水生態(tài)恢復(fù)學(xué)與保護(hù)發(fā)展戰(zhàn)略研究

劉 巍，錢 寧，戴 欣，楊 帆

（松遼流域水環(huán)境監(jiān)測中心，吉林 長春 130021）

1 水生態(tài)系統(tǒng)

水生態(tài)系統(tǒng)主要系指地表水領(lǐng)域，即：江、河、湖、庫、濕地等，江河水生態(tài)是本文研究與討論的主軸，其它水生態(tài)如，地下水、海洋等未列其中。江河水生態(tài)系統(tǒng)，有別于其它水體生態(tài)系統(tǒng)。具有以下特點(diǎn)：

1）是流水生態(tài)。江河中的生物為了生存，在形體、結(jié)構(gòu)上相應(yīng)地進(jìn)化。江河中存在著不同類型的介質(zhì)，如：水、底泥、大型水生植物和石沙等，為不同類型生物提供了不同場所。江河中的雜質(zhì)為水生生物提供了初級食物，這些基本條件造就了江河生物多樣性。

2）江河生態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自我凈化能力。能夠使江河中的各種污染物質(zhì)得到比較迅速的降解。江河的流水特點(diǎn)也使得江河稀釋與更新的能力不斷得到加強(qiáng)，一旦切斷污染源，被破壞的受損生態(tài)系統(tǒng)能夠在較短的時間內(nèi)得到自我恢復(fù)，從而維持整個水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

3）江河水生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)。江河是聯(lián)系陸地與海洋生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，是連結(jié)生境的廊道，具有較強(qiáng)的生物多樣性。

受損江河生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要系指通過對江河護(hù)岸工程的生態(tài)設(shè)計(jì)和技術(shù)調(diào)控，充分利用自然生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力和人工輔助的修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，使受損的江河生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的自然狀況，恢復(fù)其合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與高效的系統(tǒng)功能。對退化和受損的水生態(tài)系統(tǒng)必須進(jìn)行修復(fù)與重建；對健康的水生態(tài)系統(tǒng)尚需選擇相應(yīng)的科學(xué)管理。解決生態(tài)系統(tǒng)的問題，首先要有生態(tài)學(xué)的思考，即，采用生態(tài)工程與生態(tài)技術(shù)。

2 水生態(tài)恢復(fù)學(xué)

2.1 概 念

生態(tài)恢復(fù)系指通過人為的調(diào)控，使受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的自然狀況，恢復(fù)其合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高效的系統(tǒng)功能和協(xié)調(diào)的內(nèi)在關(guān)系。

自然生態(tài)系統(tǒng)在長期的適應(yīng)過程中，隨著環(huán)境條件的變化及物種的不斷演替，形成了完整的結(jié)構(gòu)、高效的功能和良好的種間關(guān)系。當(dāng)外來干擾超過生態(tài)系統(tǒng)的彈性限度時，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能就會遭到破壞，系統(tǒng)穩(wěn)定性和生物多樣性就會降低。人類活動的干擾是生態(tài)系統(tǒng)破壞的主因，人口增加、城市化、土地利用過度、森林大量砍伐、廢污水大量排放等，已經(jīng)影響到地球生物圈的所有地域，受損害的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然及人工恢復(fù)速率。因此，恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)，保持可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)今世界一大焦點(diǎn)，退化生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)，其理論與實(shí)踐已成為生態(tài)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。

2.2 主要內(nèi)容

江河兩岸地域往往是人們活動的密集區(qū)。人們對岸邊流域土地及生物資源的過度利用，城市廢污水的大量排放、面源污染的無序影響等，均對江河生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成巨大的干擾，必然引起生態(tài)系統(tǒng)的退化與損害。

江河生態(tài)系統(tǒng)均具有較強(qiáng)的自凈與恢復(fù)能力，只要通過消除人為的干擾壓力，采取積極有序的調(diào)控方式和有效措施，大多數(shù)情況下，受損的江河生態(tài)系統(tǒng)可以得到恢復(fù)與重建。江河生態(tài)恢復(fù)主要應(yīng)包括以下3個方面：

1）恢復(fù)江河生態(tài)環(huán)境。江河生態(tài)恢復(fù)首先要求恢復(fù)重建已經(jīng)退化的江河環(huán)境狀況。大江大河從上游到下游，從河床到河岸，依賴地質(zhì)、地貌、水文氣象等自然環(huán)境條件的變化，形成了江河生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。

人工的干擾都將改變江河生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件，帶來生物棲息地的退化，江河水流態(tài)變化、河道淤積等生態(tài)問題。在生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)中，恢復(fù)江河的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與自然特征，是生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃成功的關(guān)鍵所在。

2）恢復(fù)江河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。江河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生物群落組成、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和季節(jié)結(jié)構(gòu)，在生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃中均應(yīng)綜合考慮。江河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)，重新建立原有結(jié)構(gòu)可以有效恢復(fù)原有的生態(tài)功能，通過結(jié)構(gòu)恢復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)可以恢復(fù)許多基本功能，如：物種遷移、生物生產(chǎn)、能量流動和營養(yǎng)物循環(huán)等，對外界影響的抵抗和適應(yīng)能力也會逐漸增強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)可以自我調(diào)解和持續(xù)發(fā)展。但應(yīng)注意的是生態(tài)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)往往不能完全替代功能的恢復(fù)。

3）維持與改善流域范圍的景觀。

a）江河生態(tài)恢復(fù)不僅是針對江河的本身，而應(yīng)該考慮江河流域的影響與變化。如，流域范圍的城市發(fā)展和自然保護(hù)等，都會對江河造成巨大的影響，甚至是江河生態(tài)破壞的根本原因。例如：城市化的發(fā)展將大大增加暴雨徑流，加劇大江大河的污染；農(nóng)業(yè)開發(fā)將加大土地的沖刷，增加面源污染；自然保護(hù)的加強(qiáng)則有利于區(qū)域江河生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

b）局部的生態(tài)恢復(fù)無法改變流域的生態(tài)系統(tǒng)退化，所以江河生態(tài)恢復(fù)僅針對江河水體退化最嚴(yán)重部分或最敏感部分是不夠的，而應(yīng)在流域尺度上制定“流域生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃”。流域是江河的母體，健康的流域才能孕育出健康的江河，因此，從流域的尺度考慮生態(tài)恢復(fù)才是科學(xué)有效的。

c）對流域相關(guān)因素及其發(fā)展趨勢的分析，是江河生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃制定的重要依據(jù)。

2.3 江河生態(tài)恢復(fù)的原則

江河生態(tài)恢復(fù)是在遵循自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過人為的作用，根據(jù)技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上可行、社會上能夠接受的原則，使受到破壞或退化的江河生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)與重建，為人類社會的發(fā)展提供生態(tài)服務(wù)功能。生態(tài)恢復(fù)的原則一般包括自然法則和社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則。

2.3.1 自然法則

自然法則是生態(tài)恢復(fù)的基本原則，只有遵循自然規(guī)律，江河生態(tài)系統(tǒng)才能得到真正的恢復(fù)。

1）地域性原則。不同區(qū)域具有不同的生態(tài)背景，如：氣候條件、水文條件與地貌等，這種地域差異和特殊性，使得我們在恢復(fù)和重建退化生態(tài)系統(tǒng)時，要因地制宜，具體問題要具體分析，要在長期定位試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，獲取優(yōu)化和成功的恢復(fù)生態(tài)模式。

2）生態(tài)學(xué)原則。包括：生態(tài)演替原則、食物鏈和食物網(wǎng)、生態(tài)位原則、階段性原則、限制因子原則、功能協(xié)調(diào)原則等等。生態(tài)學(xué)原則要求我們根據(jù)系統(tǒng)的演替規(guī)律，分步驟、分階段、循序漸近，不能急于求成。生態(tài)恢復(fù)要從生態(tài)系統(tǒng)的層次開始，從系統(tǒng)角度，根據(jù)生物之間、生物與環(huán)境之間的關(guān)系，利用生態(tài)位和生物多樣性原理，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，使物質(zhì)循環(huán)和能量流動均處于最大利用和最優(yōu)狀態(tài)，使恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)能穩(wěn)定持續(xù)地維持與發(fā)展。

3）順應(yīng)自然原則。要充分利用和發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力和自我調(diào)解能力，適當(dāng)采取自然演替的被動恢復(fù)，不僅可以節(jié)省大量的投資，而且可以順應(yīng)自然與環(huán)境的發(fā)展，使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到自然的狀態(tài)。

對一個生態(tài)恢復(fù)區(qū)進(jìn)行主動性改造之前，應(yīng)分析被動恢復(fù)的可行性，如，減少或限制退化源，并提供足夠的恢復(fù)時間等。對許多大江、大河而言，被動恢復(fù)可以重新建立起穩(wěn)定的河道和洪泛區(qū)，使岸邊植被再生，并且能夠改善江河中動植物生存條件，無需修建特殊的工程。

盡管被動修復(fù)是個自然的過程，但被動修復(fù)的啟動必須依靠人們提供的相應(yīng)條件，并只能適用于部分狀況的江河，而被動修復(fù)往往需要很長時間。

4）本地化原則。許多自然區(qū)域，面臨著外來物種的入侵，它們與本土的對應(yīng)物種競爭，影響其生存，盡而影響到相關(guān)物種的生存和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的穩(wěn)定，造成極大的危害。生態(tài)恢復(fù)應(yīng)該避免使用非本土物種，防止外來物種的入侵，以恢復(fù)江河生態(tài)系統(tǒng)原有的功能。有的時候，生態(tài)恢復(fù)工程的首要任務(wù)是清除入侵物種。

2.3.2 社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則

社會經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和發(fā)展需求，影響江河生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)，也會制約著水生態(tài)恢復(fù)的可能性，恢復(fù)的水平與程度。概括為以下5條基本原則：

1）可持續(xù)發(fā)展原則。實(shí)現(xiàn)江河流域的可持續(xù)發(fā)展，是江河生態(tài)恢復(fù)的主要目標(biāo)。江河生態(tài)恢復(fù)是流域尺度的生態(tài)建設(shè)活動，涉及面廣、影響深遠(yuǎn)，必須通過深入全面調(diào)查，系統(tǒng)科學(xué)分析與創(chuàng)新性研究，制定詳細(xì)而長遠(yuǎn)的生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃，并進(jìn)行相關(guān)聯(lián)的影響分析與評價。

2）風(fēng)險最小和效益最大原則。由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性以及環(huán)境因素的突變性，人們難以準(zhǔn)確估計(jì)和把握水生態(tài)恢復(fù)的結(jié)果，更難知曉最終的演替方向，因此，退化水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)具有一定的風(fēng)險性。另外，生態(tài)恢復(fù)往往具有高投入的特點(diǎn)，在考慮經(jīng)濟(jì)承受能力的同時，又要考慮生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益和收益周期。

3）生態(tài)技術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合的原則。江河生態(tài)恢復(fù)是高投入、長期性的綜合工程，采用生態(tài)技術(shù)可以大大降低建設(shè)成本，還有利于生態(tài)功能的恢復(fù)。生態(tài)恢復(fù)并不要求高技術(shù)，實(shí)用技術(shù)常常更有效。

4）社會可接受原則。江河是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源?；謴?fù)江河的生態(tài)功能對流域發(fā)展具有積極意義。江河生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃或計(jì)劃應(yīng)該得到有關(guān)人民的積極參與，得到公眾的認(rèn)可。

5）美學(xué)原則。江河常常是流域景觀的重要組成部分。美學(xué)原則是要求退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建，必須給人們以美學(xué)方面的享受。

2.4 江河生態(tài)恢復(fù)的一般程序

1）掌握江河的基本情況。主要應(yīng)了解：江河現(xiàn)狀、退化前的生態(tài)環(huán)境及變化趨勢，這些特征均受制于流域的綜合影響，流域的狀況往往可以限制生態(tài)恢復(fù)的潛在能力。

2）診斷江河生態(tài)系統(tǒng)退化的原因。通過對江河及流域現(xiàn)狀的調(diào)查分析，全面診斷江河生態(tài)退化的關(guān)鍵因素，是制定江河生態(tài)恢復(fù)措施的關(guān)鍵。江河生態(tài)退化的診斷包括：分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動，診斷與辨識退化的主導(dǎo)因子、過程、類型、階段與強(qiáng)度。如果退化仍在繼續(xù)，必須首先找出退化原因，并采取控制與補(bǔ)救措施。江河生態(tài)退化的直接原因有：河道的渠道化、大壩的修建等等，但大多情況下是日積月累的間接影響。

3）確定恢復(fù)目標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)。在確定目標(biāo)時，應(yīng)對各種方案作出評價，從中選定最適宜的目標(biāo)。生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)應(yīng)具有生態(tài)可行性，還要得到有效支持與公眾理解。通過選擇參照區(qū)，將江河生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)具體化。參照區(qū)是指結(jié)構(gòu)、功能與規(guī)劃的恢復(fù)區(qū)退化之前的情況相類似的那些區(qū)域。流經(jīng)城市的江河生態(tài)破壞均較嚴(yán)重，其生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)首先要求恢復(fù)城市化之前的生態(tài)功能，要求恢復(fù)綠色革命前的江河功能；其次要求部分區(qū)域恢復(fù)到自然狀態(tài)。

4）制定生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃。生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃包括：恢復(fù)區(qū)域狀況，恢復(fù)目標(biāo)及其依據(jù)、階段目標(biāo)及技術(shù)手段、目標(biāo)達(dá)到的保障措施等等。江河的生態(tài)恢復(fù)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要應(yīng)用諸多的工程技術(shù)，包括水利工程、生態(tài)工程等?；謴?fù)計(jì)劃必須包括恢復(fù)后的維護(hù)計(jì)劃，保障恢復(fù)工程的可持續(xù)利用。

5）生態(tài)恢復(fù)過程的監(jiān)控與調(diào)整。江河區(qū)域環(huán)境、流域環(huán)境及恢復(fù)工程所采取的技術(shù)均有特殊性，并不斷發(fā)生變化，因此，對其恢復(fù)效果要進(jìn)行監(jiān)控，并適時調(diào)整恢復(fù)工程。

6）生態(tài)恢復(fù)成果的維護(hù)。已經(jīng)恢復(fù)的江河生態(tài)系統(tǒng)，需要提供必要的科學(xué)維護(hù)，包括：提供人工水源、植物生長管理等。充分利用生態(tài)系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)能力，減少對人力和財(cái)力的過分依賴。

3 水生態(tài)恢復(fù)的保護(hù)

1）依法切斷污染源：江河流域內(nèi)的大中城市均應(yīng)建有污水處理場，所有廢污水都應(yīng)達(dá)標(biāo)排放，并實(shí)施污染物總量控制政策；江河流域內(nèi)的所有企業(yè)均要推廣清潔生產(chǎn)，把污染物消滅在源頭和生產(chǎn)過程中，除廢污水排入污水處理場處理外，致癌、致畸、致突變等“三致”污染物，絕不允許進(jìn)入江河水體；采用生物殺蟲技術(shù)，嚴(yán)禁使用化學(xué)殺生藥劑；提倡使用有機(jī)肥，嚴(yán)格控制化肥使用量，為控制面源污染創(chuàng)造條件。

2）減少或切斷生態(tài)破壞源：江河岸邊嚴(yán)禁過度砍伐森林，破壞生態(tài)植被；江河兩岸嚴(yán)禁過度開發(fā)利用土地，防止水土流失；依法規(guī)范人們的生活、生產(chǎn)行為，向一切破壞水生態(tài)的行為作戰(zhàn)爭，保護(hù)生境，保護(hù)生物多樣性。

3）對生態(tài)恢復(fù)的成果應(yīng)倍加珍惜，精心呵護(hù)，強(qiáng)化管理。

4 水生態(tài)恢復(fù)的發(fā)展戰(zhàn)略

水生態(tài)恢復(fù)要有足夠的生態(tài)學(xué)考量，遵循“主導(dǎo)生態(tài)因子”、“時空尺度與等級”原理，遵守“綴塊—廊道—基底的景觀格局”和“空間異質(zhì)性”等原則，從實(shí)際出發(fā)，制定出科學(xué)可行的發(fā)展戰(zhàn)略。

1）制定水生態(tài)恢復(fù)的規(guī)劃與計(jì)劃。為其有效實(shí)施提供足夠的時間與經(jīng)費(fèi)，因地制宜、有針對性地提供實(shí)用技術(shù)。

2）生態(tài)監(jiān)測是水生態(tài)恢復(fù)的眼睛。對水生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)，要進(jìn)行水質(zhì)、生物多樣性的常規(guī)監(jiān)測，診斷生態(tài)變化現(xiàn)狀、趨勢、范圍與程度，把脈生態(tài)恢復(fù)的進(jìn)程與效果。

3）實(shí)施水生態(tài)恢復(fù)工程。生態(tài)恢復(fù)工程必須考慮江河生態(tài)環(huán)境以及社會變化帶來的影響因素，并制定相應(yīng)的措施。如，流域開發(fā)等原因而增加的上游不透水地表徑流的潛在變化；流域土地使用情況變化。自然環(huán)境，如植物種群改變等潛在影響均可以對水生態(tài)恢復(fù)造成影響。

生態(tài)工程技術(shù)是低成本、高效益的工程手段。如利用生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，將有生命力的植物與河岸保護(hù)相結(jié)合，形成有活力的功能系統(tǒng)，可以防止河道沖刷、泥沙沉積和受到污染，為動物創(chuàng)造生存條件。某些生態(tài)工程技術(shù)，如濕地系統(tǒng)，被廣泛用于雨水處理，使入河徑流的自然凈化能力進(jìn)一步加強(qiáng)。應(yīng)堅(jiān)持自然恢復(fù)為主，人工修復(fù)為輔，并使二者相結(jié)合的技術(shù)路線。

4）開展水生態(tài)恢復(fù)學(xué)的科學(xué)研究。即：開展水生態(tài)恢復(fù)學(xué)研究；開展水生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)研究；開展水生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)研究。

5）在水生態(tài)系統(tǒng)建立生態(tài)文明。生態(tài)文明的核心是統(tǒng)籌人與自然的和諧發(fā)展，生態(tài)文明遵循的是可持續(xù)發(fā)展原則，樹立人與自然的平等觀，把發(fā)展與生態(tài)保護(hù)緊密聯(lián)系起來，在保護(hù)水生態(tài)的前提下發(fā)展，在發(fā)展的基礎(chǔ)上保護(hù)水生態(tài)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。

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