恢复生态系统的主要方法范文

恢复生态系统的主要方法篇1

关键词：河流 生态 恢复 胁迫 目标

从上世纪70年代开始，水利工程与河流生态系统的关系问题，在国际科技界和工程界就引起了广泛的关注，成为环境科学领域中的一个热门话题。人们从不同的角度分析了水利工程对于河流生态系统产生的负面影响，进而提出如何进行补偿的问题，在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践。本文介绍了国际上不同学派对于河流生态恢复的定义，讨论了如何结合我国国情研究和规划河流生态恢复问题。

一、生态恢复的缘起

1. 历史简要回顾

在数百万年长期进化过程中，自然河流与周围的生物种织在一起，形成了复杂、有序、动态稳定的河流生态系统，依据其自身规律良性运行。人类历史与自然河流历史相比要短暂得多。比如，据科学家估计长江形成的历史，应追溯到约300万年前喜马拉雅山强烈运动时期。而人类有记载的历史不过几千年，与河流自然年代相比实在微不足道。但是这几千年人类为了自身的安全与发展，对于河流的进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流进行了大规模开发利用，兴建了大量工程设施，改变了河流的地貌学特征。河流一百年的人工变化超过了数万年的自然演进。有学者估计，至今，全世界有大约60％的河流经过了人工改造，包括筑坝、筑堤、自然河道渠道化、裁弯取直等（Brookes,2001）。据统计，全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。（ICOLD，2000）。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。

一方面，这些工程为人类带来了巨大的经济和社会利益，另一方面却极大改变了河流自然演进的方向。人们始料未及的是对于河流大规模的改造，造成了对于河流生态系统的胁迫，导致河流生态系统的不同程度的退化。这种退化也降低了河流生态系统的服务功能，本来大自然对于人类的恩赐因此而减少，这样反过来又损害了人类自身的利益。

人们开始反思水利工程的功过得失，特别是讨论水利水电工程对于生态系统的负面影响问题。70年代在西方国家就出现了反对建设大坝的观点和思潮，称大坝为“河流杀手”。到20世纪80年代以后，西方国家一些拟建的水利水电工程由于受到社会舆论的猛烈批评，致使计划终止。一些学者还进一步主张要拆除现存的大坝，还自然河流以本来面目。在90年代，发达国家开始小规模地拆除大坝，比如美国拆除了180座小型水坝，计划在2001年再拆除30座坝。

大规模的调水工程在前苏联也受到致命性的打击。前苏联自20世纪30年代开始建设大规模调水工程。至苏联解体为止，相继完成费尔干纳大灌渠（1939）、北克里木运河（1971）、卡霍夫主干渠（1979）和列宁－卡拉库姆运河（1980）等近百项规模不等的调水工程，主要分布在缺水的乌克兰、俄罗斯欧洲部分南部和中亚地区部分。调水线路总长6000多公里，年调水总量高达861亿立方米。到80年代中期，全国调水工程建设形成高潮，更大的调水工程还在规划中。但是形势却发生了急剧逆转。1985年官方准许在媒体上公开批评调水工程，于是全国范围开展了一场关于调水工程合理性的大辩论。反对派的主要观点是调水工程存在着潜在的严重生态危机，而决策者和设计者对此问题评估不足。另外，反对派认为在经济上调水工程的是一种挥霍浪费。对于南方干旱地区可以靠工业节水和改造灌溉系统等多种途径解决缺水问题。反对派中许多作家和知名学者反对调水工程的另外理由是工程给俄罗斯北部的中世纪城市、教堂、寺庙等历史文化遗产带来损害。在这种形势下，戈尔巴乔夫领导下的苏共中央和和部长会议于1986年8月通过一项决议，要求暂停调水工程的设计工作，授权国家科委等单位组织对于开展水资源再分配的科学问题研究，进行全面经济和生态研究论证。随后几年，前苏联局势急转直下，到苏联解体后，大规模调水工程计划也就从此束之高阁。

2．水利工程对河流生态系统的胁迫

自然与人类活动对于生态系统造成的压力，生态学中称为胁迫（stress）。人类活动对于河流生态系统的胁迫主要来自以下几个方面：（1）工农业及生活污染物质对河流造成污染；（2）从河流、水库中超量引水，使得河流本身流量无法满足生态用水的最低需要；（3）通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失，导致湖泊、河流的退化；（4）在河流的水库中，不适当地引入外来物种造成生物入侵，使乡土种消失和生态系统水平的退化；（5）水利工程对于生态系统的胁迫。这是一种物理类的胁迫。

水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化，二是自然河流的非连续化。

所谓“河流渠道化”是指：（1）平面布置上的河流形态直线化。即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流或人工河网。（2）河道横断面几何规则化。把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。（3）河床材料的硬质化。渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。防洪工程的河流堤防和边坡护岸的迎水面也采用这些硬质材料。河流的渠道化改变了河流蜿蜒型的基本形态，急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失，而横断面上的几何规则化，也改变了深潭、浅滩交错的形势，生境的异质性降低，水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低，可能引起淡水生态系统退化。二是指自然河流的非连续化。筑坝是顺水流方向的河流非连续化。流动的河流变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱，自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积，而大坝以下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀，这些变化都大幅度改变了生境。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是不可逾越的障碍。另一类非连续性是由于筑堤引起的。堤防也有两面性。一方面起防洪作用，另一方面又妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展，形成另一种侧向的水流非连续性。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内。植被面积明显减少。鱼类无法进入滩地产卵和觅食，也失去了躲避风险的避难所。鱼类、无脊椎动物等大幅度减少，导致滩区和洪泛区的生态功能退化。

二、 河流生态恢复和生态工程学的定义

人们对于水利工程给河流生态系统带来的胁迫进行反思和总结以后，认为应该缓解对河流生态系统的压力，对于各种胁迫因素给予补偿，恢复河流原有面貌，于是出现了“河流恢复”的概念和相应工程技术。美国土木工程师协会对于“河流恢复”有以下定义：“河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。”（ASCE，2003）

河流生态恢复是生态工程学的一个分支。所谓生态工程学是20世纪80年代开始，为促进工程学与生态学相结合形成的一门新兴的交叉学科。1989年Mitsch 等对于“生态工程学”（Ecological engineering） 给出定义，Mitsch有时也使用 “生态技术”（Ecotechnology）一词。1993年美国科学院所主办的生态工程研讨会上根据Mitsch的建议，对“生态工程学”定义为：“将人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法。”生态工程学的范围很广，包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设问题。

1. 河流生态恢复的目标

在“河流生态恢复”的目标方面，学术界存在着不同的表述，这些表述也反映了不同的学术观点，从过程、目标到相关措施都有很大的差别。对于河流生态恢复定义有以下主要表述：

“完全复原” (Full restoration， Cairns,1991)，定义为“使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态”。完全复原首先是河流地貌学意义上的恢复，这就意味着拆除大坝和大部分人工设施以及恢复原有的河流蜿蜒性形态。然后，在物理系统恢复的基础上促进生物系统的恢复。

“修复”（Rehabilitation），定义为“部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能”。

“增强”，（Enhancement，National Research Council 1992），定义为“环境质量有一定程度的改善”。

“创造”，（Creation，National Research Council，1992），定义为“开发一个原来不存在的新的河流生态系统，形成新的河流地貌和河流生物群落”。

“自然化”（Naturalization，Rhoads and Herricks，1990）。“自然化”的出发点是，由于人类对于水资源的长期开发利用，已经形成了一个新的河流生态系统，而这个系统与原始的自然动态生态系统是不一致的。在承认人类对于水资源利用的必要性同时，强调要保护自然环境质量。通过河流地貌及生态多样性的恢复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统。

对应不同的恢复目标，采取不同的措施。概括各种措施不外以下几种：（1）人工直接干预。 通过人工栽种植被，改变植被结构，引进某些生物以达到生态恢复的目标。（2）自然恢复。主要依靠生态系统自我设计、自我组织、自我修复和自我净化的功能，达到生态恢复目标。（3）增强恢复。是介于以上两种方法的中间路线。在初期的物质和能量的投入基础上，靠生态系统自然演替过程和河流侵蚀与泥沙输移实现恢复目标。

上述几种恢复目标中，实现“创造”这种目标，主要靠人工直接干预。其余几种目标依靠增强恢复和自然恢复，不过侧重点有所不同。

2．各种恢复目标的异同

上述几种生态恢复目标存在着共同点。首先，都是从河流生态系统的整体性出发，确定恢复的着眼点是河流生态系统的结构和功能。研究表明，在一个淡水水域中，各类生物相生相克，形成了复杂的食物链（网）结构。一个物种类型丰富而数量又均衡的食物网结构，其抵抗外界干扰的承载力高，生态功能（如能量流动、物质循环、物种流动等）也会趋于完善和健康。其次，各种恢复目标都把生物群落多样性作为恢复程度的主要衡量标准，而不是仅仅恢复岸边植被或恢复某些单一物种。最后，从生物群落多样性与河流生境的统一性原理出发，都强调恢复工程要遵循河流地貌学原理。

至于几种恢复目标的差别，一些学者对于“完全恢复”这种目标提出置疑。到底恢复到什么历史时期的状况？几十年前抑或几百年年前？由于缺乏河流干扰前的地图、文字或其它图象等科学资料，所以弄清楚干扰前的河流状况是十分困难的。何况在近代社会人们在河流上已经建设了大量的水利设施，在经济社会发展中发挥着巨大效益。闸坝、堤防、航道等这些基础设施已经成了河流恢复的重要约束条件。如果全面拆除大坝及各种水利设施以恢复河流的原始面貌，从经济分析和防洪安全观点看可以说是完全不现实的。如上述美国在20世纪90年代拆除了180座小型水坝，占美国大坝总数0.23 ％。拆坝之举，同样在科学界引起争论。著名生态学家 Mitsch（2004）指出，回顾90年代在拆除大坝行动，“对于拆坝带来的影响方面科学研究论证很不充分，往往是零散片断地进行，采取的方法是一种‘学院式’的方法而不是用整体式方法。比如一位科学家研究对于鱼类的影响，另一位科学家研究无脊椎动物，第三位可能去分析水样。”Hart (2002)批评说：“已往拆坝的科学论证工作是基于定性的观察而不是定性的测量。由于缺乏对于总体因素比如泥沙输移和水温等重要因素的全面分析，拆坝行动论证中对于拆坝的理由和造成的影响分析往往基于错误的假设。”

其次，对于“创造”一个新的河流生态系统，也有不同观点。不少学者主张，应该更多地依靠自然界的力量，依靠自然演替过程实现生态恢复的目标。人工生态系统的建立具有很大的不确定性，何况新的人工生态系统的成本要高得多。欧洲和日本的河流恢复实践大多倾向于在承认河流开发现状的基础上，进行河流的生态恢复。在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上，大体采取二者并重的立场。

三、如何结合我国的国情

如何结合我国的国情考虑河流生态恢复工程？首先，对于水利工程建设，要采取面对现实的态度，充分肯定水利工程对于国家经济社会发展的重要作用。为了防洪、供水、灌溉、发电和航运等目的，现在和将来，社会还离不开水利工程。如果在我国侈谈为恢复河流生态而大规模拆除大坝，将是完全脱离社会实际的。如果简单引用西方学者观点一概反对建坝，恐怕也失之偏颇。我们要承认水利工程为经济社会服务这个基本现实，在此基础上，研究河流生态恢复问题。同样，针对工程对生态系统的胁迫问题，也应该采取面对现实的科学态度，而不是回避的态度。要承认并且深入研究这些负面影响。新建水利工程需要在充分论证对生态系统的影响基础上进行建设。对于新建和已建工程，要采取各种工程措施、管理措施和生物措施，尽可能减轻对于河流生态系统的压力，对于生态系统的胁迫给予补偿，在一定程度上恢复河流原有的面貌。总之，应该提倡“趋利弊害”的原则，而不主张“因噎废食”的做法。

我国治水历史悠久，古籍记载的大禹治水约发生在公元前21世纪，说明中华民族大规模的治水活动至今已经有4000余年的历史。古往今来大规模水利工程建设，包括筑坝、筑堤、裁弯取直、渠道化、人工河网化等，已经使我国众多的自然河流面貌发生了巨大的变化。尽管我国有大量的古籍记载了历代治水的历史、对策，但是仍然缺乏大中型河流的包括生态状况的自然演变和人类活动的科学资料。在美国可以讨论河流恢复的目标是欧洲移民到达前河流未受干扰的状况，其实那不过是二、三百年前的历史，而对于我国来说，如果讨论恢复到干扰前的状况是完全缺乏科学基础的。退一步讲，即使讨论恢复到50年前大规模水利建设以前河流生态状态，在缺乏较完整的科学资料条件下，制定这样的生态恢复目标同样会遇到困难。我国河系的中下游地区，人口密集，土地利用高，为防洪目沿河筑堤，已经成为河流恢复的主要约束条件。大范围地调整河流地貌学特征，对于大中型河流来说余地已经不多。

综上所述，在我国对大中型河流生态“完全恢复”可以说是不现实的。在我国需要全面介绍发达国家提出的“河流恢复”的战略规划和经验，全面介绍西方各种学派对于河流恢复的认识。不可简单引用某一种学派的结论，照搬到我国的河流整治的实际中来。实际上，主张拆坝，实现“完全恢复”河流原貌的，仅是一种学派主张。西方各国也是因地制宜地制定河流恢复的目标，制定河流恢复的规划并进行设计和实施。

我们应实事求是地研究我国河流保护问题。考虑到我国目前经济发展阶段，从经济实力看，在我国多数地区还难于按照西方国家的高标准进行河流恢复建设。生态建设要进行经济分析，充分考虑投入产出关系，取得生态效益的最大化。在我国值得提倡的经济可行的技术路线是充分利用生态系统自我设计，自我组织的功能，实现生态系统的自我修复。重点是减轻人为对河流生态系统的胁迫，包括强化治污和污水排放控制，保持最低生态需水量等。在此基础上研究河流恢复问题。在河流恢复工程中，在初期投入少量资金，建设必要的辅助人工措施，主要是河流自然形态的恢复和生物栖息地的构筑，最大限度地发挥生态系统自我修复功能。如果靠国家大量投资进行河流生态建设，力图“创造”一个新的生态系统，本质上说，这也是“改造自然”的一种新翻版。

总之，在我国河流恢复的目标不可能是返回到某种本来不清楚的原始状态，也不是创造一个全新的生态系统，而是立足河流生态系统现状，积极创造条件，发挥生态系统自我恢复功能，使河流廊道生态系统逐步得到恢复，使其具有健康性和可持续性。按照我国的国情和治河经验，治河工程大多是综合治理，在我国现实可行的路线是，结合河流防洪、整治和城市水景观建设等工程项目，综合开展河流生态恢复建设。

重要的问题是水利工程建设如何处理好人与自然的关系。在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，结合我国的情况，要改变水利工程建设的目的仅仅是为开发利用水资源这种单一目标，而是强调水利工程在满足人类社会需求的同时，应兼顾水域生态系统的健康和可持续性。为此，就要需要吸收生态学知识，促进水利工程学与生态学的结合，改善水利工程的规划设计方法，发展生态水利工程学，尽量减少对于生态系统的胁迫，充分考虑生态系统健康的需求问题。

参考文献

ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration，Urban stream

Restoration，Journal of Hydraulic Engineering ASCE , July 2003, pp 491-493

Brookes , A., Shields, F. D., River Channel Restoration: Guiding Principles

for Sustainable Projects, John Wiley & Sons, Chichester, England, 2001

National Research Council, Restoration of Aquatic Ecosystems, National Academy

Press Washington D.C. 1992.

Hart, D. D. and N. L. Poff, eds. . Dam removal and river restoration: special

section. BioScience 52:653-747, 2002.

董哲仁, 生态水工学的理论框架, 水利学报, 2003年第1期P1-6

董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性，水利学报，2003年第11期，P1-7

董哲仁，水利工程对生态系统的胁迫，水利水电技术，2003年7期，P1-5

董哲仁，河流治理生态工程学的发展沿革与趋势，水利水电技术，2004年第1期，P39-41

董哲仁，荷兰围垦区生态重建的启示，中国水利2003年第11期，P45－47

恢复生态系统的主要方法篇2

生境修复和生物资源养护的基本原理与过程

1基本原理

生境修复与生物资源养护原理的主要研究内容包括生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制，生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力与可持续、先锋群落与顶级群落的发生、发展机理与群落演替规律，不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制，生态系统退化的诊断及其评价指标体系，生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测等。对一个完整的生态系统修复工程而言，生态系统的各个组成部分都需要在原位经过自然的生态过程，因此，事实上各生态学原理均可应用于生态恢复的实践中。生态系统修复涉及的基本原理主要有限制因子原理、能量流动原理、种群密度制约及分布格局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替原理、生物入侵理论、生物多样性原理、功能群构建原理等。其中，干扰与演替原理、功能群构建原理是应用于海洋生态系统恢复中的重要原理。

2基本过程

修复行为实质上是对生态系统的一次新的干扰，很难保证所有修复行为均对目标系统的修复起到正效应。要想系统向预期方向发展，需要有科学的理论框架，制定合理的修复方案，并对方案进行可行性论证。Zedler以湿地生态系统的修复为例，将生态恢复的整个过程划分为5个不同的阶段，即目标设定—开发概念模型、恢复区域的选址优化、原地非生物环境的操控、原地生物区系的操控、生态系统维护等。

Clewell等将生态恢复的过程分为修复计划准备、生态系统健康状况评估、修复计划制定论证、修复行动实施、修复后评估和管理等5个阶段，并指出了生态修复过程中涉及的51条指导原则。

海洋生境修复和生物资源养护设施

1人工鱼礁

人工鱼礁(artificialreef)是人为放置在海底的一个或多个自然或者人工构造物，它能够改变与海洋生物资源有关的物理、生物及社会经济过程，并可改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，为鱼类等提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所，达到保护、增殖和提高渔获量的目的。用于建造人工鱼礁的材料种类很多，礁体材料的选择直接影响礁体的结构特征和礁区生物的增养殖效果。根据材料的来源不同，人工鱼礁使用的材料可分为天然材料、废弃材料和人造材料等3大类。礁体设计对人工鱼礁效果的发挥至关重要，主要包括礁体材料、重量、形状、几何尺寸、内部结构等因素。礁体的材料、重量、尺寸、结构复杂性、表面粗糙度等应根据规划要求与生物因素和水动力学特征相适应。根据投放的不同目的和用途，人工鱼礁可以分为增殖型鱼礁、渔获型鱼礁和游钓型鱼礁等3种。

2增殖礁及增养殖设施

根据增殖对象生物不同，人工鱼礁可分为藻礁、鲍礁、参礁等，而增殖海参、鲍等海珍品的礁体可统称为海珍品增殖礁，又称海珍礁，。由于礁体可以保护刺参、鲍等海珍品免受敌害侵扰，并可为增殖海珍品提供食物来源和遮蔽场所，因此，海珍礁广泛应用于中国的海珍品增养殖中。在我国，很多种材料被用作刺参的人工附着基或礁体，例如石块、瓦片、混凝土构件、扇贝养殖笼、编织布、塑料构件，甚至柞木枝等。

作者所在的研究团队针对近岸泥沙质海湾、离岸开放海域和静水围堰等增养殖生境的受损现状和刺参、鲍等海珍品的生态习性，发明了适用于近岸海湾的牡蛎壳海珍礁及其配套制作装置、贝类排粪物再利用装置，适用于离岸开放海域的大型藻类抗风浪沉绳式养殖设施、“海龙I型”底播式海水增养殖设施，以及适用于围堰的多层板式立体海珍礁：这些设施设备实现了对不同类别生境的有效修复和高效生态增养殖，为海洋生境修复与海水增养殖产业高效健康发展提供了装备支撑。

海洋生境修复和生物资源养护技术

1海洋生境修复与改良技术

1.1海草床修复技术

海草是单子叶草本植物，通常生长在浅海和河口水域。海草床对海域生境的修复和改良具有重要的生态作用，海草群落不仅是海洋初级生产者，具有高的生产力和固碳能力，还可起到稳定底泥沉积物、改善水体透明度及净化海水的作用；同时，海草还是许多海洋动物重要的产卵场、栖息地、隐蔽场所及直接的食物来源，在全球C、N、P循环中具有重要作用。据《世界海草地图集》显示，1993年到2003年，全世界已经有约26000km2的海草床消失，达到总数的15%。海草床的衰退引起了人们的高度关注，许多国家都开展了海草床恢复方法的研究工作。海草床的恢复主要依靠海草的种子或者构件(根状茎)，主要的方法有生境恢复法、种子法和移植法。

生境恢复法投入少、代价低，但周期长。移植法恢复大叶藻海草床是较为常用的方法，主要有草皮法、草块法和根状茎法，草块法成活率高，但对原海草床有破坏作用；根状茎法节约种源，但固定困难。应用种子来实现低成本、高效率、大规模的恢复海草床也是当前研究的热点，种子法破坏小，但种子难收集、易丧失、萌发率低。

1.2牡蛎礁修复技术

牡蛎礁(oysterreef)指目前正在生长及挽近刚停止生长的、于河口洼地中的牡蛎壳堆积体。牡蛎礁在净化水体、提供栖息生境、促进渔业生产、保护生物多样性和耦合生态系统能量流动等方面均具有重要的生态功能。美国切萨皮克湾(ChesapeakeBay)由于人类活动的影响而引起了生境的退化(富营养化和大叶藻藻床的破坏)及生物资源的衰退(美洲牡蛎数量大为减少)。近年来，弗吉尼亚海洋科学研究所(VirginiaInstituteofMarineScience)的科学家实施了牡蛎礁恢复计划，对礁体生物学、群落发生和营养动态进行了系统研究，并对恢复情况进行了追踪，如Harding研究了恢复的牡蛎礁区域浮游动物群落丰度和组成的水平分布和时间变化，作为切萨皮克湾牡蛎礁恢复进展的潜在标准。该系列研究对当地牡蛎礁的成功修复起到了重要作用。牡蛎礁的修复主要通过结合防浪堤设置专用礁体以及利用牡蛎壳礁体两种方式实现。

1.3珊瑚礁修复技术

珊瑚礁(coralreef)是石珊瑚目的动物形成的一种结构，它们是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的。珊瑚礁被称作“热带海洋森林”，其生态系统具有很高的生物多样性和重要的生态功能，珊瑚礁为许多动植物提供了生活环境，其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物，此外，珊瑚礁还是大洋带的鱼类的幼鱼生长地。

由于全球气候变暖、自然灾害、海水消耗、过度捕捞、海水污染等原因，导致珊瑚礁的衰退现象严重。世界珊瑚礁现状调查显示，全世界19%的珊瑚礁已经消失，15%的珊瑚礁在10~20年内将有消失的危险，20%的珊瑚礁在20~40年内将面临消失。珊瑚礁生态修复的主要方法包括有性生殖法(sexualreproduction)、珊瑚移植法(transplantation)、底质改良法等。有性生殖法是通过自然产卵产生的珊瑚幼虫来培育珊瑚幼体，再将幼体进行移植；珊瑚移植是把珊瑚整体或者部分移植到退化区域，以改善退化区的生物多样性，这是过去几十年来修复珊瑚礁的主要手段；底质改良是通过稳固底质或在底质中增加化学物质，以吸引珊瑚幼虫的附着和珊瑚的生长。

1.4人工鱼礁构建技术

人工鱼礁水动力学特征研究可以为人工鱼礁的选址和设计的优化提供科学依据。了解人工鱼礁水动力学性能需要首先研究人工鱼礁受水流作用时受力的情况和人工鱼礁内部及其周围流场的实际分布情况，其研究方法主要有理论分析、模型实验和数值模拟等。黑木敏郎与中村充在回流水槽中，观察和测定了圆筒形、四角形鱼礁模型周围水流的变化。Fujihara等运用数值计算法对设置鱼礁后的定常层流水域的流场变化进行研究，得到了鱼礁流场的上升流范围及分布特点。国外学者的研究表明：在鱼礁的阻流作用下，鱼礁下游的流场根据紊动程度可分为3个区域：紊流区、过渡区和未受扰动区。通透性礁体和非通透性礁体所产生的紊流区长度比和高度比均不同，通透性礁体的高度比小于1，长度比小于4，而非通透性礁体的高度比一般要大于1而略小于2，而长度比小于14。

合理的选址是人工鱼礁规划设计的基础。人工鱼礁投放区域的选择是否合理关系到其功能能否正常发挥，投放区域不当会造成人力与财力的损失，并有可能对生态环境造成破坏。李文涛等认为人工鱼礁的选址涉及地质科学、海洋科学、气象科学、生物科学、社会学等多个学科，需要考虑海洋物理环境、生物环境和社会等多种因素，其中国家的海洋功能区划以及海底底质类型、水深、水流等因素在人工鱼礁的选址中是必须首先考虑的；王飞等根据水深、底质类型、地形坡度、生物密度、平均流速、离岸距离等影响人工鱼礁选址的因素，并根据各影响因子的重要性程度确定其权重，建立了舟山海域人工鱼礁选址的多因子综合评价模式。

Tian对台湾省老鼠屿沿岸海区的五个预选礁区进行了综合性的选址研究，研究内容包括了海底地形、地貌、底质特性以及海况，调查中使用了回声测深仪、旁扫声纳、重力岩心提取器、地质测试仪、GPS、ADCP(多普勒流速剖面仪)和ROV(水下机器人)等先进的仪器设备。

2海洋生物资源养护技术

2.1人工增殖放流技术

增殖放流是恢复渔业资源、优化水生生物群落结构、提高渔业生产力的有效手段，其形式是通过向天然水域投放鱼、虾、蟹、贝类等各类渔业生物的苗种来达到恢复或增加渔业资源种群数量和资源量的一种方法。19世纪中期，美国、加拿大对红点鲑进行了移植孵化实验，后来又将一种溯河性鲱鱼从北美大西洋沿岸移植到太平洋沿岸，并形成了有价值的自然种群。挪威、英国、丹麦和芬兰也先后进行了鳕鱼和鲆鲽类的资源增殖工作。日本于20世纪60年代提出“栽培渔业”概念，并在濑户内海进行了对虾、真鲷、梭子蟹和盘鲍的放流增殖工作，至2002年，日本放流水产苗种已达83种。

长距离洄游的大麻哈鱼类是目前世界上规模最大、最有成效的增殖种类，前苏联、日本、美国和加拿大等国先后进行了大麻哈鱼的增殖放流，放流数量每年高达30余亿尾，回捕率高达20%。目前世界上有94个国家开展了增殖放流工作，其中64个国家开展了海洋增殖放流工作。

我国近海渔业资源放流工作起步较晚，自20世纪70年代中后期开展对虾增殖放流以来，已经开展了海蜇、三疣梭子蟹、金乌贼、曼氏无针乌贼、梭鱼、真鲷、黑鲷、大黄鱼、牙鲆、黄盖鲽、六线鱼、许氏平鲉等游泳生物以及虾夷扇贝、魁蚶、海参以及盘鲍等底栖生物增殖放流工作，其中中国对虾的增殖和移植、海蜇的增殖、虾夷扇贝的底播移植等工作已初具生产规模和显著的经济效益；但在增殖放流过程中，存在管理体制不够健全、资金投入相对不足、科学研究相对薄弱，缺乏规范的增殖放流技术规程等问题。农业部下发了《全国水生生物增殖放流总体规划(2011—2015年)》，规范和细化了各海域增殖放流任务，提出了渤、黄、东海及南海具体适宜增殖放流的种类，对45种经济物种的适宜放流海域进行了规划。

2.2多营养层次综合增养殖技术

多营养级的综合养殖模式(integratedmulti-trophicaquaculture，IMTA)是近年提出的一种健康、可持续发展的海水养殖理念。对于资源稳定、守恒的系统，营养物质的再循环是生态系统中的一个重要过程，由不同营养级生物，如投饵类动物、滤食性贝类、大型藻类和沉积食性动物等组成的综合养殖系统中，系统中一些生物排泄到水体中的废物成为另一些生物的营养物质来源。因此，这种方式能充分利用输入到养殖系统中的营养物质和能量，可以把营养损耗及潜在的经济损耗降到最低，从而使系统具有较高的容纳量和经济产出。近年来，作者所在的研究团队针对浅海筏式、底播和岛屿的不同特点和增养殖对象的生态特征，研发了筏式贝-藻-参综合养殖、藻-鲍-参生态底播增养殖和离岸岛屿生态增养殖等多营养层次的综合增养殖新技术。

3海洋牧场建设技术

海洋牧场(oceanranching)是一个新型的增养殖渔业系统，即在某一海域内，建设适应水产资源生态的人工生息场，采用增殖放流和移植放流的方法，将生物种苗经过中间育成或人工驯化后放流入海，利用海洋自然生产力和微量投饵育成，并采用先进的鱼群控制技术和环境监控技术对其进行科学管理，使其资源量持续增长，有计划且高效率地进行渔获。建设海洋牧场需要一整套系统化的渔业设施和管理体制，如人造上升流、人工种苗孵化、自动投饵机、气泡幕、超声波控制器、环境监测站、水下监视系统、资源管理系统等。海洋牧场的构想最早是由日本在1971年提出。

1978~1987年，日本开始在全国范围内全面推进“栽培渔业”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。韩国于1994~1996年进行了海洋牧场建设的可行性研究，并于1998年开始实施“海洋牧场计划”，该计划试图通过海洋水产资源补充，形成牧场，通过牧场的利用和管理，实现海洋渔业资源的可持续增长和利用极大化。美国于1968年提出建造海洋牧场计划，1972年付诸实施，1974年在加利福尼亚建立起海洋牧场，利用自然苗床，培育大型藻类，效益显著。我国在20世纪80年代曾提出开发建设海洋牧场的设想，90年代又有学者对南海水域发展海洋牧场提出建议，并对南海水域进行了多项综合和专项调查，为开发建设海洋牧场提供了背景资料和技术储备。目前中国海洋牧场的开发还仅限于投放人工渔礁和人工放流，并且由于规模较小，形成的鱼礁渔场对沿岸渔业的影响甚微。

海洋生境修复和生物资源养护的监测与评价

1海洋生境修复和生物资源养护系统的监测

生态系统的监测是海洋生境修复和生物资源养护计划的重要组成部分，监测信息的收集是决定恢复生态系统管理方式的重要环节，通过监测可以确定修复工程是否向既定目标发展。因此，制定监测实施标准和规程对于复杂的监测活动十分必要，如美国的加利福尼亚区域海带修复计划中制定了海带恢复和监测规程，规程为参与潜水的志愿者列出了详细注意事项，以保证监测的一致性和精确性；全球海草监测计划(SeagrassNet)也制定了有关海草恢复的监测规程、野外取样和数据处理的注意事项、科学监测手册等。

监测主要分修复前监测和修复的长期监测。通过修复前监测，可以了解生境和生物资源的受损程度，确定现存生态系统的特点，并有助于确定恢复的目标和恢复方式。修复的长期监测是自修复计划正式实施以后对修复的全过程进行的监测，通过长期的系统监测可以对比修复系统与自然系统的特点，便于准确确定退化生态系统修复的生态变动过程及变动方向。

2海洋生境修复和生物资源养护效果的评价

在复杂的环境条件作用下，恢复的目标和效果可能会偏离既定的恢复轨道，因此，对海洋生境修复和生物资源养护效果进行评价是十分必要的。当前对恢复和自然生态系统及其功能参数特征的变异性了解还不够深入，因此，海洋生境修复和生物资源养护效果的评价方法与技术手段也相对复杂。生态修复效果评价的主要方法有直接对比法(directcomparison)、属性分析法(attributeanalysis)和轨道分析法(trajectoryanalysis)。评价生态修复效果应用最广泛的方法是直接对比法，即对比恢复的和自然的生态系统的结构与功能参数，包括生物和非生物环境参数；属性分析法是将恢复的生态系统的属性转化为定量和半定量的数据，以确定生态系统中各属性要素的恢复程度；轨道分析法是一种正处于研究过程中但比较有应用前景的方法，该方法通过定期收集恢复数据并绘制成趋势图，以确定恢复的趋势是否沿预定的恢复轨道进行。

恢复的生态系统的评价标准较为复杂。从生态学角度，恢复的生态系统应包含充足的生物和非生物资源，其能够在没有外界协助的情况下维持自身结构和功能的持续正常运转，且具备能够应对正常环境压力和干扰的抗性。国内外在采用系统模型评价修复效果方面的研究取得了一定进展。Madon等提出了用于规划湿地恢复的生物能量学模型(bioenergeticsmodels)，该模型可以用于评估不同环境条件下鱼类的生长情况，华盛顿大学的研究人员利用该模型评估了河口湿地系统恢复过程中鲑鱼幼鱼的生长情况。Pickering等运用成本效果分析(CEA)、成本效益分析(CBA)和条件价值评估(CVM)等方法从生态学角度评价了人工鱼礁修复近海生态系统的潜力。

Pitcher等采用生态系统空间模拟技术(ECOSP-ACE)预测了香港禁捕保护区内人工鱼礁的资源和渔业的效益。

海洋生境修复和生物资源养护的综合管理

海洋生境修复和生物资源养护的管理是海域管理的重要组成部分，涉及对海洋生态系统的全面了解以及对生境修复和生物资源养护的监测与研究。海洋生境修复和生物资源养护的管理应该从规划开始，一直持续到修复效果达到预定目标。管理的目标是保障修复行动和修复效果的有效性。近年来，基于生态系统的管理(ecosystem-basedanagement，EBM)理念得到充分重视与发展。基于生态系统的管理是一种较为先进的资源环境管理方式，其核心内容是维护生态系统的健康和可持续，该理念强调从海洋生态系统整体出发制定渔业管理决策，并运用多学科知识，加强各部门合作，实现资源开发与生态保护相协调。适应性管理(adaptivemanagement)是海洋生境修复和资源养护中强调的另一种管理模式，该模式承认恢复计划指定过程中无法预测某些不确定发生的事件，管理的目标是解决实施过程中出现的这些不确定事件。该模式涉及附加恢复计划的实施，恢复系统中部分区域的实验研究、不同环境条件下的并行研究计划实施、评估整个过程有效性的实施等。适应性管理的模式广泛应用于海洋生境修复和生物资源养护实践中。

海洋生境修复和生物资源养护研究展望

海洋生境的退化与生物资源的衰退引起了国内外的高度重视，在典型生境的修复、关键物种的保护、修复效果的监测与评价、修复的综合管理等方面取得了较为显著的成效，对缓解海洋生态环境的持续恶化与生物资源的持续衰退起到了重要作用；但在生境修复与生物资源养护原理、生态高效型设施设备、生境修复与生物资源养护新技术、监测评价与管理模型、标准和规范等方面开展的研究与实践工作相对较少，也是制约海洋生境与生物资源持续利用的关键因素，这也必将成为未来研究工作的重点和热点。

1生境修复和生物资源养护原理

生境修复与生物资源养护原理是开展生态系统恢复计划的依据。不同环境条件下的演替规律、功能群结构与功能、不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制、生态系统退化的诊断及其评价指标体系依然是未来研究工作的重点。

2生态高效型生境修复和生物资源养护设施设备

生态高效型设施设备的研发是生境修复与生物资源养护工作的基础。该领域未来工作的热点将主要集中在生态高效型人工鱼礁、藻礁与海珍品增殖礁的研发，资源与环境远程监测设施设备的研制，水下摄像与测量仪器的研制等方面。

3环境友好型生境修复和生物资源养护新技术

生境修复与生物资源养护技术是实现预期修复效果的核心。未来研究的重点将集中在生境修复与生物资源养护关键物种的筛选与功能群构建技术、碳汇渔业新技术、海洋牧场构建技术、智能型远程监测与预警预报技术等方面。

4海洋生境修复和生物资源养护监测、评价与管理模型

监测、评价与管理是修复行动有效实施的关键。未来研究工作的重点将集中在监测、评价与管理的智能一体化系统，监测、评价与管理的动态模型等方面。

5海洋生境修复和生物资源养护标准与规范

恢复生态系统的主要方法篇3

海岛生态修复的模式研究

根据国内外海岛修复研究情况可将海岛生态修复分为三种模式。

(1)重新设计模式。海岛生态系统已经遭到严重破坏、退化或完全改变而无法挽回，无法进行生态完整性恢复，因为最初的物种可能已经完全消失或大量消失，无法再恢复到最初的状态。目前这类海岛最典型的是位于南太平洋的复活节岛，该岛曾经覆盖茂密的森林，但现在土壤贫瘠，大部分覆盖的是稀疏的草原。曾经覆盖原始地方性灌木和树林的地方，植物已经消失。同样，所有本土的脊椎动物也已经消失。除此之外有学者研究认为外来生物入侵和其他威胁的组合造成的影响，甚至可能导致岛屿生态系统崩溃。现在不能确定本土原有的棕榈树和无脊椎动物以及其他灭绝物种的数据，但是无论灭绝和入侵的数量如何，这个海岛已经不可能恢复，这里存在一个新的生态演替过程。这种类型的海岛原生生态已经丢失，原生物种大多已经灭绝，很难也几乎不能找到合适的原生物种对海岛实施恢复，但是可以根据现在海岛的具体情况采取措施对海岛进行重新的绿化、修复和美化生态工程。这里的重新绿化是用植被更多地考虑到美学和工程应用价值，而不是特别注重恢复生态完整性。

(2)恢复模式。海岛生态系统的原始性维持在较高水平，原生物种保持较好，只有很少部分的灭绝，海岛生态系统的完整性可以修复到较高的水平。此类海岛较典型的包括位于塞舍尔群岛的科西涅岛，该岛的大部分仍然保持原始的旷野，虽然它不是位于远离城市的荒地或是完全未受污染的海域，但还是比较偏远，大多数的物种、生态过程和动物行为维持在人类干扰前的状态。岛上可能只有1～3个巨型海龟物种灭绝，但这是无法确定的。现在为了恢复原来的生态活动，已经引进亚达伯拉的15种巨型海龟等。除此之外还有一些海岛也特别适合恢复，并且已经取得了一些显著的成果，尤其是在新西兰。该类型海岛由于保持较好的生态完整性，几乎没有过多的破坏，可以实现以生物为中心的较高水平的修复，但是也无法恢复到最原始的水平，因为可能有些入侵物种长期存在后，融入原来生态系统中使之成为不能缺少的物种，如果进行移除反而会影响生态系统的正常运行。。

(3)自我修复模式。海岛虽然受到各种因素的影响，现在表现出轻微破坏状态，但是没有超过海岛生态系统本身的承受范围，具有较好的生态完整性，能过通过生态系统的自我更新修复作用可以得到恢复，无须采取措施协助其恢复。目前存在较多此类海岛，它较少受到人类活动及自然灾害的影响或处于较偏远的海域，生态状况处于较良好的状态，即使有轻微破坏也不会对其生态系统造成影响。

海岛生态修复的技术研究

虽然国内外海岛生态修复采取各种不同的技术，但目前为止没有形成一套完整的技术体系，根据国内外专家的研究情况，目前海岛生态修复技术主要以生物技术与工程技术为主，也有学者开始注意到工程与生物相结合的景观修复技术。其中主要包括物种引入与恢复技术、种群动态调控技术、群落演替控制与恢复技术、物种选育与繁殖技术、土壤肥力恢复技术、水土流失控制与恢复技术、水体污染控制技术、节水与保水技术、生态评价与规划技术、生态系统组装与集成技术等。在生物技术方面国内外的研究已经达到一定水平，其中物种引入与恢复技术运用较多，除此之外还综合运用到种群动态调控、群落演替控制与恢复、物种选育与繁殖、土壤肥力恢复等技术。

海岛陆域生态系统的修复中最重要的问题是恢复和维持退化海岛的水分循环与平衡过程，其中最常用的手段是恢复海岛植被。虽然海岛单位面积的植物群落种类明显少于大陆，但海岛植被的恢复仍可参考其群落演替过程。我国学者主要研究了广东的南澳岛和厦门的猴屿等。通过研究南澳岛植物群落演替过程，指出该海岛的修复主要运用植被恢复、群落演替控制与恢复等技术。对厦门猴屿进行修复时采用植被恢复技术。此外澳门离岛的生态环境破坏非常严重，也采用了植被恢复、物种选育与繁殖等技术，使得海岛得到很好的修复。

国外对生物技术研究较早，广泛采取多种技术方法以物种引入与恢复技术为主，如在对夏威夷群岛进行修复时，通过引入原生的乡土物种使得海岛生物得到一定的恢复;科西涅岛通过引入原始物种生态得到了很好的修复;新西兰的SantaCatalina岛通过引入山羊以控制杂草;用犹大山羊技术控制野生山羊以恢复科西涅岛的生态系统;研究引入的野牛对圣卡塔利娜岛原生植物恢复的影响，指出要控制恢复过程中的非本土动植物需采取的措施。工程技术方面主要采用水土流失控制与恢复、水体污染控制、节水与保水、生态评价与规划、生态系统组装与集成等技术。国内研究相对较少，以厦门猴屿和澳门离岛等为主。厦门猴屿码头北面受破坏严重，采取浆砌石挡墙的水土流失控制与恢复技术，防治水土流失。

澳门离岛植被生态恢复过程中采取挖掘沟槽蓄水的节水与保水技术措施，以解决季节性缺水对修复进程的影响。国外学者在工程技术研究方面相对较深入，如科拉马拉岛的修复工程，采用黄麻土工布固定岸坡的水土流失控制与恢复技术，以防治表土侵蚀和种子冲刷。

鲁滨逊克鲁索岛通过试验建立围栏防止放牧牛对森林的破坏，采取了生态评价与规划等技术。科西涅岛生态修复不同阶段采用了相应的工程技术，主要有生态评价与规划、生态系统组装与集成等，如第二阶段建立园艺区隔离非原生的家养植物，第三阶段对外来建设的工厂实施搬迁等。此外，部分海岛还采取了工程与生态相结合的技术以及景观修复技术，如厦门猴屿由于处在景观节点，在研究恢复植被生态系统的同时，采取将绿化恢复与景观建设相结合的景观设计技术方式。国外学者还对GIS、遥感等技术在海岛生态修复方面的应用进行了研究，如在严重侵蚀的科拉马拉岛(孟加拉湾)，利用GIS技术结合卫星遥感图像分析冲淤过程，并运用生物工程技术相结合采取措施修复海岛，提出了具体的修复措施。

海岛生态修复研究趋势

海岛生态修复研究虽然已取得一定进展，但目前仍处于基础性研究阶段，尚未总结出适合海岛修复的一般性理论，对海岛生态修复模式研究不够深入，修复的技术方法以及实践应用尚不成熟。海岛生态修复研究的趋势主要体现在以下几个方面:

(1)海岛生态修复研究仍以理论研究为基础，通过借鉴先进成功的生态修复经验及理论，总结适合海岛生态修复的一般性理论，为海岛生态修复研究及实践提供理论指导。

(2)海岛生态修复研究的重点之一在于对海岛生态修复模式的深入研究，系统分析海岛生态修复模式，以便更精确指导不同地域、不同类型海岛的生态修复过程。

(3)研究高效的海岛生态修复技术，总结指导生态修复的技术方法用以指导修复物种的选择及合理搭配等，以生物修复技术为核心结合工程修复、景观修复等技术，为海岛生态修复提供强有力的技术支撑，将是海岛生态修复研究的另一个重点。

(4)除此之外，研究运用信息技术手段监督与管理海岛生态修复的全过程，保障海岛生态修复进程，防止人为原因对修复过程中的海岛造成再破坏，也是海岛生态修复未来研究的重点之一。

恢复生态系统的主要方法篇4

随着全球气温变暖，经济和技术的发展，三江平原湿地开发加剧，生态系统受到严重破坏，并影响到了整个地区的可持续发展。为保护湿地生态系统，文章主要从生命系统和非生命系统两个层面对生态系统中的物质循环和能量流动变化保护进行阐述。根据《全国湿地保护工程规划(2002—2030年)》的要求，针对退化区域，从生态恢复技术与方法的角度，加强了湿地资源进行可持续利用、以保证人与自然和谐相处、加强生态保护措施，为实现湿地的生态文明建设提供保障。

关键词:

三江平原;湿地;生态系统;物质循环;能量流动;生态保护

1概述

湿地是水陆相互作用强烈的生态系统，主要包括天然或人工的沼泽地、泥炭地及水域地带。作为一种水陆过渡带的重要生态系统，以其特殊的组成和结构发挥着涵养水源、削峰滞洪、调节气候、净化污染物、保持水土、存储碳库、为物种提供栖息地等重要的资源环境等保护作用。三江平原是我国东北地区三大平原之一，是国家商品粮重要产地，由黑龙江、松花江、乌苏里江以及兴凯湖冲积湖积形成的低平原，土地总面积约1088万hm2。蕴藏着丰富的生物资源，形成了我国独特的平原区沼泽湿地生态系统，是我国物种多样性丰富的沼泽湿地之一［1］。建国初期，为了解决人民温饱问题，在三江平原进行了大面积垦荒，湿地发生退化，并引发了一系列环境问题。到20世纪末，三江平原面临着近78%的天然沼泽地退化或丧失，生态功能下降［2］;生物群落生存受到人类活动的强烈干扰［3］。研究三江平原湿地生态系统保护，加强三江平原生态保护措施，对湿地资源进行可持续利用，实现湿地的生态文明建设有着重要的意义。

2三江平原沼泽湿地形成的地理条件

沼泽湿地的形成与平坦地貌特别是与负地形有密切关系，三江平原新构造运动以下沉为主，海拔高度一般在40～60m，地势低平，坡降很小为1/5000～1/10000，构成主体地貌类型是一级堆积阶地和高低河漫滩，其上广泛分布各种形状的低洼地，为三江平原沼泽湿地的发育和形成提供了良好的地貌条件。三江平原属温带湿润半湿润季风气候，区内降水量年内分配不均，多集中于夏、秋两季，秋季气温下降，大量水分来不及排除，被冻结在地表或土壤层中，水分以固体状况保存下来，致使翌年春季解冻，导致地表积水或过湿，加之冻结期长，冻层厚，地面物质组成以第四纪黏土亚黏土为主，土质黏重，渗透能力微弱，同时地面植物根系盘结深厚达30～80cm，阻滞了地表迳流的排泄，使地表过度潮湿或积水，为沼泽湿地形成提供了充足的水分条件。

3三江平原湿地生态保护研究

湿地生态系统将陆地生态系统与水域生态系统中的物质循环、能量流动以及信息传递互相联系起来的，是地球表层生态系统的重要环节〗。湿地生态系统包括生命系统(植物、动物和微生物等生命有机体)和非生命系统(水体、土壤、无机元素及有机元素)。合理地化生物多样性以及建立非生命生态系统保护评价指标是目前湿地生态系统多样性保护中的热点和关键点。

3.1生命系统保护研究

生物多样性保护是湿地生态系统提供的一项重要的生态服务功能［5］，大多以物种生存为对象，而后强调保护生态系统的途径［6］，包括与生命系统能量流动相关的保护问题、与生命系统养分循环相关的保护问题、保护生物多样性途径等。不同领域的学者对此展开了一系列的研究，从经济学的角度，魏强等［5］通过静态和动态层面定量表达生物量多样性保护价值，从而提高人类和社会的生态系统保护意识。从景观学的角度，施建敏等［7］利用残存湿地斑块特征讨论对物种多样性的影响，发现生物破碎化与物种多样性有直接的影响。从生态学的角度，根据生物多样性能够指导评价生态脆弱性。刘振乾等［8］依据生态特征和发展演化规律选择评价指标，并利用综合指数法评价湿地生态脆弱性。对生物多样性保护主要集中在生物多样性的丰富程度及生命系统与生态之间的关系。生物多样性研究侧重于动、植物丰富程度。加强湿地生态与动植物之间关系的研究是当前的趋势，主要是利用一些经验公式或者模型对动植物多样性进行保护。以植物与生境的关系为切入点，运用GAP分析方法，分析湿地植物多样性保护现状;采用Levins公式对三江平原沼泽湿地植物群落的优势种群生态位宽度和生态位重叠值进行了划分［9］。在动植物研究中常用的方法是调查研究，定点调查不同群落类型的β多样性，揭示沼泽地植被演替机制［10］。也有针对三江平原环型湿地土壤—植被—动物水平结构与垂直结构功能研究［11］。浮游植物群落结构和多样性是反映水环境状况的重要指标［12］。同时，土壤动物是湿地生态系统的重要组成部分，其过渡性决定了其土壤动物类群组成的多样性。浮游生物、土壤动物及微生物的群落构成也是生命系统保护的一大研究热点。如:计算多种生态指标对抚远地区水域浮游植物物种丰富度和多样性进行评价［13］;对常见藻类、苔藓类的组成及土壤微生物的分布状况进行了调查研究［14］。利用调查数据探究典型湿地土壤动物个体密度季节性分布［15］。

3.2非生命系统保护研究

非生命系统在湿地生态系统中提供物种的基本生存养分，控制物质循环，能量流动过程，对于生物群落的分布的垂直性和水平性结构有着重要的作用［16］。在湿地生态保护中，水循环与土壤碳循环在非生命系统保护中起到了重要的作用。湿地水体是重要的淡水资源库，保护湿地水体对于人类的生存发展具有重要意义，同时有利于维护湿地水资源生态状况。目前主要是对水体提取及保护方法的研究。如:根据多目标蚁群算法的原理，计算湿地内水文调节量［17］;采用遗传算法对SVM模型参数进行优化选择，对三江平原洪河自然保护区湿地进行分类［18］。除了水体提取及保护方法外，还在水含量的改变、水质变化进行研究。常用的方式是通过建立生态试验站采集湿地水、排水沟水、降水、保护区河流水样进行测试，分析水样中化学性质［19］;利用系统动力学原理和方法对沼泽地蓄水量进行动态仿真，以预测三江平原湿地蓄水量的动态变化［20］;或者是以静态补水与动态补水的定量方法，对湿地最小生态需水量进行估算［21］〗。综上所述，研究有效动态监测水体水量变化和水质变化方法对于湿地水资源保护具有一定的意义。三江平原湿地类型丰富，但围垦严重造成了土壤退化和碳库损失。目前主要基于土壤学，土壤类型法、生态系统类型法、空间分析等方法对不同土壤类型的碳储量进行空间变化分析，并对土壤有机碳密度的空间分布特征进行定量化的分析。如:依据三江平原不同类型和不同开垦年限的湿地土壤有机碳含量、土壤容重、土层厚度和面积的测量结果估算土壤碳储量［22］;运用遥感和GIS技术，对1980—2010年三江平原土壤有机碳密度及其控制因子进行分析［23］。然而对于湿地生态系统碳源、碳汇特征及其影响因素研究较少，包括营养调控［24］、水文条件变化［25］、及碳汇功能［26］等。湿地碳蓄积量反映了其生态服务价值及土地资源固碳能力，在以后的研究中应加强碳蓄积影响因子的定量化分析。

4三江平原湿地生态恢复的技术与方法

《全国湿地保护工程规划(2002—2030年)》建设布局指出东北湿地建设重点在三江平原，松嫩平原等农业开发区域。通过湿地保护与恢复及生态农业等方面的示范工程，提供东北地区湿地生态系统恢复和合理利用模式。目前，三江平原有近40处各级湿地类型自然保护区，对三江平原湿地生境起到了一定的保护和恢复作用。湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或者消失的湿地进行修复或者重建，重现被破坏前的结构和功能，发挥其应有的作用［27］。湿地的生态恢复可概括为:湿地生境恢复、湿地生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复［28］。

4.1湿地生境恢复技术

湿地生境恢复主要包括湿地基质恢复、湿地水状况恢复、湿地植被恢复和湿地土壤恢复等。湿地生境恢复的关键在于地表水的拦截和利用。三江平原湿地恢复应充分利用好过境地表水和雨水，同时考虑到农业商品粮基地的可持续发展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高粮食产能、改善农业生产条件的同时，为湿地补水;对于已经产生生境破碎化地区建立重点保护机制，利用现有水利设施，通过蓄水、引水灌溉等方式保水;研究湿地生态需水量，建立生境水资源阈值保护措施;从源头减少农田面源污染问题，建立退耕还湿机制。

4.2湿地生物恢复技术

湿地生物恢复技术主要是保护物种多样性、遗传多样性的技术，生物群落演替控制与恢复技术，以及群落优化配置和重组技术等。随着科技的发展，出现了如DNA物种保护技术、基因重组技术等分子生物技术。不过这些技术还不成熟，有待进一步发展。遵从生物群落演替规律，对于湿地内植被的恢复和发展有指导性作用。对于破碎地带生物干扰强烈，可以针对性的进行生物群落优化和重建。

4.3生态系统结构与功能恢复技术

生态系统结构与功能恢复技术主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。对于不同类型的湿地生态系统，有着不同的生态系统结构与功能恢复技术，这是湿地生态系统恢复研究中的重难点。

5结语

三江平原湿地是多种濒危动植物尤其是鸟类的重要栖息地，也和我们人类与其他生物的生存息息相关的。研究三江平原湿地生态系统物质循环、能量流动过程，针对退化地区应用生命系统及非生命系统与生态之间规律，提出合理的生态恢复技术与方法。三江平原沼泽湿地的形成是千万年来自然界各种因素综合作用的产物，是生态系统平衡中不可缺少的重要因素，保护好这块沼泽湿地及物种资源，也就是保护了我们人类自身。

作者：韩晓君 单位：黑龙江省水利水电勘测设计研究院

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恢复生态系统的主要方法篇5

【关键词】主题词 农村 矿山生态 恢复与治理

党的十七届三中全会中把“农村人居和生态环境明显改善”作为农村改革发展的基本目标任务之一，农村环保工作量大面广，琐碎复杂，在新的发展阶段，农村生态环境建设工作的重要性和紧迫性不言而喻，尤其是矿山资源集中于广大农村，矿区生态因矿业活动而失衡，（如空气污染、水体酸化、土壤质量下降、生物多样性丧失、自然景观破坏等），并威胁到人体健康，矿山开采加工企业污染问题、矿山生态恢复与建设问题日益成为农民朋友关心的热点环保问题，解决这一难题是每个环保从业者必须思考的问题。

一、中国农村矿山生态恢复简述

“生态恢复”是指通过人工方法，按照自然规律，恢复最天然的生态系统，是试图重新创造、引导或加速自然演化的过程。矿山生态恢复研究是生态恢复研究的一个重要方面。我国有关生态恢复和环境保护的第一个综合性行政法规是1973年第一次全国环境保护会议讨论并通过的《关于保护和改善的环境的若干规定》；这个规定的颁布对于我国生态恢复工作有着里程碑的意义；1988年我国出台了《土地复垦规定》，使我国矿区废弃地的生态恢复工作开始步入法制轨道，使矿区废弃地生态恢复的速度和质量都有较大的提高；此后，我国还陆续颁布了《矿山资源法》、《地址环境管理办法》、《关于逐步建立矿山环境治理和生态恢复责任机制的指导意见》、《关于开展生态补偿试点工作的指导意见》等法律法规；近年来，我国政府对农村三农问题的关注持续增强，2012年中央1号文件更是把农村经济社会的发展摆在了更加突出的位置，如何对农村矿山进行恢复与建设就成为建设社会主义新农村的一项重要抓手。

二、 矿山生态恢复与建设的现状

我国矿山生态恢复治理工作已经起步，在实践中中国矿山生态恢复与治理方面也走在世界前列，但不可否认也存在着诸多问题，一是农村矿山生态恢复面临着工作量大，所需资金投入大，根据国土资源部的统计，截止2006年需要进行生态恢复与治理的矿山项目设计40余个矿种共456个治理项目。二是缺乏综合了性的生态恢复与治理的法律法规，我国现行的法律由各行政部门负责起草，往往根据各自的专业特点、管理角度出发出台相关法律，非但不能形成一套统一的行之有效的矿山生态恢复与治理相关法律体系，相反成了各部门相互推诿塞责、维护本部门利益的工具。

三、矿山生态恢复与建设的举措

1.形成以企业为主体的矿山生态恢复与建设机制

首先本着“谁破坏、谁修复”的工作原则，地方政府加大资金扶持力度，环保部门负责矿山生态恢复与建设的监管工作，把矿山企业作为矿山生态恢复与建设的主体，对露天矿的外排土场、煤矿的矸石山、尾矿库、矿井形成的采空区和塌陷区等暴露的一系列环保问题进行生态功能修复。通过加强监管，对于矿山生态恢复与建设工作不落实或落实不到位的企业，可由地方政府牵头，多部门联动，采取强制措施确保矿山生态恢复与建设工作得到落实。

2.提高资源开采及利用效率，减少污染物排放

我们知道，地下矿产是不可再生的资源，多年来，一些地方为了暂时的利益对地下资源采取掠夺式的开采，开采方式粗犷，下游的矿产品粗加工企业（如洗煤、选矿厂）多采用相对落后的生产工艺，造成资源浪费现象极为普遍。根据国土资源部统计，我国现有国营矿山8000多个，个体矿山企业达到惊人地23万多个，废弃物的排放、堆存不仅破坏和占有了大量土地资源，而且导致区域重金属污染了土壤、地下水、地表水等，农作物减产和品质下降 ，并直接威胁到人体健康。因而，提高资源开采利用效率减少污染物排放就显得刻不容缓：一是要加大矿山资源整合，整小为大，从而在技术和资金上保证企业对矿产资源的开采率，杜绝矿产资源的浪费；二是矿产资源埋藏浅的也要采取地下开采方式，降低对地表植被的破坏。三是鼓励下游的矿产品加工企业采用资源高利用率、高附加值的成熟生产工艺，加大落后产能、小产能企业的淘汰力度；四是加大发展循环经济，引进高科技、低能耗、低污染项目，鼓励和帮助企业转型发展；五是部门联动、强化执法对于高污染、高能耗的土小企业予以坚决取缔。

3.矿山废弃地生态环境治理

矿山废弃地是指在矿产开采过程中被开采活动所破坏、不通过处理而无法使用的土地。矿山废弃地包括尾矿库、排土场、废石堆、露天开采场、受污染土地及塌陷区。对其进行治理有以下几点措施：

（1）对矿山废弃地进行人工覆土还林、还田。我国对矿山废弃地人工覆土还林、还田工作起步相对较晚，主要分为两类：一类是针对已经堆存煤矸石、尾矿以及其他矿渣，没有采取前期预处理措施的矿山废弃地，在不破坏取土场土地的情况下，取适量土壤覆盖在需要恢复的废弃地上，形成50cm厚的土壤压实层；另一类是在煤矸石、尾矿以及其他矿渣堆存之前，先把堆存场 地的表层土壤取走并选择合适的场地（有一定的防止水土流失、防风抑尘措施）予以保存，煤矸石、尾矿以及其他矿渣堆存完成后，把保存的土放回原处压实即可。覆土完成后，根据当地的水文、气候、土壤等自然条件选择具有固氮能力、根系发达、耐贫瘠、播种栽植较容易等特征的植物进行栽植。

（2）加大尾矿库和矸石山土壤重金属污染治理力度。尾矿库和矸石山因其含有大量重金属，并通过淋溶等途径造成矿区土壤重金属污染，重金属土壤污染的治理一是采用循环经济理念，比如尾矿砂制砖，煤矸石制砖等，不但减少了对土壤的污染，也提高企业的经济效益；二是采用包括物理法的、化学法的和生物法的土壤重金属污染治理技术，目前修复效率高、成本低，而且不会造成二次污染且技术相对成熟的土壤重金属污染治理技术是生物处理法，它的优点是利用生物的生命代谢活动减少土壤中有毒、有害物质的浓度，使其无害化，从而使被污染的土壤能够部分或完全恢复到原始状态。如果矿山废弃地突然不是强碱性或强酸性不建议使用化学法。

（3）对尾矿库、排土场、废石堆、露天开采场、受污染土地及塌陷区进行综合开发利用。地方政府要结合当地实际情况积极出台鼓励政策，对于利用采矿区废弃场地、排土场、矸石山和尾矿库堆积场等进行综合开发利用的工业、农业项目予以一定的扶持，在同等条件下对此类项目优先进行审批，如有的企业不仅仅把建设花园式企业当做一句口号来喊，在尾矿库闭库后，对尾矿库进行综合整治，恢复植被，建设景观，使之成为企业职工的后花园，不仅对尾矿库进行了治理，也积淀了企业文化。

四、结论和建议

矿区生态恢复不仅仅是一个技术工程层面的问题，而且与矿区的社会经济发展密不可分，是一项与社会、经济、资源与环境等相关联的系统工程。因此，矿区生态恢复与建设是以人类发展为核心，对矿山自然、经济与社会属性的综合整治，在消除环境危害的同时重建生态平衡。

恢复生态系统的主要方法篇6

关键词：吉林省中部；矿山植被；恢复模式；系统

中图分类号：S731.6 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131028

矿山的植被恢复问题是一个系统性的问题，主要攻关方向是结合矿山环境进行系统性植被恢复。本项目区位于四平市铁东区山门镇和石岭子镇，石坑周边环境为天然林带、道路、农田、工况用地等。

1 试验研究的技术路线和方法

试验地分4个小区：A为开采坡面区，按照坡度缓急又分为A1缓坡区、A2陡坡区，B为开采平台及弃渣区，C为周边破坏植被稀疏区。项目将在不同立地条件下的不同区域，通过研究找到合理模式，进行石矿区生态恢复。

1.1 A开采坡面区

A区开采坡面区域按坡度缓急分成2种小区域，分别是A1缓坡区和A2区陡坡区。

1.1.1 整地方式：土地整理

A区处于开采坡面区域。

1.1.2 植物选择：植被建设以藤本植物和草本植物为主。

A1坑侧缓坡区域

坡面沿种紫穗槐固沙植物带，紫穗槐株行距为0.5m×1m，在行间撒播三叶草籽，每667m2撒播3.5kg，部分区域使用生态植被袋生态防护技术。

A2坑侧陡坡区域

沿坡脚处种植一行五叶地锦，在坡面采用挂土工网+植被恢复基质喷附+生态植被毯该模式，撒播白三叶草籽，恢复生态。施工后立即喷水，保持坡面湿润直至种子发芽。

1.2 B开采平台及弃渣区

试验面积矿坑约在3000m2左右，通过整地，选择适宜的树种播种或栽植。

整地方式：水平阶整地

植物选择：栽植柳树、樟子松、丁香等，株行距为1m×2m；

技术措施：大量使用客土、保水剂、生根粉等措施。

1.3 C周边破坏植被稀疏区

主要实验不同的树种区域组合，适宜栽植抗性强的树种。

1.3.1 整地方式：穴状整地；

植物选择：沿坑边向外依次种植2行白榆、樟子松、刺槐和刺玫等。

技术措施：少量使用客土、保水剂、生根粉等措施。

1.3.2 试验数据调查与分析

植被恢复作为一种系统性的植被恢复工程。现对各个区域植被恢复情况进行调查统计，见表1。

由此表可以看出，矿区植被恢复过程中，每个区域的立地条件不同、整地方式不同、种植模式不同、同一物种不同区域表现不同，体现出的平均成活率、保存率差异显著。现对各区域成活率及保存率进行相关分析，拟定4个主要因素：地形地貌、水土养护、种植模式及植物选择对各个项目区分别进行评价，具体情况见表2。

总结分析各个区域成活率情况可知，地形地貌水土保持、种植模式和植物选择等多个因素对植被恢复速度都有影响，所以通过整地、保持水土，乔灌草种种植模式，选择抗逆性强的乡土树种，可显著提高植物的成活率与保存率，从而加快生态植被恢复的速度和效果。

矿山植被恢复是客观存在的生态环境恢复问题，2013年，四平市政府部署开展废弃矿山综合治理项目，课题组总结前期试验经验，提出多覆客土，保证覆土厚度，草籽播种15cm，灌木栽植30cm，小乔木栽植60cm，大乔木栽植100cm的标准，同时使用保水剂和生根粉。虽然治理成本加大，但在5.6hm2的项目区，树木成活率90%以上，2015年底保存率也在85%以上。

3 研究结论

在生态环境重建过程中具有典型性和可模仿性，结合矿山特点将植被恢复技术通过试验和总结，根据“适地适树原则”和“多样化原则”对矿区生态进行生态修复。

石矿区生态修复或重建是一项长期持久的工程，应该根据矿山总体规划及矿山环境治理与恢复治理规划统一进行实施。不但需要在矿山开采之前就考虑好矿山开采后的修复方向，即修复目的的明确性，并在开采时对表土、植物种子库进行收集和保存，以便在开采后合理利用。因此，通过矿山地质灾害治理、V区有毒有害物质处理、土壤基质改良、植被恢复等一系列人为工程措施和自然生态修复的结合，使被破坏的矿区生态系统得以重建，最终形成一个稳定健康的矿区生态系统。

恢复生态系统的主要方法篇7

关键词：湿地保护；湿地生态恢复；技术

湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统。具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能。健康的湿地生态系统，是国家生态安全体系的重要组成部分和经济社会可持续发展的重要基础。保护湿地以及湿地生态的恢复，对于维护生态平衡，改善生态状况，实现人与自然和谐，促进经济社会可持续发展，具有十分重要的意义。

一、湿地保护技术

由于湿地处于水陆交互作用的区域，生物种类十分丰富，仅占地球表面面积6％的湿地。却为世界20％的生物提供了生境，特别是为濒危珍稀鸟类提供了生息繁殖的基地，成为众多珍稀濒危水禽完成生命周期的必经之地。一个系统的面积越大。该系统内物种的多样性和系统的稳定性越有保证。因此，增加湿地的面积是有效恢复湿地生态系统平稳的基础。严禁围地造田，对湿地周围影响和破坏湿地生存环境的农田要退耕还湿，恢复湿地生境。增加湿地面积。湿地入水量减少是造成湿地萎缩不可忽视的原因，水文条件成为湿地健康发展的制约因素，需要通过相关水利工程加以改善，增加湖泊的深度和广度以扩大湖容；增加鱼的产量。增强调蓄功能；积极进行各湿地引水通道建设，以获得高质量的补充水源：加强水利工程设施的建设和维护，加固堤防，搞好上游的水土保持工作，减少泥沙淤积：恢复泛滥平原的结构和功能以利于蓄纳洪水，提供野生动物栖息地。

二、湿地生态恢复技术

湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建。再现干扰前的结构和功能。以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用。根据湿地的构成和生态系统特征，湿地的生态恢复技术可概括为以下3个部分：一是湿地生境恢复技术。湿地生境恢复的目标是通过采取各类技术措施，提高生境的异质性和稳定性。湿地生境恢复包括湿地基底恢复、湿地水状况恢复和湿地土壤恢复等。湿地的基底恢复是通过采取工程措施，维护基底的稳定性，稳定湿地面积，并对湿地的地形、地貌进行改造。二是湿地生物恢复(修复)技术。主要包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与组建技术、群落演替控制与恢复技术等。三是生态系统结构与功能恢复技术。主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。湿地生态恢复技术的研究既是湿地生态恢复研究中的重点，又是难点。

退化湿地生态系统恢复，在很大程度上。需要依靠各级政府和相关部门重视。切实加强对湿地保护管理工作的组织领导，强化湿地污染源的综合整治与管理，通过部门间的联合，加大执法力度。要严格控制湿地氮、磷肥及农药的施用量，控制畜禽养殖场废水对湿地的污染影响，大型畜禽养殖场废水要严格按有关污染物排放标准达标排放，有条件的地区应推广养殖废水土地处理。

植物是人工湿地生态工程中最主要的生物净化材料，它能直接吸收利用污水中的营养物质，对水质的净化有一定作用。在选择净化植物时既要考虑地带性、地域性种类，还要选择经济价值高、用途广以及与湿地园林化建设相结合的种类，尽可能的做到一项投入多处收益。

三、湿地重点攻关技术

要加强湿地保护，恢复湿地功能，制定出湿地保护规划。运用环境学、生态学等多学科理论和“3S”等先进技术，在查清湿地资源的基础上，建立湿地资源信息数据管理系统和湿地监测系统，及时跟踪和掌握湿地变化动态，开展湿地分布和演变规律、湿地生态系统结构和功能、退化湿地的恢复和重建、湿地水旱灾害、污染等方面的研究，为湿地的科学管理和保护、利用提供科学依据。重点攻关的技术有以下几方面：

1.湿地退化机理与生态恢复机制。借鉴国外成功经验，建立一套适合我国国情的湿地生态恢复研究方法和技术。加强湿地生态系统结构、功能及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制研究。湿地生态系统生产力、恢复力、演替规律、可持续性研究，湿地的环境功能及人类活动对湿地资源与环境的影响研究，不同干扰条件下湿地生态系统的受损过程及其响应机制研究，湿地生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系研究，湿地生态系统退化过程的动态监测、模拟及预报研究等。

2.城市湿地公园建设技术。城市湿地公园是指利用纳入城市绿地系统规划的适宜作为公园的天然湿地类型，通过合理的保护利用，形成保护、科普、休闲等功能于一体的公园。城市湿地公园建设技术研究内容包括城市湿地水系统生态修复技术、城市退化湿地生态修复植物种类筛选、城市退化湿地高效生态修复模式、城市湿地修复生态工程示范关键技术等。

恢复生态系统的主要方法篇8

人类活动对河流生态系统的胁迫

人类活动对河流生态系统的胁迫使其整体性、连续性等特点遭到破坏，往往造成河流生态环境的变化，生物多样性减少，生态服务功能降低，甚至造成不可逆的生态退化。这种胁迫主要有传统水利工程对河流生态系统的胁迫、污染物的排放对河流的污染、引水量过大、沿河的农业、渔业生产对河流生态系统的胁迫等。

1传统水利工程对河流生态系统的胁迫

传统水利工程（大坝、河道硬化等）的修建对河流原有的水文条件、河流地貌以及河流的水力特性造成严重的影响，破坏了河流生态系统本身的特性，从而造成了其对河流生态系统的胁迫。例如大坝的修建，将河流分割开来，破坏了河流的连续性，使河流上游形成高位水头、下游流量减少，中断了大坝上下游能量、物质和信息的传递，造成河流原有生境的改变，而生物群落和生境具有统一性，导致河流生物群落的栖息和迁徙规律受到影响，最终使生物群落的多样性降低。再如河道硬化整治，由于对河道采取截弯取直和大量采用混凝土等硬质材料，一方面改变了河流地貌和河流的水力特性，破坏了河流的开放性和多样性，使原来蜿蜒的河道变得顺直，河水流速加快，阻碍了河流与河岸之间的交换、地表水与地下水之间的联系，改变了水域生态系统的结构和功能，造成生物多样性减少和生态退化；另一方面，致使河流原有景观遭到破坏，河道形状几何规则化，变得十分单调，降低了河流生态系统的景观服务功能。

2污染物排放对河流的污染

人类在生产、生活过程中向河流排入大量污染物质，如果其数量超过河流生态系统的自净能力，将导致水质变坏（如水体富营养化、水体中含有大量的悬浮颗粒物等），直接对河流生态系统造成破坏（如水生生物大量死亡等），降低其淡水供应等生态服务功能。另外，由人类活动引起的硫化气体的大量排放，导致酸雨的形成，也会间接造成河流水质的恶化。

3引水量过大

随着社会的发展，工农业以及人类的生活引用了大量的河水，但是每条河流的循环水量是有限的。无限制的引用河水，使河流生态系统的水量低于生态需水量的下限，将导致原有河流生态系统结构的破坏，生态服务功能的退化，生物多样性减少，甚至造成河水干涸，整个河流生态系统的彻底毁灭。

4沿河的农、渔业活动对河流生态系统的胁迫

沿河的农业活动对河流生态系统的胁迫主要表现在对河滩的开垦和耕作。由于土地肥沃，人们加大了对河滩、湖岸、河边湿地的开垦。大量的开垦造田使河滩、湖岸及河边湿地原有的天然植被受到严重破坏，水文条件、河流地貌及水力特性均随之发生改变，导致河滩、湖岸土地以及河滩湿地的退化，减少河滩本来拥有的丰富的生物多样性，降低其生态系统服务功能（如河滩湿地对河流水质的净化作用等）。此外，河滩的开垦还会造成水土流失，在河滩田地中大量使用农药，会对河流水质造成新的污染。而渔业活动则会造成河流中的经济鱼种受到过分的捕捞，破坏了原有的食物链，导致河流生态系统的完整性受损。

河流生态修复的概念和任务

有关河流生态修复的概念在学术界还没有统一的定义。我国学者任海和彭少麟将其定义为：重建河流系统干扰前的结构与功能及有关的物理、化学和生物学特征，使其发挥应有的作用。2003年，美国土木工程师协会（ASCE）做出有关“河流生态恢复”的定义：河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。我国学者董哲仁在此基础上将其定义为：河流生态修复是指通过适度人工干预，促进河流生态系统恢复到较为自然状态的过程，在这种状态下河流生态系统具有可持续性，并可提高生态系统价值和生物多样性。这些概念都突出了人工干预和自然恢复的结合，但其分歧在于对河流生态系统修复的程度上，前者是对原有河流生态系统的重建，而后两者则是不追求完全恢复原有河流系统，而是达到一个相对较为自然的状态。学术界有关河流生态修复的任务虽然表述不一，但内涵基本相同：一是水质、水文条件的改善，使水量高于最小生态需水量，生境得到恢复；二是河流生态系统空间结构（河流地貌），及河流的连续性和开放性的恢复，以及河道纵向的蜿蜒性和横向断面的多样性；三是对生物种群的恢复，通过对生境的改善使生物的多样性得到提高。

河流生态修复理论研究

自德国学者Seifen提出“近自然河溪治理”的概念后，河流生态修复得到了蓬勃发展。20世纪60年代起，西欧和北美的发达国家将生态学原理运用于工程实践中，开展有关河道生态修复的相关实验研究，并逐步运用于实践。Vannote等［12］在更早的时候提出河流连续体（RiverContinuumConcept，RCC）的概念，指出河流网络从河流源头起，到下属各级河流流域是一个连续的、流动的整体系统，河流生态系统的结构和功能与流域具有统一性。同时RCC还概括了沿河纵向有机物数量的时空变化、生物群落的结构和资源的分配，使得河流生态系统特征能够得到预测。但是RCC描述的是没有受到干扰的河流生态系统，具有特殊性和局限性。董哲仁等提出“水文—生物—生态功能河流连续体”概念，其内涵是：以河流水文—水力学过程空间连续性，生物群落结构空间连续性，营养物质流和能量流空间连续性，信息流空间连续性为要素的河流连续体模型；同时，考虑水文、生物及河流生态系统演变和进化的动态特征，建立相应的时间坐标和尺度。这些概念指出了河流生态修复的重点和时空尺度，构成了研究人类活动对河流生态系统的胁迫机理和河流生态修复的理论基础。在此基础上，开展了河流健康、河流生态需水量、河流生态修复的尺度和机理的研究，以及修复方法技术的研究。

1河流健康

河流健康的研究可为河流的生态修复提供相关的标准，是河流管理工作的依据。学术界对河流健康还没有统一的定义，但总体来说可以分为两类。一是单纯从河流生态系统出发，Richard等认为河流健康是指河流生态系统完整、生态条件良好。这种定义适合未受人类活动干扰的河流，但是当前多数河流不可避免地与人类社会相联系，所以另外一类定义将人类的价值涵盖其中，强调了河流对社会生态服务的特征。夏自强和郭文献［16］在总结前人相关概念的基础上，提出河流健康为既能保持生态系统的完整性，同时又能维持其对人类社会提供的各种服务功能。澳大利亚新南威尔士州的健康河流委员会（HealthyRiverCommission）将健康河流定义为：与其环境、社会和经济特征相适应，能够支持社会所希望的河流的生态系统、经济行为和社会功能的河流为健康河流。目前，多数学者采用第二类定义。对河流健康的研究主要集中在对河流健康的评价上。国外较早开展了相关研究，并立足于实际情况，建立起采用不同指标体系和标准的河流健康评价方法。目前，国外采用的评价方法可分为生物评价法和综合指标法两类。其中，生物评价法是基于生物对河流环境变化的反应来对河流健康进行评价，澳大利亚采用的AusRivAS模型就是将大型无脊椎动物作为指示物种，对其生活状况进行监测，并将其作为评价指标与期望值相比较得出评价结果。但是当所评测河流缺乏指示物种时，该方法则不能有效地做出评价。而综合指标法综合了物理、化学、生境、生物等多方面因素，能够反映不同尺度的信息，综合指标法将成为未来河流健康评价的主要发展方向。常用的是澳大利亚维多利亚州制定的河流状况指数法（ISC），该法通过对河流的水文、河流物理状态、岸边带、水质和水域生物5个方面的现状与原始状况相比较进行健康评价。我国学者也较为倾向于综合指标法，高永胜等在考虑了社会需求的满足程度和维持河流自身生命需要的基础上建立了河流健康生命评价指标体系，该体系包括地貌结构、社会经济功能、生态功能3个方面的16项指标，并选择分层二元对比专家分析法确定指标权重。但是综合评价法也存在指标过于繁杂、某些指标的监测成本较高、评价速度慢等缺点，尚需要进一步完善和发展。

2河流生态需水量

河流生态需水量是河流生态修复的重要依据，使河流水量满足生态需水量要求也是河流生态修复的重点之一。河流生态需水量是指在特定生态保护目标下，维持特定时空范围内的河流生态系统水分平衡所需要的总水量。国外对河流生态需水量的研究开展的较早，并已形成了一套相对完整的体系，目前，相关研究已扩展了尺度，将生态需水量的研究与其他生态系统以及人类社会联系起来，并从河流生物群落所需的水动力学、水质要求等多个方面开展研究，并广泛地应用于河流的生态修复和管理之中。Acre－man等研究表明，河流的生态需水量应立足于河流自身，满足河流生物对水的质、量、水动力等多方面需求，同时，还要充分考虑到人类社会的需求。Arthington和Pusey通过对澳大利亚全国河流水资源分配进行分析，提出应通过对水流（包括水质、流态等）的保护和修复来保证生态需水。我国河流生态需水量研究则侧重于解决水资源短缺危机、河流生态修复等方面。倪晋仁等河流生态需水量分为：河流水污染防治用水、河流生态用水、河流输沙用水、河口区生境用水以及河流景观与娱乐环境用水。王伟等［对滦河典型水库群联合调度影响区（潘家口水库、大黑汀水库至滦河河口）的最小、适宜、理想三个等级的生态需水量进行了计算，为滦河下游的生态修复提供依据。常用的计算方法有水文学法、水力学法、栖息地法、整体法。这些方法在国内结合应用背景进行了改造，并得到了广泛的应用。

3河流生态修复的尺度和机理

河流生态修复的尺度和机理研究有助于确定河流生态修复的规划、原则以及所采用的修复方法。目前对河流修复的理论研究多集中于流域尺度，董哲仁通过分析水文过程与生态过程的耦合特征，论证了流域尺度是编制河流生态修复规划的适宜尺度，以流域尺度进行河流生态修复规划更能反映生态系统整体性特征。也有学者提出应针对不同的时空尺度特点进行针对性的研究，赵彦伟和杨志峰探讨了河流生态修复的时空尺度，将时间尺度分为短、中、长和极长四个尺度，将空间尺度分为区域、流域、河流廊道和河段4个尺度，指出在修复过程中应根据不同的时空特点，确定重点内容和方向。

在河流生态修复机理研究方面，李睿华等［26］研究了美人蕉、香根草和荆三棱3种水生植物改善河水水质的机理和效果，指出河道修复中植物对提高河流自净能力、改善流域局部小气候有重要的作用。滑丽萍等研究了河湖底泥的生物修复方法，并对其机理进行了阐述。高甲荣等对采用扦插、生物垫和梢捆3种土壤生物工程措施进行河流岸坡治理的北京怀九河—渡河段的稳固岸坡效果进行了调查观测，分析了其加固机理。Pedersen等通过对SkjernRiver的生境、大型植物和大型无脊椎动物在2000年（修复前）和2003年（修复后）的两次调查观测，分析了生物群落的恢复机理，指出生态修复使生境变得丰富多样，极大地促进了生物群落的增长，并指出生物群落将会随着河流形态的稳定而持续发展。Na－kano等对日本北部的ShibetsuRiver的生态修复进行了调查研究，探讨了大型无脊椎动物种群的恢复机理，指出重塑的蜿蜒河道为大型无脊椎动物创造了两种主要的生境：稳固的河床边缘生境和在河道弯曲处形成的树木的生境，这两种生境有利于大型无脊椎动物的发展。郑天柱等应用生态工程学理论进行河道生态恢复机理的探讨，指出满足河流生态需水量是缺水地区恢复河流生态的关键。杨海军等对河岸生态系统恢复过程中自组织机理进行了初步研究。

综合目前国内外研究情况，关于河流恢复机理的研究尚属于初步阶段，一些机理尚不清楚，还有待深入研究，例如河岸生态系统在恢复过程中对水生生物群落的影响等问题。

4河流生态修复模型

河流生态修复模型可有效地为河流生态修复的规划和决策提供参考和指导，也是近年来国际上研究的热点之一。国外较早地开展了该方面的研究，并相继建立了一些模型，为河流的生态修复服务。例如基于GIS技术建立的生境适宜指数模型（HIS，HabitatSuitabilityIndex），将其结合河流水力模型可有效地预测水生生物的适宜生境的参数（如水深、流速等），可为河流生境的修复提供参考，但该模型在遇到复杂河道时部分参数的预测与标准值不符。又如模拟大坝拆除后河流中沉积物运动和河床稳定性的模型，它可以对大坝拆除后河流中沉积物的重新分配及河床的稳定性进行预测，包括大坝拆除时期和拆除后的4a恢复时期，但是该模型未考虑河流对河床的冲刷。另外还有计算水流动力的模型（CFD，Com－putationalFluidDynamics），该模型被广泛应用于确定水流运动参数，以满足生态水利工程的需要，并可结合其他生态学模型模拟恢复过程，为河流的生态修复服务。有关综合模型的报道较少，Bockelmann等在2003年针对英国的AfonMorlais河的一段长约3km的蜿蜒片段开发了生态恢复模型，此模型集合该河流片段的水力、土层、生态参数建立而成，可以对河流的恢复进行预测，但由于各条河流的状况不同，因此该模型具有特殊性和局限性，不能得到广泛的应用。我国的河流生态修复模型尚处于起步阶段，但也取得了一定的成果。叶飞等通过原位样方观测和室内水情模拟实验，开发了岸边带植被演替模型，该模型耦合了全局基于连续性模式的水动力模块和局部基于元胞自动机模式的植被演替模块，但是该模型由于缺乏对水温、浊度等因素的考虑，具有局限性。我国在综合模型的方面尚处于概念理论阶段，相关报道较少。综合上述文献，当前国内外对河流生态修复模型的研究多集中于对部分的模拟，并且这些模型考虑的影响因素不全面，只能对一些理想状态下的情况进行模拟，具有局限性；由于河流生态恢复机理尚不明确，所以对于综合模型的报道较少，已开发出的综合模型还不完善，有待进一步研究。

河流生态修复的方法

目前，河流的生态修复方法主要用于对河流地貌和水质的修复，常用的修复方法有：

（1）水利工程设施的拆除。由于水利工程会对河流生态系统构成胁迫，人们在进行河流的生态修复时会通过拆坝、拆除混凝土河道等措施降低水利工程对河流生态系统的负面影响。

（2）河岸带的修复。河岸带位于水陆交错地带，是河流水生生态系统和陆地生态系统之间能量、物质和信息交换的重要过渡带。因此，河岸带的修复对河流生态系统的修复具有重要的意义。常采用后撤堤防、建造生态护坡以及修复或建造河岸湿地等方法进行河岸带的修复，可有效提高生物多样性和防治水土流失。李小平和张利权在上海浦东机场镇河岸带中采用沉水植物、挺水植物、湿生植物进行修复，10个月后发现土壤剪切力和生物多样性都得到了明显改善。

（3）河道的修复。对河道的修复主要是在纵向上修复河道自然蜿蜒的形态，赵进勇等总结了修复蜿蜒形态的四种方法：复制干扰前的蜿蜒模式法、参考附近未受干扰河段模式法、自然恢复法和通过对受干扰河流进行系统评价和分析的系统分析法。但由于河流都具有独特性，因而复制法和参考法都具有特殊性，不适合所有河道；自然恢复法的历史较长；系统分析法能够综合多方因素模拟河流的蜿蜒形态，较为适用。河道修复在横向上是修复河道断面的多样性，同时注意深潭—浅滩的创建。另外还可以通过建造橡胶坝、小型水堰等方法来改善河道内的局部地貌形态。美国从1990年开始的基西米河生态修复工程，通过改变上游水库的运行方式、修建拦河坝抬高水位以恢复两岸湿地和回填渠化河道、恢复其自然蜿蜒状态等方式，达到河流生态修复的目的。

（4）控制入河污染物。水质是河流生态系统的重要影响因素和生境要素，对河流生态系统的健康有着至关重要的影响。在结合河岸湿地、生态河道的生态治污等防治污水方式的同时，还应加强对各类入河污染物排放的控制，以减少水污染，修复河流水质。

建议

我国幅员辽阔，拥有大量的河流，但是由于人为或自然原因，大部分河流生态系统遭受到了不同程度的破坏。因此，加强对未受干扰河流的保护和对已受破坏河流进行生态修复已刻不容缓。从目前国内研究情况来看，河流的生态修复虽取得一定成就，但仍处于探索阶段，针对我国实际情况提出以下发展建议：

（1）在根据不同尺度进行河流生态修复工程的规划和建设的同时，应注意结合河流所在区域的其它环境保护和生态修复，以助于更大尺度范围内的生态建设；

（2）当前大多的研究和工程实践偏重于河流水质的改善，今后应加强对河流生态系统结构和功能修复的研究和实践；

（3）加强对河流生态修复标准的研究，尽快确立起修复标准，为河流生态修复提供依据；

（4）应综合修复方法、河流健康评价体系、生态需水量以及修复标准等多个方面，构建起一套完整的河流生态修复模型，来指导具体工程建设，并对已修复河流进行监测、管理；