。基底恢复主要通过工程措施,改良土壤,维护基底的稳定性;水环境恢复包括水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。针对湿地严重的栖息地破碎化的生态恢复目标之一是将退化的生态系统恢复到被扰乱之前的状态,并尊重生态系统的结构、功能和组成。结合干预的恢复手段通常包括缓解造成栖息地退化的破坏因素以及重新建立关键的生态系统组成(陆生植物等)。例如,湿地恢复主要包括控制排水和挖掘,种植关键的湿地植物物种。这种强调恢复组团植物要素的方式是大多数修复工程的典型手法[4]。要成功地重建湿地生物多样性,就必须在植被修复的基础上,注重恢复生物之间的相互作用过程[5]。西溪湿地公园是目前国内第一个集城市湿地、文化湿地于一体的国家湿地公园。其自然地形为低洼水网平原,由于长期过度开发利用,已失去了纯自然湿地景观,除少数废弃农田自然恢复形成的湿地环境外,大部分为田间杂草群落。人工鱼塘与河流、湖泊、场地中鱼塘、湖面、河道、塘基、渚构成次生湿地景观。西溪湿地的生境恢复设计中,通过河道清淤、植物物种修复、驳岸生态化改造等措施,对场地的水环境、土壤、动植物资源及历史文化进行保护和恢复。尊重现状植被的形态,体现西溪特有的植物群落景观。坚持多样化、自然化和本土化的原则,选用本土植物。湿地植物群落要兼顾生物多样性和景观效果。对于基底条件较好的区域,保持其自然演替的状态;对于被破坏的区域,在西溪湿地植被现状群落的基础上,根据生态及造景要求进行合理配植。植物物种的选择,应遵循自然湿地中稳定群落的物种组成比例,以形成自维持能力好的生态系统。注重群落的优势种,抓住关键,按照自然规律配置主要植物,带动整个生态系统的恢复[6]。

具体恢复措施主要包括:1)污染源的处理生活污水及鱼塘废水是主要污染源。通过迁移人口、退耕还林还草、周边外源性污水做截流处理。为湿地公园的景观打造创造良好的基础。2)地形改造,建立缓坡,营造多样的湿地环境西溪湿地大多数堤岸较陡,环境相对单一,不利于植被的固着和动物的栖息。将部分陡峭堤岸改造成缓坡,增加水路过渡带宽度,允许不同植被带的植物群落过渡,为丰富的湿地植物群落提供可能,进而为湿地动物提供栖息、繁殖的场所。3)水塘改造浅水池塘比深水池塘更合适野生的生物栖息,将原有的深水塘改造成不同深度的浅塘。在湿地植物景观规划中,保留和营造典型的湿地特征地域,以营造种类丰的湿地植被群落,增加湿地生物多样性和景观多样性。4)保留枯木枯木除了作为景观要素外,也是湿地鸟类的停歇处。从生态上来说,死去的树木可以为生物提供栖息地,有利于野生动物的繁衍。5)模仿自然湿地植物群落的生态结构西溪湿地属于亚热带湿地,分为草本湿地、水域植被,包括高草湿地型、低草湿地型、浅水湿地型。营建时遵循相似地域湿地群落的物种组成和比例进行配植。初期设计较多的物种在演替后,群落中生物多样性丰富,生态结构更加稳定。西溪湿地的生境恢复是国内一个典型的成功案例。在营造过程中,注重在区域水文、土壤、生物资源调查的基础上,营造适合湿地植物生长的多样化的环境。在植物群落的生态结构上,从群落整体出发,强调对群落中关键物种的保留,在引入外来物种时须谨慎考虑,避免入侵物种的扩张。湿地生态系统的恢复重建最有效的途径是顺应生态系统的演变规律,进行适当的人工干预,营建顶级群落,可使湿地生态系统尽快达到稳定状态,这对城市湿地公园生境的恢复重建有很好的指导作用。大诺特里乡村花园(GreatNotleyGardenVillage,south-eastEngland,UK)坐落于英格兰东南的Braintree附近,这里曾经是农田。GreatNotleyGardenVillage人工湿地设计提供了一种利用植物处理地表径流污染的生态方法。它是由乡村公共置业(CountrysideProperties)设计的,包括一个乡村公园和一个观赏池塘,湿地和周边的树林和草地为野生动物提供了栖息地同时成为了一个当地居民休闲娱乐的中心区域。对湿地和旁边的休闲池塘的设计旨在修复生态系统以及作为一个平衡池塘来储存地表径流,并以一定的流速排入市政排水系统[7]。为了将渗透量降到最低,芦苇种植床由不透水的砾石粘土构成,设计小于等于1%的排水坡度以帮助水排入种植床。从进水口排入的水流经过两个沉淀沟,使固体悬浮物沉淀。在150mm厚的土层种植宽叶香蒲、水葱、黄菖蒲。表层土为原有的农耕土壤,有足够的养料供植物初始阶段生长。三角形的砾石区(构成了超过湿地面积三分之一的表面区域)从进水口下的沉淀沟开始种植了10000株芦苇,湿地的剩余部分在六个出水口前交替种植香蒲属、鸢尾属、藨草属植物。水流会到达流水系统表面的土壤层。由于土壤的渗透系数比砾石低,表面径流将会成为这片种满宽叶香蒲和水葱的湿地的主要水源。最终径流会通过六个出水管进入休闲池塘,随后会通过一个狭窄的排水口进入河道。第一年投入使用后,调查数据显示改湿地可有效过滤地表径流中的重金属如:镉、铜、铅、锌等。为了保持湿地过滤重金属的能力,须每年对沉淀池进行清淤[8]。大诺特里乡村花园是修复湿地生境并利用湿地植物处理地表污染径流的经典案例。利用原有耕地土壤作为生境植物恢复的基底,利用地表径流为水生植物提供水源,建立具有净化作用的可持续湿地生态系统。

3.2湿地的物种恢复

3.2.1湿地植物景观修复及设计湿地植物可以改善水质,为湿地生物供氧;同时增加湿地公园景观层次。湿地植物主要有五大类型:沼生植物、挺水植物、漂浮植物、沉水植物、耐水湿乔灌木。在湿地公园的设计中,应尽量增加生物多样性,提高生态系统的复杂度,组成稳定的湿地生态系统。湿地公园植物配植应结合生态和美学,从空间和时间两个维度进行合理搭配,以保证其净化功能和景观效果。

3.2.2空间维度植物配植(1)水平尺度植物配植结合自然群落结构,从水体向水岸植物群落依次为:沉水植物-浮水植物-漂浮植物-挺水植物-湿生植物-陆生植物。沿水岸方向的植物群落分布以片层的形式出现,水生植物群落结构较简单,统一片层内,相同的水深条件下,选用1~2种植物,否则会一起种间竞争影响观赏效果。(2)垂直尺度植物配植水生植物垂直分化不明显,不同类型的植物对水深有相应的要求。湿生植物:0~10cm,挺水植物:5~50cm,浮水植物:20~50cm,沉水植物:20~200cm。根据水深层次进行植物组合的搭配。

3.2.3时间维度植物配植合理进行季相搭配,做到尽量延长观赏期。北方的湿地公园选择耐寒性强、根系发达的湿地植物,芦苇、香蒲等,以保证冬季的湿地净化功能和景观效果。灌木柳等湿生灌木也是很好的冬季植物。

3.2.4湿地动物保护与恢复湿地动物是湿地生物多样性的关键要素。动物处于生态链的较高层,需要良好的生境来承载。湿地动物主要包括:湿地底栖类、湿地两栖类、湿地鱼类、湿地鸟类。湿地动物群落的保护与恢复关键是栖息地,鸟类是湿地中最活跃的动物,多样化的湿地景观才能够吸引鸟类栖息。鸟类栖息地生境主要包括:深水区、浅水区等。深水区适合游禽活动,浅水区栽植水生植物吸引涉禽繁殖。同时要保证湿地水质,通过水闸阻隔外界污染源。其他湿地动物可以通过植物群落的打造,逐渐形成稳定的生态系统,供其栖息繁殖。伦敦湿地中心(WWTLondonWetlandCenter)位于伦敦市区西南部泰晤士河沿岸巴恩斯,占地约4.4×105m2。20世纪80年代末,随着环伦敦的供水蓄水工程的出现,维多利亚水库面临废弃:水库由4个混凝土蓄水池构成,面积达56.6hm2。在野禽及湿地基金会(TheWildfowl&WetlandsTrust)、泰晤士水务公司、伯克利地产的共同努力下,原废弃场地变成了一个复杂多样的湿地栖息地,包括一个环境教育中心和展示中心,吸引着每年250000国内外的游客来参观学习湿地保护的相关知识。[9]这些维多利亚水库曾经是越冬野禽的重要栖息地,在1974年被定义为特殊科学价值地点。凤头潜鸭和琵嘴鸭全国数量最多,其他种类如红头潜鸭和水鸭也达到一定数量。这个场地是英国斑头秋沙鸭主要的越冬地。由于过渡捕鱼及其他人类活动,越冬鸟类从20世纪70年代中期开始数量下降。伦敦湿地中心在废弃水库的基址上,进行湿地生境的修复重建:根据生境特征和水文特点,伦敦湿地中心分为6个区域(图2),其中包括3个开放水域:蓄水泻湖、主湖、保护性泻湖,和3个单元:芦苇沼泽、季节性淹没草原和泥滩。设计的关键是精确的控制各个单元的水位,每个单元相对独立。提高原有混凝土坝,保留水库原有水位,在每个单元构建泥墙、操作杆,使各栖息单元水位得以控制,不受季节水位变化的影响。有约30hm2的场地用于为众多湿地野生动物提供栖息场所,包括特别是特色物种以及依靠泰晤士河谷迁徙的珍稀物种。伦敦湿地公园在处理人与湿地野生动物的关系上是城市湿地公园设计的典范。为了保证游客近距离的观测野生动物同时又不惊扰动物的生活,不破坏保护区的生态环境。公园梳理了人流活动,将公园进行合理分区规划。伦敦湿地中心通过对人和水的统筹协调,将废弃水库变成了城市中心的湿地公园,很好的平衡了人类活动与自然环境。在为野生动物提供不受打扰的栖息地同时,为游客提供了近距离接触湿地的机会。

4结语

恢复生态系统的主要方法范文5

1.1气候变化对森林生产力的影响目前我国对于树木的生长状况和生态功能的发挥水平都是通过森林生产力来衡量的,森林生态力作为一项重要的衡量指标,所以在对未来气候变化对森林生产力的影响上通过建立生产力模型来进行预测,从模型预测可以看出,在气候变化后,我国的森林生产力从东南向西北将会呈现递增的趋势,而且在气候变化影响下,树种变化也较大,其中会以兴安落中松其增益为最大,其他一些则为次之。

1.2气候变化对森林灾害的影响随着气候的不断变暖,使水热区域分布发生了较大的变化,温度的升高,可以使植被的生长季节得以延长,对森林生产力的提高具有积极的意义,但气候的变化也会导致在春季时倒春寒严重,从而发生冻害的可能性要大;另外,气温的上升,也会导致蒸发量增大,容易发生旱灾,而一旦出现旱情,则会导致森林火灾的系数上升,不利于森林防火。同时气候的变化,会使降水的分配产生一定的变化,这样在一些地方雪灾的发生机率则会提高。

2森林生态系统对气候变化的反馈机制

森林生态系统能够改变区域小气候,减少地面长波辐射对大气的增温效应。更值得注意的是森林大量吸收大气中的二气化碳,成为巨大的碳汇,在全球碳循环与平衡中具有极为重要的作用,为减缓全球变暖、发展低碳经济作出重要的贡献。目前森林碳储量约占全球植被碳储量的86%以上。作为陆地生态系统的主体,森林生态系统的碳循环与碳蓄积在全球陆地碳循环和气候变化研究中具有重要意义。森林生态系统与其他生态系统相比,其面积最大,生产力和生物量累积最高。森林在吸收碳的同时也释放出碳,毁林是碳释放的主要原因。我国森林覆盖率从呈现逐年上升的趋势,人工林面积居世界第一,森林的碳汇功能显著增强。

2.1我国森林生态系统碳循环研究起步较晚,与国外研究相比还存在差距,表现在野外试验有限、布点密度不足、数据积累时间短、多停留在静态模型上。因此我国森林碳循环研究应注意以下方面:一是模拟人为活动的影响,一方面分析人为破坏森林生态系统的因素,另一方面分析人类管理或复原森林生态系统的因素;二是充分考虑森林生态系统的代表性和特殊性,有规划地增加野外观测点,利用地理信息系统、遥感技术和方法多尺度研究,为模型构建和运行提供工具和数据;三是注重动态模型发展,重视机理研究,碳循环模型与气候模型相结合,研究气候变化对碳循环的影响及森林生态系统对气候变化的反馈机制,为我国制定温室气体排放政策提供理论基础和依据。

2.2森林生态系统是陆地生态系统的主体,生态系统的结构越复杂、组成越丰富,则生态系统的稳定性越好,抗干扰能力越强。森林生态系统对气候变化有较强的自适应性,能够在一定变化范围稳定,对气候变化有相对滞后的特点。然而气候变化对森林生态系统的影响不容忽视,掌握气候变化对森林生态系统的影响规律是合理保护、管理、恢复生态系统的关键,所以应该加快科研步伐,揭示未来气候变化对森林生态系统的直接和潜在影响;提前预防,保护濒危物种,防止有害物种入侵;因地制宜,以恢复为主,建立和保护可以持续发展的森林生态系统;掌握气候变化对物候的扰动,加强对灾害(雪灾、火灾、冻害、病虫害)预测预报能力,合理预防。

3结束语

恢复生态系统的主要方法范文6

关键词:采矿废弃地;生态恢复;滇池流域

中图分类号:S718.52;S728文献标识码:A文章编号:1671 - 3168(2012)01 - 0072 - 06

Ecological Restoration Techniques for Mining Wasteland in Dianchi Basin

ZHOU Huirong

(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.

作者简介:周惠荣(1975 - ),女,广西柳州人,工程师。从事林业调查规划设计工作。长期以来,滇池流域范围内的大量矿山开采对流域生态环境及整体景观造成极大影响,为此,昆明市委、市政府作出全面关停滇池流域“五采区”的决定,矿区关停后形成的大量采矿废弃地亟需治理和开展生态恢复。

开展采矿废弃地生态恢复工作是保护滇池流域生态环境、建设昆明宜居城市的重要举措,也是推动“城镇上山”和工业项目上山实施的土地专项整治重点之一。由于采矿废弃地是一种严重退化的生态系统,其生态特点接近于裸地,生态恢复难度极大,恢复技术的选择和设计尤为关键。

1采矿废弃地生态恢复的主要理论基础

1.1恢复生态学理论

恢复生态学理论认为,退化生态系统依靠自然恢复或通过人工措施,采用适当的工程方法和植被重建,可恢复退化的生态系统[1],且恢复后的生态系统具有自我维持和自我调节能力。自然恢复指生态系统受损未超负荷,压力和干扰去除后,恢复可以自然发生。当生态系统的受损超负荷并不可逆时,依靠自然力很难或无法使系统恢复到初始状态,必须依靠人工措施恢复,如图1所示。

图1 生态恢复途径

Fig. Ways of ecological restoration

许多研究认为,自然恢复会形成更为稳定、丰富的植被群落,但采矿废弃地上植被的自然恢复是十分缓慢的,出现木本植物定居最快也要在5年以上,再经过20~30年,木本植物的盖度才能达到14%~35%[2],50~100年左右才能渐渐恢复,而土壤系统的恢复可能要持续100~1 000年[3]。采矿废弃地属极度退化生态系统,其受损是超负荷的,是生态学中典型的极端条件下的恢复和重建[4],恢复途径应以人工恢复为主。

1.2基础生态学理论

相关的基础生态学理论主要有群落演替、限制因子、生态适宜性和生态位、生物多样性等理论。限制因子即影响植物生长的土壤、水分、温度或光照等一个或多个因子;生态适宜性及生态位理论中,“生态位宽度”、“生态位重叠”被认为是物种多样性和群落结构的决定因素[5]。生物多样性有利于维持生态系统长期的生产力和稳定性。

生态恢复一般应遵循从低级到高级、从先锋群落到顶级群落的演替规律,并首先解决恢复中的限制性因子问题。生态位宽的物种具有较强适应性,可作为先锋树种;生态位重叠小的物种适宜作为伴生树种,需考虑适宜的个体数量以维持物种多样性。

林 业 调 查 规 划第37卷第1期

周惠荣:滇池流域采矿废弃地生态恢复技术

1.3景观生态学理论

景观生态学理论认为,景观异质性有利于物种生存延续和生态系统稳定,结合景观异质性原理建立生态恢复的目标,可给退化生态系统恢复带来现实、空间联系及高效的优势。

生态恢复除了物种层次、种群和群落层次的恢复外,还应考虑景观层次的恢复,即从更广的区域至景观尺度综合考虑。但景观层次的生态恢复实践刚起步,其尺度大小和有效性有待研究。

1.4土壤学理论

土壤是植物生长繁育的基础,不同土壤的理化性状,即土壤物质组成、质地、结构、养分以及水、气、热状况等直接影响到植物能否健康持续生长。

采矿废弃地中,只有在土壤基质恢复的前提下,植物群落才能在废弃地上重新构建,而后生态系统才能渐渐恢复。

2采矿废弃地现状

2.1采矿废弃地类型及特点

滇池流域采矿废弃地共224个,总面积为2 990.6 hm2,分布在主城四区及呈贡新区、经济技术开发区、晋宁县,均位于滇池流域Ⅱ级保护区范围内[6]。开采方式均为露天开采,根据采矿矿种可分为采石、采矿、取土和采砂4类废弃地,其中以采石、采矿(主要是磷矿)类废弃地为主,分别占总面积的40.3%和40.6%。

2.2采矿废弃地对滇池流域生态环境的影响

2.2.1环境污染

由于废弃地内植被破坏、地表,产生大量扬尘污染大气环境;疏松堆积物极易流失,影响地表和地下水;采矿废弃物中含有污染成分,伴随着水土流失而污染滇池水体。据霍震等人(2009)研究,滇池流域生态环境高敏感区主要受到采石和磷矿污染源影响[7]。

2.2.2水土流失

矿产开采导致大面积人工裸地的形成,水土流失严重。根据滇池流域土壤侵蚀遥感调查成果,滇池流域水土流失面积达736.84 km2,占流域总面积的12.8%,年土壤侵蚀总量283.1万 t,土壤侵蚀模数为994 t/(km2·a),年均剥蚀厚度0.74 mm/a[7]。

2.2.3景观破坏

露天采矿造成山体、岩石,特别是采石形成的众多山体缺口使城市面山千疮百孔、支离破碎,严重破坏了滇池面山景观,影响景观的环境服务功能。

3采矿废弃地生态恢复技术

3.1恢复原则和思路

遵循可持续性、协调性、与景观再造相结合等原则,按照恢复与开发利用相结合的基本思路,结合“城镇上山”和工业项目上山的需求,尽快恢复植被、控制水土流失、消除安全隐患,将废弃地恢复到自然的或可利用的状态。

3.2技术分类

针对滇池流域采矿废弃地特点,结合恢复原则及思路,将生态恢复技术分为地形地貌恢复及修整技术、土壤基质恢复技术及植被恢复技术3类。在采取削坡、护坡、场地整治、客土覆盖等工程措施以维持地表基底稳定、恢复土壤本底的基础上,实施植物措施来恢复和重建稳定的植被群落。

对于分布在城镇面山、重要交通干线两侧,对生态环境和城市形象有重大影响,或面积较大、具有较大开发利用价值或存在较大安全隐患的废弃地,必须先进行地形、地貌的恢复和修整,在此基础上恢复土壤基质及植被或进一步开发利用;面积小、影响不大或无开发利用价值的废弃地则以植被恢复措施为主。

3.3生态恢复技术及方法

3.3.1地形地貌恢复及修整技术

地形地貌恢复和修整包括山体修整、场地整治、防排水工程3方面,山体修整即实施削坡、护坡工程,使开挖边坡坡面和山体稳定;场地整治是通过回填、挖高填低或挖低填高,对破碎地形进行恢复或整理,使场地景观与自然景观协调,为后续开发利用奠定基础;设置防排水系统是为满足场内防洪及安全的要求。

1)削坡工程

对土质边坡高度大于5 m、石质边坡高度大于8 m的不稳定边坡进行分级削坡,同时清除坡面浮土和松动危岩体,使坡面安全稳定。削坡一般采用直线型、台阶型和分级马道3种形式。直线型适用于高度小于15 m且结构紧密的均质土坡,或高度小于10 m的非均质土坡;台阶形适用于高度在12 m以上、结构较松散,或高度在20 m以上、结构较紧密的均质土坡以及石质坡面;分级马道适用于高度在10 m以上的弃渣场、排土场和采砂场边坡,马道宽2 m。削坡后的坡比一般应缓于1∶ 0.5。

2)护坡工程

护坡包括坡脚防护和坡面防护,坡脚防护以挡土墙为主,墙后排水;坡面防护以植物护坡为主,也可采用工程护坡或砌石草皮等综合护坡;另外,对现场条件不允许、削坡工程量太大或削坡无法有效改善其稳定性的边坡,可采取注浆加固法、预应力锚杆(索)和SNS主动防护网进行加固防护。

3)场地整治工程

对采石场、采矿废弃地的采空区、采坑等坑凹地,利用煤矸石、粉煤灰或其它城市固体废弃物和工业废弃物,或污泥、垃圾等有机废弃物填平,恢复原地形地貌;对于地形破碎的采区,按合理的场地标高,挖高填低修整地形;挖低填高则是利用场内采空区、采坑或凹陷地形,进一步深挖改建作为小水库、鱼塘等利用,填高部分恢复为农地、园地或林地。对整治后作为建设用地利用的,对场地稳定性和坡度要求较高,坡度一般应小于8°,回填材料以土夹碎石为主并分层铺设辗压;复垦为农地的一般坡度在15°以下即可,回填材料则以有机废弃物为主。

4)防排水工程

场内根据防洪排水需要修建浆砌石或土质排水沟渠,排水沟分干渠与支渠,断面形状采用梯形或矩形,断面大小根据汇水量和洪峰流量计算确定。

3.3.2土壤基质恢复技术

1)覆土工程

对土层薄或无土壤层的采石场、采矿废弃地,须采用全面或局部客土覆盖的方法恢复土壤基质。客土土源首选表土或熟土,如昆阳磷矿开采时设置的内排土场存放剥离表60.7万 m3,全部用于闭坑区植被恢复。而绝大部分废弃地没有收集存放表土,若异地取土则会造成2次环境破坏,因此客土可利用渣土或基础建设开挖弃用的心土进行土壤熟化后再使用。常用土壤熟化技术措施有:施用有机肥(如人畜粪、塘泥、沼气渣肥、食用菌袋料渣、废弃中药渣等)、种植绿肥(如紫花苜蓿)、施用生土熟化专用肥等。全面客土覆盖厚度一般为:土质边坡3~5 cm,岩质土边坡5~10 cm,岩质边坡15~20 cm。

2)土壤改良工程

土壤瘠薄、结构差的取土场、采砂场废弃地采用物理方法或化学方法直接改良土壤,即通过深翻、施加有机质(如秸秆、锯木屑、糠壳等)等改善土壤结构,或施用有机肥料、无机肥料、种植绿肥等提高土壤肥力。

3)水土保持工程

主要是通过坡顶修建截水沟、坡脚排水沟等措施,或用土工布、彩条膜等临时覆盖,在植被恢复前减轻水土流失,水土保持工程与防排水工程结合考虑。

3.3.3植被恢复技术

1)植物选配

植物种选择应遵循生态适应性、先锋性、可演替性及持续稳定性、物种多样性、兼顾景观效果等原则,树种以乡土树种为主,共选择推荐包括乔、灌、藤、草在内的41个植物种类用于生态恢复(表3)。

树种配置上宜乔则乔,宜灌则灌,乔、灌、藤、草结合,配置时考虑生态位错开,如先锋树种与群落优势种、速生树种与慢生树种、乔木与灌木草本、常绿树种与落叶树种搭配等。一般情况下,坡度35°以下可采用大中乔木、灌木、草本混合搭配,坡度36°~45°配置小乔木、灌木和草本,坡度46°~60°以草本、攀缘性灌木为主,坡度超过60°的种植藤本。

乔木 云南松(Pinus yunnanensis Franch.)、华山松(Pinus armandi Franch.)、藏柏(Cupressus torulosn D.Don.)、柏木(Cupressus funebris Endl.)、旱冬瓜(Alnus nepalensis D.Don.)、滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides Schott)、麻栎(Quercus acutissima Carr.)、滇朴(Celtis Kunmingensis Cheng et Hong.)、清香木(Pistacia weinmannifolia J.Poiss.ex Franch.)、栾树(Koelreuteria paniculata Laxm.)、黄槐(Cassia surattensis Burm.f.)、构树(Broussonetia papyrifera L.ex Vent.)、黄连木(Pistacia chinensis Bunge)、合欢(Albizia julibrissin Durazz.)、冬樱花(Cerasus serrulata(Linds.) G.Don ex London)、银杏(Ginkgo biloba Linn.)、香樟(Cinnamomum glanduliferum (Wall.)Nees)

灌木 胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)、火棘(Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li)、车桑子(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.)、红叶石楠(Photinia serrulata Lindl.)、女贞(Ligustrum quihoui Carr.)、夹竹桃(Nerium Oleander L.)、五色梅(Lantana camara L.)、云南黄素馨(Jasminum subhumile W.W.Smith)、多花蔷薇(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 戟叶酸模(Rumex hastatus D.Don)、波斯菊(Cosmos bipinnatus Cav.)、孔雀草(Tagetes patula L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、金鸡菊(Coreopsis basalis L.)、白三叶(Trifolium repens Linn.)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)、芒草(Miscanthus)、狗牙根(Cynodon dactylon(Linn.)Pers.)

2)建植技术

由于矿区立地条件差,采取挖大塘或开挖种植槽后回填客土的整地方法。坡度45°以下建植方式以植苗为主,超过45°坡面以播种为主,并结合生态植被毯、生态植被袋、三维网、生态灌浆、植生基材喷附等特殊措施建植;高陡边坡采用垂直绿化的方式,在坡顶坡脚及分台台阶上,或利用石壁中凹陷微地形、石缝等砌筑植生盆种植藤本。

3)养护管理

养护管理主要包括水肥管理、修剪、人工调控几个方面。植被恢复初期水分管理尤为重要,有条件的地方应修建蓄水池和灌溉管网进行浇灌。早期人工调控指更换树种、补植,后期则通过整枝、间伐、刈割等措施,及时调整种内种间关系,使植被向稳定群落演替。

4昆明经济技术开发区黄土坡采石场废弃地生态恢复技术方案黄土坡采石场面积达277.7 hm2,是滇池流域面积最大的采石场,位于昆明经济技术开发区洛羊街道办事处黄土坡村,老昆石公路和呈黄公路交叉口北侧,地理区位突出,拟建的呈黄快速公路及昆嵩高速公路从矿区纵贯而过。采石场地处滇池盆地边缘中山丘陵区域,属北亚热带高原季风气候。场内零星分布有云南松、圣诞树、圆柏、小叶栒子、火棘、蕨类、白茅等树种,周围主要森林类型为云南松林和圣诞树林。

4.1恢复重点及难点分析

采石场最突出的特点是地形极其破碎,边坡高陡,据调查,采石场内现有87个高陡不稳定边坡,坡度多在60°~80°,最高边坡高度达86.1 m;其次是基岩,土层极薄甚至没有土壤,坡质以石质、土石质为主,立地条件极差。采石场恢复重点是场地整治,高陡边坡是恢复难点,土壤是植被恢复的关键因子。

4.2恢复模式考虑

基于采石场面积较大、地理区位突出的优势,其恢复方向主要是土地开发利用,而植被恢复和景观营造可提升土地价值,因此恢复模式分为建设用地开发、绿地景观营造和植被恢复3种,建设用地按土地Ⅰ级开发整理的标准和要求进行恢复,景观营造恢复为园林绿化用地和风景林地,植被恢复则起到防护、隔离作用。

4.3主要技术措施

4.3.1建设用地场地平整

为避免大挖大填,结合现状地形,采用分台场平的方法,各台标高参照道路设计标高等合理确定。

4.3.2高陡边坡削坡与植被恢复

削坡坡比为1∶ 1、1∶ 0.8、1∶ 0.67和1∶ 0.5,即削坡后的坡度分别为45°、51°、56°和63°,分2~4个台阶削坡,台面宽2 m、沿内侧按2°放坡排水;坡顶和坡脚种植地石榴,台阶上种植清香木和多花蔷薇,利用地形的凹陷处、石缝等种植多花蔷薇和地石榴。

4.3.3土壤改良及整地

由于采石场土壤缺乏,所以采用外调客土全面覆盖,客土来自经济技术开发区信息产业基地1#主干道两侧的建设工地,经熟化处理后使用。植穴规格:乔木100 cm×100 cm×100 cm、灌木60 cm×60 cm×60 cm;种植槽规格为50 cm×50 cm,植穴或种植槽中回填客土。

4.3.4恢复目标群落拟定和树种选择

拟构建以滇青冈为优势种的植物群落,选择滇青冈、旱冬瓜、构树、清香木、滇朴、黄连木、火棘、胡枝子、多花蔷薇、地石榴、草本地被(戟叶酸模、波斯菊、孔雀草和紫花苜蓿混播)等树种,根据场地坡度、坡质等的不同进行不同搭配,平台及缓坡区采用乔、灌、草混合搭配,坡度较陡区种植多花蔷薇和草本地被混播。

4.3.5绿地景观营造依山就势

如利用采石场内现有采坑,进一步深挖后改造为水体景观,保留部分开采遗迹景观作为科普和展示,稳定边坡改造后作为户外攀岩运动、拓展训练场地等。并选用红叶黄栌、银杏、黄连木等色叶树种营造季相变化丰富的植被景观。

5讨论

1)采矿废弃地普遍存在地形地貌破坏、山体缺损、土层破坏、植被丧失等特点,须采用工程方法和植被措施结合进行生态恢复,视其恢复或利用方向而有所侧重。

2)植物群落的构建和演替是一个漫长的过程,而生态恢复往往在较短时间内就要评价其效果,应尽快建立采矿废弃地生态恢复评价时间及标准体系,且该体系应尽量与管理体系相适应。

3)采矿废弃地恢复或利用形式可多样化,如复垦为农地,栽种经济林果,生态旅游,健身运动场地,修建小水库和鱼塘,种养业结合,苗木基地建设,开采遗迹景观保护及开发等。具有区位优势且符合土地利用规划和城镇规划的,可优先恢复为建设用地。另外,选择有代表性的2~3个矿区作为生态恢复示范点,进一步研究废弃地恢复技术和利用方向,探索市场化运作模式,为全省范围内推广应用提供基础。

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