利用自然力修复生态系统探究

孙猛

(西南大学资源环境学院,重庆 400716)

1 引言

全球共有十大植被生态系统,我国有其中9类,分别是热带雨林、常绿阔叶林、针叶林、红树林、草原、高寒草甸、荒漠、苔原,我国唯一缺乏的是非洲萨王那群落(稀树疏林生态系统)。由于我国在发展经济的过程中,对自然资源不合理的开发和利用导致上述九大生态系统都处在不同程度的退化中。森林锐减,荒漠化扩大,那些过去较少受到影响的高寒草甸、温带草原和红树林也出现了严重的退化。生态系统退化造成生态功能衰退,由此引发了各种生态灾难。近年来我国已经采取了一定的措施恢复破坏的生态系统,但很大程度上由于政策导向性的错误,以致耗费大量资金却没有起到很好的效果,造成了“边治理,变退化”的尴尬局面。因此对破坏的生态系统不能完全采用人力,强制性去改变其生态现状,而应该依据自然规律,依靠自然的力量,适当施加人为活动,恢复受损的生态系统[1]。既要进行人工治理,又要充分利用大自然的力量进行自我修复,正确处理好两者之间的关系,以实现人与自然的和谐关系[2]。

2 自然力的含义

自然力是指在一定的土地上,不同的植物群落从无到有的生物群落演替过程。群落演替是指一个群落被另一个群落所取代的过程,如湿润的森林地区遭受火灾之后,在火烧迹地上依次出现多年生草本群落、一年生草本群落、灌丛、森林群落等。利用自然力恢复的过程可以简单地理解为围封,就是在保证土壤不损失的前提下,保证自然分布的各类繁殖体得以自然繁衍。

生态自然恢复广义概念是指生态系统在适宜的外界条件下,通过自身调节能力逐步恢复生态平衡,使生态系统由恶性循环步入良性循环的健康发展过程[3]。狭义概念是指对疏林地、残林地与具有一定数量的伐根萌芽、具有根蘖更新能力和天然下种植被条件的地区,实行不同形式地封禁,并借助植被的天然更新能力同时辅以抚育管护措施来逐渐恢复植被的一种方法[3]。

3 生态系统退化的原因

3.1 人口的迅猛增长

我国1760年人口不足2亿人,1860年约3亿人,1970年约8亿人,2000年超过13亿人。人口增加后,人们通过不断开荒、毁林、破坏植被来扩大耕地面积,这样严重破坏了当地的生态平衡。过于单一的种植农作物,降低了生物多样性,生态系统十分脆弱,一旦发生灾害性事故,该生态系统很容易崩溃。同时由于人口增长过快和一些政策错误,我国出现了大量的退化的生态系统,水土流失严重,北方沙尘天气频繁发生。

3.2 生境的破碎化

生态系统退化最重要的原因是生态系统在自然力或人为干扰下偏离自然状态,生境破碎,生物失去家园。人为因素主要报刊修公路、铁路、水坝等设施。公路、铁路将一个完整的生态系统分割成破碎的块状,影响了生物迁移和迁徙。同时公路、铁路两侧的土壤植被破坏严重,土壤荒漠化现象十分明显,水土流失严重。许多动物一生仅作一次往返迁移。这些生物离开其出生的地方在死之前回到出生地繁殖一次,如鳗鲡和洄游性鲑鱼。但水坝破坏了河流生态系统的完整性,阻止了这些生物的迁徙或洄游,导致一些生物的灭绝,降低了生物多样性。尽管人类经采取了生态补偿措施,如修建洄游通道,但效果并不明显,甚至有些洄游通道已经被沉积的泥沙石砾堵塞,完全失去了作用。

3.3 环境污染

随着经济的发展,环境污染也随之加剧。环境污染会影响生态系统各个层次的结构、功能和动态,进而导致生态系统退化。很多情况下生物对突发的污染在适应上存在很大的局限性,导致生态系统退化。环境污染会在遗传、种群和生态系统3个层次上造成生态系统的退化。

(1)在遗传层次上,环境的污染使种群敏感性个体消失,导致整个种群的遗传多样性水平降低。污染引起种群规模减小,由于随机的遗传漂变地增加,可能降低种群的遗传多样性水平。污染引起种群数量减少,由于达到了种群的遗传学阈值,即使种群最后恢复到种群原来的大小时,遗传变异的来源也大大降低。

(2)在种群水平上的影响,环境污染可能会造成种群在该地区的消失。如酸雨造成针叶林死亡,又随地表径流进入水体,导致鱼类消失。

(3)在生态系统层次上的影响。污染会影响生态系统的结构、功能和动态,降低了其生态服务价值。

3.4 外来物种入侵

对于生态平衡和生物多样性来讲物种入侵必将扰乱生态平衡。一个新的物种侵入到一个新的生境,在没有天敌而又食物充足的情况下,将会大量繁殖,与其他的本地物种竞争空间和食物资源,占据其他物种的生态位,导致生物多样性降低,对当地的生态系统造成严重危害。如我国20世纪70年代从南洋引进的水葫芦对滇池、洞庭湖、微山湖都造成了严重的危害。

4 生态系统退化现状及其危害

中国各类人均资源都低于世界平均水平,特别是耕地资源只有世界人均水平的三分之一。目前我国主要靠扩大耕地面积,依靠自然力恢复地力,调节人地关系。导致我国大面积的毁林、毁草、开荒,造成水土流失、土地荒漠化严重,沙尘暴灾害频繁发生。

4.1 森林生态系统退化现状

随着工业化的发展,由于病虫害、干旱、洪涝等自然灾害,尤其是人为破坏因素,我国大片的森林遭到破坏。尽管近年来森林覆盖率有所增加,但主要表现为疏林和人工林的增加。然而生态环境效益较高的天然林和成熟林蓄积量则逐年降低,尤其是成熟林面积与20世纪70年代相比,减少了约732万hm2。

目前我国森林生态系统结构简单,大都呈片状或孤岛状分布,森林生态系统破碎化程度高,人为破坏严重,年龄构成不合理,幼林面积所占比重很大,大部分森林生态系统都处于退化或成熟阶段,稳定性差,抗干扰能力低,容易受到外来因素的破坏甚至崩溃。由于人类的不合理开荒种地,乱砍滥伐,导致森林面积锐减。面积较小的生态系统不仅自身脆弱,难以发挥应有的生态环境效益,而且容易受到破坏。同时为了提高森林覆盖率,片面栽种大量速成林,这些人工林物种过于单一,稳定性不高,大量浪费地下水,加速了土壤沙漠化的进程,一旦发生病虫灾害,整个生态系统将面临崩溃的危险。

4.2 退化生态系统的类型

根据退化过程及生态学特征,彭少麟等将退化生态系统分为裸地、森林采伐迹地、弃耕地、沙漠化地、采矿废弃地和垃圾堆放场6种类型。这6种类型都最终导致土地荒漠化加剧,土壤的蓄水能力降低。在大风天气条件下形成沙尘暴,席卷我国北方城市,造成巨大的经济损失。

4.3 水土流失

我国国土面积的2/3为承载力差的山地,水土流失现象遍及全国,主要分布在黄土高原,江珠、珠江流域,淮河、辽河流域及太行山、鲁中山区等。各地的流失程度有所差别,总体形势上强度高、发展快、成因复杂、危害严重。水土流失严重降低了土壤肥力,同时使水体富营养化,减少湖泊面积,使江河湖泊的泄洪能力降低,洪涝灾害频繁发生。

4.4 荒漠化

荒漠化是由于气候变化和人类活动在内的各种因素造成干旱、半干旱和受干旱影响的半湿润地区的土地退化。我国荒漠化面积约260万hm2,占国土面积的27%,主要分布在西北、华北北部。由于人对水土、动植物资源利用不当,人口激增对土地产生的压力使荒漠化的局面一时无法得到改观。我国严重的荒漠化情况导致了我国北部沙尘暴灾害的频繁发生,造成了很大的损失。

5 生态系统修复的措施

面对生态系统退化,人们长期以来治理生态退化以造林为主。但“盲目造林”不仅没有起到很好的防风固沙效果,反而加速了生态的破坏。干旱半干旱地区降雨稀少,这些树林不仅起不到涵养水源的作用,反而加速了地下水的耗竭。最终由于地下水严重不足,假活了人工林,真死了天然林。因此生态系统的恢复,要根据原始生态情况,针对不同地域,采取还草或还荒措施。

5.1 不宜在半干旱、干旱地区种树

在年均降雨量不足300mm的地方,天然分布的是草原或灌丛。树木生长的雨量和积温不能满足的话,树木很难成活。树木的生态耗水远大于灌木和草本,再加上没有草本层的覆盖,强烈的蒸发作用造成了严重的旱情。树木并不能阻挡沙尘暴,同时死亡的树木留下的树坑变成了“风蚀坑”,加速了生态系统的破坏。造林过程中采用飞播,不仅耗费大量资金,树林成活率低,更有可能会造成生态入侵,如有毒的醉马草很容易混到羊柴的种子中入侵到优质草原。

5.2 休养生息,利用自然力恢复自然

休养生息就是要给自然生态以必要的休养、恢复、生长的时间和空间,是对自然力的自我维持、修复和更新原理的实际应用。根据生态学原理,自然恢复的植被结构合理,其稳定性和生态效益远优于人工植被[4]。在区域不超过自然恢复的阈值条件下,生态环境会自发的恢复到原有状态。休养生息时,要对草原进行封育,封禁时间确定为5年。前2年采用全封方式,除了科研调查和抚育管护人员外,不准人畜进入,后3年以轮封方式为主,即以草定畜,合理放牧,采集枯枝,但不得砍伐林木、灌丛及挖草皮[5]。用自然力逐渐恢复其生态系统结构与功能。这种恢复机制我国科学家已在内蒙古草原已经进行了实验,成功恢复了大量优良草地。

5.3 人力恢复措施

当生态破坏程度超过自身恢复阈值时,仅靠自然力无法进行恢复,需要人力的辅助作用。Whisenant提出生态系统的退化与修复过程中应认识到两类阈值,一类是由生物相互作用控制的,而另一类是由非生物相互作用控制的。生态恢复只需要通过人为干预改变生态系统生态结构来跨越前者,但必须人为干预改变物理环境结构来跨越后者。

即使生态系统破坏程度未超过自然力修复的阈值也需要人力与自然力协调作用。因为休养生息,需要对已经破坏的草原生态系统进行围封,但这必将影响当地牧民的正常生活,因此需要人力来采取一定的补偿措施。主要包括调整产业结构,释放自然力,以市场带产业,以产业兴市场,吸引农民变工人。同时要开发高效地,用极少的高效地,置换其余土地,将生态恢复的压力转移到这极少的高效地上来,在这极少的土地上进行高投入的人力恢复,而对剩余大面积土地上基本不投入,靠自然力恢复。这种以地养地的生态恢复模式将人力与自然力恢复有效的结合在了一起。

6 结语

在以往的生态恢复过程中我国投入了大量的财力、物力,但并没有起到良好的效果,反而出现了“边治理,变退化”的尴尬局面。影响林草植被建设中成活率、保存率的原因是多方面的,其中最关键的是人们违背了林草品种的自然适应性,也就是破坏了该品种林草在特定环境下的自然修复能力,导致植物群落的自然演替中断[6]。因此我们今后的恢复之路,首先应制定合理的计划,对那些土壤尚存,或者生态退化没有达到退化极限的地方,自然力恢复是最明智的做法。对于那些遭到严重破坏的,无法用自然力来恢复的可以采用人工恢复。在草原地区可以采用以地养地的生态恢复措施。并且在人力的辅助作用下,确保自然力的释放。以自然力为主,人力为辅,自然力与人力有效的结合才能是我国的生态系统得到有效的治理。

[1]彭珂珊.中国西部生态修复的理论与实践[J].广西经济管理干部学院学报,2005,17(4):16～20.

[2]乔瑞俊.水土保持生态自然修复与人工治理关系的探讨[J].水保与生态2006(1):33～34.

[3]张 和,年吉刚.依靠生态自然修复能力加快我省水土流失治理步伐[J].吉林水利,2001(11):29～31.

[4]李 炎,王仰仁.水土保持生态修复综合建设模式研究[J].中国水土保持,2010(2):26～28.

[5]蒲勇平.长江流域生态修复工程的意义及对策[J].水土保持通报,2002,22(5):17～18.

[6]张永江,王志意.论人在生态自然修复中的地位和作用[J].北京林业管理干部学院学报,2002(4):28～32.