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关闭窗口 | 赵晓英 孙成权 （中国科学院资源环境科学信息中心 兰州 730000） 摘要 简述了国内外恢复生态学的发展概况 ，分析了我国在生态系统退化的原因、生态学过程以及退化生态系统恢复重建的方法和生态学机理等方面的研究进展。针对我国在恢复生态学研究和退化生态系统恢复实践中存在的问题，提出了加强我国恢复生态学研究的建议。 关键词 恢复生态学退化生态系统恢复重建可持续发展 分类号 Q948/X17 随着人口的增加和工业化的发展，人类对可再生资源的过度利用，致使大面积植被遭受到不同程度的破坏，许多类型的生态系统出现严重退化，继而引发了一系列的生态环境问题，如，水土流失、森林消减、土地荒漠化、水体和空气污染加重、生物多样性锐减、淡水资源短缺等。到1995年初，全世界荒漠化土地面积已达3 600万km2,占地球陆地面积的28%，受荒漠化直接和间接威胁的人口近15亿人，土地荒漠化也以 每年5～7万km2的惊人速度扩展。近些年来，全球平均每年有500多万km2的土地由于过度利用、侵蚀、盐渍化等原因已不能再生产粮食。目前，我国荒漠化土地面积为262.2万km2(含沙漠和荒漠化土地),占国土总面积的27.3%,且以每年2460km2的速度扩展。以黄河断流为代表的河流断流问题日趋严重,草地退化愈演愈烈，森林生态功能不断退化，湿地破坏加剧。这些越来越严重的环境问题对人类的生存环境以及经济社会的可持续发展构成了严重威胁。如何整治日趋恶化的生态环境，防止自然生态系统的退化，恢复和重建已经受害的生态系统，这是改善生态环境、提高区域生产力、实现可持续发展的关键。现实的迫切要求使恢复生态学研究成为当前国内外生态学研究的热点和国际前沿学科之一。 1 恢复生态学的定义 生态系统的动态发展,在于其结构的演替变化。正常的生态系统处于一种动态平衡中，生物群落与自然环境在其平衡点作一定范围的波动。生态系统的结构和功能也可能在自然因素和人类干扰的作用下发生位移，位移的结果打破了原有生态系统的平衡，使系统固有的功能遭到破坏或丧失，稳定性和生产力降低，抗干扰能力和平衡能力减弱，这样的生态系统被称为退化生态系统或受害生态系统。 恢复生态学(Restoration Ecology)是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术和方法及其生态学过程和机理的学科。对于这一定义，总的来说没有多少异议，但对于其内涵和外延，有许多不同的认识和探讨。这里所说的“恢复”是指生态系统原貌或其原先功能的再现，“重建”则指在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的生态系统。目前，恢复已被用作一个概括性的术语，包含重建、改建、改造、再植等含义，一般泛指改良和重建退化的自然生态系统，使其重新有益于利用，并恢复其生物学潜力，也称为生态恢复。生态恢复最关键的是系统功能的恢复和合理结构的构建。 恢复生态学是８０年代迅速发展起来的现代应用生态学的一个分支，主要致力于那些在自然灾变和人类活动压力下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建，它是最终检验生态学理论的判决性试验。它所应用的是生态学的基本原理，尤其是生态系统演替理论。恢复生态学在加强生态系统建设和优化管理以及生物多样性的保护具有重要的理论和实践意义。 2 恢复生态学的发展 1973年3月，在美国弗吉尼亚多种技术研究所和州立大学召开了题为“受害生态系统的恢复”国际会议，第一次专门讨论了受害生态系统的恢复和重建等许多重要的生态学问题。1985年，Aber和 Jordan首次提出了恢复生态学这个科学术语。80年代以来，有关恢复生态学的研究得到了迅速的发展，国际社会及各国都相继开展了有关恢复生态学的研究。如，联合国教科文组织人与生物圈计划(MAB)的中心议题，就是运用生态学的方法，研究人与环境的关系，特别是人类活动对生态系统的影响，以及人类参与下的资源管理、利用与恢复。美国的生物圈持续发展计划 (The Sustainable Biosphere Initiative)将恢复生态学列为主要研究内容。国际地圈生物圈计划(IGBP)、全球变化的人类因素研究计划（ＩＨＤＰ）、全球环境监测系统(GEMS)等国际大型计划也都包含恢复生态学的内容。英国、德国、荷兰、澳大利亚、中国等国也都开展了有关恢复生态学的研究。1996年在北京召开的生态恢复国际会议主题之一即为“退化生态系统的生态恢复”。1996年 在美国召开了恢复生态学国际会议。恢复生态学的研究和实践已步入了新的时期。 2.1国外恢复生态学研究概况 英、美、澳大利亚等发达国家有着悠久的工业史（开矿史），他们最初在恢复生态学方面的工作主要集中在开矿后废弃地植被的恢复，“恢复生态学”一词最初缘于此。80年代以来，随着各类生态系统的日益退化以及相继引起的环境问题的加剧，他们开始注重不同退化生态系统恢复重建的研究和实践，实施了一系列大的生态恢复工程（包括不同采矿废弃地、湿地、草地、森林的生态恢复），在生态恢复的实践中，开展了不同受害生态系统恢复与重建的研究。这方面的主要著作有：《受害生态系统的恢复过程》(The Recovery Process in Damaged Ecosystem)（Gairns,1980)、《土地的恢复，退化土地和废弃地的改造与生态学》(The Restoration of Land ,The Ecology and Reclamation of Derelict and Degraded Land )(Bradshaw and Chdwick,1980)和《恢复生态学——生态学研究的一种综合方法》(Restoration Ecology,A Synthetic Approach to Ecological Research)(Jordan et al., 1987)等。《恢复生态学》是1984年在麦迪逊举行的植物园55周年学术会议的论文集，虽然没有系统全面地阐述恢复生态学的基本理论和内容，也没有进一步明确恢复生态学的定义，但明确指出恢复生态学环境技术和生态技术是一门综合科学，是在群落和生态系统层次上的恢复科学和技术。在日本，宫胁昭教授从70年代开始在日本一些城市开展了建设环境保护林的研究，利用当地乡土树种进行营养钵育苗，在较短时间内建立起适应当地气候的顶级群落类型，这一方法取得了显著成效，得到了世界公认，并称之为“Miyawaki method”。 有关恢复生态学的主要学术刊物有：《Restoration & Management Notes》、《Restoration Ecology》、《Land Degradation & Development》（原名Land Degradation & Rehabilitation )及《Conservation Biology》等。国际上较有影响的文摘刊物 《CABS Current Advances in Ecological & Environmental Sciences》设有“reclamation and restoration”专栏,《Ecological Abstract》设有“restoration ecology”专栏,另外,《Biological Abstract》、《Forest Abstract》等文摘刊物的相关栏目下也都收录了大量有关恢复生态学的文献。根据对《CABS Current Advances in Ecological & Environmental Sciences》1995～1997年的统计来看，三年共收录论文590多篇。其中有关土地利用及土壤恢复的文章最多，约占总数的近1/3，其次是有关森林恢复的，另外是有关草地、河流、湖泊和湿地恢复的论文，采矿废弃地和特殊污染环境的生态恢复也占较大比例，其它还有关于石楠灌丛、荒漠、海岸以及城市等生态恢复方面的论文。 2.2我国恢复生态学研究进展 在本世纪50年代末，我国有关专家开始注意到资源不合理利用及由此产生的生态环境问题，但直到80年代初，只在摸清资源家底，对资源质和量评价方面开展工作，也提出过有关退化生态系统恢复方面的问题，并进行了零散的小规模的恢复试验。自80年代以来，特别是近些年来，生态退化、环境污染等问题已日益成为困扰我国农业持续发展的重要因素，从而引起了有关政府部门和相关科学家的关注和重视。“七五”和“八五”期间，国家有关部委及地方政府分别从不同角度支持了有关恢复生态学的研究，开展了“生态环 境综合整治与恢复技术研究”、“我国主要类型生态系统结构、功能及提高生产力途径研究”等项目以及“亚热带退化生态系统的恢复研究”、“建立北方草地主要类型优化生态模式研究”和“内蒙古典型草原草地退化原因、过程、防治途径及优化模式”等课题。我国的恢复生态学研究，最初主要是以土地退化，尤其是土壤退化为主，而且土地退化和土壤退化研究往往交织在一起，主要针对水土流失、风蚀沙化、草场退化及盐渍化对农林牧业的危害进行，也包括岩化、裸土化、砾化、土地污染及肥力贫瘠化等。近期，有关生态系统退化的研究除继承前期的研究内容外，重点逐渐转移到区域退化生态系统的形成机理、评价指标及恢复重建的研究上。目前，已在生态系统退化的原因、程度、机理、诊断以及退化生态系统恢复重建的机理、模式和技术方面做了大量的研究。同时，对退化生态系统的定义、内容及恢复理论也有了一定的完善和提高，提出了一些具有指导意义的应用基础理论。这些研究已取得了显著的生态效益、社会效益和经济效益，为地方自然资源的持续利用和生态环境的改善发挥了重要的作用。综合我国多年来的研究，从生态系统层次上，有森林、草地、农田、水域等方面的研究，也有地带性生态系统退化及恢复方面的研究，如干旱、半干旱区、荒漠化及水土流失地区生态恢复的工程、技术、机理方面的研究。 有关退化森林生态系统的研究，在我国起步较早。如，从1959年开始，中国科学院华南植物研究 所组织多学科多专业的科研人员在广东沿海侵蚀地上开展了热带、亚热带退化生态系统恢复与重建的长期定位研究。系统地研究了退化生态系统恢复过程中水、土、气、生等因子的变化和机理，总结出了国内外先进的集水区法、植被恢复分三步法和时空替代法等行之有效的方法；论证了热带极度退化生态系统经过人工启动得以恢复的可行性；筛选了以豆科植物为主的一批先锋树种和适合于林分改造的优良品种；探讨了生物多样性与生态系统稳定性的关系，论证了植物多样性是森林生态系统稳定性的基础。 这些研究成果在学术上丰富和发展了人工恢复和重建森林生态系统的理论，在热带亚热带地区得以大面积推广，对区域经济发展起了重要作用。温带地区森林植被的恢复与重建主要是工程性的，如大面积人工防护林建设。研究重点主要在荒漠区，目前在气候变迁过程中的森林消失问题、种质资源、水分生态、抗旱造林、灌木林固沙等方面开展了研究，在荒漠生态系统受损与恢复的动力学机制、沙区引种樟子松和沙生灌木以及通过短期有限灌溉重建胡杨、红柳等绿洲植被的技术等方面取得了重大进展。 有关草地生态系统的退化及恢复改良研究，50年代在全国草地资源状况调查的基础上已注意到了草地退化问题，开始了划区轮牧、以草定畜及退化机理分析方面的工作，探讨了有关的理论及防治退化的措施和手段。80年代以来，国家政策性地对退化草地的恢复给予了重视，针对西部地区自然条件进行了草地工程建设。而真正把草地生态系统的退化与环境、生物多样性保护联系起来，进行专业性的退化机理及其恢复机制的研究则是近些年才开始的，这些研究分地带，由多学科多专业的人员合作开展。研究地区主要包括干旱草原区、沙漠化草原区、高寒草甸区及黄土高原区，主要研究内容包括草地退化的机理，各类退化草地恢复改良及优化生态经营模式的研究。 有关农田生态系统的退化与恢复是最早的一个研究内容。如，土地退化和土壤退化研究主要就是针对农田生态系统的退化进行的。在退化土地的恢复研究中主要以土壤恢复为主，结合种植技术的革新进行，如土壤培肥、中低产田改造、模式化栽培、“两高一优”农业、保护地栽培等。在北方干旱、半干旱区及沙漠地区，主要进行了以水分为主的研究和改造，如地膜栽培技术、沙地衬膜水稻栽培等技术的研究和推广。 此外，我国还在采矿废弃地、湿地的恢复重建方面开展了研究。按照“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统”的定义，生态恢复也是一种生态工程，我国已经和正在开展的许多重大生态工程，如水土流失综合治理、沙漠治理、生态脆弱带综合整治及荒山绿化等都是生态恢复的工作，这些生态工程的实施将促进我国生态恢复和重建理论的总结和提高。 从以上可以看出，我国恢复生态学的研究，就范围和广度而言是其它国家所不能比拟的，在某些领域 已达到了国际同类研究水平，在国际学术界产生了一定的影响。但是，目前对恢复生态学的有些概念 还没有形成明确的统一的认识，对恢复实践中出现的新方法、新技术以及新问题还没有从理论上加以总结和提高。另外，有关恢复生态学的研究多以短期的单学科的定性和半定量研究为主，缺少系统的、连续的、动态的定量研究，因而不能很好揭示系统退化的本质规律，并影响到系统恢复的程度和速度的确定，以及恢复效果的评价和管理技术的选择。 3 关于加强我国恢复生态学研究的建议 实施可持续发展战略已成为世界各国的共识，纵观可持续发展理论的孕育、产生和发展过程不难发现，生态危机是可持续发展思想产生的基本背景，生态学中的许多基本理论，如协调、适应、稳定、有序、循环再生及生态系统理论等，是可持续发展理论不断完善的理论基础。退化生态系统的恢复重建和其它生态工程是实现可持续发展的有效途径。中国的可持续发展也应建立在资源的可持续利用和良好的生态环境基础之上，为此，江泽民总书记１998年３月再次指出，要用30年左右的时间建立起适应国民经济可持续发展的良性生态环境，大部分地区做到山川秀美、江河清澈。因此，加强我国退化生态系统恢复重建的研究和实践显得更为迫切。 3.1加强支持力度 在我国，有关恢复生态学的研究多是在国家及部门的各类课题中分散附带进行。为了适应新时期的发展需要，有必要定期制订并评价恢复生态学发展的战略规划，确定研究的重点内容和优先领域。由国家自然科学基金委员会或其它机构统一规划,对一些具有突破性的、前沿性的及基础理论性较强的课题加强支持力度，鼓励在该领域已取得较大成就而有待进一步深化的研究项目，如,已运行的中国生态系统研究网络(CERN)以29个代表不同生态系统类型、分布在不同地域的长期定位试验站(如鹤山站、奈曼站、内蒙草原站、海北高寒草甸站、沙坡头站、策勒站等)为基础，开展了大量有关退化生态系统形成机制及恢复重建的研究和示范推广，积累了很多观测数据和研究成果，有的研究已引起国际学术界的关注。国家应在CERN已有研究的基础上，联合水利部、林业部、农业部、国家环保局及一些高等院校建立的资源环境和生态系统定位 观测和研究站，从更广的范围更高的层面开展这方面的深入研究，使我国的恢复生态学研究保持较高水平。 3.2开展综合研究 恢复生态学是一门综合性很强的学科，不仅与生态学其它分支学科(从传统的遗传生态学、生理生态学、种群生态学和群落生态学，到现代的生态系统生态学、景观生态学、保护生态学)有密切联系，而且与其它许多相关学科(如地理学、土壤学、农学、草地学、林学、灾害学、环境化学、工程学、资源学甚至经济学)保持着广泛的学科交叉。因此，有关恢复生态学研究需要组织多学科多专业开展综合研究，并寻求多学科综合研究的结合点以及与综合研究相适应的组织形式。美国成立了生态学综合研究中心，退化生态系统的形成机理及恢复即是该中心的主要研究内容之一。 3.3加强基础理论研究，注重高新技术的应用 我国恢复生态学研究还缺乏进一步的理论探索和系统研究成果。特别是缺乏大批定量化、系统化、完整性的样板实体。由于理论和方法贮备及技术指导不足，已经限制了恢复生态学的深度发展以及对高新技术的应用。因此，今后应在理论和方法研究中投入更多的力量，应在进行山川秀美、江河清澈的生态工程建设中因地制宜地促进恢复生态学的发展，拓展与完善其理论框架、实验方法与示范工作。另外，应针对我国不同类型不同地区退化生态系统的规模、类型、发展趋势以及经济进一步发展对生态系统的影响等问题，运用 遥感、GIS、计算机等先进技术手段，分区域对退化生态系统进行详查、评估和制图。同时，应研究各种有价值的指示物，以综合判断一个地区的生态退化程度和发展趋势。 3.4注重恢复的科学性、现实性和可操作性 退化生态系统的恢复和重建是一个系统工程，涉及环境、经济、社会诸因素，应权衡各种方案，在多方面平衡下作出选择是制定恢复和重建目标的关键。 为此，需要进行决策系统的研究，构建恢复和重建方案的决策框架，其中包括系统的决策分析、风险评价和管理干预。需要根据不同区域的具体情况确立以价值为基础的明确的恢复目标，制定方便实施的技术路线和切实可行的生态工程技术,开展对恢复结果的预测和 评价，使退化生态系统的恢复和重建建立在科学的、现实的和可操作的基础之上。 3.5加强信息交流 国际上有关恢复生态学的重要学术刊物《Restoration & Management Notes》 、《Restoration Ecology》国内没有订购，一些重要的专著也没有收藏。检索刊物《CABS Current Advances in Ecological & Environmental Sciences》1995～1997收录的有关恢复生态学的590多篇文献中，我国学者的论文只有约8篇。1996年在美国召开的国际恢复生态学会议我国只有1人参加，这都反映出我国该领域的科研人员缺乏同行之间及与国外的交流。今后应加强信息交流的范围和力度，提高生态学文献的保障率。另外，在汲取国外先进经验的同时，把我国的恢复生态学研究成就向国外介绍。除了采用传统的通过文献刊物、学术会议等交流方法外，还应采取更为便捷的交流方法，如通过Internet网络，建立我国生态通讯与交流的网络，同时加强与国际同行的学术交流。 致谢在资料的收集和文章的修改过程中，得到了陈佐忠、周国逸、张自和、陈怀顺、周兴民、彭少麟、陈刚起、史培军、黄培佑、赵士洞、刘新民、唐万龙先生的帮助，在此深表感谢。 主要参考文献 1杨朝飞.中国生态危机的挑战与思考.中国环境管理,1998,(1):7～10. 2慈龙骏. 我国荒漠化发生机理与防治对策第四纪研究，1998，(2)：97～105 3余作岳,彭少麟.热带亚热带退化生态系统植被恢复生态学研究.广州:广东科技出版社，1997. 4Jordan W R, Gilpin J D, Aber J D, et al.Restoration ecology: A synthetic approach to ecological research. 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Based on analysing problems of restoration ecology research and restoration practices for degratio n ecosystems in China , it suggested five proposals to promote restoration ecology research in China. Key words Restoration ecology, Degradation ecosystem, Restoration, Reconstruction, Sustainable development. |
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