【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 評(píng)價(jià)體系同樣具有重要的生產(chǎn) 實(shí)踐和科學(xué)研究意義…。 黃土高原地區(qū)生態(tài)修復(fù)歷史悠久，經(jīng)驗(yàn)豐富．早在先秦時(shí)代，我們的祖先就開(kāi)始了整 治水土，改善生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造了豐富的治山治水經(jīng)驗(yàn)．1949～2002年僅榆林地區(qū)水土流 失治理面積達(dá)1．93萬(wàn)km2，占全地區(qū)水土流失總面積53％，57．3萬(wàn)hm2流沙通過(guò)綜合治 理，有40萬(wàn)hm2得到固定半固定；年輸入黃河的泥沙量由50年代的5．13億t減少到3．44 億t，生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件有了明顯改善，環(huán)境治理工程有了長(zhǎng)足的發(fā)展‘2．3’。在陜晉 蒙三角區(qū)重點(diǎn)建設(shè)了礦區(qū)綠化、水源開(kāi)發(fā)與保護(hù)、水土流失治理、清理煤窯、河道整治和 土焦改造示范工程，成為中國(guó)治理生態(tài)環(huán)境的典范。 目前黃土高原生態(tài)修復(fù)工作還不夠系統(tǒng)和完善，加之生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建研究需要 長(zhǎng)期的定位實(shí)驗(yàn)和觀(guān)測(cè)，同時(shí)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，需要國(guó)家、社會(huì)、科學(xué) 工作者和廣大人民的共同參與合作。雖然許多國(guó)家對(duì)森林、草地、濕地、廢礦地等退化生 態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建做了大量研究工作，形成了許多研究成果…’，但目前的研究尚未形 成生態(tài)修復(fù)的理論體系和技術(shù)體系。因此，定性和定量分析不同類(lèi)型區(qū)生態(tài)修復(fù)特征，確 定影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要評(píng)判因子01，提出生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)黃土高原水土保持 生態(tài)修復(fù)工作具有普遍的現(xiàn)實(shí)意義。 1．2恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展 恢復(fù)生態(tài)學(xué)在加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)和優(yōu)化管理方面具有十分重要的理論意義和實(shí)踐意 義，它致力于研究那些在自然災(zāi)害和人類(lèi)活動(dòng)壓力下遭受破壞的自然生態(tài)景觀(guān)的恢復(fù)與重 建問(wèn)題，恢復(fù)生態(tài)學(xué)的關(guān)鍵科技問(wèn)題包括恢復(fù)目標(biāo)的選擇與恢復(fù)的方法。 恢復(fù)生態(tài)學(xué)(Restoration Ecology)是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù) 與重建的技術(shù)和方法及其生態(tài)學(xué)過(guò)程和機(jī)理的科學(xué)IlOl?；謴?fù)生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象是那些在 Page 9 西安理工大學(xué)工程項(xiàng)士學(xué)位論文 自然災(zāi)害和人類(lèi)活動(dòng)壓力下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)，它所應(yīng)用的是生態(tài)學(xué)的基本原理， 尤其是生態(tài)系統(tǒng)演替理論。由于恢復(fù)過(guò)程是人工設(shè)計(jì)的，且恢復(fù)過(guò)程是綜合的，因而也稱(chēng) 之為“合成生態(tài)學(xué)”(synthetic ecology)?；謴?fù)生態(tài)學(xué)不同于傳統(tǒng)應(yīng)用生態(tài)學(xué)之處在于，它 不是從單一的物種層次和種群層次，而是從群落，更準(zhǔn)確地說(shuō)是從生態(tài)系統(tǒng)層次考慮和解 決問(wèn)題。退化生態(tài)系統(tǒng)的形或機(jī)理及恢復(fù)即是該中心的主要研究?jī)?nèi)容之一。 20世紀(jì)50年代以來(lái)，有關(guān)恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究得到了迅速的發(fā)展，國(guó)際社會(huì)及各國(guó)都 相繼開(kāi)展了有關(guān)恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究|11133。聯(lián)合國(guó)教科文組織人與生物圈計(jì)劃(MAB)的 中心議題就是運(yùn)用生態(tài)學(xué)的方法研究人與環(huán)境的關(guān)系，特別是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影 響，以及人類(lèi)參與下的資源管理、利用與恢復(fù)． 在我國(guó)，春秋時(shí)代就有關(guān)于土壤侵蝕、毀林以及其它環(huán)境闖題的記述。南宋的陳博在 ‘農(nóng)書(shū)糞田之宜篇》中就曾提出土地退化問(wèn)題I]4J．20世紀(jì)50年代末，有關(guān)專(zhuān)家開(kāi)始注 意到資源不合理利用及由此產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，但直到80年代初，只在摸清資源家底， 對(duì)資源質(zhì)和量評(píng)價(jià)方面開(kāi)展工作，也提出過(guò)有關(guān)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)方面的問(wèn)題，并進(jìn)行了 零散的小規(guī)模的試驗(yàn)|15,16|0“七五”和“八五”期間，各研究部門(mén)分別從不同角度開(kāi)展了有關(guān) 恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究。目前，我國(guó)已從退化生態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型、退化的面積、程度、機(jī)理、診 斷及退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的機(jī)理、模式和技術(shù)上做了大量的研究，同時(shí)，對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)的 定義、內(nèi)容及恢復(fù)理論也有了一定的完善和提高，提出了一些具有指導(dǎo)意義的應(yīng)用基礎(chǔ)理 論。綜合我國(guó)多年來(lái)的研究，從生態(tài)系統(tǒng)層次上，有森林、草地、農(nóng)田、水域等方面的研 究，也有地帶性生態(tài)系統(tǒng)退化及恢復(fù)方面的研究，如干旱、半干旱區(qū)，荒漠化及水土流失 地區(qū)生態(tài)恢復(fù)的工程、技術(shù)、機(jī)理方面的研究。 我國(guó)前期的恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究主要針對(duì)水土流失、風(fēng)蝕沙化，草場(chǎng)退化及鹽漬化對(duì)農(nóng)林 牧業(yè)的危害問(wèn)題．近期有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)退化的研究除繼承前期的研究?jī)?nèi)容外，重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移 到區(qū)域退化生態(tài)系統(tǒng)的形成機(jī)理、計(jì)價(jià)指標(biāo)及恢復(fù)與重建的研究上。“八五”期間，中國(guó)科 學(xué)院組織有關(guān)科研單位進(jìn)行了“生態(tài)環(huán)境綜合整治研究”、“西部地區(qū)生態(tài)修復(fù)與退耕還林 還草研究”、“我國(guó)主要類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及提高生產(chǎn)力途徑研究”等項(xiàng)目。國(guó)家自 然科學(xué)基金委員會(huì)也組織有關(guān)科研單位開(kāi)展了“草原退化原因、過(guò)程、機(jī)理及恢復(fù)途徑” 和“內(nèi)蒙古典型草原草地退化原因、過(guò)程、防治途徑及優(yōu)化模式—及。亞熱帶退化生態(tài)系統(tǒng) 的恢復(fù)研究”等課題。這些研究己取得了頗有意義的成果，并為地方自然資源的持續(xù)利用 和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)發(fā)揮了重要的作用。有關(guān)退化森林生態(tài)系統(tǒng)的研究在我國(guó)起步較早。從 1959年開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)院華南植物所科研人員在廣東沿海侵蝕地上開(kāi)展了熱帶、亞熱帶 退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的長(zhǎng)期定位研究，系統(tǒng)研究了退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中水、土， 氣、生等因子的變化和機(jī)理，總結(jié)出了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的集水區(qū)法、植被恢復(fù)分三步法和時(shí)空 替代法等行之有效的方法；論證了熱帶極度退化生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)人工啟動(dòng)得以恢復(fù)的可行 性；篩選了以豆科植物為主的一批先鋒樹(shù)種和適合于林種改造的優(yōu)良品種；探討了生物多 樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系；論證了植物多樣性是森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)“”’． 2 Page 10 1緒論 這些研究成果在學(xué)術(shù)上豐富和發(fā)展了人工恢復(fù)和重建森林生態(tài)系統(tǒng)的理論，在熱帶亞 熱帶地區(qū)得以大面積推廣，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要作用。溫帶地區(qū)森林植被的恢復(fù)與重 建主要是工程性的，如大面積人工防護(hù)林建設(shè)，研究重點(diǎn)主要在荒漠區(qū)。目前在氣候變遷 過(guò)程中的森林消失問(wèn)題、種質(zhì)資源、水分生態(tài)、抗旱造林、灌木林固沙等方面開(kāi)展了一系 列研究‘笠“，如在沙區(qū)引種沙生灌木等方面取得了重大進(jìn)展，在林草植被耗水與水分平 衡等方面也積累了較為豐富的資料。這些成果對(duì)恢復(fù)干旱、半干旱地區(qū)植被提供了有說(shuō)服 力的證據(jù)。 有關(guān)草地生態(tài)系統(tǒng)的退化及恢復(fù)改良研究，在我國(guó)起步也較早．20世紀(jì)50年代在全 國(guó)草地資源狀況調(diào)查的基礎(chǔ)上已注意到了草地退化問(wèn)題，開(kāi)始了劃區(qū)輪牧、以草定畜及退 化機(jī)理分析方面的工作，探討了有關(guān)的理論及防治退化的措施和手段。20世紀(jì)80年代以 來(lái)，國(guó)家政策性地對(duì)退化草地的恢復(fù)給予了重視，針對(duì)西部地區(qū)自然條件進(jìn)行了草地工程 建設(shè)．而真正把草地生態(tài)系統(tǒng)的退化與環(huán)境、生物多樣性保護(hù)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的退 化機(jī)理及其恢復(fù)機(jī)制的研究則是近些年才開(kāi)始的，這些研究分地帶，由多學(xué)科多專(zhuān)業(yè)的人 員合作開(kāi)展‘腳”。研究地區(qū)主要包括干旱草原區(qū)、沙漠化草原區(qū)，高寒草原區(qū)及黃土高 原區(qū)，主要研究?jī)?nèi)容包括草地退化的觸發(fā)因子、模式、程度，退化和恢復(fù)過(guò)程中土壤微結(jié) 構(gòu)、化學(xué)成分、養(yǎng)分、水分、植被及群落生產(chǎn)力的變化，退化草地恢復(fù)演替的驅(qū)動(dòng)因素及 退化草地恢復(fù)的模式、機(jī)理和措施手段。 有關(guān)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)是最早的一個(gè)研究?jī)?nèi)容。在退化的恢復(fù)研究中主要以 土壤恢復(fù)為主，結(jié)合種植技術(shù)的革新進(jìn)行，如土壤培肥、中低產(chǎn)田改造、模式化栽培、兩 高一優(yōu)農(nóng)業(yè)，保護(hù)地栽培等。在北方干旱、半干旱區(qū)及沙漠地區(qū)，主要進(jìn)行了以水分為主 的研究和改造，如地膜栽培技術(shù)的研究應(yīng)用推廣，沙地襯膜水稻栽培技術(shù)的研究推廣等． 此外，我國(guó)還在采礦廢棄地、濕地的恢復(fù)重建方面開(kāi)展了一些研究‘心1。 我國(guó)己經(jīng)和正在開(kāi)展的許多重大生態(tài)工程如水土流失治理、沙漠治理、生態(tài)脆弱帶綜 合整治、濕地恢復(fù)及荒山綠化等都屬生態(tài)恢復(fù)的工作范疇盱塒1。 1．3生態(tài)修復(fù)的概念 1．3．1生態(tài)修復(fù)的概念 生態(tài)修復(fù)是為了加速已破壞生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，還可以輔助人工措施的生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn) 轉(zhuǎn)服務(wù)，而加速恢復(fù)則稱(chēng)為生態(tài)修復(fù)；在特定的區(qū)域、流域內(nèi)，依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自組 織和自調(diào)控能力的單獨(dú)作用，或依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自組織和自調(diào)控能力與人工調(diào)控能力 的復(fù)合作用，使部分或完全受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到相對(duì)健康的狀態(tài)‘w”，生態(tài)修復(fù)應(yīng)包括 生態(tài)自然修復(fù)和人工修復(fù)兩個(gè)部分。日本學(xué)者多認(rèn)為，生態(tài)修復(fù)是指通過(guò)外界力量使受損 的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、重建或改進(jìn)，這與歐美學(xué)者“生態(tài)恢復(fù)”概念的內(nèi)涵類(lèi)似“。修復(fù)與 恢復(fù)是有區(qū)別的，更不同于生態(tài)重建。生態(tài)恢復(fù)是指停止人為干擾，解除生態(tài)系統(tǒng)所承受 的超負(fù)荷壓力，依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自動(dòng)適應(yīng)、自組織和自調(diào)控能力，按生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī) 3 Page 11 西安理工大學(xué)c,R頑A學(xué)位論文 律演替，通過(guò)其休養(yǎng)生息的漫長(zhǎng)過(guò)程，使生態(tài)系統(tǒng)向自然狀態(tài)演化?；謴?fù)原有生態(tài)的功能 和演變規(guī)律，完全可以依靠大自然本身的推進(jìn)過(guò)程。生態(tài)重建是對(duì)被破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行 規(guī)劃、設(shè)計(jì)，建設(shè)生態(tài)工程，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)管理，維護(hù)和恢復(fù)其健康，創(chuàng)建和諧、高效的 可持續(xù)發(fā)展環(huán)境。對(duì)于生態(tài)修復(fù)，國(guó)際上已有相應(yīng)的科學(xué)理論支撐體系，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)退化 機(jī)理及其恢復(fù)途徑己有所研究，并被日本、美國(guó)及歐洲所應(yīng)用，取得了良好的效果． 1．3．2生態(tài)修復(fù)概念的內(nèi)涵及外延 實(shí)現(xiàn)生態(tài)自我修復(fù)，應(yīng)遵循人與自然和諧相處的原則，控制人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然的過(guò)度索 取，停止對(duì)大自然的肆意侵害，依靠大自然的力量實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。它的涵義應(yīng)包括以下三 個(gè)方面：一要遵循自然生態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律；二要充分利用自然資源；三要快速恢復(fù)植被。近年 來(lái)，有些研究者認(rèn)為，生態(tài)修復(fù)的概念應(yīng)包括生態(tài)恢復(fù)、重建和改建，其內(nèi)涵大體上可以 理解為，通過(guò)外界力量使受損(開(kāi)挖占?jí)?、污染、全球氣候變化、自然?zāi)害等)生態(tài)系統(tǒng) 得到恢復(fù)、重建或改建(不一定完全與原來(lái)的相同)。按照這一概念，生態(tài)修復(fù)涵蓋了環(huán) 境生態(tài)修復(fù)，即非污染的退化生態(tài)系統(tǒng)。按照這一內(nèi)涵，生態(tài)修復(fù)可以理解為“生態(tài)的修 復(fù)”，即應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)自組織和自調(diào)節(jié)能力對(duì)環(huán)境或生態(tài)本身進(jìn)行修復(fù)．因此，我國(guó)生態(tài) 修復(fù)在外延上可以從四個(gè)層面理解：第一個(gè)層面是污染環(huán)境的修復(fù)，即傳統(tǒng)的環(huán)境生態(tài)修 復(fù)工程概念；第二個(gè)層面是大規(guī)模人為擾動(dòng)和破壞生態(tài)系統(tǒng)(非污染生態(tài)系統(tǒng))的修復(fù)， 即開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)；第三個(gè)層面是大規(guī)模農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的森林和草地生 態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，即人口密集農(nóng)牧業(yè)區(qū)的生態(tài)修復(fù)，相當(dāng)于生態(tài)建設(shè)工程或生態(tài)工程；第四 個(gè)層面是小規(guī)模人類(lèi)活動(dòng)或完全由于自然原因(森林火災(zāi)、雪線(xiàn)上升等)造成的退化生態(tài) 系統(tǒng)的修復(fù)，即人口分布稀少地區(qū)的生態(tài)自我修復(fù)，正在實(shí)施的水土保持生態(tài)修復(fù)工程及 重要水源保護(hù)地、生態(tài)保護(hù)區(qū)的封禁管護(hù)均屬于這一范疇。第二、三、四層面綜合起來(lái)即 為生態(tài)恢復(fù)學(xué)的內(nèi)容，這四個(gè)層面的生態(tài)修復(fù)可能在同一較大區(qū)域并存或交叉出現(xiàn)。 1．4生態(tài)修復(fù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 1．4．1國(guó)外生態(tài)修復(fù)研究現(xiàn)狀 修復(fù)的本意是對(duì)錯(cuò)誤和缺陷進(jìn)行糾正的作用或過(guò)程，從污染環(huán)境治理角度被定義為借 助外界作用力使某個(gè)受損的特定對(duì)象部分或全部恢復(fù)到原初狀態(tài)的過(guò)程。環(huán)境生態(tài)修復(fù)起 源于環(huán)境修復(fù)，生態(tài)恢復(fù)又受環(huán)境生態(tài)修復(fù)的影響。 國(guó)外最早開(kāi)展恢復(fù)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的是Leopold等人于1935年恢復(fù)了一片草場(chǎng)。從20世 紀(jì)20年代開(kāi)始，德、美、英、澳等國(guó)家對(duì)礦山開(kāi)采擾動(dòng)受損土地進(jìn)行恢復(fù)和利用，逐漸 形成土地復(fù)墾技術(shù)，包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑、自然復(fù)墾等，實(shí)際仍是土壤環(huán)境修復(fù)的范疇。 20世紀(jì)60年代，美國(guó)生態(tài)學(xué)家H．T．Odum提出生態(tài)工程概念，受此啟發(fā)，歐洲一些國(guó)家 嘗試應(yīng)用研究，并形成所謂“生態(tài)工程工藝技術(shù)”，實(shí)際屬于清潔生產(chǎn)的范疇。70年代后， 受生態(tài)工程學(xué)術(shù)思想的影響，從土壤環(huán)境修復(fù)和生產(chǎn)力恢復(fù)上升到了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)層面， 4 Page 12 1緒論 基本內(nèi)涵就是在人為輔助控制下，利用生態(tài)系統(tǒng)演替和自我恢復(fù)能力，使被動(dòng)和損害的生 態(tài)系統(tǒng)(土壤、植物和野生動(dòng)物等)恢復(fù)到接近于它受干擾前的自然狀態(tài)，即重建該系統(tǒng) 干擾前的結(jié)構(gòu)與功能有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征。1975年，“受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)” 國(guó)際會(huì)議在美國(guó)弗吉尼亞工學(xué)院召開(kāi)，此后英美等國(guó)創(chuàng)刊恢復(fù)生態(tài)學(xué)雜志，生態(tài)恢復(fù)被列 為當(dāng)時(shí)最受重視的生態(tài)學(xué)概念之一．1972年美國(guó)嘗試采用微生物生命代謝活動(dòng)降解管線(xiàn) 泄漏造成的汽油污染，1989年對(duì)Exxon Valdea油輪泄油造成污染的阿拉斯加海海面進(jìn)行 修復(fù)‘阿拉斯加