《环境生态学》第七章：人类对自然生态系统的干扰与生态恢复课件

1、第六章 人类对自然生态系统的干扰与生态恢复第1页，共115页。第一节 干扰与干扰生态学第二节 退化生态系统的类型及其成因第三节 恢复生态学及其基本理论第六章 人类对自然生态系统的干扰与生态恢复第2页，共115页。第一节干扰与干扰生态学第3页，共115页。一、干扰及其定义1干扰的定义（1）“显著地改变系统正常格局的事件” Forman 和Godron（1986） （2）“一个对个体或个体群产生的不连续的、间断的斩杀、位移或损害” Sousa (1984)（3） “景观基本表现单元的突然变化，并通过种群反映的明显改变而表述出来”。 Bazzaz（4）“相对来说非连续的事件，它破坏生态系统、群落或种

2、群的结构，改变资源、养分的有效性或者改变物理环境。” Pickett和White（1985）第4页，共115页。从生态因子角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连续存在、间断发生的因子的突然作用或连续存在因子超“正常”范围的波动，这种作用或波动能引起有机体、种群或群落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能受到损害或发生改变。干扰的定义在经典生态学中，干扰被认为是影响群落结构和演替的重要因素。第5页，共115页。2干扰的特性及干扰体干扰体干扰的强度、作用频率、范围等特性在某一时间过程的总和被称为干扰体。(1)干扰范围指干扰体作用的空间范围的分布特点，它常与地理、地形和环境梯度有关系。(2)频率和周期

3、指同一空间范围或同一组织水平内，单位时间某一干扰发生的次数。其倒数称为干扰周期，即某一干扰两次发生的时间间隔。第6页，共115页。(3)干扰强度干扰发生时，干扰因素所表达出的能力值。由于干扰因素的差异，这一特性的定量分析要视具体干扰类型来确定强度衡量的具体单位。（4）时间尺度指干扰发生的具体时刻及其时间跨度，不同时间的干扰作用，会产生不同的干扰效果。如草原火烧强度是指单位时间每增大1m火烧所释放出的能量。在实际研究工作中，常把干扰强度分为轻度干扰、中度干扰和重度干扰。第7页，共115页。干扰状况常用的概念及其含义（一）分布频度重发间隔周转期限预测性空间分布，包括与地理的、地形的、环境的以及群落

4、梯度的关系。一个时间段内事件发生的平均次数。频度的倒数，两次扰动间的平均值。将整个研究区域扰动一遍所需的平均时间。重发间隔方差的反函数。描述干扰特征的一个重要概念是干扰状况第8页，共115页。干扰状况常用的概念及其含义（二）面积或大小强度值严重程度协同效应被扰动的面积。通常以有效面积的百分数给出。每次每单位面积上该事件的物理力。对有机体、群落或生态系统的影响。其他扰动对该事件的效应。第9页，共115页。3干扰的类型不可抗拒的自然力的干扰作用，包括大气干扰、地质干扰和生物干扰等。区别于自然干扰的另一种主要干扰方式，是由于人类生产、生活和其他社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响。

5、自然干扰人为干扰人为干扰从伤害强度、作用范围、持续时间、发生频率、潜在危害、诱发性等都高于自然干扰。（1）按干扰动因划分为自然干扰和人为干扰如火灾、冰雹、洪水冲积、雪压、异常的霜冻、酸雨、地震、泥石流、滑坡、病虫害侵袭和干旱等等。第10页，共115页。 从某种角度看，人类对生态系统干扰的作用力和影响范围，远远超过了自然干扰。如农业生产为主的区域，主要人为干扰是对森林植被的开垦和对土壤微生物区系的影响；草原区则是超载放牧和由此造成的“三化”使生态环境出现恶性循环；林区是过量采伐及对生物多样性的破坏；水域是过度捕捞及对水生生物资源的危害；环境污染如农药、杀虫剂和各种大气污染的区域差异更大。 在这两

6、种类型的干扰中，人为干扰无论从伤害强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在危害、诱发性等方面，都常常高于自然干扰。因此，研究人类对生态系统干扰作用的方式、机理和变化规律等，意义重大，且具有很强的现实性和紧迫性。第11页，共115页。（2）按干扰来源划分为内源干扰和外源干扰外源干扰的动因源于系统外部，它的影响与生态系统自身特点有关，干扰作用的利害也是多方面的。强烈的火灾、风暴、沙暴、霜冰、洪水、雪压、干旱和人为砍伐、放牧等等都属于生态系统的外源干扰。指由内源因子对系统发生的作用。如森林生态系统中，内源干扰主要包括树木的倾倒、机械摩擦、种间竞争和生物相克作用等。内源干扰外源干扰第12页，共115

7、页。（3）按干扰性质划分为破坏性干扰和增益性干扰适度干扰可增加生态系统的生物多样性，而生物多样性的增加往往又有益于生态系统稳定性的提高。破坏性干扰增益性干扰多数自然干扰和人为干扰会导致生态系统正常结构的破坏、生态平衡的失调和生态功能的退化，有时侯甚至是毁灭的，如各种地质、气候灾害、森林的砍伐和长期的过度放牧等掠夺式经营。第13页，共115页。 多数自然干扰和人为干扰会导致生态系统正常结构的破坏、生态平衡的失调和生态功能的退化，有时候甚至是毁灭性的，如各种地质、气候灾害、森林的采伐和长期的过度放牧等掠夺式经营。 干扰并不总是对生态系统的一种破坏行为。例如对森林生态系统来说，人类经营利用森林，如合

8、理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改造等一些人为干扰，就可以促进森林的发育和繁衍、提高森林生态系统服务功能的效率。适度的干扰可以增加生态系统的生物多样性，而生物多样性的增加往往又有益于生态系统稳定性的提高。 第14页，共115页。二、人为干扰的主要形式人为干扰具有广泛性、多变性、潜在性、协同性、累积和放大性等特征和性质1对森林和对草原植被的砍伐与开垦第15页，共115页。人类的这种干扰并对自然环境构成危害，始于大约10000多年前的早期农业并持续到现在。这种干扰导致一系列生态环境问题的发生，如森林大量被砍伐后，不仅导致森林植被的退化，加剧水土流失，区域环境的变化，而且还会因造成许多生物生境

9、的破坏，生物多样性的丧失等。第16页，共115页。2污染第17页，共115页。人类向自然环境排放了大量的生活垃圾、工业垃圾、农药以及各种对环境有毒害性的污染物。工业废水直接排放使许多水域被污染，水质下降甚至丧失饮用水的价值；大量化石燃料的使用以及向大气排放的各种污染物，不仅使空气受到污染，而且进入大气的硫氧化物、氮氧化物，与水蒸气结合后形成极易电离的硫酸和硝酸，导致大气酸度增加，许多地区甚至酸雨成灾，对生态系统和土壤等带来了灾难性的影响。第18页，共115页。3采集第19页，共115页。全球80%的人口口于传统医药，传统医药的85%与野生动植物有关。一些经济、药用及珍稀野生物资源自古以来就被人

10、们大肆掠夺式的采集，甚至造成一些物种的灭绝。第20页，共115页。4采樵第21页，共115页。在这种干扰中，人们的重要目的是为满足对能源的需求，对生态系统造成的影响则是破坏了物质循环的正常进行。如对林下枯落物的利用，不单单意味着生态系统能量和养分的减少，而且还破坏了地被层及其土壤动物的生存环境。第22页，共115页。5狩猎和捕捞第23页，共115页。狩猎是一种特殊的干扰方式，森林中生存着大量的野生动物，有大象、昆虫和线虫等植食动物，有田鼠、蝙蝠、鸟类、蛙类、狼、狐、蜘蛛和捕食性昆虫等肉食动物，有狮、虎、豹和鹰等凶禽猛兽。人类以经济和食用为目的的非计划性狩猎，尤其是对种群数量很少的濒危动物的捕杀

11、，将会严重破坏动物种群的生殖和繁衍，甚至造成物种的灭绝；人类对水生生物资源的适度捕捞，可保持水产品的持续利用。但是，在种群繁殖前的大量捕捞，则会使种群生殖年龄提前，个体小型化，种群数量急剧下降等。第24页，共115页。（3）按干扰性质划分为破坏性干扰和增益性干扰。 多数自然干扰和人为干扰会导致生态系统正常结构的破坏、生态平衡的失调和生态功能的退化，有时候甚至是毁灭性的，如各种地质、气候灾害、森林的采伐和长期的过度放牧等掠夺式经营。 干扰并不总是对生态系统的一种破坏行为。例如对森林生态系统来说，人类经营利用森林，如合理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改造等一些人为干扰，就可以促进森林的发育和

12、繁衍、提高森林生态系统服务功能的效率。适度的干扰可以增加生态系统的生物多样性，而生物多样性的增加往往又有益于生态系统稳定性的提高。 第25页，共115页。三、干扰的生态学意义1干扰有利于促进系统的演化2干扰是维持生态系统平衡和稳定的因子干扰往往始于系统的局部，其作用是影响生态系统的时空异质性。环境异质性可增加物种的多样性，有利于系统的自然演化规律。经常处于变化环境中的物种要比稳定环境中生存的物种更可能忍受环境压力。不稳定生物群落常常具有较强的恢复力。第26页，共115页。3干扰能调节生态关系干扰对生物群落中生物间各种生态关系的影响极其复杂的，也是多方面的。干扰斑块内种群遗传学上表现出差异，但这

13、种差异与干扰发生的概率、种间相互作用的机制、作用结果的变化程度等存在的关系尚未弄清。第27页，共115页。四、干扰生态学及学科任务干扰生态学学科任务主要是： 一方面通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，揭示不同干扰对生物个体、种群、群落和生态系统方式、机制及其退化的影响原因。 另一方面是对干扰的性质及发展趋势做出科学预测，为受损生态系统修复、重建和科学管理提供理论依据。第28页，共115页。研究特定生态系统干扰因子类型、干扰状况和干扰体系，即干扰因子及其存在规律和发生行为。研究生物个体对干扰的适应行为及其机制。研究生态系统各组分对干扰的反映。研究干扰与生态系统的发展进化。研究干扰

14、的生态学意义在生态管理中的应用。干扰生态学的基本研究内容可概括为：第29页，共115页。第二节退化生态系统的类型及其成因第30页，共115页。一、退化生态系统的定义及成因在一定的时空背景下，生态系统受自然因素、人为因素或二者共同干扰下，生态系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的量变和质变，系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相反的位移。（一）退化生态系统的定义： 包括自然干扰和人为干扰。人为干扰叠加在自然干扰之上，共同加速生态系统的退化。（二）生态系统退化的原因：第31页，共115页。自然干扰使生态系统返回到生态演替的早期状态。但火山爆发、洪水等剧变或突变会导致生态

15、系统的彻底毁坏。人为干扰可直接或间接地加速、减缓和改变生态系统退化的方向与过程。某些干扰对生态系统或环境会形成静态或动态压力。可直接破坏或毁灭环境和生态系统中的某些组分，造成系统资源短缺和某些生态学过程或生态链的断裂，导致整个生态系统的崩溃。干扰的类型、强度和频度决定着生态系统退化的方向与程度。（三）生态系统退化的机理：第32页，共115页。二、退化生态系统的类型裸地或称为光板地，其成因通常是极端的环境条件。可分为原生裸地和次生裸地。1裸地第33页，共115页。森林采伐迹地是人为干扰形成的退化类型，其退化状态随采伐强度和频度而异。2森林采伐迹地第34页，共115页。七个森林大国中，巴西、中国、

16、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。第35页，共115页。弃耕地是人类原始农耕方式而造成的一种退化类型。3弃耕地第36页，共115页。沙漠是指一些干旱地区，由于人为干扰所出现的沙漠化或原沙漠化区向非沙漠区的推进。荒漠化是指在干旱、半干旱地区和一

17、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或类似荒漠的过程。4沙漠及荒漠化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。 第37页，共115页。采矿废弃地是指因采矿活动被破坏、不经治理而无法使用的土地。5采矿废弃地第38页，共115页。 主要分为四种类型：（1）由剥离表土、开采的废石及低品位矿石堆积所形成的废石堆废弃地；（2）随着矿物的开采而形成的大量采空区域，即开采坑形式的废弃地；（3）由各种分选方法选出精矿后的剩余物的排放而形成的尾矿渣废弃地；（4）开采石料而形成的采石矿废弃地。第39页，共11

18、5页。垃圾堆放场或堆埋场，主要是家庭、城市、工业等垃圾或遗弃废物堆积的地方。6垃圾堆放场第40页，共115页。主要是来自未经处理的生活和工业污水，直接排放到自然水域中的人为干扰。7污染的水域第41页，共115页。三、退化生态系统的特征较强因子干扰常使原有植物群落结构发生重大变化。1种类组成变化2结构变化3生物生产力的变化退化生态系统中的植物物种组成常有很大变化。这种变化贯穿于群落演替的全过程。受损生态系统物种组成和群落结构变化，导致能流与物流的改变。生物生产力下降。第42页，共115页。5生物之间生态关系的变化4土壤和小环境的变化最本质和最深刻的变化是生态系统内部生物之间生态关系的变动，包括动

19、物与动物，动物与植物，植物与植物以及与微生物之间的关系。植被的变化影响是多方面的，而最直接和最主要的就是对土壤和小环境的作用和改变。第43页，共115页。四、中国退化生态系统的现状我国退化生态系统占国土总面积的比例较大。中国地处中纬度地区，南北跨纬度49度，东西跨经度62度，地形多样，气候复杂，从农业生产和资源的角度看，表现为东部适农西部宜牧，南方水丰北方干旱，山地平川农林互补。中国各类资源的人均值低于世界平均水平，人均土地面积为世界13，森林资源为16，草地资源为13，耕地资源为13。我国是全世界人均资源缺乏的国家之一。第44页，共115页。生态系统类型 总面积/106hm2 退化面积/10

20、6hm2 比例/%农田 140 28 20草地 400 132 33林地 165.2 31.2 25荒漠 0.130 淡水 0.743 0.245 32废弃矿地 2 1995年中国退化的主要生态系统类型及其面积第45页，共115页。五、中国脆弱生态系统脆弱生态系统是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低的生态系统。有三种内涵：其一：脆弱生态系统的正常功能一旦被打乱，常发生不可逆变化而失去恢复的能力；其二：生态系统发生的变化常常是深刻和全面的；其三：生态系统退化后的恢复是比较困难的。第46页，共115页。我国生态系统分布范围广、面积较大。据赵跃龙（1999）统计，我国脆弱生态系统的面积为194万k

21、m2，超过国土总面积的1/5。它们又可分为：西南山地和青藏高原区北方半干旱一半湿润区西北干旱脆弱区华北平原区南方丘陵区西南石灰岩山地第47页，共115页。北方半干旱一半湿润区（如黄土高原，其土壤风蚀沙化严重、水土流失严重、土壤盐渍化、自然灾害频繁）第48页，共115页。西北干旱脆弱区（如新疆等，干旱缺水、风沙化严重、土壤盐碱化、山地植被稀少、草原严重退化）第49页，共115页。华北平原区（如河北，冬春干旱、盐碱内涝严重、风沙和自然灾害频繁）第50页，共115页。南方丘陵区（如湖南等，水土流失较严重）第51页，共115页。西南石灰岩山地（如泉州，土层薄、肥力低、保水性能差）第52页，共115页。

22、西南山地和青藏高原区（如西藏等，极端的气候条件）第53页，共115页。 中国从农业生产和资源的角度看，表现为东部适农西部宜牧，南方水丰北方干旱，山地平川农林互补。据1995年统计，在全国960万km2土地中，农用占14.6%，果园占0.5%，草地占41.6%，林地占17.2%，工业交通和城镇用地占2.6%，水体占3.5%，荒漠和永久雪地占27.2%。中国各类资源的人均值都低于世界平均水平，如人均土地面积为世界的1/3，森林资源为1/6，草地资源为1/3，特别是耕地资源中有世界人均的1/3。第54页，共115页。 如我国水土流失面积约主180万km2，占国土总面积的18.8%，其中黄土高原地区约

23、有80%地区有水土流失问题；北方沙漠、戈壁、沙漠化土地面积为149万km2，占国土总面积的15.5%。1987年我国已沙漠化的土地面积为20.12万km2，潜在沙漠化土地13.28万km2。目前，尚有393万hm2农田和493万hm2草场受到沙漠化威胁。草原退化面积0.87亿hm2。每年还以133万hm2的速度在增加。每年使用农药防治面积为1.53亿hm2次，劣质化肥污染农田167万hm2。 第55页，共115页。 脆弱生态系统是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低的生态系统。脆弱生态系统受到干扰后极易成为退化的生态系统。脆弱生态系统有三种内涵；其一是这类生态系统的正常功能一旦被打乱，系统常发

24、生不可逆变化而失去恢复的能力；其二是生态系统发生的变化常常是深刻和全面的，它不仅能影响当前或近期人类的社会生产、生活和对自然资源的利用，甚至能长期改变一个区域的生产结构、生产和生活方式；其三是生态系统退化后的恢复是比较困难的。第56页，共115页。 脆弱生态系统形成的原因有自然因素，如地质脆弱因子、地貌脆弱因子、生物群体结构和气候脆弱因子等。也有人为因素，如过度垦殖土地、过度放牧、过度樵采、过度采集、长期不合理的灌溉、矿山开发和工农业污染等。 我国脆弱生态系统的面积为194万km2，超过国土总面积的1/5。它们又可分为北方半干旱半湿润区、西北干旱脆弱区、华北平原区、南方丘陵区、西南石灰岩山地、

25、西南山地和青藏高原区。 第57页，共115页。第三节恢复生态学及其基本理论第58页，共115页。一、恢复生态学1恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系致力于研究自然灾变和人类活动压力条件下，受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。学科任务第59页，共115页。生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制；生态系统的稳定性、多样性、抗逆力、生产力、恢复力与可持续性研究；先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与演替规律研究；不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究；生态系统退化诊断及其评价指标体系研究；生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究。研究内容第60页，共115

26、页。可以包括在不可能或不需要再现原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的自然生态系统。恢复重建恢复生态学可概括为生态系统恢复和重建：指原貌或原先功能的再现。第61页，共115页。退化生态系统恢复与重建的关键技术体系研究；生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究；物种与生物多样性的恢复与维持技术；生态工程设计与实施技术；环境规划与景观生态规划技术；典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究。应用技术研究的内容主要包括：第62页，共115页。生态遗传学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学等。相关学科生态学内的分支：生态学相关学科：地理学、地质学、土壤学、环境化学

27、、工程学，经济学。第63页，共115页。2恢复生态学的研究进展1996年在北京召开的生态恢复国际会议主题之一就是“退化生态系统的生态恢复”1985年，Aber和Jordan首次提出了“恢复生态学”这个科学概念后，恢复生态学的研究得到了迅速的发展，国际社会及各国都相继开展了有关恢复生态学的研究。1996年在美国召开了恢复生态学国际会议，标志着恢复生态学的研究和实践已步入了新的阶段。第64页，共115页。（1）生态系统恢复的不可确定性。（2）生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素，但对时间、空间上存在异质性的生态系统而言，很难恢复到理想状态，在有持续干扰情况下尤其如此；（3）由于生态系统的复

28、杂性，对生态系统退化程度和干扰因子很难概括出一些易测定、又能反映实质的具体指标；制约学科发展的重要理论和实践问题（一）第65页，共115页。（4）生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态的过程，在研究实践中，对两者的区分常常很困难；（5）生态系统恢复的时间需要进行可重复的和长期的试验及观测，短时间尺度的研究不能准确回答这个问题；（6）生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地消失的物种在恢复中的作用与角色还难以正确判断。制约学科发展的重要理论和实践问题（二）第66页，共115页。研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。余作岳等（1996）3恢复生态

29、学中涉及的几个重要概念生态恢复重建改良去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式。改善环境条件使原有的生物生存，一般指原有景观彻底破坏后的恢复。改进修补更新再植重建改良第67页，共115页。改进修补更新再植指对原有的受损系统进行重新的修复，以使系统某些结构与功能得以提高。即修复部分受损的结构。指生态系统发育即向新的水平或层次的演替。即恢复生态系统的部分结构和功能，或恢复当地先前土地利用方式。第68页，共115页。二、恢复生态学的基本理论1自我与人为设计理论只要有足够的时间，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自组织并会最终改变其组分。自我设计理论人为设计理论通过工程方法和植物重建，直接恢复退化生态

30、系统，恢复的类型可能是多样的。这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子，认为通过调整物种生活史的方法可加快植被恢复。第69页，共115页。缀块廊道基底理论2生态学理论限制性因子原理热力学定律种群密度制约及分布格局原理生态适应性理论生态位原理演替理论植物入侵理论生物多样性原理第70页，共115页。3生态恢复理论（1）生态恢复的原则生态恢复与重建的原则自然法则社会经济技术原则美学原则地理学原则生态学原则系统学原则第71页，共115页。 地域性原则 生态学原则，主要是生态演替、食物链（网）、生态位原则等。 不同区域具有不同的生态环境背景，如气候条件、地貌和水文条件等地域的差异性和特殊性是原有生物

31、群落形成的基础和条件。 生态学与系统学原则 最小风险原则与效益最大原则 这是生态系统恢复和重建的重要目标之一，也是实现生态效益、经济效益和社会效益完美统一的必然要求。第72页，共115页。依据生态学原理，通过生物、生态以及工程的技术和方法，人为地改变和消除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与外界的物质、能量和信息的流动过程及其时空秩序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力成功地恢复乃至得以提高。（2）生态恢复的机理第73页，共115页。退化状态极度退化状态持续退化中途退化替代状态可接受状态理想状态时间复杂性与功能水平退化生态系统的方向Hobbs和Mooney（1993）指

32、出，退化生态系统恢复和重建的可能发展方向一般包括下图所示的几种状态：第74页，共115页。Hobbst Norton（1996）提出了一个临界阈值理论。该理论假设，生态系统有4种可选择的稳定状态，状态1是未退化的，状态2和3是部分退化的，状态4是高度退化的。状态1状态2阈值状态4状态3第75页，共115页。1 2 3 4退化1 2 3 4恢复在不同干扰或同种干扰不同强度压力下，生态系统可从状态1退化到2或3；当去除胁迫时，生态系统又可从状态2和3恢复到状态1；状态2或状态3退化到状态4要越过一个临界阈值；状态4恢复到状态2或3时非常难，通常需要大量的投入。第76页，共115页。五是具有生物间的

33、相互作用（3）生态恢复的标准一是可持续性：可自然更新二是不可入侵性：像自然群落一样能抵制入侵三是生产力：与自然群落一样高四是营养保持力：生态系统良性循环第77页，共115页。生态恢复的方法以天然植被恢复为例大自然具有很强的恢复能力，大多数情况下，人类需要的是减少对生态系统的干扰，采取适当的措施控制火灾、虫灾和杂草，自然界所具有的顽强能力，将逐渐恢复并实现生态系统的各种功能。不过除了自然恢复以外，我们还可以采用生态恢复的方法。第78页，共115页。生态恢复要以实现当地的原始天然植被覆盖为最终目标 第79页，共115页。“生态恢复”指通过人工方法，按照自然规律，恢复天然的生态系统。“生态恢复”的含

34、义远远超出以稳定水土流失地域为目的种树，也不仅仅是种植多样的当地植物，“生态恢复”是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。人类没有能力去恢复出真的天然系统，但是我们可以帮助自然，把一个地区需要的基本植物和动物放到一起，提供基本的条件，然后让它自然演化，最后实现恢复。因此生态恢复的目标不是要种植尽可能多的物种，而是创造良好的条件，促进一个群落发展成为由当地物种组成的完整生态系统。或者说目标是为当地的各种动物提供相应的栖息环境。第80页，共115页。生态恢复的方法有物种框架方法和最大多样性方法。 第81页，共115页。物种框架方法是指建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的基本框架。这些物种通常是植

35、物群落中的演替早期阶段（或称先锋）物种或演替中期阶段物种。这个方法的优点是只涉及一个（或少数几个）物种的种植，生态系统的演替和维持依赖于当地的种源（或称“基因池”）来增加物种和生命，并实现生物多样性。因此这种方法最好是在距离现存天然生态系统不远的地方使用，例如保护区的局部退化地区恢复，或在现存天然斑块之间建立联系和通道时采用。 第82页，共115页。应用物种框架方法的物种选择标准：抗逆性强：这些物种能够适应退化环境的恶劣条件。能够吸引野生动物：这些物种的叶、花或种子能够吸引多种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动物（消费者、传播者）。再生能力强：这些物种具有“强大”的繁殖能力，能够帮助生态系统

36、通过动物（特别是鸟类）的传播，扩展到更大的区域。能够提供快速和稳定的野生动物食物：这些物种能够在生长早期（2-5年）为野生动物提供花或果实作为食物，而且这种食物资源是比较稳定的和经常性的。 第83页，共115页。物种框架方法种植的物种需要能够吸引多种传粉和传播动物第84页，共115页。最大多样性方法 是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植物种进行恢复，需要大量种植演替成熟阶段的物种，先锋物种被忽略。这种方法适合于小区域高强度人工管理的地区，例如城市地区和农业区的人口聚集区。这种方法要求高强度的人工管理和维护，因为很多演替成熟阶段的物种生长慢，而且经常需要补植大量植物，因此需

37、要的人工比较多。 第85页，共115页。采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠层，生长慢的耐荫物种则会等待树冠层出现缺口，有大量光线透射时，迅速生长达到树冠层。 因此可以配种10%左右的先锋树种，这些树种会很快生长，为怕光直射的物种遮挡过强的阳光，等到成熟阶段的物种开始成长，需要阳光的时候，选择性地砍掉一些先锋树，砍掉的这些树需要保留在原地，为地表提供另一种覆盖。留出来的空间，下层的树木会很快补充上去，过大的空地还可以补种一些成熟阶段的物种。 第86页，共115页。最大多样性方法是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植多样物种进行恢复 第87页，共115页。恢复地点的

38、准备工作 在进行恢复以前，需要对恢复地点进行考察，首先是要确定那些限制植被恢复的因素。这可能是土壤条件，植物或动物群，或物种之间互相限制的关系。 第88页，共115页。有些情况，改善退化生态系统土壤的理化性质对于生态系统的恢复是非常重要的。如土壤的pH值太高可以用有机物质或硫化废物进行改善；pH值太低就可用石灰进行改善；土壤的重金属含量太高，可以用有机肥通过吸附作用加以改良；土壤盐分太高，可以采取灌溉的方法对土壤进行改善。第89页，共115页。各种生态系统需要不同的营养元素。在营养缺乏的情况下，恢复退化生态系统非常困难。最有效和最实际的方法是种植当地的豆类植物，通过它们的固氮作用来增加营养。另

39、一种方法是使用有机肥料，增加土壤微生物的活性，逐渐恢复退化土壤的含磷量。不得已的情况下可使用化肥来增加肥力，但这可能花费过高，而且依靠化学肥料也很难恢复健康的土壤。 第90页，共115页。可以施用有机肥料和种植一些当地豆科植物改善土壤肥力 第91页，共115页。种子采集和种苗培育 最大多样性方法需要种植尽可能多的物种，但种植并不意味着我们需要培育所有这些物种的种子或种苗。最经济和有效的办法是发动大家到当地发育良好的植被中，采集野生种子。种子的采集工作需要了解当地物种的种子成熟的时节，例如青冈栎只能周期性结出饱满的“坚果”，如果错过这种机会，可能需要再等很长的时间才能获得种子。除了采集大型树木的

40、种子外，采集各种当地的草种和灌木种子也十分重要。有时可以发动志愿者，甚至学校的孩子也可以组织起来参加这样的种子采集工作。在天然植被已经不存在的地方，需要建立当地植物种源基地，为周围地区植被恢复的需要提供多样性的当地植物种源。应该注意的是，这样的种源基地和我们过去常常建立的提供外来树种或经济种苗的苗圃是有根本区别的。第92页，共115页。没有人工协助不会建立或发芽的树种，尤其那些具有重要作用的物种，是主要栽培对象。然而苗圃培育必须要掌握好时机，需要培育一定数量的当年能采集到的树种幼苗。有些种类最好采集森林地面上的野生苗，而不是人工从种子培育幼苗。树苗应该栽培在混合有少量来自种子采集地的森林土壤中

41、，确保可以得到合适的菌根。培育越多种类的原始森林组成物种越好。第93页，共115页。根据不同的土壤条件，实际工作中采取的播种措施也要改变。有时种子可以直接播种，有时需要首先改善土壤。改善种源条件也包括动物方面。一个健康的生态系统，应该包括各种动物区系。大部分动物可以移动，因此不需要人工帮助，但是有些动物种类，如蚯蚓，移动距离有限，引殖它们具有重要的生态学意义。 第94页，共115页。种子采集工作非常重要，只有没有人工帮助不能发芽的物种才是人工育苗的对象。否则应尽量采用采集种子和播种的方法。第95页，共115页。种植和抚育 森林恢复过程中常常需要进行常规种植。在退化生态系统的自然恢复初期，人工培

42、育可以促进再生和恢复。特别是在植物种类单一的地方，可以适当的伐去一些树木，间种一些当地其他树种。如天然应该是针阔混交林地区的单一阔叶林中间种当地针叶树，单一的针叶林中间种当地阔叶树。种树的时候应该间隔1.51.8米的距离，随机地种植，不要种成直线和等间距。一些树种需要在开阔地面，且阳光充足，树苗才能存活。另外一些树种在树苗存活以前需要一定的遮光层。可以先种植一些喜光的植物遮挡阳光，但耐荫植物的种植或抚育同样重要。第96页，共115页。为了促进一些种类的健康生长、发育和繁殖，可能需要抑制其他一些种类的生长和发育。抑制措施在实践中可以时常使用。第97页，共115页。例如在温带竹林十分茂密的地区，有

43、必要人工割除一些竹子，形成条带或空洞，间种幼树。在树木没有周围竹子高以前，要求人工清除树木周围的竹子，防止树木被窒息。密植树木可以控制杂草的发育。这意味着在把树苗栽植到野外以前，需要更长的培育时间。在热带地区，可以在雨季开始的时候，在土壤中扦插或栽植1-2米高的生长快速的树种树苗。第98页，共115页。在温带地区，封山必须结合抚育，特别是对乔木萌生丛，如各种栎树萌生丛，通过封山，最易恢复成萌生林。但是由于乔木萌生丛常从树椿上生出多条萌芽，若把萌生茎全部留下，势必使养分分散，各茎干均生长不良，不易发育成良好的森林。同时萌生丛是乔木与多种灌木混生，灌木之间以及灌木与乔木萌生丛之间发生剧烈竞争，致使

44、封山后的萌生丛生长茂密，如果任其自然竞争，将需很长的时间才能恢复。因此对萌生丛的封山，必须结合抚育，有意识地每丛保留2-3株生长健壮的萌生茎，疏伐过密的乔木，使之逐渐恢复成林。这种方法在北京山区已取得良好的经验。 第99页，共115页。最好是在森林中建立母树管理区域，保留足够的母树作为植被恢复的种子来源。同样，在谷地口和沿山脊首先建立树木覆盖也是一种有用的方法，因为在沿山地带自然风力和地心引力将使其下面的土地得到自然播种。这样自然传播的植被覆盖会更符合自然规律，最后实现更多样化和健康的植被覆盖 第100页，共115页。加强利用自然力 风是自然界传播先锋植物和一些高大树种（例如针叶树、槭树Acer、杨树Populus等）种子的重要力量。风也是在裸露地区恢复森林的强大力量。在缺乏风力传播的树种的地区，可以有目的地沿风向上方种植这些物种来提高恢复能力。一些草和灌木种类能借助风力将其种子散播到1公里以外。大多数针叶树种仅能将其种子散播到大约100米远。在后一种情况下，通过条形种植，只需花整体种植费用的一小部分就能实现整个森林覆盖。第101页，共115页。有些种子可以随风传播很远，有的可以传播一定距离。我们可以考虑种植的树的种子可以被风传播的距离，来确定种植这些树的间距，充分利用风力，扩大自然覆盖。 第102页，共115页。控制杂草 杂草通常有以下特点：杂草出现在几乎所有植物群落中杂草常