环境生物学--第九章.doc

第九章 生态退化环境的生物修复 第一节 生物在水土流失防治中的作用 一、生物对水分的涵养 二、生物对土壤的改良 三、生物对土壤的固定和保持 第二节 生物在退化土壤恢复中的作用 一、生物对土壤物理性质的影响 二、生物对土壤化学性质的影响 三、生物对土壤生物性质的影响 第三节 沙尘暴的生物防治 一、生物对小气候的改良作用 二、生物对旱区和半干旱区土壤的改良作用 三、生物对沙土的固定作用 第四节 湖泊生态功能的恢复重建 一、湖泊生态系统的特点 二、水生植被的恢复和重建 三、水生动物群落的恢复 四、湿地的恢复 思考题 推荐读物 第九章 生态退化环境的生物修复 生物不仅能够适应环境，而且还能改造环境。在生物的作用下，环境条件不断得到改善，为人类提供资源支持和环境服务的能力不断得到加强。应用生物改善环境的原理，可以对人类影响和破坏的环境进行修复和重建。 生物修复包括的内容很多，近lO年来已经形成了一个较为完善的科学体系，一门新兴交叉学科恢复生态学(restoration ecology)应运而生。本章主要讨论分析生物在水土保持、土地退化渺漠化防治和退化湖泊修复中的作用。 第一节 生物在水土流失防治中的作用 水土流失是地表土壤及其母质在降水和径流的作用下,发生破坏、迁移和沉积的过程，严重的水土流失会导致生态环境的退化，使得土地生产力大大降低甚至丧失，并且还会因泥沙的迁移、沉积淤积河道湖泊造成洪灾发生率的上升。水土流失的防治主要有工程措施、农业技术措施和生物措旎。其中借助生物手段控制水土流失是最为根本，也是最为有效的措施。水土流失的主要驱动力是水，一般是由雨滴直接溅击土壤以及地表径流的巨大冲刷力所引起。生物在水土流失防治中主要是通过改变降水在生态系统中的分配，减小降水对地表的作用力，达到涵养水源，减少水土流失的外界驱动力，同时改变土壤结构，加强土壤自身内在的抵抗侵蚀能力而宴现。 一、生物对水分的涵养 (一)生物对水分的涵养作用及其原理 生物群落特别是植物群落对改变降水在生态系统中的分配有着重要的作用，主要表现为其对生态系统的涵蓄水能力及对地表径流的调节能力有着巨大盼影响。 1．生物群落对生态系统涵蓄水功能的影响 许多研究和实践发现，有着良好植物群落的生态系统t其涵蓄水能力远远大于植被较差的生态系统或荒地。 表9--l是不同植物群落类型下生态系统单位面积涵蓄水能力。从中可以看出，有着成熟森林植被的生态系统，其涵蓄水能力大大高于其他植被类型的生态系统，与荒草坡相比，其涵蓄水量增加40％以上。 通过生态系统地表植物群落破坏前后的流域径流变化，可以较好地了解到植物群落对水源的涵养作用。在日本小田地区林地砍伐之后，第一年，径流量增加11 6％；在砍伐后的三年中，径流年均增加7. 3％；在这块地重新造林后，径流量迅速减步到原有的水平，在美国的研究同样发现这一规律。很明显这是由于植被遭到破坏后，生态系统涵蓄水能力下降，水分不能很好地保留在系统内，从而以地表径流的形式流出系统外。 2．生物群落对地表径流的调节 生物群落对地表径流的流量和时间上的分配有着重要的影响。良好的植物群落的存在能减少地表径流的总流量，增加地下径流的流量和停留在土壤中的水量。在海南岛尖峰岭热带山地雨林天然更新林中，地表径流仅占降雨量的0．9％，地下径流占降雨量的41．21％；而在无植被或植被较差的情况下，地表径流往往比天然林区高34．0％～68 5％。这说明生物群落能够在很大程度上避免水分以地表径流急剧地脱离生态系统，使水分更多的储存在生态系统内，或必其他平缓的方式进行运动和循环。生物群落在增加枯水期径流量，降低洪峰径流量和对径流的时间分配有着明显的作用。良好的生态系统尤其是森林生态系统在丰水期能像海绵一样大量吸取水分，建立一个水分“缓冲库”存在系统内，在枯水季节将会补充地表径流，以维持径流的平衡。植被覆盖良好的生态系统地表径流常年较为稳定洪枯比(最大流量与最小流量的比值)较低(表9 --2)。反之，当植被破坏后．流域会出现丰水期洪峰径流增加，枯水期径流量减少甚至断流．地表径流洪枯比增大的现象如我国岷江上游的森林经过1 950～1978年的砍伐后，森林覆盖率下降15％，导致洪枯比增加1. 4倍；海南岛20世纪50年代以前．平均每隔4年一次春旱(30d)、3年一次夏旱(20 d)，随着森林植被的破坏，到70年代全岛l0年有8年春旱、6年夏旱，平均早期分别为92 d和103 d,70年代后半期，几乎每年旱季都出现大量河溪断流,水库水井干涸。由此可见，有着良好生物群落的生态系统，通过其自身的某种机制，形成自身水源“缓冲库”，可以在一定程度上减少外界降水对系统水分平衡 3．生物对水分涵养的作用原理 由上述内容可以知道，生物群落对水分的涵养起着重要的作用，这一功能的实现主要是通过生物群落