第四章陆域生态系统的恢复与重建.

第四章陆域生态系统的恢复重建第一节农业生态系统的恢复重建第二节草地生态系统的恢复重建第三节森林生态系统的恢复重建第四节工矿废弃地生态系统的恢复重建第一节农业生态系统的恢复重建一、概念农业生态系统：在自然生态系统基础上，经人类有计划、有目的地将自然生态系统逐步改造而成的，是带有自然生态系统某些调整的半人工生态系统。自然+生物+人类社会生产活动自然再生产与经济再生产相结合的生物物质生产过程。二、功能物质服务食物：农业生态系统提供94%的植物和动物蛋白质和99%人类消耗的热能就业机会：食物生产雇佣13亿人，每年1.3万亿的经济收入肉类：全球需求1982-1994年每年以2.9%增长（蛋白质），预计2025年将达58%碳储存：所有陆地生态系统中，农业生态系统储存了18-24%的碳汇，大部分储存在土壤里纤维：占农业生产总值的0.03%生物多样性：农业生态系统包含了7000多种作物资源。三、农业生态系统退化现状及原因城市化、工业化挤占农耕地（建房建工厂、商业建筑）土地退化（沙化、盐渍化）排名国家面积(平方公里)1美国1,744,4802印度1,596,5003中国1,432,9604俄罗斯1,217,8105巴西590,0006澳大利亚494,0207加拿大456,6008乌克兰324,5209尼日利亚320,00010阿根廷285,000耕地面积（2008）城市化、工业化在确保国家粮食安全基础上，坚持“不与民争粮、不与粮争地”的原则，开发利用盐碱地、荒山和荒地等后备土地资源，采取提高单产及间套作等措施，因地制宜地种植薯类(木薯、甘薯)、甜高梁等非粮能源作物，为燃料乙醇提供原料。城市化、工业化挤占用于生产食物的耕地面积；另一方面是与畜争粮，抬高玉米市场价格，增加饲料成本，对养殖业发展将产生连锁反应，所以应严格限制玉米等粮食作为生产燃料乙醇的原料。以甘蔗为原料生产燃料乙醇具有单位土地面积产量高、生产成本较低、化石能源替代效益较为显著等优点，但由于我国食糖的长期供需形势趋紧，也不宜作为主要发展方向。基本农田保护土地退化西部地区的退化土地，根据形成原因，分为以下几种类型：（一）风蚀作用形成的退化土地。在强烈的风蚀作用下，由于过度农垦、放牧，过度利用地表水、地下水资源和过度樵采而形成。分布于西部干旱地区绿洲边缘，新疆塔里木河、叶尔羌河、甘肃黑河、石羊河下游地区，内蒙古呼伦贝尔草原、锡林郭勒草原、科尔沁草原和乌兰察布草原北部。(二)水蚀作用形成的退化土地。由于地表缺少植被覆盖，降水集中，水蚀作用强烈形成退化土地。包括腾格里沙漠南源、鄂尔多斯高原中部、毛乌素沙地南缘及晋、陕、甘、宁等省区的黄土高原地区。(三)物理化学作用形成的退化土地。部分西部干旱、半干旱地区，地下水埋藏浅、矿化度高，蒸发强烈，或由于灌溉不当导致盐分表聚，形成次生盐渍化。分布于内蒙古河套平原，河西走廊的石羊河、黑河、疏勒河下游，塔里木盆地、准噶尔盆地边缘的绿洲等地。农田的退化在我国，进行农田生态环境的生态修复，是切实解决“三农”问题，将传统农业转变为现代农业必需的条件。进行农田生态环境的生态修复，是实现我国人口-粮食-生态良性循环，实现经济与生态协调发展的有效措施。可见，进行农田生态环境的生态修复具有十分重要的意义：（1）增加农田面积并提高土地利用率。（2）提高农田生产能力。（3）调整人地关系。（4）提高现代化水平。（5）实现农田的可持续利用。案例吉林西部生态恢复一、背景吉林西部曾经是水草丰富的大草原,但由于近30年来的人口剧增和对自然资源的过量开发,出现土地沙漠化、盐碱化和草场退化;导致植被覆盖面积锐减,旱涝灾害和大风频繁发生,成为典型的退化生态系统。近几年部分地区生态环境有所改善,但整体上仍有恶化的趋势。目前全区土地退化面积达280万hm2,其中土地盐碱化面积153.27万hm2;土地沙化面积68.76万hm2,因超载过牧等引起的草原退化面积30.95万hm2。全区有盐碱耕地11.76万hm2,沙化耕地32.6万hm2。二、退化成因（一）自然因素气候因素半干旱大陆性气候区,年平均降水量400mm左右,而年平均蒸发量达1500mm～1900mm基质因素地表由第四纪冲积物构成,土壤以黄土状亚沙土、砂土和粉细砂为主,为土地沙化提供了充足的沙源;平原沉积物质地粘重、渗透性差,水网不发达,水分长期停滞不能外流,可溶性盐类难以排泄,同时由于夏季蒸发量大,形成了土地盐碱化的必要条件。土壤结构松散,保水保肥能力差,遇到干旱、内涝等干扰,自然结构就会明显地遭到破坏,肥力随之下降。再加上人类的干扰,导致土地质量急剧下降。（二）社会经济因素人口的增加,土地承载压力加大,土壤结构破坏并出现板结现象,次生盐碱化程度不断加剧。“重用轻养、重产出轻投入、重化肥轻农肥”的种植业经营方式,使得土壤肥力明显下降。恶性循环：土地的退化和丧失----农业生产条件恶化----农村经济贫困化农村人口的文化素质不高,农业结构单一,多种经营水平低,限制了农业资源的合理利用,农业与农村经济受到严重影响。本区的气候正向干旱化发展,气候干旱又会加剧土地盐碱化和沙化。三、生态系统恢复与重建根据地带性规律,该地区应为森林草原—典型草原—荒漠化草原地区;如果不考虑人口压力,只考虑农业的持续发展,那么这些地区农业发展的主体应为草地畜牧业。然而随着人口压力的增加,种植业成分越来越大,现在必须以农为主，决定了此类生态系统必然具有明显的不稳定性和较低的抵抗外来扰动的能力。在该地区农业生态系统中,人为了获取最大的输出,大幅度剥夺了用于系统维护的质和能,导致系统的先天不稳定性及脆弱性。三、生态系统恢复与重建以上问题的根源是系统内的同化作用被强烈弱化,表现为植被覆盖下降,自然生产力和农业生产力低下;而异化作用却异常活跃,表现为土地退化严重、植被破坏、土壤肥力持续下降。这两大系统功能的不协调变化就是“生态平衡失调”。关键与核心在于提高农业系统生产力四、提高吉林西部农业系统生产力提高以农业生物为主体的生命系统的生产力提高以农业土地为主体的环境系统的生产力大力发展生态农业,提高经济生产力协调系统功能,优化产业结构提高以农业生物为主体的生命系统的生产力提高个体生产力关键在于通过生物工程技术培育良种以提高生物个体的适应性、抗逆性和经济性,使其发挥出最大或最佳的生物效应。可以调整作物种类,根据生物物种对环境的生态适应性及社会的需求,以发挥产品优势;进行生态型的合理组合。提高群体生产力指通过合理的复种轮作结构以及合理的畜群种群结构,科学地协调个体与群体的关系,对群落组成及种群的季节搭配进行调控。提高以农业土地为主体的环境系统的生产力所谓土地生产力是指土地在一定空间和时间条件下能够持续生产出人类所需要的某种农产品的内在能力。狭义的土地生产力就是指土壤肥力。提高土壤肥力的过程也是能量投入的过程,包括机械措施,通过机械的作用,调节土壤中水肥气热的关系,满足作物生长需要;适宜的有机能和无机能投入,以提高总产出和农业资源的转化效率。大力发展生态农业,提高经济生产力从当地的资源结构出发,因地制宜搭配农、林、牧、副、渔各业生产的比例,合理有效地投入一定的物质和能源,以实现经济效益、生态效益、社会效益统一的现代化农业生产模式。提高水分利用率和水分利用效率（工程节水技术、作物品种改良、肥）地膜覆盖及塑料大棚温室栽培可以改善环境光热条件,提高生产力协调系统功能,优化产业结构开展综合经营,坚持农林牧并重不断改善生态环境,坚持生产与生态的统一,把恢复生态平衡与发展生产结合起来考虑改变单一粮食生产,转向多样化生产改变原料生产,扩大农产品深加工,大力发展乡镇企业,逐步实现农村工业化和城镇化,实行农工商综合经营提高农民科技文化水平,改善劳动者的技术状况和管理水平大力发展生态农业,节约资源与高效利用、合理开发相结合,促进农业和农村经济的持续发展一、草地生态系统的定义是在一定草地空间范围内共同生存与其中的所有生物（即生物群落）与其环境之间不断进行着物质循、能量流动和信息传递的综合自然整体。第二节草地生态系统的恢复重建二、草地生态系统的功能产品生产水土保持土壤形成净化空气调节气候物质服务食物：为放牧家畜和野生草食动物提供饲料，为肉食动物提供食物生物多样性：草地是生物多样性最丰富的生态系统之一，全球136的陆地生态区中的35个分布在草地上粮食：小麦、大麦、黑麦来源于草地，经过驯化、培养后成为人类种植的作物碳储藏：草地碳储藏量（主要在土壤中）占全球陆地生态系统碳储藏总量的34%能源：为人类提供薪炭燃料和风能等资源旅游业：草地资源丰富的发展中国家从草地旅游和娱乐服务中获得可观的经济效益草地生态系统的服务功能三、草地生态系统的退化（一）退化原因自然因素（长期干旱、风蚀、水蚀、沙尘暴、鼠、虫害等）沙尘暴肆虐西北波及全国,从1950年至今,已发生了80余次。2000～2001年袭击北京20多次,2006年北京发生10余次,一次又一次敲响了沙漠化向京津进逼的警钟2006年大范围的旱灾、蝗灾为近10年所罕见。人为因素过度放牧重刈滥垦樵采开矿（二）严峻形式草地“三化”严重草地面积逐年减少,饲草料资源日趋短缺自然灾害频繁畜牧业生产低而不稳贫困人口增多1、草地“三化”严重如内蒙古草地20世纪90年代与60年代相比,草甸草原产量下降54%～70%,典型草原下降30%～40%,荒漠草原下降50%。（面积减少）伴随着草地退化,可食牧草比重下降,轻度退化草场可食牧草产量减少20%～40%,植被覆盖度减少20%,中度退化草场可食牧草产量减少40%～60%,植被覆盖度减少20%～50%,重度退化草场可食牧草减少60%以上,植被覆盖度减少60%以上。（可食性变差）草地“三化”严重草地植被环境恶化和草地生态系统的生产、生态功能衰退的表现,如草群变矮,盖度、产量下降;植被组成发生变化,劣质、低质杂草及毒草大量滋生;生草土层完全破坏,植被恢复极其困难;生物多样性受到严重破坏。我国已15%～20%的动植物种类受到威胁。（环境恶化）2、草地面积逐年减少,饲草料资源日趋短缺内蒙古草地面积为4850万公顷,较20世纪80年代又减少了600万公顷,约8%左右。目前全国天然草原面积每年仍以65～70万公顷的速度减少,在内蒙古大部分地区,开垦1公顷草地会引起周围3倍面积的草地沙化。在草地面积不断减少和草地退化面积增加的情况下,家畜头数却持续增加,导致草原畜牧业长期受饲草料不足的困扰。3、自然灾害频繁干旱。西北荒漠地区气候十分干旱,年降水量低于150mm,有的不足50mm,常常是十年九旱。雪灾。近几年雪灾严重威胁着西部草地畜牧业,如2000～2001年冬季大雪,给内蒙古畜牧业带来极大的损失;2002年～2003年冬季大雪使新疆、内蒙古的畜牧业遭受重创。生物灾害。大量的昆虫啃食牧草,严重破坏草地植被结构和植物根茎,由于家畜过牧和昆虫活动,优良的牧草经过度啃食而不能恢复,原来以优质牧草为优势种的草地演变为以毒草、害草和杂草为优势的植物群落。（青海省玛多县鼠害造成草场退化1.5万公顷,占全县天然草地65%）4、畜牧业生产低而不稳由于草原退化,草地质量下降,自然灾害频繁,降水年际变率大等因素影响,西部草地畜牧业低而不稳已成必然。西部草地家畜数量的增加和草地生产力的下降,使草畜矛盾更加突出。丰收年牧草量高时达到正常年份的155%,而碰到大的自然灾害,只有正常年份的75%。西部草地绝大部分处于自然生长状态,受降水、温度等气候条件的限制,年际丰歉不同,直接关系到本年甚至下年草地的植物生长量,也是不利于可持续利用的一个因素。随着草原生态环境的破坏,草地畜牧业变得更加脆弱和不稳定,如青海省每年死亡牲畜150万头,家畜生产性能不断下降。5、贫困人口增多由于自然条件和历史原因,西部草原区社会经济和科学文化长期处于贫困落后状态,特别是近几十年草原生态环境进一步恶化,更加剧了该地区贫困人口的增加。1995年全国各省市、区单位面积固