生态环境学报

1、E-mail: editor生态环境学报2009, 18(1): 374-379 Ecology and Environmental Sciences生态恢复的环境效应评价研究进展於方1 *周昊，许申来2, 3E-mail: editor100085；1.环境保护保部环境规划院，北京100012 ； 2.中国科学院生态环境中心城市与区域国家重点实验室，北京3.中国科学院研究生院，北京100039摘要：生态恢复环境效应评价即对受损生态系统恢复进行评价，是恢复生态学研究的重点。对生态恢复的环境效应进行科学、客观和准确的评价，不仅是生态恢复的重要组成内容，而且也为生态恢复进一步实施提供重要指导。文章

2、在系统总结生态恢 复的环境效应评价研究进展的基础上，归纳了目前生态恢复的环境效应评价研究中存在的问题，对今后生态恢复环境效应评 价研究进行了展望：（1）将实地监测结果应用到区域恢复效应评价中；（2）提高生态恢复评价指标体系的普适性与实用性；（3）推进生态恢复效应评价指标贡献的量化研究；（4）加强生态恢复区域效应的研究；（5）重视外来种对生态恢复评价的影响。关键词：生态恢复；环境效应；评价；进展中图分类号：X142文献标识码：A文章编号：1674-5906（ 2009） 01-0374-06E-mail: editorE-mail: editor於方（1972年生），女，畐V研究员，博士，主要从

3、事环境经济核算、环境规戈恃方面的研究。* 通讯作者，E-mail: zhouhao收稿日期：2008-11-26生态恢复是指使受到损害的生态系统从远离 其初始状态的方向回到干扰前的初始状态所作的 努力。生态恢复包括了重建、改建、改造、再植 等含义。生态恢复不是自然生态系统的自然演替， 而是人们对退化生态系统有目的的改造；不是物种 的简单恢复，而是对生态系统的结构、功能、生物 多样性进行全面的恢复。自20世纪90年代以来，中国已经实施了一大批生态恢复工程，如退耕还林还草工程。因此针对国家生态恢复与生态建设的环境 效应和国家对生态建设效应评估的需求，对生态恢 复工程的环境效应进行科学、客观和准确的

4、评价， 不仅为生态恢复提供重要的理论指导和实施方向， 而且为实现生态系统健康持续发展提供科学依据。 本文在系统总结生态恢复环境效应评价研究进展 的基础上，指出了目前生态恢复环境效应评价研究 中存在的问题，并对今后生态恢复的环境效应评价 研究进行了展望，从而为生态恢复环境效应评价提 供新思路和新方法。1生态恢复效应评价研究进展及其存在的 问题1.1生态恢复效应评价指标生态恢复效应评价主要包括生态效应评价，经 济效应评价和社会效应评价，经济效应评价和社会 效应评价合称为生态效益评价。生态效应评价的内 容主要是生态指标的评价，例如：期望出现物种的 频度，植物和动物多样性，自然更新能否发生，适 量的固

5、氮树种数，目标种出现，适当的植物覆盖率，基金项目：环境保护部科技支撑项目（1440800002） 作者简介：土壤表面稳定性，土壤有机质含量，水土保持等。 生态效益评价的内容主要是社会经济指标的评价， 例如：人口稳定，商品价格稳定，食物和能源供应 充足，农林业平衡，从恢复中得到经济效益与支出 平衡，对肥料和除草剂的需求等。2004年国际生态恢复协会（ser）提出了评价生态 恢复效应分析的主要方向2，作为恢复的生态系统 应该具有以下特点：（1）与参考地点具有类似的物 种多样性和群落多样性；（2）本地物种的出现；（3） 对于生态系统长期稳定起重要作用的功能群体的 出现；（4）生态系统能够为种群繁殖提

6、供生境的能 力；（5）生态系统功能维持能力；（6）生态系统景 观的整体性；（7）生态系统潜在威胁的消除；（8）生态系统对于自然干扰的恢复力；（9）生态系统自我支持能力。以上 9个方面总体上可以分成三类指 标,即生物多样性指标、植被结构指标和生态过程指 标。对它们的评价可以反映生态系统恢复的轨迹和 自我维持的能力。因此生态恢复效应评价可以从以 上三类指标中选择能反映生态系统功能的指标，并 选取两个参考地点来评价生态恢复效应。1.1.1生物多样性指标生物多样性是生态恢复的基础和源泉，生物多 样性总体水平的提高又是生态恢复的主要目标。生 物多样性评价通常是通过对不同营养级的生物体 丰富度和多度来量度

7、3-4。另外不同功能群的物种多 样性是生态系统的恢复力评价的间接量度。生物多 样性评价指标主要包括微生物、真菌、植物、无脊E-mail: yufang 於方等：生态恢复的环境效应评价研究进展377椎动物、脊椎动物的丰富度。生物多样性评价最常 用的是植物丰富度和节肢动物丰富度。例如 Kindscher和Tieszen选取多种植物来评价恢复的环5境效应 ；例如van Aarde et al.（1996）通过监测贝足 纲节动物、甲虫、鸟类以及啮类动物的丰富度来评 价南非海岸沙丘的恢复状况；Nichols （2003）通过监测蚂蚁、爬行动物、鸟类，哺乳动物丰富度来评 价澳大利亚采矿后红柳、桉树的恢复状

8、况。随着研究的进一步深入，生物多样性的评价已经开始关 注动物多样性，无脊椎动物通常认为可以代表不同 的功能群体，因为他们在养分循环中起着非常重要 的作用问。脊椎动物经常被选取作为以野生动物保 护区恢复的生态恢复指标。尽管选取哪一种群体作 为评价生态恢复最好的指标至今没有统一结论，但 是选取多种有机群体以及不同营养级上的合适群 体对于评价生态恢复效应是至关重要的。1.1.2植被结构指标植被群落结构评价指标主要包括：植被覆盖、 植被密度、植被高度、枯枝落叶结构（枯枝落叶层9-10的数量、覆盖以及生物量）。例如，Parrota和Knowles （1999）用灌木层盖度、植被密度、灌层高度、枯枝落叶层

9、深度来评价开矿后热带雨林恢复状 况11。选取植被群落结构作为评价指标的一个重要 原因是植被群落结构的恢复是动物群落和生态过 程恢复的先决条件12-13。例如植被群落结构与鸟类 的恢复相关性很强14。另外一个重要原因是植物群 落结构作为评价指标，其数值很容易测量，而且所 需时间较短，几乎不存在季节差异。但是评价鸟类 群落的恢复则需要考虑鸟类群落的季节差异 15同样对于生产力和分解作用的监测由于季节的变 异至少需要一年的时间。1.1.3生态过程指标土壤性质的变化、养分循环和生物学的相互作用等生态过程可以反映生态系统的恢复能力。因此 生物之间相互作用，营养元素库以及土壤有机质可 以作为评价生态过程的

10、基本指标。生物之间相互作 用的恢复对于生态系统长期功能至关重要，菌根作 为生物之间作用中介，在许多研究中得以应用。例 如，Moynahan等（2002）定量评价采矿地金属污染 后的植被重建过程中的灌木菌根入侵状况评价矿 上生态恢复效应17。养分循环指标反映了生态系统 有多少有机元素和无机元素支持有机体的生存，因 此有些研究引入营养元素以及土壤理化性质等指 标来评价生态恢复效应，例如Rhoades等 （1998）通过分析土壤氮含量、土壤有机质含量、土壤有机碳以 及枯枝落叶量来评价厄瓜多尔山区热带雨林土壤 和环境的恢复状况18。田应兵等（2004）通过土壤有机质的数量、分布以及质量变化来评价若尔盖

11、高 原生态恢复状况19。由于生态过程恢复是一个长期 的过程，因而生态恢复评价周期应根据生态恢复的 特点是适当延长。例如采矿后土壤的恢复需要至少 5年的监测来和参考系统对比20-23。另外生态过程需要多方面监测，这无疑增加了项目的成本和时间24。因此，大多数研究一般进行瞬时监测，或者测 量能够表征生态过程的指数。而在实际评价过程中，对于生态过程的量度基本上是测量表征某一生 态过程的瞬时指标。1.2生态恢复评价指标体系和评价方法 1.2.1生态恢复环境效应评价指标体系评价指标体系的确定是进行生态恢复效应评 价研究的关键，评价指标体系的指标必须与相关参 考系统相比较，参考系统应该距离恢复生态系统距

12、离很近，受到类似的自然干扰评价时还应该参考系 统之间的差异，因此最好选择两个以上的参考系 统。在实际评价过程中，生物多样性、植被群落结 构、生态过程已经成为生态系统恢复评价的主要指 标，而且一般情况下至少会选择其中的两个指标进 行生态恢复评价。许多学者提出了一些生态系统恢复重建的标 准及指标体系。例如，肖辉杰等（2005 ）选取植物 多样性指标（种类、丰富度、均匀度、多样性指数） 和生态过程中的土壤理化性质指标（土壤有机质含 量、碱解氮、速效钾、细沙、极细沙、粘粒含量、 ph值）来评价京郊荒滩生态恢复初期的的环境效应25。但是这些指标还不够完整，应该增加维持种群 再生能力、景观完整性、系统可持

13、续性等指标，随 着研究进一步的深入，大量的生态恢复指标被引入 生态恢复评价指标体系，尽管这些指标更加全面的 反映了生态恢复的环境效应，但是由于指标种类众 多，而且指标之间相关性较大，信息量重复较多， 从而导致评价的工作量增加，评价效率降低。目前生态恢复评价面临的主要问题是如何选 取评价指标，指标体系如何建立。评价指标的选取 应该全面反映生态系统的特点，而且不易过多；指 标体系的建立关键在于评价方法的选择，好的评价 方法不仅可以弥补指标选取时的弊端，而且关系到 评价指标体系的准确性和合理性。华国春等（2005） 结合拉鲁湿地的退化现状和环境特征，构造了包含 湿地非生物环境特征、湿地生物特征以及湿

14、地系统 特征3个综合指标和16个评价因子在内的一整套较 为系统、完整且操作性强的湿地评价指标体系26，并采用层次分析法完成了拉鲁湿地生态恢复综合 评价（把生物多样性和植被结构以及生态过程结合 在一起），得出湿地景观对外界干扰的恢复力降低、 湿地景观的生态环境质量明显退化等结论。尽管该 研究所选取的指标体系较为完整，而且操作性很 强，但是所采用的层次分析法确立各种评价指标的 权重时，专家意见主观性较强，导致评价结果缺乏 客观性。对于生态恢复评价指标体系的建立应该遵循 以下几个原则：（1）科学性：评价指标的建立应该基 于生态学的理论，其中包括景观生态学、生态系统 健康和生态系统等理论体系。评价指标

15、应该具有明 确的科学含义而且能评判生态环境的基本特点以 及生态恢复的程度。（2）易操作性：评价指标应该容 易获取，而且容易应用。（3）完整性：评价指标应该 反映生态系统的发展方向以及特点，其中包括生态 系统结构组成、生态系统功能特性、生态系统系统 变化以及人类干扰。（4）易比较：各种评价指标应该 易于比较，从而有更大的使用范围。（5）代表性和敏感性：评价指标应该对于反映生态环境质量具有代 表性，以及对于其变化具有敏感性。（6）独立性：各种评价指标应该相互独立。1.2.2生态恢复评价方法随着生态恢复评价迅猛发展，很多评价方法也 随之诞生，目前主要的生态恢复评价的主要方法有 统计学方法、综合评价法

16、、模糊评价法、灰色评价 法、压力一状态一响应（Pressure-State-Respo nsePSR）框架模型和空间主成分分析法。常用的统计方法可以分为四类：聚类比较（方 差分析、T检验），等级分析（DCA分析，CCA分析、 聚类分析），指数法（生物多样性指数），线性比较 （回归分析、相关分析、时间轨迹）。例如McKee和Faulkner （2000）选取两个恢复区的不同类型的红树 林进行方差分析，评价其生物地球化学循环的恢复 状况27。例如Watts和Gibbs （2002）利用DCA来分析 新西兰草原不同植被结构下地上生活的甲虫的群 落组成28，评价植被恢复的状况。模糊综合评价法常常要涉及

17、多个因素或者多 个指标。比如，要判定某项产品设计是否有价值、 每个人都可从不同角度考虑：有人看是否易于投 产、有人看是否有市场潜力、有人看是否有技术创 新，这时就要根据这多个因素对事物做综合评价。 具体过程是：将评价目标看成是由多种因素组成的 模糊集合（称为因素U）;再设定这些因素所能选取的 评审等级，组成评价的模糊集合 （称为评判集v），分 别求出各因素对各个评审等级的归属程度（称为模糊矩阵）;然后根据各个因素在评价目标中的权重分 配，通过计算（称为模糊矩阵合成），求出评价的定 量解值。丁立仲等（2006）采用层次分析及模糊综 合分析相结合的方法，建立了小流域生态恢复工程效益的综合评价指标体

18、系，并用欧式距离模型结合 模糊聚类分析法对生态恢复工程效益进行评估29：但是采用Delphi法（专家打分法）确定亚目标层的指 标权重时，会受到人为因素的影响。灰色评价法在于将抽象问题实体化、量化，充分利用已知信息，将灰色系统淡化、白化。使人们 能够通过有限的信息，更为客观、真实地认识外部 世界。灰色边界模型是用模糊数学的方法来处理环境分级中的边界问题，从而更合理的区分聚类元素 在其聚类指标下的所属类别，邓聚龙（1985）以灰色系统理论为基础，提出了灰色边界模型，进而增 强了聚类函数的边界模糊性，提高了分析方法的灵 敏度，更充分、合理地运用了已知信息，使评价结 果更为客观、准确30。压力-状态-

19、响应框架模型在分析问题时具 有非常清晰的因果关系，即人类活动对环境施加了 一定的压力；由于这个缘故，环境状态发生了一定 的变化；而人类社会应当对环境的变化做出反应， 以恢复环境质量或防止环境退化。而这三个环节正是决策和制定对策措施的全过程。杨一鹏等（2004）以遥感数据作为信息源，在GIS技术支持下建立了松嫩平原西部湿地空间数据库，以压力-状态-响 应（PSR）模型为研究方法，建立了一套湿地生态 系统评价指标体系31。主成分分析法 （Principal Component Analysis , 简称PCA），是在保证信息损失尽可能少的前提下， 经线性变换对指标进行聚集”,并舍弃小部分信息，从而

20、使高维的指标数据得到最佳的简化。通过主成 分分析，可以将众多的生态恢复环境效应的评价指 标从新整合，剔出众多指标中的重复信息，不仅减 少了生态恢复评价的工作量，提高了评价小率；而 且可以更加全面的评价生态恢复的环境效应。1.3 生态恢复环境效应评价存在的主要问题1.3.1生态恢复环境效应评价指标体系与实测数据匹配程度不够目前生态恢复效应评价指标体系不能客观全 面地评价生态系统的真实情况，首先是因为在评价 时没有进行评价指标的系统设计，只根据评价需要 选择相应的指标；其次即使研究者对评价指标体系 进行了系统研究和设计，但由于因人力、物力、财 力等原因造成的监测体系不完善而导致许多数据 无法获取。

21、使评价结果不能很好反映恢复的环境效 应；因此目前的突出问题是如何将区域上生态恢复 评价体系与现有的监测结果很好的联系起来，最大 程度地发挥实测数据的作用。1.3.2生态恢复的环境效应评价参照系统与评价 标准难以确定目前生态恢复效应评价只对生态恢复实施前 后相关指标的数值进行了对比分析，并没有选定合 理的参照系统或确定比较合适的评价标准，因此， 导致生态恢复的环境效应评价结果缺乏客观性和 可信度。目前确定评价标准和参照系主要有两种方 法：一种方法是在同一生物地理区系内寻找同一生 态类型未受干扰或少受干扰的系统作为参照系。但 是，地球上几乎不存在未受人类干扰的生态系统， 因而在很多情况下只能选用少

22、受干扰的系统作为 评价的标准和参照系，这使得即便在同一地理区系 内的评价都难以有统一的评价标准和参照系。另外 一种方法是从被评价系统的历史资料中获得在较 少受到人类干扰条件下的系统的状态描述，并以此 作为参照系，但是该方法往往难以确定被评价系统 在历史资料时期是否已经受到一定程度的影响，而 且历史资料常常是有限的32，因此评价的结果往往 只具有比较意义。1.3.3生态恢复的环境效应评价指标贡献率难以确定各个评价指标因子对生态恢复的环境效应的 贡献率是不同的，评价因子对环境效应贡献率会随 着评价时间、评价区域、恢复目标的不同，表现出 较大的差异。就目前而言，采取专家评分法来确定 评价因子的贡献率

23、往往由于不同专家的专业所限 和缺乏对评价时间范围、评价区域本底值、生态恢 复目标的认识不足而造成评价结果主观性，从而导 致评价结果的不确定性。因此，生态恢复的环境效 应评价指标的贡献率能够能否定量化、模型化是评 价指标和评价体系优劣的关键，同时如何将评价时 间、评价区域、评价目标作为确定指标贡献的客观 指标和不同指标贡献率建立合理的量化关系将成 为未来生态恢复评价指标贡献率确定的新的方向。 2生态恢复环境效应评价研究展望 2.1 尺度扩展-将实地监测结果应用到区域恢复 效应评价中生态恢复效应评价是跨尺度、多等级的问题。 生态恢复评价应该从不同的尺度（生物个体、种群、 群落、生态系统、景观、甚至

24、到区域）进行，而不 能仅仅局限于某一个尺度，但是如何把小尺度的监 测结果应用到大尺度的生态恢复评价是未来生态 恢复评价发展的重要方向。地理信息系统的发展为 应用区域尺度的评价指标数据提供更多的方法，实 现了从基于样地的恢复效应评价方式到基于区域 的生态恢复评价方式的转变。较大尺度的生态系统 是一个多重等级组织系统，其中的某些战略性的位 置对整个生态系统的演化方向有重要的决定作用。 对于一个退化的生态系统，抓住对生态系统的生态 流有控制意义的关键部位或战略性组分，可以使恢 复过程更有效，因此通过对生态系统中的某些战略 性位置的实际监测，评价其生态恢复的效果，实际 上对整个生态系统的恢复评价具有至

25、关重要的意 义。在生态效应评价的尺度扩展中，这些战略性位 置的评价成为了实际监测的结果应用到区域生态 效应恢复评价的桥梁。2.2生态恢复评价指标体系的普适性与实用性 生态恢复评价指标体系的普适性与实用性应 该加强以下两个方面的研究：（1）设计全面、合理的生态恢复的环境效应监测与评价指标体系。首 先，生态恢复的效应评价不仅作系统间的横向比 较，而且更重要的是作恢复过程中系统自身时间序 列上的纵向比较，因此，必须考虑指标随时间变化 的敏感性。其次，要根据评价的具体目标和评价对 象的特点来确定，对于结构受到严重破坏、服务功 能几乎丧失的生态系统，指标的选择只能更侧重于 生物或物理、化学方面的指标，而

26、轻度退化的生态 系统，则还要具有指示其结构及功能等的指标，才 能得到综合全面的评价结果。此外，还要根据生态 系统类型和生物地理区系来选择评价指标。同一指 标在不同类型的生态系统中或不同地理区系内指 示变化的敏感性或许有很大差别。（2）建立完善的生态恢复时空立体监测体系。应用各种多参数环 境自动监测仪器、采样仪器和自动气象观测站实现 同步全天候自动环境监测，弓I进高精度、高分辨率 和高准确度的分析与监测仪器，提高对生态过程的 捕捉、监测、描述、表达能力，加强环境同位素技 术在生态恢复监测中的应用研究等33。2.3 生态恢复效应评价指标的贡献的量化正确评价各因子在生态恢复评价体系的作用， 必须借助

27、一定的概念和数学模型。通过建立相应的 数理方程和模型，可以确定各因子的贡献。 定量化、 模型化也是生态恢复发展的一个重要趋势，能否定 量化和模型化已经成为生态恢复评价方法是否成 熟的标志。首先，对大量的生态恢复评价指标及进 行分类和整合，通过大量实例尝试建立不同时间、 不同地区、不同恢复目标的生态指标贡献率量化模 型。其次要考虑指标贡献的动态性，以及恢复效应 评价的动态性。2.4 GIS&RS在生态恢复效应评价中的应用 随着遥感技术水平的提高，使我们可以在不同的时间序列上从区域尺度上获取评价指标数据。目 前利用遥感和地理信息系统把野外调查和观测的 数据指标生成图件，在地理信息系统空间分

28、析模块 的支持下，进行空间格局变化区域效应的案例很多 34。以地理信息系统技术和遥感技术为平台的众多 模型已经发展为区域生态恢复评价有效的工具并379生态环境学报 第18卷第1期(2009年1 月)且将在未来的空间格局变化效应的评价中起更大 的作用35，36。在GIS和RS支持下，通过野外调查、 多时相遥感数据分析，从格局与过程的角度，研究 不同生态恢复模式对区域景观生态功能进行评价。 在GIS和RS的帮助下，不仅可以对不同地区的生态 恢复模式的景观生态功能进行评价，而且可以建立 景观格局演变环境效应得综合评价模型。2.5外来种引入对生态恢复效应评价的影响外来生物或外来种(Alien Spec

29、ies)通常是指物种出现在它正常的自然分布范围之外的一个相对 概念37。在生态恢复的实际工作中常引入外来种用 于生态系统恢复，但是有时可能导致了外来物种入 侵，破坏原有的生态系统，使区域的生态环境形成 难以恢复的困境；还可能产生一些外来物种与当地 原有的次生生态系统难以结合，并且这些外来物种 从长远来说还是无法融入本地生态系统中。因为生 态系统是经过长期进化形成的，系统中的物种经过 上百年、上千年的竞争、排斥、适应和互利互助， 才形成了现在相互依赖又互相制约的密切关系。一 个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被 排斥在系统之外，也有可能因新的环境中没有相抗 衡或制约它的生物，使这个引进种

30、成为真正的入侵 者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。所以 由于外来物种引入对于生态系统恢复的发展进程 带有不可预见性使得生态恢复效应评价标准的确 定更加复杂化。因此，在生态恢复评价中对外来种 应该作为积极还是消极因素来看待必须加以考虑。参考文献：1 GAO 丫 , WANG H, LIU Q. Advances in assessment of ecological restorationJ. Jianxi Science, 2003, 21(3): 168-173.2 International Science and Policy Working Group. The SER Inte

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