恢复生态学复习资料22.doc

第一章生态恢复学：研究生态系统退化机理、恢复机制和管理过程的科学（董世魁，2009）。生态系统退化：生态系统结构和功能的破坏和丧失、生态系统的服务功能和能力下降。生态恢复的广义概念（选择）1.修复(Rehabilitation)除去干扰，恢复到原来状态，但不一定是健康状态 2.重建(reconstruction)：人工建设改良，恢复部分结构功能 3.再植(Revegetation)：通过栽植、播种植被、恢复植被生态系统的结构和功能 4. 修补(Remedy)：修补受损生态系统的结构和功能，使其良性发展。5. 改良(Reclamation)：改善立地条件，以便使生物更好的生存或生长。6.更新(Renewal)：人工维育或改造，促进生态系统更新和发展 7.更替（replacement）：提供相同立地条件或构建类似生态系统，以代替受损生态系统。生态系统退化类型（填空）根据尺度大小，分局部生态系统退化、区域生态系统退化和全球生态系统退化。根据生态系统类型，分陆地系统退化、水生系统退化、大气系统退化和人类-自然复合生态系统退化。依据成因类型，分为6种类型1.裸地2.森林采伐迹地3.弃耕地4.沙漠5.废弃地（a、工业废弃地b、采矿废弃地c 、垃圾堆放场）6.受损水域生态退化的原因与过程（填空、选择）1.自然干扰（大气干扰、地质干扰和生物干扰）物理干扰：火灾、冰雹、风暴、雪灾、霜冻、酸雨、泥石流、滑坡、洪水、潮汐、降水等；生物干扰：捕食、放牧、伤害、取代其它有机体的非捕食性行为、系统中大型捕食动物的消失等2.人为干扰：指的是由于人类生产、生活和其他社会活动引起的干扰对自然环境和生态系统施加的各种影响。属社会性压力。如污染、森林砍伐、露天开采、采集、狩猎、捕捞、旅游、探险等生态系统退化过程详见课本第九页（简答题、选择题-刀耕火种属于哪一类退化）突变过程：在受到特别强烈的干扰时，生态系统表现出的退化过程。特点：干扰力抵抗力，时间短，速度快，恢复慢。如火山、采矿跃变过程：在受到持续干扰的作用下，生态系统最初并未表现出十分明显的退化或并未退化，但干扰 的持续、破坏性进一步累积到一定程度后，生态系统突然剧烈退化的过程。特点：干扰持续存在，时间长，前慢后快，恢复时间长短不一。如：陡坡开垦耕地连续种植作物渐变过程：干扰持续一致，作用时间长，退化速度逐渐加重。如污染胁迫下水体和森林生态系统的变化，草地持续过牧间断不连续过程：在周期性干扰作用下，生态系统表现出的退化过程。两次干扰间隙，系统有一定恢复。如热带雨林的轮歇、刀耕火种下的土壤退化复合退化过程：退化过程表现为上述几种类型的组合变化。如西南亚高山暗针叶林-砍伐（突变）红白刺灌丛或箭竹灌丛/或者逐步恢复（渐变）。生态系统退化程度的表达方式（选择题）1.轻度、中度、重度、极度或1、2、3等级来表示。2.自然恢复、人工促进恢复、重建恢复3.将退化程度和生态系统的演替阶段联系起来确定。如：次生演替退化生态系统退化诊断途径（简答题）a.生物途径：生物数量、种类组成和结构、生产能力，如土壤微生物、动物、植物根系等b.生境途径：气候条件、土壤理化性质和养分c.生态系统服务功能途径：环境服务功能、生态服务功能、生产服务功能d.景观途径：景观组成、景观结构等e.生态过程途径：种群动态、种子传播、捕食者和猎物相互作用、养分循环等生态系统退化诊断方法（简答题）a.单途径单因子诊断法：选定某个诊断途径的某个指标进行诊断的方法，例如指示生物（外来种标志着发展演替的方向）；1）以SO2污染监测为例：附生植物：叶状地衣-枝状地衣-壳鞘状地衣 ；动物监测：敏感性次序（金丝雀，狗，家禽） 2）以水体污染的植物监测：藻类更替。轮藻硅藻绿藻-蓝藻b.单途径多因子诊断法：用一个诊断途径的多个指标进行诊断的方法；c.多途径综合诊断法：(生物途径；生境途径；生态系统服务功能途径；景观途径；生态过程途径)选用两个或两个以上诊断途径的指标进行诊断的方法。后两者均需要建立指标体系，利用数学分析甚至建立模型的方法来进行诊断。退化生态系统特征（简答题）1）生物多样性变化2）层次结构简单化3）食物网结构变化4）能量流动出现危机和障碍：系统总光能固定的作用减弱，能流规模降低，能流格局发生不良变化；能流过程发生变化，捕食过程减弱或消失，腐化过程弱化，矿化过程加强而吸贮过程减弱；能流损失增多，能流效率降低。5）物质循环发生不良变化6）系统生产力下降：光能利用率减弱；由于竞争和对资源利用不充分，光效率低，植物为正常生长而消耗于克服环境的不利影响上能量增多 ，净初级生产力下降；第一性生产者结构和数量的不良变化也导致次级生产力下降。7）生物利用和改造环境的能力弱化、功能衰退8）系统稳定性下降生态恢复的基本目标（简答题）1. 增加地表基底稳定性，保证生态系统的持续发展；2. 恢复植被和土壤，保证植被覆盖和土壤肥力；3. 增加物种种类和组成，保护生物多样性；4. 实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产力；5. 减少或控制环境污染，降低生态环境风险；6. 保护和恢复生态景观，增加视觉和美学效果。如何选择生态恢复目标的参照系统（简答题）1. 受损前的生态描述、物种名录及历史地图；2.最近的和历史上的空中和地面照片；3.恢复地的遗迹资料；4.相似的、未受干扰的对照区的生态描述,标本馆和博物馆的标本记录；5.熟悉研究地历史状况的文字或口述记录；6.古生态证据如花粉、树木年轮等。第二章恢复生态学的指导思想是通过人工调控，促使退化生态系统进入自然 的进展演替，因而生态演替理论无疑是生态恢复最重要的基本理论之一。为什么生态演替理论是生态恢复最重要的基本理论1、首先，演替理论能够提供发展恢复计划的依据（物种的替代）2、演替理论衍生的促进和抑制理论为生态修复的对立统一关系提供了非常有益的理论框架，可以全面指导生态恢复项目的成功实施。3、演替理论强调的偶然性对生态恢复目标的顺利实现至关重要，通过研究微生境（立地条件）、定居者的行为、演替发展过程，才能更好地利用生态学理论设计或改进恢复计划。4、最高效率地改造和重建植被或生态系统的可能性，是 直接地依对动态原则理解的程度而转移，应该顺应随 时间过程的演替规律5、成功的人工植被或生态系统都 是在深入认识生态原则和动态原则基础上，模拟自然 植被或生态系统的产物。6、因此，退化生态系统的恢复 与重建，最有效的和最省力的是顺从生态系统的演替 发展规律来进行 。脆弱的概念：含有由于人类活动而面临威胁、濒临灭绝的生物种类、群落和生态系统的区域被认为是脆弱的（fragile)，也有定义为s受害的demaged、敏感的sensitive、易损的vulnerable，受威胁的threatened 干扰压力下，向不利于自身方向发展，每个阶段对干扰的响应更脆弱。什么情况下生态系统会出现脆弱？研究退化生态系统脆弱性的意义1、退化生态系统的形成是各种干扰方式和不同干扰强度作用 的结果，其形成过程使系统变得越来越脆弱。 2、研究生态系统脆弱性理论，有助于理解生态系统的退化机 制，也有助于进行生态恢复的设计。第三章生克与互补原理：各要素间相互依赖为生，相互制约为克，构成一个整体，为生克。污染效应的发生机制（选择、判断、小知识点）P66草地生态系统的污染效应（选择、填空、判断、小知识点）P68恢复成功的标准设定1、新系统是否稳定，并具有可持续力；2、系统是否具有较高的生产力；3、土壤水分和养分条件是否得到改善；4、组分之间相互关系是否协调；5、所建造的群落是否能够抵抗新种的侵入。（不可入侵性）或：5个标准：可持续性（可自然更新）、不可入侵性（像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（于自然群落相近）、生物间具有相互作用生态恢复的判定与评价1、生态恢复项目的成功与否决定于项目的实施效果。因此，项目效果评价与判定尤为重要。2、由于生态系统的复杂性和动态性，项目恢复成效的判定和评价往往难以实施。3、目前，通常将恢复后的生态系统与未受干扰的参照系统进行比较，通过恢复成功指标的筛选、厘定、量化，定性或半定量地说明生态恢复的成效。退化生态系统恢复与重建的一般操作程序生态系统退化原因及退化状态与生态恢复方法及生态系统功能的关系模型第四章物种保护的重要性（了解）P92生物多样性保护的景观规划途径（填空题一题）1、物种为核心的景观规划途径：先确定物种，再设计景观格局2、景观元素为核心和出发点的规划途径：以景观要素为保护对象生物保护的景观规划（会区分判断）源：现存乡土物种栖息地-物种扩散和维持的原点缓冲区：环绕源周边的地区-物种扩散的低阻力区源间联接：相邻两源之间最易联系的低阻力通道-生态流之间的高效通道和联系途径辐射道：由源向外围景观辐射的低阻力通道战略点：沟通相邻源之间联系有关键意义的“跳板”（stepping stone）1源 Source， 2阻力面和等阻线 Resistance surface and isolines， 3源间通道 Inter source linkage， 4辐射道 Radiating route， 5战略点 Strategic point关键种依功能或作用不同分为7类（填空或选择）捕食者、食草动物、病原体和、寄生物、共生种、竞争者、掘土者、系统过程调控者退化群落自然恢复评价指标（简答题，详见P99）1、恢复潜力度（RP）:假设自然恢复过程，一个种组被另一个替代速率与更新层后种数量成正比，那么退化群落更新库组成结构与更高演替阶段群落组成结构间的相似度可表征为群落自然恢复潜力RP。1）相似性越高，向更高演替阶段发展潜力越大2）低级向相邻高一级恢复的RP最高3）恢复早期，RP较高；后期较低如：草本群落阶段草灌群落阶段灌丛阶段2、恢复度（RD）：将群落恢复度(RD)定义为退化群落通过自然恢复在组成、结构、功能上与顶极群落阶段的最佳群落的相似程度。1）指标：高度、显著度、实生株数、盖度、生物量、组成结构2）随恢复进行逐渐提高3、恢复速度（RS）：1）退化群落的恢复并非匀速进行，各阶段需要时间不同2）单位时间内群落恢复度（特征指标恢复度）向顶极群落方向发生的位移。3）单位时间内发生位移距离越大，RS越大恢复潜力度（RP）:假设自然恢复过程，一个种组被另一个替代速率与更新层后种数量成正比，那么退化群落更新库组成结构与更高演替阶段群落组成结构间的相似度可表征为群落自然恢复潜力RP。群落恢复度(RD)：退化群落通过自然恢复在组成、结构、功能上与顶极群落阶段的最佳群落的相似程度。第五章盐渍化：指水灌地由于盐分积聚而缓慢恶化的过程。当土壤含盐量太高(超过0.3%)时,形成盐。土壤潜育化：指土壤长期滞水，严重缺氧，产生较多还原物质，使高价铁、锰化合物转化为低价状态，使土壤变成蓝灰色或青灰色的现象。等高耕作：也叫横坡耕作。沿等高线方向用犁开沟播种，利用犁沟、耧沟、锄沟阻滞径流,增大拦蓄和入渗能力。草地退化：以草定畜：封山育林: 利用森林的更新能力，在自然条件适宜的山区，实行定期封山，禁止垦荒、放牧、砍柴等人为的破坏活动，以恢复森林植被的一种育林方式。抚育间伐：废弃地生态系统：是由于人类干扰和自然灾害导致的一种极度退化的生态系统。废弃地：是指弃置不用的土地客土法：采用别地土壤掺入本地土壤以改良土质，或者挖去污染层，从土壤资源丰富的地方采集表土覆盖在废弃地表层形成土壤。排土法：采矿工程启动前，先把表层30cm及亚表层30-60cm土壤取走，并加以保存，待工程结束后再把它们放回原处。疏干法：开挖排水渠，是塌陷区积水排干，整修，使之不再积水。挖深垫浅法：将塌陷深的区域再挖深 (鱼)塘；取出的土方充填塌陷坑浅的区域耕地划区轮牧：将草地分成若干轮牧小区，按照一定次序逐区草食、轮回利用的一种合理放牧方式农业生态系统退化特征（简答题一题）1.水土流失（38.2%），水力侵蚀为主，伴有重力侵蚀、冻融侵蚀、2.沙漠化：不当利用方式（森林破坏、无远见的垦殖、过度放牧）；移动沙丘占据农用地；北部、西部（农牧交错带）3.盐渍化7%：由于人为灌溉造成的土壤次生盐碱化。如黄淮海平原、东北平原西部、黄河河套地区、西北内陆、东部沿海。4贫瘠化：过度垦殖、有机质匮乏导致土壤养分失衡，NPK亏空。5 作物长势减弱、产量下降。如：北方半干旱区，春季多风，种植大秋作物。生殖期缩短、地温升高6. 土壤潜育化：指土壤长期滞水，严重缺氧，产生较多还原物质，使高价铁、锰化合物转化为低价状态，使土壤变成蓝灰色或青灰色的现象。如排水治潜、水旱轮作、水稻半旱耕作。7.土壤污染水蚀农田发生的两个条件：1、降水量高于400-500mm的湿润半湿润山区、丘陵。2、一般发生在坡耕地农业生态系统退化成因分析（简答题。具体展开见PPT）1.自然因素1）全球气候变化2）自然灾害频繁3）土壤条件4）病虫害5）风蚀水蚀影响2.人为因素-1）滥垦草原2）坡耕地3）不合理的耕种制度4）不合理耕种植物5）水资源利用不当6）农田缺少防护四种类型的梯田（会区分）1、水平梯田适宜在黄土高原等土层深厚而水土流失严重的山区修筑，但修筑较费工。(产量成倍增加)2、反坡梯田需人为造成外高内低的反坡，通常只在坡度很大和暴雨冲刷严重的山区修筑，田面较窄，要求田埂高大坚实。适用于干旱及水土冲刷较重而坡行平整的山坡地及黄土高原。3、坡式梯田只沿等高线打埂，比较省工，不打乱土层，如田面不太宽和坡度不太大，田面可逐年自然淤平。适宜人少地多、坡度较缓的丘陵地区。（有可能存在水蚀）4、隔坡梯田是坡式梯田与水平梯田的过渡形态，适宜劳动力不够充足的山区。梯田水平部分种植大田作物，坡式部分可种植果树，或种植牧草、绿肥，逐年改造成完全的水平梯田。风蚀沙化农田退化原因和治理途径（简答题）退化原因：1）土壤含沙量高，结构松散2）降水不足，土壤干燥，抗风蚀力差3）风强劲：起沙风频繁，土壤侵蚀外营力强4）农田缺少防风固沙林带保护（尤其非生长季节）5）滥垦荒地和草地：增加退化风险治理途径：1）农田风蚀林沙化防治A. 农田上风向有流沙活动段营造防风阻沙林带B. 农田周围营造农田防风林网，降低风力和侵蚀力C. 局部治理：堵塞林带缺口、种植牧草、覆盖作物秸秆D. 留茬越冬、冬灌、1秋灌，增加抗风蚀力E.农田防护林为主（改善小气候）F.保护性耕作：少耕、免耕，减少土壤结构破坏；作物留茬于地表，减少蒸发，阻断气流对地表作用，增加地表空气动力粗糙度，降低风速G.冬季种植覆盖植物2）风蚀沙化农田改造利用严重：农田大部分受风沙危害，耕作层受破坏，作物无法正常生长退耕，植灌木、草本（豆科）保护中度：农田大部分受风沙危害，耕作层轻度破坏，作物长势衰弱产量降低退更还草、粮草轮作；防护林轻度：轻微风蚀或沙化，对作物影响较小。 增加有机肥、粮草轮作、抗风性强品种盐渍化农田发生地区和条件：地下水位较浅、土壤毛细管作用强、降水低于蒸发的地区。不合理过量灌溉盐碱土的可溶性盐有哪些（选择题）主要包括钠、钾、钙、镁等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐。硫酸盐和氯化物一般为中性盐，碳酸盐和重碳酸盐为碱性盐。草地退化特征和原因（简答题）特征：1.草地植被结构简化：1）层次减少，植被矮化。2）群落物种组成减少，结构日趋简化2.草地生产力下降3.草地质量下降，不可食植物增加（原因：家畜对优良牧草的选择性，导致劣草比重增加）4.土壤环境恶化（物理、化学、微生物）5.服务功能衰退（反射率增高，水源涵养能力降低，风蚀、水蚀加重；干旱化）原因：1.气候变暖干化（加剧干旱化）；2.自然灾害频繁；3.虫鼠害肆虐；4.滥垦滥伐；5.超载过牧退化草地的恢复目标（简答题）1.恢复顶级群落；2.恢复草地生物多样性；3.提高生产力；4.草地生态系统的调节功能；5.可持续发展退化草地的恢复基本原则（简答题）1.禁牧和休牧并举（基本措施）重度退化：全面禁牧。禁牧年限以天然植被自然恢复和更新速度与植被状态而定。一般：草甸草原草地：3-5年；典型草原草地：5-7年，荒漠草原草地：8-10年中度退化：休牧。给草原短期停止放牧，进行休养生息的机会。连续1-2年全年不放牧；只在3-6月春季不放牧，保护牧草萌发与生长2.因地制宜“退耕还草”掌握好适度的退耕规模和稳妥的退耕时间，是工程成败关键；以天然植被本身自然更新为基础。地理格局为依据；退牧换草为主，退耕还草为辅。退耕还草应考虑：1）乡土草种为主2）防止外来入侵3）保证生物多样性的发展，提高植被结构复杂性，逐渐形成近似当地顶级3.以草定畜原则：根据草地牧草产量及其合理利用率，加上其他可利用的饲草饲料数量，计算合理的家畜饲养量，并据此严格控制家畜数量；草畜平衡；动态平衡（牧草质量、家畜质量）4. 传统游牧与集约经营相结合游牧：草地合理利用方式，但是不适应社会发展需要；与集约经营相结合（圈养、舍饲），实现双赢退化草地的恢复主要方法（简答题）1.围栏封育，促进草地自然恢复产草量得到恢复；禾本科植物比例增加；菊科植物和其他杂草比例下降；草场质量恢复较慢，6-7年。围封只是辅助手段2.划区轮牧，以草定畜划区轮牧：将草地分成若干轮牧小区，按照一定次序逐区草食、轮回利用的一种合理放牧方式3.增加土壤肥力土壤养分含量下降，养分平衡受破坏是草地退化的主要原因之一。草地施肥：提高牧草粗蛋白含量4.改善土壤结构影响土壤湿度植物萌发；草地松土、浅翻耕、划破草皮方式；松耙和浅翻耕：适用根系密集的根茎禾草草甸。5.草地补播不破坏或少破坏自然植被前提下，播入适应性强、饲用价值高的牧草；改善种类组成，提高产量，加快优良牧草扩张率；适用于退化较严重的盖度低于30%的草地或沙地6. 控制草地病虫鼠害、杂草危害一般只控制，使其不成灾即可；一年生和多年生杂草控制翻耕、挖除、收割、火烧、除草剂（快，暂时）；合理放牧、补播优良牧草、施肥灌溉（慢，经济有效持久）森林生态系统退化的特征1.系统结构改变：组分结构变化（物种组成和年龄结构）单一、简单，脆弱；生物多样性的改变2.系统功能改变：物质循环和能量流动发生改变；系统生产力下降（初级生产力下降导致次级下降）；服务功能衰退（取决于结构），自我调节能力下降3.生态环境恶化，土壤退化土壤种子库改变：面积减少退化森林生态系统恢复的基本方法1、次生林的恢复1）封山育林:对于生境条件良好、种子库丰富的次生裸地，通过封山育林，促使被破坏林地顺向演替为地带性森林植被；通常死封为主2）人工造林：对于生境破坏严重、自然恢复困难的次生裸地，通过人工改良立地条件、补种乡土树种来促进植被恢复；3）抚育间伐：在幼林郁闭后到林分成熟前，在未成熟林分中按一定比例采伐部分林木，为保留林木生长创造良好生存环境，促进植被恢复。2、天然林的保护P1383、森林恢复重建后的持续管理P139工矿废弃地土壤整治，详见P142（填空、选择）植物种类的选择原则： 1、择对干旱、贫瘠、盐碱条件等有抵抗能力的、对有毒有害物质耐受范围广的植物；2、选择根系发达、能固土、固氮和有较快生长速度、枝繁叶茂，尽可能长时间覆盖地面，有效阻止风蚀和水蚀的植物； 3、选择落叶丰富，易于分解，较快形成松软的枯枝落叶层的植物，以提高土壤的保水保肥能力； 4、选择播种容易，种子发芽力强，苗期抗逆性强，易成活的植物；5、选择当地优良的乡土树种作为先锋树种，也可引进外来速生树种；6、选择树种是尽量兼顾生态效益和经济效益，选择既能恢复当地生态，又能为当地带来经济效益的树对矿区废弃地生态恢复的一般规律性：一般积水区：选择水库、水塘类型，建立水产养殖为主的水生生态系统非金属矿废弃地：选择农业复垦为主金属矿废弃地：选择植树造林为主第六章赤潮：又叫红潮，是一种水华现象。它是海洋灾害的一种，是指海洋水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定的环境条件下突发性增殖和聚集，引发一定范围和一段时间内水体变色现象。河道近自然恢复：指人类基于对生态系统的认识，以实现生物多样性的保护及对河流自然资源的永续利用，以生态为基础，以安全为原则，以恢复河流生态系统为目的的系统工程河岸带生态系统退化机制（简答题，只写标题）1）河流水文特征的改变（水流大小）2）筑坝、修建水库和引水分洪（沉积物传输，途径阻断，生境破坏）3）河道沟渠化4）人类活动5）外来物种的入侵6）流域尺度的干扰河流系统的功能（简答或论述题，详见P158）（一）输水泄洪功能将地面短期积水及时排掉，不降水时汇集源头和两岸的地下水，适合到保持一定径流量，调剂不同地区间水量。（二）航运功能 方便地区间人口、物资的流动（三）输沙功能是河流必须满足的重要功能，该功能满足时，河流的其他功能自动得以满足 ，其衰竭将导致河道淤积和河流功能的丧失。（四）发电功能河流因地形地貌落差蓄积丰富势能，水力发电是该能的有效转换形式（五）供水功能 提供淡水资源（六）自净功能物理、化学反应，自净功能 （七）生态功能河流为动植物提供生存必需的淡水和栖息场所。其生态功能包括对生物生存繁衍的支持和对栖息环境的支持等方面，是维持河流生态系统生物群落和栖息环境动态稳定的功能 鱼，生境多样性（八）景观娱乐功能河流景观狭义是指河面、河岸绿化带、滨河建筑物给人视觉上的美感，通常由河道、河滩和河岸植被三部分组成。主要表现为亲水功能和空间功能河道近自然恢复方法包括生态调节措施和工程改造措施。生态调节措施是指不拆除原有的破坏河流生态系统的水利工程，而对其进行改造的措施，如碎化混凝土河底，等宽河道中修建河心岛等；工程改造措施则是要拆除原有的水利工程，按照生态原则修建近自然治理的工程措施，如拆除高大、陡峭的护岸而修建长缓护坡，改变原有的堤线，恢复湿地、河岸缓冲带等 。区分河流横向生态修复和河流纵向生态修复（会判断，详见P164）多层台阶状复式断面结构（会看图判断）