7．6．7　受损生态系统的恢复实践

1．受损森林生态系统的修复

一般地讲，受损森林生态系统的修复应根据受损程度及所处地区的地质、地形、土壤特性及降水等气候特点确定修复的优先性与重点。比如，热带和亚热带降雨量较大的地区，森林严重受损后的裸露地面的土壤极易迅速被侵蚀，坡度较大的地区还会因为泥石流及塌方等，破坏植被生存的基本环境条件。因此，对这类生态系统进行修复时，应优先考虑对土壤等自然条件的保护，可主要采取一些工程措施及生态工程技术，如在易发生泥石流的地区进行工程防护，对坡地设置缓冲带或栽种快速生长的适宜草类以保持水土等，在此前提下考虑对生物群落的整体修复方案。干扰程度较轻且自然条件能够保持较稳定的受损生态系统，则重点要考虑生物群落的整体修复。对受损森林生态系统的修复，要遵循生态系统的演替规律，加大人工辅助措施，促进群落的正向演替。

1）封山育林

这是最简单易行、经济有效的方法，因为封山可达到最大限度地减少人为干扰，为原生植物群落的恢复提供适宜的生态条件，使生物群落由逆向演替向正向演替发展，使被破坏的森林生态系统能逐渐恢复到顶级状态。

2）林分改造

为了促进森林的快速演替，可对受损后处于演替早期阶段的群落进行林分改造，引种当地植被中的优势种、关键种和因受损而消失的重要生物种类，以加速生态系统正向演替的速度。

3）透光抚育或遮光抚育

这种方法主要是通过改善林地环境条件来促进群落实现正向演替。如在南亚热带（如广东），森林的演替需经历针叶林、真阔叶混交林和阔叶林阶段。在针叶林或其他先锋群落中，对已生长的先锋针叶树或阔叶树进行择伐，可促进林下其他阔叶树的生长，使其尽快演替成顶级群落；再如，在东北，红松纯林不易成活，而纯的阔叶树（如水曲柳等）也不易长期存活，采用“载针保阔”的人工修复途径，可实现当地森林的快速修复。

4）林业生态工程技术

林业生态工程是根据生态学、林学及生态控制论原理，设计、建造与调控以木本植物为主的人工符合生态系统的工程技术，其目的在于保护、改善与持续利用自然资源与环境。它是受损生态系统恢复与重建的重要手段。具体内容包括四个方面：①区域的总体方案；②时空结构设计；③食物链设计；④特殊生态工程设计，如工矿区林业生态工程、严重退化的盐渍地等的生态恢复工程（盛连喜等，2002）。

2．受损草地生态系统的修复

从各国尤其是我国的研究成果看，受损草地的修复主要有三种方法：①围栏养护现存的受损草地，使其自然恢复；②重建新的草地；③实施合理的牧畜育肥方式。

1）围栏养护，轮草轮牧

对受损严重的草地实行围栏养护是一种有效的修复措施。这一方法的实质，是消除外来干扰，主要依靠生态系统具有的自我修复能力，适当辅之以人工措施来加快其恢复。实际上，在环境条件不变时，只要排除使其受损的干扰因素，给予足够的时间，受损生态系统都可以通过这种方法得以恢复。对于那些破坏严重的草地生态系统，自然修复比较困难时，可因地制宜地进行松土、浅耕翻或适时火烧等措施改善土壤结构，播种群落优势牧草草种，人工增施肥料和合理放牧等方法来促进恢复（P．E．Gaynor，1990）。

2）重建人工草地

这是减缓天然草地的压力，改进畜牧业生产方式而采用的修复方法，常用于已完全荒弃的退化草地。它是受损生态系统重建的典型模式，它不需要过多地考虑原有生物群落的结构等，而且多是由经过选择的优良牧草为优势种的单一物种所构成的群落。其最明显的特点是，既能使荒废的草地很快产出大量牧草，获得经济效益，同时又能使生态环境得到改善。实施这种重建措施，涉及区域性产业结构的调整，以及种植业与养殖业的关系。因此，其关键是要有统筹安排，尤其是要疏通好市场销售环节，实现牧草产品的正常销售，以确保牧民种植的积极性。

3）实施合理的牲畜育肥生产模式

这种修复方法实行的是季节畜牧业。它是合理利用多年生草地（人工或自然草地）每年中的不同生长期，进行幼畜放牧育肥的方式，即在青草期利用牧草，加快幼畜的生长，而在冬季来临前便将家畜出售。这种生产模式既可改变以精料为主的高成本育肥方式，又可解决长期困扰草地畜牧业畜群结构不易调整的问题。采用这种技术的关键是牲畜品种问题，要充分利用现代生物技术，培育适合现代畜牧业这种生产模式的新品种。

草地修复中应考虑的其他问题包括代表性的草种、外来草种、灌木的入侵、动物的出入、草地的长期动态变化等。由于草原面积大，对于其变化的监测可利用遥感技术进行管理。

3．受损河流生态系统的修复

因河流环境条件及受损原因的不同，对其修复的方法和技术有一定的差异，但有许多共性，通常采用的方法如下。

1）建立沿岸绿化带，加强植被的生态功能

在城区，沿岸绿化带的设计要与城市的绿化、美化相结合，使其既实现保护环境的目的，又能满足市民游乐和休闲的需要；在乡村地段，沿岸的绿化设计在树种选择和群落结构上，要把环境保护的生态效益与提高经济效益相结合。

2）人工清淤

在许多泥沙和污染物沉积严重的河流，尤其是河流的城市河段，单靠控制污染源并不能解决问题，在枯水季节，采取人工清淤是恢复河流正常功能和修复受损生态系统的措施之一。清出的污泥可铺垫在河流两岸，与沿岸绿化相结合，发展沿岸植被。

3）控制污染源

河流污染是河流生态系统受损的主要原因之一。控制污染源向河流的不断排放，依靠水源的更新和系统自身的自净能力，受损河流生态系统就会得到较快恢复。世界各国在这方面都有成功经验，我国一些大江大河的治理，也收到了明显成效。在目前还不能实现“零排放”的情况下，根据河流的稀释自净能力，制定河流污染物总量控制目标，建立排放许可制度，仍是受损河流生态系统修复的重要措施。

4）科学调控河水流量和流速

这种修复措施对于兴建大坝的河流尤其重要。在一些干旱或缺水地区，大坝以下河段在枯水季节常常断流，而在汛期又开闸放水，成为泄洪道。这就从根本上破坏了下游河段的生态环境和生态功能。因此，科学调度、调控水量和水的流速，成为这类受损河流生态修复的重要措施。

5）加强渔业管理

水生生物资源枯竭是受损河流生态系统的共同特征，造成这种状况的原因很多。除以上提及的情况外，许多河流水生生物资源的枯竭，是由于受到强烈的人为破坏，不按规定的捕捞规格、捕捞季节、捕捞作业方式，甚至使用毒药毒害、炸药等手段毁灭性地捕获，对水生态系统造成严重损害。加强管理，严禁乱捕和过捕，严格执行禁渔期制度等，也是受损河流修复时不应忽视的重要措施。

总之，受损河流生态系统的修复方法，应当根据人类活动对其环境影响的方式、内容和程度不同而有所不同。要充分掌握各种影响的危害机制，根据现场的具体情况提出合适的生态修复方案。同时，还要认识到修复工程也会对环境产生冲击，以及这些冲击的范围会产生什么样的负面影响。既不能陷于绝对的环境主义，又必须把环境作为系统中的重要因素加以考虑。而且，修复后应使其适应自然的营造力，依靠生态系统自身的演替规律来维护和发展。

4．受损湖泊生态系统的修复

与河流生态系统不同，湖泊生态系统的封闭性更大，自我恢复能力更弱。因此，对受损湖泊的修复要比河流更复杂。目前，对受损湖泊生态系统的修复技术主要有以下几点：①严禁围湖造田；②营造林地，提高湖泊周围整个流域的植被覆盖率，减少面源污染的危害，增强涵养水源的能力；③加大人为调控湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁剧烈变化，维持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯；④对于已有大量淤积的湖泊，清淤是十分有效的修复措施，这样既可恢复水体空间，又能使水质得以改善。

在受损湖泊生态系统的修复研究和实践中，富营养化的修复研究最多。具体方法是：用工程方法分流或切断进入湖泊的点源污染，减少向湖泊中输入污染物和过多营养物质；以改进农业耕作方式，减少化肥和农药施用为基础的面源控制，减少湖泊营养物质的进入。同时，生物学和生态学的措施也有了一些进展。20世纪70年代中期，美国的Shapiro就提出了生物操纵的概念，即通过调整生物群落结构（主要是鱼类种群组成）的方法，来调节浮游植物的群落结构，以改善水质。

5．受损湿地生态系统的修复

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染方面起着极其重要的作用。湿地是地球上最脆弱的生态系统之一，在维持自然平衡中起着重要作用。由于大多数人未意识到湿地的重要功能，随着社会和经济的发展，全球约80%的湿地资源丧失或退化，严重影响了湿地生态区域生态、经济和社会的可持续发展。

湿地退化和受损的原因是人类活动的干扰，其内在实质是系统结构的紊乱和功能的减弱与破坏，而外在表现上则是生物多样性的下降或丧失以及自然景观的衰退。湿地恢复和重建最主要的理论基础是生态演替。因此，从各种湿地恢复的方法中可归纳如下的方法：尽可能采用工程与生物措施相结合的方法恢复；恢复湿地与河流的连接为湿地供水（扎龙自然保护区的引嫩江水工程）；恢复洪水的干扰；利用水文过程加快恢复（利用水周期、深度、年或季节变化、持留时间等改善水质）；停止从湿地抽水；控制污染物的流入；修饰湿地的地形或景观；改良湿地土壤（调整有机质含量及营养含量等）；根据不同湿地选择最佳位置重建湿地的生物群落；减少人类干扰提高湿地的自我维持功能（扎龙自然保护区的居民迁出）；建立缓冲带以保护自然的和恢复的湿地；发展湿地恢复的工程和生物方法；建立不同区域和类型湿地的数据库；开展各种湿地结构、功能和动态的研究；建立湿地稳定性和持续性的评价体系。

6．受损海岛生态系统的修复

岛屿在发展保护生物学理论中占有重要的地位。但是目前关于海岛恢复的研究还非常少，还没有从海岛恢复试验中总结出一般性的理论。

一般地，海岛的恢复过程如下：了解海岛退化前的物理、生物、气候、古植物、文化及经济背景；将海岛进行功能分类；确定恢复的目标；理解海岛恢复的过程；开发适于海岛恢复的技术（例如，在海边营造防护林，林后营造防护林网，林网内种植作物的防护林网技术，迎风口造林技术，消灭灾害性草食动物技术等）；制定海岛恢复计划并实施；改造生境并引入适宜的乡土种；海岛恢复后的管理等。

在恢复被外来种占据的乡土种时，研究种的生活史特征非常重要，因为海岛上的引进种缺乏植物、动物和微生物间的协同进化，很难成活；恢复和维持退化海岛的水分循环与平衡过程较大陆退化生态系统更重要；引种不适当时，新入侵的外来种由于缺乏病虫害和捕食者，会很容易控制全岛，形成生态灾难。由于隔离性，海岛的遗传多样性一般较少，恢复时可尽量增加海岛物种的遗传多样性，以增加海岛生物抗逆性的潜力；严格控制动物引进，防止动物失控（例如，澳大利亚引入的兔子繁殖太快，大量啃食草资源，减少了羊的饲料，严重影响到澳大利亚的羊毛产量）；如果可能的话，尽量选择附近无人干扰的岛屿作参考，而且最好是将这些无人干扰的岛屿设立为自然保护区。此外，最关键的是要选择好适生的关键种，因为关键种数量大，控制了群落的能流，会改变整个海岛生态系统的结构、功能和动态，是组成新的生境的重要成分，而且会修饰现存的生境。例如，在海岛的无林地带植造一片新的森林，这片新的森林可能会影响乡土植物种类的定居及扩散，也可能为一些低密度的害虫提供适生环境，还可能会影响土壤质量等。

7．矿山废弃地的修复

矿山的开采造成土壤及植被的破坏，无论是表层开采还是深层开采都会造成土壤被大量迁移或被矿物垃圾填埋，使整个生态系统遭到破坏。其主要的修复方法如下。

1）尾矿的综合利用

未经处理的尾矿不仅占用了大量土地，而且还污染环境，因此尾矿的综合利用与治理是矿山废弃地修复中的重要环节。尾矿的利用包括：①从尾矿中进一步回收共生的有价元素，不仅可以提高矿山经济效益，而且减少了污染；②作为二次资源制取新形态物质，如铬渣中含Cr（Ⅵ），有致癌作用，且水溶性较强，无控制地堆积会对环境造成极大危害，利用矿渣与铬渣结合物作混合材料可以提高水泥的强度，还使铬渣中的Cr（Ⅵ）得到有效固化，解除毒性，具有重要的社会效益、环境效益和经济效益；③用做井下采空区的充填材料。

2）污染土壤的修复

矿区废弃地修复的重要环节之一是土壤治理，它包括矿山周围地区土壤质量的改善，覆盖在土壤上的尾矿及废弃矿石堆性能的改良。对于重金属污染大多集中于地表数厘米或较浅层的现状，可挖去污染层，用无污染客土盖于污染土之上。但是此法需消耗大量劳动力，并需要有丰富的客土资源为条件。

另外对矿山土壤进行化学改良是必要的，因为矿山尾矿及废弃矿中均缺少植被生长所必需的有机质、氮、磷、钾等物质。例如，对富含较高碳酸钙及较高pH值的矿山废弃物，可利用适当的煤炭腐殖酸物质进行改良。研究表明，施用低热值煤炭腐殖酸物质，仅仅依靠干湿交替的土壤热化过程，就可以提高石灰性土壤中磷供应水平，从而达到对土壤的改良作用。有机肥对多种污染物在土壤中的固定有明显影响。研究表明，适量使用有机肥可以防止作物的汞污染，这可能是因为汞与腐殖酸的螯合作用降低了汞的迁移能力。值得注意的是，有机肥对各种污染物的作用在不同的土壤中的表现不一，因而在施加有机肥时应根据不同土壤慎重对待，根据科学研究并结合实践，施加适当和适量的有机肥。

3）植被修复

矿山废弃物及尾矿经过长期的堆置会在其表面覆盖一层植被。研究表明，矿山废弃时间在4～5年间，植物种类较少，且多为一二年生草本植物；植物种类增幅较大时期是7～15年间；而15～38年间植物种类数量增多的幅度较小。这一研究给我们一个启示，人类完全可以利用人工种植植被的办法来改善和恢复生态系统。在调研基础上，借鉴国内外经验，首先对污染元素进行分析，再对土壤的物化、生化性质进行分析，查明土壤的pH值、地表水、通气性、土壤氮素及土壤温度等，进而选择树种。树种的选择是植被恢复中最为关键的一环，它应该遵循下列原则：①生长快、适应性强、抗逆性好；②优先选择固氮树种；③尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种；④选择树种时不仅要考虑经济价值，还要考虑树种的多功能效益。

不同植物对不同污染物有一定的适应性，这些植物多为该污染物的耐性植物。如禾谷或块根类作物对砷污染的敏感性较差，只有在严重污染的情况下才出现毒害症状；水稻对镉的忍耐性较强；生长在碱性土壤中的苔藓、地衣类等所积累的铬多为大多数其他作物的5～50倍；糖与甜菜中锌含量相当高，菠菜次之，再次为油菜和玉米的叶子。有些植物如狗牙根、北菜、结缕草、羊茅属及黑麦草属等适应性较强且扩散快，具有较为普遍的意义。

因此，对不同的矿山进行植被修复时应考虑污染物、矿区地域、耐性植物等有关因素。值得注意的是，不论矿区选择何树种，都不能单独种植。因为在某一环境内，任何生物的生存都离不开群落，这是由生物的多样性所决定的。因此，树种选好后只能作为优先树种来种植，要达到长久治理的目的，必须进行多树种间种。

4）微生物修复

恢复一个受损矿山的生态系统，只有土壤、植被的恢复是不够的，还需要恢复微生物群落。

图7-6　矿区废弃地综合修复流程图

地球上存在的微生物可能超过18万种，1g土壤中就包含有10000多个不同的微生物种。如此众多的生物种在矿山生态系统的恢复中起着至关重要的作用。

不同的微生物对不同的污染物也有一定的适应性。如氧化亚铁硫杆菌在pH值为3时能将Fe^2＋氧化成Fe^3＋；在汞污染的河泥中，还存在一些抗汞的微生物（假单胞菌属等），能把甲基汞还原成元素汞；土生假丝酵母和青霉等能使砷酸盐形成甲基砷；光合紫细菌则能使氧化元素硒转化为硒酸盐。因此，在矿山生态重建中，微生物的恢复是至关重要的一环。微生物系统的恢复不仅要恢复该地区原有的生态，而且要接种其他微生物，以除去或减少污染物，因此必须适当地选择微生物进行接种。

5）矿区废弃地综合修复

对于任何一个生态系统的修复都不能把以上诸法孤立地加以利用，而应该综合分析与评估，只有综合利用上述方法才能取得较大的成功。矿区废弃地综合修复流程见图7-6。