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国外国土空间生态修复的典型案例

吴次芳 等 自然资源之声 2022-12-06

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西澳大利亚铝土矿矿山生态修复案例

(一)概况

自1966年以来,美国铝业公司一直在西澳大利亚进行矿山修复。本案例所指的修复矿山是位于澳大利亚西南部达令山脉的威洛代尔和亨特利铝土矿。该矿的复垦曾在2000年上了联合国环境署的“荣誉名单”,美国铝业公司是迄今为止世界上唯一得到如此殊荣的采矿公司。

该矿山于20世纪60年代初开始开采,按现在的供矿量,矿区可采80年,采用的是边采矿边复垦的模式,每年的采矿面积达550公顷,同样每年也要复垦相同面积的采空区。多年来,此地矿山生态修复技术不断得到改进,从简单的种植外来松树到如今实施复杂的生态修复工程。

(二)本地参考生态系统概述

该矿区所处位置原是贾拉木森林,贾拉木又称赤桉,该树种是澳大利亚种植数量最多的一种商业木材,现其周边大约有180万公顷未受到破坏的森林,是热带雨林以外世界上植物种类最丰富的森林之一,至少拥有784种植物,以其多样化的植物而闻名。据美国铝业公司的研究和监测表明,该公司开采地区的植被类型中约有300种植物。贾拉木森林与树木层植物区系贫乏的森林不同的是,其被不同的亚灌木和灌木层覆盖,高度为2米,植被表面看起来很均匀。此外,它形成了一个复杂的多维连续体的过渡和林下物种,可对环境的变化做出各种响应。

(三)修复目标

在特定区域的采矿活动停止后,该地区的总体修复目标是重建自我维持的贾拉木森林生态系统,并增强或维持城市集水、木材生产、旅游等功能和目标。每个修复区域更具体的指标是:15个月修复期内的本地植物物种平均数量为典型贾拉木森林中发现数量的100%,其中至少有20%属于稳定物种。

(四)修复过程

修复过程的第一步是摧毁矿坑坑壁,并对矿井进行景观美化,以融入周围的森林地形。然后将覆盖层和表土层按正确的顺序回填,使用带翼的开掘齿将矿坑坑轮廓开凿至约1.5米,修筑排水沟排水,降低侵蚀风险,并降低土壤压实度以促进植物根系生长。在土方工程之后,种植本地桉树和松树两种主要树种及其他约50~60种地被植物。每年有2吨以上的种子用于进行矿山恢复,所有种子均在距离矿山20千米范围内收集,在大多数情况下,表土回填中采用天然种子是最佳选择。此外,该项目最大限度地发挥采矿前表土种子库对修复的作用,即在干燥季节剥离土壤(本案例为夏秋季)—直接返回表土(不要立即储存种子)—在干燥季节分离出种子—将种子置于表土顶部(二次剥离,避免在翻耕过程中被表土掩埋)—筛选出一些惰性砾石部分,并将“浓缩种子”应用于未接收新鲜表土的区域。最后,在春季使用直升机以500千克/公顷的量施以磷酸二铵为基础的复合肥,并添加钾和其他微量营养素(图11-12)。

图11-12 工作人员在矿山修复现场照片

资料来源:美国铝业公司


(五)修复成果

1.生态系统层面

1995年,矿山生态修复落实表土迁移的处理和时序安排新举措,改进播撒种子组合及其应用方法后,使采空区植被丰富度逐步提高到未采空区丰富度的80%以上。之后通过进一步改进土壤处理方法、改进种子技术和种植稳定物种,2001年修复区的矿山植被丰富度提高到未采空区的101.4%。在雨季,后期的土壤剥离导致2002年和2003年植物的丰度下降,2001年因干旱使天然土壤种子库较贫瘠,这也影响了2002年和2003年植物的丰度。2004年,植被丰富度达到了96%,而2005年由于采矿区的关闭导致表土不能直接回填至修复区而再次降至90%。从2002年、2003年和2005年减少的丰富度测量中可以看出,有许多变量可以被视为生态修复的限制性因素,但是是暂时的。

2.社会经济和人类福祉层面

贾拉木森林具有很高的生态保护和生物多样性价值,是锯木业的基础,并广泛运用于旅游休闲活动。此外,集水区保护问题、木材生产问题以及对当地社区的影响(如噪声、灰尘等)都在一定程度上得到了成果的修复,提高人类福祉。

(六)后期管理

为了监测植被丰富度,美国铝业公司开发了一套严格的、科学的采样系统,每年采样一次。每年春天,当每个修复区工程实施15个月后,每个矿井随机布置50块80平方米的地块。对每个地块内的所有本地植物物种进行识别和计数,并在每个矿山附近的未开垦森林中使用相同的控制地块进行比较。

(七)经验和教训

美国铝业公司在西澳大利亚铝土矿矿山生态修复过程中,有以下几点经验和教训作为借鉴:①设定明确的目标,对于任何一项国土空间生态修复活动而言,准确提出修复的目标是前提,即选定合适的参考生态系统。②建立基础设施和设备,在采矿阶段,美国铝业公司便建立了微繁殖实验室等基础设施,设计和建造了机械播种机和大型土壤筛等设备。③长时间跟踪监测植被丰度的变化,每年的科学监测有利于生态系统的维持和改进。该矿区生态修复实施过后的时间还不长,完整的生态系统修复可能需要几个世纪,但是所有的测量指标都显示,该区域的生态修复当前是成功的,为该区域后续的生态轨迹的发展提供了基础,为其他地区矿区生态修复提供了部分依据(图11-13、图11-14)。

图11-13 矿山生态修复前状况照片

资料来源:美国铝业公司


图11-14 矿山生态修复后状况照片

资料来源:美国铝业公司




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美国安肯帕格里高原大规模国土空间生态修复案例

(一)概况

安肯帕格里高原项目是在2001年由美国公共土地合作组织、土地管理局、科罗拉多州野生动物部门和美国森林服务局签署的谅解备忘录/合作协议中正式确定的,是大规模国土空间生态修复项目各方广泛合作的典型案例,共同致力于修复安肯帕格里高原的生态、社会、文化和经济价值。

安肯帕格里高原位于美国科罗拉多州西南部,面积约6000平方千米,最高海拔为4361米,地形地貌多样,有平原、丘陵和山地。在美洲新大陆发现之前,安肯帕格里高原长期以来一直是美洲原住民最喜欢的狩猎场。在欧洲人发现此地并在此定居之后,开始进行修建道路、开采矿产、砍伐树木、引进水源、放牧、开发耕地和种植作物等活动,尤其是采矿、放牧、伐木对高原自然生态系统的整体健康和可持续性产生了很大程度的负面影响。

(二)本地生态系统概况

安肯帕格里高原有着非常多样化的景观,主要可分为三种地带:平原地带、山麓地带和山地地带,每个地带对应于一个高度范围,平原地带处于最低海拔,而山地地带处于最高海拔地区,每个区域之间植被生长差异没有清晰的界限,而是从一个区域逐渐过渡到另一个区域,而朝向也对植被生长形成了较大的影响。平原地带海拔一般在1400~2000米之间,也称之为是沙漠草原区,它包括沿主要河流及其支流的河岸走廊,以及下流流域的没有树木生长的干旱或半干旱河滩平原,河岸走廊通常是以棉白杨为主的林地,在靠近河岸走廊的平原上,原生植被主要由灌木群落组成。山麓地带包括海拔约在2000~2500米之间的大部分区域,以桧树和杜桧树为主。在海拔2500米以上,过渡到山地地区,主要是由黄松、云杉、白杨和橡木形成的开放的丛生林地,大约在海拔3000米处,黄松开始与更大面积的白杨林混合。在整个高原上,有着大面积的骡鹿的栖息地。

(三)修复目标

安肯帕格里高原国土空间生态修复项目的首要目标是提升此区域的生态系统健康和服务功能。具体目标包括:①提高本地植物和动物群落的物种和年龄多样性及其质量和生产力。②改变植物年龄等级的分布,以适应更自然的分布。③改善流域的水质和水量。④改善大多数野生动物物种的栖息地质量。⑤增加骡鹿的繁殖和自然存活率。⑥改善骡鹿冬季牧场的分布和质量。⑦防止有害杂草在高原的繁殖和蔓延。⑧发展社区伙伴关系,促进高原健康,同时保持社会和文化价值。⑨为维持以社区为基础的自然资源业务提供新的管理。⑩促进社区和机构之间的合作伙伴关系,打破行政界线的限制,以生态系统为单元进行统一管理。

(四)利益相关者的合作机制

安肯帕格里高原中75%的土地为国有土地,25%为私人土地,该地区的国有土地目前用于放牧、伐木、野生动物栖息地、娱乐、采矿、运输、流域保护等用途,私人土地主要用于农业、放牧、休闲娱乐等用途。

该项目由多个机构共同管理,每个机构都为各自的目的管理其管辖范围内的土地。基于此,该项目组建其执行委员会和技术委员会。执行委员会由以下机构组成:科罗拉多野生动物部门、森林管理局、土地管理局的安肯帕格里和大章克申办事处、西部地区电力管理局、三州发电和输电协会、公共土地合作组织。执行委员会负责最终批准安肯帕格里高原项目计划,并负责每年审查项目进度和各个机构的目标完成情况。技术委员会是参与此项目的各个机构的一到两名代表组成,他们的作用是促进机构和社区的合作,以实现安肯帕格里高原生态修复的目标。技术委员会每月召开一次会议,负责协调各项修复活动,与外部成员会面,审查项目请求,并提出预算建议和进行项目批准。每个技术委员会成员都是其机构组织的联络人,并将信息带回其组织进行审查和批准。技术委员会成员将潜在的合作机会带到谈判桌上,讨论合作伙伴间可以相互合作的领域,并探讨将要进行的具体行动,提出促进生态、社会、经济共赢的系统建议。一旦各方都同意了一项决定,该决定就会得到实施,并对其进展情况进行监管。

此外,该项目还建立了公共成员合作组织,由所有的机构成员、地区民众以及广大的利益集团组成,当需要开展每一项具体行动时会征求合作组织的公众意见,不断从公众中寻求反馈。例如,关于公众对此区域的期望、项目组对区域能带来的价值,以及项目组会对此区域特殊的景观、经济和社会做的保护、改善和管理措施。

(五)修复活动

根据生态和社会经济需求,首先开始流域规模的生态修复,将斯普林克里克和德赖克里克流域作为优先修复流域,总面积为20平方千米。在2004年项目组为其实施了土地整理和植被修复,旨在提高电力线的火灾抵御能力、美化公共设施廊道、建设野生动物栖息地,从而提高整体土地健康水平。项目的规划和实施都是合作进行的,涉及多种利益、资金、人员协调。此后,该项目以分片区的方式进行了其他地区的生态修复。例如,铁马是一个占地263平方千米的景观区域,包括黄松、白杨、柏树和山艾树等树种,位于安肯帕格里高原的最南端,此地区拥有独特的黄松资源,黄松为几种森林管理指示物种提供了重要的栖息地多样性,非常适合大型野生动物生存、放牧牲畜、休闲娱乐、木材种植和美学观赏。此区域大部分土地为私人所有,在早年不足的管理下有所退化。后国家将森林征收,通过重新造林和重建牧场以修复森林和牧场,但是仍存在一些潜在不稳定因素,易受外界干扰的影响,例如重大林火发生、野生动物下降。此项目采用主动和被动修复相结合的方法,修复生态系统功能,减少非自然严重野火的可能性。项目组与科研单位、当地农民合作,开展对本土植物的研究,研究实践表明,需要稳定且大量的本地种子供应,以促进这些荒地燃烧区、退化的牧场、野生动物栖息地、能源开发区内本地植物群落的修复,有害杂草的预防和处理。但是本地植物的研究和开发是一项长期的实质性工作,需要区域性的统筹协调,该项目将建立在本地植物项目的基础上,继续研究更大规模的区域本地植物选择,在其他还未修复的区域中进行进一步实践。

(六)修复成果

1.生态系统层面

安肯帕格里高原国土空间生态修复项目的主要成果是促进植物群落的科学修复。重新建立或改善本地植物群落,不仅需要规划适应该区域的物种和生态类型,还包括在大尺度和多样化的环境中规划合理的物种结构。在早期的生态修复实践中,许多土地管理者和机构人员没有采用特定的本地物种进行修复,严重依赖于引进的新物种来进行生态修复,早期通过引进的物种尚不能实现多种野生动物栖息地的重建和稳定,而且随着已种植物种的缓慢发展,本地物种在逐渐丧失。当前项目经过研究和实践,将本地物种的可用性信息提供给正在规划和进行修复活动的工作人员,本地物种在此区域正在逐渐生长,生态系统的整体稳定性也在逐步提高。

2.社会和经济层面

安肯帕格里高原国土空间生态修复项目是多方合作的典型案例。该项目通过促进各种形式让所有相关方参与对该地区生态系统保护和生态修复过程的讨论。此外,该地区的整体生态系统健康与许多人的生计息息相关,许多人仍然通过农业和放牧与土地联系在一起,安肯帕格里高原国土空间生态修复项目通过持续改善生态条件以支撑当地经济的发展。

(七)后期管理

安肯帕格里高原国土空间生态修复项目覆盖的范围较大,这使得该项目成为未来工作、研究和获得资助的永久性机构。正在进行的研究的数量、各种努力和协作过程都有利于不断更新管理战略。此外,考虑到科研工作人员的利益、各组织机构和所有土地所有者的利益,在一个持续的评估过程中,项目具有长期的弹性和适当调配资金的能力。

(八)经验总结

安肯帕格里高原国土空间生态修复项目相对于一般项目而言是一个资金充足、多方有效合作的例子。在促进生态修复科学和协同规划方面,安肯帕格里高原本地原生植物倡议等当前努力的发展使该地区生态修复成为一个典范。该项目表明,多方有效合作有利于解决当地的众多利益,以促进大尺度国土空间生态修复的推进(图11-15)。

图11-15 安肯帕格里高原景观图


三、英国尤森河流域生态修复项目

(一)项目概况

尤森河流域位于东北苏格兰,主干河流长63千米,流域总面积为690平方千米。整个流域包括一个起伏的低地景观,河源位于海拔280米处。土地利用主要以农业用地占主导地位,约占92%。河流的大部分主干已被人类活动所改变,包括拉直和加深河道,从而改变了河岸剖面以及减少了河流栖息地。1979年,《欧盟野鸟保护指令》将尤森流域制定为特殊保护区,流域仍然具有重要的自然生态价值。

在过去的几十年里,尤森河流域的水质逐步恶化。来自农业径流的硝酸盐和磷酸盐含量的增加,以及污水处理设施的排放,导致了河流中大量养分富集,且在河口中更为突出。河口水域的富营养化已经成为一个严重的问题,因为藻类大量繁殖已经大大减少河口鸟类种群所依赖的小型泥浆无脊椎动物的数量。根据《欧盟野鸟保护指令》,关键栖息地的退化已经让尤森河流域不适合作为涉水鸟类的特殊保护区。

苏格兰执行委员会面临着欧洲硝酸盐指令的压力,于2000年5月将尤森流域确定为硝酸盐脆弱区。2001年开始,该地区开始河流生态修复项目,规划者与集水区的农民密切合作,研究减缓农业污染的创新措施。

(二)项目目标

尤森河流域生态修复项目以重建一个鸟类的国家级自然保护区湿地生态系统为核心目标,具体目标为:①采取措施减少污染物,从而降低河口藻类的生长,提高河流的生态系统服务价值。②为当地社区参与可持续土地管理提供最佳实践模式。

(三)修复活动

该项目一共组织了47次公共参与形式的修复活动,包括日常会议、研讨会和志愿植树等,旨在提高社区民众对农业污染、水污染等重要环境问题的认识,并鼓励社区民众参与到该项目中,这些活动吸引了广泛的人群,并形成了一个参与整个项目的核心志愿小组。其中,一些具体的活动如下:

1)河流初步调查。在一些志愿者的协助下,2002~2004年该项目进行了初步的河流调查,重点是尤森河主干和两个重要的支流,这些调查旨在提供用于后期监测的基础数据,以便将修复后的情况与原先进行比较。在河流的整个长度上每2千米调查一段500米长的河流水质。2004年,还收集了紧邻水道的土地质量数据。

2)建立两个示范农场。通过建立示范农场,以向农民展示新农业环境计划和养分预算的好处。农场通过当地媒体和项目网站进行宣传,并邀请有兴趣的农民进行实地参观,以展示新的农业环境计划的潜力,并让农民提出自己的想法和建议。

3)教农民进行养分预算。赫特福德大学开发了一个简单易用的软件程序,以加快计算速度并帮助农民简易地完成养分预算,在项目志愿者的协助下,尤森河流域的62位农民熟悉了该软件并成功完成了他们农场的养分预算。此外,还向当地农业顾问提供了软件,希望他们在项目完成后帮助其他农民创新预算,降低养分对河流的污染。

4)建造生态缓冲带。该项目倡议在水道附近建造未播种或未利用的土地,这些条带在主要农田和水道之间作为“缓冲”,以防止杀虫剂、动物粪便等从农田向河流的渗透。但是农民通常不愿意主动建造这些条带,于是苏格兰农村管理计划给为因建造缓冲带而失去农地的农民提供经济补偿,因此,该项目现有200名农民合作,已建造缓冲带,并对失地农民进行了合理的补偿。

5)其他生态修复活动。除了与农民一起开展的修复活动外,该项目还开展了其他的一系列相对专业化的修复活动以改善河流沿岸的生态环境。2003年7月至9月间,工作人员砍伐了一块面积达5.3公顷的挪威云杉林,因为此树种破坏了鱼类栖息地以及河岸结构,之后又在该地点种植了300棵阔叶树。同期,修建了鱼道,第二年夏天又进行修整维护,此后在上游出现了多种鱼类。2004年,在查普哈格建立了围栏以保护区域免受进一步破坏,并通过种植树木和播种草种来解决河流侵蚀问题,同期,在湿地建立了防护堤,种植多样化的湿地植物。另外,在集水区周围的关键河岸地点部署了蝙蝠和鸟箱,以增加野生动物栖息地。除此之外,还进行了大面积的植树活动。

(四)修复成果

尤森河流域的水质在短期内可能没有十分明显的变化,但是与该项目在与当地广泛的社区成员合作方面非常成功,并且随着时间推移创造了改善水质的栖息地条件的潜力。通过该项目建立的养分预算软件、水管理计划及缓冲带将最终减少流域中的悬浮固体和养分负荷,从而促进生态系统的逐步修复。

(五)长期管理

虽然该流域是国际重要湿地公约确定的国际重要湿地之一,但这并不能保护该流域免受上游活动的影响,以及其他更广泛的影响,例如,邻近海域的污染。苏格兰执行委员会将其认定为硝酸盐脆弱保护区也不能解决该流域所有的环境问题。该流域生态系统的健康状况的长期改善及维持很大程度上取决于当地社区承担生态系统保护责任的能力,并对河流面临的问题做出主动的应对措施。该项目相关的公共宣传活动旨在形成农民、社区成员、环境组织、规划机构等之间的协作关系,并鼓励社区民众主动参与流域问题的解决。由于项目的努力,更多的人开始接触河流面临的问题,并逐渐意识到他们可以采取的行动,作为个人解决其中的一些问题。此外,通过将土地管理者和社区的成员聚集在一个活跃的论坛中,该项目为非农业居民提供了表达意见的机会,并就当地土地的管理方式提供意见。

(六)经验和教训

尤森河流域生态系统修复项目被欧洲委员会评选为2005年欧洲25个最佳生态修复项目之一。反映了项目志愿者、员工和合作伙伴的辛勤工作和奉献精神。该项目所展示的协作方法适用于其他地理和社会环境背景,教育和帮助农民的方式方法在其他此类修复中具有很大的可操作性。以下是此案例的经验教训。

1)活动应包括所有相关利益的代表。该项目的一个优势是有来自不同背景的人们共同参与其中,土地管理者、当地政府、农民以及当地儿童,一个广泛的群体可以集中智慧,考虑问题比单个组织要更为全面,有利于生态环境的系统治理。

2)项目开展需要正式组织机构统筹。该项目最初并非单纯自行组织,它是由两个现有行政组织(阿伯丁郡议会和尤森区渔业委员会)共同开展的,尤其是涉及项目的资金、财务问题需要由一个正式组织统一管理和支配。由民众自发组成起来的社会组织可以进行一些有意义的修复活动但仍然不可避免地需要正式组织支持。

3)修复活动应具备一定的吸引力。项目的许多任务都满足了这一要求,从儿童在娱乐日与护林员和其他工作人员接触时了解流域野生动物,到成年人在参与监测工作时学习测量方法和水质分析。然而,参与调查的成人人数明显少于儿童人数,许多成年人有明显的时间限制,因此在一个学习和互动的环境中更容易接触到儿童群体。各类修复活动应在参与者学习和互动时吸引他们,这样才能提高参与度。

4)鼓励对假设提出挑战并培养公众创造力。该项目试图挑战专业组织关于其在流域管理中的作用和非专业人员的预先假设。例如,环境部的关注主要是减少农业用地的扩散污染,虽然这是该项目的一个关键要素,但它并不是唯一的目标,因此,每一个组织也必须参与到其他领域工作中。例如,邀请当地人选择流域修复地点的活动引起了负责流域管理机构的关注,他们中的一些研究人员认为这可能是不科学的,甚至项目中的不同组织也对流域修复的内容有不同的看法。如果难以实现这些组织之间的共识,公众的广泛参与可能有效性会降低。因此,在大多数情况下,对创造力的支持和鼓励是有限的,这需要在政府组织和法定机构以及更广泛的公众中培养。

5)将科研成果与当地实践有机结合。当地农民、水资源管理人员和科研人员共同参与项目,将土地所有者对这片土地多年的认知和经验与管理人员、科研人员的科学理论相结合,有助于解决一些实际问题。然而,并不是所有的管理人员和科研人员都能以一种平易近人的方式与土地所有者进行有效的沟通,因此,需要建立相关的机制以促进多方的实际沟通。

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