第1页:第十五章全球变化与生态恢复封面
- 第十五章 全球变化与生态恢复
- 讲述全球变化的内涵与国际公约、生态工程的概念与基本原理,以及湿地生态恢复的生态工程实例。
第2页:全球变化
- 全球变化(global change)
- 指地球生态系统在自然和人为影响下出现的、可能改变地球承载生物能力的全球环境变化,包括全球气候变化、温室效应、环境污染、生态退化等人类生态环境的变化。
- 1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上提出了《气候变化框架公约》
- 列出的全球变化项目除全球气候变化外,还包括全球人口增长、土地利用和覆盖的变化、大气成分变化、营养物质生物地化循环变化、生物多样性丧失等方面
- 这些变化是相互作用的
第3页:生态工程
- 生态工程(ecological engineering, ecoengineering)
- 马世骏(1984)定义为:“应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则,结合系统分析的最优化方法,设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防治环境污染,达到经济效益与生态效益同步发展。”
- 生态工程一词是我国学者马世骏(1954)提出的
- 与环境工程的最大区别:生态工程考虑利用生态系统的自我设计特点,是有利于人类和自然两者的设计;环境工程则是利用一系列科学原理去净化或防治环境污染
- 与传统工程相比,生态工程是一类低消耗、多效益、可持续的工程体系
第4页:生态工程学原理
运用生态控制论原理去促进资源的综合利用、环境的综合整治及人类社会的综合发展是生态工程的核心。我国学者把生态工程原理总结为整体、协调、自生、再生循环等基本原理。
- 整体:生态工程以整体观为指导,在系统水平上研究,以整体调控为处理手段;整体理论是了解系统整体性质、解决受胁区域以致全球生态失调问题的基础
- 协调:任何超越生态系统自我调节能力的外来干涉,都会破坏结构间、功能间或结构与功能间的协调
第5页:自生原理与再生循环
- 自生原理(self-resiliency)
- 包括自我组织(self-organization)、自我优化(self-optimum)、自我调节(self-regulation)、自我再生(self-regeneration)、自我繁殖(self-reproduction)和自我设计(self-design)等一系列机制。自然生态系统的自我设计能力是生态工程中最主要的基本原理之一。
- 通过设计能很好地适应对系统施加影响的周围环境,同时系统也能经操作使周围理化环境变得更为适宜
- 在生态系统物质循环中,每一个环节既是给予者也是受纳者,循环往复、周而复始
- 当生态系统受到破坏时,表现为废物大量产生或某些再生资源开发过度,阻滞、干扰了正常的循环道路,导致污染与环境破坏
- 生态工程通过调整循环运转的各个环节及途径,协调输入、转化与输出的物质的量,使废物资源化,变废为宝、化害为利
第6页:湿地生态恢复的生态工程实例
我国生态退化形势严峻,生态恢复势在必行:我国生态系统复杂多样,又因人口众多、开发历史悠久,各类生态系统都受到不同程度的干扰和破坏,有的甚至十分严重,亟待恢复和重建。
- 湿地生态工程
- 利用湿地的水文和化学物质储存器的特点,所设计的控制过剩营养物、沉积物和污染物并改善水质的工程;或利用上述特点综合整治低洼湿地,使其结构得到改善和恢复,成为良性生产—生态系统的生态工程。
山东禹城和高青盐碱洼地综合整治生态工程就是一个很好的范例。禹城和高青属黄河冲积平原,以大面积盐碱地、低洼地为特色,原属我国黄淮海平原的中低产农业区。从1966年开始,中国科学院、中国农业科学院、青岛海洋大学等大批专家在这里实施了两项生态恢复工程,收到了很好的效果。
第7页:台田—鱼塘系统与农牧结合系统
- 台田—鱼塘系统
- 在盐碱洼地实施挖塘造台田工程,挖掘下层土覆盖在盐碱表土上,造成垒起的台田(高程20 m左右);在0—20 cm的耕作层内,土壤毛细管系统被破坏,加上天然淋溶,盐分主要向下运动;及时种植有关谷物,立苗后对土壤又有改良作用;而挖的坑发展为鱼塘,坡地上还可种植绿肥,生态经济效益可观。
- 农牧结合综合发展系统
- 在发展盐碱地改良的农业生产中,鼓励养牛,同时大力发展秸秆氨化作饲料及产出的牛粪再还田肥土,做到二业并举、同步兴旺,生态经济效益良好。