四川汶川大地震重灾区灾后生态退化及其基本特点

2008年5月12日在四川省汶川县境内发生的里氏8.0级大地震是我国历史上大陆发生的破坏性最严重的地震灾害干扰事件.这次地震造成的人员、设施、经济损失比较清楚顺而得到高度关注,但导致的生态破坏与生态退化及其恢复重建尚未引起足够重视.本文基于生态破坏与退化的驱动力及过程的分析,初步评估了地震灾区[约60个县(市、区),面积约15×104 km2]的生态破坏形势,揭示了灾后生态退化问题及其基本特点,以期为重灾区的生态环境状况与恢复重建提供认识基础,为灾后生态恢复与重建决策、科学研究与生态恢复实践提供参考资料.     

河岸带生态学研究进展与展望

河岸带是河流—陆地生态系统之间进行物质、能量、信息交换的重要生态过渡区,具有独特的生态系统结构和服务功能,近年来成为国内外生态学和环境科学的研究热点之一。在阐述河岸带结构与功能基础上,分析了河岸带的影响因素与其退化机制,退化河岸带的生态恢复理论、基本原则、生态重建技术和发展方向。认为影响河岸带结构与功能的主要因素可归纳为水文与地貌过程、植被与人为干扰4个方面;识别影响河岸带生态系统的生物和物理作用过程及其退化成因是关键,指出了生态恢复应遵循的原则与宜采用的生态重建技术。在此基础上,提出河岸带生态恢复应在景观或流域尺度上借助“3S”技术和多学科协作从微观、中观和宏观不同层次开展研究,甄别生态退化的主导因素,采用植被重建与水文调控技术尽可能恢复与重建原有自然景观。从系统生态学与景观生态学的角度,提出河岸带生态学未来研究方向。建议今后应加强对河岸带生态系统结构、生态过程与功能及生态重建技术的研究成果进行系统整合,建立能够预测河岸带结构与功能动态的数量模型和评价体系,为实现河岸带重建与高效管理提供科学指导。     

西南高山亚高山不同演替阶段退化森林生态系统的恢复重建

介绍"十三五"国家重点研发计划项目"西南高山亚高山退化森林生态系统恢复重建技术研究"的主要研究内容、技术路线和取得的进展,展望西南高山亚高山退化森林生态系统恢复未来的研究重点.该项目针对西南高山亚高山退化森林迹地恢复困难、次生灌丛演替缓慢、低效林结构不合理以及生态功能低下等主要问题,从森林恢复演替不同阶段的角度,研发了森林采伐和火烧迹地恢复、次生灌丛生态系统恢复、低效次生林功能提升等关键恢复技术,以及特色资源培育与开发技术,为长江上游生态屏障建设提供了科技支撑.(图1参59)     

恢复生态学相关概念

在综述国内外恢复生态学有关概念的基础上,作者提出,恢复生态学有关生态恢复的科学,旨在研究生态退化和生态恢复的机理和过程。生态恢复包括狭义的恢复和广义的恢复,狭义的恢复指严格意义上的整个生态系统的恢复,广义的恢复指人类社会需求意义上的恢复,也就是依据生态学原理,利用生物技术和工程技术,通过恢复、修复、改良、更新、重建受损或退化的生态系统和土地,恢复生态系统的功能,提高土地生产力的过程。     

湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系

土壤动物是湿地生态系统物质循环和能量流动的关键环节,也是湿地生态系统演化的重要驱动因子,湿地土壤动物的动态变化可以作为湿地退化和恢复响应的重要生态指标。近年来基于湿地土壤动物群落生态学的单一研究颇多,对湿地土壤动物及其与环境因子关系的研究亦取得了长足进展,但关于湿地土壤动物和湿地退化与恢复的研究鲜有报道。本文论述了湿地土壤动物在湿地恢复过程的机制和优势,阐述了湿地土壤动物研究现状与进展,表明湿地土壤动物是湿地生态系统和湿地生物多样性的重要组成部分,已成为湿地恢复的重要指标。通过分析湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系,认为湿地土壤动物的动态变化可以较好地反映退化和恢复过程中生态功能的变化,建议深入探索土壤动物对湿地退化和恢复的响应机制。关于土壤动物对湿地生态指示功能的研究,是恢复生态学和湿地重建领域未来需要研究解决的一个重要问题,是研究人为干扰过程以及湿地恢复过程中土壤动物变化规律的关键。今后要进一步融合土壤动物和整个湿地生态系统的研究为一体,把不同强度干扰下湿地土壤动物生态学及其与不同土地利用方式下土壤质量及湿地植被结合起来,从土壤动物群落特征变化角度阐明湿地生态系统对不同强度干扰的响应机制,为深入探索不同强度干扰下湿地生态系统的退化过程和机制,从而为退化湿地恢复与部分重建的生物学与生态学基础提供科学依据。     

震区典型受损区生态恢复过程中的土壤恢复率与空间异质性

在我国西南强地震影响区生态恢复重建的背景下,探明不同气候区不同恢复条件下的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)的恢复率以及空间异质性及其演变规律,对准确认识生态恢复作用下灾害干扰区的土壤恢复动态变化具有重要意义.选取汶川地震灾区干旱河谷气候区和亚热带季风气候区的受损治理区为研究样地,以邻近的未受损区为对照,分析地震后恢复期受损治理区土壤SOC、TN、TP的恢复率以及空间异质性的分布规律.结果表明,两种气候区内受损治理区SOC、TN、TP的含量整体上显著低于未受损区,说明地震后受损治理区的养分状况尚未恢复至震前水平.养分恢复率表现为亚热带季风气候区TN(53%-58%)、TP(51%-58%)高于干旱河谷季风气候区TN(32%-36%)、TP(41%-49%),SOC的平均恢复率在两个气候区表现基本一致,亚热带季风气候区具有更高的养分恢复率.干旱河谷气候区受损治理区和未受损区的养分变异系数均高于亚热带季风气候区,说明干旱河谷气候区土壤结构稳定性较差,受灾害破坏更为严重,土壤养分的空间异质性较大,发生水土流失及次生灾害的可能性更大.干旱河谷气候区受损治理区的C:N值大于未受损区,而亚热带季风气候区则相反.上述研究表明灾区土壤养分结构受到严重破坏,而气候可能是影响土壤恢复的主导因子,结果可为灾区生态恢复进程提供理论依据.(图2表4参38)     

西湖沉水植物恢复过程中物种多样性的变化

中国湖泊的富营养化与生态系统退化问题已非常严重,太湖、滇池、东湖、西湖等许多湖泊都出现了不同程度的富营养化现象,水生植被消亡、蓝藻水华频发,已经成为制约区域经济社会可持续发展的重要限制因素。沉水植物的恢复重建已成为富营养化水体生态修复的关键手段之一与研究热点。对国家"十二五"水专项的浙江杭州西湖的沉水植物恢复示范区中的物种多样性的变化特征进行了分析,依据植物种在示范区各水域的出现频率与各生活型植物种的组成,探讨了沉水植物恢复过程中植物种绝灭与定居特点。物种多样性指数分析表明:沉水植物恢复工程是沉水植物物种多样性不断增加的过程,恢复工程首先导致恢复示范区内特有种的出现,其次为稀有种。从植物的生活型来看,多年生沉水植物受示范工程的影响最大,而一年生沉水植物可存活于示范工程区的内部与外部,在示范工程区内沉水植物物种的绝灭速率小于定居速率。这表明,在湖泊恢复沉水植物,第一,必须要有一定的保护区域;第二,要合理利用湖泊资源,实行科学的湖泊管理制度;第三,有效恢复沉水植物群落需要经历一定时间与空间的生态重组过程。     

湖滨带生态系统恢复与重建的理论、技术及其应用

从湖滨带的基本概念入手，简述了湖滨带生态系统恢复与重建的基本内涵、恢复与重建的目标、原则及对健康生态系统的判定方法。介绍了湖滨带生态系统恢复与重建的理论。文中还对湖滨带生态恢复与重建的过程进行了论述，对主要应用的技术进行了详细的对比分析。文章最后对未来技术研究的方向和思路进行了展望。     

基于生态系统服务的土地整治生态风险评价与管控建议

土地整治的生态风险评价与管理是生态文明背景下土地整治项目可持续发展的客观要求。"十三五"期间,土地整治投资和力度规模持续加大,在对区域社会和经济发展带来积极作用的同时,也会对区域生态系统结构与功能产生深远影响,如何管控土地整治的生态风险受到越来越多的关注。在系统阐述了土地整治生态风险的内涵与特点的基础上,分析了土地整治不同生态效应所对应的生态风险因子与评价指标体系,提出了基于土地整治全过程分析的生态风险识别、评价与管控的思路,并将生态系统服务功能的提升作为生态风险评价的重要内容,克服了以往生态风险研究更多侧重生态系统结构与功能本身变化的局限性,并指出了土地整治生态风险所需要关注的科学问题与发展趋势。     

西南天然林保护工程区生态成效评估

随着大尺度生态保护和恢复工程的开展和不断深化,工程有效性评估逐渐成为备受关注的热点问题。开展大尺度生态保护和恢复的成效评估对于相应的宏观决策与管理具有重要科学意义。基于年均植被覆盖度、景观格局指数和人类威胁因子评估指标体系,对西南4省市天然林保护工程区的生态保护成效进行定量评估。结果表明:研究区生态保护成效总体上明显改善,地类景观斑块分布更加合理规整,连通性提高,人类干扰强度逐步减小,尤其是4省市交界林区以及重庆与湖北、四川与陕西、四川与三江源地区的交界区域生态成效显著提高;而汶川周边林区、横断山脉部分林区以及云南文山林区生态保护成效较弱。因此,在天然林保护工程的进一步实施过程中有必要在分析保护成效空间分异特征的基础上采取保护和恢复并重的策略,将植被、景观格局和生境质量与人类活动的干扰和压力综合起来,以促进大尺度生态保护和恢复的可持续有效管理。     

沉积记录揭示的湖泊长期生态系统服务权衡/协同机制:进展、案例剖析与展望

揭示生态系统服务的时空变化特征及权衡/协同机制,对提升生态系统服务总体效益和人类福祉至关重要,已成为当前研究热点。在概述生态系统服务权衡/协同过程与机制的研究方法、进展基础上,以湖泊生态系统为研究对象(以长江中下游太白湖为例),探讨如何利用历史记录(包括文献记载及基于湖泊沉积的定量重建)来有效重建湖泊生态系统功能、定量各功能间权衡/协同特征、揭示生态服务间权衡/协同发生机制等重要问题,重点展示基于湖泊沉积物分析的古湖沼学方法在重建历史时期生态系统服务过程方面的技术优势。最后对目前存在的问题及今后的研究方向做一展望:古湖沼学方法的不确定性及指标解释有待进一步完善,需要进行生态系统过程-服务动态过程的多情景模拟研究,加大湖泊生态系统服务在不同时空尺度上的相互作用机制研究。     

生态恢复的环境效应评价研究进展

生态恢复环境效应评价即对受损生态系统恢复进行评价,是恢复生态学研究的重点.对生态恢复的环境效应进行科学、客观和准确的评价,不仅是生态恢复的重要组成内容,而且也为生态恢复进一步实施提供重要指导.文章在系统总结生态恢复的环境效应评价研究进展的基础上,归纳了目前生态恢复的环境效应评价研究中存在的问题,对今后生态恢复环境效应评价研究进行了展望:(1)将实地监测结果应用到区域恢复效应评价中;(2)提高生态恢复评价指标体系的普适性与实用性;(3)推进生态恢复效应评价指标贡献的量化研究;(4)加强生态恢复区域效应的研究;(5)重视外来种对生态恢复评价的影响.     

汶川地震对森林土壤养分动态的影响

地震导致地表植被严重破坏,土壤物理性质和养分循环发生明显变化,这对震后植被恢复有重要影响.选取两处受汶川地震影响的森林植被区,分别设置4个处理,即地震迹地、地震迹地枯木旁、邻近未受损森林、邻近未受损林窗,对比研究表层土壤(0-20 cm)物理因子、有机质、速效养分以及微生物等.结果显示两处研究地点有大致一样的趋势:地震迹地与地震迹地枯木旁温差与p H值浮动变化显著大于未受损森林与林窗,土壤含水量明显低于未受损森林和林窗;震后造成土壤有机质含量显著降低,损失高达50%,速效养分损失高达80%;速效养分(铵态氮和硝态氮)与微生物生物量碳氮含量由高到低顺序为邻近未受损森林、邻近未受损林窗、地震迹地枯木旁、地震迹地;震后枯木在地震迹地形成养分热点,其速效养分及微生物生物量碳、氮高于地震迹地,在生长季节较为显著,其速效养分硝态氮含量最高是地震迹地的5.88倍.本研究表明汶川地震导致受损森林系统表层土壤有机质等的极大流失,同时震后迹地土壤有效养分、微生物生物量显著降低,地震迹地枯木旁形成土壤"肥力岛",震后生态系统恢复将经历养分富集和植被演替过程.     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失;在中游重建湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力;落实水利工程措施确保安全度汛     

流域水生态功能区划及其关键问题

作为流域生态系统管理和水资源保护的重要手段,如何科学合理地开展流域水生态功能区划,已成为世界各国可持续发展所面临的关键挑战之一.本文立足我国流域综合管理的特点和发展趋势,针对我国现行水功能区划的问题,结合国外流域水生态区划的经验,提出了基于流域生态学、地域分异规律、生态系统健康与生态完整性、流域生态系统管理等理论基础的,以恢复流域持续性、完整性生态系统健康为目标,反映流域水陆耦合体在不同时空尺度景观异质性的流域水生态功能区划及其原则,重点分析了流域水生态系统的空间格局、生态过程以及动态演替等3个区划的关键问题,并提出了区划的方法,以期为我国流域水生态功能区划和流域生态系统管理提供战略层次的科学依据.     

基于生态系统管理的湿地概念生态模型研究

湿地是地球上的一种重要生态系统,基于生态系统管理理念,进行湿地保护与管理,既是湿地科学发展的必然结果.也是当前湿地保护与管理的客观需求.湿地生态模型是以湿地生态系统作为研究对象的模型,是对湿地生态系统组成、结构、过程和功能进行简化、类比或抽象,是用来反映湿地生态系统各种过程和关系的定性或定量化工具.湿地概念生态模型是各类湿地生态模型中最基本的类型,是对湿地生态系统组成及其相互关系的一种简约的定性表达,特别是指人类活动影响下湿地生态系统因子变化及其相互关系的概念性表达.湿地概念生态模型构建的主要目的是旨在识别人类活动对湿地生态系统的驱动与胁迫,这些驱动与胁迫产生的一系列生态效应,以及湿地生态系统对此所表现出来的特征.湿地生态系统是一个多层次、多因子组成的,结构复杂、功能多样、具有多向反馈和调节机制的复杂大系统或巨系统.影响系统状态或驱动系统变化的因子众多,既有来自系统内部的、也有来自系统外部的,它们对系统造成的影响往往具有联动关系和因果效应.湿地概念生态模型就是在生态系统管理理论指导下,将这些系统因子及其关系抽象并提取出来,以"驱动-胁迫-效应-表征"为主线,判断系统变化与演化背后存在的因果关系,构建能够反映系统变化与演化特征和规律的结构性关系网络模型.湿地概念生态模型研究的意义在于在科学与决策之间架起一座桥梁,为实施湿地生态保护与管理提供指导,同时为建立湿地数量化模型奠定基础.     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失,在中游重湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力,落实水利工程措施确保安全度汛。     

基于生态系统变化特征的祁连山国家公园甘肃片区生态治理成效分析

祁连山是我国西部重要的水源产流区和生物多样性保护优先区,长期以来受自然和人为因素双重影响,生态系统出现了不同程度的退化。为筑牢国家西部生态安全屏障,在多个已有自然保护区的基础上开展祁连山国家公园体制试点,其中甘肃片区位于祁连山北坡,自20世纪80年代以来实施了生态保护、恢复与建设等生态保护和修复工程并取得了一定成效,对生态治理成效的评价有助于发现存在的生态问题、提升生态建设规划及管护决策的科学性。本研究利用多源遥感数据,在提取生态系统类型与质量参数的基础上,通过其变化特征分析生态治理的成效。研究表明,近20年,研究区生态系统结构基本稳定,草地、森林、灌丛面积明显增加,裸地减少、植被覆盖增加,生态环境质量整体上变好,说明生态治理工程的实施取得了明显成效。但是,研究区具有重要生态服务功能的生态系统面积所占比例小,仅占46.7%,生态系统整体脆弱,维护生态安全、生态安全屏障建设压力仍然较大,生态保护与建设正处于关键阶段,未来需要针对生态系统存在的退化风险,加大生态保护和建设力度。     

采石场生态重建的有关问题

综述了采石场生态重建的相关问题,包括采石场生态重建的重要性,生态重建研究的历史,生态重建的基础理论,采石场的水土流失治理,采石场植被恢复及植物品种的选择与配置等。无论是国内还是国外,采石场的生态重建只是到了最近二十多年才受到相当的重视。我国特别是东南沿海地区采石场已经引起了严重的生态问题,其重建也取得了很大进展,但仍然存在着许多需要改进的地方,如植被恢复效果不理想,植物品种选择的任意性,复绿方式的单一性等。文章提出了目前采石场生态重建存在问题及改进方法。     

环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科简介

正环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科主要开展受损生态系统恢复与重建、土地退化/荒漠化防治以及矿山生态环境保护与恢复治理等方面的基础理论与应用技术研究。多年来,先后承担了国家科技基础性工作专项"西部重点矿区土地退化因素调查",国家自然科学基金项目"西藏高寒河谷沙地植被演替的高光谱遥感识别及恢复潜力评估研究"和"基于高光谱遥感的雅鲁藏布江源区草地退化及其对全球变化响应敏感性研究",国家环保公益性行业科研专项