海岛生态修复理论与实践.docx
《海岛生态修复理论与实践.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海岛生态修复理论与实践.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
海岛生态修复理论与实践
ManagementandPracticeofChinaIslandsforEcologicalRestoration
中国海岛生态修复管理与实践
摘要：
至2013年中国政府已开展了70多个海岛的整治修复项目。
结合中国海岛整治修复项目实践，文章阐述了中国海岛生态修复的内涵和对象，介绍了项目规划、项目申报、项目监管、项目验收等管理制度。
文章总结了海岛生态修复技术方法，主要涉及岛陆植被修复、海岛岸线修复、淡水资源保护与利用、特殊生态系统修复，介绍了3个典型海岛修复案例。
同时，指出了目前中国海岛生态修复实践中面临的问题，并针对性提出了建立海岛修复理论体系、建议以自然修复为主的跟踪和监测体系、建立健全监督管理机制等三项建议。
关键词：
中国海岛生态整治修复技术方法管理案例
引言
海岛是海洋生态系统中的重要组成部分。
中国共有面积超过500平方千米的海岛6500多个，分布于300平方公里的海域上，然而，由于海岛远离大陆、自然灾害频发、土壤贫瘠、植被发育迟缓、海岛生态系统群落组成单一、结构简单、多样性低、稳定性差、抗干扰能力弱，环境承载力有限，生态系统极为脆弱，一旦受自然灾害影响和人类无序无度开发破坏，生态系统很难恢复。
此外，由于自然条件所限，部分有居民海岛基础设施薄弱，交通状况、垃圾处理、污水处理等问题突出，严重制约了海岛可持续发展。
海岛作为中国沿海第二经济带，是壮大海洋经济、拓展发展空间的重要依托，也是保护海洋环境、维护生态平衡的重要平台。
面对当前中国海岛保护与利用面临的海岛生态环境破坏严重、特殊用途海岛保护力度不足等突出问题，急需海岛生态整治修复及保护，更好地发挥海岛在海洋生态保护和经济建设中的作用。
近年来，中国政府日益重视海洋生态文明建设，海岛生态文明是海洋生态文明的重要组成部分。
实施海岛生态整治修复将最大程度改善海岛的生态环境和居民生活环境，为海岛资源的永续利用和海岛地区可持续发展提供良好的基础保障，具有显著的生态效益、经济效益、社会效益和深远的政治效益。
为了探索海岛地区开展各类整治修复的科学性，近年来，国家海洋局已在浙江秀山岛、桥梁山岛、福建海门岛等海岛进行了植被修复、污水处理等项目的小规模试点研究。
自2010年起，主要通过中央财政海域使用金返还资金和中央海岛保护专项资金，国家海洋局相继组织地方开展了70个海岛的整治修复项目，共投入资金约13.5亿元，用于修复海岛生态系统、保护海岛环境、改善海岛民生等方面。
通过各方努力，海岛生态整治修复工作已取得了较大成效。
1.海岛生态整治修复的内涵及对象
Cairns于1980年首次提出将生态修复学作为生态学的一个分支被进行系统的研究，国内钦佩[1]认为生态修复是相对于生态破坏而言的，生态破坏就是生态系统结构、功能和关系的破坏，生态修复则是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法，是恢复生态系统合理结构、高效功能和协调关系的有效方式，更是重建受损生态系统的功能以及相关物理、化学和生物特性的重要手段，其本质是恢复系统的必要功能并使系统达到自我维持的状态。
不同学科领域对海岛生态修复的定义不尽相同，一般情况下，海岛生态修复仅限于生态方面，如：
海岛植被修复、潮间带特殊生态系统修复、岛陆生态修复等。
本文采用毋瑾超等人的定义，认为海岛生态整治修复是通过生物技术和工程手段，在遵循自然规律的基础上，对遭受破坏或退化的海岛生态系统进行人为干扰，重新促进海岛自然演化，从而引导海岛的生态系统健康发展的过程[2]。
中国海岛整治修复的主要对象是岛体、海岸线、沙滩、植被、淡水和周边海域等，围绕海岛的生态修复、基础设施改善及自然景观维护等主要内容开展，最终达到改善海岛生态条件、提高岛民生活质量的目的。
在传统生态修复的基础上扩展了涉及民生基础设施建设内容。
2.海岛生态修复项目管理
为了加强海岛生态修复项目管理，国家海洋局发布了海岛生态整治修复管理的系列配套制，从项目规划、项目申报、项目监管、项目验收等环节进行了明确规范。
2.1项目规划
中国海岛数量众多，大部分海岛特别有开发利用活动的海岛，生态环境因自然或人为原因受到不同程度的破坏。
海岛生态修复的任务繁重，生态修复工作需要长期开展。
为了有重点、有计划地开展海岛生态修复工作，国家组织沿海各省级海洋主管部门组织编制海岛生态整治修复规划，建立省级和国家级项目库。
国家优先支持纳入国家项目库的且与当年项目申报指南相符的海岛生态整治修复项目。
2.2项目申报
国家海洋局每年发布海岛生态整治修复项目申报指南，省级海洋主管部门负责编制本地区的项目申报书和实施方案。
项目申报书需经财政部和国家海洋局批准后省级海洋主管部门组织编制实施方案。
实施方案经国家海洋局审查通过后，方可组织实施。
为了规范项目申报书和实施方案的编制，国家海洋局专门出台了编制大纲和编制深度要求。
2.3项目监管
为了保障项目实施的质量，并且达到预期的绩效目标，要求项目承担单位严格实行项目法人责任制、招标投标制、建设监理制、合同管理制等国家关于工程管理的基本制度，严格按照国家有关技术标准和规范施工。
省级海洋主管部门负责对项目实施情况的监督检查，并按季度将实施情况上报国家海洋局。
国家将重点对项目执行进度、实施效果等实施情况组织考核。
严格的项目监管是保证项目有效实施的重要手段。
2.4项目验收
项目验收是把握项目实施质量以及是否达到预期目标的重要措施。
验收管理，是项目完工的关键节点。
生态整治修复项目完成后，首先要通过省级海洋主管部门组织的项目财务验收和自验收，然后由国家海洋局进行竣工验收。
3.海岛生态修复主要内容及技术方法
通过多年的努力和实践，目前中国海岛生态修复工作主要涉及以下几个方面：
岛陆植被修复、岸线修复、海岛淡水资源保护与利用、特殊生态系统修复等方面。
本部分重点介绍修复的内容和方法。
3.1岛陆植被修复
3.1.1修复内容
针对人为破坏导致植被消失、减少，植物群落退化以及因自然灾害等因素造成植被生长不良，物种单一等现象，采用人工干预的方法直接种植乔木、灌木、草等植物，恢复岛陆植被，或者通过改善岛陆土壤、水分等生态环境因素，改善植物的生长条件，促进植被恢复，从而改善岛陆生态系统。
3.1.2修复方法
a.海岛滨海盐碱地（saline-alkalisoil）植被修复
盐碱地修复春、秋两季皆可。
由于中国南、北方气候条件差异，北方一般选择3月中旬，南方选择2月下旬，以静风的雾天、细雨天、雨前阴天修复最为适宜；根据立地条件、树种规格、生物学特性确定适宜密度，尽量选择耐盐性强或经过耐盐驯化的苗木，株距一般为1.5m×2.0m；采用平穴浅栽、饱水移植的方式进行栽种，是由于盐碱地降雨量较大，淋溶（leaching）作用强，30cm土层内的含盐量总是较下层为低，采用平穴浅栽可以提高成活率，即栽苗后灌水2-3次，降低苗木周围的盐分，及时松土防止土壤板结，饱水移植是将苗木根部浸入水中1-2天，使苗木吸足水分，减轻盐害，提高成活率。
b.裸露山地植被修复
裸露山地修复，在中国南方一般选择11月中旬，北方则选择翌年4月的雨后阴天或细雨天；对修复林地周边进行清理，保留原生灌木、乔木；根据立地条件选择合适灌木进行修复，由于海岛土地贫瘠，采用定点挖穴整地，规格（长、宽、高）一般以30cm×30cm×30cm或40cm×40cm×30cm为宜种植灌木；栽种苗目前，在挖好的定植内施入基肥，适当回土覆盖；采用节水型苗木营养保水纸带种植，确保雨季之前幼苗在水分适宜、营养丰富、适宜生根的环境中生长，减少灌溉，节约用水。
c.受损山体边坡修复
受损山体边坡修复，北方一般选择3月中旬，南方选择2月下旬。
对于坡度在60度以下的边坡，采用基质喷播的方式种植草。
施工前对坡面进行清理，排除松动的岩石块，确保坡面平顺，消除落石隐患；采用网孔为5cm×5cm的铁丝网自上而下铺设在坡面上，坡顶和坡底用锚钉固定；将泥炭土、种植土、植物纤维、保水剂、复合肥料等混合经搅拌机搅拌均匀后作为基质自上而下喷附固定好的金属网上，厚度一般为8cm左右；最后将植物种子、植物纤维、保水剂、复合肥经过搅拌后混喷到基质上；喷播后每1-2天浇水一次，并且要进行必要的养护。
对于坡度在30度以下的泥质边坡或缓坡类型，采用植苗修复，参考GB/T15776-2006相关技术标准；海岛植被修复前3年必须加强抚育管理，进行必要的松土、除草、扶正、病虫害防治、修剪、灌溉、苗木防冻等措施，确保幼苗保存率。
3.2海岛岸线修复
3.2.1修复内容
目前，修复涉及基岩岸线和砂质岸线两个方面。
其中基岩岸线修复主要采取建设或加固护岸的工程措施保护受破坏的海岛岸线，减轻海岸侵蚀、崩塌对海岛和岛上设施的破坏。
砂质岸线修复则采用丁坝、潜坝等方式减轻海流对沙滩的侵蚀，并且辅助人工回填砂的方法修复。
3.2.2修复方法
a.海堤
中国沿海防浪海堤结构主要分为：
斜坡式和直立式两种。
其中斜坡式海堤主要用于海湾风浪作用较大的海湾，能最大程度上缓解海浪对海堤的冲击；直立式防波堤则主要用于风浪较为缓和的内湾，占地面积小，节省空间。
依据《防波堤设计与施工规范》和《港口工程地基规范》，对工程区域进行水动力、地质地形、气候条件的观测，并对该区域波浪、潮流、沙滩稳定性进行数模和物模实验，根据各地历史浪高极值，确定海堤的设计指标；抛石护岸按设计要求从护脚到岸坡逐层抛填，多年最低水位线（现状）作为水上水下抛石分界线；待抛石完毕后，人工对其表面进行修整，达到设计高程后在栅栏板与水上水下抛石之间宜设置块石垫层。
土工布之间的连接方法采用缝接，外层铺设栅栏板；根据《防波堤设计与施工规范》和《港口工程地基规范》，按照相关设计要求进行浆砌石和混凝土防浪墙施工。
b.沙滩[4-6]
在沙滩修复工程实施前需要对工程区域的海岸地貌、动力条件、沉积物特征、海洋环境质量、底栖生物、人类活动历史以及岸滩演变规律进行全面调查；对工程区域进行研究论证，主要包括涨落潮流速、盐度、含沙量、底质等因素，确定是否适宜进行工程建设；以岸线现状为基础，根据其展布情况并结合地形做适当的调整，同时考虑沿岸输沙与冲淤变化，确定滩肩外缘线；选择粒径、含泥量、贝壳含量、磨圆和孔隙度适宜的沙进行填补；岸线布设应以动态平衡理念并结合附近海域波浪要素作为设计参数，尽可能垂直于常浪方向；根据波浪动力与海滩地形确定抛沙位置；定期对工程区域进行跟踪监测。
3.3淡水资源保护与利用
3.3.1内容
主要涉及以下四个方面：
雨水收集、海岛地下水保护与利用、海水淡化以及污水二次利用。
还可以根据当地条件，对于离大陆较近，淡水资源缺乏的海岛，可选则岛外引水的方法。
3.3.2保护与利用方式
雨水收集：
根据海岛地形条件，修建小型水库、蓄水池、水窖等储水设施，收集和储存雨水，增加地表水储量；部分地区还利用屋檐进行集水。
海岛地下水保护与利用：
控制地下水打井深度和开采量，避免海水入侵和地下水污染，进行水源涵养工程。
海水淡化：
选择适当方式（如反渗透法、蒸馏法）开展海水淡化，增加海岛淡水储备。
污水回收与利用：
海岛生活污水可采用分散式和集中式的处理方法。
在村落分布较散、规模较小、经济条件较差无污水回收系统的地方可以采用分散式生活污水处理技术，在居民区比较集中污水容易收集的海岛，计划总收集污水，统一建设污水处理设施，采用自然处理、常规生物处理等工艺模式，经过处理的污水应达到一级B类排放标准以上。
3.4特殊生态系统修复
3.4.1修复内容
针对海岛潮间带被破坏的红树林、珊瑚礁、海草床等典型生态系统和潮间带底栖生物，开展潮间带生态保护与修复，恢复破坏的珊瑚礁、红树林、海草床、海藻场、底栖贝类等生境和种群。
3.4.2修复方法
a.海草床修复[7,8]
对修复海域的水文、理化及生物因素进行调查分析；根据海草生长繁殖对环境的要求与海区自然条件，确定藻类种类，对于修复或重建性海藻场，原则上以原种类的大型海草作为底播种；对恢复区域进行基底整治，包括：
底质的坡度、酸碱度调节、泥沙比例等影响因素，一般上，多数海藻都需要坡度较缓、水深较浅的硬质底，而海草则需要淤泥质与砂质基质；选择植株移植法、种子播撒法、幼植体撒播法对恢复区域进行修复和重建；对恢复区域进行定期监测与养护。
b.珊瑚礁修复[9,10]
对恢复区域进行受损状况和海水温度、盐度、水深、光照、溶解氧等自然环境条件调查；明确珊瑚礁生态系统受损原因（人为和自然因素）和受损程度，如果珊瑚礁为轻微受损，则停止人类干扰后珊瑚礁生态系统可以自我修复，如果受损程度严重，需要人工修复；人工修复一般采用珊瑚移植的方法，选择适合的种群并且选择一定的形状（整体、块状或枝状）进行移植，也可以采用Rinkevieh提出的“Gardeningcoralreefs”概念，就是在一个养殖场所进行珊瑚的养殖，把小的珊瑚断片或幼虫养到合适的大小再移植到退化区域。
方案确定后进行实地试验，并在实施修复方案的过程中定期监测修复效果。
c.红树林修复[3,11]
对修复区域进行底质条件（温度、盐度、底质类型、海湾位置、立地高程、潮汐类型等因素）调查；对于退化红树林修复，首先确定退化原因，一般则采取优势种补栽的方式，适当扩大原有红树林面积，避免引入外来物种；对于已消失红树林区域的重建，则采取补栽方式，造林密度以每亩111-167株为宜[3]；修复区域进行必要的抚育管理，一般封滩2年以上，适当施以N、P、K混合肥；对修复区域进行病虫害、自然灾害防治，并定期进行跟踪和监测，评估修复效果。
4.典型案例
选取生态整治修复的3个案例进行介绍，涉及海岛沙滩修复、海岛原生植被修复、海岛典型生态系统修复。
4.1桥梁山岛[12]
桥梁山岛位于浙江省岱山县城高亭镇北27.6千米，为无居民海岛。
1992年至2006年间由于非法炸山采石，造成岛体严重破坏，植被覆盖率降低，岛上的生态系统受到极大破坏。
通过对桥梁山岛土壤、植被、地形等调查分析，问题集中表现在水土流失严重、植物群落生产力低以及生态系统结构单一三个方面，客土回填5000t，采取改良土壤、岛体立体喷混植生修复技术，改善了桥梁山岛植被覆盖率低，生态结构简单的现状，修复后植被覆盖率达到99%。
图2东侧山体修复前后对比
Fig2（A）Eastsideofislandbeforerestoration.（B）Eastsideofislandafterrestoration.
4.2厦门岛[13]
厦门位于福建省，为中国重要的沿海开放城市。
香山至长尾礁岸段人造沙滩工程位于厦门岛东部海岸，总长度为1.5千米，是目前国内规模最大的人工沙滩。
20世纪80年代以来，由于人为开发活动造成沙滩退化，岸段沙滩以侵蚀殆尽。
结合动态平衡理念，设定修复后沙滩岸线垂直于常浪方向，平衡剖面设计采用Bruun-Dean的模式，采用干滩补沙方案进行修复。
施工过程中填砂74万立方米，滩肩长1.5千米，滩肩宽50-80米，滩肩高3.5-4.0米。
目前，海滩的宽度和质量经多年来的监测，基本稳定，并明显好于历史时期的海滩。
Fig3（A）SatelliteimagebeforethebeachnourishmentprojectinApril,2006.（B）SatelliteimageafterthebeachnourishmentprojectinNovember,2007.（C）SatelliteimageofbeachinOctober,2009.
4.3厦门岛
由于港湾围海造田、围滩（塘）养殖、填滩造陆和码头与道路的建设等工程，厦门海岸红树林面积从60年代初的320hm2降至2004年的21hm2。
红树林的消失严重影响了厦门海湾的生态系统，使得生物多样性和滨海环境质量下降，同时导致外来物种的入侵，因此，红树林的保护和恢复种植成为海岸带恢复的重要任务[14]。
为加快红树林资源的恢复与发展，从2004年开始，厦门积极开展红树林恢复造林项目，在厦门海岸带人工种植红树林22.4hm2（包括海沧青礁6hm2，海沧东屿1.3hm2，集美凤林8.4hm2，翔安山亭6.7hm2，其中海沧东屿由于海沧滨海大道的建设已经和大陆连为一体），并在红树林恢复宜林地选择、造林成活率的影响、造林种植模式（造林密度、树种搭配）[15]以及恢复效果跟踪监测方面积累了一定经验（表1）。
该案例为厦门翔安山亭红树林生态恢复试验性种植工程项目样地，位于厦门东海同安湾同安西溪河口，尽管本案例区域不在海岛上，但临近海岛的区位也可为周边海岛红树林生态修复提供借鉴和经验。
自2005年以来该片滩涂经历了从废弃的贝类养殖地到红树林初具规模的效果（图4，5）。
从植被生长状况来看，恢复5年后的植被面积为4.7hm2，秋茄平均株高1.9m，无瓣海桑高约3.5m，未见繁殖体，苗木仍处在生长阶段（成熟的秋茄高约4-5m，成熟的无瓣海桑可达15m）。
从土壤改造情况来看，恢复5年后的林内表层土壤盐度显著高于恢复初始水平，全氮含量显著增加，但仍低于天然林水平。
尽管恢复时间尚短，但还是表现出了红树林恢复对土壤的酸化、盐分和营养的积累作用。
表1厦门翔安山亭红树林生态恢复试验种植各阶段技术经验
恢复阶段
关键技术
技术要点
恢复前
红树林恢复宜林地选择
主要影响因素考量：
（1）潮位在中高潮位以上；
（2）海水盐度在10‰~20‰；（3）滩涂底质以泥质为主；（4）潮流速度不宜大；（5）有害生物（藤壶、鼠类等）较少；（6）人为活动较少；（7）区块功能定位适宜
恢复措施
滩涂改造
低洼处海泥回填
造林模式选择
（1）树种搭配模式：
秋茄纯林，无瓣海桑纯林，秋茄+无瓣海桑+红海榄混合林
（2）育苗方式：
秋茄胚轴插植和营养袋育苗
（3）造林密度控制：
30cm×30cm；50cm×50cm；100cm×100cm
苗木间伐补或补种
种植1~2年后，根据幼林生长情况，对受损苗木进行补种；对林木密集的进行适量间伐
恢复后期管理与维护
恢复效果评估
林木种植一定时间段后，如2年、5年、10年期，对红树林生态恢复效果进行评估，具体包括红树林面积、成活率、林木健康程度、自然环境状况（底质、水体）、物种多样性等
生物灾害及污染防控
（1）藤壶、鼠类、蛾类等有害生物破坏防控；
（2）立枯病、灰霉病、炭疽病等病害防治；
（3）水域污染防治
图4厦门翔安山亭红树林恢复前后滩涂和林木效果
（A）恢复前的裸露滩涂；（B）苗木栽种；（C）恢复2年后的红树林；（D）恢复5年后的红树林
Fig5恢复初期和恢复5年后红树林面积分布
5.结论与讨论
中国的海岛生态修复工作经过多年的探索和尝试已经取得了较大的成果，部分海岛通过生态整治项目的实施，实施有效扭转了海岛生态恶化的情况，改善了海岛地区交通、垃圾和污水处理等基础设施条件，增强了海岛抵御自然生态灾害和人为破坏的能力，优化提升了海岛人居环境，海岛生态文明建设不断加强。
虽然海岛整治修复工作已取得了一定成效，但不可否认目前仍存在很多问题没有解决。
首先，海岛整治修复专门的理论体系和技术尚不成熟，相关技术与陆地生态修复成熟技术之间存在差异对接和方法优化等技术问题；其次，应明确海岛生态修复的目标是生态系统修复还是重建，经过生态整治修复后的海岛生态系统是否还保持原有的结构和功能也是需要评估的；最后，海岛生态修复项目后期监督管理、相关制度建设还需健全。
因此，针对上述问题，建议开展以下三个方面的研究工作：
第一，借鉴陆地上较为成熟的生态修复理论，结合海岛地区特殊的地理条件和生态环境，针对海岛周边海域、岛陆、海岛潮间带三个相互联系的系统，建立基于海岛生态系统的修复理论体系；第二，应明确海岛生态修复的目标是原有生态系统的修复，在最大程度上保持海岛原有的生态结构和功能，而且在修复手段上应以采取自然干预为主，人工修复为辅的方案，多采用自然修复方法，减少工程开挖对海岛生态环境的影响，而对于生态系统破坏极其严重无法修复的海岛，谨慎采取生态系统构建的方法，并在修复后定期开展监测和评估；第三，建立健全海岛生态整治修复项目后期监督管理机制，完善项目检查验收制度，巩固修复成果。
参考文献
[1]钦佩，安树青，颜京松编著.生态工程学[M].南京：
南京大学出版社，1998：
7.
QinP,AnSQ,YanJS.ScienceofEcologicalEngineering[M].Nanjing:
NanjingUniversityPress,1998:
7.
[2]毋瑾超，仲崇峻，程杰，等.海岛生态修复与环境保护[M].北京：
海洋出版社，2013：
43
[3]陈粤超.红树林造林技术[J].湿地科学与管理，2008,4
（1）：
48-51.
CHENYue-chao.TechniquesforPlantingMangroveTrees[J].WETLANDSCIENCE&MANAGEMENT.2008,4
（1）:
48-51.
[4]R.GDean.BeachNourishment:
TheoryandPractice[M].WorldScientificPress,Singapore.
[5]YassoWE.Plangeometryofheadlandbaybeaches[J].Geology1965,73:
702-714.
[6]庄振业，王永红，包敏，胡广元.海滩养护过程和工程技术.中国海洋大学学报，2009,39（5）：
1019-1024.
[6]ZHUANGZhen-Ye,WANGYong-Hong,BAOMin,HUGuang-Yuan.BeachNourishmentProcessandEngineeringTechnology[J].PeriodicalofOceanUniversityofChina,39（5）:
1019-1024.
[7]Chapman,V.andChapman,D.SeaweedsandtheirUses.NewYork:
ChapmanandHall.1976,213-214.
[8]李森，范航清，邱广龙，石雅君.海草床恢复研究进展.生态学报，2010，30（9）：
2443-2453.
LISen,FANHang-qing,QIUGuang-long,SHIYa-jun.Reviewonresearchofseagrassbedsrestoration.ActaEcologicaSinica.2010,30（9）：
2443-2453.
[9]RinkeviehB．Restorationstrategiesforcoralreefsdamagesbyrecreationactivities：
theuseofsexualandasexualrecruits．Restor.Ecol．，1995，3：
24l-251．
[10]OrenU，BenayahuY．Transplantationofjuvenilecorals：
anewapproachforenhancingcolonizationofartificialreefs．Mar．Biol．，1997，127：
499-505．
[11]林鹏.中国红树林生态系[M].北京：
科学出版社.1997.
LinP.MangroveEcosysteminChina.Beijing:
Sc
升级会员 