生态恢复的理论及应用

王景才 蒲永锋

（国家林业局华东林业调查规划设计院浙江杭州310019）

生态退化已成为全球共同面临的重大问题，并成为人类自身生存和经济持续发展的严重威胁。在严峻的生态形势下，人们逐渐认识到生态恢复工作的必要性。从20世纪70年代开始，有关受损生态系统恢复理论与实践的研究在世界各国广泛开展起来[1]。中国是世界上生态系统退化最为严重的国家之一，也是较早开始生态恢复研究和实践的国家之一。自20世纪90年代以来，中国已经实施了一大批生态恢复工程，如退耕还林还草工程等等。因此，对生态恢复工程的环境效应进行科学、客观和准确的评价，不仅为生态恢复提供重要的理论指导，而且为实现生态系统健康持续发展提供科学依据。目前对于什么是生态恢复仍没有统一的定义，不同学者有不同的见解，他们从生态恢复的目标、内容、过程等角度分别进行了阐述。本文在系统分析国内外生态退化研究进展的基础上，着重阐述生态恢复的原理、功能和关键问题，并以具体实例分析生态恢复的重要性。

1 国内外研究进展

生态恢复研究最早起源于100多年前的山地、草原、森林和野生动物等自然资源管理研究，其中20世纪初的水土保持、森林采伐后再植的理论与方法一直沿用至今。恢复生态实验开始于Leopold，他于1935年在威斯康星大学植物园恢复了一个24hm2的草场，发现了火在维持及管理草场中的重要性。他还认为，生态恢复只是恢复中的第一步，一个生态系统保持完整性、稳定性和生物群体的美丽时就是好的，1941年他提出了土地健康的概念。20世纪50～70年代，北美、欧洲和中国都注意到各自的环境问题，开展了工程与生物措施相结合的环境恢复和治理工程，并取得了成效，一些国家还开展了定位观测和研究。1975年在美国召开了“受损生态系统的恢复”国际研讨会，会议探讨了受损生态系统恢复的一些机理和方法，并号召科学家们注意搜集受损生态系统科学数据和资料，开展技术措施的研究，建立国家间的研究计划。1983年，在美国召开了“干扰与生态系统”国际研讨会，探讨了干扰对生态系统各个层次的影响。1996年6月在葡萄牙里斯本召开了“恢复退化森林生态系统专家会议”，探讨了森林生态系统退化的原因及其后果，发达国家应负的责任。1996年国际生态工程会议在北京召开，会议对生态恢复的理论、技术和方法进行了讨论[4、6]。

我国早期的生态恢复研究是中国科学院华南植物研究所余作岳等人1959年在广州沿海侵蚀台地上开展退化生态系统的植被恢复技术研究，经过40多年的系统研究，提出了“在一定的人工启动下，热带极度退化的森林可以恢复；退化生态系统的恢复可分三步走；恢复过程中植物多样性导致动物和微生物多样性，植物多样性是生态系统稳定的基础；森林恢复过程中结构与功能不同步恢复”等观点[7]。经过多年的发展，恢复生态学研究的生态系统更加全面，从干旱、半干旱区到热带亚热带地区转移，并开始注意西南岩溶地区；研究的重点发生了转移，早期的工作主要是针对水土流失、风蚀沙化、草场退化及盐渍化对农林牧业的危害，近期的研究工作重点转移到区域退化生态系统的形成机理、评价指标及恢复重建上来[8]。中科院在全国建立了多处森林生态系统定位研究站，对森林生态系统的结构、功能和受损后的修复等做了大量探讨。

时至今日，生态恢复从生态系统、景观、区域和全球等不同尺度上均有自身特征，从社会、经济和文化上均有相关的研究领域[4]。

2 生态恢复的理论基础

生态恢复的理论基础是恢复生态学，恢复生态学是Aber和Jodran 两位英国学者于1985年提出的。1995年(国际)恢复生态学会(SER，society of Ecological Restoration)给出了恢复生态学(Restoration Ecology)的定义。1996年美国生态学年会把恢复生态学作为应用生态学的五大研究领域之一。恢复生态学会认为，恢复生态学是研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统生物多样性和动态损害的一门学科，其内涵包括帮助恢复和管理原生生态系统的完整性的过程。这种完整性包括生物多样性临界变化范围、生态系统结构和过程、区域和历史内容、可持续发展的文化实践。从这一定义可以看出，它主要强调的是对恢复技术及生态恢复过程的研究[3]。国外的生态恢复，包含恢复、重建、新建等多种涵义，目标也有二种，一种是恢复到最初的“自然”状态；另一种是分阶段制定恢复目标，而最终目标模糊。在现代生态学中有代表性的观点有3个：①强调受损的生态系统要恢复到原来的状态；②强调应用生态学过程；③强调生态整合性恢复。总而言之，生态恢复是将一个生态系统恢复到与干扰之前的条件尽可能相似或接近的状况，包括系统的结构和功能。

3 生态恢复的功能

3.1 生态功能

遭到生态破获的地区生态环境变得十分恶劣，植被保持水土、涵养水源等功能遭到严重破坏，通过生态恢复，使遭到破坏的地区重新发挥植被改善气候、保持水土、涵养水源、净化空气、美化环境的生态功能。

3.2 社会功能

由于改善了生态环境，提高了农民收入，为山区群众脱贫致富找到了一个新的途径。为改变退耕还林地区农村面貌、吸引外来投资、促进社会稳定及加快当地社会经济的可持续发展起到了积极的推动作用。

3.3 经济功能

在改善环境的同时，通过林农复合经营技术，开展多种经营，提高林木生长量，使经济效益显著提高。选择既有水土保持作用，又具有高营养价值的牧草和能直接创造经济价值的果树，在草地形成后进行畜牧业生产，促进当地畜牧业的发展，形成种草养畜，又促进果树生产的生态良性循环。在提高当地农民的经济收入外，带动了农村其他产业的发展，培育了新的经济增长点。安置了大量剩余劳动力，为进一步调整农业结构，使农民增收、农民致富奔小康开辟了一条行之有效的发展之路，并充分调动当地农民退耕还林还草的积极性，为退耕还林还草工程的顺利实施提供保障。

4 生态恢复的几个关键问题

4.1 恢复的科学性

在欧美国家，有关科学在恢复学中正确定位的辩论比较激烈，也许生态科学的任何一方面都与生态系统恢复相关，物种的生态特征、环境、条件适应性等为恢复学的物种选择提供了有关参考，生态遗传学在恢复学中也是有重要指导意义的理论。实际上，生物与环境协调发展过程是生态系统恢复的基础，而且恢复生态学的主要任务就是尽大可能地加速这些自然过程的发展。尽管人们在恢复生态学中普遍接受生态科学，但是仍然存在许多更深层次的生态学研究问题需要在恢复学中得到发展。①我们试图恢复的生态系统是什么？这个问题表面看似简单，实际上很复杂。②如何实现恢复目标？ Prinm认为，恢复特殊的物种集成比恢复生态系统过程更困难。因为，物种的简单组合不会形成具特殊成分的持续稳定的群落，物种复杂的内部作用力意味着会产生与物种引进次序相关的多种交替结果和多种稳定状态。③物种多样性很重要吗？恢复的目标之一是建立具有目标功能持续性的生态系统，因此，确定哪种物种、多少物种显得非常重要。④基因多样性是否重要？我们知道在自然群落中，物种内部存在高度的基因多样性，而且在不同的微生物之间，对基因变异有高度精确的划分。

4.2 生态恢复的范围

关于恢复生态的过程及结果的争议都归结于这样一个问题，我们如何来权衡恢复的内容及如何来完成它。生态恢复是一个过程，如何围绕扩大的生态恢复概念来完成它。从历史和文化上来说，对自然界和生态系统的一些观点都是有一定限制的，尽管结构成分或功能常会成为一些确切恢复指标的内容，但对任何一个特殊区域来说，不应该存在单一的、固定的、合适的生态恢复。

4.3 生态恢复的价值

生态恢复不仅具有实际的经济利益，同时它还有广不为大家所充分认识的利益，尽管这些利益产生于诸如营养循环和降解的自然生态过程中，但它们也像商品和服务那样具备金融价值。从经济学角度来说，生态恢复所耗费的成本往往远超过恢复的土地的金融价值，因而生态恢复成本通常是生态恢复工作实施前必须克服的首要障碍。生态恢复成本取决于恢复范围的大小、退化的程度、恢复的目标、原材料的可利用性以及技术的难点等。

如果恢复仅仅在特殊成本与价值关系的背景下进行，对恢复工作来说是一种灾难，因而我们不能仅仅以土地本身经济价值来衡量恢复的经济价值，必须在充分了解生态经济原理的基础上，对生态恢复领域的完全价值进行充分认识。

4.4 土壤恢复的重要性

生态退化过程中，如果退化的仅仅是植物，生态系统将会很快复元，因为干扰因素一旦消失，植物群落借助原来宿存的种子、根系及其他繁殖器官即可重新生长。但是，生态破坏过程中土壤往往同样遭受到破坏，土壤的破坏对生态系统中植物群落重建是不可逆的，因为土壤在生态系统中的作用决定于其含有的一些重要的不可更新的组成成分，特别是矿质营养、土壤有机物及一些矿质微粒，当植被遭受破坏的同时，这些矿质养分也会流失。

土壤在生态系统演替中的作用至关重要，它决定着生态系统的发展过程。不管在何种情况下，生态系统的最终形成与土壤息息相关。因此，土壤恢复是生态恢复的重要组成部分和先决条件。只有适合生物生存的土壤形成，自然生态系统发展才有可能，这一过程无须人为干扰，也是我们花较小代价而建立自我维持生态系统的重要方法[5、6]。

5 生态恢复实例

5.1 甘肃祁连山国家级自然保护区天保工程封山育林建设

甘肃祁连山国家级自然保护区是甘肃省最重要的自然保护区之一，在甘肃省林业建设中占据着十分重要的位置。为进一步改善河西地区脆弱的生态环境，从根本上扭转祁连山区生态恶化的趋势，努力扩大森林面积和自然植被的覆盖度，增强祁连山水源涵养林的综合效能，2001年国家正式启动了祁连山自然保护区天保工程封山育林工程项目。几年来，共完成封山育林12573.4 hm2，完成围栏长416119.5 m（土围栏长29220 m），大型宣传碑91块，小型宣传牌2073个，固定专职管护人员112人。共有10个保护站在封山育林区的林中空地里进行了补植造林，补植面积达到637 hm2，补植树种有云杉、落叶松、圆柏、沙棘、爬地柏、柠条等。为了提高封山育林效果，部分站在立地条件较差的阳坡地段进行了爬地柏造林试验，为干旱阳坡植被恢复技术提供了宝贵经验，使封育区植被得到有效恢复，封育效果明显，封山育林建设已初见成效。初步调查表明，封育区内乔木、灌木树种年生长量显著增加，野生动物数量明显增多，野生动物的保护工作得到了加强[9]。

5.2 科尔沁沙地的生态恢复与重建

沙漠是在极端气候条件下形成的生态退化形式，沙漠化土地一般是在疏松沙质地表及干旱多风的自然条件下，人类对土地资源采取不合理或强度利用造成的生态退化过程。

科尔沁属亚欧草原带，地带性植被为草原或森林，由于沙性土壤基质、地下水位高和风沙危害严重等区域性环境因素的长期影响，这里形成了景观特殊的半隐域疏林性草原植被。随着人口的增长和以过牧、过垦、过度采伐为特征的人类生产经营活动的强烈干扰，原生植

被已基本遭受破坏而退化，形成不同演替阶段的沙地次生植被；土地因风蚀堆积，形成包括沙丘、缓起伏沙地、丘间低地及冲积平原等不同地貌类型，土壤质地变劣，有机质含量下降，同时气候条件也发生了相应的变化。为恢复科尔沁沙地的生态，当地政府采取了一些措施，包括：①重建沙丘人工植被：在第一个雨季于流动沙丘上栽植差巴嘎蒿沙障，第二个雨季在沙障内播种小叶锦鸡儿；②封育恢复自然植被：半固定、固定沙丘采用围封并补播草籽的措施建立自然—人工植被；③重建人工植被：在坨甸交错地带，波状起伏沙漠化土地以及邻近农田边缘的沙丘地上，建立人工乔灌草植被；④建立人工农田生态系统。恢复区经过10年的生态恢复与重建，原来沙丘区形成了较稠密的沙地灌草植被系统；自然—人工恢复的草地产草量增长了1.5～3倍；形成了具有防沙固沙效果的乔灌人工植被系统；流沙面积下降了2/3；人均纯收入提高了375%[9、10]。

[1]李洪远, 鞠美庭. 生态恢复的原理与实践[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]杨京平，卢剑波. 生态恢复工程技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

[3]任海，彭少麟.恢复生态学导论[M].北京：科学出版社，2001.

[4]李俊清.北京山地森林的生态恢复[M].北京:科学出版社,2008.

[5]常磊，朱清时，薛智德.对恢复生态学几个问题的探讨[J].西北林学院学报,2008，23（01）.

[6]赵晓英，陈怀顺，孙成权.恢复生态学[M].北京:中国环境科学出版社，2001.

[7]赵晓英．孙成权．恢复生态学及其发展[J]．地球科学进展，1998，13（5）.

[8]徐文梅,赵海鹰.恢复生态学的研究概况及发展趋势[J].延安大学学报（自然科学版）,2008（02）.

[9]刘新民，赵哈林．科尔沁沙地生态环境综合整治研究[M].兰州：甘肃科学技术出版社，1993.

[10]刘新民，赵哈林，赵爱芬．科尔沁沙地风沙环境与植被[M].北京：科学出版社，1996.