第八章草地恢复生态学 学时数：4学时 第一节恢复生态学的涵义与溯源 第二节恢复生态学研究的对象与内容 第三节恢复生态学的基本理论 第四节恢复生态学的发展趋势 第五节生态恢复的一般过程
第八章 草地恢复生态学 学时数：4 学时 第一节 恢复生态学的涵义与溯源 第二节 恢复生态学研究的对象与内容 第三节 恢复生态学的基本理论 第四节 恢复生态学的发展趋势 第五节 生态恢复的一般过程
重点掌握： 掌握恢复生态学的基本概念 了解恢复生态学的研究对象及内容，及其溯源 退化生态系统的概念，干扰的基本特征 掌握恢复生态的理论基础，及生态恢复的一般过程
重点掌握： 掌握恢复生态学的基本概念 了解恢复生态学的研究对象及内容，及其溯源 退化生态系统的概念，干扰的基本特征 掌握恢复生态的理论基础，及生态恢复的一般过程
第一节恢复生态学的涵义及溯源 (一)历史沿革 恢复生态学(Restoration ecology)研究起源于l00多年前的山地、草原、森林 和野生生物等自然资源的管理研究，Phipps于1883年出版了森林再造的专著 Leopold(1935)和他的助手在Wisconsin大学的植物园恢复了一个24hm2的草场，这 是生态恢复较早的、较成功的的一个经典实验：随后他发现了或在维持及管理草场 中的重要性 他认为生态恢复只是恢复的第 个生态系统应该保持其整体型 完整性和生物群体的每理性就是好的，据此，它在1943年还提出了土壤健康(Lad health)的的概念。1935年Clements发表了“实验生物学为公共服务"的学术论文， 阐明了生态学可用于包括土地恢复在内的广泛领域。 50~60年代，欧洲、北美、亚洲一些国家以及中国都注意到了各自的生态环境问 题，开展了一些工程生物措施相结合的和山、水体和水土流失等环境恢复和治理工 程，并积累了一些相当丰富的经验和成效。从60年代起，联合国 教科文组织“人与生 物圈计划(MAB),其中心议题与宗旨就是运用生态学的理论和方法，研究人与环 境的相互关系，特别是人类活动对生态系统的影响，以及在人类影响下资源的管理 利用与恢复 70年代以后，欧美的 些国家由于工业的发展，水体污染带来的问题日益严重 寻求这方面的治理方法和技术便成为研究热点，在此期间，虽然有部分国家开始定 位观测和研究，但始终未能深入到机理层面。Farnworth在多年对热带雨林研究的 基础上，于1973年正式提出了有关该方面的9个方向及研究方法。与此同时，日本 的宫肋照利用植被演替的理论在一些城市开展了建设生态保护林的研究，人工促进 森林的快速恢复。1975年在美国召开了“受号损生态系统的恢复”国际研时会，与会的 几百名专家学者就受损生态系统恢复的相关机理、方法、管理等进行了探讨这是 次具有里程碑式的生态恢复会议。 1980年Cairns:主编了《受损生态系统的恢复过程》 书，该书从不同角度探过 了不同角度受损生态系统恢复过程中重要的生态学理论和应用问题。就在这 一年 Brandshaw和Chdwick出版J《Restoration of land,the ecoloay and Redamation of derelict and Dearaded land》,1983年在美国召开了“干忧与生态系统"国际研i会 探讨了干扰度生态系统各个层次的影响， 1984年在美国威斯康星大学成立了恢复生 态学研讨会，强调了生态恢复中的理论与实践统一问题，并提出了恢复生态学在自 然资源保护与开发利用中的桥梁作用。美国于1985年成立“恢复地球组织"，并相继 开展了森林、草地、 海崇 矿迹地 流域、湿地等生态系统的恢复实践。 1991年 在澳大利亚举行了“热带退化林地的恢复"国际研讨会，1993年在香港举行了“华南退 化坡地恢复与利用"国际研讨会。1996年，在瑞士召开了第一届世界恢复生态学大 会，大会强调了恢复生态学的学科地位、恢复技术、学科链接以及恢复过程中的经 济与社会内容的重要性等，从此以后，每年召开一次国际恢复生态学研讨会成为惯 例。 我国的恢复生态学研究哈干)0世幻50~一60年代，代表性的的丁作有广东执带 沿海侵蚀台地上开展的退化生态系统的植被恢复技术与机制研究，沙漠治理与植被 固沙研究，南方红壤恢复与综合利用，湖泊生态系统恢复研究，高寒地区退化草甸
第一节 恢复生态学的涵义及溯源 （一）历史沿革 恢复生态学( Restoration ecology )研究起源于100多年前的山地、草原、森林 和野生生物等自然资源的管理研究，Phipps于1883年出版了森林再造的专著， Leopold(1935)和他的助手在Wisconsin大学的植物园恢复了一个24hm2的草场，这 是生态恢复较早的、较成功的的一个经典实验；随后他发现了或在维持及管理草场 中的重要性，他认为生态恢复只是恢复的第一步，一个生态系统应该保持其整体型、 完整性和生物群体的每理性就是好的，据此，它在1943年还提出了土壤健康（Land health）的的概念。1935年Clements发表了“实验生物学为公共服务”的学术论文， 阐明了生态学可用于包括土地恢复在内的广泛领域。 50～60年代，欧洲、北美、亚洲一些国家以及中国都注意到了各自的生态环境问 题，开展了一些工程生物措施相结合的矿山、水体和水土流失等环境恢复和治理工 程，并积累了一些相当丰富的经验和成效。从60年代起，联合国教科文组织“人与生 物圈计划”(M A B)，其中心议题与宗旨就是运用生态学的理论和方法，研究人与环 境的相互关系，特别是人类活动对生态系统的影响，以及在人类影响下资源的管理、 利用与恢复。 70年代以后，欧美的一些国家由于工业的发展，水体污染带来的问题日益严重， 寻求这方面的治理方法和技术便成为研究热点，在此期间，虽然有部分国家开始定 位观测和研究，但始终未能深入到机理层面。Farnworth在多年对热带雨林研究的 基础上，于1973年正式提出了有关该方面的9个方向及研究方法。与此同时，日本 的宫肋照利用植被演替的理论在一些城市开展了建设生态保护林的研究，人工促进 森林的快速恢复。1975年在美国召开了“受损生态系统的恢复”国际研讨会，与会的 几百名专家学者就受损生态系统恢复的相关机理、方法、管理等进行了探讨这是一 次具有里程碑式的生态恢复会议。 1980年Cairns主编了《受损生态系统的恢复过程》一书，该书从不同角度探讨 了不同角度受损生态系统恢复过程中重要的生态学理论和应用问题。就在这一年， Brandshaw 和Chdwick出版了《Restoration of land, the Ecology and Reclamation of derelict and Degraded land》，1983年在美国召开了“干扰与生态系统”国际研讨会， 探讨了干扰度生态系统各个层次的影响，1984年在美国威斯康星大学成立了恢复生 态学研讨会，强调了生态恢复中的理论与实践统一问题，并提出了恢复生态学在自 然资源保护与开发利用中的桥梁作用。美国于1985年成立“恢复地球组织”，并相继 开展了森林、草地、海岸带、矿迹地、流域、湿地等生态系统的恢复实践。1991年 在澳大利亚举行了“热带退化林地的恢复”国际研讨会，1993年在香港举行了“华南退 化坡地恢复与利用”国际研讨会。1996年，在瑞士召开了第一届世界恢复生态学大 会，大会强调了恢复生态学的学科地位、恢复技术、学科链接以及恢复过程中的经 济与社会内容的重要性等，从此以后，每年召开一次国际恢复生态学研讨会成为惯 例。 我国的恢复生态学研究始于20世纪50～60年代，代表性的的工作有广东热带 沿海侵蚀台地上开展的退化生态系统的植被恢复技术与机制研究，沙漠治理与植被 固沙研究，南方红壤恢复与综合利用，湖泊生态系统恢复研究，高寒地区退化草甸
的恢复与重建研究，红树林恢复与重建试验，羊草草原的演替与恢复重建，海南岛 热带林地的植被恢复，废弃矿地和垃圾场的恢复对策研究等，近年来，在公路、铁 路护坡植被恢复重建研究，特别是青藏高原铁路沿线植被的恢复重建方面进行了 量研究。20世纪90年代以来国内先后出版了《热带亚热带眼化生态系统的植被该 复生态学研究》、《中图根化生态系统研究》、《恢复牛态学导论》、 《恢复中s 的天然植被》 《恢复生态学》 《退化草地植被的恢复与重建技术》 《热带亚热 带恢复生态学研究与实践》等，初步构筑了适合中国国情的恢复生态学研究的理论 框架和方法体系 第二节恢复生态学研究的对象与内容 (一)研究对象 恢复生态学(restoration ecology)是一门关于生态恢复的学科，是研究生态系 统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的方法、生态学过程与机理的科学。 而恢 复生态学的研究对象，是那些在自然灾变和人类干扰压力条件下受到破坏的自然生 杰系统恢复与重律问颜。由于这些受损的牛态系统已经或将要景响到到人类的生产与 生活，因而具有强烈的应用背景和发展前景。 恢复的过程更强调的是人的主观能动性。 (二)主要研究内容 生太有是相时平业生太系结而宣的相乃的研究头为一 ,主要研究内 容包括退化生态系统的类型与分布，退化的过程与原因，恢复的步骤与技术方法 结构与功能机制等。通常欲恢复退化的或者受损的生态系统，最主要的是如何设计 或建立合理的生态组分（种类丰富度及多度）、结构（植被和土壤的垂直结构） 格局 (生 态系统成分的空间安排)、异质性（各组分有多个变量组成）和功能（诸 如术、能量、物质流动等基本牛态过时程的表现) 恢复生态学涉及的方面较多，是一门整合性较强的学科，也是一个复杂的系统 工程， 许多生态学理论均可以在这 个过程中得到检验和完善，因此有人又称其为 “综合生态学"。它的学科理论和研究方法大多来自于生物学、地学、经济学、数学、 社会学等自然科学，以及工程学、林学、农学、草学、环境学、海洋学等应用学科 生态恢复的过程和机制研究，必须从不同的层次上来进行， 包括宏观的的生物圈 景观水平到微观的分子水平。但是要有效地进行生态恢复，首先是要保护当前的自 然生态系统，了解其结构、功能与演替的动态过过程，因为保护并理解自然生态系 在生态恢复中具有重要的参考价值：其次是对现有的退化生态系统进行生态恢复， 尤其是那些有人类关系密切的生态系统：第三是对现有的生态系统进行合理管理， 避免出现新的退化：第四是保特区域文化的可特续发展，以及保特景观层次的整合 性、生物多样性及良好的生态环境等 作为生态学的一个重要分支学科，恢复生态学与生态学之间既有相同点，也存 在着某些方面的差异，是整体与个体、普遍与一般的关系。他们的相同之处都是以 生态系统作为基本研究单位，且有许多共同的理论和方法： 二者区别在于生态学更 强调自然性和理论性，而恢复生态学则强调人为干扰及其应用性。现代的恢复生态 学研究内容和范围都有了新的拓展，除了传统生态系统的结构、功能以及生态系统 的内在过程与机制研究以外，更加注重对生态系统的健康诊断及可持续性，生态系 统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力，干扰响应机制及先锋与顶级生态系统的发
的恢复与重建研究，红树林恢复与重建试验，羊草草原的演替与恢复重建，海南岛 热带林地的植被恢复，废弃矿地和垃圾场的恢复对策研究等，近年来，在公路、铁 路护坡植被恢复重建研究，特别是青藏高原铁路沿线植被的恢复重建方面进行了大 量研究。20世纪90年代以来 国内先后出版了《热带亚热带退化生态系统的植被恢 复生态学研究》、《中国退化生态系统研究》、《恢复生态学导论》、《恢复中国 的天然植被》、《恢复生态学》、《退化草地植被的恢复与重建技术》《热带亚热 带恢复生态学研究与实践》等，初步构筑了适合中国国情的恢复生态学研究的理论 框架和方法体系。 第二节 恢复生态学研究的对象与内容 （一）研究对象 恢复生态学（restoration ecology）是一门关于生态恢复的学科，是研究生态系 统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的方法、生态学过程与机理的科学。而恢 复生态学的研究对象，是那些在自然灾变和人类干扰压力条件下受到破坏的自然生 态系统恢复与重建问题。由于这些受损的生态系统已经或将要影响到人类的生产与 生活，因而具有强烈的应用背景和发展前景。从恢复生态学的研究对象来看，生态 恢复的过程更强调的是人的主观能动性。 （二）主要研究内容 生态恢复是相对于退化生态系统而言的，但涉及的研究较为广泛，主要研究内 容包括退化生态系统的类型与分布，退化的过程与原因，恢复的步骤与技术方法、 结构与功能机制等。通常欲恢复退化的或者受损的生态系统，最主要的是如何设计 或建立合理的生态组分（种类丰富度及多度）、结构（植被和土壤的垂直结构）、 格局（生态系统成分的空间安排）、异质性（各组分有多个变量组成）和功能（诸 如水、能量、物质流动等基本生态过程的表现）。 恢复生态学涉及的方面较多，是一门整合性较强的学科，也是一个复杂的系统 工程，许多生态学理论均可以在这一个过程中得到检验和完善，因此有人又称其为 “综合生态学”。它的学科理论和研究方法大多来自于生物学、地学、经济学、数学、 社会学等自然科学，以及工程学、林学、农学、草学、环境学、海洋学等应用学科。 生态恢复的过程和机制研究，必须从不同的层次上来进行，包括宏观的的生物圈、 景观水平到微观的分子水平。但是要有效地进行生态恢复，首先是要保护当前的自 然生态系统，了解其结构、功能与演替的动态过程，因为保护并理解自然生态系统 在生态恢复中具有重要的参考价值；其次是对现有的退化生态系统进行生态恢复， 尤其是那些有人类关系密切的生态系统；第三是对现有的生态系统进行合理管理， 避免出现新的退化；第四是保持区域文化的可持续发展，以及保持景观层次的整合 性、生物多样性及良好的生态环境等。 作为生态学的一个重要分支学科，恢复生态学与生态学之间既有相同点，也存 在着某些方面的差异，是整体与个体、普遍与一般的关系。他们的相同之处都是以 生态系统作为基本研究单位，且有许多共同的理论和方法；二者区别在于生态学更 强调自然性和理论性，而恢复生态学则强调人为干扰及其应用性。现代的恢复生态 学研究内容和范围都有了新的拓展，除了传统生态系统的结构、功能以及生态系统 的内在过程与机制研究以外，更加注重对生态系统的健康诊断及可持续性，生态系 统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力，干扰响应机制及先锋与顶级生态系统的发
生、发展机理与演替规律的研究，生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警、预 测及评价指标体系研究。在应用方面则注重退化生态系统恢复与重建的关键技术体 系研究，生态系统的结构与功能的优化配置与重构及其调控技术研究，物种与生物 多样性的恢复与维持技术，生态工程设计与实施技术，环境规划与景观生态规划技 术，典型退化生态系统的优化模式试验示范与推广研究等。 第三节恢复生态学的基本理论 (一)退化生态系统 生态系统的结构和功能在干扰的作用下发生位移(displacement),位移的结 果打破了原有生态系统的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化或者出现障碍， 形成破坏性波动或恶性循环， 这样的生态系统则被称为受害生态系统 (damaged ecosystem)或者是退化生态系统(degraded ecosystem)。实际上， 生态系统时 刻都在发生变化，这种变化既有正向的也有负向的，但是其动态发展在与结构的演 替变化，而结构的变化最终引起功能的变化，如物种组成、各种速率过程 复杂程 度和随时间推移而变化的组分变化，相应结构变化的物质循环和能量流动等功能动 态平衡，正常的生态系统是生物群落与自然环境取得平衡位置作一定范围的波动， 或者是围绕某 值振动 而当外界的干扰超过系统的这 一阙值 并有一定的时空 特征，就会引起整个生态系统的变化，这也正是我们经常用到的演替理论。因此从 某种意义上讲，退化过程是一种逆行演替过程，尽管有时这一过程与正向演替并非 相悖吻合 退化生态系统形成的原因极为复杂，既有人为因素也有自然因素，因此，退化 生态系统的类型繁多，主要有以下几种类型：(1)森林采伐迹地，这是由于人为 干扰所造成的退化类型，其退化状态岁采伐强度和频度而已： (2)退化草地， 于过度放牧、言目开垦、 滥挖滥搂及其它 些不合理利用方式所导致： 地，是人类对自然植被的破坏性干扰类型，其退化状态随弃耕的时间而异：(4) 采矿废弃地，是指为采矿活动所破坏的、非经治理而无法使用的土地： (5)沙漠 化土地，也是由于人类的不合理利用或者气候变化所引起的： (6) 裸地，有原生 裸地和次生裸地，通常是由潮湿、干早、盐渍化、有机质缺乏、基质强度移动等极 端条件所造成的。此外，还有一些其他退化生态系统类型，如退化湿地、湖泊、江 河及城市垃圾堆放场等 (二)干扰与生态系统退化 1.干扰：是生态系统退化的最原始、也是最根本的推动力，干扰作为生命系统的 结构、动态和景观格局的最基本塑造力， 不但影响着生命系统的本身，同时也改变 了生命系统所处环境系统。干扰使生态系统发生很化的主要机制是在干扰的压力下 系统的结构与功能发生变化，干忧的压力不仅仅在群落的物种多样性的发生与维特 由起面要作用 而且在生物进化中也是重要的选择压力：在功能过程中，干扰能减 弱生态系统的功能过程，甚至使生态系统的功能丧失。 任何一种自然环境因子，只要是生命系统的作用强度超过正常情况下出现的强 度 就可能造成生命系统的结构和功能以及相应的环境发生变化，这就是发生了干 ，这些因子就被称之为干扰因子。 2.主要干扰因子：气候性干扰、土壤性干扰、地因性干扰、动物性干扰、植物 性干扰、污染性干扰和火干扰等。 这些干扰因子相互组合有时就构成了干扰体系
生、发展机理与演替规律的研究，生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警、预 测及评价指标体系研究。在应用方面则注重退化生态系统恢复与重建的关键技术体 系研究，生态系统的结构与功能的优化配置与重构及其调控技术研究，物种与生物 多样性的恢复与维持技术，生态工程设计与实施技术，环境规划与景观生态规划技 术，典型退化生态系统的优化模式试验示范与推广研究等。 第三节 恢复生态学的基本理论 (一)退化生态系统 生态系统的结构和功能在干扰的作用下发生位移（displacement），位移的结 果打破了原有生态系统的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化或者出现障碍， 形成破坏性波动或恶性循环，这样的生态系统则被称为受害生态系统（damaged ecosystem）或者是退化生态系统（degraded ecosystem）。实际上，生态系统时 刻都在发生变化，这种变化既有正向的也有负向的，但是其动态发展在与结构的演 替变化，而结构的变化最终引起功能的变化，如物种组成、各种速率过程、复杂程 度和随时间推移而变化的组分变化，相应结构变化的物质循环和能量流动等功能动 态平衡，正常的生态系统是生物群落与自然环境取得平衡位置作一定范围的波动， 或者是围绕某一阈值振动，而当外界的干扰超过系统的这一阈值，并有一定的时空 特征，就会引起整个生态系统的变化，这也正是我们经常用到的演替理论。因此从 某种意义上讲，退化过程是一种逆行演替过程，尽管有时这一过程与正向演替并非 相悖吻合。 退化生态系统形成的原因极为复杂，既有人为因素也有自然因素，因此，退化 生态系统的类型繁多，主要有以下几种类型：（1）森林采伐迹地，这是由于人为 干扰所造成的退化类型，其退化状态岁采伐强度和频度而已；（2）退化草地，由 于过度放牧、盲目开垦、滥挖滥搂及其它一些不合理利用方式所导致；（3）弃耕 地，是人类对自然植被的破坏性干扰类型，其退化状态随弃耕的时间而异；（4） 采矿废弃地，是指为采矿活动所破坏的、非经治理而无法使用的土地；（5）沙漠 化土地，也是由于人类的不合理利用或者气候变化所引起的；（6）裸地，有原生 裸地和次生裸地，通常是由潮湿、干旱、盐渍化、有机质缺乏、基质强度移动等极 端条件所造成的。此外，还有一些其他退化生态系统类型，如退化湿地、湖泊、江 河及城市垃圾堆放场等。 (二)干扰与生态系统退化 1.干扰：是生态系统退化的最原始、也是最根本的推动力，干扰作为生命系统的 结构、动态和景观格局的最基本塑造力，不但影响着生命系统的本身，同时也改变 了生命系统所处环境系统。干扰使生态系统发生退化的主要机制是在干扰的压力下， 系统的结构与功能发生变化，干扰的压力不仅仅在群落的物种多样性的发生与维持 中起重要作用，而且在生物进化中也是重要的选择压力；在功能过程中，干扰能减 弱生态系统的功能过程，甚至使生态系统的功能丧失。 任何一种自然环境因子，只要是生命系统的作用强度超过正常情况下出现的强 度，就可能造成生命系统的结构和功能以及相应的环境发生变化，这就是发生了干 扰，这些因子就被称之为干扰因子。 2.主要干扰因子：气候性干扰、土壤性干扰、地因性干扰、动物性干扰、植物 性干扰、污染性干扰和火干扰等。这些干扰因子相互组合有时就构成了干扰体系