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经过数千年的开垦与种植,这片曾经肥沃的土地已经逐渐变得贫瘠。狂野的沙尘暴,挟带着松散的土壤,将之吹到了遥远的东京与台北。太阳被工厂排放的滚滚浓烟所遮盖,只有在日落时分,太阳才会在地平线上露出下沉的面庞。
而这一切,都可能将被彻底改变。
2005年,中国政府与世界银行合作,在黄河上游建成了世界最大的流域修复工程。很遗憾,这项500万美金的项目宣传力度不够。而实际上,凭借这一项目,35000平方公里黄土高原(面积差不多有比利时那么大)从满是尘土的荒地,变成了一片葱郁的农业中心。
精心计划梯田,重新种植天然植被,限制放牧,这些努力,使得这片土地重新焕发生机,成就了当地的兴旺的农业经济。更棒的是,由于新的天然植被固定了土壤,减少了洪水和沙尘暴,并且逐渐形成了一个庞大的二氧化碳吸收器。
由John Liu(环保教育媒体项目的发起人,也是一位经验丰富的生态电影导演)编导的一部新电影,将讲述黄土高原的故事。纪录片“气候变化下的希望”,以黄土高原的故事作为主线,还叙述了卢旺达和埃赛俄比亚类似的成功案例,在那里,有类似的森林修复的工程。
正如REDD+(因伐林和林地退化引起的森林减排)所指出的,哥本哈根会议希望通过建立一种有序的管理制度,来控制森林减少和管理森林。森林修复工程的支持者希望,这一举措可以得到全世界类似项目的认可与支持。
这将是大规模推广森林修复工程的重大进展。此次行动不像是看着青草长大那么容易,需要几十年的时间,来让植被重新恢复,必须严格控制放牧和过度种植。而刘先生的记录片却绕开了这些麻烦的事情,直接把镜头从灰暗的泥泞土地,转到了青葱的田地。
森林的恢复与气候的变化之间的关系,越来越让人无法忽视。世界资源研究所一项新的研究表明,全球有近十亿公项的土地可以被修复。据粗略估计,这项行动如果成功,消除的二氧化碳,会比主动停止伐林减少的二氧化碳还要多50%。
毫无疑问,森林修复工作困难重重。因为生态系统取决于地理环境,而且如果想要长久的保持生态平衡,还要有当地居民的支持,这项工作涉及面很广。任何森林修复工程都需要专业的工程师,生态学家,土壤学家,以及对当地政治经济的全面了解。
黄土高原项目的成功,原因在于生态学家惊人的发现:必须建造和保持梯田。
在哥本哈根会议上,为了平衡,很多问题仍然留置不谈。在经过数月暗无天日的争论之后,尽管森林修复计划让每个人眼前一亮,但它并不是万试万灵的万能药。我们必须切实履行二氧化碳减排,并研究出合适的反伐林政策。
1.资源破坏严重。一是水土流失严重。据水利部松辽委调查,目前东北黑土土壤侵蚀面积已达27.59万平方公里,约占土壤总面积的27%。水土流失的原因一方面是自然因素,主要是水蚀、风蚀和冻融侵蚀。另一方面是人为因素,主要是过度采伐、开垦、放牧等,这是加剧水土流失的主要原因。目前,东北黑土区的黑土层厚度,由开垦之初的80—100厘米,减少到20—30厘米,土壤有机质含量由12%下降到了1%—2%。据专家估算,黑土地水土流失日益加剧的现状,如果不能及时遏止,那么再过半个世纪左右,东北黑土地将不复存在,变成土层瘠薄、植被稀少的荒漠地带。[1]二是建设用地的侵占。虽然国家一再要求坚守18亿亩耕地“红线”,明确了各类开发建设活动都要严格贯彻尽量不占或少占耕地的原则,但实际上,为扩大生活区域、建设空间而压缩和侵占耕地的情况时有发生。尤其是在城市建设中,为扩大城市居住和公共设施面积而侵占耕地的情况更是屡见不鲜。被建设用地所侵占是造成东北黑土急剧减少的一个重要因素。三是土壤质量下降。从耕种时间长短与土壤质量下降的情况看,两者呈明显的负相关,耕种时间日益增加,土壤质量日益下降。另外,土壤污染成为黑土耕地的另一大杀手。农药、化肥的大量使用,造成重金属污染的增加,土壤有机质含量下降、土壤板结,导致农产品产量与品质下降。按照食物链中的富集链原理,残留在土壤或植物体内的污染物也会随着农产品、畜产品转移到人体内,危及人的身体健康。[3]环保部土壤状况调查结果表明,我国目前每年中重度污染耕地在5000万亩左右,有1200万吨粮食遭到重金属污染,直接经济损失超过200亿元,其中东北黑土区占20%左右。[2]尤其是近年来,土壤污染呈现新老污染并存、无机有机污染混合的特点,东北黑土的生态破坏,呈现出前所未有的严重局面。
2.保护修复滞后。从世界范围内以往的经验看,对于黑土区域生态破坏的问题,如果采取得当的措施,经过长时间的不懈努力,黑土地可以实现生态修复,已经得到了实践验证,涵养、修复耕地最常见的做法就是休耕。上个世纪,美国黑土区由于大面积开垦草原,地表植被被破坏,水土保持功能丧失殆尽。美国主要采取少耕、免耕、套种等技术措施,收到了令人满意的效果。前苏联面对乌克兰平原的大面积风蚀灾害,经过专家科学论证,并在取得试点经验的基础上,推广了保土轮作、保留根茬、套行耕作、无犁壁耕、在地缘种植高秆作物当围篱等办法,使土壤得到了恢复性治理。但我国在这方面的实际行动却表现滞后。一是土壤休养生息不足。由于我国主要粮食产品供求形势一直紧张,农田休耕难以在东北黑土区域内大规模推行,不可能完全照抄照搬这些经验,只能采取轮作、深松整地、测土配方施肥、秸秆还田等切实可行的措施,修复土壤,恢复地力,对于黑土生态保护与修复所采取的行动与前苏联和美国相比,无论规模、力度都小得多。二是土壤污染治理迟缓。对于农药化肥过度使用造成严重后果的情况,1992年世界环境和发展大会上提出了在全球范围内控制化学农药的销售和使用的具体时间表。我国也禁止了40种化学农药在蔬菜上使用,但实际使用化学农药总量并未下降,化学农药在全部农药中占95%以上,生物农药不足5%,这一问题在东北黑土区域内同样存在。东北黑土污染的另一大“杀手”是重金属污染。2011年初,《重金属污染综合防治“十二五”规划》得到国务院批复,中国历史上第一次把重金属污染的防治纳入到国家的规划中,[2]但东北黑土并没有得到特别的重视。三是水土保持不力。从我国现阶段的摸索实践看,虽然黑土生态保护与修复工作也取得了一定成效,但还没有大规模开展,只是局部进行。目前,黑土区域四省区的水土流失率仍然居高不下,内蒙古、辽宁、吉林和黑龙江的水土流失率分别为67.20%、30.98%、16.49%和21.97%。[4]
3.补偿机制缺位。黑土生态保护与修复是社会管理和公共服务的重要内容,是各级政府义不容辞的职责。但是,多年来,东北黑土资源的生态补偿缺位的问题,没有得到各级政府的应有重视。东北黑土生态保护与修复的资金来源,依据以往政府投资项目的惯例看,主要应依靠政府的财政转移支付和项目的专项资金两种方式。从目前掌握的信息看,还没有专门用于黑土生态修复方面的财政转移支付。目前已经施行的粮食补贴,是以粮食生产为目标的,与土壤的修复没有关系。而以项目工程为主要载体的补偿方式,也仅仅局限于土地整理项目,与土壤的生态修复也并非完全是一回事。另外,东北黑土生态保护与修复所需投放的财力和时间,也远非土地整理可比。虽然2002年水利部松辽水利委员会曾倡议发起的“黑土地保护行动计划”,对黑土地进行为期20年的综合治理,总投资288亿元。但是,这些投入与实际需求相比,无异于杯水车薪。据不完全统计的数据测算,以黑龙江为例,如果恢复到垦荒初期的水平,大约需要用50年左右时间的持续投入,累计直接投入资金按不变口径计算需1000多亿元,如果全面启动东北黑土的生态保护与修复,持续投入所需资金规模保守估计也将达到7000亿元。
二、东北黑土生态保护与修复的战略意义
我国耕地不足世界的10%,却要养活20%的人口,任务十分艰巨。因而对我国这样一个耕地偏少、人口众多的国家来说,如何使曾经肥沃的东北黑土得到理想的生态保护与修复,战略意义十分重大。1.保护稀有黑土资源。黑土地是在寒冷气候的条件下,地表植被死亡后经过长时间腐蚀形成腐殖质后演化而成的。形成1厘米厚的黑土层,大约需要400年时间的漫长积累。黑土有机质含量大约是黄土的十倍,是肥力最高、最适宜农耕的土地,是难以再生的珍稀资源。黑土区域在世界上主要有三块:一是乌克兰第聂伯河流域的黑土带,总面积约190万平方公里,作物种类繁多,产量很大,素有“欧洲粮仓”之称;二是美国密西西比河流域黑土带,面积120万平方公里,土壤肥沃,是美国生产玉米的最大产地,尤以生产棉花、棉籽油和硬木等而著名;三是中国东北黑土带,面积103万平方公里,是世界三大黑土带中面积最小的,仅占全部黑土面积的25%,并且也是耕作的历史最长,单位面积生产粮食最多,土地肥力下降幅度最大的。东北黑土以占全部国土十分之一的面积,却产出了全国五分之一的粮食和三分之一的商品粮,对东北黑土实施生态保护与修复的重要意义不言而喻。2.维护国民生命健康。目前,我国农药使用量高达180万吨,是世界平均水平的2.5倍,化肥使用量大约为5800万吨,亩均使用量是全球最高的。我国东北黑土在耕种期间使用的农药和化肥进入黑土生态系统,造成大量土壤重金属和激素的有机污染,已经远远超过土壤的自净能力,从而使粮食品质急剧下降,食品安全水平降低,严重威胁人民的生命健康。大量使用化肥农药的主要原因,是我国人均耕地少,土质肥力偏低,这是为提高单产而不得不为之的权宜之策。在我国各种类型的土壤中,只有东北黑土,在不施加化肥的情况下,才有可能产出与施用化肥同样高产的粮食作物。也只有这样的粮食作物,才是既能满足需要,同时也是对人的健康无害的。因此,保护和修复黑土地,让黑土保持生产高品质的粮食,对于维护国民的生命安全和身体健康至关重要。3.掌控国家粮食安全。由于在农业科技进步和高产作物增加作用下的粮食增产,一定程度上掩盖了黑土层日渐变薄、耕地质量下降的严峻现实,导致农民和有关部门放松了对耕地质量的保护。长此以往,最终将直接威胁到我们国家的粮食安全,使我们将在深受外粮低价冲击之后,转而再直接面临遭受外粮的高价盘剥的危险。另外,从国外引进的转基因食品,已经充斥了整个国内食品市场。在西方发达国家,转基因食品只能作为牲畜饲料,不能给人直接食用。但是,由于转基因食品的高产和病虫害发生率低等优势,转基因食品被国内一些粮食贸易和生产商大量引进,成为我国食品构成中的重要组成部分,其对中华民族的种族危害,是否真正如一些专家所担忧的,是一种基因毒药和基因炸弹,现在还难以估量。在此种情况下,实施东北黑土的生态修复,就是巩固和扩大非转基因黑土食品市场,遏制转基因食品的蔓延,减少其对我国人民的潜在危害。实施东北黑土生态保护与修复后的黑土粮食产品,不但是非转基因的安全食品,而且完全可以打造成不同于现有食品市场体系的一个独立体系,具有极高的安全边际。可以说,实施东北黑土生态保护与修复,不仅是加强保护和科学利用东北黑土资源的一个举措,也是挽救种族危亡的一次前瞻性战略行动!
三、东北黑土生态保护与修复的主要路径
对东北黑土进行生态保护与修复,是一项庞大的系统工程,必须标本兼治、多措并举。从理论上说,应该采取的措施大概包含以下方面。1.科学规划,界定主要范围。东北黑土生态保护与修复,必须坚持规划先行的原则。一是要按照部署的全局性与发展的前瞻性相结合的原则,在全面普查取得翔实资料和可靠依据的基础上,沿着世界性土壤生态修复的主流趋势,制定出适度超前、切实可行、科学完善的实施方案。二是按照规划的刚性和操作的柔性相结合的原则,对东北黑土生态保护与修复工作中应界定的范围和对象进行总体安排和控详指导。三是按照工作的长期性和效果的渐进性相结合的原则,对黑土生态保护与修复工作在实施的起止时间、方法步骤、具体措施等方面进行周密的规划和科学的设计,确保取得预期的成效。2.建设载体,确定主体项目。东北黑土生态保护与修复的重要前提,是保持现有黑土不再受到新的侵蚀破坏。因此必须积极主动的采取措施,以动态的保,取代静态的保;以积极的动,取代消极的动等。根据实际经验,对于东北黑土的生态保护与修复,可以借鉴水土保持的一些典型做法,以项目建设的形式进行。一是加强水利工程建设,完善和强化库河渠沟水利网络的防洪、排涝、蓄水、抗旱作用。二是实施天然沟壑河流支岔的小流域治理,确保现有水土流失面积不再扩大。三是在丘陵地带打造水平梯田,岗坡地带按等高线改变垅向,防止水土流失。四是小沟渠实行U型沟槽草编网络覆盖植被,营造网片带与乔灌草相结合的防护林体系,减少风沙洪涝灾害。这些项目,是东北黑土生态保护与修复的重要组成部分,也是东北黑土面积能够逐步扩大、厚度逐步增加的具体措施,必须严格执行,才能取得预期效果。3.增加补偿,防止黑土退化。我国每年产生的农业废弃物约40多亿吨,其中畜禽粪便排放量约26.1亿吨,农作物秸秆7亿吨,这些废弃物大约有20%产生在东北黑土区,如果不能及时转化处理,既污染环境又浪费资源。[2]如果用于造肥还田,则变废为宝,使东北黑土得到生态修复,让黑土的土层厚度慢慢积累,土壤肥力慢慢恢复,有机质逐渐增加和不断累积。连续施用过腹还田的农肥和适量秸秆还田,可以补充和平衡土壤养分,补充土壤新鲜有机质,疏松土壤,逐渐改善土壤理化性状和提高土壤肥力。依据这个机理,一是通过养殖业实现秸秆与粮食的直接还田和过腹还田,城粪和城市垃圾加工造肥还田,通过沼气厌氧发酵增肥还田,实现有机质补偿需求。二是通过普及推广无磷洗涤剂,强化社区垃圾分类回收等办法,解决城粪和生活垃圾下乡还田脱毒的减害问题。三是通过划区建厂制备商品有机肥,施行定点收购、以质论价、按田发售的办法,推进生态农肥积造标准化与实体化,推进生态农肥产业市场化与专业化,推进生态农肥购销区域化与订单化,确保有机质补偿比例和品质的不断提高。4.拓展手段,实行绿色种植。科技是第一生产力。在黑土生态保护与修复工作中,应用先进的农业科技,实行绿色种植,也是保护生态最重要的途径。在黑土生态保护与修复工程区域内,具有广泛应用于各种先进的生态生物技术的可能性和现实性,使东北黑土的生态肥力得到生养和修复具有十分可靠的技术保障。一是普遍实行种植业主栽作物玉米、大豆、马铃薯和杂粮的四区轮作,利用不同作物对有机质的不同需求,以调节各类营养的吸收与积蓄。二是实行测土配方施肥,一年一测,一土一测,按照科学配方不断提高生态农肥施用量,逐年减少化肥残留。三是实施生物灭虫、水田养殖、蚯蚓改土、磁力复壮等科技手段,综合运用低投入、低污染、低消耗、高效率的现代措施。四是应倡导由地方政府与农业科学院等权威科研机构联合协作的方式,投入人力、物力和资金、技术,实施急需项目的科技攻关,不断研究加速黑土生成和复原的新技术、新方法,并不断投入到东北黑土生态保护与修复工作的实践中去。5.强化支撑,壮大企业群体。企业化管理是现代生产方式的产物,也是在世界范围内最有效率的管理方式。随着现代化农业耕作方式的兴起,一大批资金雄厚、科技领先的农业企业,将逐步取代小家小户的分散经营,这将更有利于东北黑土生态保护与修复的实施。这些农业企业发展壮大,遍布农业产业链的各个环节,成为东北黑土生态保护与修复的主力和支撑。依据这个条件,可以形成分工明确、衔接紧密、协作有力的企业群体。一是在东北黑土生态修复的领域内,以畜牧业为良性循环起点,实行规模养殖,配套建立沼气造肥和生态农肥积造企业,增加生态农肥总量。二是以种植业为基础,建立规模化种植业联合体或种植业合作社。三是以加工业为增值手段,建立粮油加工、畜禽产品加工、果菜加工和秸秆饲料加工的产业群体。四是在饲料、养殖、农肥、沼气四企合一的基础上,加快黑土生态修复工作进一步分工分业的进程,建立农机、农艺、育种等生产和销售的实体企业和仓储、运输、建工等服务型企业,通过适度规模经营,加快专业化进程,使东北黑土生态保护与修复的整个产业链条紧密衔接,并不断扩展增值空间,形成良性循环。6.构筑优势,打造知名品牌。黑土生态保护与修复如果仅仅是一个只有投入没有产出的封闭系统,必然是无源之水、无本之木,东北黑土在保护和修复中壮大,在壮大中保护和修复,形成具有强大造血功能和自我壮大能力的长效机制的唯一保证就是产品,产品是出路,也是生命。一是突出东北黑土传统农产品野生、原生、非转基因的自然属性,加快繁育和健全粮豆畜禽良种体系,使黑土产品以纯天然、纯绿色和非转基因的优秀品质,尽快形成独特的竞争优势。二是以具有时代特色的创新理念、审美观点、营养学说与饮食习惯为指导,打造出特色鲜明、质优物美的东北黑土知名品牌,以原生战胜舶来,以质量战胜倾销,赢得广大用户的认同。在高端市场炒热叫响,扩大东北黑土产品的知名度与竞争力。三是建立和完善系统化、制度化的东北黑土产品长效宣传机制,引导食品绿色消费、安全消费的发展潮流,确保持久的旺销势头,以此来及时化解市场风险。四是国家应有计划、有步骤、有组织地利用国外粮商以低价倾销争夺市场之机,大量购入外粮,扩大畜禽养殖;通过延长产业链条,强化加工增值,破解境内外设置市场壁垒的风险。五是应通过国家有关部委的牵线搭桥,促成黑、吉、辽、蒙四省区黑土区域联合经营,协同动作,共同增强抗御风险的能力。
四、东北黑土生态保护与修复的保障措施
论文摘要:阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程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,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
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[7]GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater-shed[J].Bioscience,1990,40:588~600.
关键词:生态 水利 工程 设计 原则
水利工程对经济与社会发展的巨大作用勿庸置疑。但是也必须看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的干扰【1】。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。包括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。包括河道横断面几何 规则化,即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。还包括河床和边坡材料的硬质化,即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。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,流动的河流生态系统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,而坝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致命的屏障。另 一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性。堤防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。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,也失去了避难所。鱼类、无脊椎动物等会减少,导致滩区和洪泛区的生态功能退化。
概况地讲,被改造过的河流生 态系统是由三个子系统组成。即:由动物、植物和微生物组成的生命系统,这是生态系统的主体。广义的水文系统,包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有 就是工程设施系统,这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境,是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态,水库调度运行又改变了原有的水文 规律,造成河流生态系统的生境变化,其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降,使生态系统退化。
对于水利工程对河流生态系统的胁迫,应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科,以建设水工建筑物为手段,目的是改造和控制河流,以满足人们 防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到,传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时,却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而 河流生态系统的功能退化,也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程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,似应强调水利工程在满足人 类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象 是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水 利工程的规划及设计理论,形成水利工程学的新的学科分支-生态水利工程学(Eco-Hydraulic Engineering)。生态 水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学【2】 【3】。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严 重干扰河流重点进行生态修复。
生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)以及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建 设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程,左侧表示人类活动对扰的河流 生态系统的修复过程。
这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则,笔者试归纳为以下五项内容。
1.工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一种综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求,也要兼顾生态系统可持续性的需求。 生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久 性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考 虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济 合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进 行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
2.提高河流形态的空间异质性原则
有关生物群落研究的大量资料表明,生物群落多样性与非生物环境的空间异质性(spacial heterogeneity)存在正相关 关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下,由一定生物种类组成,与环境之间相互影响、相互作用,具有一定结构和特定功能的生物集合 体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上,生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。
非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生 境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统的某种 程度的退化。
河流生态系统生境的主要特点是:水-陆两相和水-气两相的联系紧密性;上中下游的生境异质性;河流纵向的蜿蜒性;河 流横断面形状的多样性;河床材料的透水性等。水-陆两相和水-气两相的紧密关系,形成了较为开放的生境条件;上中下游的生境异质性,造就了丰富的流域生境 多样化条件;河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间;河流的横断面形状多样性,表现为深潭与浅滩交错;河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形 态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性,造就了丰富的生境多样性,形成了丰富的河流生物群落 多样性。所以说,提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。
由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造 成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样 性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河 流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。 包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及 侵蚀状况等,建立河流地貌数据库。河流生物调查,包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量,建立生物资源数据库。遥感 技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。
关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因 子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转 化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分 类和评估。需要强调的是,在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。
3.生态系统自设计、自我恢复原则
有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代,以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能,是自然生态系统的重要特征。
生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象,也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种 的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下,生境就可以支持一个能具有足 够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处,只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行 的,而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。
生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢?& nbspH.T.Odum认为:“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”(1989)【5】。Mitsch认为:“所谓自组织也就是自设计” (2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建 筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或 者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人 工与自然力的贡献各占一半【7】。
我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处,老子主张:“人法地,地法天,天法道,道法自然”。 反映了一种崇尚自然,遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面,提倡“工不曰人而曰天,务全其自然之势”(《管氏地理指蒙》),“虽由人作,宛自天开” (《园冶》),都提倡一种效法自然,依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为,系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五 行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想,体现了促进与抑制,成长与腐朽,合成与异化之间的平衡与转化,这些正是现代生态学的哲学基础。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控 制自然界是不可能的,这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球 上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生 态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统,是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后,有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另 一类是被严重干扰的生态系统,它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后,还需要辅助以人工措施创造生境条件,再靠发挥自然修复功能,有可能使生态系统实现某种程 度的修复。这就意味着,运用生态系统自设计、自我恢复原则,并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。转贴于 4.景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。
所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
这里说的“景观”(landscape)是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题,O’Neill,认为:“生态学不可能建立在单一的时空尺度 上,它应该适应所有尺度的调查研究。”(1986)【8】。按照这种观点,尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次, 依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握?景观尺度包括空间尺度和时间尺度。
为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文 系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统,流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在 一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素 之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题,显然是把复杂系统简单割裂开了。
其次,必须重视水域生 境的易变性、流动性和随机性的特点,表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化,也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了 生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高 度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。
再者,要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散,生境边界也随之发生 动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为,对于给定需要修复的物种,考虑的范围应是这个物种的分布区 【9】。举例来说,为便于理解,可以借用“流域”这个概念,比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下 迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界,应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展,还应该包括所谓“临时生 境”,指在自然界对于物种产生胁迫的时期,成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物,那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络 图。另外,还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能 是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调,
最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过 程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理,以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作 的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
需要说明的是,对于规划、评估、监测这些不同的任务,工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟 类,经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线,监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作 可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”(River corridor)泛指河流及其两岸与 生物栖息地相关的土地,也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施,一般在关键的重点河段内进行。
5.反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统 有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代 替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求 最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期 的目标发展,可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中,恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是 不可能的,可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程,在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化,这种状态则是极限状态的 下限。在这两种极限状态之间,生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后,一种理想的可能是:监测到的各生态变量是现有科学水平可能达 到的最优值,表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是,监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间,形成了一个包络图。一项生 态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了 自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式 的设计方法。是按照“设计-执行(包括管理)-监测-评估-调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物 监测和水文观测。这就需要在项目初期建立完善的监测系统,进行长期观测。依靠完整的历史资料和监测数据,进行阶段性的评估。评估的内容是河流生态系统的结 构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比 较。评估的结果不外乎有几种可能:1)生态系统大体按照预定目标演进,不需要设计变更;2)需要局部调整设计,适应新的状况;3)原来制定的目标需要重大调整,相应进行设计。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
Design Principles of Eco-hydraulics Engineering
Abstract :The concept of eco-hydraulic engineering is proposed.
It integrates the technology of hydraulic engineering with ecology.
Based on the analysis of stress of hydraulic engineering on river
ecosystem the requirements for ensuring healthy ecosystem and
sustainable development for river are suggested.These requirements
include the principles in five scopes: engineering safety and
economy, spatial heterogeneity of river morphology, self-design
and self-restoration of ecosystem, landscape scale and integrated
river ecosystems restoration and design methodology process based
on feedback and adjustment.
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关键词:教学改革持续改进环境修复
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1672-3791(2019)06(b)-0119-02
环境问题一般分两类,一类是自然灾害引起的原生环境问题,也叫第一环境问题;另一类是人类活动引起的次生环境问题,也叫第二环境问题,后者又可分为环境污染和生态环境破坏两类。环境污染是指人类活动产生并排入环境的污染物或污染因素超过了环境的自我调节能力,使环境的组成或状态发生了改变,环境质量恶化,从而影响和破坏了人类正常的生产和生活,例如工业三废排放引起的大气、水体、土壤污染。生态环境破坏是指人类开发利用自然环境和自然资源的活动超过了环境的自我调节能力,使环境质量恶化或自然资源枯竭,影响和破坏了生物正常的发展和演化以及可更新自然资源的持续利用。例如砍伐森林引起的土地沙漠化、水土流失、一些动植物物种灭绝等。将环境修复原理课程进行教学持续改进,对推动教学改革、提高教学质量、培养创新人才有着极其重要的意义。
Yxoqk3UgQ+ItusxwWGMjnw==1环境修复原理课程大纲修订
环境修复原理是环境科学教学大纲中规定开设的一门关于培养学生基础知识能力、工程规划能力和提升动手能力的专业必修课。主要讲授环境问题、环境修复;污染环境的修复技术,包括物理方法、化学方法、生物方法三大类;环境修复所研究的主要内容为污染土壤的环境修复、污染水体的环境修复、污染大气的环境修复、固体废物污染的环境修复等几个主要的大类[1-3]。通过该课程学习,让学生掌握环境修复的物理、化学和生物修复原理;同时让学生掌握环境修复原理的主要内容与技术难点;使学生具有实际环境修复工程设计和规划的能力;培养大学生的思考问题和判断问题能力,从而达到从事环境工程规划、修复及长期维护的水平。
依据笔者学校环境科学专业培养目标,学生在学习环境修复原理课程后应具备如下能力:(1)获得和应用环境修复技术的能力。(2)实际环境修复的设计与规划能力。(3)分析、解决环境修复难题的能力。(4)具有自觉学习的能力。据此,笔者认真进行了该课程教学大纲的修订工作。
2环境修复原理课程教学重点内容与难点
培养学生解决环境修复实际问题的能力是该校环境科学专业教学大纲的重点目标。结合环境科学专业毕业生的去向和分工性质,环境科学专业人才培养大纲按“应用型”和“创新型”进行构建,以适应华南地区对人才的不同要求。据此,我們将环境修复原理课程内容进行了调整,其重点和难点也发生了相应变化。
基于环境科学专业课程体系,避免与其他课程内容重复进行教学。因此,以学生创新能力培养为目标,根据专业课程的定位和培养目标,社会服务为导向,进行课程内容重构。避免与环境生态学、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置课程中有关内容重复,删除了教材中的第七章污染土壤的环境修复技术、第八章污染水环境修复技术、第九章大气污染的环境修复技术及第十章固体废物污染的环境修复技术(见表1)。
3提升教学效果的教学改进与实践
(1)优化教学资源,强化学生解决实际环境修复工程问题的能力。以学生为主体,充分利用“互联网+”当代教育手段,激发学生自发学习的积极性[4]。
关键词:朝阳市 生态建设 恢复 研究
随朝阳经济社会的快速发展,朝阳整体生态环境较脆弱的问题日益突出,已经成为制约朝阳经济、社会发展的主要瓶颈。为此,改善生态环境十分必要,加强生态修复,加快建设生态朝阳势在必行。
1、朝阳市生态环境现状
朝阳市地处辽宁省西部,地理坐标为东经118°50′—121°17′,北纬40°35′55″—42°22′。朝阳市由于所处的地理位置和社会、自然条件的影响,属于生态强脆弱区,形成了向风沙区、干旱气候区演化的态势。朝阳市也属于自然灾害频发区,尤其是旱灾和风灾最为严重,自然灾害引起的植被生产力下降、粮食减产等造成的损失惨重,旱情严重的地区出现了人畜饮水困难,这严重的制约了朝阳市的经济和社会的发展。随着经济社会的发展,朝阳市的植被和土地等自然资源破坏严重,导致生产力下降。近年来,朝阳市坚持落实“科学发展观”,努力构建和谐社会,十分重视生态环境改善,努力恢复脆弱的生态环境,到目前为止,朝阳市的建成区绿化覆盖率达到35.2%,森林覆盖率35.6%,完成造林绿化面积 618.135万亩;坡地造林30.1万亩;完成辽西北植被恢复退耕还林85.55万亩;沿辽蒙边界建成一条532.1公里长、2公里宽的防护林带;完成水土保持综合治理面积42万亩;完成绿化乡镇、村屯、园区1520多个;公园、广场和沿河绿化带196.06公顷;形成人工湖5个、水面面积3400亩;建设自然保护区20个;创建省市级环境优美村镇169个;建成17个农村生活垃圾处理示范村;建设5个农村环境综合治理示范村;对全市19个村进行环境综合整治;建畜禽标准化养殖小区1000多个;有机农业种植面积达70多万亩,经过多年的努力朝阳市的生态环境得到了一定的恢复。
2、朝阳市生态建设中存在的主要问题
朝阳市的生态恢复工作虽然取得了明显成效,但是仍存在一些问题,生态环境问题仍十分严峻,生态恢复工作还十分繁重。
2.1 自然条件引起的生态环境问题还比较突出
朝阳市地处辽西北山部丘陵地区,属北温带半干旱半湿润大陆性季风气候,区内干旱少雨,水资源匮乏,水土流失严重。同时该区域是沿海向内陆、草原向森林的过渡地带,林草覆盖率低,土壤沙化问题突出。恶化的生态和生产环境,加剧了经济和社会发展的压力,制约了当地经济水平的提高。
2.2 朝阳市依然没有摆脱资源型发展模式
朝阳市是矿产资源较多的地区,矿产开发遍布全市众多区域,依托资源顶起了全市诸多加工业的发展,比如铁矿石、膨润土等的加工项目分布各个县市区,这一发展模式,导致资源逐步减少,生态环境逐步恶化,一些区域已经触目惊心,比如建平哈拉道口一带大理石的开采,大理石枯竭后,留下满目苍夷,植被破坏殆尽,水土流失严重,地下水位下降,水资源短缺,很多矿山开采闭坑后,留下的景观基本如此。
2.3 人口压力仍为生态改善问题结症
由于区位、自然条件约束和历史原因,朝阳市的经济发展和人民生活水平与省平均水平具有较大差距。特别是广大农村地区,由于土地贫瘠、农民收入低,耗竭性垦殖耕地、过度消耗林草资源成为农民增收的常规方式。朝阳市由于农业人口基数大,改善脆弱的生态环境,必须要为众多的农业人口提供致富渠道,否则很难从根本上解决生态环境恶化的局面。
2.4 公众对维护生态系统平衡、保护生态环境的意识还有待加强
一些地区、一些人,只注重眼前经济利益,未能认识到生态环境的严峻性,生态恢复的必要性,现在仍存在着乱砍乱伐、违法采矿等破坏生态环境现象,对矿山植被恢复、退耕还草还林等生态恢复投入缺乏动力,在生产、生活中资源能源浪费现象严重,民众维护生态系统平衡意识淡薄。
3、生态建设的几点建议
3.1 加大对生态破坏严重企业的整治力度
坚决关停一些小的、对生态环境破坏大的矿山企业,减少或禁止露天开采,对尾矿库要进行生态修复,毛石要合理利用,朝阳市矿点多达500多个而且分布面广,对生态环境构成严重威胁,政府要加大生态修复工程项目倾斜支持力度,对矿业开采闭坑后及时进行生态环境修复,逐步恢复原有生态环境,改善区域百姓生存环境。
3.2 改变经济增长方式,合理利用资源
一些区域矿产资源贫乏,应加强植被恢复,发展多种经济,投入人员技术培训,比如发展特色养殖、生态种植、有机产业等增加百姓收入;一些矿产资源丰富的区域,应加强规划,发展产业园区,促进小城镇化的进程,搞好周边区域村屯环境综合整治,加大矿业开采对生态破坏补偿的力度,改善区域生存环境。
3.3 加快青山、碧水工程建设步伐
一是荒山造林工程。首先,对“十一五”期间完成造林绿化面积进一步巩固提高森林郁闭度。其次要加大剩余荒山的治理力度,这部分绿化难度更大。还要加大围山禁牧,对人类活动导致的已损林地和退化林地实施封山禁牧,减少水土流失危害,改善土壤肥力,延缓沙化趋势。二是水土保持工程。首先要加大25度以上坡耕地还林还草力度,有效增加本地区森林覆盖度。其次要加强凌源市青龙河流域综合整治、凌源市小流域综合整治、凌源市河岸堤坝固沙工程建设、什家河龙城区段治理、龙城区老虎山河段流域综合治理和朝阳市大凌河项目区水土保持综合治理工程。三是防护林网工程。要拓宽辽西北边界防护林,使得辽西北防护林屏障作用加强和提高,形成贯穿辽西北北部生态绿色廊道。及时对农田防护林进行更新改造,保证农田防护林体系的完整性,不间断地发挥防护效益。加快建设新农村绿化工程,指导、协调、配合相关部门和单位,制定新农村绿化方案,因地制宜地探索村屯和校园绿化模式。努力提高现有林地生态质量,加强现有林地的维护与管理,采取人工抚育,针阔混交等多种措施提高森林质量。加快绿色通道的建设,进一步加快公路、铁路和河道两翼绿化,形成绿色通道与防护林网纵横交错的林网系统。四是沙化治理工程。对凌河滩地实施退滩封育,根据大、小凌河流域不同河段河道实际情况,因地制宜的在堤防内侧、确权边界布置生态林带,确权范围内河滩地上的现有耕地采取退耕封育,自然恢复生态,利用天然植被,减少水土流失,稳固河岸。加强辽西北沙化治理,在辽西北沙化、荒漠化和退化严重的草原上实施围栏封育、补播改良工程,并对减少效果进行监测和综合评估。五是草原恢复工程。加大草原资源的恢复,对草权制度进行改革。建设草畜结合生态养殖模式。要加大草原病虫鼠火灾害预警及防治。六是矿区恢复工程。加大矿业结构调整力度,提高矿产资源综合利用和矿产品深加工水平,努力实现矿产资源开发利用方式由粗放型向集约型转变,促进矿产资源的可持续开发利用。加大矿区植被恢复与复垦力度。七是农村环境保护工程。重点加大农村清洁能源的开发与使用、生态村镇的规划与建设、村镇环境综合整治和饮用水源地保护等方面工作力度。八是保护区建设工程。针对凌河流域水资源短缺,生态环境脆弱,防洪功能不完善,治理和保护管理脆弱等问题,将大,小凌河划建为自然保护区,进行综合治理与保护。针对目前总体保护区面积相对较小,保护对象相对单一的状况,十二五期间要完成更多的保护区建设。其次还要加强保护区保护能力建设,使保护区建设逐步走上规范化、法制化、良性化发展道路。
3.4 加大生态建设投入
朝阳市要紧紧抓住省委、省政府建设“辽西北生态恢复示范区”构想这一有利契机,围绕市委、政府“生态朝阳”的建设目标,加大对上争取资金力度。一是积极争取国家、省资金。二是调动社会力量投入资金。三是政府加大生态建设投入力度。
3.5 加强宣传教育,营造浓厚的生态建设氛围
要进一步加大对生态环境保护等相关法律法规的宣传力度,提高全社会特别是各级领导干部对保护生态环境重大意义的认识。要进一步动员全社会力量,提高全社会对生态市建设的关注,强化生态意识、激发原生动力,修复重建生态,调动农牧民群众治理水土流失的积极性和主动性,进一步发展生态文化,倡导绿色生产,鼓励绿色消费,不断深化全社会的生态理念、环境意识和法制观念,提高广大市民的生态文明素养。
参考文献
[1]朝阳统计年鉴.
生态文明的呼唤:生态修复良法之治
生态文明社会的“善治”要求呼唤生态修复的良法之治。生态文明社会建设是一个全面的生态环境善治及其影响下社会治理的过程,这一过程本身就需要管理方法和政策体系的创新,而“环境善治”理念的引入恰恰为此提供了优良的制度建构土壤。“环境善治﹙Goodenvironmentalgovernance﹚”是近十多年来国际上倡导的改革环境管理方法的理论和政策体系。环境善治理论的主要思想是要在环境保护中充分发挥相关各方的作用,并充分利用法律、行政、经济和社会手段,改变环境保护仅由政府﹙特别是由环境保护部门﹚独力举办并过分依赖行政手段的局面。环境善治倡导的手段主要有:有效的法律、有权威和有效率的政府、政府与企业的伙伴关系、政府问责制、下放权力、发挥社会机构的作用、公众参与环境管理、环境信息公开化等[7]。环境善治是生态环境保护治理的一种较为新颖的管理理论创新,这种理论也是生态文明社会建设中所需要的。善治强调了有效的法律这一主要手段,法律也确是制度建构的前提和保障,生态修复法制化就成为相关制度建构的必由之路。生态文明社会建设要求的善治是一种良法治理的状态,而良法是一种法制的理想状态,这种状态不仅仅在于理论的创设更在于实践的检验。早在亚里士多德时代,这位伟大的哲学家就给良法定立了三个标准,即良法为公益;良法体现自由的道德标准;良法创设的机制使政权持久[8]。我国古代传统思想里对良法也有相应的标准,儒家主张明德慎罚,强调法应具有的两个方面的作用,一是教化以明德,二才是罚。与当代立法中多强调强制性处罚的立法理念相比这种思想竟更能反映法的本质。注重法的教化激励作用给我们当前生态文明良法之治目的的实现提供了一定的启发。此外,我国法家更是明确了良法另外两个标准,一是“当时而立法”[9]即法应顺应时代变化;二是“毋强不能”[10]即法要考虑实际情况以及当时的民力。由此可以看出,东西方法治思想中关于良法的标准是鲜明的,并且我们当今的社会立法也都正在或需要遵循这些标准。藉此,生态文明社会建设要求下的生态修复良法应当具备三个最主要标准:一是应全面发挥教化与惩戒的双重立法作用,并体现其最本质的公益;二是应当顺应生态文明社会建设的需要建构生态修复法制体系;三是应体现社会经济发展实际情况,应当允许不同标准的存在。当然,关于生态修复良法的标准还有程序正义、形式正义等等,但上述三个标准更能够反映生态修复法制建设的最鲜明特征。良法是生态文明社会中生态修复法制化的方向。良法给法制建设提供了标准,生态修复良法也为生态修复法制化指明了方向。正因为这种方向性指引作用,使得生态修复良法的三个最主要标准能够决定生态修复法制化建设的最主要内容。首先,全面发挥法的教化与惩戒双重作用,是生态修复法制处理人与自然关系所具体要求的。强制性是法的一个根本特性,但是并不表示惩戒就是法的唯一作用形式。特别是当法以协调人类自身行为,达到维护自然目的,进而促进人类社会自身可持续发展面貌出现的情况下,法就不能够仅仅以强制性惩戒手段来彰显其权威了。没有教化作用的充分发挥,法律将失去一半的功效。而教化有多重形态,其中一定程度的惩戒也能算是一种教化,但是教化更多程度上是以较为温和的形态出现的。并且,许多情况下,惩戒所取得教化功能也是极其有限的。因为人总是在利与害中有所倾向,并想法躲避惩戒,找机会去逃避义务,很多情况下使法制难以有效实施。对此,现代制度经济学总结了一个重要概念———“机会主义行为”,其最根本的表现形态就是人或企业会趋利避害[11]。这是企业或人的一种本能,这种趋利避害最终导致的结果就是人或企业会不停地查找成本降低的路径,甚至通过违法来换取利益的最大化。而经济学研究认为,约束机会主义行为的最好方式就是激励,这里的激励恰恰就是教化的温和形态。通过激励措施甚至形成激励法制以此补充法教化作用的表现形式,最大限度发挥法的教化与惩戒双重功能。因此,良法对激励法制的要求决定了生态修复法制化的一种倾向,即由惩戒到惩戒与激励并重,甚至更加强调激励。其次,生态修复良法要体现最本质的公益。本文认为最本质的公益应当是建立在个体利益充分实现基础上的更加正义的社会集体利益①。最本质的公益需要发挥法的双重作用,体现法的正义价值。亚里士多德提出了正义两个层面的含义:一是矫正正义,主体间自愿以及非自愿的交往中所得与所失的中间,交往以前和交往以后所得相等;二是分配正义,即依据人们各自价值对于共有物的分配[12]。此后,比利时法学家达班则进一步解释了分配正义,他认为分配正义确定集体成员应从集体得到什么,它从立法上对权利、权力、荣誉和报酬等方面进行分配[13]。分配正义根据人的出身、才德以及对国家的贡献把荣誉财富以及合法公民人人有份的公共物品按比例分配给不同地位、不同身份的社会成员[14]。并且就民众的朴素正义观而言,只有最小限度破坏原有秩序和尽最大可能维持人际关系的和谐,在人情、面子、权利义务分配等诸多方面,达到博弈后的均衡,这才是人们心目中最大的正义,而非在国家法的条条框框之下的开庭、审理、判决和执行[15]。分配正义关注更多的正是这种民众要求的实质正义,只有个人能够有效地从集体那里通过分配或再分配相应的权利、权力、荣誉以及报酬等方面的利益时,个人的利己主义动因才能获得充分满足。而在法律控制中,个人主义就应与集体主义相综合、相和谐。并且利己主义也能够刺激人们的积极性、激励人们做不断的努力,如果法律制度试图根除或反对利己主义,那么它便是愚蠢的②。就生态修复而言,生态修复在实践中多是对某一区域内受损的生态系统的平衡进行恢复或重建,这一区域相对于全国利益而言必然是个体利益。过去我们常常夸大整体利益忽视个体利益的满足,这并不能够更有效地实现全社会的生态文明。生态修复的社会化修复目的就是为了使得个体利益在社会整体利益实现基础上实现最大程度的满足。使得生态系统受损地区能够获得修养生息以及可持续发展的机遇和能力。这是对生态受损地区及其人群基本生存权和发展权的正义对待,是对此地区或人群最起码的尊重。由此,可以彰显其基于个体利益尊重基础上的社会正义的本质———分配正义。而建立在对个体利益尊重基础上的分配正义,更能够通过法制化形态激励人们在努力实现个体利益基础上,更多地创造并实现社会整体利益,这也充分体现了法制除了强制作用之外的激励作用。因此,从分配正义意义上说,生态修复法制化及其良法形态充分彰显了在个体平等享有权利基础上社会公益,是对生态文明社会建设整体利益的准确阐释。再次,法应时而立,科勒曾经说过,每一种文明的形态都必须去发现最合适其意图和目的的法律。永恒的法律是不存在的,因为适合于一个时期的法律并不适合于另一个时期。法律必须与日益变化的文明状况相适应,而社会的义务就是不断地制定出与新的情势相适应的法律[16]。因此,良法应顺应社会经济发展的形势,做出应有的补充或更正,使其不断完善。同样如此,生态文明社会下的生态系统平衡的维护对生态环境保护立法已经提出了新的更高要求。原有的以工业文明为代表的环境保护和资源保护类法律显然已经不能适应对于生态系统整体维护的社会实际要求。的确,我国现有立法中有环境恢复或土地复垦的规定,但不论是环境恢复原状还是土地复垦都仅仅是生态修复的初始手段或相应技术的某个方面,是工业文明时代生态环境末端治理的典型立法形态。例如,在矿区生态环境保护中有矿山恢复保证金的相关立法,有《土地复垦条例》、《矿山地质环境保护规定》等单行立法,但是这些立法多是从土地复垦这一目的着眼。然而土地复垦无论在技术上还是其立法理念上都仅仅是对一种环境要素的综合治理,根本不是生态系统整体的校正,将生态修复停留在以土地复垦为表现形态的立法最初阶段是不适应当前生态文明社会法制建设需要的。此外,就环境保护立法而言,同样也仅仅是对于环境要素的维护,而且这种维护仅仅停留在对于受损环境要素的保护以及对环境利益的赔偿上。对于生态系统整体平衡的恢复与重建却大多予以忽视,或者仅仅满足于环境意义上的小修小补,更难以适应生态文明对于生态系统整体维护的要求。同时,当前我国环境立法还大多以社会利益的损失与弥补为调整对象,并没有形成从根本上恢复与重建受损生态系统的法律治理概念。因此,生态修复良法要求生态修复法制化过程中必须更新原有的仅仅强调某种环境元素或生态要素的恢复治理、土地复垦治理等阶段性治理理念,从生态系统整体着眼,探索适应生态文明社会建设要求并体现对自然和社会“全面关爱”的生态修复法制途径。最后,法应势而立,即法应当根据实际情况,因地制宜。良法应当体现分配正义,这种分配正义往往是针对地区社会经济发展不平衡而产生的。我国的基本国情依然是地区社会经济发展不平衡,并且在一段时期内难以根本改变。如果一刀切似地制定统一的生态修复标准,将难以体现对受损生态系统区域内公众权益的分配正义。这就需要在生态法制化过程中,使生态修复的标准更加因地制宜;同时,生态修复的主体应当多元化,主体的义务也应当有多种承担方式。这主要是因为,许多情况下,资源开发引发的生态系统失衡是一种较为普遍的状态,而这种资源开发的受益方是多方面的,不仅有资源开发方本身也有未开发地区一方,甚至在这些资源开发中国家才是最大受益者,因此,让某一方承担生态修复义务是不公平也是不正义的。分配正义就是要使受损生态系统所在区域内的人群,获得与发达地区相似或者相同的社会的以及经济的发展机遇或状态。这也是生态修复的社会属性所要求的,更是生态文明社会建设的本质性要求。
生态文明社会建设要求下生态修复法制的作用
通过上文对于生态修复良法以及生态修复法制化方向的讨论可以看出,生态修复法制化对于生态文明社会建设具有至关重要的作用。法治是社会有序发展的根本保证,而法制又是法治的前提。生态修复良法标准下的生态修复法制化发展趋势更是生态文明社会有序建设的保障。首先,生态修复法制化是实现生态文明社会建设中自然方面内容的保证。生态修复本身就是一种自然修复的手段和技术形态,只不过这种技术形态以人为主要动力和执行力。没有人类社会有序的研究和开发并实施这些生态修复技术,自然的修复将是缓慢和无法满足人类可持续发展需要的。因此,通过一定的法制化标准使相应的技术指标能够有序、合理从而更好地为社会建设服务,这是一种良法之治的表现。换句话说就是生态修复有了较为合理的标准和制度运行规制体系,生态修复相应的实施步骤和程序才能有所保证;也正是这些相应制度的运行,才能够使得生态修复工程正常有序运行;生态修复的主体、生态修复的管理者和监督者才能明确,生态修复工程所需要的各种资金才能有所保障。以此为基础,在生态修复工程广泛开展的前提下,生态文明社会建设才能够有序和有效开展,其自然修复的目标才能够尽快实现。其次,生态修复法制化是生态文明社会建设中“文明”的体现。生态文明是继物质文明、精神文明与政治文明之外的另一种更高层次的文明,也是人类对于社会经济发展状态下,对于外在自然的一种新的享受。而法制则是文明的保障,也正是法制的存在文明才具有了不断发展的可能。因此,作为生态文明建设主要措施的生态修复的法制化进程,将为这一文明状态下的社会建设提供有力的保障。生态修复法制是生态文明的强心剂,正是生态修复法制对于激励的强调与运用,才使得生态文明有了另一番动力。与原有的强制性惩罚措施相比,生态修复法的激励更彰显一种人性的引导和经济文明的刺激,是精神文明与物质文明更高阶段的产物。这种更高层次的文明能够适应社会经济发展的高级形态,人们也更愿意接受这种引导。生态文明社会的建设才有主动性的因素。再次,生态修复法制化的目的就是通过制度的运行,更好地实现生态文明社会的善治。生态文明社会建设的实质也就是实现人与自然的和谐关系,体现人与自然的协调与利益的均衡。而善治的要求也就是使人与自然关系在法律的作用下更加能够达到利益博弈的共通点,实现双方利益最大程度上的均衡。法律产生的因素之一就是利益的博弈,这种博弈一会带来社会关系以及各种利益的有效分配,二则带来人性文明抉择的最基本展示。生态文明就是人性文明在人与自然关系博弈中最新的体现,维护和善待自然就是善待人类社会本身,而以人类社会本身利益最大化的实现促进自然利益更好地维护,则是生态文明社会善治的本意。因此,生态修复法制化通过修复自然与修复社会双重目标的实现,体现了人类利益最大化与自然利益维护之间的最均衡状态,是法律中利益博弈均衡形态的最基本体现。因此,生态修复法制化能够为生态文明社会建设善治要求提供最需要的法律制度。最后,也是最实际的是,生态修复法制化为生态文明社会建设提供了实践的可能性。一方面法制建设能够为社会建设提供最具实际操作意义的制度建构方式,生态修复法制建设能够从制度建设上量化生态文明社会建设的各项要求,例如权利要求和义务承担要求等;另一方面,生态修复法制化将生态文明社会建设的最基本要求一一设定为最基本的社会道德标准,并使之上升为国家意志,取得了由理论到社会实践的强制力保障;再一方面,生态修复法制是环境保护法治建设的创新,是其在生态文明社会建设要求下的新发展。生态修复法制理念弥补了原有的环境保护法治建设中只注重惩罚不注重激励,只注重保护不注重修复的弊端,实现了环境保护法治向生态文明社会建设要求靠拢的现实要求。这将使得生态文明社会法治建设更加完整和更符合社会经济建设的实际。四、关于生态修复法制的几点建议基于上文对于生态修复法制化的若干理论解读,本文认为建构生态文明社会要求下的生态修复法制应当从以下几个制度的建立进行考虑。首先,应建立专门的生态修复管理制度。明确生态修复的义务主体和生态修复的对象是建立管理制度的前提。关于义务主体,本文认为,国家应当是生态修复义务的主导者,是最重要的义务主体之一。不仅因为国家是最大的受益者,更是因为在我国国家是各种资源的管理者和所有者,因此负有不可推卸的主导责任。但是其他所有因生态系统受损而获益的利益体都应当对生态修复负有应尽的义务,只不过这种义务可以通过国家进行“代执行”。关于生态修复的对象,本文认为,不仅是受损的生态系统,那些没有受损但是遭到一定程度破坏的生态系统也应成为生态修复的对象。基于此,生态修复的管理者应当是国家及其各级政府,各项生态修复活动的管理都应当由政府代表国家统一行使管理权。为此,应建立专门的管理机构,制定相应的管理规制,设立专门的监督机构,建立专项财政,成立监管部门等等。其次,应建立生态修复规划与评价制度。这一制度与现有的环境规划与评价制度可以互鉴。但是在生态修复的评价制度建立上,生态修复的标准制度应当更为因地制宜,允许不同地区设立符合自身社会经济发展状况的生态修复标准。生态修复规划制度应当更加民主化,为此应当允许公众参与与自身利益相关的生态修复工程的规划与实施过程,扩大公众参与生态修复的范围;设立更加便民的生态修复信息公开制度保证公众的知情权;构建公众否决制度,将生态修复工程切实与民生民意结合在一起,实现最大程度的文明开化。在评价制度建设上也应当更加能够体现文明的要求,不仅要专业化评价队伍,设立专家评价机制,还要使得评价更透明,更具有决定功效,将评价结果直接与各种工程验收以及个人利益挂钩,提高生态修复评价机制的权威性。再次,应建立生态修复的专项资金机制。除了进一步完善现有的生态财政转移支付制度外,还应当鼓励民间生态融资和投资;制定政策,激励公众从事生态修复产业,促进新型生态修复产业的发展;设立专项财政,保障生态修复资金源的稳定;建立生态修复保证金制度;最重要还是要建立生态修复基金,从根本上改变资金链的问题,也同时为建立生态修复激励机制奠定资金基础。再有就是应建立生态修复激励制度。在政策上要给予生态修复个人或企业以优惠,鼓励他们研发技术和投资生态修复产业;在资金上建立的生态修复基金应当有专门的鼓励经费,专门用于“有功则赏”;在业绩评定上要直接与个人工作相挂钩,把生态修复的业绩作为管理者考核、奖励或升迁的依据;在保证金制度上要有返还机制,对有功者要返还奖励;在污染费以及资源税费制度上也要有返还奖励制度;同时还应当建立起专门的激励标准和激励权益救济制度以及监督制度等。最后就是要建立起相应的辅助制度,例如生态修复权益救济制度,生态移民的搬迁安置制度,生态修复功能区的社会保障制度,生态修复补偿和赔偿制度等等。这里需要强调的是生态修复的补偿制度不同于生态补偿制度。生态修复补偿是对特定主体而言的具有实际可算损失的补偿,或者是对其在生态系统受损状态下可实际获得利益的补偿。这种补偿往往是通过资源开发成本使受益者直接给付。
本文作者:吴鹏工作单位:中国政法大学
关键词:冶金矿山;废弃地;生态修复;土壤改良;边坡治理
冶金矿山行业涉及面广、产业关联度大,是国家经济建设的重要基础。但在矿山的开采过程中,会不可避免地挖掘和破坏山体、毁坏林地和耕地、挤压动植物的生存空间,造成严重的水土流失和生态系统退化,形成大片的山体和废弃矿场;在资源的加工过程中,会副产大量的固体废弃物,如废石、尾渣等,它们堆弃占用土地,破坏耕地,释放有毒物质,并向周围环境迁移扩散,通过食物链在动植物体内和人体中富集,威胁矿区生物的多样性和矿区居民的正常生产生活,制约区域经济的可持续发展[1-6]。随着矿产资源的日益贫化,这些问题日趋严重,因此,对矿山废弃地进行生态修复,恢复其原有功能,已经刻不容缓。
1冶金矿山废弃地的生态现状
冶金矿山废弃地指在矿山开采过程中因被污染、占用或破坏,以致暂时失去利用价值的土地[7]。根据其成因,矿山废弃地可分为五类:(1)排岩场。由被剥离的表土、被剥采的废石以及缺乏深加工价值的低品位矿岩堆弃而成,堆积体结构松散、不稳定,自然条件下很难风化粉碎,表层植被生长困难;(2)尾矿库。由矿石经洗选加工后产生的尾渣泵送堆积而成[8]。尾渣粒径小、质地松散、表层干燥、保水能力差,尾渣会持续向外界释放有毒物质,尾渣毒性很强,植被难以存活[1-2];(3)露天采坑。露天开采埋层较浅的矿床所形成的凹坑,通常直径较大、挖掘较深,表层岩石风化严重,植被立地条件差,难以形成植被覆盖[9];(4)塌陷区。矿区地下大量开采后,地质条件不稳定,地面塌陷所形成的块状、带状凹陷区域,塌陷区地表破碎、难以复垦,塌陷坑四周封闭,坑内常年积水[10-11];(5)压占地。为开发矿山所修建的辅助设施,如建筑物、公路等,它们会占用大量土地,在矿山停采后,这些区域被水泥、砌石、砖瓦等覆盖,难以复垦。我国在20世纪50年代就开始了矿山废弃地的生态修复工作,但受限于当时的观念和技术水平,这项工作一直处于零星、小规模状态,并未完全发展起来。针对矿区严重破坏的情况,国家相继出台了多项举措,一方面规范和引导矿区土地复垦工作[12],同时明确矿企在矿山修复工作中的责任,增强了企业的责任意识,政企联合,加快了我国矿山废弃地生态修复的工作进展[13],截止2016年底,我国已累计投入修复资金近千亿元,累计修复土地上百公顷,资助研发、推广了近200项先进治理技术,生态修复工作取得显著进步[14]。然而,我国矿区污染面积大,污染程度深,而多数矿企习惯了“先污染后治理”的生产模式,历史欠账多,使得环境治理资金需求量巨大。在当前持续低迷的矿业形势下,矿区土地的修复费用主要由政府财政拨款提供,资金缺口很大[15]。截止2016年底,我国矿山废弃地的修复率仍不足30%,与其他矿业发达国家50%~70%的平均修复率相距甚远,废弃土地修复工作不容乐观[13]。国外矿山的生态修复工作可追溯到19世纪末,到20世纪中期已经开始了系统化、规模化的治理工作,并在法律法规、管理方式和修复技术等方面获得了大量的成功经验。澳大利亚实行矿产开发、土壤改良与生态恢复相结合的“三位一体”管理模式,促进了矿区土地复垦和生态修复工作的进展[12];美国的矿山土地复垦工作始于20世纪30年代,现已形成了健全的法律体系和完善的管理制度,废弃土地复垦率高达85%,其首创的复垦保证金制度已被许多国家学习采用[16]。德国在矿区土地复垦方面投入了大量的人力和财力,目前德国废弃土地的复垦率已经超过90%[13]。相比较而言,我国矿山废弃地的生态修复工作任重而道远。
2冶金矿山的生态修复技术
矿山废弃地地表大多坑洼不平、浮石凸起,铁矿等金属矿废弃地地表还散落有许多硬度大、难以破碎的低品位矿石。在进行土地复垦前,应首先利用推土机、压路机等大型设备对其地表进行平整处理,使区域附近地表性质尽量均一化,减小土壤改良和植被恢复的阻力,为后续复垦工作创造有利条件。矿山废弃地土壤重金属污染严重,氮、磷、钾等营养元素严重缺失,土壤结构性差,在不进行人工干涉的情况下,矿区植被很难恢复。因此,修复矿区污染土壤是矿区植被恢复和生态重建的前提。
2.1物理修复技术
土壤的物理修复技术包括表土转移和客土回填两种。表土转移指在矿山开采前将区域内表层土壤收集保存,待闭矿后再重新覆盖的方法[17],在这个过程中,虽然地表植被被完全破坏,但土壤中的营养元素和种子库得以很好保存,能够加快植被的恢复速度[18],表土转移法仅适用于新开矿山和新建尾渣场,在西欧国家的铁矿露采场应用较为广泛。客土回填指直接将区域内原有表土全部移除,回填适于植被生长的耕植土,在表面形成0.1~1.0m厚的覆盖层,以达到土壤改良的目的,Mago-ba等[19-20]在大量实验后发现,覆土厚度与植被覆盖率的增量成正相关关系,当覆土厚度为30cm时,区域内植被的覆盖率能提高近70%。该法效果明显,但需要外借耕值土,费用昂贵。湖北黄梅马尾山铁矿通过经济技术比较后采用了表层客土全覆盖、乔灌草间植的方式进行植被恢复,对防治水土流失和改善区域环境起到了很好的效果。
2.2化学修复技术
矿山废弃地普遍酸碱化过度,土壤pH值严重偏离正常范围,不适于植被生长,必须添加酸碱调节剂进行基质改良。对于酸化土地,可以施用石灰、碳酸氢盐等进行基质改良[22],刘珊珊等[23]探究了用石灰调节南京紫金山铜矿堆浸场pH值的可行性,发现在浸场表层持续喷撒石灰一段时间后,能够显著提高基质表层的pH值,但由于渣堆厚度较深、下层尾渣酸化严重,因此对渣堆深处的pH值没有明显调节效果,这对于铁尾矿库表层基质的改良可起到一定的借鉴作用。对于碱化土地,可以投入石膏、碳酸氢盐、硫酸亚铁等来中和基质的碱性[24]。Na+含量过高容易导致土壤板结,石膏中的Ca2+能够有效地替换Na+,降低土壤碱性,疏松土壤,改善水分、空气和有机质的流通条件。当土壤酸碱度过高或失调时间过长时,宜采用“少量多次”的方法施加调节剂,这样既能保证药剂的持续效力,增强调节效果,又能节省药剂。重金属处理是土壤修复的关键,利用化学物质(包括钙酸盐、含磷材料、铁氧化物、铁盐、ED-TA、α-淀粉酶、腐殖酸等)的吸附沉淀、氧化还原、催化还原、络合等作用,可以在一定程度上达到重金属离子固定的目的,显著减弱重金属离子的迁移能力[25-31]。铁矿废弃地中存在的重金属主要有铜、镉、铅、锌等,Ca2+对这些重金属离子有明显的拮抗作用,可以有效缓解其毒性,向废弃土地中喷撒药剂可阻碍农作物对它们的吸收,保证农产品安全[32]。EDTA通过螯合作用可以固定多种重金属离子,且对土壤中的微生物群落几乎不产生影响,是目前广泛应用的铁矿废弃地重金属淋洗剂[33]。黄凯[34]将有机肥和泥炭的混合试剂经过特殊工艺处理后,用于修复铅锌矿尾矿库污染土壤。Wu等[35]利用黏土、生物炭成功研制出一种具有网状结构的新型纳米复合材料,能促使有毒的Cr6+转化成无毒的Cr3+,大大简化了土壤的修复步骤,提高了修复效率。另外,利用城市污泥较强的黏性、持水性和保水性,将其用于土壤改良,既能够提高土壤肥力,改善土壤的团粒结构,又能以废治废,促进城市固体废弃物的资源化再利用[36-37]。另外,从城市污泥中提取出的一些菌株还能对Cr6+起到还原作用,可有效去除其中90%的Cr6+,实现铬渣堆六价铬的高效治理[38-39]。
2.3生物修复技术
生物修复技术指利用酶、菌类及土壤动物等的新陈代谢作用来降低土壤中有毒、有害物质的浓度,从而达到土壤修复目的的一种技术。赵永红等[40]认为,植物与降解菌的协同作用,可显著增加土壤中降解菌的数量,提高降解菌的活性,改善植被的根际微环境,促进植被对养分和水分的吸收,促进植被的立地生长,加快土壤环境的改善速度。Denny等[41]研究发现,在土壤中接种菌根,菌根分泌物能够增强土壤中重金属离子的迁移能力,增强植被的抗性,促进植物对重金属离子的吸收,加快土壤的净化速度。Boyer等[42]研究了土壤动物蚯蚓对土壤中重金属的净化作用,发现蚯蚓既能够吞食土壤中的重金属,又能够疏松板结土壤,增加土壤孔隙度,改善土壤的物理结构。徐池[43]对用不同驯化浓度/时间筛选出的赤子爱胜蚯的生理指标进行了系统比较,通过急性毒性试验和彗星试验确定了该种类蚯蚓的耐性最佳驯化条件,用该最佳条件筛选出的赤子爱胜蚯对重金属有强提取作用,利用蚯蚓的吞食作用来改善重金属污染土壤具有广阔的应用前景。
2.4植被恢复技术
铁矿废弃地土地贫瘠、盐碱化严重、重金属毒害作用强,经过一系列的修复措施,如表土转移、化学试剂投放等,在一定程度上修复被破坏的土壤,通过人工种植能较快实现矿区的植被覆盖,最终建立起新的生态平衡[44]。禾草植物和豆科植物经常都被用作矿山废弃地生态修复过程中的先锋植物,它们生长迅速,抗旱性强,耐贫瘠能力强,且豆科植物具有固氮能力,能够产生易于植被吸收、且缓释性能良好的有机氮,这对于贫瘠土壤的修复改良至关重要[45]。杨卓等[46]对禾草植物高羊茅和黑麦草的重金属耐受性进行了研究,发现这两种植物抗逆性很强,可在重金属污染土壤中迅速生长,能够起到防止土壤侵蚀的作用。Chen等[47]发现,香根草具有对Cd2+的强富集作用,即使在Cd2+含量极低的土壤中,叶片中所吸收的Cd2+浓度也可达218gC/hm,是铁矿废弃地中Cd的理想治理植物。此外,高山甘薯、海州香薷、酸模等对Cu有较强的富集作用,高山漆菇草、东南景天羽叶鬼针草等对Pb也有富集作用[48-52]。多季收割重金属富集植物,土壤中重金属离子浓度降低,这时可种植一些生物量更大的植物(如灌木、乔木等)来完善区域的生物群落,增强矿区的保水、保肥能力和抗逆性[53]。对于收割获得的重金属富集植物体,可采取焚烧法、高温分解法、生物解吸法、植物冶金法、液相萃取法等进行处理[54-55],其中焚烧法和高温分解法能够显著减少植物残体的体积和重量,是目前最为行之有效的重金属富集植物体处置技术[56-57]。
3冶金矿山的边坡治理技术
铁矿废弃地环境恶劣,露天采坑等区域表土几乎被完全剥离,土地结构破坏严重,水分和养分流失严重,滑坡时有发生;排岩场、尾矿库的堆积结构松散,颗粒易流动,且堆场往往势能较高,是潜在的人造泥石流发生源[11]。鉴于这些特征,除对矿区采取必要的生态修复手段外,还必须辅以边坡治理等措施,以疏通地表径流,减少基质流失,增强边坡稳定性,降低滑坡和溃坝风险。
3.1客土喷播技术
客土喷播技术是一项新型的岩质边坡绿化技术,主要利用机械搅拌设备将客土、种子、缓释肥、粘结剂、保水剂、稳定剂等充分混匀,在待修复坡面上锚杆挂网,然后利用泵和压缩空气机将基材垂直喷附到坡壁上,形成具有一定厚度的喷附层[58]。喷附层结构良好,含有植物生长所需的各种营养物质,其中的保水剂为高分子树脂材料,具有很强的储水保水能力,可吸收超过自身重量数百倍的水分,且高压下水分不脱除[59]。在种子的出苗和生长过程中,喷附层能够持续供水供肥,确保植物的正常生长,实现边坡的快速绿化。为丰富边坡生物群落,客土喷播技术通常采取草罐混植的搭配方式进行植被培育,同时选用根系发达、抗逆性强的植物种子,充分利用植物根系对土壤的加筋和锚固作用,力求达到最佳护坡效果[60]。
3.2植被混凝土技术
植被混凝土技术综合了土壤学、环境生态学、岩土力学、园艺学等多学科知识,系统考虑了边坡角度、裸岩性质、气候特征、绿化要求等条件,采用特定的混凝土配方和种子配方,将植生土、胶结剂、绿化剂、有机质、腐殖质、肥料、保水剂、草种等基础材料混匀,然后浇灌于坡壁以起到边坡防护与绿化的作用[61]。植被混凝土所用的胶结剂为普通硅酸盐水泥,将其与特制的绿化剂配合使用,能够在岩坡表面形成具有大量细密孔隙的植被生长基质,该生长基质既能像普通混凝土那样稳固边坡,又因为它独特的多孔结构,可以加快水分和养分的运输速率,营养物质供应顺畅,植被生长迅速,对裸岩边坡的治理效果良好[62]。
3.3生态灌浆技术
像排岩场这种类型的矿山废弃区域,它们的地表特征明显,堆渣呈块状、块间空隙大,几乎不存在植被生长土壤,可借鉴工程灌浆技术来对它们的边坡进行治理。将基质材料、黏土和水等按照特定的配比搅拌制浆,然后由上而下对渣堆边坡灌浆,浆体填充表面空隙,并逐渐在渣堆表层形成一层富含养分的植被生长基质,该基质层具有一定硬度和抗侵蚀能力,既防渗护坡,又适于植被生长,能够为后续的植被恢复工作奠定良好基础[11]。
3.4生态植被毯和袋技术
生态植被毯是以稻草、麦秸、玉米杆等为骨架,负载壤土、保水剂、有机质、植物种子等制备出的一种边坡高效水土保持材料[63]。植被毯适用于坡度较缓的边坡,能够有效减少地表径流和降水对坡面的冲刷,减少水土流失,其中含有的壤土和营养物质可以有效促进区域植被的立地生长,植被毯生产成本低、修复效果好,目前应用十分广泛[64]。生态植被袋技术是一项新型的柔性护坡技术,袋体为无纺布袋,以聚丙乙烯为原料制备而成,通常会在制作过程中添加抗老化剂,以延长植被袋的使用寿命。在进行植被袋的护坡施工时,将耐性较强的草木种子通过木浆纸附着在袋体内侧,然后向袋内装入干燥、疏松的细粒壤土,为促进植被生长,还会适量掺入缓释肥和保水剂,当袋内壤土达到密度要求后,停止装土,用专用缝纫机封口,然后堆垒护坡[65]。在工程实践中,由钢材、水泥等筑造的护坡挡墙属于硬质结构,常因局部沉降或受力不均匀而破裂;由植被袋构筑的护坡系统属于柔性结构,可在一定范围内维持结构体的稳定。生态植被袋既能够稳固边坡,减少水土流失,又能为植被的生长提供载体,增强边坡的观赏性,是一种有效的生态护坡技术。
4冶金矿山的功能化再开发
在矿山生态功能基本恢复后,可根据矿区自身属性的不同,选择恰当的发展模式进行资源的再开发利用。常见的矿山废弃地生态开发模式有三种:单一复绿模式、农业复垦模式、景观再造模式。再利用模式的选择,依废弃地的规模、环境、交通等因素的不同而不同,不同的再利用模式能够产生不同的综合效益[66]。
4.1单一复绿模式
主要适用于地理位置不佳、复垦后可获得的耕地资源有限,基本无景观开发价值的矿山废弃地,可引入水生植物,如芦苇、金鱼藻等,将其培育成人工湿地,增加塌陷区的生态稳定性;而对于一些采深较大、面积较广的露天采坑,可对其边坡和底部进行加固防渗处理,以开发成小型湖泊;特别是对于一些破坏十分严重的矿区,经人工辅助手段后即使能够在它的地表形成植被覆盖,它的生态功能也仍有可能十分脆弱,稍加干扰就会引起植被的大片枯萎、死亡,使矿区再次朝废弃土地的方向逆转,这时可通过法规条例,将其设定为自然保护区,加强监管措施,杜绝人为扰动,为矿区生态正常恢复创造有利条件。
4.2农业复垦模式
主要针对经适当修复后可被重新赋予生产力的废弃土地,如马钢姑山矿的多层次立体土地复垦模式是国内铁矿废弃地农业复垦的典型,该矿排岩场是依托矿区原有露天采坑形成的多平台堆积场,根据生态系统的多物种配置和多层次配置原则,设计出了可进行农、林、牧、渔综合开发的立体复垦结构[67],将中心积水采坑设计成鱼塘,进行水产养殖;对水塘浅水区底层土壤施以必要改良措施,进行水稻种植,同时在水稻中放养鸭、鹅等家禽;对排岩场堆积平台,则种植上防风林、生态林、经济林等,同时林间修建小道,供市民休闲之用;排岩场斜坡坡度大、渣粒多、水土流失严重,可乔、灌、草间植,增加斜坡植被覆盖率,减少降水对斜坡的侵蚀,增加排岩场的生物多样性,提高生态位的利用率。
4.3景观再造模式
对于一些具有旅游开发潜力的矿山废弃地,可以将其作为景观资源加以二次开发,为城市的可持续性发展,特别是老工业城市的产业转型提供新的着力点。德国政府综合鲁尔区当时所面临的社会、环境、资源等各方面的问题,制定出了符合自身情况的长远规划方案,确保了区域环境治理方法与区域经济发展政策的连续性,设计人员对鲁尔区的铁矿采坑、桥梁隧道以及其它矿区建筑物进行了构思精妙的景观改造,将旧矿区成功开发成了新的旅游资源[68]。辽宁抚顺是我国重要的煤炭和铁矿基地,大规模的矿床开采作业使得当地地质灾害频发,矿区百姓深受其害,抚顺市在对矿区环境进行全面调查后,以国家“振兴东北老工业基地”政策为契机,将原有废弃矿坑、采坑塌陷地成功打造成了特色旅游景区,既缓解工矿企业与当地居民的矛盾,也促进了区域经济的转型升级[69]。湖北黄石国家矿山公园是我国第一家国家矿山公园,是铁矿遗址开发的典型代表,这种开发模式既有助于保留采址的原有风貌,展现矿区曾经的辉煌成绩,又能够启迪和教育后人,增强游客的环保意识,对其它矿山废弃地的开发利用具有重要借鉴作用[66]。
5结语
关键词:生态修复;词语;辨析
水土保持是一门涉及自然科学、技术科学和社会科学的高度综合性学科,与水文学、植物学、地质学、土壤学、气象学、环境学、农学、林学、信息学、社会学等各种专业学科有着千丝万缕的联系。水土保持是生态建设的主体,由于社会环境对水保工作要求的严肃性、复杂性、紧迫性,传统的水保治理摸式正受到冲击,新时期水保工作的重点逐步转移到以人工治理与生态自我修复相结合的现代水土保持模式上来。水土保持生态自我修复,其根本目的是要达到人与自能和诣共处,实现传统水土保持向现代水土保持观念的转变。生态修复作为一门新的边缘学科,其内容十分广泛,有许多关于生态修复方面的新名词、术语、观念、思想、理论正在生态建设领域得到普及和应用,使生态建设科学体系日趋完善,了解一些生态修复方面的名词、术语及它们之间的辩证关系,对于开展生态修复工作意义重大。
1生态修复、生态恢复、生态重建
生态修复是根据人与自然以及经济社会与生态环境辩证关系的原理,采用人工治理与大自然自我修复相结合的方式对生态环境进行改造,恢复生态系统的生物多样性,达到人与自然和谐共处,推动整个社会走上生态发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的一项浩大的系统工程。生态修复涉及内容广泛,它需要生态水文学、植物地理学、资源生态学、森林园艺学、地质学、环保学、材料工程学、生物遗传学等相关学科共同参与、相互渗透。生态修复不仅是水土流失地区的重点工程,也是广大城市、农村河流、沙漠、森林、矿山、海洋等区域开展生态治理的重点,由于人们居住环境的空间性,其外延已扩展到对空气大气层污染的修复[1]。
生态恢复是指依靠大自然的自我修复能力和植物群落演替规律,以及生物界“物竞天择,适者生存”的原理,对某一生态区域采取简单的封禁措施,让该区域生态环境得到恢复和改善的进程,一般仅指恢复其天然植被和自然生态,其外延较小[2]。因此,应将生态修复与生态恢复区别开。
生态重建是生态建设的重要组成部分,一般指对遭受自然灾害和人为因素破坏的地区进行修复治理,使其恢复原貌和改善生态的生态活动。如对因战争、地震、洪涝、台风、滑坡、泥石流、海啸等天灾人祸而造成破坏的地区进行建设治理、环境改造和生态恢复。从某种程度而言,对一个地区进行生态移民和文化遗址的修复,也属于生态重建的范畴。
2生态环境、生活环境、自然环境
生态环境指由生物群落和非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的统一整体。主要或完全由自然因素组成,并对人类的生存和发展产生影响。保护和改善生态环境,才能改善人们的生活环境,提高生活质量。
生活环境指与人类生活密切相关的各种自然条件和社会条件的总体,由自然环境和社会环境中的物质环境构成。生态环境按是否经过人工改造来划分,可分为自然环境和人工环境。生态修复必须做到保护自然环境,创建良好的人工环境,又不能以损坏原有生态为代价[3]。
自然环境是各种天然因素的总体,由自然界中各种生物和非生物因素所组成。自然环境并不等同于生态环境。自然环境的外延比较广,但只有具有一定生态关系构成的系统整体才能称为生态环境,非生物因素构成的整体可以称为自然环境,不能叫做生态环境。因此,生态环境反是自然环境的一种,二者具有包含关系。
3生态移民、生存移民
生态移民是从保护生态脆弱区的生态环境出发,既考虑移民能脱贫奔小康,又考虑保护迁入地近期和中长期生态环境,同时还要保护迁入地原居民利益不受损害,属多目标移民。生存移民则着考虑增加移民经济收入、解决温饱,不太关注对迁入地生态环境短期和长期的损害,属于单目标移民。生存移民迁入地多居于未开垦的处女地或荒漠地区。
从改善生态脆弱地区的生态环境来看,应实行生态移民。对于环境恶劣、人烟稀少的地区,可以根据需要实行单一的生存移民,以开辟新的“生态家园”。无论何种移民方式,都应保护好当地动、植物资源,实现人与自然和谐共处。
4生物入侵、植物侵蚀
生物入侵指人类有意识或无意识引进外来生物品种和生物品种自然入类,对新生态系统物种及人在健康上带来威胁的生物侵害行为。它危胁本地的生物多样性,引起物种的消失和灭绝,破坏生态系统功能,造成生物污染,能压制和排挤本地种群,导致生物多样性消失。生物入侵已成为一种严重的自然灾害,必须严加预防和控制。
植物侵蚀指引种不良植物和品种或不良物种自然传播,而造成某一地区土壤结构层次和肥力受到破坏,植被受到影响,生态环境受到侵害的过程。相对于生物入侵,它的影响较小,但也不能忽视。
我国有1/2以上的外来入侵有害物种是由人为因素造成的。要防治生物入侵,必须加强执法监督,认真贯彻实施《植物检疫法》和《植物检疫条例》,做到防治结合,利用自然界植物“相生相克”的原理,充分利用生物修复技术制止生物入侵,如充分种植皇竹草就能大大减轻紫茎泽兰的入侵。
5生物圈、生物多样性、生态多样性
生物圈指地球上所有生命与其生存环境的整体,地球表面上到平流层、下到数十千米的地壳,形成一个有生物存在的包容层。它最显著的特征就是其整体性,即任何一个地方的生命体都不是孤立的,都与自然界的其他部分存在千丝万缕的联系。生物圈的另一个显著特征就是生物多样性。生物多样性即一个区域内生命形态的丰富程度,它包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态多样性3个层次。生物多样性是生命在其形成和发展过程中跟多种环境因素相作用的结果,是生态系统进化的体现,同时意味着生物种群在个体数量上的均衡分布。生态修复的目的就是要通过增加生态多样性以达到生物多样性。
6水华、赤潮、富营养化
赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌暴发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象,是水域荒漠化的体现。携带营养物质的泥沙进入水域或有机物附着在泥土中吸入水中,是形成赤潮的原因之一。赤潮是水域富营养化的特征之一。
富营养化是指由于大量含氮、磷生物营养物质的污水不断排入湖泊、河道、海湾等缓流水体,引起水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖,使水体透明度下降,溶解氧减少,水质恶化,鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。水体发生富营养化现象时,随着藻类及浮游生物数量的不同,水体出现不同种类的颜色,如红色、蓝色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”,发生在海洋则叫“赤潮”。
7绿色住区、绿色生态建筑
绿色住区是一个发展的、动态的多样化建筑结合体,是一个被赋予可持续发展设计思想和充满想念空间的生态概念,它是按照住宅周围的自然、人文环境,综合运用生态学、建筑学的基本原理以及现代科技手段,合理安排,组织建筑内外空间与系统内其他相关因素之间的关系,使其成为一个有机的统一体。绿色住区不是单纯的“住宅小区+周边绿化”模式,关键是住区内综合素质的提高。
绿色生态建筑也称可持续性建筑,是根据人与自然和谐的原理,在合理布局、科学论证、精心设计的基础上,在某一区域开发、建设的具有生态示范园区保护特生的生态范围或设施。生态建筑讲求材料的严格筛选、资源的精确配置和环境的合理布局。并不是一切新疑的、天然的和绿色的建筑就是生态建筑,苏州园林式的建筑,可以称得上典型的生态建筑。
8循环经济、可持续发展利用
循环经济是一个从德国引进的新的生态文化概念,是指由“资源—产品—废物”为特征的传统经济发展模式向以“资源—产品—再生资源”为特征的新发展模式转变的过程,它包含了人类发展观念的变革。循环经济已成为我国内地各省市身体力行实现资源可持续利用新发展观念的载体。利用循环经济理念,可以进行生态工程示范区试点,变废为宝,实现资源的循环再生利用。利用循环经济模式,可以治理水域的荒漠化问题,改善和利用水体富营养化状况,有效降解土壤中的有害物质成分,提高土壤有机质含量。进行资源再生利用的各地“种植—养殖—沼气—种植”等工程及小水电代燃料工程等,即是循环经济模式的应用。
9生物堤、城市森林、水下森林
按照生态修复的原则,在河岸营造乔灌木混交林带,形成生物堤坝。生物堤可以约束河道摆动,缓洪落淤,避免洪水冲淘,省工效宏。对于新型河道两岸的混凝土堤坝,可以按照“技术本土化”的要求,建造“绿化混凝土”即多孔混凝土,使树木通过这些孔隙进入土壤层,达到枝繁叶茂、连成一片,形成特殊的混凝土生物堤。
城市森林是一个由美国、加拿大生态学家提出的新的生态术语,它不同于山区、高海拔区域的天然林、原始林,是直接服务于城市、服务于人群,具有生命力的城市基础设施,是一个城市的建设理念和生态效益相结合的产物。城市森林建成后,可以维持大气圈的碳氧平衡,缓解城市尤其是象南京、武汉、重庆这类“火炉”城市的热岛效应。城市森林与郊区森林结合可形成完整的生态体系。
“水下森林”是一种新的生态修复手段,即在水面以下种树,以解决河道里黑臭问题。在水面下种植菹草等沉水植物能将河水变清50 cm,起到净化水质的作用。除了沉水植物外,也可以栽培一些浮游植物和挺水植物,适当放养一些鱼、蚌、螺蛳类水生动物,达到动植物和谐共生、净化水质,从根本上消除黑臭的目的。
10效益监测、预防监督
生态修复效益监测是全国水土保持监测工作的一项重要内容[4]。选择一些有代表性的试点区,通过科学监测,以“3S”技术和信息化手段了解和掌握生态自我修复的规律和效果,为建立生态自我修复效益评价指标体系奠定基础。
在开展水土保持开发建设项目监督执法的同时,各部门在机构、管理制度等方面,必须把生态修复纳入水保监督执法的日常工作,要有专门队伍和人员负责生态修复区的监督管护工作,充分发挥乡村管护人员的作用,加强对试点工程区的管理,加大执法力度。在生态修复过程中,效益监测和预防监督相辅相成,缺一不可。
11结语
当今时代,科学技术、新兴学科正以前所未有的速度和规模飞跃发展,增强了人类知识更新、改造自然的能力,给人类社会带来空前的繁荣,也为今后的进一步发展准备了必要的物质技术条件。随着生态修复工作在各地的迅速开展,将会有更多更先进的新技术、新工艺、新材料、新观念在实践中涌现。因此,在实际工作中应学会掌握和接受更丰富、更实用的新名词、术语,以指导生态修复领域各项工作的正常有序开展。
12参考文献
[1] 吴文卫,杨逢乐,赵祥华.污染水体生态修复的理论研究[J].江西农业学报,2008(9):138-140.
[2] 何发钧,徐洁,杨永辉,等.宁夏彭阳县土石质山区生态修复技术与效益分析[J].内蒙古农业科技,2005(S2):217-219,251.