海島生態修復措施探討*

唐 偉,陳燕珍,葛清忠,楊 敏

(1.山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室 青島 266033;2.國家海洋局北海海洋技術保障中心 青島 266033; 3.國家海洋局大連海洋環境監測中心站 大連 116015)

海島生態修復措施探討*

唐 偉1,2,陳燕珍1,3,葛清忠1,2,楊 敏1,2

(1.山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室 青島 266033;2.國家海洋局北海海洋技術保障中心 青島 266033; 3.國家海洋局大連海洋環境監測中心站 大連 116015)

海島生態修復是我國海島工作中一項重要的核心內容,我國海島生態修復研究處于起步階段。文章立足于海島生態修復的概念,闡述國內海島生態修復重點和修復措施,從具體修復實施程序上重點探討將生態學原理運用到土木工程的 “應用生態工學”的海島生態修復措施,并嘗試性提出生態修復新型材料工程技術的研究方向。

海島;生態修復;措施

長期以來,對海島的各種不規范開發利用活動的積累,致使部分海島山體破損、植被衰退、淡水和周邊海域的生態環境嚴重受損,自然景觀和自然資源受到破壞和侵蝕。若不及時采取措施進行有效整治修復和保護,將會不斷降低海島,尤其是領?；c島等特殊用途海島的價值和功能,從而危及我國國防安全和海洋經濟的健康持續發展。因此,面對海上權益維護形勢日益嚴峻,尤其是某些周邊國家以 “海洋立國”為國家戰略并不斷向海洋擴張的今天,針對以往遭到破壞的海島修復保護的關鍵技術與方法探討是十分必要的。

1 海島生態修復概念

生態修復是指利用生態系統的自我恢復能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復原貌或向良性方向發展的技術集成,是修復被人類損壞的原生生態系統的多樣的動態過程[1],是在啟動及加快對生態系統健康、完整性及可持續性進行恢復的主動行為[2]。因此,海島生態修復是通過科學分析一定生境條件下受人類活動干擾而導致海島生態系統退化的機理,采用生物技術、工程技術或是綜合的措施,使因人為活動干擾而退化或喪失的自然功能得以全部或部分恢復。

2 海島生態修復的重點

海島生態系統退化來自自然環境影響和人類活動影響。前者包括風暴潮、水土流失和物種入侵等自然因素,后者主要包括圍填海工程、植被砍伐和水體污染等。因此,海島生態修復的重點包括陸域、潮間帶以及周邊水域等幾方面的生態系統修復。

3 海島生態修復的措施

總結國內外海島修復及海岸整治的經驗,仔細研究海島生態系統受損的根本原因,在理論、施工和高新技術等各個領域的基礎上,可積極推行并發展 “多自然型海島生態修復技術及措施”,實現 “自然與人的和諧共處”的生態環境。其重點是將生態學原理運用到土木工程的 “應用生態工學”。

3.1 工程設計

生態設計是海島生態修復工程的主要技術環節。受損海島生態系統修復是根據需要和可行性,按照生態學原理設計并建設符合可持續發展的健康海島生態系統。即預先對海島修復工程進行生態設計,在生態系統沒有損失的前提下,對海島自然資源和環境進行合理利用。

3.2 生物技術[3]

在生物技術方面國內外常常采用物種引入與恢復技術,除此之外還綜合運用到種群動態調控、群落演替控制與恢復、物種選育與繁殖、土壤肥力恢復等技術。如通過引入原生的鄉土物種使得夏威夷群島生物得到一定的恢復;新西蘭的Santa Catalina島通過引入山羊以控制雜草等。

陸域生物修復技術在國內常見的是植被覆綠,這種方法是參照自然規律,通過人工的方法,重新創造、引導或加速自然演化過程,達到恢復天然的海島陸域生態系統。廣東南澳島的修復主要運用植被恢復、群落演替控制與恢復等技術;澳門離島的修復采用了植被恢復、物種選育與繁殖等技術,使得海島得到很好的修復。

潮間帶生物修復技術在潮間帶生態修復中,首先考慮恢復其生境多樣性,維持并加強該生態系統功能。對于生物資源衰退型的泥質、砂質潮間帶,采用生物底播技術使原來生物結構單一、生態系統脆弱的灘涂區生物物種多樣性和生物資源量得以提高。

3.3 工程技術

對于某些出現人為采挖破壞、海岸浸蝕、沙灘退化的海島,常常需要采用工程措施對其進行修復。工程修復包括島陸護坡,海島沙灘修復、人造梯度濕地等。

傳統的島陸護坡工程主要考慮的是工程結構的安全性及耐久性,多采用砌石、混凝土或鋼筋混凝土等硬材料,這樣陸坡的硬化改變了海島自然海岸的生態功能和結構,隔斷了水域生態系統和陸地生態系統的聯系,海洋生物棲息地減少,導致周邊水域污染,破壞了其生態過程等一系列問題。如今島陸護坡工程技術方式更傾向于綠化混凝土、植草三維土工網、三維植被網、金屬線材填石六角格賓網等。其中綠化混凝土是用粗沙礫料或碎石、水泥加混合劑壓制而成,具有高透水性、高透氣性和較大的抗拔力。科拉馬拉島的修復工程,采用黃麻土工布固定岸坡的水土流失控制與恢復技術,以防治表土侵蝕和防止種子被沖刷掉。

潮間帶工程修復技術,對于巖礁、泥灘、沙灘等不同類型的海島潮間帶,通過人工魚礁、人造沙灘、人工導流堤、人工海藻場等工程修復技術促進島嶼潮間帶生態系統的發育。馬爾代夫和塞舌爾等島嶼國家有了成功應用的案例。

4 海島生態修復措施的問題探討

2012年初國家海洋局出臺了 《海島生態整治修復技術指南》。該指南闡述了當前我國海島整治修復的背景情況、海島整治修復的一般原則、關鍵技術、具體實施程序和典型案例,成為我國海島生態整治修復工作主要技術指導文件。但目前無論在技術層面,還是在基礎領域中,海島生態修復技術和措施還有很多問題需要研究和解決。例如,島陸生態護坡的工程新型材料研究與應用。良好的生態護坡材料,應該具有優越的與自然協調的應用性,因此生態護坡材料不僅要有施工性好、耐久性好的特點,還應研究其生態作用影響,對海島周邊水質影響、生物阻斷、物種減少等的影響。其次,只有對材料的性能有充分的了解,才能更好地應用它,才能發揮材料的最大作用,因此,研究和建立對新型生態護坡材料的各種應用性能進行測定的方法研究也是必要的。

總之,海島生態修復措施的研究與實踐離不開環境學和生態學,當前亟待開展生態修復機理、生態修復潛力、生態修復指標體系等方面的研究與應用,以指導和技術支持高效完成海島生態修復工程的實施。

[1] 聶國輝,開美玲.淺議河岸生態系統修復材料[C]//水利部國際合作與科技司主編.河流生態修復技術研討會論文集.北京:中國水利水電出版社,2005:189.

[2] 徐曉群,廖一波,壽鹿,等.海島生態退化因素與生態修復探討[J].海洋開發與管理,2010,27(3): 39-43.

[3] 史莎娜,楊小雄,黃鵠,等.海島生態修復研究動態[J].海洋環境科學,2012(1):145-148.

“工程新材料研究資助項目——領海基點島修復整治關鍵技術研究”(2012年北海分局科研項目2012B02).