水生态恢复学与保护发展战略研究

刘 巍，钱 宁，戴 欣，杨 帆

（松辽流域水环境监测中心，吉林 长春 130021）

1 水生态系统

水生态系统主要系指地表水领域，即：江、河、湖、库、湿地等，江河水生态是本文研究与讨论的主轴，其它水生态如，地下水、海洋等未列其中。江河水生态系统，有别于其它水体生态系统。具有以下特点：

1）是流水生态。江河中的生物为了生存，在形体、结构上相应地进化。江河中存在着不同类型的介质，如：水、底泥、大型水生植物和石沙等，为不同类型生物提供了不同场所。江河中的杂质为水生生物提供了初级食物，这些基本条件造就了江河生物多样性。

2）江河生态系统具有很强的自我净化能力。能够使江河中的各种污染物质得到比较迅速的降解。江河的流水特点也使得江河稀释与更新的能力不断得到加强，一旦切断污染源，被破坏的受损生态系统能够在较短的时间内得到自我恢复，从而维持整个水生态系统的平衡。

3）江河水生态系统是一个开放的生态系统。江河是联系陆地与海洋生态系统的纽带，是连结生境的廊道，具有较强的生物多样性。

受损江河生态修复技术主要系指通过对江河护岸工程的生态设计和技术调控，充分利用自然生态系统的自我恢复能力和人工辅助的修复技术相结合，使受损的江河生态系统恢复到受干扰前的自然状况，恢复其合理的内部结构与高效的系统功能。对退化和受损的水生态系统必须进行修复与重建；对健康的水生态系统尚需选择相应的科学管理。解决生态系统的问题，首先要有生态学的思考，即，采用生态工程与生态技术。

2 水生态恢复学

2.1 概 念

生态恢复系指通过人为的调控，使受损害的生态系统恢复到受干扰前的自然状况，恢复其合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。

自然生态系统在长期的适应过程中，随着环境条件的变化及物种的不断演替，形成了完整的结构、高效的功能和良好的种间关系。当外来干扰超过生态系统的弹性限度时，生态系统的结构与功能就会遭到破坏，系统稳定性和生物多样性就会降低。人类活动的干扰是生态系统破坏的主因，人口增加、城市化、土地利用过度、森林大量砍伐、废污水大量排放等，已经影响到地球生物圈的所有地域，受损害的速度远远大于自然及人工恢复速率。因此，恢复受损生态系统，保持可持续发展已成为当今世界一大焦点，退化生态系统的生态恢复，其理论与实践已成为生态学研究的前沿领域。

2.2 主要内容

江河两岸地域往往是人们活动的密集区。人们对岸边流域土地及生物资源的过度利用，城市废污水的大量排放、面源污染的无序影响等，均对江河生态系统构成巨大的干扰，必然引起生态系统的退化与损害。

江河生态系统均具有较强的自净与恢复能力，只要通过消除人为的干扰压力，采取积极有序的调控方式和有效措施，大多数情况下，受损的江河生态系统可以得到恢复与重建。江河生态恢复主要应包括以下3个方面：

1）恢复江河生态环境。江河生态恢复首先要求恢复重建已经退化的江河环境状况。大江大河从上游到下游，从河床到河岸，依赖地质、地貌、水文气象等自然环境条件的变化，形成了江河生态系统发展的基础。

人工的干扰都将改变江河生态系统的基础条件，带来生物栖息地的退化，江河水流态变化、河道淤积等生态问题。在生态修复设计中，恢复江河的形态、结构与自然特征，是生态恢复计划成功的关键所在。

2）恢复江河生态系统的结构与功能。江河生态系统的结构包括生物群落组成、营养结构、空间结构和季节结构，在生态恢复计划中均应综合考虑。江河生态系统的结构与功能密切相关，重新建立原有结构可以有效恢复原有的生态功能，通过结构恢复，生态系统可以恢复许多基本功能，如：物种迁移、生物生产、能量流动和营养物循环等，对外界影响的抵抗和适应能力也会逐渐增强，生态系统可以自我调解和持续发展。但应注意的是生态结构的恢复往往不能完全替代功能的恢复。

3）维持与改善流域范围的景观。

a）江河生态恢复不仅是针对江河的本身，而应该考虑江河流域的影响与变化。如，流域范围的城市发展和自然保护等，都会对江河造成巨大的影响，甚至是江河生态破坏的根本原因。例如：城市化的发展将大大增加暴雨径流，加剧大江大河的污染；农业开发将加大土地的冲刷，增加面源污染；自然保护的加强则有利于区域江河生态系统的稳定。

b）局部的生态恢复无法改变流域的生态系统退化，所以江河生态恢复仅针对江河水体退化最严重部分或最敏感部分是不够的，而应在流域尺度上制定“流域生态恢复计划”。流域是江河的母体，健康的流域才能孕育出健康的江河，因此，从流域的尺度考虑生态恢复才是科学有效的。

c）对流域相关因素及其发展趋势的分析，是江河生态恢复计划制定的重要依据。

2.3 江河生态恢复的原则

江河生态恢复是在遵循自然规律的基础上，通过人为的作用，根据技术上先进、经济上可行、社会上能够接受的原则，使受到破坏或退化的江河生态系统得到恢复与重建，为人类社会的发展提供生态服务功能。生态恢复的原则一般包括自然法则和社会经济技术原则。

2.3.1 自然法则

自然法则是生态恢复的基本原则，只有遵循自然规律，江河生态系统才能得到真正的恢复。

1）地域性原则。不同区域具有不同的生态背景，如：气候条件、水文条件与地貌等，这种地域差异和特殊性，使得我们在恢复和重建退化生态系统时，要因地制宜，具体问题要具体分析，要在长期定位试验的基础上，总结经验，获取优化和成功的恢复生态模式。

2）生态学原则。包括：生态演替原则、食物链和食物网、生态位原则、阶段性原则、限制因子原则、功能协调原则等等。生态学原则要求我们根据系统的演替规律，分步骤、分阶段、循序渐近，不能急于求成。生态恢复要从生态系统的层次开始，从系统角度，根据生物之间、生物与环境之间的关系，利用生态位和生物多样性原理，构建生态系统，使物质循环和能量流动均处于最大利用和最优状态，使恢复后的生态系统能稳定持续地维持与发展。

3）顺应自然原则。要充分利用和发挥生态系统的自净能力和自我调解能力，适当采取自然演替的被动恢复，不仅可以节省大量的投资，而且可以顺应自然与环境的发展，使生态系统恢复到自然的状态。

对一个生态恢复区进行主动性改造之前，应分析被动恢复的可行性，如，减少或限制退化源，并提供足够的恢复时间等。对许多大江、大河而言，被动恢复可以重新建立起稳定的河道和洪泛区，使岸边植被再生，并且能够改善江河中动植物生存条件，无需修建特殊的工程。

尽管被动修复是个自然的过程，但被动修复的启动必须依靠人们提供的相应条件，并只能适用于部分状况的江河，而被动修复往往需要很长时间。

4）本地化原则。许多自然区域，面临着外来物种的入侵，它们与本土的对应物种竞争，影响其生存，尽而影响到相关物种的生存和生态系统结构功能的稳定，造成极大的危害。生态恢复应该避免使用非本土物种，防止外来物种的入侵，以恢复江河生态系统原有的功能。有的时候，生态恢复工程的首要任务是清除入侵物种。

2.3.2 社会经济技术原则

社会经济、技术条件和发展需求，影响江河生态恢复的目标，也会制约着水生态恢复的可能性，恢复的水平与程度。概括为以下5条基本原则：

1）可持续发展原则。实现江河流域的可持续发展，是江河生态恢复的主要目标。江河生态恢复是流域尺度的生态建设活动，涉及面广、影响深远，必须通过深入全面调查，系统科学分析与创新性研究，制定详细而长远的生态恢复规划，并进行相关联的影响分析与评价。

2）风险最小和效益最大原则。由于生态系统的复杂性以及环境因素的突变性，人们难以准确估计和把握水生态恢复的结果，更难知晓最终的演替方向，因此，退化水生态系统的恢复具有一定的风险性。另外，生态恢复往往具有高投入的特点，在考虑经济承受能力的同时，又要考虑生态恢复的经济效益和收益周期。

3）生态技术与工程技术相结合的原则。江河生态恢复是高投入、长期性的综合工程，采用生态技术可以大大降低建设成本，还有利于生态功能的恢复。生态恢复并不要求高技术，实用技术常常更有效。

4）社会可接受原则。江河是社会经济发展的重要资源。恢复江河的生态功能对流域发展具有积极意义。江河生态恢复规划或计划应该得到有关人民的积极参与，得到公众的认可。

5）美学原则。江河常常是流域景观的重要组成部分。美学原则是要求退化生态系统的恢复与重建，必须给人们以美学方面的享受。

2.4 江河生态恢复的一般程序

1）掌握江河的基本情况。主要应了解：江河现状、退化前的生态环境及变化趋势，这些特征均受制于流域的综合影响，流域的状况往往可以限制生态恢复的潜在能力。

2）诊断江河生态系统退化的原因。通过对江河及流域现状的调查分析，全面诊断江河生态退化的关键因素，是制定江河生态恢复措施的关键。江河生态退化的诊断包括：分析生态系统的物质循环与能量流动，诊断与辨识退化的主导因子、过程、类型、阶段与强度。如果退化仍在继续，必须首先找出退化原因，并采取控制与补救措施。江河生态退化的直接原因有：河道的渠道化、大坝的修建等等，但大多情况下是日积月累的间接影响。

3）确定恢复目标与评价标准。在确定目标时，应对各种方案作出评价，从中选定最适宜的目标。生态恢复目标应具有生态可行性，还要得到有效支持与公众理解。通过选择参照区，将江河生态恢复的目标具体化。参照区是指结构、功能与规划的恢复区退化之前的情况相类似的那些区域。流经城市的江河生态破坏均较严重，其生态恢复目标首先要求恢复城市化之前的生态功能，要求恢复绿色革命前的江河功能；其次要求部分区域恢复到自然状态。

4）制定生态恢复计划。生态恢复计划包括：恢复区域状况，恢复目标及其依据、阶段目标及技术手段、目标达到的保障措施等等。江河的生态恢复是复杂的系统工程，要应用诸多的工程技术，包括水利工程、生态工程等。恢复计划必须包括恢复后的维护计划，保障恢复工程的可持续利用。

5）生态恢复过程的监控与调整。江河区域环境、流域环境及恢复工程所采取的技术均有特殊性，并不断发生变化，因此，对其恢复效果要进行监控，并适时调整恢复工程。

6）生态恢复成果的维护。已经恢复的江河生态系统，需要提供必要的科学维护，包括：提供人工水源、植物生长管理等。充分利用生态系统自身的稳定性和协调能力，减少对人力和财力的过分依赖。

3 水生态恢复的保护

1）依法切断污染源：江河流域内的大中城市均应建有污水处理场，所有废污水都应达标排放，并实施污染物总量控制政策；江河流域内的所有企业均要推广清洁生产，把污染物消灭在源头和生产过程中，除废污水排入污水处理场处理外，致癌、致畸、致突变等“三致”污染物，绝不允许进入江河水体；采用生物杀虫技术，严禁使用化学杀生药剂；提倡使用有机肥，严格控制化肥使用量，为控制面源污染创造条件。

2）减少或切断生态破坏源：江河岸边严禁过度砍伐森林，破坏生态植被；江河两岸严禁过度开发利用土地，防止水土流失；依法规范人们的生活、生产行为，向一切破坏水生态的行为作战争，保护生境，保护生物多样性。

3）对生态恢复的成果应倍加珍惜，精心呵护，强化管理。

4 水生态恢复的发展战略

水生态恢复要有足够的生态学考量，遵循“主导生态因子”、“时空尺度与等级”原理，遵守“缀块—廊道—基底的景观格局”和“空间异质性”等原则，从实际出发，制定出科学可行的发展战略。

1）制定水生态恢复的规划与计划。为其有效实施提供足够的时间与经费，因地制宜、有针对性地提供实用技术。

2）生态监测是水生态恢复的眼睛。对水生态恢复系统，要进行水质、生物多样性的常规监测，诊断生态变化现状、趋势、范围与程度，把脉生态恢复的进程与效果。

3）实施水生态恢复工程。生态恢复工程必须考虑江河生态环境以及社会变化带来的影响因素，并制定相应的措施。如，流域开发等原因而增加的上游不透水地表径流的潜在变化；流域土地使用情况变化。自然环境，如植物种群改变等潜在影响均可以对水生态恢复造成影响。

生态工程技术是低成本、高效益的工程手段。如利用生态护岸技术，将有生命力的植物与河岸保护相结合，形成有活力的功能系统，可以防止河道冲刷、泥沙沉积和受到污染，为动物创造生存条件。某些生态工程技术，如湿地系统，被广泛用于雨水处理，使入河径流的自然净化能力进一步加强。应坚持自然恢复为主，人工修复为辅，并使二者相结合的技术路线。

4）开展水生态恢复学的科学研究。即：开展水生态恢复学研究；开展水生态系统健康学研究；开展水生态系统管理学研究。

5）在水生态系统建立生态文明。生态文明的核心是统筹人与自然的和谐发展，生态文明遵循的是可持续发展原则，树立人与自然的平等观，把发展与生态保护紧密联系起来，在保护水生态的前提下发展，在发展的基础上保护水生态，实现人与自然和谐发展。

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