生态修复应少做外科手术
多做内里调节
——重要生态空间靶向生态修复技术及应用
文丨高吉喜 张彪 刘晓曼 尤春赫
聂华月 白淑英 王琛睿
党中央、国务院高度重视生态环境的保护与治理工作，不断深化生态保护修复战略部署。党的二十大报告指出“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”，这一论断明确了生态空间保护与建设对于全面推进中华民族伟大复兴的重要使命，彰显了新时代新征程党中央全面提升生态环境保护、建设美丽中国的坚定决心。我国目前已完成重要生态空间的识别与划定，如何保护和修复重要生态空间成为首要任务。
结合多年的生态修复实践经验和理论研究，我们提出了靶向调节生态修复的概念，即精准实施适度的生态修复技术与措施，尽量少做“外科手术”，多做内里调节，不再依靠大量工程建设进行修复，不再以一种新的植被形态代替原生植被，而是通过局部生态修复干预措施提高生态系统的自我调节能力，从而加速实现生态系统的自我恢复。
典型生态修复类型
近40年来，我国实施了一批重大生态保护修复与建设工程。自1978年国家决定实施“三北”防护林体系建设工程以来，开展了长江中上游、平原绿化、太行山绿化、淮河太湖流域、黄河中游、辽河流域、珠江流域等重点区域的防护林体系建设，还推进了以问题为导向的草原沙化防治、石漠化治理、水土流失治理、京津风沙源治理等生态修复工程。2016年以来，我国围绕重点生态功能区实施了25个山水林田湖草沙生态保护修复试点项目。2018－2020年，全国生态修复治理投资分别为2081亿元、2375亿元和2441亿元。如此高投入、大规模的生态保护与修复工程为改善生态系统质量和保护生物多样性发挥了重要作用，也涌现出大量实用有效的生态修复技术与案例。
1.矿山生态修复
矿山开采是人类获取资源的重要途径，同时也带来诸多环境问题，比如土地破坏、水土流失、山体滑坡等。针对矿产资源开发所产生的生态环境问题，采取的生态修复技术主要包括土地复垦与复绿技术、边坡稳定与加固技术、尾矿库安全防护技术、井下充填技术、沉陷区治理技术、煤矸石综合利用技术、矿井水与选矿废水回用技术，以及环境污染综合治理技术等。
2.湿地生态修复
作为“地球之肾”的湿地，在调节气候、涵养水源、保护生物多样性方面具有不可替代的作用。湿地修复是指通过保护受损湿地生态系统使之自然恢复，或者采用生态技术与生态工程对退化、消失的湿地进行修复重建。针对湿地生境恢复，技术体系主要有湿地基地恢复、湿地水状况恢复、湿地土壤恢复等；针对湿地生物恢复，技术措施包括物种选育和培植、物种引入与保护、种群动态调控、种群行为控制、群落结构优化配置与组建、群落演替控制与恢复等；针对湿地结构与功能恢复，技术措施有湿地生态系统总体设计、生态系统构建与集成技术等。
3.沙化土地修复
我国是世界上荒漠化最严重的国家之一，制约着“三北”地区的经济社会发展，也对中华民族的生存构成挑战。我国高度重视荒漠化防治工作，相继实施了“三北”防护林等重点生态工程，经过40多年不懈努力，防沙治沙工作取得重大进展。沙化土地治理主要包括机械沙障固沙、化学材料固沙和生物活沙障固沙。其中，机械沙障固沙技术是采用人工设置沙障等工程手段如草方格、石方格来阻止流沙移动；化学材料固沙技术为喷洒化学固沙剂，如乳化沥青、聚合物树脂等；而生物活沙障固沙技术是通过种植沙生植物的手段来稳定和阻绝沙体，以达到固沙目的。
4.海岸带修复
作为海洋与陆地相互作用、衔接、过渡的地带，海岸带自然资源丰富，但易受人类活动和自然灾害的影响，比如自然岸线减少、滨海湿地退化、海岸形态突变等。目前海岸带生态修复对象已涵盖牡蛎礁、盐沼、红树林、珊瑚礁、海草床、海藻场等多种典型生境，主要修复措施有植被恢复、生物底播、种群动态调控、群落演替控制等生物技术，以及岛陆护坡、沙滩修复、人工鱼礁、人造梯度湿地、人工导流堤等工程技术。
5.盐碱地修复
土地盐碱化是一个全球性难题，易造成土壤冷硬和板结现象，对植物生长产生严重危害。我国盐碱地量大面广，在西北、东北、华北及滨海地区等17个省区均有分布。其生态修复方法主要包括以下几种，一是工程措施，包括排水、竖井排灌、喷灌洗盐、放淤压盐等；二是物理措施，主要通过客土、台田、深耕、压沙、覆膜、覆盖秸秆等措施降低表土层盐浓度；三是化学措施，主要通过添加有机酸、无机酸脱硫石膏、硫酸铝、生物炭、糠醛渣、有机类高聚物等来置换Na+与脱盐；四是生物措施，主要是通过种植耐盐作物如棉花、水稻、甜菜、牧草等来富集盐分，改善土壤结构。
当前生态修复存在的问题
我国虽然在湿地生态修复、沙化土地治理、盐碱地与矿山生态修复等方面取得了显著成效，但也存在一些问题，比如北京大学生态研究中心华方圆研究员牵头的跨学科研究成果表明，目前全球森林恢复实践对于“生物多样性”的恢复而言，很难被认为是有效的，甚至可能与恢复的初衷背道而驰。
这一说法引发了我们对生态环境保护与修复的深度思考：当前的修复措施是否得当，修复技术是否有效，在改善当下生态环境状况的同时是否会产生其他意想不到的影响和危害？比如近几年的大规模生态修复对防风固沙、土壤保持发挥了重要作用，但同时也带来了水分亏缺等问题。“三北”防护林张北段林木出现大批死亡，让我们意识到如果只依靠传统的生态工程来修复，可能会导致生物多样性难以恢复、生态功能低下及碳水失衡等问题。
自2000年以来，全国降水量整体呈波动增加趋势，最显著地区集中分布在大小兴安岭、长白山脉、三江源地区及东南沿海地区（>9毫米/年）；同时近85%区域的蒸散发量（ET）逐年增加，最显著地区主要分布于东北平原西部、太行山脉、黄土高原、秦岭以及云贵高原中西部地区（>6毫米/年）；为此，陆地水分亏缺量（AWD，即蒸散发量－降水量）也在增大，大约有43%的区域逐年增加，以800毫米等降水量线以下的中国北方或西南地区及横断山脉与云贵高原西部为主；因此，2001－2019年全国82%地区植被水分胁迫风险加剧，其中18%的区域已处于植被水分胁迫状态，主要分布于我国西北部地区。据分析，在水分亏缺区域，植被恢复与气候变化对NDVI演变的相对贡献率分别为74.79%与25.21%，说明生态修复工程对区域碳水失衡的影响极大。
为避免和减轻不合理生态修复所带来的问题，比如过度生态修复导致的水分失衡问题，需要科学分析与精准实施生态修复技术与措施。
靶向调节生态修复技术
在一些环境破坏本身并不严重的重要生态空间，要尽量少做 “外科手术”，多做内里调节，提高生态系统的自我调节能力，从而促进生态系统的自我恢复。
靶向调节生态修复，指的是针对生态系统功能退化的关键靶点，通过针对性的人工干预调控，精准恢复受损生态系统的结构、过程与功能，以促进生态系统的自我修复。这种方法与传统生态工程相比具有以下优点：在外部干预方面，靶向调节生态修复可尽量做到轻干扰；在外部景观方面，靶向调节生态修复对外观影响更小，尽可能不改变原有景观及原生植被类型；在动力来源与修复目标方面，靶向调节生态修复侧重激发受损生态系统的内部动力，恢复生态系统的自我调节能力。
因而，靶向调节生态修复方法不再是依靠大量工程建设进行修复，不再以一种新的植被形态代替原来的植被，而是通过局部生态修复措施干预后能提高其生态系统自我调节能力，激发生态系统的自我修复功能，以保证其近自然化和原真性。
典型应用案例
1.退化草地修复
我国草地幅员辽阔，天然草地面积约为3.93亿公顷，占陆地国土面积的20%。由于过度放牧、粗放经营等因素，草地生态系统结构和功能发生变化，草地退化现象普遍存在。其中，养分缺乏是造成草地退化主要原因之一，但养分添加又容易改变草地的群落结构。针对这一关键靶点，我们研发了靶向调节配方，通过“营养+防蒸剂+微生物”的方式进行人工干预，结果发现13种配方添加均可改善退化草地质量，其中8种处理更为有效。在此基础上，我们对比筛选出了最优配方作为靶向调节剂，以促进退化草原的恢复。
2.坡地经果林
在我国南方山地丘陵区，茶树、果树等经果林广泛分布，其面临的典型生态环境问题主要是，降雨量大的地区容易引发坡面水土流失，农药化肥过量施用易对河湖水质带来风险，常规耕作茶果林土壤腐殖质层碳汇功能低等。
针对此类问题，我们研发了适用于丘陵山地茶果林的靶向调节生态修复技术，主要包括种植植物篱笆、施用落叶腐化剂、机械翻土等手段。植物篱采用生物工程措施，可以截留茶果园凋落物及养分和水分，同时还可以增加碳汇、保持土壤、净化水质等。根据不同种类酶对茶果林凋落物分解速率的影响，结合凋落物质量损失率的分析，我们发现木质素过氧化物酶、漆酶、亮氨酸氨基肽酶可显著加快凋落物前期的分解速率，施加漆酶、木质素过氧化物酶、亮氨酸氨基肽酶可显著促进凋落物质量损失。同时发现，在野外环境下，假单胞菌对茶果林凋落物分解的促进效果最佳，假单胞菌与AM真菌混合菌种次之，AM真菌分解速率最低。据此，我们确定了假单胞菌为优势菌种，其分解速率最快，且对温湿度的反应差异小，成本价格低廉，适合在野外环境采用。在此基础上，我们还研发了坡地经果林凋落物的腐化剂。通过同一时间尺度的野外观测，发现使用腐化剂可加速凋落物分解，使土壤氮含量最大可提高70.8%、磷含量可提高46.8%，虽然在短期内（90天）土壤腐殖质碳含量以及总有机碳含量无显著变化，但估算施加腐化剂2－3年后土壤固碳量可增加754千克/公顷。
生态修复的目标不仅是生物多样性或生态功能的恢复，也要实现生态产品的价值，即在生态修复过程及修复后能够产生明显的经济和社会价值。传统生态修复不仅周期长、成本大，而且对原有景观有显著影响。相对于传统生态修复，精准实施靶向生态修复可以通过局部干预调节恢复受损生态系统，经济与人工成本相对低，且有助于增加生态系统可持续性，实现生态、经济与社会效益的综合提升。
（作者单位：高吉喜、刘晓曼、尤春赫，生态环境部卫星环境应用中心；张彪，中国科学院地理科学与资源研究所；聂华月，同济大学；白淑英，南京信息工程大学；王琛睿，中国人民大学）
来源：《中国生态文明》杂志2023年第3-4期合刊