生態(tài)恢復(fù)的理論及應(yīng)用

王景才 蒲永鋒

（國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院浙江杭州310019）

生態(tài)退化已成為全球共同面臨的重大問題，并成為人類自身生存和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重威脅。在嚴(yán)峻的生態(tài)形勢下，人們逐漸認(rèn)識到生態(tài)恢復(fù)工作的必要性。從20世紀(jì)70年代開始，有關(guān)受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)理論與實(shí)踐的研究在世界各國廣泛開展起來[1]。中國是世界上生態(tài)系統(tǒng)退化最為嚴(yán)重的國家之一，也是較早開始生態(tài)恢復(fù)研究和實(shí)踐的國家之一。自20世紀(jì)90年代以來，中國已經(jīng)實(shí)施了一大批生態(tài)恢復(fù)工程，如退耕還林還草工程等等。因此，對生態(tài)恢復(fù)工程的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行科學(xué)、客觀和準(zhǔn)確的評價，不僅為生態(tài)恢復(fù)提供重要的理論指導(dǎo)，而且為實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)健康持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。目前對于什么是生態(tài)恢復(fù)仍沒有統(tǒng)一的定義，不同學(xué)者有不同的見解，他們從生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)、內(nèi)容、過程等角度分別進(jìn)行了闡述。本文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外生態(tài)退化研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，著重闡述生態(tài)恢復(fù)的原理、功能和關(guān)鍵問題，并以具體實(shí)例分析生態(tài)恢復(fù)的重要性。

1 國內(nèi)外研究進(jìn)展

生態(tài)恢復(fù)研究最早起源于100多年前的山地、草原、森林和野生動物等自然資源管理研究，其中20世紀(jì)初的水土保持、森林采伐后再植的理論與方法一直沿用至今。恢復(fù)生態(tài)實(shí)驗(yàn)開始于Leopold，他于1935年在威斯康星大學(xué)植物園恢復(fù)了一個24hm2的草場，發(fā)現(xiàn)了火在維持及管理草場中的重要性。他還認(rèn)為，生態(tài)恢復(fù)只是恢復(fù)中的第一步，一個生態(tài)系統(tǒng)保持完整性、穩(wěn)定性和生物群體的美麗時就是好的，1941年他提出了土地健康的概念。20世紀(jì)50～70年代，北美、歐洲和中國都注意到各自的環(huán)境問題，開展了工程與生物措施相結(jié)合的環(huán)境恢復(fù)和治理工程，并取得了成效，一些國家還開展了定位觀測和研究。1975年在美國召開了“受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)”國際研討會，會議探討了受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的一些機(jī)理和方法，并號召科學(xué)家們注意搜集受損生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)和資料，開展技術(shù)措施的研究，建立國家間的研究計(jì)劃。1983年，在美國召開了“干擾與生態(tài)系統(tǒng)”國際研討會，探討了干擾對生態(tài)系統(tǒng)各個層次的影響。1996年6月在葡萄牙里斯本召開了“恢復(fù)退化森林生態(tài)系統(tǒng)專家會議”，探討了森林生態(tài)系統(tǒng)退化的原因及其后果，發(fā)達(dá)國家應(yīng)負(fù)的責(zé)任。1996年國際生態(tài)工程會議在北京召開，會議對生態(tài)恢復(fù)的理論、技術(shù)和方法進(jìn)行了討論[4、6]。

我國早期的生態(tài)恢復(fù)研究是中國科學(xué)院華南植物研究所余作岳等人1959年在廣州沿海侵蝕臺地上開展退化生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)技術(shù)研究，經(jīng)過40多年的系統(tǒng)研究，提出了“在一定的人工啟動下，熱帶極度退化的森林可以恢復(fù)；退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)可分三步走；恢復(fù)過程中植物多樣性導(dǎo)致動物和微生物多樣性，植物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)；森林恢復(fù)過程中結(jié)構(gòu)與功能不同步恢復(fù)”等觀點(diǎn)[7]。經(jīng)過多年的發(fā)展，恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的生態(tài)系統(tǒng)更加全面，從干旱、半干旱區(qū)到熱帶亞熱帶地區(qū)轉(zhuǎn)移，并開始注意西南巖溶地區(qū)；研究的重點(diǎn)發(fā)生了轉(zhuǎn)移，早期的工作主要是針對水土流失、風(fēng)蝕沙化、草場退化及鹽漬化對農(nóng)林牧業(yè)的危害，近期的研究工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到區(qū)域退化生態(tài)系統(tǒng)的形成機(jī)理、評價指標(biāo)及恢復(fù)重建上來[8]。中科院在全國建立了多處森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，對森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和受損后的修復(fù)等做了大量探討。

時至今日，生態(tài)恢復(fù)從生態(tài)系統(tǒng)、景觀、區(qū)域和全球等不同尺度上均有自身特征，從社會、經(jīng)濟(jì)和文化上均有相關(guān)的研究領(lǐng)域[4]。

2 生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)

生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)是恢復(fù)生態(tài)學(xué)，恢復(fù)生態(tài)學(xué)是Aber和Jodran 兩位英國學(xué)者于1985年提出的。1995年(國際)恢復(fù)生態(tài)學(xué)會(SER，society of Ecological Restoration)給出了恢復(fù)生態(tài)學(xué)(Restoration Ecology)的定義。1996年美國生態(tài)學(xué)年會把恢復(fù)生態(tài)學(xué)作為應(yīng)用生態(tài)學(xué)的五大研究領(lǐng)域之一?；謴?fù)生態(tài)學(xué)會認(rèn)為，恢復(fù)生態(tài)學(xué)是研究如何修復(fù)由于人類活動引起的原生生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和動態(tài)損害的一門學(xué)科，其內(nèi)涵包括幫助恢復(fù)和管理原生生態(tài)系統(tǒng)的完整性的過程。這種完整性包括生物多樣性臨界變化范圍、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程、區(qū)域和歷史內(nèi)容、可持續(xù)發(fā)展的文化實(shí)踐。從這一定義可以看出，它主要強(qiáng)調(diào)的是對恢復(fù)技術(shù)及生態(tài)恢復(fù)過程的研究[3]。國外的生態(tài)恢復(fù)，包含恢復(fù)、重建、新建等多種涵義，目標(biāo)也有二種，一種是恢復(fù)到最初的“自然”狀態(tài)；另一種是分階段制定恢復(fù)目標(biāo)，而最終目標(biāo)模糊。在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)中有代表性的觀點(diǎn)有3個：①強(qiáng)調(diào)受損的生態(tài)系統(tǒng)要恢復(fù)到原來的狀態(tài)；②強(qiáng)調(diào)應(yīng)用生態(tài)學(xué)過程；③強(qiáng)調(diào)生態(tài)整合性恢復(fù)。總而言之，生態(tài)恢復(fù)是將一個生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到與干擾之前的條件盡可能相似或接近的狀況，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3 生態(tài)恢復(fù)的功能

3.1 生態(tài)功能

遭到生態(tài)破獲的地區(qū)生態(tài)環(huán)境變得十分惡劣，植被保持水土、涵養(yǎng)水源等功能遭到嚴(yán)重破壞，通過生態(tài)恢復(fù)，使遭到破壞的地區(qū)重新發(fā)揮植被改善氣候、保持水土、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、美化環(huán)境的生態(tài)功能。

3.2 社會功能

由于改善了生態(tài)環(huán)境，提高了農(nóng)民收入，為山區(qū)群眾脫貧致富找到了一個新的途徑。為改變退耕還林地區(qū)農(nóng)村面貌、吸引外來投資、促進(jìn)社會穩(wěn)定及加快當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動作用。

3.3 經(jīng)濟(jì)功能

在改善環(huán)境的同時，通過林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營技術(shù)，開展多種經(jīng)營，提高林木生長量，使經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。選擇既有水土保持作用，又具有高營養(yǎng)價值的牧草和能直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值的果樹，在草地形成后進(jìn)行畜牧業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展，形成種草養(yǎng)畜，又促進(jìn)果樹生產(chǎn)的生態(tài)良性循環(huán)。在提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入外，帶動了農(nóng)村其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，培育了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。安置了大量剩余勞動力，為進(jìn)一步調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，使農(nóng)民增收、農(nóng)民致富奔小康開辟了一條行之有效的發(fā)展之路，并充分調(diào)動當(dāng)?shù)剞r(nóng)民退耕還林還草的積極性，為退耕還林還草工程的順利實(shí)施提供保障。

4 生態(tài)恢復(fù)的幾個關(guān)鍵問題

4.1 恢復(fù)的科學(xué)性

在歐美國家，有關(guān)科學(xué)在恢復(fù)學(xué)中正確定位的辯論比較激烈，也許生態(tài)科學(xué)的任何一方面都與生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)相關(guān)，物種的生態(tài)特征、環(huán)境、條件適應(yīng)性等為恢復(fù)學(xué)的物種選擇提供了有關(guān)參考，生態(tài)遺傳學(xué)在恢復(fù)學(xué)中也是有重要指導(dǎo)意義的理論。實(shí)際上，生物與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展過程是生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基礎(chǔ)，而且恢復(fù)生態(tài)學(xué)的主要任務(wù)就是盡大可能地加速這些自然過程的發(fā)展。盡管人們在恢復(fù)生態(tài)學(xué)中普遍接受生態(tài)科學(xué)，但是仍然存在許多更深層次的生態(tài)學(xué)研究問題需要在恢復(fù)學(xué)中得到發(fā)展。①我們試圖恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)是什么？這個問題表面看似簡單，實(shí)際上很復(fù)雜。②如何實(shí)現(xiàn)恢復(fù)目標(biāo)？ Prinm認(rèn)為，恢復(fù)特殊的物種集成比恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)過程更困難。因?yàn)?，物種的簡單組合不會形成具特殊成分的持續(xù)穩(wěn)定的群落，物種復(fù)雜的內(nèi)部作用力意味著會產(chǎn)生與物種引進(jìn)次序相關(guān)的多種交替結(jié)果和多種穩(wěn)定狀態(tài)。③物種多樣性很重要嗎？恢復(fù)的目標(biāo)之一是建立具有目標(biāo)功能持續(xù)性的生態(tài)系統(tǒng)，因此，確定哪種物種、多少物種顯得非常重要。④基因多樣性是否重要？我們知道在自然群落中，物種內(nèi)部存在高度的基因多樣性，而且在不同的微生物之間，對基因變異有高度精確的劃分。

4.2 生態(tài)恢復(fù)的范圍

關(guān)于恢復(fù)生態(tài)的過程及結(jié)果的爭議都?xì)w結(jié)于這樣一個問題，我們?nèi)绾蝸頇?quán)衡恢復(fù)的內(nèi)容及如何來完成它。生態(tài)恢復(fù)是一個過程，如何圍繞擴(kuò)大的生態(tài)恢復(fù)概念來完成它。從歷史和文化上來說，對自然界和生態(tài)系統(tǒng)的一些觀點(diǎn)都是有一定限制的，盡管結(jié)構(gòu)成分或功能常會成為一些確切恢復(fù)指標(biāo)的內(nèi)容，但對任何一個特殊區(qū)域來說，不應(yīng)該存在單一的、固定的、合適的生態(tài)恢復(fù)。

4.3 生態(tài)恢復(fù)的價值

生態(tài)恢復(fù)不僅具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)利益，同時它還有廣不為大家所充分認(rèn)識的利益，盡管這些利益產(chǎn)生于諸如營養(yǎng)循環(huán)和降解的自然生態(tài)過程中，但它們也像商品和服務(wù)那樣具備金融價值。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來說，生態(tài)恢復(fù)所耗費(fèi)的成本往往遠(yuǎn)超過恢復(fù)的土地的金融價值，因而生態(tài)恢復(fù)成本通常是生態(tài)恢復(fù)工作實(shí)施前必須克服的首要障礙。生態(tài)恢復(fù)成本取決于恢復(fù)范圍的大小、退化的程度、恢復(fù)的目標(biāo)、原材料的可利用性以及技術(shù)的難點(diǎn)等。

如果恢復(fù)僅僅在特殊成本與價值關(guān)系的背景下進(jìn)行，對恢復(fù)工作來說是一種災(zāi)難，因而我們不能僅僅以土地本身經(jīng)濟(jì)價值來衡量恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)價值，必須在充分了解生態(tài)經(jīng)濟(jì)原理的基礎(chǔ)上，對生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域的完全價值進(jìn)行充分認(rèn)識。

4.4 土壤恢復(fù)的重要性

生態(tài)退化過程中，如果退化的僅僅是植物，生態(tài)系統(tǒng)將會很快復(fù)元，因?yàn)楦蓴_因素一旦消失，植物群落借助原來宿存的種子、根系及其他繁殖器官即可重新生長。但是，生態(tài)破壞過程中土壤往往同樣遭受到破壞，土壤的破壞對生態(tài)系統(tǒng)中植物群落重建是不可逆的，因?yàn)橥寥涝谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的作用決定于其含有的一些重要的不可更新的組成成分，特別是礦質(zhì)營養(yǎng)、土壤有機(jī)物及一些礦質(zhì)微粒，當(dāng)植被遭受破壞的同時，這些礦質(zhì)養(yǎng)分也會流失。

土壤在生態(tài)系統(tǒng)演替中的作用至關(guān)重要，它決定著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過程。不管在何種情況下，生態(tài)系統(tǒng)的最終形成與土壤息息相關(guān)。因此，土壤恢復(fù)是生態(tài)恢復(fù)的重要組成部分和先決條件。只有適合生物生存的土壤形成，自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展才有可能，這一過程無須人為干擾，也是我們花較小代價而建立自我維持生態(tài)系統(tǒng)的重要方法[5、6]。

5 生態(tài)恢復(fù)實(shí)例

5.1 甘肅祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)天保工程封山育林建設(shè)

甘肅祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)是甘肅省最重要的自然保護(hù)區(qū)之一，在甘肅省林業(yè)建設(shè)中占據(jù)著十分重要的位置。為進(jìn)一步改善河西地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境，從根本上扭轉(zhuǎn)祁連山區(qū)生態(tài)惡化的趨勢，努力擴(kuò)大森林面積和自然植被的覆蓋度，增強(qiáng)祁連山水源涵養(yǎng)林的綜合效能，2001年國家正式啟動了祁連山自然保護(hù)區(qū)天保工程封山育林工程項(xiàng)目。幾年來，共完成封山育林12573.4 hm2，完成圍欄長416119.5 m（土圍欄長29220 m），大型宣傳碑91塊，小型宣傳牌2073個，固定專職管護(hù)人員112人。共有10個保護(hù)站在封山育林區(qū)的林中空地里進(jìn)行了補(bǔ)植造林，補(bǔ)植面積達(dá)到637 hm2，補(bǔ)植樹種有云杉、落葉松、圓柏、沙棘、爬地柏、檸條等。為了提高封山育林效果，部分站在立地條件較差的陽坡地段進(jìn)行了爬地柏造林試驗(yàn)，為干旱陽坡植被恢復(fù)技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，使封育區(qū)植被得到有效恢復(fù)，封育效果明顯，封山育林建設(shè)已初見成效。初步調(diào)查表明，封育區(qū)內(nèi)喬木、灌木樹種年生長量顯著增加，野生動物數(shù)量明顯增多，野生動物的保護(hù)工作得到了加強(qiáng)[9]。

5.2 科爾沁沙地的生態(tài)恢復(fù)與重建

沙漠是在極端氣候條件下形成的生態(tài)退化形式，沙漠化土地一般是在疏松沙質(zhì)地表及干旱多風(fēng)的自然條件下，人類對土地資源采取不合理或強(qiáng)度利用造成的生態(tài)退化過程。

科爾沁屬亞歐草原帶，地帶性植被為草原或森林，由于沙性土壤基質(zhì)、地下水位高和風(fēng)沙危害嚴(yán)重等區(qū)域性環(huán)境因素的長期影響，這里形成了景觀特殊的半隱域疏林性草原植被。隨著人口的增長和以過牧、過墾、過度采伐為特征的人類生產(chǎn)經(jīng)營活動的強(qiáng)烈干擾，原生植

被已基本遭受破壞而退化，形成不同演替階段的沙地次生植被；土地因風(fēng)蝕堆積，形成包括沙丘、緩起伏沙地、丘間低地及沖積平原等不同地貌類型，土壤質(zhì)地變劣，有機(jī)質(zhì)含量下降，同時氣候條件也發(fā)生了相應(yīng)的變化。為恢復(fù)科爾沁沙地的生態(tài)，當(dāng)?shù)卣扇×艘恍┐胧ǎ孩僦亟ㄉ城鹑斯ぶ脖唬涸诘谝粋€雨季于流動沙丘上栽植差巴嘎蒿沙障，第二個雨季在沙障內(nèi)播種小葉錦雞兒；②封育恢復(fù)自然植被：半固定、固定沙丘采用圍封并補(bǔ)播草籽的措施建立自然—人工植被；③重建人工植被：在坨甸交錯地帶，波狀起伏沙漠化土地以及鄰近農(nóng)田邊緣的沙丘地上，建立人工喬灌草植被；④建立人工農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)?；謴?fù)區(qū)經(jīng)過10年的生態(tài)恢復(fù)與重建，原來沙丘區(qū)形成了較稠密的沙地灌草植被系統(tǒng)；自然—人工恢復(fù)的草地產(chǎn)草量增長了1.5～3倍；形成了具有防沙固沙效果的喬灌人工植被系統(tǒng)；流沙面積下降了2/3；人均純收入提高了375%[9、10]。

[1]李洪遠(yuǎn), 鞠美庭. 生態(tài)恢復(fù)的原理與實(shí)踐[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[2]楊京平，盧劍波. 生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]任海，彭少麟.恢復(fù)生態(tài)學(xué)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[4]李俊清.北京山地森林的生態(tài)恢復(fù)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

[5]常磊，朱清時，薛智德.對恢復(fù)生態(tài)學(xué)幾個問題的探討[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2008，23（01）.

[6]趙曉英，陳懷順，孫成權(quán).恢復(fù)生態(tài)學(xué)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001.

[7]趙曉英．孫成權(quán)．恢復(fù)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展[J]．地球科學(xué)進(jìn)展，1998，13（5）.

[8]徐文梅,趙海鷹.恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究概況及發(fā)展趨勢[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2008（02）.

[9]劉新民，趙哈林．科爾沁沙地生態(tài)環(huán)境綜合整治研究[M].蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[10]劉新民，趙哈林，趙愛芬．科爾沁沙地風(fēng)沙環(huán)境與植被[M].北京：科學(xué)出版社，1996.