[科普中国]-生态恢复

生态恢复是指帮助恢复和管理生态完整性的过程，生态完整性包括生物多样性、生态过程和结构、区域和历史关系以及可持续文化实践的变异性的关键范围1。生态恢复是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活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。

简介生态恢复是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学，已成为世界各国的研究热点，恢复已被用作一个概括性的术语，它包括了重建、改建、改造、再植等含义，一般泛指改良和重建退化的生态系统，使其重新有益于利用，并恢复其生物学潜力。生态恢复的原则包括自然法则、社会经济技术原则和美学原则。

“生态恢复”指通过人工方法，按照自然规律，恢复天然的生态系统。“生态恢复”的含义远远超出以稳定水土流失地域为目的种树，也不仅仅是种植多样的当地植物，“生态恢复”是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。人类没有能力去恢复出真的天然系统，但是我们可以帮助自然，把一个地区需要的基本植物和动物放到一起，提供基本的条件，然后让它自然演化，最后实现恢复。因此生态恢复的目标不是要种植尽可能多的物种，而是创造良好的条件，促进一个群落发展成为由当地物种组成的完整生态系统。或者说目标是为当地的各种动物提供相应的栖息环境。生态恢复的方法有物种框架方法和最大多样性方法。

学术上用的比较多的是“生态恢复”和“生态修复”，生态恢复的称谓主要应用在欧美国家，在我国也有应用。而生态修复的叫法主要应用在日本和我国。

界定Harper（1987）认为，生态恢复就是关于组装并试验群落和生态系统如何工作的过程。Diamond（1987）认为，生态恢复就是再造一个自然群落，或再造一个自我维持、并保持后代具持续性的群落，他比较侧重于植被的恢复。Jordan（1995）认为，使生态系统回复到先前或历史上（自然的或非自然的）状态即为生态恢复。Cairns（1995）认为，生态恢复是使受损生态系统的结构和功能回复到受干扰前状态的过程。Egan（1996）认为，生态恢复是重建某区域历史上有的植物和动物群落，而且保持生态系统和人类的传统文化功能的持续性的过程。

另外，焦居仁（2003）认为，生态恢复指停止人为干扰，解除生态系统所承受的超负荷压力，依靠生态系统自身规律演替，通过其休养生息的漫长过程，使生态系统向自然状态演化。焦居仁认为恢复原有生态的功能和演变规律，完全可以依靠大自然本身的推进过程，在其界定的定义中，生态恢复仅依靠生态系统本身的自组织和自调控能力。

关于“生态修复”，日本学者多认为，生态修复是指外界力量受损生态系统得到恢复、重建和改进（不一定是与原来的相同）。这与欧美学者“生态恢复”的概念的内涵类似。焦居仁（2003）认为，为了加速被破坏生态系统的恢复，还可以辅助人工措施，为生态系统健康运转服务，而加快恢复则被称为生态修复。该概念强调生态修复应该以生态系统本身的自组织和自调控能力为主，而以外界人工调控能力为辅。

美国自然资源委员会（The US Natural Resource Council，1995）把生态恢复定义为：使一个生态系统回复到较接近于受干扰前状态的过程。国际恢复生态学（Society for Ecological Restoration，1995）先后提出三个定义：生态恢复是修复被人类损害的原生生态系统的多样性及动态的过程（1994）；生态恢复是维持生态系统健康及更新的过程（1995）；生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科学，生态系统整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域及历史情况、可持续的社会时间等广泛的范围（1995）。

上述界定的共同点是生态修复既可以依靠生态系统本身的自组织和自调控能力，也可以依靠外界人工调控能力，但均未强调生态系统本身的自组织、自调控能力和外界人工调控能力对生态系统恢复作用的主次地位。

背景人生活在一定的生态环境之中，生态环境是人类社会经济可持续发展的基础，良好的生态是人类生存和生活的必要条件之一。工业革命以来，随着人口的增加和工业化的发展，资源环境的开发利用达到空前的强度，在推动全球社会经济进步的同时，也导致生态系统遭受不同程度的破坏，带来了诸如森林减少、湿地萎缩、生物多样性丧失等一系列严重的生态系统退化问题，对生物圈的演化产生了重大影响，严重制约了人类社会经济的可持续发展，甚至危及人类自身的安全，生态问题从未像现在这样突出地呈现在人们面前，考验着人类的智慧。 生态环境退化问题已经成为维持人类生存和社会经济可持续发展的严重威胁，如何整治日趋恶化的生态环境，防止自然生态环境的退化，有效处理和解决全球生态系统退化问题，恢复和重建已经受损的生态系统原有结构和功能，是改善生态环境、提高区域生产力、实现可持续发展的关键，已经成为全球全人类面临的共同课题。加强生态恢复理论研究，在适当的地区进行生态恢复的实践实验，对探索适合区域生态恢复的途径，走区域生态可持续发展道路具有重大意义。在此背景下，生态恢复研究得到关注，成为当前生态学研究的热点和前沿问题之一。

20世纪60年代以来，全球变化、生物多样性丧失、资源枯竭以及生态破坏和环境污染等已严重威胁人类社会的生存和发展。因此，如何保护现有的自然生态系统，整治与恢复退化的生态系统，重建可持续的人工生态系统，成为当今人类面临的重要任务。

途径退化生态系统恢复的指标是多方面的，但最主要的是土壤肥力的恢复和物种多样性的恢复。

遵循两个模式途径：

（一）当生态系统受害是不超负荷，并且是可逆的情况下，压力和干扰被移去后，恢复可在自然过程中发生。

如在中国科学院海北高寒草甸生态系统开放试验站，对退化草场进行围栏封育，几年之后草场就得到了恢复。

（二）是生态系统的受害是超负荷的，并发生不可逆变化，只依靠自然过程并不能使系统恢复到初始状，必须依靠人的帮助，必要时还须用非常特殊的方法，至少要使受害状态得到控制。

例如在沙化和盐碱化非常严重的地区，依靠自然演替恢复到原始状态是不可能的。

我们可以引进适合当地气候的草种、灌木等，进行人工种植，增加地面的植被覆盖，在此基础上再进行更进一步的改良。

概念说明生态恢复研究的目标是通过人工设计和恢复措施，在受干扰破坏的生态系统的基础上，恢复和重新建立一个具有自我恢复能力的健康的生态系统（包括自然生态系统、人工生态系统和半自然半人工生态系统）；同时，重建和恢复的生态系统在合理的人为调控下，既能为自然服务，长期维持在良性状态，又能为人类社会、经济服务，长期提供资源的可持续利用，即服务于包括人在内的整个自然界和人类社会。

生态恢复是恢复生态学研究的基本内容，其概念源于生态工程或生物技术，但由于研究的着眼点、研究角度以及退化生态系统的不同，对生态恢复的理解也有一定的差异，以至出现了多种关于生态恢复的定义和说法。 生态恢复主要研究生态系统退化的原因、退化生态恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理，主要目的是通过改良和重建退化自然生态系统，恢复其生物学潜力。它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，是最终检验生态学理论的判决性试验。其研究内容主要涉及两个方面：一是对生态系统退化与恢复的生态学过程，包括各类退化生态系统的成因和驱动力、退化过程、特点等的研究；二是通过生态工程技术对各种退化生态系统恢复与重建模式的试验示范研究，恢复受损生态系统到接近于它受干扰前的自然状态，也即，重建该系统干扰前的结构与功能有关的物理、化学和生物学特征。

实施方法生态恢复的方法有物种框架方法和最大多样性方法。

物种框架方法是指建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的基本框架。这些物种通常是植物群落中的演替早期阶段（或称先锋）物种或演替中期阶段物种。这个方法的优点是只涉及一个（或少数几个）物种的种植，生态系统的演替和维持依赖于当地的种源（或称“基因池”）来增加物种和生命，并实现生物多样性。因此这种方法最好是在距离现存天然生态系统不远的地方使用，例如保护区的局部退化地区恢复，或在现存天然斑块之间建立联系和通道时采用。

应用物种框架方法的物种选择标准：

抗逆性强：这些物种能够适应退化环境的恶劣条件。

能够吸引野生动物：这些物种的叶、花或种子能够吸引多种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动物（消费者、传播者）。

再生能力强：这些物种具有“强大”的繁殖能力，能够帮助生态系统通过动物（特别是鸟类）的传播，扩展到更大的区域。

能够提供快速和稳定的野生动物食物：这些物种能够在生长早期（2-5年）为野生动物提供花或果实作为食物，而且这种食物资源是比较稳定的和经常性的。

最大多样性方法是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植物种进行恢复，需要大量种植演替成熟阶段的物种，先锋物种被忽略。这种方法适合于小区域高强度人工管理的地区，例如城市地区和农业区的人口聚集区。这种方法要求高强度的人工管理和维护，因为很多演替成熟阶段的物种生长慢，而且经常需要补植大量植物，因此需要的人工比较多。

采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠层，生长慢的耐荫物种则会等待树冠层出现缺口，有大量光线透射时，迅速生长达到树冠层。

因此可以配种10%左右的先锋树种，这些树种会很快生长，为怕光直射的物种遮挡过强的阳光，等到成熟阶段的物种开始成长，需要阳光的时候，选择性地砍掉一些先锋树，砍掉的这些树需要保留在原地，为地表提供另一种覆盖。留出来的空间，下层的树木会很快补充上去，过大的空地还可以补种一些成熟阶段的物种。

最大多样性方法是尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植多样物种进行恢复。

例子矿区生态破坏与重建1．矿区生态破坏的类型

矿区根据其产品可以分为冶金矿区（黑色金属、有色金属、稀土元素等）和非金属矿区（煤矿、石料、陶土）等。矿区的开采方式可以分为露天开采和地下开采。主要通过以下三个方面造成生态破坏：

● 开采活动的直接破坏；

● 废弃物堆置造成的破坏；

● 废弃物中酸性、碱性或重金属成分，通过径流或大气污染造成周围环境污染。

根据所受影响的不同，矿区生态破坏可以分为三种类型，即景观破坏型、环境质量破坏型和生物群落破坏型。

2．矿区废弃地的生态重建

矿区废弃地重建的目标有两个，一是建立一个与当地自然界相和谐的人工生态系统，二是原来自然生态系统的恢复与再造。具体的措施涉及工程措施、植被恢复、生态系统的功能设计等方面。

植被恢复和生态系统的功能设计必须考虑当地的自然条件。如处于暖温带阔叶林带南部的安徽淮北地区利用塌陷地养鱼、种藕，这些措施在草原区的赤峰一带显然是不能实现的。露天矿的开垦往往直接剥离土壤层，在开采后再回填，植被的演替规律对于回填区植被恢复和作物配置具有重要的意义。

我国采掘业占用土地3000万亩，排放煤矸石、粉煤灰等固体废弃物74亿吨以上，占压耕地120余万亩。我国的治理面积只有6%，而美国则达到85%，西欧达到50-60%，矿区废弃地的治理在我国仍有大量工作要做。

沙化的防治在第七章中提到荒漠化是由于自然和人为因素引起的干旱、半干旱和半湿润地区的土地退化。沙化是荒漠化最主要的一种类型。随着人类的过度放牧，原来被植被覆盖的固定沙丘上植被盖度下降，固定沙丘变成半流动甚至流动沙丘。此外，在风力作用下，原来没有被沙丘覆盖的区域逐渐被流沙所覆盖，这些都是土地沙化的主要原因。

在内蒙古多伦县南沙梁，过度放牧造成了大面积沙化。自2000年以来，采用以下手段，使流动沙丘很快受到了遏止：（1）通过围封防止牲畜的进入，有效阻止了植被的进一步退化；（2）通过飞播沙蒿等适应沙地生境的先锋植物的种子，使植被盖度迅速增加，防止了流动沙丘面积的扩大。在我国西北地区，为了防止流动沙丘面积的扩大，采用乔、灌、草相结合的方法，首先用黏土设置方格，机械固定沙丘，然后栽种草本植物和灌木固沙，栽种乔木防风，有效防止了沙丘的推进。在这些具体的治沙经验中，充分利用了群落结构和演替的相关知识。2

相关案例2000~2005年，为寻找浑善达克沙地退化生态系统恢复的途径，控制沙尘源头，中国科学院植物研究所在正蓝旗巴音胡舒嘎查（村庄），进行退化生态恢复试验与示范工作，取得了明显的生态、社会和经济效益。该嘎查位于内蒙古正蓝旗内，这个村有72户，人口310人,土地12.6万亩，属典型的浑善达克沙地。浑善达克沙地是离北京最大的沙尘源，既有裸露的沙丘，又有严重退化的草地。针对这种生态现状，科学家的主要做法是：

第一，减少牲畜压力，释放自然力。研究人员用围网将4万亩严重退化的草场封育起来，并组织专人每天骑马巡逻，防止牲口进入破坏。2001年，恢复好的草长到80~140厘米；最高产草量每亩为5300斤（鲜重）；2002年，植被总盖度达60%，与当地未封育的草场相比，固定沙丘提高了近3.8倍，沙丘低地的群落生物量分别提高9倍。2003年，滩地草丛最高达1.85米,生物量超过6500斤/亩（鲜重）。牧民由每户每年买2万斤干草，到每户分到7万斤干草，从此牧草出现了富裕。野生动物方面，野兔、狐狸、大雁、灰鹤甚至狼又回到了这片久违的土地。而在没有封育的退化土地上，草的收获量最低只有50斤/亩（鲜重）。

对于榆树疏林种群，围封保护同样也取得了显著效果。在围封保护两年后，调查围封保护区与未围封区蓝旗榆种群的种龄结构，发现两个地区种群中1~10年生龄级种群数量呈现出显著差别。试验区沙地榆幼树丰富，平均达到1.8株/平方米，其中固定沙丘的阴坡的坡基处，聚集着的当年幼苗，可以高达158株/平方米。只要保护，都可以发育成稀树疏林，因为浑善达克的榆树没有一棵是人栽的。

值得注意的是，研究人员也采取了人工造林阻挡沙尘暴的做法，实践证明这种措施是失败的，投资10万元种植的防护林都死了，变成了牧民的柴火；飞机播种的许多种子最终也没有竞争过本地的植物，造成了很大的浪费。

第二，人工种植高效饲料，保证牲畜的“口粮”。天然草原保护后，牲口的饲料遂成问题。为解决这个矛盾，研究人员在村子里种下了1000多亩（约占该村总土地面积的1%）高产英红玉米（亩产3000~5000公斤鲜重），解决牲口春季的喂养问题。产出的玉米秸秆不仅满足了村里7000多头牲畜的越冬“口粮”，牲口吃不完的还可以制作成青储饲料，解决春季喂养问题。结合恢复生态学的理论和牧民游牧的实践，他们提出，在已经严重退化的土地上实行禁耕、禁牧，让其自然恢复，而牧民饲养牲畜所需要的饲料则在少量的小范围的人工高效地上进行生产，从而使大面积的天然草地获得喘息，自然修复。他们把这称为“以地养地”模式，又称“十分之一递减”模式，具体含义是：种植1亩人工饲草料地，可使50~100亩退化沙地草地得到恢复。

生态恢复

第三，改变牧民的生产方式，运用高效的公司机制使土地升值。在科学家的帮助和参与下，当地成立了“正蓝旗浑善达克生态科技开发有限责任公司”，即按照内蒙古相关政策建立的一个生态特色产业基地。嘎查以土地、草场等折价入股，股权占75%，中国科学院植物研究所的3名项目执行专家以技术、科技等无形资产入股，股权占20%，正蓝旗科技中介机构以管理和技术等无形资产作价入股，股权占5%。

中国科学院的试验有许多值得借鉴和推广的地方，其中非常重要的一条是，只要在实际操作中减少人为压力、释放自然力，就可以起到事半功倍的效果。

本词条内容贡献者为:

黄头生 - 副教授 - 华北电力大学