唐 偉,陳燕珍,葛清忠,楊 敏

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室 青島 266033;2.國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心 青島 266033; 3.國家海洋局大連海洋環(huán)境監(jiān)測中心站 大連 116015)

海島生態(tài)修復(fù)措施探討*

唐 偉1,2,陳燕珍1,3,葛清忠1,2,楊 敏1,2

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室 青島 266033;2.國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心 青島 266033; 3.國家海洋局大連海洋環(huán)境監(jiān)測中心站 大連 116015)

海島生態(tài)修復(fù)是我國海島工作中一項重要的核心內(nèi)容,我國海島生態(tài)修復(fù)研究處于起步階段。文章立足于海島生態(tài)修復(fù)的概念,闡述國內(nèi)海島生態(tài)修復(fù)重點和修復(fù)措施,從具體修復(fù)實施程序上重點探討將生態(tài)學(xué)原理運用到土木工程的 “應(yīng)用生態(tài)工學(xué)”的海島生態(tài)修復(fù)措施,并嘗試性提出生態(tài)修復(fù)新型材料工程技術(shù)的研究方向。

海島;生態(tài)修復(fù);措施

長期以來,對海島的各種不規(guī)范開發(fā)利用活動的積累,致使部分海島山體破損、植被衰退、淡水和周邊海域的生態(tài)環(huán)境嚴重受損,自然景觀和自然資源受到破壞和侵蝕。若不及時采取措施進行有效整治修復(fù)和保護,將會不斷降低海島,尤其是領(lǐng)海基點島等特殊用途海島的價值和功能,從而危及我國國防安全和海洋經(jīng)濟的健康持續(xù)發(fā)展。因此,面對海上權(quán)益維護形勢日益嚴峻,尤其是某些周邊國家以 “海洋立國”為國家戰(zhàn)略并不斷向海洋擴張的今天,針對以往遭到破壞的海島修復(fù)保護的關(guān)鍵技術(shù)與方法探討是十分必要的。

1 海島生態(tài)修復(fù)概念

生態(tài)修復(fù)是指利用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)原貌或向良性方向發(fā)展的技術(shù)集成,是修復(fù)被人類損壞的原生生態(tài)系統(tǒng)的多樣的動態(tài)過程[1],是在啟動及加快對生態(tài)系統(tǒng)健康、完整性及可持續(xù)性進行恢復(fù)的主動行為[2]。因此,海島生態(tài)修復(fù)是通過科學(xué)分析一定生境條件下受人類活動干擾而導(dǎo)致海島生態(tài)系統(tǒng)退化的機理,采用生物技術(shù)、工程技術(shù)或是綜合的措施,使因人為活動干擾而退化或喪失的自然功能得以全部或部分恢復(fù)。

2 海島生態(tài)修復(fù)的重點

海島生態(tài)系統(tǒng)退化來自自然環(huán)境影響和人類活動影響。前者包括風(fēng)暴潮、水土流失和物種入侵等自然因素,后者主要包括圍填海工程、植被砍伐和水體污染等。因此,海島生態(tài)修復(fù)的重點包括陸域、潮間帶以及周邊水域等幾方面的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。

3 海島生態(tài)修復(fù)的措施

總結(jié)國內(nèi)外海島修復(fù)及海岸整治的經(jīng)驗,仔細研究海島生態(tài)系統(tǒng)受損的根本原因,在理論、施工和高新技術(shù)等各個領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,可積極推行并發(fā)展 “多自然型海島生態(tài)修復(fù)技術(shù)及措施”,實現(xiàn) “自然與人的和諧共處”的生態(tài)環(huán)境。其重點是將生態(tài)學(xué)原理運用到土木工程的 “應(yīng)用生態(tài)工學(xué)”。

3.1 工程設(shè)計

生態(tài)設(shè)計是海島生態(tài)修復(fù)工程的主要技術(shù)環(huán)節(jié)。受損海島生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是根據(jù)需要和可行性,按照生態(tài)學(xué)原理設(shè)計并建設(shè)符合可持續(xù)發(fā)展的健康海島生態(tài)系統(tǒng)。即預(yù)先對海島修復(fù)工程進行生態(tài)設(shè)計,在生態(tài)系統(tǒng)沒有損失的前提下,對海島自然資源和環(huán)境進行合理利用。

3.2 生物技術(shù)[3]

在生物技術(shù)方面國內(nèi)外常常采用物種引入與恢復(fù)技術(shù),除此之外還綜合運用到種群動態(tài)調(diào)控、群落演替控制與恢復(fù)、物種選育與繁殖、土壤肥力恢復(fù)等技術(shù)。如通過引入原生的鄉(xiāng)土物種使得夏威夷群島生物得到一定的恢復(fù);新西蘭的Santa Catalina島通過引入山羊以控制雜草等。

陸域生物修復(fù)技術(shù)在國內(nèi)常見的是植被覆綠,這種方法是參照自然規(guī)律,通過人工的方法,重新創(chuàng)造、引導(dǎo)或加速自然演化過程,達到恢復(fù)天然的海島陸域生態(tài)系統(tǒng)。廣東南澳島的修復(fù)主要運用植被恢復(fù)、群落演替控制與恢復(fù)等技術(shù);澳門離島的修復(fù)采用了植被恢復(fù)、物種選育與繁殖等技術(shù),使得海島得到很好的修復(fù)。

潮間帶生物修復(fù)技術(shù)在潮間帶生態(tài)修復(fù)中,首先考慮恢復(fù)其生境多樣性,維持并加強該生態(tài)系統(tǒng)功能。對于生物資源衰退型的泥質(zhì)、砂質(zhì)潮間帶,采用生物底播技術(shù)使原來生物結(jié)構(gòu)單一、生態(tài)系統(tǒng)脆弱的灘涂區(qū)生物物種多樣性和生物資源量得以提高。

3.3 工程技術(shù)

對于某些出現(xiàn)人為采挖破壞、海岸浸蝕、沙灘退化的海島,常常需要采用工程措施對其進行修復(fù)。工程修復(fù)包括島陸護坡,海島沙灘修復(fù)、人造梯度濕地等。

傳統(tǒng)的島陸護坡工程主要考慮的是工程結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性,多采用砌石、混凝土或鋼筋混凝土等硬材料,這樣陸坡的硬化改變了海島自然海岸的生態(tài)功能和結(jié)構(gòu),隔斷了水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系,海洋生物棲息地減少,導(dǎo)致周邊水域污染,破壞了其生態(tài)過程等一系列問題。如今島陸護坡工程技術(shù)方式更傾向于綠化混凝土、植草三維土工網(wǎng)、三維植被網(wǎng)、金屬線材填石六角格賓網(wǎng)等。其中綠化混凝土是用粗沙礫料或碎石、水泥加混合劑壓制而成,具有高透水性、高透氣性和較大的抗拔力?？评R拉島的修復(fù)工程,采用黃麻土工布固定岸坡的水土流失控制與恢復(fù)技術(shù),以防治表土侵蝕和防止種子被沖刷掉。

潮間帶工程修復(fù)技術(shù),對于巖礁、泥灘、沙灘等不同類型的海島潮間帶,通過人工魚礁、人造沙灘、人工導(dǎo)流堤、人工海藻場等工程修復(fù)技術(shù)促進島嶼潮間帶生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育。馬爾代夫和塞舌爾等島嶼國家有了成功應(yīng)用的案例。

4 海島生態(tài)修復(fù)措施的問題探討

2012年初國家海洋局出臺了 《海島生態(tài)整治修復(fù)技術(shù)指南》。該指南闡述了當前我國海島整治修復(fù)的背景情況、海島整治修復(fù)的一般原則、關(guān)鍵技術(shù)、具體實施程序和典型案例,成為我國海島生態(tài)整治修復(fù)工作主要技術(shù)指導(dǎo)文件。但目前無論在技術(shù)層面,還是在基礎(chǔ)領(lǐng)域中,海島生態(tài)修復(fù)技術(shù)和措施還有很多問題需要研究和解決。例如,島陸生態(tài)護坡的工程新型材料研究與應(yīng)用。良好的生態(tài)護坡材料,應(yīng)該具有優(yōu)越的與自然協(xié)調(diào)的應(yīng)用性,因此生態(tài)護坡材料不僅要有施工性好、耐久性好的特點,還應(yīng)研究其生態(tài)作用影響,對海島周邊水質(zhì)影響、生物阻斷、物種減少等的影響。其次,只有對材料的性能有充分的了解,才能更好地應(yīng)用它,才能發(fā)揮材料的最大作用,因此,研究和建立對新型生態(tài)護坡材料的各種應(yīng)用性能進行測定的方法研究也是必要的。

總之,海島生態(tài)修復(fù)措施的研究與實踐離不開環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué),當前亟待開展生態(tài)修復(fù)機理、生態(tài)修復(fù)潛力、生態(tài)修復(fù)指標體系等方面的研究與應(yīng)用,以指導(dǎo)和技術(shù)支持高效完成海島生態(tài)修復(fù)工程的實施。

[1] 聶國輝,開美玲.淺議河岸生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)材料[C]//水利部國際合作與科技司主編.河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)研討會論文集.北京:中國水利水電出版社,2005:189.

[2] 徐曉群,廖一波,壽鹿,等.海島生態(tài)退化因素與生態(tài)修復(fù)探討[J].海洋開發(fā)與管理,2010,27(3): 39-43.

[3] 史莎娜,楊小雄,黃鵠,等.海島生態(tài)修復(fù)研究動態(tài)[J].海洋環(huán)境科學(xué),2012(1):145-148.

“工程新材料研究資助項目——領(lǐng)?；c島修復(fù)整治關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012年北海分局科研項目2012B02).