海岛生态修复措施探讨*

唐 伟,陈燕珍,葛清忠,杨 敏

(1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室 青岛 266033;2.国家海洋局北海海洋技术保障中心 青岛 266033; 3.国家海洋局大连海洋环境监测中心站 大连 116015)

海岛生态修复措施探讨*

唐 伟1,2,陈燕珍1,3,葛清忠1,2,杨 敏1,2

(1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室 青岛 266033;2.国家海洋局北海海洋技术保障中心 青岛 266033; 3.国家海洋局大连海洋环境监测中心站 大连 116015)

海岛生态修复是我国海岛工作中一项重要的核心内容,我国海岛生态修复研究处于起步阶段。文章立足于海岛生态修复的概念,阐述国内海岛生态修复重点和修复措施,从具体修复实施程序上重点探讨将生态学原理运用到土木工程的 “应用生态工学”的海岛生态修复措施,并尝试性提出生态修复新型材料工程技术的研究方向。

海岛;生态修复;措施

长期以来,对海岛的各种不规范开发利用活动的积累,致使部分海岛山体破损、植被衰退、淡水和周边海域的生态环境严重受损,自然景观和自然资源受到破坏和侵蚀。若不及时采取措施进行有效整治修复和保护,将会不断降低海岛,尤其是领海基点岛等特殊用途海岛的价值和功能,从而危及我国国防安全和海洋经济的健康持续发展。因此,面对海上权益维护形势日益严峻,尤其是某些周边国家以 “海洋立国”为国家战略并不断向海洋扩张的今天,针对以往遭到破坏的海岛修复保护的关键技术与方法探讨是十分必要的。

1 海岛生态修复概念

生态修复是指利用生态系统的自我恢复能力,辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复原貌或向良性方向发展的技术集成,是修复被人类损坏的原生生态系统的多样的动态过程[1],是在启动及加快对生态系统健康、完整性及可持续性进行恢复的主动行为[2]。因此,海岛生态修复是通过科学分析一定生境条件下受人类活动干扰而导致海岛生态系统退化的机理,采用生物技术、工程技术或是综合的措施,使因人为活动干扰而退化或丧失的自然功能得以全部或部分恢复。

2 海岛生态修复的重点

海岛生态系统退化来自自然环境影响和人类活动影响。前者包括风暴潮、水土流失和物种入侵等自然因素,后者主要包括围填海工程、植被砍伐和水体污染等。因此,海岛生态修复的重点包括陆域、潮间带以及周边水域等几方面的生态系统修复。

3 海岛生态修复的措施

总结国内外海岛修复及海岸整治的经验,仔细研究海岛生态系统受损的根本原因,在理论、施工和高新技术等各个领域的基础上,可积极推行并发展 “多自然型海岛生态修复技术及措施”,实现 “自然与人的和谐共处”的生态环境。其重点是将生态学原理运用到土木工程的 “应用生态工学”。

3.1 工程设计

生态设计是海岛生态修复工程的主要技术环节。受损海岛生态系统修复是根据需要和可行性,按照生态学原理设计并建设符合可持续发展的健康海岛生态系统。即预先对海岛修复工程进行生态设计,在生态系统没有损失的前提下,对海岛自然资源和环境进行合理利用。

3.2 生物技术[3]

在生物技术方面国内外常常采用物种引入与恢复技术,除此之外还综合运用到种群动态调控、群落演替控制与恢复、物种选育与繁殖、土壤肥力恢复等技术。如通过引入原生的乡土物种使得夏威夷群岛生物得到一定的恢复;新西兰的Santa Catalina岛通过引入山羊以控制杂草等。

陆域生物修复技术在国内常见的是植被覆绿,这种方法是参照自然规律,通过人工的方法,重新创造、引导或加速自然演化过程,达到恢复天然的海岛陆域生态系统。广东南澳岛的修复主要运用植被恢复、群落演替控制与恢复等技术;澳门离岛的修复采用了植被恢复、物种选育与繁殖等技术,使得海岛得到很好的修复。

潮间带生物修复技术在潮间带生态修复中,首先考虑恢复其生境多样性,维持并加强该生态系统功能。对于生物资源衰退型的泥质、砂质潮间带,采用生物底播技术使原来生物结构单一、生态系统脆弱的滩涂区生物物种多样性和生物资源量得以提高。

3.3 工程技术

对于某些出现人为采挖破坏、海岸浸蚀、沙滩退化的海岛,常常需要采用工程措施对其进行修复。工程修复包括岛陆护坡,海岛沙滩修复、人造梯度湿地等。

传统的岛陆护坡工程主要考虑的是工程结构的安全性及耐久性,多采用砌石、混凝土或钢筋混凝土等硬材料,这样陆坡的硬化改变了海岛自然海岸的生态功能和结构,隔断了水域生态系统和陆地生态系统的联系,海洋生物栖息地减少,导致周边水域污染,破坏了其生态过程等一系列问题。如今岛陆护坡工程技术方式更倾向于绿化混凝土、植草三维土工网、三维植被网、金属线材填石六角格宾网等。其中绿化混凝土是用粗沙砾料或碎石、水泥加混合剂压制而成,具有高透水性、高透气性和较大的抗拔力。科拉马拉岛的修复工程,采用黄麻土工布固定岸坡的水土流失控制与恢复技术,以防治表土侵蚀和防止种子被冲刷掉。

潮间带工程修复技术,对于岩礁、泥滩、沙滩等不同类型的海岛潮间带,通过人工鱼礁、人造沙滩、人工导流堤、人工海藻场等工程修复技术促进岛屿潮间带生态系统的发育。马尔代夫和塞舌尔等岛屿国家有了成功应用的案例。

4 海岛生态修复措施的问题探讨

2012年初国家海洋局出台了 《海岛生态整治修复技术指南》。该指南阐述了当前我国海岛整治修复的背景情况、海岛整治修复的一般原则、关键技术、具体实施程序和典型案例,成为我国海岛生态整治修复工作主要技术指导文件。但目前无论在技术层面,还是在基础领域中,海岛生态修复技术和措施还有很多问题需要研究和解决。例如,岛陆生态护坡的工程新型材料研究与应用。良好的生态护坡材料,应该具有优越的与自然协调的应用性,因此生态护坡材料不仅要有施工性好、耐久性好的特点,还应研究其生态作用影响,对海岛周边水质影响、生物阻断、物种减少等的影响。其次,只有对材料的性能有充分的了解,才能更好地应用它,才能发挥材料的最大作用,因此,研究和建立对新型生态护坡材料的各种应用性能进行测定的方法研究也是必要的。

总之,海岛生态修复措施的研究与实践离不开环境学和生态学,当前亟待开展生态修复机理、生态修复潜力、生态修复指标体系等方面的研究与应用,以指导和技术支持高效完成海岛生态修复工程的实施。

[1] 聂国辉,开美玲.浅议河岸生态系统修复材料[C]//水利部国际合作与科技司主编.河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005:189.

[2] 徐晓群,廖一波,寿鹿,等.海岛生态退化因素与生态修复探讨[J].海洋开发与管理,2010,27(3): 39-43.

[3] 史莎娜,杨小雄,黄鹄,等.海岛生态修复研究动态[J].海洋环境科学,2012(1):145-148.

“工程新材料研究资助项目——领海基点岛修复整治关键技术研究”(2012年北海分局科研项目2012B02).