黄土高原生态修复与生态环境质量评价研究(编辑修改稿)

黄土高原生态修复与生态环境质量评价研究(编辑修改稿)内容摘要：

r， 7年埘月哆日’ “ Page 8 1绪论 1绪论 1． 1本文研究的目的与意义 黄土高原地区不仅 是中华民族的摇篮和发样地，还是我国煤、油、气能源矿产富集区， 又是“十一五”期间和 21世纪投资建设的新能源重要的化工基地。 这些基地的建设和资源 开发，与生态修复相互依存、相互促进，这就使黄土高原地区的区域经济社会的影响上升 到一个更加重要的战略地位。 黄土高原地区既是华北、东北通向西北、西南地区的结合部， 又是中西部的交通要道。 由于黄土高原地区水土流失举世闻名，是“头字号”生态环境问题， 已成为全社会的共识，生态修复的作用与地位，也随着治黄实践也在不断提高． 随着国家经济战略重 点向中西部转移，黄土高原地区将面临新的机遇与挑战，要发展 黄土高原地区的经济，就得解决严重的水土流失这个“头字号”环境问题。 因此，在黄土高 原通过水土保持生态修复，改善生态环境，提高经济水平，是实现生态和经济良性循环的 一个重要途径，探求黄土高原生态修复机理和生态环境质量评价体系同样具有重要的生产 实践和科学研究意义„。 黄土高原地区生态修复历史悠久，经验丰富．早在先秦时代，我们的祖先就开始了整 治水土，改善生态环境，创造了丰富的治山治水经验． 1949～ 2020年仅榆林地区水 土流 失治理面积达 1． 93万 km2，占全地区水土流失总面积 53％， 57． 3 万 hm2流沙通过综合治 理，有 40万 hm2得到固定半固定；年输入黄河的泥沙量由 50年代的 5． 13亿 t减少到 3． 44 亿 t，生态环境和农业生产条件有了明显改善，环境治理工程有了长足的发展‘ 2． 3’。 在陕晋 蒙三角区重点建设了矿区绿化、水源开发与保护、水土流失治理、清理煤窑、河道整治和 土焦改造示范工程，成为中国治理生态环境的典范。 目前黄土高原生态修复工作还不够系统和完善，加之生态系统的恢复与重建研究需 要 长期的定位实验和观测，同时生态系统的修复是一项系统的工程，需要国家、社会、科学 工作者和广大人民的共同参与合作。 虽然许多国家对森林、草地、湿地、废矿地等退化生 态系统的恢复与重建做了大量研究工作，形成了许多研究成果„’，但目前的研究尚未形 成生态修复的理论体系和技术体系。 因此，定性和定量分析不同类型区生态修复特征，确 定影响生态环境质量的主要评判因子 01，提出生态环境评价指标体系对黄土高原水土保持 生态修复工作具有普遍的现实意义。 1． 2恢复生态学的研究进展 恢复 生态学在加强生态系统建设和优化管理方面具有十分重要的理论意义和实践意 义，它致力于研究那些在自然灾害和人类活动压力下遭受破坏的自然生态景观的恢复与重 建问题，恢复生态学的关键科技问题包括恢复目标的选择与恢复的方法。 恢复生态学 (Restoration Ecology)是研究生态系统退化的原因，退化生态系统恢复 与重建的技术和方法及其生态学过程和机理的科学 IlOl。 恢复生态学的研究对象是那些在 Page 9 西安理工大学工程项士学位论文 自然灾害和人类活动压力下受到破坏的自然生态系统，它所应用的是生态学的基本原理， 尤其是生态系统演替理论。 由于恢复过程是人工设计的，且恢复过程是综合的，因而也称 之为“合成生态学” (synthetic ecology)。 恢复生态学不同于传统应用生态学之处在于，它 不是从单一的物种层次和种群层次，而是从群落，更准确地说是从生态系统层次考虑和解 决问题。 退化生态系统的形或机理及恢 复即是该中心的主要研究内容之一。 20世纪 50年代以来，有关恢复生态学的研究得到了迅速的发展，国际社会及各国都 相继开展了有关恢复生态学的研究 |11133。 联合国教科文组织人与生物圈计划 (MAB)的 中心议题就是运用生态学的方法研究人与环境的关系，特别是人类活动对生态系统的影 响，以及人类参与下的资源管理、利用与恢复． 在我国，春秋时代就有关于土壤侵蚀、毁林以及其它环境闯题的记述。 南宋的陈博在 ‘农书粪田之宜篇》中就曾提出土地退化问题 I]4J． 20 世纪 50 年代末，有关专家开始注 意到资源不合理利用及由此产生的生态环境问题，但直到 80年代初，只在摸清资源家底， 对资源质和量评价方面开展工作，也提出过有关退化生态系统恢复方面的问题，并进行了 零散的小规模的试验 |15,16|0“七五”和“八五”期间，各研究部门分别从不同角度开展了有关 恢复生态学的研究。 目前，我国已从退化生态系统的类型、退化的面积、程度、机理、诊 断及退化生态系统恢复的机理、模式和技术上做了大量的研究，同时，对退化生态系统的 定义、内容及恢复理论也有了一定的完善和 提高，提出了一些具有指导意义的应用基础理 论。 综合我国多年来的研究，从生态系统层次上，有森林、草地、农田、水域等方面的研 究，也有地带性生态系统退化及恢复方面的研究，如干旱、半干旱区，荒漠化及水土流失 地区生态恢复的工程、技术、机理方面的研究。 我国前期的恢复生态学研究主要针对水土流失、风蚀沙化，草场退化及盐渍化对农林 牧业的危害问题．近期有关生态系统退化的研究除继承前期的研究内容外，重点逐渐转移 到区域退化生态系统的形成机理、计价指标及恢复与重建的研究上。 “八五”期间，中国 科 学院组织有关科研单位进行了“生态环境综合整治研究”、“西部地区生态修复与退耕还林 还草研究”、“我国主要类型生态系统结构、功能及提高生产力途径研究”等项目。 国家自 然科学基金委员会也组织有关科研单位开展了“草原退化原因、过程、机理及恢复途径” 和“内蒙古典型草原草地退化原因、过程、防治途径及优化模式 — 及。 亚热带退化生态系统 的恢复研究”等课题。 这些研究己取得了颇有意义的成果，并为地方自然资源的持续利用 和生态环境的保护发挥了重要的作用。 有关退化森林生态系统的研究在我国起步较早。 从 1959年开始，中国科学院华南植物所科研人员在广东沿海侵蚀地上开展了热带、亚热带 退化生态系统恢复与重建的长期定位研究，系统研究了退化生态系统恢复过程中水、土， 气、生等因子的变化和机理，总结出了国内外先进的集水区法、植被恢复分三步法和时空 替代法等行之有效的方法；论证了热带极度退化生态系统经过人工启动得以恢复的可行 性；筛选了以豆科植物为主的一批先锋树种和适合于林种改造的优良品种；探讨了生物多 样性与生态系统稳定性的关系；论证了植物多样性是森林生态系统稳定性的基础“”’． 2 Page 10 1绪论 这些研究成果在学术上丰富和发展了人工恢复和重建森林生态系统的理论，在热带亚 热带地区得以大面积推广，对区域经济发展起了重要作用。 温带地区森林植被的恢复与重 建主要是工程性的，如大面积人工防护林建设，研究重点主要在荒漠区。 目前在气候变迁 过程中的森林消失问题、种质资源、水分生态、抗旱造林、灌 木林固沙等方面开展了一系 列研究‘笠“，如在沙区引种沙生灌木等方面取得了重大进展，在林草植被耗水与水分平 衡等方面也积累了较为丰富的资料。 这些成果对恢复干旱、半干旱地区植被提供了有说服 力的证据。 有关草地生态系统的退化及恢复改良研究，在我国起步也较早． 20世纪 50年代在全 国草地资源状况调查的基础上已注意到了草地退化问题，开始了划区轮牧、以草定畜及退 化机理分析方面的工作，探讨了有关的理论及防治退化的措施和手段。 20世纪 80 年代以 来，国家政策性地对退化草地的恢复给予了 重视，针对西部地区自然条件进行了草地工程 建设．而真正把草地生态系统的退化与环境、生物多样性保护联系起来，进行专业性的退 化机理及其恢复机制的研究则是近些年才开始的，这些研究分地带，由多学科多专业的人 员合作开展‘脚”。 研究地区主要包括干旱草原区、沙漠化草原区，高寒草原区及黄土高 原区，主要研究内容包括草地退化的触发因子、模式、程度，退化和恢复过程中土壤微结 构、化学成分、养分、水分、植被及群落生产力的变化，退化草地恢复演替的驱动因素及 退化草地恢复的模式、机理和措施手段。 有关农田生态系统的退化与恢复是最早的一个研究内容。 在退化的恢复研究中主要以 土壤恢复为主，结合种植技术的革新进行，如土壤培肥、中低产田改造、模式化栽培、两 高一优农业，保护地栽培等。 在北方干旱、半干旱区及沙漠地区，主要进行了以水分为主 的研究和改造，如地膜栽培技术的研究应用推广，沙地衬膜水稻栽培技术的研究推广等． 此外，我国还在采矿废弃地、湿地的恢复重建方面开展了一些研究‘心 1。 我国己经和正在开展的许多重大生态工程如水土流失治理、沙漠治理、生态脆弱带综 合整治、湿地恢复 及荒山绿化等都属生态恢复的工作范畴盱埘 1。 1． 3生态修复的概念 1． 3． 1生态修复的概念 生态修复是为了加速已破坏生态系统的恢复，还可以辅助人工措施的生态系统健康运 转服务，而加速恢复则称为生态修复；在特定的区域、流域内，依靠生态系统本身的自组 织和自调控能力的单独作用，或依靠生态系统本身的自组织和自调控能力与人工调控能力 的复合作用，使部分或完全受损的生态系统恢复到相对健康的状态‘ w”，生态修复应包括 生态自然修复和人工修复两个部分。 日本学者多认为，生态修复是指通过外 界力量使受损 的生态系统的恢复、重建或改进，这与欧美学者“生态恢复”概念的内涵类似“。 修复与 恢复是有区别的，更不同于生态重建。 生态恢复是指停止人为干扰，解除生态系统所承受 的超负荷压力，依靠生态系统本身的自动适应、自组织和自调控能力，按生态系统自身规 3 Page 11 西安理工大学 c,R顽 A学位论文 律演替，通过其休养生息的漫长过程，使生态系统向自然状态演化。 恢复原有生态的功能 和演变规律，完全可以依靠大自然本身的推进过程。 生态重建是对被破坏的生态系统进行 规划、设计，建设生态工程，加强生态系统管理，维护和恢复其健康，创建和谐、高效的 可持续发展环境。 对于生态修复，国际上已有相应的科学理论支撑体系，对生态系统退化 机理及其恢复途径己有所研究，并被日本、 美国及欧洲所应用，取得了良好的效果． 1． 3． 2生态修复概念的内涵及外延 实现生态自我修复，应遵循人与自然和谐相处的原则，控制人类活动对自然的过度索 取，停止对大自然的肆意侵害，依靠大自然的力量实现自我修复。 它的涵义应包括以下三 个方面：一要遵循自然生态经济规律；二要充分利用自然资源；三要快速恢复植被。 近年 来，有些研究者认为，生态修复的概念应包括生态恢复、重建和改建，其内涵大体上可以 理解为，通过外界力量使受损 (开挖占压、污染、全球气候变化、自然灾害等 )生态系统 得到恢复、重建或改建 (不一定完全与原来的相同 )。 按照这一概念，生态修复涵盖了环 境生态修复，即非污染的退化生态系统。 按照这一内涵，生态修复可以理解为“生态的修 复”，即应用生态系统自组织和自调节能力对环境或生态本身进行修复．因此，我国生态 修复在外延上可以从四个层面理解：第一个层面是污染环境的修复，即传统的环境生态修 复工程概念；第二个层面是大规模人为扰动和破坏生态系统 (非污染生态。