生态系统退化下植被恢复研究全解课件.ppt

1、生态系统退化下植被恢复研究生态系统退化下植被恢复研究阿留申阿留申2023-5-141恢复生态学与植被恢复恢复生态学与植被恢复1国内外植被恢复研究国内外植被恢复研究2文献举例文献举例3目目 录录2023-5-1421.1.生态恢复下的植被恢复研究生态恢复下的植被恢复研究 恢复生态学是2020世纪世纪8080年代年代迅速发展起来的一个现代应用生态学的分支学科，是一门关于生态恢复的学科，主要致力于研究受损生态系统受损生态系统的恢复与重建。其研究内容主要包括基础理论和应用技术基础理论和应用技术两大部分。恢复生态学研究源于源于山地、草原、森林和野生生物等自然资源管理的实践，美国学者Leopold于193

2、5年在威斯康星大学对一个24hm2的草场进行的恢复被认为是最早开展最早开展的恢复生态学实验。中国最早中国最早进行生态恢复实践的是中国科学院华南植物研究所的余作岳等人，他们自1959年起即在广东热带沿海侵蚀台地上开展了退化生态系统的植被恢复技术与机制研究，并建立了中国最早的两个恢复生态学研究基地小良小良热带森林生态系统定位研究站和鹤山丘陵综合试验站热带森林生态系统定位研究站和鹤山丘陵综合试验站。2023-5-143 植被是陆地生态系统的重要组成部分,是生态系统中物质循环与能量流动的中枢。近几十年来,由于人类活动的影响,植被大规模的破坏和消失,导致了一系列的环境失调问题。全球生物多样性在不断丧失,

3、生态系统在逐渐退化,局部退化已相当严重,人类生存和发展的自然基础受到了极大威胁。人类活动对环境的影响以及退化生态系统的恢复和重建已成为现代生态学研究最引人注目的趋势之一。其中植被恢复是退化生态系统的恢复和重建的首要工作,因为几乎所有的自然生态系统的恢复,总是以植被恢复为前提的。1.1.生态恢复下的植被恢复研究生态恢复下的植被恢复研究2023-5-144 植被恢复（植被恢复（vegetationrestorationvegetationrestoration）是指运用生态学原理，通过保护现有植被、封山育林或营造人工林、灌、草植被，修复或重建被毁坏或被破坏的森林和其他自然生态系统，恢复其生物多样性

4、及其生态系统功能。其内涵内涵包括三个方面：(1)从生态和社会需求出发，确定植被恢复希望达到的生态、社会、经济效益；（2）确定能够达到上述效益的植物群落的组成和结构；（3）通过对植物群落的物理、化学、生物乃至社会文化要素的控制，带动植被的恢复，达到生态系统的自我维持。因此，植被恢复可概括为恢复植被的合理的结构、高效的功能和植被恢复可概括为恢复植被的合理的结构、高效的功能和和谐的关系。和谐的关系。根据植被系统退化的程度和类型，植被恢复的途径植被恢复的途径包括自然恢复、人工促进的自然恢复和生态工程恢复3种模式。1 1.生态恢复下的植被恢复研究生态恢复下的植被恢复研究2023-5-145(1)植被退化

5、的基本特征及其生态后果 具体研究退化植被种类种类组成变化，群落时空变化，生物生产力生产力下降，生物间关系关系的改变。陈佐忠等认为,草原退化实质上是生态系统的退化，退化体现在非生物因素，亦体现在生产者、消费者和分解者三个生物功能组分以及草地生态系统的结构特征和功能过程，退化阶段不同其表征指标不同。(2)植被恢复目标及其生态学原理 主要包括生境组合胁迫原理、生态适应性原理、种群密度制约和分布格局原理、群落内种间关系协同进化依赖原理、生态位原理、群落演替原理、生物入侵理论、生物多样性原理、斑块-廊道-本底景观结构模式原理等。2.2.国内外植被恢复研究概况国内外植被恢复研究概况2023-5-146(3

6、)干扰体系对退化植被或生态系统的影响 主要干扰方式干扰方式有森林采伐、开垦、过度放牧、开采矿产资源、采摘、不合理的种植和养殖、在人为有意或无意帮助下外来种的侵入和偶见种取代群落建群种与优势种的生态现象以及病虫害的大发生等。(4)植被恢复途径 日本学者宫胁昭的“宫胁法”；三北防护林和长江上游防护林建设、沙漠治理、草场改良、荒山绿化、次生林改造也都是植被恢复和重建的工作。(5)植被恢复对环境影响及效益 栽种野生豆科灌木种恢复半干旱地中海地区植被；碳固定具有很强的防治土壤退化和荒漠化的潜力；耐盐碱草,可以显著改善盐碱土的物理性状；2.2.国内外植被恢复研究概况国内外植被恢复研究概况2023-5-14

7、73.植被恢复相关研究实例 针对大兴安岭北坡林区森林植被在不同火烧强度、火烧时间的火烧迹地上的恢复状况进行了调查研究。结果表明,轻度火烧区的植被自然更新恢复良好;中度火烧区的森林植被依靠人工促进更新要比自然更新更早达到预期目标;重度火烧区的森林植被如果完全依靠自然更新,恢复到预期目标会非常缓慢,而通过人工更新则可跨越几个演替阶段,较快接近本地的顶极群落。大兴安岭北坡火烧迹地大兴安岭北坡火烧迹地 自然与人工干预下的植被恢复模式初探自然与人工干预下的植被恢复模式初探2023-5-148.大兴安岭北坡林区地处我国的最北部，地形多为中山、低山和丘陵，海拔大多400800 m，相对高差100300 m。

8、大兴安岭北坡林区属于达乌里植物区系，主要树种为兴安落叶松，蓄积量占总蓄积量的69%，还有樟子松、白桦等树种。林下灌木以兴安杜鹃、越桔、杜香等为主。大兴安岭北坡火烧迹地林型主要有：兴安杜鹃-落叶松林，是大兴安岭北坡地区分布最广和面积最大的林型。草类-兴安落叶松林，分布于阳坡和半阳坡。植物种较多，并且除了乔木层以外，有一个充分发达的草本层。杜香-兴安落叶松林部分分布于阴坡和半阴坡的下部,坡度510。土层较浅薄,永冻层的融解层很浅。兴安杜鹃-樟子松林是樟子松最普遍的林型,主要分布在阳坡,坡度1020,土层薄,多石砾。另外还有白桦、山杨等阔叶林混生于以上各林型中。3.植被恢复实例研究3.1 3.1 研

9、究区自然概况研究区自然概况2023-5-1493.23.2研究方法研究方法：采取点面结合点面结合,以标准样地为主进行野外调查的方式进行，先后在大兴安岭北坡呼中、图强林业局1987年火灾以及呼中林业局2000年火灾形成的不同强度的，采取不同更新方式的火烧迹地上选设样带选设样带,样带所处的立地条件基本相同。从火烧迹地的中心,按不同方向设多条样带。面积大的火烧迹地,在同一方向上多设几条样带。每条样带面积为2 m50 m，样带上每2 m做一个样方,每条样带有25个样方。对立地条件、火烧程度以及更新方式,及其所含的植物种类、多度(或株数)等进行调查。各乔木树种按每条样带的平均株数统计,并将其它植物分为阳

10、性植物和阴性植物两类,同时大致估算一下样带周围植被的丰富度。林型以兴安落叶松林为主,并选择了部分白桦、樟子松林等。3.植被恢复实例研究2023-5-14103.3.1.轻度火烧迹地的植被恢复 轻度火烧区的林区呈斑块状与未火烧的林区镶嵌分布,林冠存活,针叶犹绿,土壤有机质基本未受干扰。活立木约占总株数的70%以上,中小径木和幼树大半活着,只是林下地被层,主要是草本层有所改变。同时由于火烧使地被层覆盖率降低,增加了针叶树种种子与土壤接触的机会,有利于针叶林的更新。从总体来讲,轻度火烧后针叶林中植物物种尤其是主要物种不仅在种类、多度等方面变化不太大,而且轻度过火后林内环境变得更好,经过一段时间后基本

11、都能恢复到以前。经实验调查针叶林轻度火烧后植被恢针叶林轻度火烧后植被恢复需要的时间低于复需要的时间低于5 5年。年。3.植被恢复研究实例3.3 结果分析结果分析2023-5-1411 3.植被恢复实例研究3.3 结果分析结果分析3.3.2 中度火烧迹地的植被恢复 1.自然更新下火烧迹地的植被恢复 中度火烧区各林型林冠层大部分被破坏，林冠稀疏，尚有30%40%的母树存活，在地表层中会有少量种子存活，草本层基本上被烧尽。据调查,中度火烧区的植被在自然更新15年后，除原有的落叶松母树外，又出现了一些落叶松的幼树，另外还有大量的阔叶树，如白桦和赤杨等，林下植被也逐渐增多，阳性草本虽然还很多，但是比例已

12、经有所下降，阴性草本则开始逐渐增多。2023-5-1412 3.3.2 中度火烧迹地的植被恢复 2.人工促进天然更新下火烧迹地的植被恢复 人工促进天然更新指采取人工辅助更新措施，使幼苗根系扎到土壤中，战胜草类、灌木，为森林的自身繁育创造良好环境条件的更新方式。火后15年人工更新的植被与自然恢复下的植被区别不大,只是在开始形成的杨桦林中,人工促进天然更新林地中针叶林所占的比例明显提高,这就意味着人工促进天然更新下火烧迹地的植被恢复要比完全靠天然更新提前1030年达到预期目标。3.植被恢复实例研究3.3 结果分析结果分析2023-5-14133.3.3 重度火烧迹地的植被恢复 1.自然更新下重度火

13、烧迹地的植被恢复 在重度火烧区,乔木、灌木和草本基本死亡,土壤有机质几乎全部烧掉。在缺乏种源的条件下,依靠自然更新,其自然恢复的过程将是非常漫长的,需要上百年的时间,有的甚至将不会恢复到以前。重火烧区一般进行人工更新,但是在交通不便的地方将依靠自然更新。3.植被恢复实例研究3.3 结果分析结果分析2023-5-1414 3.3.3 重度火烧迹地的植被恢复 2.人工更新下重度火烧迹地的植被恢复 人工更新主要是根据火烧前的林型,通过人工直播和人工造林的方法加快森林更新,或者对大面积的火烧迹地在有大量种源的条件下,通过有目的的调查,选择最佳时期,采取飞机播种也有利于短期内森林更新。3.植被恢复实例研

14、究3.3 结果分析结果分析2023-5-14153.3.3 重度火烧迹地的植被恢复 人工更新目前以人工植苗造林为主,而人工更新后按有没有定期的人为抚育又采取了人工抚育更新和未抚育更新,由于在火烧迹地上会有大量的灌木和阳性草本植物,它们将压抑幼树的生长,为确保人工幼树正常生长,宜在造林后第2年最迟第3年清除有碍幼树生长的灌木和草本,减轻对落叶松或樟子松的竞争压力。2023-5-1416 大兴安岭火后森林植被恢复是一个长期的过程,虽然植被恢复并不一定要恢复到以前,但是通常所期望达到的目的就是恢复到本地的以针叶林为建群树种的顶级群落。然而要达到这一目标,并非朝夕之间,几年、几十年就能够完成的,甚至需要几百年才能够完成。针叶林遭轻度火烧后,林内环境变化不大,恢复到以前只需要几年的时间;遭中度火烧后,由于植被破坏严重,在自然更新下恢复到针叶阶段,需要近百年的时间,而在人工促进更新的情况下,比自然更新早1030年到达针叶林阶段;遭重度火烧后,植被完全被烧死,在自然更新下,植被将会经过草本灌木、阔叶林、针阔混交林等漫长的阶段,最终达到针叶林阶段需要上百年,而在人工更新下,植被会越过草本灌木以及阔叶林阶段,甚至在人工抚育更新下,植被还可以跨越针阔混交林阶段,直接进入针叶林阶段,所需时间只有几十年,这极大地缩短了植被恢复所需要的时间。2023-5-14172023-5-1418