水生態恢復學與保護發展戰略研究

劉 巍，錢 寧，戴 欣，楊 帆

（松遼流域水環境監測中心，吉林 長春 130021）

1 水生態系統

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

1）是流水生態。江河中的生物為了生存，在形體、結構上相應地進化。江河中存在著不同類型的介質，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）江河生態系統具有很強的自我凈化能力。能夠使江河中的各種污染物質得到比較迅速的降解。江河的流水特點也使得江河稀釋與更新的能力不斷得到加強，一旦切斷污染源，被破壞的受損生態系統能夠在較短的時間內得到自我恢復，從而維持整個水生態系統的平衡。

3）江河水生態系統是一個開放的生態系統。江河是聯系陸地與海洋生態系統的紐帶，是連結生境的廊道，具有較強的生物多樣性。

受損江河生態修復技術主要系指通過對江河護岸工程的生態設計和技術調控，充分利用自然生態系統的自我恢復能力和人工輔助的修復技術相結合，使受損的江河生態系統恢復到受干擾前的自然狀況，恢復其合理的內部結構與高效的系統功能。對退化和受損的水生態系統必須進行修復與重建；對健康的水生態系統尚需選擇相應的科學管理。解決生態系統的問題，首先要有生態學的思考，即，采用生態工程與生態技術。

2 水生態恢復學

2.1 概 念

生態恢復系指通過人為的調控，使受損害的生態系統恢復到受干擾前的自然狀況，恢復其合理的內部結構、高效的系統功能和協調的內在關系。

自然生態系統在長期的適應過程中，隨著環境條件的變化及物種的不斷演替，形成了完整的結構、高效的功能和良好的種間關系。當外來干擾超過生態系統的彈性限度時，生態系統的結構與功能就會遭到破壞，系統穩定性和生物多樣性就會降低。人類活動的干擾是生態系統破壞的主因，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，已經影響到地球生物圈的所有地域，受損害的速度遠遠大于自然及人工恢復速率。因此，恢復受損生態系統，保持可持續發展已成為當今世界一大焦點，退化生態系統的生態恢復，其理論與實踐已成為生態學研究的前沿領域。

2.2 主要內容

江河兩岸地域往往是人們活動的密集區。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，均對江河生態系統構成巨大的干擾，必然引起生態系統的退化與損害。

江河生態系統均具有較強的自凈與恢復能力，只要通過消除人為的干擾壓力，采取積極有序的調控方式和有效措施，大多數情況下，受損的江河生態系統可以得到恢復與重建。江河生態恢復主要應包括以下3個方面：

1）恢復江河生態環境。江河生態恢復首先要求恢復重建已經退化的江河環境狀況。大江大河從上游到下游，從河床到河岸，依賴地質、地貌、水文氣象等自然環境條件的變化，形成了江河生態系統發展的基礎。

人工的干擾都將改變江河生態系統的基礎條件，帶來生物棲息地的退化，江河水流態變化、河道淤積等生態問題。在生態修復設計中，恢復江河的形態、結構與自然特征，是生態恢復計劃成功的關鍵所在。

2）恢復江河生態系統的結構與功能。江河生態系統的結構包括生物群落組成、營養結構、空間結構和季節結構，在生態恢復計劃中均應綜合考慮。江河生態系統的結構與功能密切相關，重新建立原有結構可以有效恢復原有的生態功能，通過結構恢復，生態系統可以恢復許多基本功能，如：物種遷移、生物生產、能量流動和營養物循環等，對外界影響的抵抗和適應能力也會逐漸增強，生態系統可以自我調解和持續發展。但應注意的是生態結構的恢復往往不能完全替代功能的恢復。

3）維持與改善流域范圍的景觀。

a）江河生態恢復不僅是針對江河的本身，而應該考慮江河流域的影響與變化。如，流域范圍的城市發展和自然保護等，都會對江河造成巨大的影響，甚至是江河生態破壞的根本原因。例如：城市化的發展將大大增加暴雨徑流，加劇大江大河的污染；農業開發將加大土地的沖刷，增加面源污染；自然保護的加強則有利于區域江河生態系統的穩定。

b）局部的生態恢復無法改變流域的生態系統退化，所以江河生態恢復僅針對江河水體退化最嚴重部分或最敏感部分是不夠的，而應在流域尺度上制定“流域生態恢復計劃”。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恢復才是科學有效的。

c）對流域相關因素及其發展趨勢的分析，是江河生態恢復計劃制定的重要依據。

2.3 江河生態恢復的原則

江河生態恢復是在遵循自然規律的基礎上，通過人為的作用，根據技術上先進、經濟上可行、社會上能夠接受的原則，使受到破壞或退化的江河生態系統得到恢復與重建，為人類社會的發展提供生態服務功能。生態恢復的原則一般包括自然法則和社會經濟技術原則。

2.3.1 自然法則

自然法則是生態恢復的基本原則，只有遵循自然規律，江河生態系統才能得到真正的恢復。

1）地域性原則。不同區域具有不同的生態背景，如：氣候條件、水文條件與地貌等，這種地域差異和特殊性，使得我們在恢復和重建退化生態系統時，要因地制宜，具體問題要具體分析，要在長期定位試驗的基礎上，總結經驗，獲取優化和成功的恢復生態模式。

2）生態學原則。包括：生態演替原則、食物鏈和食物網、生態位原則、階段性原則、限制因子原則、功能協調原則等等。生態學原則要求我們根據系統的演替規律，分步驟、分階段、循序漸近，不能急于求成。生態恢復要從生態系統的層次開始，從系統角度，根據生物之間、生物與環境之間的關系，利用生態位和生物多樣性原理，構建生態系統，使物質循環和能量流動均處于最大利用和最優狀態，使恢復后的生態系統能穩定持續地維持與發展。

3）順應自然原則。要充分利用和發揮生態系統的自凈能力和自我調解能力，適當采取自然演替的被動恢復，不僅可以節省大量的投資，而且可以順應自然與環境的發展，使生態系統恢復到自然的狀態。

對一個生態恢復區進行主動性改造之前，應分析被動恢復的可行性，如，減少或限制退化源，并提供足夠的恢復時間等。對許多大江、大河而言，被動恢復可以重新建立起穩定的河道和洪泛區，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。

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

4）本地化原則。許多自然區域，面臨著外來物種的入侵，它們與本土的對應物種競爭，影響其生存，盡而影響到相關物種的生存和生態系統結構功能的穩定，造成極大的危害。生態恢復應該避免使用非本土物種，防止外來物種的入侵，以恢復江河生態系統原有的功能。有的時候，生態恢復工程的首要任務是清除入侵物種。

2.3.2 社會經濟技術原則

社會經濟、技術條件和發展需求，影響江河生態恢復的目標，也會制約著水生態恢復的可能性，恢復的水平與程度。概括為以下5條基本原則：

1）可持續發展原則。實現江河流域的可持續發展，是江河生態恢復的主要目標。江河生態恢復是流域尺度的生態建設活動，涉及面廣、影響深遠，必須通過深入全面調查，系統科學分析與創新性研究，制定詳細而長遠的生態恢復規劃，并進行相關聯的影響分析與評價。

2）風險最小和效益最大原則。由于生態系統的復雜性以及環境因素的突變性，人們難以準確估計和把握水生態恢復的結果，更難知曉最終的演替方向，因此，退化水生態系統的恢復具有一定的風險性。另外，生態恢復往往具有高投入的特點，在考慮經濟承受能力的同時，又要考慮生態恢復的經濟效益和收益周期。

3）生態技術與工程技術相結合的原則。江河生態恢復是高投入、長期性的綜合工程，采用生態技術可以大大降低建設成本，還有利于生態功能的恢復。生態恢復并不要求高技術，實用技術常常更有效。

4）社會可接受原則。江河是社會經濟發展的重要資源。恢復江河的生態功能對流域發展具有積極意義。江河生態恢復規劃或計劃應該得到有關人民的積極參與，得到公眾的認可。

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

2.4 江河生態恢復的一般程序

1）掌握江河的基本情況。主要應了解：江河現狀、退化前的生態環境及變化趨勢，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恢復的潛在能力。

2）診斷江河生態系統退化的原因。通過對江河及流域現狀的調查分析，全面診斷江河生態退化的關鍵因素，是制定江河生態恢復措施的關鍵。江河生態退化的診斷包括：分析生態系統的物質循環與能量流動，診斷與辨識退化的主導因子、過程、類型、階段與強度。如果退化仍在繼續，必須首先找出退化原因，并采取控制與補救措施。江河生態退化的直接原因有：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）確定恢復目標與評價標準。在確定目標時，應對各種方案作出評價，從中選定最適宜的目標。生態恢復目標應具有生態可行性，還要得到有效支持與公眾理解。通過選擇參照區，將江河生態恢復的目標具體化。參照區是指結構、功能與規劃的恢復區退化之前的情況相類似的那些區域。流經城市的江河生態破壞均較嚴重，其生態恢復目標首先要求恢復城市化之前的生態功能，要求恢復綠色革命前的江河功能；其次要求部分區域恢復到自然狀態。

4）制定生態恢復計劃。生態恢復計劃包括：恢復區域狀況，恢復目標及其依據、階段目標及技術手段、目標達到的保障措施等等。江河的生態恢復是復雜的系統工程，要應用諸多的工程技術，包括水利工程、生態工程等。恢復計劃必須包括恢復后的維護計劃，保障恢復工程的可持續利用。

5）生態恢復過程的監控與調整。江河區域環境、流域環境及恢復工程所采取的技術均有特殊性，并不斷發生變化，因此，對其恢復效果要進行監控，并適時調整恢復工程。

6）生態恢復成果的維護。已經恢復的江河生態系統，需要提供必要的科學維護，包括：提供人工水源、植物生長管理等。充分利用生態系統自身的穩定性和協調能力，減少對人力和財力的過分依賴。

3 水生態恢復的保護

1）依法切斷污染源：江河流域內的大中城市均應建有污水處理場，所有廢污水都應達標排放，并實施污染物總量控制政策；江河流域內的所有企業均要推廣清潔生產，把污染物消滅在源頭和生產過程中，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，絕不允許進入江河水體；采用生物殺蟲技術，嚴禁使用化學殺生藥劑；提倡使用有機肥，嚴格控制化肥使用量，為控制面源污染創造條件。

2）減少或切斷生態破壞源：江河岸邊嚴禁過度砍伐森林，破壞生態植被；江河兩岸嚴禁過度開發利用土地，防止水土流失；依法規范人們的生活、生產行為，向一切破壞水生態的行為作戰爭，保護生境，保護生物多樣性。

3）對生態恢復的成果應倍加珍惜，精心呵護，強化管理。

4 水生態恢復的發展戰略

水生態恢復要有足夠的生態學考量，遵循“主導生態因子”、“時空尺度與等級”原理，遵守“綴塊—廊道—基底的景觀格局”和“空間異質性”等原則，從實際出發，制定出科學可行的發展戰略。

1）制定水生態恢復的規劃與計劃。為其有效實施提供足夠的時間與經費，因地制宜、有針對性地提供實用技術。

2）生態監測是水生態恢復的眼睛。對水生態恢復系統，要進行水質、生物多樣性的常規監測，診斷生態變化現狀、趨勢、范圍與程度，把脈生態恢復的進程與效果。

3）實施水生態恢復工程。生態恢復工程必須考慮江河生態環境以及社會變化帶來的影響因素，并制定相應的措施。如，流域開發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。自然環境，如植物種群改變等潛在影響均可以對水生態恢復造成影響。

生態工程技術是低成本、高效益的工程手段。如利用生態護岸技術，將有生命力的植物與河岸保護相結合，形成有活力的功能系統，可以防止河道沖刷、泥沙沉積和受到污染，為動物創造生存條件。某些生態工程技術，如濕地系統，被廣泛用于雨水處理，使入河徑流的自然凈化能力進一步加強。應堅持自然恢復為主，人工修復為輔，并使二者相結合的技術路線。

4）開展水生態恢復學的科學研究。即：開展水生態恢復學研究；開展水生態系統健康學研究；開展水生態系統管理學研究。

5）在水生態系統建立生態文明。生態文明的核心是統籌人與自然的和諧發展，生態文明遵循的是可持續發展原則，樹立人與自然的平等觀，把發展與生態保護緊密聯系起來，在保護水生態的前提下發展，在發展的基礎上保護水生態，實現人與自然和諧發展。

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