动植物在陆地退化生态系统恢复中的作用及其研究进展

生态系统退化导致了生物生境丧失、多样性下降和生产力降低, 所以, 恢复退化的生态系统, 已成为亟待解决的重要课题, 关系到人类社会的可持续发展。因此, 阐述了生态系统退化的现状, 并分析了其退化的人为和自然原因; 比较分析了植物恢复、动物恢复及动植物联合恢复等生态恢复方法的适用性、有效性、局限性及恢复机制, 得出以下结论: 动、植物恢复首先应通过生态势和基础生态位等的分析, 筛选出较为适宜的本土生物, 这些生物的引入主要是通过收集种源、改善生境和构建生物廊道等途径进行; 引进外来物种进行生态恢复, 须评估外来种的入侵风险、适应性和生态功能; 同时注意利用植物和植物、植物与动物间的生态位、化感作用和互惠共生等互作关系, 并结合生态记忆的方法, 进行动植物的合理组合, 形成系统的生态恢复技术, 进而实现退化生态系统的全面恢复。     

地下生态系统对生态恢复的影响

生态系统破坏与退化的加剧使生态恢复成为全球性的挑战课题,近年来生态恢复的研究已逐渐由地上向地下部分转移,地下部分对生态系统退化所起的作用、机理和过程已倍受关注。本文通过探讨恢复生态学的关键概念,从土壤、地下水循环、生物系统3个方面探讨了地下生态系统对生态恢复的作用机理和反馈机制。针对目前的研究现状,指出地下生态系统研究中存在的问题,并提出今后需要深入研究的几个方向:1)生态系统退化程度的诊断及其标准;2)基于诊断标准,针对不同退化生态系统类型选定恢复的目标植物群落,如何改善土壤性质,确定土壤性质的改善程度;确定地下水位及土壤含水量的阈值;如何有效选择、引入和接种土壤生物;3)生态系统地上和地下部分整合及恢复过程中监测指标的确定。     

恢复生态学研究的一些基本问题探讨

对恢复生态学的研究概况、基本概念、内涵与研究内容以及生态恢复的目标、原则、程序与技术进行了分析与探讨。指出恢复生态学应加强基础理论研究(包括生态系统的演替理论及干扰条件下生态系统的受损过程与响应机制研究等)和应用技术研究(包括土壤、水体、大气和植被恢复技术、生物多样性保护技术以及生态系统的组装与集成技术等).生态恢复与重建是指根据生态学原理,通过一定的生物、生态以及工程的技术,人为地切断生态系统退化的主导因子和过程,调整和优化系统内部及其与外界的物质、能量和信息的流动过程及其时空秩序,使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快地成功地恢复到原有的乃至更高的水平。     

受损常绿阔叶林生态系统退化评价指标体系和模型

为了对受损常绿阔叶林生态系统退化程度进行定量评价,在浙江天童亚热带常绿阔叶林生态系统研究的基础上,以地带性顶级群落——栲树林为参照,选取不同退化程度的次生类型：木荷林、马尾松＋木荷林、马尾松林、灌丛以及裸地,从轻到重分别代表5种不同退化程度。根据对这5种退化阶段群落的观测结果,从生态系统的组成结构、功能和生境3方面选取了43项指标,再运用主成分分析、无重复双因素方差分析等数学分析方法经过两轮筛选,得到了一个包含13项指标的常绿阔叶林生态系统退化程度诊断的指标体系。根据层次单排序的结果,进行层次总排序,在得到各级指标的权重基础上,构建了常绿阔叶林生态系统退化综合评价模型,并就模型分析结果,用生态退化指数将常绿阔叶林的退化程度分为5级：Ⅴ级——极端退化（〉0．75）,Ⅳ级——重度退化（0．59—0．75）,Ⅲ级——中度退化（0．52—0.59）、Ⅱ级——轻度退化（0．18—0．52）和Ⅰ级——正常（〈0．18）。再利用鼎湖山国家自然保护区有关退化植被的研究数据对模型进行了验证,评价结果与模型所给出的退化评价标准较为符合,表明了本评价指标体系和模型的适用性。     

江西省不同类型退化荒山生态系统植植被恢复与重建措施

对江西省5种不同类型退化荒山生态系统进行综合治理,开展植被恢复与重建技术及理论研究,研究结果表明：优选的植物组合及合理的配置并辅以工程措施是快速启动植被恢复进程,控制水土流失、重建退化荒山生态系统的有效措施。一林多用的树种组合,合理的生物体系设计和针、阔叶树种混交是改良地力、改善环境,促进退化荒山生态系统进行演替的优良途径。先进造林技术的应用和林农牧业结合的复合经营方式是提高综合治疗效益,促进并持续生态恢复过程稳定的先决条件。     

南亚热带退化生态系统恢复和重建的生态学理论和应用

退化生态系统的恢复与重建是一项十分复杂的系统工程,其功能和动态过程涉及物质、能量、空间、时间和多样性等基本的生态变量。在南亚热带的气候生态因子中,既有光、温、水充裕的有利一面,也有秋旱、台风和暴雨等不利的因素,但总的来说,影响退化生态系统恢复的主导生态因子是土壤因子,如土壤肥力和土壤水份。极度退化的生态系统的恢复与重建,第一步就是控制水土流失,提高土壤肥力和土壤理化结构,这还需要工程措施和生物措施相结合．退化生态系统的植被的恢复与重建,最有效和最省力的是顺从生态系统的演替发展规律来进行,生态系统演替理论是指导退化生态系统重建的重要的理论基础．退化生态系统恢复与重建的优化结构的构建,依赖于对空间、生物、能量生态学原理的理解。种群密度制约、种群空间分布格局、边缘效应、生态位分化、食物链、生物多样性等原理均对生态系统结构的构建有指导意义．而生态系统的群体发展,则受物质定律的影响．     

景观生态恢复与重建是区域生态安全格局构建的关键途径

生态恢复与重建是跨尺度、多等级的问题,其主要表现层次应是生态系统（生物群落）、景观,甚至区域,而不能仅仅局限于生态系统。景观的恢复与重建是针对景观退化而言,景观退化从表现形式上可分为景观结构退化与景观功能退化。景观结构退化即景观破碎化,是指景观中各生态系统之间的各种功能联系断裂或连接度(connectivity)减少的现象;而鲜受重视的景观聚集（aggregation）在很多情况下同样具有造成景观退化的负面效应。景观功能退化是指与前一状态相比,由于景观异质性的改变导致景观的稳定性与服务功能等的衰退现象。景观恢复是指恢复原生生态系统间被人类活动终止或破坏的相互联系;景观生态建设应以景观单元空间结构的调整和重新构建为基本手段,包括调整原有的景观格局,引进新的景观组分等,以改善受胁或受损生态系统的功能,提高其基本生产力和稳定性,将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环。二者的综合,统称为景观生态恢复与重建,是构建安全的区域生态格局的关键途径。其目标是建立一种由结构合理、功能高效、关系协调的模式生态系统（model ecosystem）组成的模式景观（model landscape）,以实现生态系统健康、生态格局安全和景观服务功能持续,以3S(RS,GPS,GIS)技术为支撑的GAP(ageographic approach to protect biological diversity)分析将为大尺度景观恢复的诊断、评价、规划提供重要的手段。景观中某些关键性点、位置或关系的破坏对整个生态安全具有毁灭性的后果,研究景观层次上的生态恢复模式及恢复技术、选择恢复的关键位置、构筑生态安全格局已成为景观生态学家关注的焦点。     

退化生态系统恢复与恢复生态学

恢复生态学起源于100a前的山地、草原、森林和野生生物等自然资源的管理研究,形成于20世纪80年代。它是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学。恢复生态学的研究对象是在自然或人为干扰下形成的偏离自然状态的退化生态系统。生态恢复的目标包括恢复退化生态系统的结构、功能、动态和服务功能,其长期目标是通过恢复与保护相结合,实现生态系统的可持续发展。恢复生态学的理论与方法较多,它们均源于生态学等相关学科,但自我设计和人为设计是唯一源于恢复生态学研究和实践的理论。由于生态系统的复杂性,退化生态系统恢复的方向和时间具有不确定性,其恢复的机理可用临界阈值理论和状态跃迁模型进行解释。中国森林恢复中存在的问题包括：大量营造种类和结构单一的人工林忽视了生物多样性在生态恢复中的作用;大量使用外来种;忽视了生态系统健康所要求的异质性;忽略了物种间的生态交互作用;造林时对珍稀濒危种需要缺乏考虑;城镇绿化忽略了植被的生态功能等问题。此外,还介绍了生态恢复的方法、成功恢复的标准,并提出了恢复生态学的发展趋势：恢复生态学尚未形成理论和方法体系,要成熟还有很长的路要走;恢复生态学正在强调自然恢复与社会、人文的耦合;对森林恢复研究要集中在恢复中的障碍和如何克服这些障碍两个方面;鉴于生态系统复杂性和动态性,应停止期待发现能预测恢复产出的简单定律,相反,应该根据恢复地点及目标多样性而强调适应性恢复。     

青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。     

黄河源区不同退化程度高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系研究

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后群落生产力和物种多样性关系关注较多,但对退化过程中土壤要素变化的重视程度往往不够。因此,探究不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系对于认识高寒草地退化过程及退化草地恢复具有重要现实意义。在黄河源区采用空间分布代替时间演替的方法,根据植被和土壤特征选取了未退化到严重退化5个退化梯度,探讨不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系。结果表明：1）随着退化程度的加剧,群落地上和地下生物量均呈先稳定后降低的趋势,在轻度退化阶段达到最大值,重度和严重退化阶段显著降低;2）Shannon-Wiener多样性指数在轻度和中度退化阶段显著增加了20%和15%（P=0.025和P=0.039）,均匀度指数从未退化到重度退化变化不明显,严重退化阶段物种多样性指数均显著降低;3）土壤水分、各深度土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮均呈先稳定后降低的变化规律,土壤容重随着退化程度的加剧而显著增加;4）群落生物量、物种多样性与土壤养分呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,冗余分析结果显示土壤容重、硝态氮、有机碳是退化过程中驱动植被因子变化的主要因素。因此,针对不同退化阶段采取不同的恢复治理措施,尤其是改善土壤养分和物理性质,同时对中度和重度退化两个关键阶段应该给予更多的关注。     

辽西低山丘陵区生态系统退化程度的定量确定

1　引　　言恢复和重建辽宁省西部低山丘陵区退化生态系统一直是科研、管理和生产部门共同关注的焦点 ,很多学者从立地类型划分、树种抗旱性、混交树种的选择等方面做了大量的研究[4 ,6,8,9,11] ,而从生态系统演替的角度出发却研究得不够 ,本研究旨在尝试引入数量分类方法 ,用生境退化程度来定量地刻划生态系统的退化程度 ,以期对本区无林地植被恢复以及现有油松纯林的经营改造提供理论依据 .2　研究地自然概况与研究方法2 1　自然概况辽宁省西部地区位于 118°5 0′2 0″～ 12 0°15′Ｅ ,40°2 4′2 5″～42°34′2 0″Ｎ ;地貌特点是山…     

基于生态系统多维特征的粤港澳大湾区国土空间生态保护修复分区研究

我国国土空间生态保护修复已进入“山水林田湖草”系统治理和建设阶段。开展生态保护修复的分区研究，正确认识生态系统的地域组合特征及其分异规律，可以为落实系统治理理念提供空间指导。当前生态保护修复分区研究逐渐重视生态系统的完整性，但对于生态系统表征维度相对单一，导致对国土空间系统性综合认知受限。基于此，基于生态安全理论以及生态系统综合评估框架，构建生态保护修复分区的多维度指标体系，以提升对国土空间的系统性综合认知。以流域为基本单元，在评估粤港澳大湾区生态现状本底和退化特征的基础上，采用空间聚类方法划分两级生态保护修复分区。结果表明：(1)各流域生态现状质量和退化程度空间分异较为明显。生态现状质量呈现出外部高、中部低的圈层式分异特征。而生态退化空间分布则相对分散。(2)以生态现状综合指数与一级分区指标数据的空间异质性为基础，可将研究区划分为5个在空间上连续的生态保护修复一级区。以生态退化综合指数与二级分区指标数据的空间异质性为基础，可在一级区内部划分出11类29个生态保护修复二级区。研究方案可为国土空间的“山水林田湖草”系统治理提供生态分区优化路径。同时也为研究区生态保护修复提供了空间决策支持...     

Identifying Linkages among Conceptual Models of Ecosystem Degradation and Restoration: Towards an Integrative Framework

We present an ecological framework for considering ecosystem degradation and restoration, particularly in rangelands and arid environments. The framework is a synthesis of three conceptual models previously developed by several rangeland and restoration ecologists. We focus first on distinctions and connections between structural and functional components of rangeland ecosystems and then on distinctions and connections between biotic and abiotic components of the ecosystem. We next show that the structural/functional and biotic/abiotic distinctions can be integrated with a stepwise, positive feedback model of degradation to help explain degradation processes and restoration approaches. Finally, we relate those concepts to a threshold model of rangeland degradation. By establishing the conceptual links among these different models, this synthesis provides a broader, more integrated framework for thinking about the dynamics involved in rangeland degradation and restoration. We conclude by presenting some approaches to restoration that are motivated by the suite of concepts that are brought together in the framework.     

People as Ecological Participants in Ecological Restoration

In 1987, Bradshaw proposed that ecological restoration is the ultimate “acid test” of our understanding the functioning of ecosystems ( Bradshaw 1987 ). Although this concept is widely supported academically, how it can be applied by restoration practitioners is still unclear. This is an issue not limited to Bradshaw’s acid test, but moreover, reflects a general difficulty associated with the polarization between conceptual restoration (restoration ecology) and practical restoration (ecological restoration), where each has functioned to certain degree in isolation of the other. Outside of the more obvious pragmatic reasons for the relative independence between ecological restoration and restoration ecology, we propose that a more contentious explanation is that the approach taken toward understanding ecosystem development in restoration ecology is tangential to what actually takes place in ecological restoration. Current paradigms assume that the process of ecosystem development in restoration should follow the developmental trajectories suggested by classical ecological succession models. However, unlike these models, ecosystem development in restoration is, at least initially, largely manipulated by people, rather than by abiotic and biotic forces alone. There has been little research undertaken to explore how restoration activities impact upon or add to the extant ecological processes operating within a restoration site. Consequently, ecological restoration may not be so much an acid test of our understanding the functioning of ecosystems, but rather, an acid test of our understanding mutually beneficial interactions between humans and ecosystems.     

重点脆弱生态区生态恢复的综合效益评估

全球变化和人类活动的剧烈影响导致对人类福祉至关重要的生态系统功能和服务的改变,生态系统退化已成为全球面临的严重问题之一。综合评价生态恢复效益是目前衡量恢复工程实施效果的重要途径。以中国重点脆弱生态区为研究对象,选取产水、土壤保持、食物供给、固碳4项服务,构建研究区生态恢复综合效益评估指标体系,并通过Welch T方法检验恢复显著和不显著区生态系统服务指标,对比分析研究区生态恢复综合效益的变化情况。结果表明:2000年到2015年,生态恢复工程的实施使脆弱区生态系统服务整体增长20.86%;综合效益由波动变化转为稳定,并稳定在其均值0.55附近,其中喀斯特区综合效益最高,达0.75以上;生态系统类型变化主要是农田、森林、草地和聚落生态系统之间的转移,森林和草地生态系统的增加使得生态系统服务水平升高;T检验的结果表明生态恢复带来综合效益的改善和生态系统服务能力的提高。     

An outcome-based model for predicting recovery pathways in restored ecosystems: The Recovery Cascade Model

Restoration is increasingly the focus of ecosystem management. Few conceptual models exist for predicting the consequences of restoration, especially those that predict the stages of recovery following restoration. Existing models focus either on defining endpoints for recovery or on defining ecosystem processes, but often do not identify barriers to recovery or potential negative effects of restoration. We describe a conceptual model that identifies the outcomes of the recovery pathways following flow restoration in rivers: the Recovery Cascade Model. The model identifies six general aspects of recovery following restoration: physical ecosystem change; creation of, or improvement in habitat condition; reconnection of the restored area to adjacent ecosystems; recolonization of the restored area; resumption of ecological processes; re-establishment of biotic interactions and reproduction by colonists in the restored area. These aspects may occur in sequence, such that recovery is blocked by a single barrier. The model accommodates feedback loops and includes strong connections between physical processes and ecosystem processes, but also identifies factors that are important in achieving endpoints such as potential barriers to further recovery. Identification of barriers to recovery enables improved planning to maximise the positive effects of restoration. By focussing on outcomes, the model provides a planning tool for managers that can be adapted for different ecosystems and restoration methods and which can be used to identify the amenities that an ecosystem will deliver at different stages of recovery. Ecosystem recovery is as much about overcoming barriers as it is about restorative actions.     

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型.以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展.     

Setting Effective and Realistic Restoration Goals: Key Directions for Research

Restoration ecology has made significant advances in the past few decades and stands to make significant contributions both to the practical repair of damaged ecosystems and the development of broader ecological ideas. I highlighted four main areas where progress in research can assist with this. First, we need to enhance the translation of recent advances in our understanding of ecosystem and landscape dynamics into the conceptual and practical frameworks for restoration. Second, we need to promote the development of an ability to correctly diagnose ecosystem damage, identify restoration thresholds, and develop corrective methodologies that aim to overcome such thresholds. This involves understanding which system characteristics are important in determining ecosystem recovery in a range of ecosystem types, and to what extent restoration measures need to overcome threshold and hysteresis effects. A third key requirement is to determine what realistic goals for restoration are based on the ecological realities of today and how these will change in the future, given ongoing changes in climate and land use. Finally, there is a need for a synthetic approach which draws together the ecological and social aspects of the issues surrounding restoration and the setting of restoration goals.