生态修复模式

生态修复模式（共12篇）

生态修复模式 篇1

摘要：主要对矿山生态修复方法与植被配置模式进行了研究, 以期为相关研究人员提供借鉴意义。

关键词：矿山,生态修复,植物配置,模式研究

矿山开采过后如果对废弃地不管不顾, 会对周围的生态环境带来严重的危害, 而人类为了追求眼前的经济利益大肆开采矿山。被开采完就丢在一旁的矿山在风力与水力的双重作用下, 由于没有植被的覆盖导致水土流失严重, 土地沙化以及带来的粉尘污染极大地危害了人体的健康。有研究资料显示, 山体废弃物的污染问题已经延续了上百年之久, 每年对我国的经济造成的直接损失超上百亿元。有这样一则报道, 某省因为有大量的还在生产的矿山与已经闭坑的矿山没有及时地恢复植被的种植, 引发了山体滑坡, 造成了青山累累的伤痕。在这种情况下, 很容易发生地域性的地质灾害, 而且对空气以及土壤造成了严重的污染, 也不利于本地生态环境建设的开展。因此, 必须注重对于矿山生态的及时修复以及种植植物的科学合理配置, 使得矿山的生态修复工作规范化、标准化、常规化, 从而实现经济的可持续发展。

1 矿山边坡的处理以及场地的生态修复措施

在矿山的生态修复中运用生态系统的自组织、支撑以及自我修复的功能, 可以达到边坡的抗滑动、抗冲刷以及边坡的巩固, 从而使得矿山的生态得到修复。不仅可以有效地减少水土的流失, 还能保护生态系统的多样性、维持生态系统的平衡以及极大地美化周边的环境。结合笔者自身的工作经验来看, 对于山矿边坡的修复任务, 主要就是先要稳固好受损的矿山边坡, 修复过程中的主要任务, 就是要把大型的、危险的石头清理掉, 必要时还要对矿山的地形加以改造, 以保障土地安息角的形成[1]。为了把边坡的坡度降低到一个安全的范围内, 对于还没有成型的台阶边坡裸岩, 要尽量建构成阶梯式的样子, 从而消除矿山山体崩塌的安全隐患。

2 矿山生态修复中的植物选择要遵循的原则

2.1 植物的多样性原则

在矿山生态修复中进行植物品种选择的时候, 要考虑到生物品种的多样性, 因为有多种植物组成的植被群落的生态稳定性会比单一的植被群落稳定性高很多。乔灌木、草本地被植物以及藤本等多种层次以及所种品种的组合可以形成一个稳固的生态系统圈, 从而使得矿山的生态系统得到很好的复原。

2.2 生态的适应性原则

在修复矿山生态的植被选择中, 要确保所选的植物能够适应矿山生存环境, 只有这样, 植物才能存活并且繁茂地生长, 从而形成稳定的植被覆盖群落, 达到预期的修复效果。

2.3 先锋持续稳定原则

一般在土壤比较贫瘠的矿山都会选择豆科类的先锋植物, 这样有助于蓄积养分, 提高土壤肥力。同时, 为了尽快地看到矿山的生态修复效果, 会选择能够适应气候条件以及生长迅速的植物来达成先期的覆盖目标。

2.4 抗逆性原则

由于在矿山生态的修复中, 植被所生长的环境都是比较恶劣的, 要根据不同的环境种植一些具有逆抗性的植物品种, 比如在炎热、干燥的地区种植具有抗旱性的品种, 在严寒的地区种植的植被要具有抗寒性。因为只有种植了逆抗性的植物, 才能在后来人为看养的情况下自发生存下来并且茁壮成长, 植物的抗逆性直接影响到了它能否存活下去, 以及形成的植被能不能稳定地、持久地保持[2]。

3 矿山生态修复中要遵循植物配置合理性原则

3.1 要遵循乡土植物和外来植物相结合的准则

在植被恢复的初始阶段, 适合先运用外来的物种迅速地对矿山的地表形成覆盖, 改善植物的生长环境, 从而为乡土植物的成长创造优质的条件, 使得乡土植被在后期的恢复阶段可以起到重要的作用, 同时也有利于形成长期又稳固的植被群落。

3.2 要遵循矿山生态、景观自热性的原则

考虑到种植地的土壤不同、受到的光照不同、含水量不同, 就要因地制宜地种植草、乔灌木。

3.3 要遵循场地的分区以及功能合理性的原则

具体可以分为北坡的植被生态修复和南坡的植被修复。在选择植物品种的时候, 要选择抗逆性比较强的适应本区域气候条件的植被, 并且对草、乔灌木进行科学合理的搭配。在实施的过程中, 还可以根据实际情况进行调整。

3.4 要遵循优化植被, 坚持运用多种生物的原则

因为多种层次的植物群落可以增强对外界的抵抗力, 即便是有些植物受到虫害死亡, 其他植物也会马上填补上来, 从而达到预期的绿化效果。

综上所述, 矿山生态修复工作主要指的是对于因为采矿活动而引起的生态结构受到破坏、土地的功能退化以及失调等问题, 通过采取一系列的生物、工程以及其他的综合措施来恢复以及提高受到破坏区域的生态系统功能, 从而实现矿区的可持续性发展, 并且对其进行管理的一种主动性行为。植物的合理配置对于矿山的生态修复具有重大的意义, 矿山的生态修复工作不仅是一项改善人类居住环境的重要工作, 同时也是一项能够造福后世子孙的伟大事业。

参考文献

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[2]林墨飞, 唐建.关于地震废弃地的景观重塑策略探讨[J].大连理工大学学报, 2015, 23 (9) :706-709.

生态修复模式 篇2

1、研究背景

滹沱河为石家庄市的主要河流之一，位于石家庄市区的北部，离中心城区约12km。历史上滹沱河地区曾是水丰土肥的地方，农业耕种条件优越，宽阔的漫滩地构成出山口河道特有的景观格局，“冬去山明水秀，春来鸟语花香”，不仅为下游地区提供了丰富的水资源，也对区域环境质量的改善和气候的调节起到了一定的作用。20世纪50年代末，由于滹沱河上游水利工程的建设，滹沱河(石家庄段)沿线城镇区域经济获得迅速发展，滹沱河沿线的自然、水文循环条件被改变，加之人们对流域共生共荣关系认识的局限，到20世纪80年代，滹沱河(石家庄段)已基本断流，只在行洪期间过水。

经过几十年的演变，滹沱河的生态环境问题越来越突出，影响越来越大，特别是在石家庄市区段，滹沱河已由一条兴利之河变成一条毒害之河，集中表现在河道干化、植被退化、水污染严重等方面，造成该区域生态环境退化和恶化的后果。从气象条件和环境监测数据看，该河已成为城市最大的沙尘污染源。改善滹沱河区域生态环境状况成为石家庄市实施可持续发展战略的关键。虽然我国对河道的治理已有了一定的经验，但对干旱河道的治理方案及思路的研究还处在探索、徘徊阶段。为此，我们课题组针对滹沱河进行了生态综合整治研究，提出了滹沱河生态环境修复的理论和实施方案，在一定程度上为国家推广干旱河道的生态环境整治与建设提供了科学依据。

2、国内外河流的治理思想 2.1 国外河流治理进程

国外对河流生态环境的研究和实践已有一百多年的历史，取得了显著的效果。通常的做法是基于河流生态系统的管理和维持生物多样性的河流流量研究，通过改善河流水质、重建和恢复生态等内容的实践来改善生态环境，如减少枯水期引水量，大幅度减少地下水开采。

国外对河流实施单一目标管理的立场是为了避免洪水，以保证居民的安全，即以质量转移动力学为基础，通过建立河流和洪泛平原生境、建设人工大坝等工

程措施，降低洪峰流量，使日流量趋于稳定。但这样做存在的问题是河流经长时间的运行，来自上游的沉积物不断积累，冲刷洪水流量减小，水和沉淀物的自然流动受到抑制，水流携带的泥沙沉积在水库和下游地区，河流的生境趋于恶化。河流综合管理研究则弥补了单一目标管理的不足，采用河道内流量增量法、蒙大纳法、流量持续时间曲线法、栖息地排水法、水力学评价法等方法，从河流的研究范围和尺度、河流系统分类和评价、河流恢复、稀释用水及维持生物多样性的河流流量5个方面统筹考虑，以维持河流生态环境的自然平衡。最具代表性的是Ward提出的四维河流生态系统，即河流在纵向、横向、垂向和时间分量上具有连续性、相互性、融合性、延续性特点。

在维持生物多样性的河流流量研究中，20世纪90年代以前对生态需水量的研究主要集中在河道自身的物理形态、所关心的鱼类及无脊椎动物等对流量的需求方面，对整个生态系统的完整性未能加以充分考虑。20世纪90年代后，petts认为在河流管理中，应从纵向的连接、洪泛平原的流量、维持河道的流量3个方面进行考虑，并提出确定生态系统可接受流量的两个步骤：一是制定生态目标和综合目标，提出生境和物种数量可接受的损失度，如在荷兰的自然政策方针中，生态系统可接受的最大损失度为物种的5％；二是参照基流量、考虑当前可接受的平均流量、极低或极高的流量及频率和持续时间，确定可操作的最小单元，并提出相应的具体生态目标。2.2 国内河流治理进程

与国外相比，由于国内缺少对河流生态环境的正确认识，只注重经济建设，忽视对生态环境的维持，出现了城市和工业用水挤占农业用水，农业用水挤占生态用水的现象，导致生态环境恶化，进而对经济的可持续发展构成极大威胁，具体表现如20世纪90年代以来黄河频繁断流、北方地区沙尘暴肆虐、江河湖泊水体污染严重。

近几年，随着人们对河流认识的深入及工程的实施，对河流的生态环境治理从原来仅对河流水环境污染进行治理和改善水环境质量逐步向河流生态用水、河流生态恢复及湿地、流域生态建设等方面扩展，如成都的府南河、太原的汾河、济南的小清河等河流水环境改善工程。但从流域及河流两侧的社会发展、产业调整、土地及规划控制、生态景观建设等方面进行综合研究的成果甚少，基本上没有工程实践。

3、对滹沱河(石家庄段)生态环境的认识 3.1 生态环境现状

滹沱河是海河流域的主要支流，发源于山西省繁寺县，流经山西、河北两省，共有256条支流汇入，全长513.3km，流域面积为4.6万km2。据历史记载，滹沱河易决善迁，改道频繁，行洪时主流摇摆不定，冲淤变化迅速。

(1)地质地貌。该区域位于滹沱河河漫滩地带，其地质类型属河漫滩侵蚀堆积土体结构。岩性以粉细砂为主，局部夹有中粗砂。土体结构松散，地壳稳定性

较差，易造成不均匀地面沉陷和地面裂缝。土壤发育在冲积母质上，类型为褐土、新积土、风沙土、潮土、水稻土。地形地貌特征明显，河谷宽阔，河曲发育，多浅滩。

(2)水资源。该区域内有滹沱河及小青河、汊河、古运粮河、周汉河4条支流。此外，还有北泄洪渠。该流域内有岗南和黄壁庄两水库，总库容量为27.8亿m3；地表河流呈现“有河皆涸，有水皆污”的状况，即使在常年有水的河段中，属V类以上水质的河段约占60％。地下水资源丰富，是城市地下水的主要采集区，担负着为市区和当地提供工农业生产和生活用水的重任。但由于多年来的长期超采，地下水位逐年下降，市区地下水下降呈漏斗状，漏斗中心水位降至38m～42m，漏斗区面积已近400km2。

(3)植被资源。据卫星遥感影像解析和现场调查，该区域内有陆地(含湿地)乡土、栽培和野生高等植物种类共计175种，植被总覆盖率为28％～30％。

(4)土地资源。起初，滹沱河沿线仅限于农垦，两岸滩地内并无村落。19世纪初，京汉铁路和滹沱河导流堤(又称月牙堤)修建后，该区域开始出现农业生产。到20世纪50年代～60年代，石家庄市政府、正定县决定在滹沱河两岸开辟林场，进行大规模植树造林。至20世纪70年代后期，受“边、散、洞”布局指导思想的影响，在月牙堤内相继建设了教育、科研单位及一些大型工业企业。进入20世纪80年代后期，快速的经济建设导致生态环境越来越恶化。到2003年底，现状土地利用基本为农用地，用地结构为乔木用地15.0％、草地17.2％、耕地49.0％、水面2.1％、苗圃1.4％、垃圾用地0.6％、建设用地8.3％及裸沙6.4％。3.2 主要环境问题

从目前看，滹沱河的生态环境具有综合性特征，必须从系统性、独立性、相关性角度进行比较、分析，筛选出主要矛盾。

(1)土地利用方式不能满足滹沱河地区的生态功能要求。滹沱河两岸植被稀疏，沙滩裸露，垃圾遍布，为城市的沙尘污染源，同时，地下水下降漏斗区面积逐年扩大，地下水位不断加深，地下水受到污染。

(2)产业结构不合理，土地利用粗放，综合效益低下。从对产业进行调查的结果看，各产业都处于较低层次，经济水平整体较低。第一产业以传统的种植业和林业为主，科技含量较低；第二产业以二、三类工业为主，无朝阳产业，经济效益低，环境污染严重；第三产业以商业为主，科研教育初具规模，但文化、旅游、科技、服务发展水平相对较低。

(3)土地无序开发，环境承载力下降。一方面，农民过度垦荒，无节制地向土地索取粮食，将多年的湿地、成熟的草甸变成耕地，大面积的果园、林地被复耕为农田，加快了土地贫瘠化和沙化的速度；另一方面，在月牙堤内，一大批科研院校，甚至几十家企业进行开发建设，严重超出了该区地下水的自净能力和环境承载力。

(4)基础设施短缺，生态环境的保障体系不够健全。无统一的供水体系，直接影响到城市供水设施的安全可靠性；排水设施和污水处理设施及环卫设施的不完善，导致污水未经处理就直接排入河道或渗坑。

(5)用地布局混乱，建设无序，景观质量较差。滹沱河的建设用地布局分散，生产、生活用地混杂，交通不畅，空间无序，沿主要干道两侧的建筑破旧，河道两岸垃圾成堆，生态环境日益恶化，与石家庄现代化大都市的整体形象要求相去甚远。

(6)绿化面积少，植被疏枯，固沙树种、草种单一。整个研究区域内林地少，仅3000hm2，约占研究区面积的15％，且林带种植结构简单，郁闭度很低，绿色屏障残缺、连续性差。

4、滹沱河生态环境修复

对于滹沱河河道的治理，我们在保证其水利功能的基础上，提出复合生态系统治理理念，即保持河流的连续性和与城市的共生互补性，重点处理好河流两侧的土地利用模式，以及重点做好生态防洪、植物生态系统的修复工作。4.1 土地利用模式

基于滹沱河流域的特殊功能，在综合建设适宜性、景观适宜性、生态适宜性和经济适宜性评价(表1)的基础上，通过环境目标、社会目标、经济目标三大目标的和谐发展，在坚持“生态优先、景观经济并重”的原则下，制定出科学合理、优化可行的土地利用模式—“一线、两岸、三段、六区”，使该区域成为石家庄市区北部的绿色生态屏障、水源涵养区、风景旅游度假区、近郊森林公园、生态农业教育科研基地。

“一线”是指在滹沱河行洪制导线以内，结合防洪要求分断面进行控制，300m以内(五年一遇)为永久性河道，300m～800m为沙地草甸，800m以外至行洪制导线为疏林草地。“两岸”为防风林带。“三段”是指滹沱河3个功能有别的宏观功能段，即南水北调工程以西为集园、林、果、田、居为一体的大地自然景观功能段，南水北调工程—京深高速公路段为游憩休闲度假功能段，京深高速公路以东为农、林、苗结合型的生态农业种植功能段。“六区”是指6个生态功能区，即生态防护区、生态恢复区、生态园林区、生态展示区、生态农业园区和生态聚居园区。4.2 生态防洪

滹沱河流域属东亚季风气候区，季节性雨季明显，洪水灾害具有迅速且持续时间较短的特点。虽然修建了岗南、黄壁庄两个水库和一些其它防洪设施，但防洪标准也不足十年一遇。为保证滹沱河(石家庄段)顺利地行洪、泄洪和利于滹沱河(石家庄段)区域生态环境的快速恢复，我们提出了生态防洪的措施。

在滹沱河北岸的大孙村村南建设雁翅柳生态软堤防，对滹沱河北岸制导线以外的已开发的河滩地进行“退耕还林”。同时，对现有荒滩实施绿化工程，改造现有低质林区。

将滹沱河南岸的生态防洪分为3段。①黄壁庄大坝下至南水北调中线段：保留原有不规整的天然沙堤。对不完善的河堤，按照设计制导线建设生物软堤防。水库大坝下的河道两侧多短沟，适合建设柳谷坊。②南水北调中线至京珠高速公路段：在京广铁路西侧，改造现有月牙堤，堤外侧表面种植地被植物护坡，内侧为青石条干砌堤坝，便于生物、水分、养分的交流。其中，京广铁路东侧至汊河入滹沱河口段，采用回填采沙坑、整修护砌岸坡等工程措施，紧靠滹沱河深槽右岸新建南堤。③京珠高速公路以东，机场路以东段：整修堤防，在无堤防的村庄外沿规划制导线建设生物软堤防，在受到洪水冲击的堤内侧建设雁翅柳防浪林。4.3 植物生态系统的修复

根据河道水资源、气候、土壤等特征，结合景观建设的需求和河道的水利功能，提出横向层叠、纵向梯级的河道治理理念和采取林景型、林经型、林生型3种主要的片林复层结构种植模式。4.3.1 横向层叠、纵向梯级的河道治理理念

(1)横向层叠。横向层叠是指河道、河堤和阶地3层治理断面。河道：在河道内禁止挖沙，平整滩地，依靠两岸生态环境的修复，自然固定流沙，形成沙滩河床景观；300m～800m的河漫滩，是传统的行洪滩道，严禁种植阻水植物，禁止在河滩地内开荒造田，保护野生草本植被，逐步形成沙地草甸草原景观；800m以外至行洪制导线是营造生物防洪和疏林草地景观地带，可建设柳、桑缓洪雁翅绿化工程。河堤：一是在迎水面密植乔、灌木，建设生物软堤防；二是在人工堤防中，采用柔性护岸，以草本植物、灌木为主，其中迎水坡可采用三维生物网草皮护坡，坡脚应设防护林；三是保证有500m宽的大面积堤岸积防护林带。阶地：在恢复农田防护网的基础上，发展复合型农林业或都市型农业，改变单一的农作物耕作模式。在此基础上，利用沙地景观、河流水环境、森林植被，发展以观光游览与休闲娱乐为主的旅游产业。

(2)纵向梯级。纵向梯级是按照河道的自然特性、水利功能及其所承担的功能和职能将其划分为3段。上段为黄壁庄大坝下至南水北调中线—保护原有的人工林和防护林带，继续扩大人工造林和防护林带，形成水土保持区和水源涵养区；中段为南水北调中线到京珠高速公路—整合资源，治理污染，种树植草防风固沙，构建以月牙堤围合地带为中心，以沙地河滩绿色生态恢复为主题的城市近郊休闲区；下段为京珠高速公路以东，机场路以东—建立复合型农林区，发展花卉、蔬菜、果品、畜牧业，实现生态效益与经济效益的同步提高。4.3.2 片林复层结构种植模式

为使滹沱河南岸的片林、林带更好地发挥生态效益，提出片林复层结构种植模式理念。该模式包括“春景”“夏景”“秋景”“冬景”“四季景观”5种林

景型模式，“林果”“林药”“林蜜”3种林经型模式，“防护模式”“耐瘠薄模式”2种林生型模式。这三种复层结构种植模式的设计，均以1hm2为设定面积，乔木占地面积最小以20m2/株为计算单位，乔灌比例为1∶2。

(1)林景型模式。通过垂柳、水杉、红瑞木、棣棠等树种的搭配，形成丰富的天际线及红、黄、绿的视觉效果，达到春季可观绣线菊，夏季可观满树金黄的栾树，秋冬季可观多姿百态的红瑞木、棣棠的景观时序。具体种植模式为：①上木。栾树(200株)+垂柳(100株)+水杉(50株)。②中木。绣线菊(黄栌)(250株)+红瑞木(红叶小檗)(150株)+棣棠(金叶女贞)(100株)。③下木。玉簪(400墩)+金银花+丹麦草。

(2)林经型模式。在产生经济效益的同时，创造一定的生态效益和社会效益，即选取多种药用植物，形成春季连翘夺目，春夏之季金银花、芍药竞相争妍，夏季珍珠梅串串白花驱暑，秋季银杏渲染片林景色，冬季侧柏苍翠的景象。具体种植模式为：①上木。侧柏(200株)+银杏(100株)+杜仲(50株)。②中木。连翘(200株)+珍珠梅(250株)+枸杞(150株)+红叶小檗(100株)。③下木。金银花+宽叶麦冬+芍药。

(3)林生型模式。以防风治沙尘污染为目标，选取连翘、泡桐、丁香等滞尘、抗污染能力强的树种，形成夏秋开花、冬显干皮的特色。具体种植模式为：①上木。毛泡桐(200株)+皂荚(100株)+白皮松(50株)。②中木。珍珠梅(250株)+连翘(200株)+紫丁香(150株)+木槿(100株)。③下木。山荞麦+地锦。

5、结论

生态修复　黄家山 篇3

密云县科委相关负责人介绍，在科普基地建设以前，该地土层薄，山地风化层较厚，土壤为黄褐色和黄棕色土壤，沙化严重，保水保肥力差，山体裸露部分多。土壤PH值在5.9～8.5之间，大部分居中性或微碱性。由于人为影响极为严重，林木稀少，植被种类极少，分布着半旱的荆条灌丛和散生荆条、官草、白羊草灌草丛，没有乔木和高木形成的群落，山体的植被覆盖率极差，山体沙化度极为严重。

通过2年多时间的修复和建设现已栽种植物草本、灌木、大木大约100多万株，种类大约在300种，在几乎垂直面山坡绿化25000平方米。修路时放坡面干沙的植物垫绿化1000平方米。建成温室3座共1600平方米。已完成小流域间歇性湿地综合性治理面积3000平方米。

该基地正在建设华北野生本草纲目园，目前已经栽种中草药400多种。管理方法以自生为主，不进行过多的人为管理，使中草药形成可以自然更新的植物种群群落。

该基地正在进行荒山改造工程、恢复湿地工程、生物多样性保护工程。在恢复湿地工程中完成了清理河道、岸边治理、集雨水池、防渗技术、植物选种工作。

生态修复模式 篇4

潘集矿位于淮南市潘集区境内, 属于典型的高潜水位类型矿区, 开采沉陷后, 地表沉陷区形成大面积积水, 造成严重内涝, 土地破坏程度大, 生态环境恶化, 严重制约了当地经济的可持续发展, 并带来一系列的社会和环境问题。近年来, 潘集区被定为淮南“亿吨煤”基地和“煤电一体化”基地建设的主战场, 采煤沉陷区将不断扩展, 矿区生态环境随着工业三废 (废水、废液、固废) 的产生, 破坏也日趋严重, 因此在矿业持续稳定发展带来经济效益的同时, 治理和改善矿区的生态环境尤其重要, 围绕潘集矿采煤沉陷地破坏和修复这一课题做研究, 采取必要的治理修复措施, 建立适合该矿区的修复模式, 走“环境治理”和“经济发展”相结合的道路, 这必将为“潘集生态环境修复科技示范区”建设奠定坚实基础。

2 采煤沉陷对生态环境的影响

2.1 煤炭资源开采概况

潘集矿区境内有五大煤矿, 其中属于大型矿井的有潘一、潘二、潘三3对, 潘北、朱集大型矿井已于2007年8月建成投产。潘一、潘三矿设计年产300万t, 通过技改, 现分别能达到年产原煤600、500万t;潘二矿经技改后到2008年年产原煤量将由原来的100多万吨达到280万t;设计年产400万t的潘北煤矿已建成投产, 该矿井地质储量6.4亿t, 设计可采储量2.87亿t;朱集矿设计生产能力400万t/a, 届时五大煤矿总设计年产3 400万t。

在潘集区内, 除了几大矿井的投产运行, 还将建设大型坑口电厂以及煤矸石电厂, 现在潘集电厂正在规划建设中, 田集电厂 (4×60万kW) 已建成运行, 同步安装烟气脱硫设施、高效静电除尘器、烟气连续监测装置, 选用电厂北面的潘一矿沉陷区作为综合利用灰渣的贮灰场, 潘集电厂投产后的粉煤灰将填充潘三矿东部沉陷区。显然, 伴随煤炭开采和坑口火力发电厂的建设, 将产生大量的废渣 (主要为粉煤灰和煤矸石) , 这些工业废物长期堆积, 不仅严重污染环境, 而且导致资源的浪费和破坏, 给人们的生产、生活及社会安定造成不良影响。

2.2 煤炭资源开采对土地的破坏

采煤沉陷严重破坏土地资源[1], 采空沉陷在破坏土地的同时也扰乱了原来的稳定的土壤结构, 水肥沿倾斜的地面和开裂渗透流失, 形成严重的跑水、跑肥、跑土的“三跑土”土壤肥力下降, 盐渍化严重[2]。在雨季, 地面存放的矸石山和粉煤灰由于受雨水冲刷或风吹, 大量矿物质粉尘、煤灰流入积水坑后又流到田间, 造成土地综合污染。潘集区的采煤沉陷区原来皆为耕地和村庄, 目前沉陷区总面积为2 746 hm2, 人均沉陷地0.051 hm2, 预计到2010年人均沉陷地将扩大到0.053 hm2。

2.3 煤炭资源开采对水体的危害

采煤沉陷对水环境影响主要表现在对地表水的破坏, 矿区水文地质条件受到严重改变, 进而影响区域地表水体, 减少了地表水资源, 改变了地表水与地下水的循环方式, 开采沉陷范围内的地表水溃入井下也会导致灾害性突水事故的发生, 同时矿井水的水质受到一定程度的影响。采煤时由于抽出地下水, 所含的有毒化合物被排放后, 严重污染水源地。沉陷区不断扩展, 致使矿区水生态环境不断恶化, 有些沉陷水域已出现富营养化。淮南煤矿区沉陷积水面积随着煤炭开采由1992年的6 709 hm2扩大到2003年的11 000 hm2左右, 扩大速率约为390 km2/a, 煤矿沉陷区水深一般3~10 m, 老的沉陷区可达20 m之深[3]。

3 采煤沉陷地的破坏趋势及修复情况

3.1 采煤沉陷区生态破坏发展趋势

沉陷不仅破坏土壤、水体, 对植被的危害也十分严重, 大量的植被和树木被毁;沉陷造成土地坑洼不平, 积水成坑, 土地条件严重恶化, 形成坑、坡、泡、湖, 土地荒芜化, 土壤结构和破坏也遭到破坏, 导致土地贫瘠化;动物群系受到干扰;地面矸石山、粉煤灰等矿山废弃物成堆不仅影响生态景观, 而且一旦受雨水淋溶、风吹则污染水体、农田和居住环境;湿地夏季污水散发难闻的气味, 雨季脏水四溢, 威胁民宅、农田和交通安全, 破坏植被, 改变生态, 干旱时, 矸石山受高温影响, 散发大量气体严重污染空气。

据有关预测, 随着老矿的续采和新矿建成投产, 2004~2007年间沉陷区面积每年将以100 hm2幅度增加, 2008~2015年间沉陷区面积每年将增加200 hm2[4]。预计到2010年沉陷地面积可达3 804 hm2, 其中相对稳沉坡地面积1 300 hm2, 常年积水面积1 500 hm2, 湿地面积1 004 hm2。到2015年全区沉陷区总面积将达到4 906 hm2, 占本区土地总面积8.3%, 占耕地面积13.76%, 届时矿区的生态环境、自然景观、土地利用结构以及农村社会经济条件都将发生巨大变化。

3.2 采煤沉陷区修复现状

潘集区境内现有6万多亩采煤沉陷地, 在已被利用的沉陷地中, 由于多种原因, 产值较少, 经济效益低, 其中低产田1 020 hm2, 低产水面820 hm2, 粮食每公顷年产仅3 690 kg。存在的主要问题有: (1) 虽然沉陷地已被不同程度利用, 但是耕作粗放, 投入减少, 管理水平低, 广种薄收。大部分沉陷地一年只种一季, 只种不管, 处于半抛荒状态, 同时由于沉陷地面倾斜不平, 水系被破坏, 种植业一般以旱粮为主, 极少种植水稻, 产量很低。 (2) 大量农村剩余劳动力逐年增加, 成为严重的社会问题。 (3) 随着沉陷地的不断扩展, 矿区的生态环境、自然景观将受到不同程度的破坏。

3.3 生态环境修复潜力评价

潘集采煤沉陷区基本上分为东、中、西三大片, 分布是潘一矿、潘二矿、潘三矿3个沉陷区。潘一矿沉陷区又分为秦庄、潘庄、杨集、转塘4个片;潘二矿沉陷区分为新庄、西湖、陶王村3片;潘三矿沉陷区分为集南、夏圩、张圩、荣庄和秦万村5个片。根据沉陷区的稳沉程度、土地条件、恢复难易和恢复前景, 对复垦潜力进行评估, 因地制宜分别采取高效农业、生态农业和常规农业等治理模式。对稳沉沉陷区, 由于地表不再变动, 以治理为主, 土地条件适宜的, 尽量复垦为耕地;对基本稳沉沉陷区, 以治理改造为主, 选择适宜方向, 开展综合治理;对未稳沉的沉陷区, 由于地下仍在采掘, 地表仍将下降, 主要以利用为主, 不搞永久建设。

4 潘集区采煤沉陷地生态修复总体规划

潘集区采煤沉陷地的生态修复是在当地人民政府的支持下, 联合高校申报的安徽省“十一五”科技攻关项目, 开展区内田集电厂储灰场 (采煤沉陷地) 原状粉煤灰生态化处置利用与沉陷地生态修复模式系统研究及示范, 建成采煤沉陷地生态修复科技示范点, 为实现“生态潘集”建设目标奠定基础。该项目研究范围包括两类工程, 即非充填和粉煤灰充填复垦采煤沉陷地生态环境修复, 整个项目成果将两类工程有机结合, 统一规划, 实施系统生态环境修复工程, 生态修复的总体规划如图1所示。

5 采煤沉陷地生态修复模式的建立

5.1 非充填采煤沉陷地生态修复模式

针对规划区沉陷地破坏的基本情况, 结合其社会经济发展状况, 在合理借鉴国内外先进复垦经验的基础上, 可采取的工程修复技术有:疏排法、挖深垫浅法、围堰分割法、平整土地法[5]。利用这些措施进行采煤沉陷区的非充填复垦, 建立生态修复模式。

(1) 建立生态农业综合养殖场。

该模式利用开采沉陷形成积水的有利条件, 通过挖深垫浅、疏导水系、完善农田灌溉水利系统, 把沉陷前单纯种植型农业, 复垦成种植、养殖和畜牧加工相结合的生态农业。具体工程措施将浅积水区再挖深, 形成沉陷塘做为精养鱼塘, 种植水生植物或其他水产养殖, 然后用淤泥造地种植农作物, 或栽植果树, 在沉陷边坡地种植果树和牧草, 周围还可以建立小型的禽畜养殖场, 这样可充分利用禽畜粪便肥塘养鱼, 塘泥肥田, 植物秸秆和牧草作饲料, 由此形成一个以食物链为纽带的综合养殖小基地。

(2) 发展水产养殖模式。

由于该区煤层较厚, 属于典型的多煤层开采, 因而形成的稳定的深层沉陷区深度较大, 范围较广, 水体深, 可改造发展水产养殖, 采用围网和拦网方式建立渔场, 若条件允许可以建立机械化网箱渔场, 要求分布在较大的水域中央, 成本较人工设网低。网箱利用太阳能作为能源, 定时投放饵料, 分层饲养, 一般可分5层, 不同鱼种搭配投放[6]。淮南谢三矿利用沉陷区水面养鱼, 每亩水面平均产鱼200~300 kg, 其经济效益较原来相应面积的农耕地要高得多。同时可考虑在周围配套发展简单的禽畜养殖、果树蔬菜种植及农副产品加工业, 按照生态学食物链原理进行合理的组合, 实现以水产养殖为主, 种、养、加综合经营的模式。

(3) 浅层沉陷区挖塘造地模式。

利用挖深垫浅法将造地和挖塘相结合, 这种方法是改造沉陷浅积水区、季节性沉陷积水区的最佳方法。浅积水区由于水浅不能养鱼, 雨季地涝不宜耕种;季节性积水沉陷地的土壤结构随着季节的变化而不同程度的发生变化, 湿雨季节变湿呈沼泽状, 干燥季节呈板结状[7]。鉴于这类沉陷特点, 通过挖深沉陷量大的区域获得土方, 填充抬高下沉量小的区域, 平整后用于农作物种植或栽植果树发展果品业, 而挖深部分则用于养鱼或进行其他水产养殖, 开发渔业、养殖业。

(4) 生态园林重建模式。

依照规划区沉陷地破坏的基本特征, 综合利用各类工程复垦措施, 将成片稳沉的采煤沉陷区进行挖深垫浅、场地平整, 在沉陷水域栽种各类观赏性植物, 平整的土地用来建造林带, 以高大的乔木为主体, 乔灌草合理配植, 在绿化带周围, 水塘周边布置园林椅, 建造亭台楼阁等娱乐休闲场所, 同时完成道路、水、电等基础设施配套建设, 按照生态景观学原理合理规划, 以发挥最大的生态效益和景观效益。

(5) 发展生态旅游业。

利用大水面、深水体、优水质的沉陷区发展旅游业, 这是一种新型的修复模式, 将传统的生产型复垦转变为服务型开发, 在沉陷水域兴建游乐设施, 岸边进行园林种植和亭阁建设, 发展旅游业, 同时在复垦的土地上开发具有旅游价值的农业资源、农产、田园风光, 将农业和旅游业相结合, 建立起以农业养旅游、以旅游促农业的互动机制, 打造一种新型的“农业+旅游业”性质的生态旅游模式。

5.2 充填采煤沉陷地生态修复模式

(1) 煤矸石充填沉陷区造地复田、营造基建用地模式

潘集矿区煤矸石较多, 已形成大小不等的矸石堆、矸石山, 不仅占用大量土地, 而且对周围大气和水体造成二次污染, 改造利用方式之一是将其充填塌陷区造地覆田, 先取出塌陷区的表土堆放于一边, 用矸石回填到一定高度, 压实后覆盖一层表土, 作为农林种植用地, 另外在塌陷凹地边缘处采用挖深垫浅办法, 使垫高部分土地恢复耕地, 挖深部分积水后, 发展水产养殖业。再者, 煤矸石回填复地后可供矿区或城镇生活及生产基建用地。如利用张集矿井环境特点, 以岳张集镇为中心建设的城镇规划区, 则是将塌陷边缘下沉量不大的地区, 采用煤矸石分层回填分层振压的方法, 进行宅基地的回填, 作为矿井和农村塌陷区搬迁的宅基地。矸石的利用规划如图2所示。

(2) 粉煤灰充填造林、覆土造田模式。

燃煤电厂排出的粉煤灰是电厂难以解决的固体废弃物, 建设筑灰场既压占土地, 又污染环境, 并耗费大量资金, 将粉煤灰通过管道或运输方式送往塌陷区造地复田或复土造林, 是一个极有成效的利用方式。经验表明, 在粉煤灰上覆盖一层30~40 cm厚的土层, 再植树造林效果良好, 可种植的树木如水杉、龙柏、杨树等。因此, 建议淮南采煤沉陷区应在粉煤灰填充后的区域重点发展林业生产, 以提高生态效益和经济效益。粉煤灰充填复垦系统示意图如图3所示。

5.3 动态沉陷区的可利用模式

潘集区的几个大型矿区开采时间不长, 属于典型的兴盛型矿区, 目前地下的煤炭开采正在进行, 因此形成一定规模的动态沉陷地, 如何提高这部分土地的生产潜力至关重要。这些区域开采沉陷的特点是地层尚不稳定, 地表形态在不断的变化中, 水域面积和水体深度变化较大[8], 深浅不一, 可考虑鱼、鸭混养短期粗放式经营, 在无积水或浅积水处进行土地平整建立可移动蔬菜大棚栽培复垦模式, 也可以因地制宜地重点发展水产、水禽和水生蔬菜, 在沉陷坡地进行季节性农作物种植, 但不适宜大量投资进行农田-鱼塘生态系统的综合整治与综合开发。

6 结语

近年来, 潘集区加大了矿区采煤沉陷地开发利用的力度, 多个项目申报成功, 预计全区实现土地开发复垦整理面积3 200 hm2, 新增耕地1 400 hm2。目前, 2003年的工程项目已实施完成, 沉陷区的农业生态环境及农业生产得到了较好的恢复与发展, 2004、2005年工程项目正在实施中, 本文是以建设“生态潘集”为宗旨, 针对2006年的复垦项目而进行的修复模式研究, 需要进一步提高科技投入, 将沉陷区生态农业、种植业、工业、旅游业等有机的结合起来, 实现经济、社会和生态效益的最大发挥, 为淮南其它矿区日后的修复提供科学依据。

参考文献

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[6]何斌, 张若泉.采煤塌陷区复垦与矿业城市生态经济发展战略研究-以安徽省淮北市为例[J].资源和产业, 2003, 5 (5) :59-62.

[7]毛汉英, 方创林.兖滕两淮地区采煤塌陷地的类型与综合开发生态模式[J].生态学报, 1998, 18 (5) :449-454.

河流生态修复浅议 篇5

河流与人类社会发展息息相关,具有重要的社会意义.在人类社会的.发展过程中,自然河流逐渐渠道化、非连续化,城市河流更是开发过度、污染严重.近年来,河流的生态问题受到广泛关注,人们开始重新认识和利用河流,提出了河流牛态修复的理念.本文对河流生态修复的理念进行了阐述.提出了河流生态修复的原则,之后从生态护岸、水质改善、生态景观建设3方面对现行的河流生态修复技术进行了说明.

作 者：王韶伟 徐劲草 许新宜 WANG Shaowei XU Jincao XU Xinyi  作者单位：北京师范大学水科学研究院,水沙科学教育部重点实验室,100875,北京 刊 名：北京师范大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)： 45(5) 分类号：P3 关键词：河流生态修复   理念   原则   修复技术   river ecological restoration   concept   principle   restoration techniques  

浅谈河流的生态修复 篇6

关键词：河流 生态修复 河道整治

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-122-02

随着社会发展，城市化进程加剧，生活生产行为以及在城市化进程中对河道河流的整治，违背了自然的规律，造成了河流生态系统的功能逐渐退化。另一方面，随着人们生活水平的提高，人口数量的增加，所需求的水资源量不断增加，对水质的要求也在不断提高，河流生态修复已经变得十分必要。

1 人类活动对城市河流系统产生的干扰

随着社会的快速发展，城市化进程对区域的生态环境产生了巨大的影响。人类的生产生活对河道的自然形态结构、河流的水质等的影响也日益显现出来。主要表现为：(1)生活生产的污染物向水体排放；(2)由于水利工程（如：筑坝、水库、堤岸）的建设，造成了生态流量不足，河流形态表现出不连续性，部分河流甚至出现断流的情况；(3)许多水景观质量被破坏；(4)地区地表硬化，河床的材料由具有透水性能的材料变为硬质化的不透水性材料。

人类的活动使得河流生态系统的功能日渐简单化，仅仅局限在景观娱乐，排泄纳污通道方面，由于河流污染，堤岸加固，河道底部防滲、固化处理等，河流生态系统的水源供应，水产品养殖，水流运输，补给地下水等功能日趋衰弱。

2 国内外河流生态修复现状

河流生态修复是生态工程学的一个分支，利用综合方法，使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退化的自然功能。恢复河流系统健康，实现河流和人类的和谐发展是河流生态修复的总体目标。通过河流生态修复重建健康的水生生态系统，形成各种生物群落配比合理、结构优化的河道生态系统，并且使河流生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的动态平衡过程。

2.1 国外河流生态系统修复现状

20世纪40年代，德国学者最先提出了“近自然河道治理工程”的概念，接近自然，植物作为首选的工程材料，重点维护动植物及生态的相互协调作用。20世纪80年代莱茵河的生态恢复计划，投入了数百亿美元，终于在2000达到了目标，为河流生态修复提供了许多经验。20世纪90年代，河流生态修复的技术愈加成熟，英国成立了河流生态修复中心，开始在流域尺度下开展河流生态修复并且制定了河流修复指南。美国出版了《河流廊道修复》，佛罗里达州开始对密西西比河、伊利诺伊河以及凯斯密河流域进行生态修复。

2.2 国内河流生态系统修复现状

我国河流生态修复到20世纪80年代才开始被重视，起步较晚，所以处于探索阶段。我国在河流生态修复过程中也显现出一些问题，主要是偏向于水质的改善，而忽视了河流的生态系统结构以及功能的修复改善。位于浙江海宁市的辛江塘及北京市北护城河、转河等河道整治工程，采用了恢复河道自然平面形态、多样性断面，增加水栖多样性、植被护岸等手段，水质得到改善，生物多样性逐渐恢复，工程投资低，治理效果良好，为我国今后的河流生态修复提供了十分宝贵的经验。

3 河流水系生态修复的任务及原则

河流水系生态修复的任务：(1)改善水质、水文条件。包括水力学条件、水量等方面的改善，合理配置水资源，维持最小生态需水量。控制污染源头，提倡清洁排放改善水质。(2)改善河流地貌特征。恢复河流的横向连通性和纵向连续性，扩大滩地，防止河床材料硬质化。(3)稀有、濒危物种的恢复。恢复水陆交错带植被，注重河流生物栖息地的建设。

城市河道系统生态修复应遵循的原则：(1)遵循自然原则。根据河流生态系统的自我调节能力，合理利用，适当的进行人为改造，保证河流系统自然、健康发展，构建河流与人类的和谐关系。(2)功能协调原则。在河流的不同时期和不同河段有着不同的功能需求，因此主要功能要优先考虑，各项功能相互协调。(3)生态循环与平衡原则。生物多样性是维持河流生态系统平衡和健康的基础，增加河流系统的生物多样性,使河流系统的物质和能量处于良性循环。(4)景观美化原则。经过河流生态修复后，可以给人们带来美好的享受。依据景观生态学原理，增加景观异质性，保留原河道的自然属性，运用植物以及其他自然材料塑造亲水的河流景观，突显城市地方特色与文化。

4 河流生态修复技术

4.1 河道自然形态的恢复

我国河道整治主要存在的问题有：(1)河道景观植被群落缺乏，植被种类单一化；(2)河道大部分都为为混凝土或浆砌块石梯形明渠的构筑形式，此种形式导致河道硬质化现象突出，还显的十分生硬、单调。

在保证防洪安全的前提下，合理拆除阻水结构，将人造化的矩形、梯形断面修整为自然形态，根据河流生态学理念，宜宽则宽、需弯则弯，保持河道的自然平面形态的同时，满足河道的排涝泄洪以及抗旱引水需求，处理好生态保护及土地规划利用两者之间的关系。

4.2 城市河流硬质护岸生态修复

我国城市河流护岸的硬质化已经高达70%，硬质护岸由坚硬石块或者混凝土材料构成，河流被渠道化、人工化极大影响了城市的河流水质和生态景观，破坏了河流系统原有的生态平衡。

河流护岸的生态修复可采用石块、木材、植物或者其他的透水性材料代替硬质材料对河岸进行加固处理，保证河床的稳定同时防止河道的淤积，不阻碍河流中的物质与岸边物质能量交换，改善地下水补给与地表水质量，生态护岸为植物提供了生长的良好条件，能成为动植物的栖息地。

4.3 生物多样性的恢复

生物多样性是保证河流生态系统平衡及健康的基础。恢复生物多样性，首先要恢复生物的栖息地。生态学与工程学相结合，恢复河流水陆交错区的功能，建造能够适合水生动植物、两栖动物生存繁殖的河岸工程生态结构。根据所要修复目标生物的生活习性，可设置鱼道、浅滩-深塘等，还可设置丁坝、乱石堆或者河岸的覆盖物模拟水生生物喜爱的活动环境，来修复河道内的栖息地。另外，还需恢复流域内的栖息地，即恢复涉水鸟类及生活在河滨半水生动物的栖息地。所采用的方式有：(1)食物供给，通过种植鸟类等所要摄取的植物，保证了鸟类所需食物的充足供应，为鸟类生存的提供了基本保障。(2)建造巢形建筑物，通过建造人工巢箱来解决自然巢穴的缺乏问题。(3)建造林间水库，水库放水所产生的洪水效应，可以防止阔叶树木被破坏。

除恢复生物栖息地以外，还需培育物种，来达到物种多样性的目的。人工和生物调节相互结合，在防止外来物种对本地物种造成侵害的前提下，通过选育、培养、引种以及种群动态调控等生物技术，再加以保护，恢复生物多样性，增加水体自净能力，改善水体生态环境。

4.4 改善水质，防治污染

可以采用外流引水稀释冲刷、生态浮床技术、河道曝气、底泥疏浚等方法对污染水体进行处理。外流引水稀释冲刷，可在短时间减小污染负荷，影响污染物沉积率，外流的引入对原水质会产生一定影响，因此，该方法有利有弊。生态浮床技术，利用物种的共生关系，以水生植物为主体，建立高效的人工生态系统，降低河流污染负荷。河道曝气，加速了河流的复氧过程，使溶解氧浓度提高，增强好氧生物的活性，从而提高水体自净能力。底泥疏浚，可以彻底清除地步的有毒有害物质。在治理的同时，要控制生活工业废水以及农业面源污染排入河流，完善管理制度，以达到修复效果。位于江苏省北部的新沂河，水质污染严重，为净化水质利用不同级配的卵石构成廊道系统，通过重力流将水引入廊道，水流通过卵石层，水质得以净化；建立人工湿地，利用湿地的沉淀、吸附、降解等作用，对水质进行处理；利用生物滤池的原理建立的人工快速渗滤池可加快水质的净化，也都达到了不错的处理效果。

5 结语

河流与人类生存息息相关，在城市防洪泄洪方面也起着重要作用，但人类城市化建设对河流的改造，使河岸硬质化，水质及景观遭到破坏，河流生态功能退化，河流的生态修复能够，提高河流自净能力，改善水环境，因此河流的生态修复是十分有必要的。河流生态修复，应从实际功能需求出发，在修复河道的过程中不断实践、积累经验，实现环境与社会经济的和谐发展。

参考文献：

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[7]董哲仁.河流生态修复的尺度格局和模型[J].水力学报,2006,(12):1476-1481.

生态修复模式 篇7

1 研究区概况

1.1 研究区自然条件

研究区域分别位于寻乌县、赣县和南康市。寻乌位于江西省东南端,居于赣、闽、粤三省交接,115°21′22″E~115°54′25″E,24°30′40″N~25°12′10″N。寻乌试验区位于寻乌县文峰乡荷树塘。赣县试验区位于赣江上游的赣县大田乡夏湖村十八湾,114°58'E,北纬25°51'N。地形属丘陵山地,海拔450~500 mm,为亚热带季风湿润气候。南康试验区位于南康市北部的坪市乡,坪市乡地处114°33′28″E,26°7′35″N,降雨多集中在4~5月,年均降雨量1 500 mm左右,地形属丘陵山地,土壤以红壤为主。

1.2 稀土矿区植被状况

寻乌县试验区刘建业等[2]报道了20世纪80年代寻乌县对原来尾砂堆积场的地貌特征进行了整治,根据稀土尾砂的土壤理化状况,采取适应和改良相结合的措施种植植物。不覆表土进行栽植试验,共栽植乔灌草如马尾松Pinus massoniana、苦楝Melia azedarach、黄檀(Dalbergia hupeana、胡枝子Lespedeza bicolor、马唐草Digitaria sanguinalis等包含温州蜜柑Satsuma orange和芙蓉李Prunus salicina sp.在内的11种植物。后期乔木增加了湿地松P.elliottii和枣树Ziziphus imermis两种乔木树种并于行间撒播了雀稗Paspalum thunbergii、狗尾草Setaria viridis、马唐Digitaria sanguinalis草籽,且在栽植和撒播乔灌草植物前施钙镁磷肥对尾砂进行土壤改良,期间追施尿素。结果显示乔木以黄檀较适应稀土尾砂地的土壤条件,生长速度较快,半年平均生长高度约72 cm,成活率81%,一年半后,平均生长高度约188 cm,成活率80%,盖度达70%。其它树种都呈现长势较差,或生长缓慢,或成活率较低。灌木则以胡枝子生长迅速,成活率高,半年平均生长高度约127 cm,成活率87%,一年半后,平均生长高度约203 cm,成活率81%,盖度达80%。在胡枝子行间撒播的3种牧草雀稗、马唐和狗尾草,前期生长缓慢,后期均快速生长并覆盖地面。果树生长情况显示在稀土尾砂堆积场地栽植果木的难度较大。

赣县试验区原土壤是红壤土,地形是红壤坡地,开采前植被是针阔混交林,主要以马尾松、杉木Cunninghamia lanceolata、木荷Schima superba为主,伴生树种有黄瑞木Adinandra millettii、南方荚蒾Viburnum fordiae等,开采稀土后,土壤沙化,植被毁坏,寸草不生。

宋祥兰等[4]2006年开始利用桉树的速生性,在废弃稀土矿区采用1年生桉树容器苗进行造林,试图恢复矿区植被。他们在整地的基础上,采用垫客土的办法穴植造林,栽植的同时施复合肥,并在第二年进行追肥。

南康县试验区是20世纪80年代离子型稀土矿池浸开采后形成的废弃地,该稀土废弃矿区土壤沙化和酸化,几乎寸草不生。总面积约20 hm2,原来是马尾松低产林,伴生有木荷、桃金娘Rhodomyrtus tomentosa、山苍子Litsea cubeba等阔叶乔木,林下地被以铁芒箕Dicranopteris dichotoma、丝茅Imperata koenigii为主。

因稀土废弃地土壤质地差,需选用抗性强的乡土树种进行植被恢复重建。

宋祥兰等[4]人在2011年采用赣南乡土树种构树Broussonetia papyrifera,并选用灌木油茶Camellia oleifera、刺槐Robinia pseudoacacia、固氮植物胡枝子、草本百喜草Paspalum natatu、香根草Vetiveria zizanioides等植物采用乔灌草相结合的模式进行植被恢复。在对矿区地表整治后,采用客土栽植,同时进行施肥的方法构建了以下5种植被恢复模式:1)纯林模式:(M1)构树纯林;2)落叶与常绿混交模式(M2):构树+油茶;3)落叶、常绿、草本配置模式(M3):构树+油茶+百喜草;4)乔木草本配置模式(M4):构树+刺槐+百喜草;5)乔灌草配置模式(M5):构树+胡枝子+香根草。目前各植被配置模式都取得显著的恢复效果。

2 研究方法

2.1 调查方法

根据生态修复区地貌及植被类型布设乔木样地,在乔木样地内设置灌木和草本样方。乔木样地面积为20 m×20 m,在每个乔木样地内设置3个5 m×5 m灌木样方;在每个灌木样方对角线交点设置1个草本样方,面积1 m×1 m。同时设置相应的对照样地并作调查。对各样地胸径≥2 cm的乔木记录树种并进行每木检尺,同时调查植被恢复时间、恢复方式、人工影响方式、林分郁闭度或覆盖度、人工幼林的成活率、保存率等;对灌木、草本记录其种类、高度、覆盖度、数量或多度等。同时记录样地海拔、坡度、坡向、坡位等因子。在每一乔木样地0~20 cm土层随机取3份土样混匀,然后将不少于500 g的土样带回实验室测定其全N、P、K和速效N、P、K,并测p H值和有机质含量。

2.2 生态系统成功恢复的指标及评价

由于环境条件的巨大差异和评价指标的不完善,受损生态系统恢复评价的衡量指标没有统一标准,现被认可的评价方法多为与原有的天然植被群落进行比较来衡量恢复目标是否达到。

2005年国际生态恢复协会公布了9个生态恢复评价指标[5],认为恢复的生态系统应该具有以下特点:1)本地物种是否出现;2)与当地是否具类似的群落多样性;3)能否具有种群繁殖具有的生境;4)常规功能;5)对自然干扰的恢复能力;6)自我更新能力;7)潜在威胁的消除能力;8)群落长期的稳定性;9)生态景观的完整性[5]。

根据研究区具体情况及操作的可行性,笔者选择了以下指标来评价植被生态恢复的效果。

2.2.1 植被指标。

植被指标为多样性指数,该指数基于重要值计算得出。重要值(importance value)是以相对多度、相对频度和相对显著度三项指数的综合来表示群类不同种群的相对重要性[6]。它是一个比较客观的数值,能充分地反映不同植物种群中植物种的地位和作用,因而被大家广泛应用[7,8,9,10,11]。重要值计算公式见[12]。

以Simpson指数(D)、物种丰富度(S)、ShannonWiener指数(H′)、和均匀度指数(E)、作为分析群落物种多样性的指标[13]。计算方法如下:①物种丰富度(S):物种数目。②Simpson指数(D):D=1-∑Pi2,式中:Pi为种i的相对重要值。③Shannon-Wiener指数(H'):,式中:Pi=Ni/N;Ni为种i的重要值;N为种i所在样方的各个种的重要值之和。E=H'/H'max式中H为实际观察的物种多样性指数,H'max为最大的物种多样性指数,H'max=ln S,S为群落中的总物种数。E值越大,多样性越高。

2.2.2 土壤指标。

土壤性质的测定方法:p H采用p H仪测定法;采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质;全N采用凯氏定氮法;碱解氮采用碱解扩散法;全磷和速效磷采用钼蓝比色法;全钾和速效钾采用Na OH熔融—火焰火焰光度法[14]。

3 研究结果

3.1 稀土矿区的物种多样性

群落的物种丰富度指数(S)、物种多样性指数(H')、优势度指数(J)、和均匀度指数(E)数值见下表1。

3个地区进行植被恢复后,与对照样地植被数量及多样性指数都得到了提升,表明进行人工植被恢复的成效是显著的。南康的废弃稀土矿区5种植被恢复模式中,物种多样性以构树+胡枝子+香根草恢复模式最高,其多样性指标S、D、H、E分别为5、0.691、1.379、0.679,其次为构树+刺槐+百喜草恢复模式,其多样性指标S、D、H、E分别为5、0.614、1.252、0.664,构树纯林的生物多样性最低。这可能由于M5和M4模式中,胡枝子和刺槐都是豆科植物,具有较强的固氮能力,能改良土壤,促进植物生长。

桉树Eucalyptus robusta栽植在赣县的废弃稀土矿区试验表明,桉树适宜能力强,其成活率高并能满足正常生长,提高了离子型稀土矿区的植被覆盖度,通过一段时间的恢复可能达到一定的郁闭度。

寻乌的植被恢复试验时间较长,无论人工恢复后的矿区,还是对照矿区,物种多样性指数均较高。采取恢复措施的样地生物多样性明显高于对照样地,表明当初采取的恢复措施已取得良好的恢复效果。目前矿区主要植被为黄檀、马尾松、胡枝子、马唐、雀稗、铁芒萁、狗尾草等,这些物种已完全适应了尾砂堆积场的环境条件。表明在不用客土的情况下,选择合适的植物材料也可以实现稀土尾砂场的植被恢复。

3.2 稀土矿区的土壤条件

土壤p H值是土壤重要化学性质,土壤营养元素的释放、转化和迁移,都与土壤p H值有关,林木生长都有适宜的p H范围,否则生长受到影响。对土壤p H值检测结果表明,未经过植被恢复的废弃稀土矿区,p H值均小于5.0,通过植被恢复后,土壤酸性得到一定的缓和(表2)。南康研究区中,模式M5和模式M3植被恢复模式对改善土壤酸性效果最好。赣县和寻乌研究区中,进行人工植被恢复后,土壤酸性都得到了缓和。

有机质是林木营养元素的重要来源之一。本研究中,有机质含量与试验施肥量有密切关系。表2中,南康5种不同恢复模式的表层土壤有机质平均含量大小顺序为M5>M4>M3>M2>M1,各恢复模式表土层有机质含量均大于对照的0.389%。无论赣县还是寻乌,恢复样地的表土层有机质含量均大于对照样地。

土壤全N含量是土壤氮素养分的贮备指标,综合反映了土壤的氮素状况。南康5种不同恢复模式的土壤全氮含量大小顺序为M5=M3>M4>M1>M2,各模式全氮含量相差不大,且模式M2的全氮含量小于对照,表明全氮含量受短期植被恢复或施肥的影响较小。5种不同恢复模式的土壤速效氮含量大小顺序为M5>M3>M4>M1>M2,各模式速效氮含量相差较大,且都远大于对照样地,表明施肥对土壤速效氮的影响较大。寻乌和赣县恢复样地全N和速效N含量均明显大于未进行植被恢复的对照样地。

土壤速效P能相对反映土壤磷素供应水平高低,可以判断是否需要施肥的依据,磷肥能促进植物苗期根系的生长。南康试验地的5种不同恢复模式的土壤全磷含量大小顺序为M5>M3>M4>M1=M2,且均大于对照样地。5种不同恢复模式的土壤速效氮含量大小顺序为M5>M1>M3>M2>M4,均大于对照样地,表明施肥对土壤速效磷的影响亦较大。寻乌和赣县恢复样地全P和速效P含量均明显大于未进行植被恢复的对照样地。

钾K也是衡量土壤肥力的一个重要指标。表2中,南康5种植被恢复模式0~20 cm土壤剖面全K含量大小顺序为M5>M1>M3>M4>M2;速效钾含量大小为M2>M5>M3>M4>M1。无论全K或速效K,恢复样地的含量均大于对照样地,表明植被恢复有助于提高土壤肥力。赣县和寻乌的结果与此相同。

4 结论与建议

综合植被多样性和土壤的各项理化指标,在赣南的废弃稀土矿区,构树+胡枝子+香根草(M5)和构树+刺槐+百喜草(M4)都是较好的植被恢复模式。桉树在植被恢复中效果显著,今后可以把桉树作为稀土矿区植被恢复的优先考虑树种。稀土矿区植被恢复中,构树、刺槐、黄檀、马尾松、胡枝子、马唐、雀稗、铁芒萁、狗尾草、香根草、百喜草等11种植物都是优良的矿区植被恢复材料。

李恒凯等[15]人通过定南县岭北稀土矿近20 a的遥感影像分析,结果显示,近年来随着稀土开采规模的不断扩大,荒漠化日益严重,局部地区生态环境持续恶化。由于矿区植被由于封山育林政策的贯彻实施,在2004~2010年间定安县32.949 hm2疏林地转化成密林地,矿区植被长势良好,但在矿点周围地区植被出现退化现象,可能是稀土开采区造成水土环境污染,导致植被生长的土壤环境受到破坏,进而影响植物的正常生长。因此,今后需要进一步开展稀土开采水土污染治理的相关研究,达到治本的目的。

生态修复模式 篇8

1 水库型水源地生态分区

由于地域上自然和社会条件的影响, 不同区域饮用水源地功能定位和生态修复要求不尽相同, 从地域上可将重庆市农村水库型饮用水源地分为5个区;同时水库的不同部位其生态影响因子也不同, 按水库的不同部位对饮用水源地进行分区, 确保植被生态修复措施布设做到因地制宜。

1.1 生态地域分区

水源地生态地域分区是在分析区域影响因子的基础上, 按照一定方法对水源地生态功能进行划分, 提出水源地水源涵养和生态修复的基本方向, 为采取相应的措施和配置模式提供科学依据。

重庆市地处信封盆地东南部, 地势由南北向长江河谷逐级降低, 地貌以山地丘陵为主, 包括渝西方山丘陵区、渝中平行岭谷丘陵低山区、盆周低中山区;在全国生态水文分区内, 重庆市属东部湿润半湿润生态水文大区[6], 植被类型包括常绿阔叶林、次生暖性针叶林、竹林和常绿阔叶灌丛类型, 以亚热带常绿阔叶林表现特征最为明显;自然生态上, 重庆市可分为四川盆地农业自然生态区、三峡库区平行岭谷农林水复合自然生态区、秦巴山地常绿阔叶—落叶林自然生态区和渝东南、湘西及黔鄂山地常绿阔叶林自然生态区4个自然生态区[7];社会功能定位上, 2013年重庆市委《中共重庆市委、重庆市人民政府关于科学划分功能区域、加快建设五大功能区的意见》中, 将全市划分为都市功能核心区、都市功能拓展区、城市发展新区、渝东北生态涵养发展区、渝东南生态保护发展区5个功能区, 并明确了各区域的发展功能定位和生态定位。

在以上地貌、水文、生态、植被和社会功能定位分区的基础上, 根据各区的生态功能定位、饮用水源质量, 同时考虑植物的成活和生长特性, 可将重庆市农村饮用水源地分为城周水质净化景观维护区、渝西农业面源污染防治区、三峡库区水土保持水质保护区、秦巴山区水源涵养区、渝东南水土保持生态保护区。其中城周水质净化景观维护区位于重庆主城区边缘, 该区水源地生态修复的重点是保护水库水质, 植物配置上注意景观效应, 与城区周边的环境美化相结合;渝西农业面源污染防治区为丘陵地带, 以轻度水土流失为主, 尤其是坡耕地水土流失广泛分布, 因此该区主要通过防治面源污染来保护水库水质;三峡库区水土保持水质保护区, 主导任务是保护好三峡库区的青山绿水, 肩负起长江上游重要生态屏障责任;秦巴山区水源涵养区位于温度较低的高海拔区, 该区植被良好、水质充裕, 人为污染较轻, 主要以水源涵养为主;渝东南水土保持生态保护区广泛分布岩溶, 以保护生物多样性为主, 并兼顾水土保持和水源涵养。

1.2 水库部位分区

水库从陆域至水域可分为岸坡区、消落区和水域区。其中岸坡区是水库外源污染的“源”, 存在大量的山坡水土流失、坡耕地农业面源污染, 并有居民生活垃圾、生活污水排放。该区通过山坡营造乔灌草相结合的防护林, 防治山地水土流失;坡耕地采用保护性耕作等生态农业措施减少入库泥沙, 水库保护区范围内实行退耕还林等措施减少面源污染, 并设生物护篱防止人类进库活动;通过管理措施规范化生活污水和生活垃圾排放。消落区对水库生态系统起到廊道、过滤和阻滞的作用, 是泥沙、土壤养分和污染物等进入水域的最后一道生态屏障[8,9];但消落区内环境因子、植物群落和生态过程等均存在明显的空间变异特征[10], 容易发生水土流失、土壤与水域交叉污染以及生物多样性减少等严重的生态问题;该区主要以栽植湿生植物为主, 防治水土流失和水体污染。水域区则为污染物的“汇”, 又是内源污染的承载和转化区, 同时也是水生态修复的目标物, 主要通过栽植水生植物来达到吸附和移除污染物的作用。

水库从水源来源的纵向又可分为上游集中汇流区、中游稳定漫流区、近坝体取水区, 不同区域的污染源也不尽相同。上游集中汇流区以生活垃圾、生活污水和畜禽养殖污染为主, 兼有部分面源污染, 该区植物措施的布设注重“截、滤、渗”;中游稳定漫流区往往以水土流失和农业面源为主, 兼有部分生活污水和垃圾, 该区植物布设注重“拦、蓄、吸”;而近坝体取水区水体深度较大, 是水源污染的“汇”, 上游污染物容易造成水体富营养化, 并逐步变成内源污染, 还有一些人类活动如钓鱼、洗衣等造成的污染, 该区的植物布设主要注重“吸附”。

2 生态修复模式

2010年以来全市共实施水生态修复工程项目100余个, 在水资源涵养和生态修复方面起到了较好的作用。饮用水源地水生态修复与保护主要有工程措施 (物理隔离网、底泥清淤、截排污沟、渗滤沟、格栅井沉淀池、生态调水、土地渗滤系统、生态袋护坡) 、植物措施 (库岸植被带、水源涵养林、生态护篱、人工湿地、自然湿地、生态浮床、多塘湿地系统) 、微生物措施 (曝气曝氧生物处理、厌氧发酵生物处理、生态基) 等18种[11], 而通过建立适生、稳定的植物生态系统被认为是最经济、有效的水生态修复措施之一。各种植物措施相互组合成多种模式, 主要包括以水源涵养与水土保持为主、水污染防治为主、生态景观保护为主等类型;并通过调研与筛选, 选取适合重庆市饮用水源水库的植物种类有100余种。

2.1 乔灌草水源涵养模式

对于污染较轻、以保护饮水水量为目的的水库, 在库岸边坡营造乔灌草相结合的立体结构, 充分发挥植被“绿色水库”的特性, 达到水源涵养、水土保持、改善水文状况、促进区域水分良性循环的效果。乔木可选择水杉、杨柳、马尾松、圆柏等, 灌木可选择云南黄素馨、黄荆、构骨等, 草本可选择香根草、扁竹根、麦冬等。该种模式的代表工程有铜梁桥亭水库、壁山的同心水库、云阳县小溪沟和渝北战斗水库等。

2.2 水污染综合防治模式

对于污染较严重的饮用水源水库, 采用多种综合措施防治水体污染, 将以下模式进行综合或拆解使用。一是上游集中汇流区采用“头枕生态沟、腰缠植物带、脚蹬湿地靴”的“睡美人”模式。即上部采用生态沟和渗滤沟对污水进行拦截和处理, 达到净化水质的作用;中部布设陆生乔灌草植被带, 吸收有害离子、保持水土、增加生物多样性, 同时改善库区的生态景观;接近水体的下部采用水、湿生植物建设层级式自然湿地, 可对污染物起到物理阻滞作用, 降低沉积物的再悬浮, 吸收水体和沉积物的营养盐, 从而达到对污染源的层层梯级拦截。生态沟采用近自然边坡土沟, 沟壁和沟底放入毛石成蜂窝状, 内植春羽、花叶姜、水蕹菜等湿生植物;乔灌草植被带的植物种类与“水源涵养模式”中植物种类相似;自然湿地可选择湿生植物和菖蒲、水葱等挺水植物。二是中游稳定漫排区采用“上部阻滞网、中部隔离带、下部吸附带”的“一网两带”模式。即上部以乔灌挂网对生活垃圾和水土流失进行阻拦, 中部以带刺的植物组建隔离带, 防止人畜进入近水体区域对水域环境形成干扰, 下部以水生植物对污染物进行吸附。其中藤本植物主要有多花蔷薇、刺梅等;水生植物包括挺水植物、沉水植物、浮水植物。三是近坝体取水区采用浮床或沉床净化水质的“孔雀开屏”模式。该区一般位于坝体附近, 为饮用水的取水处, 由于水体较深, 加上岸坡以石块为主, 无植物生长需要的土壤, 因此采用生态浮床或沉床, 利用植物根系的吸收作用富集污染元素, 通过收获植物体搬离水体, 对水体进行净化, 形成沉浮床吸附模式。水污染综合防治模式的代表工程有梁平县的红卫水库、丰都高灌水库、彭水县加山水库、大足区的新胜水库等。

2.3 生态景观保护模式

对于城周污染轻、以景观恢复为主的饮用水源水库, 库区上游涵养水源段以恢复生态、涵养水源为目标, 布设乔灌草相结合的立体绿化措施;中游以突出生态、亲水、景观的植物带为主;近水体以挺水、浮水植物覆盖浅水区, 形成“连衣裙”模式。若正常水位以上30 m范围内有农田, 要根据补偿政策实行退耕还林。从而实现水生态良性循环、水环境安全可靠、水景观与水生态保护相结合, 建立水岸相映、山水交融的美丽景观。该模式的代表工程有长寿区的梁家冲水库、秀山县的钟灵水库等。

3 结语

饮用水源水库植被配置具有涵养水源、净化水质、保持水土、美化环境的四大功效[12], 因地制宜、科学合理地配置各种植物和模式, 能改善水库水质, 保障饮水安全, 实现人与自然和谐共处。由于不同区域、不同水库类型其基本条件存在差异, 因此模式的使用不能生搬硬套, 要根据功能定位、污染状况、立地条件选择不同的模式和植物种类, 有效实现水生态环境效益。同时要加强植物 (尤其是半枯植物) 生长过程的监测与管理, 防止植株残体对水体造成二次污染。

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生态修复模式 篇9

珠三角流域河道纵横、水网交织, 具有典型的岭南水乡特色。其面积仅占广东省面积的30.4%, 却贡献了全省经济总量的75%以上, 是全国重要的经济中心。但在地区经济社会快速发展的过程中, 珠三角河网水系接纳了大量的工农业废水和生活污水, 成为污水排放通道和受纳对象[1]。长期如此, 导致大量的河涌污染严重, 水生态环境遭到严重破坏, 面临“环境容量小、污染负荷重、生态系统功能丧失”等生态瓶颈, 急需开展流域综合生态治理。

与珠三角河网水系相似, 杭州拱墅区不少河道也曾发黑发臭, 是市民投诉的“重灾区”。然而, 拱墅区“百里河道清水工程”通过截污纳管、清淤疏浚、生态修复, 已使十数条河道重建生态系统, 主要水质指标由劣Ⅴ类提升至Ⅲ~Ⅳ类。基于此, 对杭州拱墅区河网生态治理工程实践进行研究, 从而为珠三角河网水系生态修复提出针对性、可行性的治理思路, 有着重要的意义。

2 杭州拱墅区河网生态治理工程实践

2.1 生态治理前状况

拱墅区, 位于京杭大运河的最南端, 是杭州中心城区之一。区内水网密集, 水系发达, 但由于截污纳管不到位、市政配套不完善、城中村改造拆迁导致生活污水直排等原因, 这些河道大部分均受到了严重的污染, 水质为劣Ⅴ类, 每到夏季就暴发蓝绿藻、散发恶臭, 成为市民投诉的重灾区。虽然历经多年治理, 但截至2012年, 拱墅区仍有黑臭河道34条 (段) , 约占全区总河道50%, 河道生态环境之恶劣可见一斑。

2.2 污染源调查及控制

为提升运河拱墅段水质, 显著改善辖区生态环境质量, 打造生态宜居城区, 拱墅区实施了“百里河道清水工程”, 对辖区内61条河道的水质现状及污染排放口进行摸底调查, 确定待整治黑臭河道34条 (段) , 探查到排污口507个。摸底调查显示截污纳管不彻底是造成河道水质恶化的主要原因, 其截污率仅为63%。因此, 百里河道清水工程中, 拱墅区将截污纳管作为工作的重点。近年来, 拱墅区累计实施截污纳管项目355个, 新建、改建污水收集系统186条, 通过属地排水管网养护管理、加大执法和督查力度、建立严控验收与否决机制、探索建立智能化动态信息监控系统等举措, 形成了截污纳管工作的长效机制。此外, 针对黑臭河道, 拱墅区还开展了清淤疏浚工程, 清除表层浮泥和中层淤泥, 削减底泥污染物的释放量, 实现对污染源的进一步削减。

2.3 食藻虫引导河道生态修复工程实践

经过截污纳管、清淤疏浚整治后, 拱墅区河道的水质有了较大改善, 但离“水清、岸绿、景美”的目标仍有一定差距, 总体水环境形势依然比较严峻。为进一步改善河道水体环境, 恢复河道生态系统, 提高河道生态容量和自净能力, 拱墅区引入了“食藻虫引导水体生态修复技术”, 截止2015年6月已先后对后横港河、康桥新开河、莫婆桥河、神龙桥河等11条黑臭河道进行生态修复。

在“食藻虫引导水体生态修复技术”的实施过程中, 更侧重于恢复生态系统中生产者、消费者、分解者三者之间物质循环与能量流动的动态平衡, 通过促发生态系统恢复的连锁反应, 构建生态食物网/链, 以达到重建水体生态系统的目的。在河道修复工程中, 将水位调控到适宜范围后, 需先埋设曝气管道 (初期实施辅助性复氧“曝气”) , 同时投放有益微生物菌种活化水体及底泥, 改善河道微生态环境。其次, 投入食藻虫, 消除受污染水体中的蓝绿藻、悬浮颗粒等, 提高水体透明度, 为沉水植被生长创造条件, 提高生态构建效率。再次, 通过在河床上种植如改良苦草、刺苦草、红线草等耐污性好的沉水植物, 使其形成植物群落并取代蓝绿藻成为生态系统中最主要的生产者。进而通过沉水植被的光合释氧作用、对营养盐的直接吸收作用及其表面所附着微生物的代谢作用, 将水体中营养物质消解转化, 显著改善河道水质。最后, 逐步投放土著鱼、虾、螺、贝类水生动物, 重建生态系统食物链/网, 通过食物链/网把水体中的氮、磷营养物质转移到水产品中, 从而彻底降低水体中的污染物浓度, 实现水体的污染生态自净功能和生态系统服务功能。

2.4 河道生态治理效果

提高截污纳管程度、开展清淤疏浚, 同时引入“食藻虫引导水体生态修复技术”后, 拱墅区河道生态治理取得了显著的效果, 截止2015年6月已使11条黑臭河道恢复健康稳定的水体生态系统, 形成水体生态自净能力, 变得清澈见底、水草丰美、鱼虾畅游, 主要水质指标达地表Ⅲ~Ⅳ类标准, 成为拱墅区生态示范河道, 其中后横港河还是杭州首条市级生态示范河道。

3 杭州拱墅区河道河网治理对珠三角河网水系治理的启示

3.1 截污纳管, 污染源头控制

造成珠三角河网水系生态环境不断恶化的最根本原因是截污纳管不完善, 未能从源头上对污染物进行控制。一方面, 截污纳管不完全使大量的污染物汇入河道, 成为最主要的外来污染源;另一方面, 汇入污染物受枯水期水体流速低的限制, 不断沉积在底泥中, 日积月累造成严重的内源性污染。而对于任何一个水生态系统而言, 其自净能力都是有限的, 当污染物持续超过河道的环境容量时, 生态系统将会被破坏, 甚至崩溃[2]。国内外众多的河流治理案例均已表明, 河流的自然生态系统遭到严重破坏后, 治理难度与代价均令人乍舌[3]。

倘若未做好截污纳管工作, 不管采取清淤、配水、驳岸绿化、生态修复或其它治理手段, 所取得的效果都是暂时的, 水质会反复恶化。因此, 河道治理首先要从根本上解决河道的污染源控制问题。应加大资金与人力投入, 对珠三角河网水系的污水排放口进行探查, 并将沿岸直排的污水截流, 统一纳入市政污水管网系统, 经污水处理厂处理达标后再排放;对于没有条件统一纳管的地区, 应在小范围内建立简易的污水处理设施, 经初步处理后再排入河道。此外, 加强沿岸垃圾整治、初期雨水处理也是截污的一个方面。提高截污纳管程度、建立有效的排污口监控机制, 河道生态环境改善才指日可待。

3.2 重建水生态系统, 注重标本兼治

截污纳管能迅速截断污染源的汇入途径, 是控制河道污染进一步恶化的有效措施, 但它本身并不能重建水生态系统, 也不能有效削减面源性污染, 存在治标不治本的缺陷[4]。而且即使污水已完全截污纳管并由污水处理厂处理到一级A标排放, 出水仍为劣Ⅴ类水, 这给“微容量”的珠三角河网水系造成巨大的负担。针对“容量小、负荷重”的生态现状, 珠三角河网水系在开展河道污染治理时应重视水体环境容量的扩增, 通过构建健康稳定的生态系统、增强河道的自净能力来实现改善水体环境的目标。

在构建健康的河道生态系统时, 需同时兼顾河道水质、水下生态栖息地、水生动植物多样性等多方要素[5]。不妨借鉴拱墅区河道生态治理工艺, 先通过改善河道理化条件为沉水植物群落恢复创造有利条件, 进而恢复土著水生动物, 不断完善生态系统食物链/网, 既形成优美的河道景观, 又实现了标本兼治。

3.3 重视“毛细血管”治理, 由线到面, 连片成网综合整治

珠三角河网水系支流众多, 且相互连通呈网络状。这些支流收纳了大量的污水, 水质容易发黑发臭, 暴雨或涨退潮时, 会使与其相连通的支流或干流的水质恶化, 导致一处污染, 多处受害。对珠三角流域进行整治时, 要作整体规划, 由线到面、连片成网进行综合整治, 才能减少重复的无效投入, 避免顾此失彼。单独把局部河段抽出来分散整治, 效果和意义都不大, 难以从根本上改善整个流域的水质。

近些年来, 政府在珠三角流域河涌整治方面做了大量的工作, 但重视主干涌而忽视支流的现象比比皆是[6]。如果将主河涌比作人体的动脉, 那么支流就是众多的毛细血管。若忽视“毛细血管”的治理, 使其成为流域治理的盲区, 将严重危害“动脉”的生态环境质量;反之则为动脉的安全畅通提供助力。拱墅区在河网水系的生态治理中, 非常强调支流的治理, 通过截污纳管、清淤疏浚、生态治理等措施, 使昔日的“黑臭水沟”变成清水潺潺、鲜花掩映、鱼虾畅游的生态景观。更值得肯定的是, 拱墅区开展“毛细血管”治理时, 非常注重区域的整体推进, 修复或拟修复的河道由线成面、连片成网, 最终通过“毛细血管式”产清, 源源不断地为干流输送清水, 实现流域水质的整体提升。这种治理思路, 对于珠三角河网水系的治理是非常有借鉴性的。

4 结语

对珠三角河网水系进行生态修复任重而道远。本文通过对杭州拱墅区河网生态治理工程实践进行深入研究, 并针对珠三角河网水系“环境容量小、污染负荷重、生态系统功能丧失”的现状, 提出了截污纳管、重建水生态系统以及重视“毛细血管”治理, 由线到面, 连片成网综合整治等可行性建议。

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生态修复模式 篇10

1 江苏南部海域概况和特点

江苏南部海域特殊的地理位置决定了其特殊的用途和开发模式。从区域位置上,大致可分为两部分:一是自海陆分界线至领海基线的区域,即传统意义上的滩涂养殖区及少数海洋捕捞的小取作业区;二是领海基线至海平面下200 m以上的区域,即通常所称的海洋捕捞、船舶通航的浅海区,各个区域有着不同的特点。

1.1 近岸区

江苏南部海域由潮间带滩涂和辐射沙洲两部分组成。沿海属淤涨型海域,由于特殊的地理位置和潮流及泥沙作用,在江海交汇区域自然形成了规模之大、形态各异的辐射沙脊群,海区潮流与地质地貌复杂多变,在国内外是极为罕见的。20世纪80年代初,海岸带资源综合考察队,对沿岸和近海资源及地质地貌的变化情况进行了全面的实测、分析,该区域泥沙的沉积速度为每年20～30 cm,并以每年25～30 m的速度向外淤涨和延伸。据唐宋时期的史料记载,当时整个海岸为砂质海岸,海岸线基本稳定在范公堤位置,后因淤长堆积、围垦频繁,海岸质地及岸线发生了较大的变化,成为长江三角洲徐缓沉降带、堆积性的粉沙淤泥质海岸[3]。辐射沙洲是南黄海的必然产物,据统计,沙洲总数有70多个,构成了南北长约200 km、东西宽约90 km的沙脊群,多数沙脊的近岸部分,在低潮时能出露,0m以上的主要沙洲总面积2 100多km2,其中以东沙、毛竹沙、蒋家沙、冷家沙、腰沙、条子泥和太阳沙等规模较大而极具影响力。该区域为正规半日潮占绝对优势,平均高潮位2.95 m,平均低潮位-1.75 m,平均潮差4.7 m,近海最大可涨潮差达6.68 m,平均高潮间隙为12.8 h左右[4]。

调查表明,辐射沙洲中的大量泥沙主要是古长江和古黄河水下三角洲所遗留的沙体,而现代沙洲沉积物的来源已逐渐减少,仅有废黄河口附近海岸和海底的侵蚀物及现代长江一小部分入海泥沙。地层主要为粉砂土层,地表数米余,为粉质黏土、粉土;深部以粉砂、细砂为主,含沙量为60%～70%。区域内自然条件优越,饵料充足,渔业资源丰富,是鱼虾蟹洄游、生长、繁衍的理想场所,也是文蛤、四角蛤蜊、大竹蛏、西施舌等经济贝类和藻类的天然养殖与苗源基地。这一区域正是目前沿海开发利用的重点规划区。

1.2 浅海区

区域内大型藻类以及浮游植物能进行光合作用,构成这个复杂生态系统的基础,小型的浮游动物以这些生产者为食物,而一些小型的甲壳类、节肢动物又以这些浮游动物为食,大型鱼类则以小鱼小虾为食,形成了“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥巴”的浅海区生态食物链。调查表明,江苏南部海域浅水区,浮游生物极为丰富,其中浮游植物种类繁多,以适温、适盐范围较广的近岸低盐广布种和暖温带种为主,共有190种,浮游动物共有98种,种类组成也以暖温带近岸低盐种为主;底栖动物种类与潮间带动物生态群比较:多毛类的比例明显减少,甲壳动物的总数明显增多,尤以虾类更为明显,优势种有毛蚶、文蛤、纵肋织纹螺等15类,以广游览车低盐暖水性种类为主;游泳生物共有163种,其中鱼类150种(软骨鱼类20种、硬骨鱼类130种),头足类13种[5],这就是中国著名的四大渔场之一的“吕泗渔场”整体特性。该区域水质状况、生物质量优于潮间带,但生物多样性春季没有潮间带活跃,秋季没有潮间带稳定。目前,虽然该区域不是开发的重点,但是未来需要重点保护。

2 海洋生态系统退化原因分析

海洋生态系统由海洋生物群落和海洋环境两部分组成,包含众多的要素,主要有6类:①自养生物(生产者),主要是具有绿色素的能进行光合作用的植物(包括浮游藻类、底栖藻类和海洋种子植物),还有能进行光合作用的细菌;②异养生物(消费者),各类海洋动物均属此类;③分解者,海洋细菌和海洋真菌;④有机碎屑物质,包括生物死亡后分解成的有机碎屑和陆地输入的有机碎屑等,以及大量溶解有机物和其聚集物;⑤参加物质循环的无机物质,碳、氮、硫、磷、二氧化碳、水等;⑥水文物理状况,温度、海流等。

海洋生态系统退化使得海洋生物群落和海洋资源量日趋减少,生物结构与比例失衡,生存环境逐渐恶化,越发成为制约海洋经济发展的障碍,究其原因,主要存在5个方面的因素。

2.1 大规模围垦与临海工业区的兴起,使滨海湿地越来越少

从宋代天禧年间(1017-1021年),范仲淹调任泰州西溪(今东台)盐仓监,天圣中修建捍海堰,以救万民之灾开始,到清末状元张謇作为中国近代放眼蓝色国土,首创海洋开发的第一人,将万亩荒滩变成良田的几百年间,修筑围堤的目的只是防御,且海岸线走向是顺着大潮高潮位平行线,自然弯曲绵延,保持了岸外湿地的存量。新中国成立后的50年内,采取千军万马行动,“辟我草莱,沧海夺田。”近10多年间,机械化围垦技术的成熟,使得一线海堤多次外移,围垦面积超过了前50年的总和。沿海开发大势推进、临海工业园区(新区)相继崛起,即使每年都有不同程度的淤涨,但是淤涨的速度远远满足不了湿地的急剧减少,致使底栖生物区、鸟类迁徙所等众多的近岸海洋生态系统自然功能日渐丧失。

2.2 众多港口开发与航运区的划定,影响了水动力及底质的变化

江苏南部海域原有的群众性渔港较多,有5个已升格建成国家级中心渔港,还有3个正在上报筹建之中。除此以外,目前正在开发建设的交通运输商务港口就有4个,这些港口依托于南黄海辐射沙脊群的自然深水航道而开发,属人工性港口,与基岩海岸的天然港口相比,其对海洋潮汐、海流、泥沙冲淤沉积、底质及底栖生物的影响要高出很多倍。同时,《江苏省海洋功能区划(2011-2020年)》对每个港口都明确划定了相应的航运区,渔港入海河口保留了一定的水域,确保船舶通航需要,这些区域往往很易受到含油废水的污染和机械水流的扰动,使水域环境发生明显的变化,不同程度地影响着整个海洋生态系统的稳定。

2.3 陆域污水排海与化工项目的迁移,使海水环境逐步趋于恶化

国家海洋局发布的海洋环境质量公报数据显示,对18个海洋生态监控区监测结果处于健康、亚健康和不健康状态的海洋生态监控区分别占14%、76%和10%,其中陆源污染排海已成破坏海洋生态系统的最大“毒瘤”[6]。陆地上人类活动产生的污染物质,特别是一些化工或重污染的项目从内陆向沿海的迁移,虽然要求环保“三同时”及污水处理达标排放,但是较多小型企业环保设施落实不到位、污水处理不达标,而采取外运、偷排手段来降低环保投入成本,通过直接排放、河流携带和大气沉降等方式输送到海洋,严重影响到海洋生态环境质量。由于入海污染物中含有大量的无机氮和活性磷酸盐,造成附近海域海水富营养化加剧,这是导致近岸赤潮、绿潮灾害频发的主要原因。近三年江苏省海洋环境质量公报表明,海洋环境质量逐年下降,部分水域环境已接近Ⅳ类水质标准[7],因而,实施陆海统筹、保护与治理已刻不容缓。

2.4 海上风电场建设与电磁场的影响,使生物洄游通道受到限制

根据风电发展“十二五”规划,2015年全国规划建设500万kW海上风电,到2020年规划建设海上风电3 000万kW。为完成这一目标,江苏南部海域已先行一步,已有近20家企业相继落户并开工建设(包括风机制造企业),目前以国信、国电、中水电、中广核、龙源、华能等一批国企为主体投资的海上风电装机容量已达200万kW (现主要集中在潮间带),对近岸区及滩涂养殖生产的影响较大,未来开发区域移至10 m水深时,即为吕泗渔场大小黄鱼、银鲳等海洋生物的洄游通道,施工期内对海洋生态环境的损害程度将高于潮间带,加之运行后风机所产生的电磁场影响,使诸多生物栖息生存环境发生改变或丧失,生态系统中的6类构成要素将不相协调,需要较长时间的恢复、修复与重建。

2.5 养殖空间拓展与养殖模式的更新,使海洋微生物量不断失衡

江苏南部海域近岸区是传统的养殖生产场所,也是专业渔民赖以生存的区域,大规模围垦后,渔业本身的养殖空间萎缩,被迫寻找新的养殖生产区域,不得不向浅水区转移,而花费较大的投入,不断研究探索适宜的养殖生产模式,更新养殖设施。新的养殖工具、养殖方式的运用以及养殖品种的更换,使得原本就很脆弱的海洋生态环境需要接受新的挑战,无机物、水文物理状况以及微生物等指标将会出现新的不平衡。同时,由于养殖本身船网工具的入侵、生产作业活动的频繁性,因而增加了自身污染带来的危害,这也是危及海洋生态系统的一个重要方面,需要自觉维护并加以有效控制。

3 生态修复模式及措施

“生态修复是指对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力,依靠生态系统的自我调节能力与自我组织能力使其向有序的方向进行演化,或者利用生态系统的这种自我恢复能力,辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。在生态修复实践中,通常会涉及生态恢复(Ecological Restoration)、生态修复(Ecological Rehabilitation)、生态重建(Ecological Reconstruction)、生态改建(Ecological Renewal)、生态改良(Ecological Reclamation)等概念。虽然在含义上有所区别,但是都具有恢复和发展的内涵,即使原来受到干扰或者损害的系统恢复后使其可持续发展,并为人类持续利用”。在江苏南部海域进行生态修复时,可运用上述概念所阐述的内涵,采取相应的模式和措施。

3.1 以生态恢复为着力点,保护好现有湿地资源

生态恢复是保护海洋生态系统的一项重点内容,是减少和限制人为破坏海洋环境行为活动而采取的主动与激进的保护措施。江苏南部海域淤涨型的特点决定了开发利用的方向,虽然没有南方海域大片红树林的存在,也没有北方海域自然岸线和天然浴场的景观,但沿海岸线外侧生长覆盖的芦苇、大米草、海蓬子、盐蒿造就了该区域独特的生态湿地资源,为规模化围垦和土地储备提供了良好的优势条件。滨海生态湿地是重要的物种资源库,是众多生物集聚的场所,是珍禽鸟类迁徙的中转站,据统计湿地高等植物有148种,高等动物有150种,每年都有20万只以上的鸟类洄游、觅食、栖息,其中有珍稀鹤(丹顶鹤等)5种,国家一、二级保护动物30种及IUCN极危物种勺嘴鹬(Eurynorhynchus pygmeus)[8]。广阔多样的湿地又是重要的物产和能源基地,蓄藏有丰富的淡水、动植物、矿产及能源等自然资源,同时,湿地还可以通过水生植物的作用以及化学、生物过程,吸收、固定、转化土壤和水中营养物质含量,降解有毒和污染物质,净化水体,消减环境污染的重要作用。因此,要有效地保护好现有的滨海湿地资源,尽可能减少对湿地的破坏和占用,要在做好陆海统筹、压缩陆源污染物排放总量的基础上,加强沿海开发的区域规划布局,突出海洋生态文明建设的重点目标和内容,限制重大污染项目的落户和排海,新上项目必须进行充分、科学的研究论证,严格控制围填海规模,对可上可不上的项目要暂缓审批或予以取消,使滨海湿地不至于因为过度扩张而获得休养生息的机会,确保湿地功能效益得到充分发挥和更快恢复,区域生态状况得到明显改善,保持沿海开发利用的可持续运行,最终实现人与自然和谐相处。

3.2 以生态修复为突破口,进行适宜性增殖放流

生态修复是人为采取一定的方法,对已经造成损害的海洋生态系统而采取的一项补救措施。2009年国家发改委批准的《江苏沿海地区发展规划》作为江苏省实施国家海洋区域经济发展的战略与指南,其中也明确要求:“加强……滩涂和生物物种资源的保护,维护生物多样性……恢复和增强生态服务功能……实施典型海洋生态系统修复示范工程”[9]。将生态修复作为规划布局和项目工程建设的一个重要组成部分。

根据《海洋环境保护法》、《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》及《海洋工程环境影响评价管理规定》等法律法规的规定,所有涉海工程项目均需编制海洋环境影响报告书,进行海洋环境影响评价,其中工程环境风险防范对策措施和海洋生态修复措施是否可行是需要重点审查的内容之一。在海洋环评核准意见中明确要求,对工程实施所造成的生物资源损失货币化估算量,投入一定的财力进行海洋生态修复,这是实施增殖放流的法定性依据。

目前,各地每年都在结合全国海洋宣传日,举办一定规模的增殖放流活动,这是现阶段进行海洋生态修复的一个主要形式。从放流品种的选择上看,大多数为活动范围较广的游泳类生物,而工程施工波及的主要是海洋底栖生物和附着在底部的游泳生物的卵体。虽然放流游泳类生物对增加海洋生态系统生物总量起到了一定的修复作用,但是海洋生物群落结构却未能达到原有的水平。因此,要根据各项工程所处区域的实际状况和损害生物的种类,有选择性地确定适宜的增殖放流品种和数量比例,合理确定放流区域、范围和运输方式,采取分期分批方法进行,确保放流品种的质量和成活率,这样更能体现生态修复的效果。

3.3 以生态改建为出发点,科学合理设立保护区

2009年国家海洋局印发了《关于进一步加强海洋生态保护与建设工作的若干意见》(国海发[2009]14号)明确指出:“积极开展海洋生态修复和建设工程”,“各级海洋部门要在典型海洋生态系统集中分布区……实施一批典型海洋生态修复工程,建立海洋生态建设示范区,因地制宜采取人工措施,在较短时间内实现生态系统服务功能的初步恢复。要通过……滨海湿地的退养还滩和恢复植被……海岸生态防护和生态廊道建设等措施,逐步构建海岸带和近海生态屏障,恢复近岸海域污染物消减能力和生物多样性维护能力,提高抵御海洋灾害以及气候变化的能力。通过……海滩垃圾清理、拆除不合理海滩建筑,……生态景观设计、滨海湿地公园建设,构建公众亲海空间,建设优美滨海社区”[10]。

生态改建是保护海洋生态系统的一项重要手段和模式,是借助于海洋自然生物种群和资源优势而采取的保护措施。就江苏南部海域而言,设立自然保护区,建立海洋公园已逐步成为海洋环境保护工作的一个重要抓手,也是控制开发强度的一个有效途径。目前已经批准建立的有盐城丹顶鹤自然保护区、大丰麋鹿自然保护区、江苏小洋口国家级海洋公园、海门蛎蚜山国家级海洋公园、蒋家沙竹根沙文蛤泥螺国家级水产种质资源保护区、如东大竹蛏西施舌国家级水产种质资源保护区、吕泗渔场小黄鱼银鲳国家级水产种质资源保护区,这些典型海洋生物集中区的建立,对保护海洋生物种群发挥了积极的作用。各地应根据海况特点和自然资源分布的实际状况,因地制宜确定和建立不同类型的保护区,使自然生物种群获得自然养生的场所,这样更有利于保持海洋生态系统的原貌。

3.4 以生态改良为研究方向,探索贝藻类净化效果

众多研究结果表明,海洋环境的恶化使得生态系统越显脆弱,排海污染物中含有大量的无机氮和活性磷酸盐,造成附近海域海水富营养化,导致近岸赤潮、绿潮灾害频发,2008年黄海中北部海域曾发生过大面积的浒苔绿潮现象,直接经济损失巨大。而江苏南部海域传统的海洋渔业生产大多以贝藻类养殖为主,因贝藻类能较好地从海洋环境中不断吸收氮和磷,减少海洋富营养化,遏制赤潮、绿潮的发生,因此,贝藻类可以说是海洋生态环境的生态改良者,对改善其他海洋生物资源生存环境具有很好帮助和拉动作用。

改良和修复已遭到破坏的海洋生态系统,可以从研究贝藻类养殖品种、养殖种群规模等方面入手,分析和探索贝、藻类各自对海水水质环境的净化功能,充分利用其滤水和吸收氮、磷等营养盐的生态机理,有选择性地发展贝藻类养殖。

贝类属海洋底栖生物,营埋底栖生活,是海洋生态系统中的异养生物(生物链中的次级生产者),其依靠足和水管进行呼吸与体外交换,除吸收海水中的营养盐、微型藻类外,更侧重于对底泥中符合机体需要的微生物的吸收和清除,在适温环境和Ⅲ-Ⅳ类水质条件下,贝类的这一吸附功能较强,净化效果十分明显。当水质达到劣Ⅳ类或Ⅴ类以上时,则会导致贝类的吸收和活动能力下降,甚至发生死亡。因此,在江苏南部海域30多种经济贝类中,有针对性地培植和发展,适度扩大养殖生产规模,对富营养化(或轻度污染)的海洋生态系统,能起到一定的改良作用。

大型海藻属海洋生态系统中的自养生物(生物链中的初级生产者),通过吸收海水中的氮、磷、钾等元素,进行光合作用,使其不断生长,当生长到一定大小,可以被人们很容易地从海区收获到陆地,这种收获本身就是把大量吸收和储存在海藻中的氮、磷、钾等从海洋中除去,这种去除方式比贝类的清除效果要好。但必须具备两个前提条件,一是海藻要有较高经济价值,经济价值越高越容易被栽培和收获,二是海藻可大规模栽培生产且收割方便,具有推广应用的可能性。目前,江苏南部海域主要适宜栽培品种为条斑紫菜和海带,而海带栽培区域已逐步萎缩,不能形成产业规模。因此,研究推广大型新品种海藻,对净化海水水质,改良海洋生态系统将起到明显的效果,也是今后发展的方向所在。

3.5 以生态重建为主攻目标,建设浮动式人工鱼礁

人工鱼礁是通过工程构件,在水域中营造一个适宜鱼类生长空间,为鱼类等水生生物提供栖息、生长、繁育提供必要的安全场所,从而达到保护渔业资源、养护和增殖的目的[11]。人工鱼礁在许多国家和地区已得到普遍应用,现已成为近海海洋牧场建设的重要措施,且技术已较为成熟,因此,建设人工鱼礁,对保护海洋生态环境、恢复和养护渔业资源具有十分重要的意义和价值。我国于本世纪初掀起了新一轮人工鱼礁建设的热潮,先后在广东、辽宁、山东、江苏(北部)、浙江、福建和海南等地进行了规模较大的人工鱼礁建设。

针对江苏南部海域潮流变化和泥沙运动的特殊性,中科院东海水产研究所、江苏省海洋水产研究所先后对建设人工鱼礁进行过相应研究。但由于该区域水体中含沙量大,淤积严重,沉式鱼礁容易造成礁体沉陷淤积和掩埋,加之流速较快在礁体周围形成的涡流的洗掘和扰动作用造成底层泥沙的再悬浮使鱼礁周围水体更加浑浊,不利于生物栖息,因此,至今未能得到实质性推进和实施。根据《江苏省海洋功能区划(2011-2020年)》,在江苏南部海域设置了几个近2 000 km2的风电场开发利用功能区,这些区域符合国家“双十规定”(离岸10 km、水深10 m以上),是鱼类等海洋生物产卵、索饵、洄游的主要通道,适宜布设人工鱼礁,但应考虑以浮动式的鱼礁为主,重点研制浮性礁体的构件与适应性。通过浮动式人工鱼礁的建设,可以更好地保护海洋游泳生物幼体,与修复放流活动的协同作用和推进,海洋生态系统将会重现原貌。

参考文献

[1]桑国卫,陈宗兴.生态健康与海洋发展[M].北京:中国医药科技出版社,2012.

[2]新思想新观点新举措[M].北京:红旗出版社,2012:25.

[3]江苏省海岸带和海涂资源综合考察队.江苏省海岸带和海涂资源综合调查报告[R].1 985.

[4]环境保护部南京环境科学研究所.中石油江苏LNG项目海洋环境影响报告书及监测调查报告[R].2013.

[5]江苏省海涂中心.江苏近海海洋综合调查与评价(“908”专项)报告[R].2008.

[6]李惠钰.海洋生态修复迫在眉睫[EB/OL].(2012-04)[2013—10-12].http://www.qstheory.cn/st/hjbh/201204/t20120417_151478.htm.

[7]江苏省海洋与渔业局.江苏省海洋环境质量公报[R].2010-2012.

[8]国家海洋局第一海洋研究所.江苏小洋口国家级海洋公园选划论证报告[R].2011.

[9]国家发改委.江苏沿海地区发展规划[R].2009.

[10]国家海洋局.关于进一步加强海洋生态保护与建设工作的若干意见[Z].2009.

生态修复模式 篇11

【关键词】河岸生态修复；景观生态学；运用

0.前言

近年来，随着经济的发展和城市化的不断扩大，人类改变自然的活动不断增强。以往的河岸水利工程，大量使用硬质材料，改变了河流的自然流向，也破坏了原有湿地的自我修复功能，从而引起了一系列环境问题。景观生态学的概念及原理，给我们带来一条解决问题的新思路。如何将景观与生态相结合，是河岸生态修复成功与否的关键问题。

1.概述景观生态学

1.1景观生态学概念

景观生态学是研究某一地区不同景观系统间的动态关系、互相作用以及空间格局的一门生态学学科。即主要探讨不同生态系统间异质性组合的结构、功能、动态和管理。

景观生态学一词，最初由德国地理学家C. 特洛尔提出的，“它是以整个景观为对象，通过物质流、能量流、信息流与价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非生物以及与人类之间的相互作用与转化，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护的学科。”

发展到如今，景观生态学的研究范围扩展到较大的时间尺度与空间区域，以整体综合的观点研究景观的空间格局、动态变化过程及其与人类社会之间的相互作用，进而探讨景观优化利用的原理和途径。

1.2景观元素

景观是由景观元素组成，即各个不同的生态系统单元。景观元素指系统中相近同种物质的生态要素，主要有以下三种类型：

斑块：指在外观和性质上与周围地区不同的，具有一定均质性的地表空间单元。具体来讲，斑块可以是草原、农田、湖泊、植物群落或居民区等。

走廊：指与基质有所区别的线状或带状的区域单元。常见的走廊有防风林带、河流、道路、峡谷等。走廊景观有其双重作用，一方面作为障碍物，对周围不同景观产生隔离的作用；另一方面，作为连接的纽带，是各景观之间的沟通桥梁。

基底，又叫作本底、基质，是指在景观中范围最广、连接度最高，并在景观整体结构中起主导作用的景观要素单元。例如：草原基底、农田基底、城市用地基底等。

一般来讲，斑块、走廊、基底都代表一种生命群落，但有时斑块和走廊所代表的是无生命或微小生命的景观，如公路，岩石或建筑群落等。斑块-走廊-基底模式，三者共同构成景观组织系统的基础框架和基本组成结构，对景观的质地性起着决定作用，同时，又影响着整个景观系统的动态变化。

1.3简析景观异质性与景观格局

景观异质性是指，在一个区域范围内，景观的决定要素在一定空间内的变异性和复杂性。景观异质性的意义重大，它决定了景观生态系统整体的生产力、恢复力、承载力、抗干扰能力以及生物的多样性，因此我们应给予足够的重视。

由于景观的这种异质性，使生态系统内各要素按一定规律组合构成，并使物质流、物种流、信息流和能量流在景观要素间循环流动，维持生态系统的整体性和稳定性，提高系统的抗干扰能力，发挥并制约景观的整体功能。

景观异质性的外在表现就是景观格局。在景观空间的整体范围内，要素斑块、走廊和基底的结构成分类型、数量以及空间模式，共同构成景觀系统的基本格局。

景观异质性的主要来源有以下四个方面：自然环境突发事件，人类活动干扰影响，植物群落的自然演变以及生态系统能量的动态变化。很多学者研究认为，景观异质性不仅能提高系统的稳定性，并能对生物多样性产生促进作用和积极影响。

2.景观生态学在河岸生态修复中的运用

2.1河岸生态修复的概念

河岸生态修复是指使用技术的、环保的或是整合资源的工程措施，使河流沿岸复原因人类破坏而导致的部分功能退化或消失。河岸原有功能包括：抗干扰能力、蕴藏水土、优化小气候、保持生物多样性等。

随着我国城市化、工业化的迅猛发展，由于对生态保护和环境整治的长期忽视，河流生态系统受到严重破坏。主要表现为：（1）河道的直线化和渠道化。沟渠化的河道导致河岸生态系统异质性的破坏，生物种群的减少，生物多样性的降低，进而可能引起整个河岸系统的生态环境退化。（2）河岸或河床的混凝土化。由于传统的河岸整治多使用砌石、混凝土等硬质材料，以保证工程的稳定性和长久性，导致河道环境的硬化，阻隔了陆地与水下两个生态系统间的循环与联系，破坏了河流沿岸环境的生态过程。随着社会经济的不断进步，亲和自然，协调人与自然的平衡与可持续发展，逐渐成为河岸修复研究中新的主题。总之，河岸修复的最终目的是改善河流生态系统的结构与功能，达到景观系统内各要素的组织平衡及持续的动态变化。

2.2河岸生态修复中景观生态学的运用

2.2.1斑块-走廊-基底的变化模式

随着人类生产活动的增加，使得河岸景观中原有的环境资源斑块逐步减少，而人工形成的干扰斑块大幅度增多。此外，在自然界中，斑块的面积大，范围广，这是由于所受的干扰小，主要由环境资源斑块所组成。而在河岸生态景观中，斑块的平均面积明显减小，这是由于受人类活动的影响，随着破坏与干扰程度的增加，斑块的平均面积逐步降低，功能也逐步丧失。

在自然景观中，线状河岸走廊较少，大多呈现蜿蜒曲折的形态。但是，随着人类干扰活动的加剧，带状和线形走廊大量出现。由此，河岸的基本形态遭到人为的改变，这样会导致景观异质性的降低，生物多样性的降低，最终可能引起整个河岸景观的自然修复能力退化，生态修复功能降低。

由于在河岸两侧人为工程的增加，大量的农田或人类聚居地相互连接，使得基底与周围其他景观的界面逐步减小。这就打破了天然景观的生态系统性，使得基底的连接作用降低，不利于河岸生态景观的可持续发展。

2.2.2河岸景观的异质性与多样性

由于河流走廊的空间连续性被人类活动所分割，导致河流生态系统的功能发挥受到影响。从而，能量流、物质流的循环交替，以及生物群落的自然迁徙都受到相当大程度的阻碍。景观系统的空间异质性遭到破坏，生物多样性的降低，使得生态系统动态功能逐步丧失。因此，如何提高河岸景观的异质性与多样性，是河岸生态修复的一个重要内容。

2.3河岸生态修复的内容

近年来，我国河岸的建设与修复中，更多的将重心放在工程的稳固性和持久性上，没有将生态修复的理念融入其中，往往忽略生态系统原有自然功能的重要性。如河岸两侧的水利工程往往采用混凝土等坚硬材料，这就阻碍了植物群落的正常生长，降低了河岸带湿地功能的有效发挥，破坏了生态系统的自我修复能力。由此可见，河岸生态修复是一项艰巨的任务，应依照“可持续发展、人与自然的和谐发展”的理念，在科学方案的指导下，更多的采用生态护坡技术，如：凝固土壤的根系植物、复合型土木材料、湿地型环保混凝土等，不断改善河岸的生态系统功能。

3.结语

景观生态学在河岸生态修复中的应用，给我们带来了一条解决问题的新角度。根据斑块-走廊-基底的模式，分析河岸修复的空间系统单元间的关联性。通过景观异质性的原理，找到解决河岸能量传递的新思路。这些都为河岸修复技术方案的选择，带来很大的借鉴与帮助。同时，提醒我们应该将可持续发展，人与自然和谐共处的思想，贯穿在生态修复的方案中，最终使生态功能与景观修复相结合，找到未来水利工程发展建设的正确方向。

生态修复 篇12

所谓生态修复是指对生态系统停止人为干扰, 以减轻负荷压力, 依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化, 或者利用生态系统的这种自我恢复能力, 辅以人工措施, 使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作, 恢复生态系统原本的面貌, 比如砍伐的森林要种植上, 退耕还林让动物回到原来的生活环境中。这样, 生态系统得到了更好的恢复, 称为“生态修复”。