第4章_生态恢复技术2016年
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第四章 生态恢复技术
内容
1. 生态恢复的目标与生态恢复的基本原则 2. 生态恢复的临界阈值理论 3. 生态恢复的过程 4. 生态恢复的技术问题 5. 生态恢复成功的标准 6. 生态恢复的时间 7. 生态恢复的价值
一、改善退化生态系统的不同方案
生态系统功能
（生物量、养分含量、循环等）
Restoration（恢复）
。阈值理论初步奠定了对于稳态转换的一致认知：持续的外来胁迫会降低生态 系统
的恢复力，从而使其超过阈值的范围并发生稳态转换［11］。在稳态转换的研究中，目前 得到最广泛关注的是“多稳态”理论，分别为平滑型、突变型和不连续变化型；并由此推 测生态系统可能具有多个稳定状态，而稳态转换就是生态系统从一个特征趋势或状态转变 为另外一个不同的趋势或状态的转变过程。该理论得到广泛接受，此后的大量研究都是基 于此而开展的。尽管目前对稳态转换有了基本的共识，但在如何界定其概念和内涵上却有 不同的表述。Carpenter等定义湖泊发生稳态转换是指系统组织和结构发生迅速变化以及 因此而引发的一系列后果［20］；Collie等在海洋生态系统稳态转换的研究中，将其定义 为“海洋空间发生的低频
生态恢复的目标
① 实现生态系统的地表基底稳定性; ② 恢复植被和土壤，保证一定的植被覆盖率和
土壤肥力； ③ 增加种类组成和生物多样性； ④ 实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产
力和自我维持能力； ⑤ 减少或控制环境污染； ⑥ 增加视觉和美学享受。
生态恢复的基本原则
生退态化恢生复态与系重统建的的恢原复则与一重般建包要括求自在然遵法循则自、然社 规律会的经基济础原上则，和通美过学人原类则的等作3个用方，面根。据技术上适
率、高振幅的变动，并且该变动会在海洋的一些营养水平变动中得以传播，因而对生物量产生 的影响尤为显著”；Cury等提出“稳态转换是指海洋生态系统的结构和功能发生突然性改 变，这些改变影响了一些生物的生存进而导致了一个稳定状态的生成”［22］。后二者的 研究系统介绍了海洋生态系统稳态转换的现象与内涵，为揭示其驱动机制提供有价值的参 考。此外，还有研究人员大胆地提出将湖泊作为海洋的微观形式来进行研究，因此适用海 洋的研究方法可被用于湖泊的研究中，从而为浅水湖泊稳态转换的研究另辟一条蹊径［23］
生态恢复的每一个阶段都有一个阈值→越过 的阶段越多（包含的阈值越多）→恢复的投 入就要越大。
临界阈值理论是生态恢复的机理性问题。有 关临界阈值的精确计算问题还不完善，仍需 进一步研究。
“稳态转换”最初是在陆地群落中被确定，并随后由JohnD．Isaacs引入海洋生 态系统，用以描述影响海洋渔业产量发生的变化及其驱动因素。然而，这一概 念却并未在生态学界得到广泛接受。对生态系统稳态转换的关注首先来自研究 人员对恢复力和阈值的界定。1973年，美国学者CrawfordS．Holling发表了 Resilience and stability of ecological systems一文，阐述了生态系统对胁迫的 响应能力并引入恢复力一词帮助人们理解生态系统对外界胁迫的非线性特征。 随后，美国学者RobertM．May在1977年的Nature上发表了 Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states， 阐述了生态系统的多稳态变化和阈值概念，并指出：生态系统的恢复力可以衡 量系统在受到外界胁迫时的承载容量，而阈值则反映生态系统可能发生状态变 化的临界点。
退化生态系统恢复的方向
Hobbs和Mooney（1993）指出——退化生态系统 可能的发展方向包括：
持续退化； 保持原状； 恢复到一定状态后退化； 恢复到介于退化与人们可接受状态之间
的替代状态； 恢复到理想状态。
复
杂
性
与
功
能
退化
水
状态
平
极度退 化状态
理想状态 可接受状态 替代状态 中途退化
是建生立态合系理统的自内身容可组持成续性(种的类恢丰复富。度及多度)
结构但由于(植这被个和目土标壤的的时垂间直尺结度构太)大，加上生态 系格统局是开放(生的态，系可统能成会分导的致水恢平复安后排的)系统状态与 原异状质态性不同(各。组分由多个变量组成) 功能 (诸如水、能量、物质流动等基本生态
过程的表现)
景观美学原则 健康原则 精神文化娱悦原则
生态恢复的基本原则
二、生态恢复的临界阈值理论
生态恢复——通过排除干扰、加速生物组分变 化和启动演替进程→退化生态系统→恢复到某 种理想的状态。
首先需要建立生产者亚系统（植被）→由生产 者进行光合作用→固定能量→驱动水分循环→ 带动营养物质循（环余。作岳等，1996）
区域性原则
当、经济上可行地、理社学原会则能够差异接性受原则的原则，使受害 或退化生态系统重新获得健地主带导康性生并原态则因有子原益则 于人类生存
与生活的生态系统重构或再限能制量生性流过与动耐与程性物定质。律 循环原则
种群密度制约与物种相互作用原则
生态位与生物互补原则
自然法则
生态学原则 边缘效应与干扰原则
生态演替原则
生物多样性原则
食物链与食物网原则
缀块-廊道-基底的景观格局原则
空间异质性原则
时空wk.baidu.com度与等级理论原则
自然法则
系统学原则
经济技术原则
美学原则
整体原则 协同恢复重建原则 耗散结构与开放性原则 可控性原则
经济可行性与可承受性原则 技术可操作性原则 社会可接受性原则 无害化原则 最小风险原则 生物、生态与工程技术相结合原则 效益原则 可持续发展原则
复垦（替代）
原生生态系统
Rehabilitati恢o复n（修复）
Remedia修t复ion（整治）
Reclamation（自然复过程垦（）原生演替）
退化生态系统
生态系统结构 （物种、复杂性等）
Hobbs和Norton（1996）认为恢复退化 生态系统的目标包括：
Parker（1997）认为，恢复的长期目标应
持续退化
时间
也有学者认为：退化生态系统并不总是沿着一 定的方向恢复→也可能在几个方向之间→进行 转 化 → 达 到 复 合 稳 定 状 态 （ meta-stable states）。
Hobbs & Norton（1996）提出了临界阈值理论 →假设生态系统有4种可选择的状态：
生态恢复的临界阈值理论
内容
1. 生态恢复的目标与生态恢复的基本原则 2. 生态恢复的临界阈值理论 3. 生态恢复的过程 4. 生态恢复的技术问题 5. 生态恢复成功的标准 6. 生态恢复的时间 7. 生态恢复的价值
一、改善退化生态系统的不同方案
生态系统功能
（生物量、养分含量、循环等）
Restoration（恢复）
。阈值理论初步奠定了对于稳态转换的一致认知：持续的外来胁迫会降低生态 系统
的恢复力，从而使其超过阈值的范围并发生稳态转换［11］。在稳态转换的研究中，目前 得到最广泛关注的是“多稳态”理论，分别为平滑型、突变型和不连续变化型；并由此推 测生态系统可能具有多个稳定状态，而稳态转换就是生态系统从一个特征趋势或状态转变 为另外一个不同的趋势或状态的转变过程。该理论得到广泛接受，此后的大量研究都是基 于此而开展的。尽管目前对稳态转换有了基本的共识，但在如何界定其概念和内涵上却有 不同的表述。Carpenter等定义湖泊发生稳态转换是指系统组织和结构发生迅速变化以及 因此而引发的一系列后果［20］；Collie等在海洋生态系统稳态转换的研究中，将其定义 为“海洋空间发生的低频
生态恢复的目标
① 实现生态系统的地表基底稳定性; ② 恢复植被和土壤，保证一定的植被覆盖率和
土壤肥力； ③ 增加种类组成和生物多样性； ④ 实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产
力和自我维持能力； ⑤ 减少或控制环境污染； ⑥ 增加视觉和美学享受。
生态恢复的基本原则
生退态化恢生复态与系重统建的的恢原复则与一重般建包要括求自在然遵法循则自、然社 规律会的经基济础原上则，和通美过学人原类则的等作3个用方，面根。据技术上适
率、高振幅的变动，并且该变动会在海洋的一些营养水平变动中得以传播，因而对生物量产生 的影响尤为显著”；Cury等提出“稳态转换是指海洋生态系统的结构和功能发生突然性改 变，这些改变影响了一些生物的生存进而导致了一个稳定状态的生成”［22］。后二者的 研究系统介绍了海洋生态系统稳态转换的现象与内涵，为揭示其驱动机制提供有价值的参 考。此外，还有研究人员大胆地提出将湖泊作为海洋的微观形式来进行研究，因此适用海 洋的研究方法可被用于湖泊的研究中，从而为浅水湖泊稳态转换的研究另辟一条蹊径［23］
生态恢复的每一个阶段都有一个阈值→越过 的阶段越多（包含的阈值越多）→恢复的投 入就要越大。
临界阈值理论是生态恢复的机理性问题。有 关临界阈值的精确计算问题还不完善，仍需 进一步研究。
“稳态转换”最初是在陆地群落中被确定，并随后由JohnD．Isaacs引入海洋生 态系统，用以描述影响海洋渔业产量发生的变化及其驱动因素。然而，这一概 念却并未在生态学界得到广泛接受。对生态系统稳态转换的关注首先来自研究 人员对恢复力和阈值的界定。1973年，美国学者CrawfordS．Holling发表了 Resilience and stability of ecological systems一文，阐述了生态系统对胁迫的 响应能力并引入恢复力一词帮助人们理解生态系统对外界胁迫的非线性特征。 随后，美国学者RobertM．May在1977年的Nature上发表了 Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states， 阐述了生态系统的多稳态变化和阈值概念，并指出：生态系统的恢复力可以衡 量系统在受到外界胁迫时的承载容量，而阈值则反映生态系统可能发生状态变 化的临界点。
退化生态系统恢复的方向
Hobbs和Mooney（1993）指出——退化生态系统 可能的发展方向包括：
持续退化； 保持原状； 恢复到一定状态后退化； 恢复到介于退化与人们可接受状态之间
的替代状态； 恢复到理想状态。
复
杂
性
与
功
能
退化
水
状态
平
极度退 化状态
理想状态 可接受状态 替代状态 中途退化
是建生立态合系理统的自内身容可组持成续性(种的类恢丰复富。度及多度)
结构但由于(植这被个和目土标壤的的时垂间直尺结度构太)大，加上生态 系格统局是开放(生的态，系可统能成会分导的致水恢平复安后排的)系统状态与 原异状质态性不同(各。组分由多个变量组成) 功能 (诸如水、能量、物质流动等基本生态
过程的表现)
景观美学原则 健康原则 精神文化娱悦原则
生态恢复的基本原则
二、生态恢复的临界阈值理论
生态恢复——通过排除干扰、加速生物组分变 化和启动演替进程→退化生态系统→恢复到某 种理想的状态。
首先需要建立生产者亚系统（植被）→由生产 者进行光合作用→固定能量→驱动水分循环→ 带动营养物质循（环余。作岳等，1996）
区域性原则
当、经济上可行地、理社学原会则能够差异接性受原则的原则，使受害 或退化生态系统重新获得健地主带导康性生并原态则因有子原益则 于人类生存
与生活的生态系统重构或再限能制量生性流过与动耐与程性物定质。律 循环原则
种群密度制约与物种相互作用原则
生态位与生物互补原则
自然法则
生态学原则 边缘效应与干扰原则
生态演替原则
生物多样性原则
食物链与食物网原则
缀块-廊道-基底的景观格局原则
空间异质性原则
时空wk.baidu.com度与等级理论原则
自然法则
系统学原则
经济技术原则
美学原则
整体原则 协同恢复重建原则 耗散结构与开放性原则 可控性原则
经济可行性与可承受性原则 技术可操作性原则 社会可接受性原则 无害化原则 最小风险原则 生物、生态与工程技术相结合原则 效益原则 可持续发展原则
复垦（替代）
原生生态系统
Rehabilitati恢o复n（修复）
Remedia修t复ion（整治）
Reclamation（自然复过程垦（）原生演替）
退化生态系统
生态系统结构 （物种、复杂性等）
Hobbs和Norton（1996）认为恢复退化 生态系统的目标包括：
Parker（1997）认为，恢复的长期目标应
持续退化
时间
也有学者认为：退化生态系统并不总是沿着一 定的方向恢复→也可能在几个方向之间→进行 转 化 → 达 到 复 合 稳 定 状 态 （ meta-stable states）。
Hobbs & Norton（1996）提出了临界阈值理论 →假设生态系统有4种可选择的状态：
生态恢复的临界阈值理论