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生态修复原理范文1
中图分类号：S688.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2012）21-4759-04
Ecological Restoration based on Landscape Soil Fertility： Taking South Hot Spring Park in Chongqing for Example
XING Hong-wei，ZHENG Li
（Environmental and Biological Engineering Institute， Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）
Abstract： The fertility of soil sample collected from green forest of Southern Hot Springs Park in Chongqing was test to analyze the soil quality. The test results were compared with landscape soil fertility standard. The main problems of soil in Southern Hot Springs Park were pointed out； and corresponding measures of ecological restoration were put forward to improve soil fertility of so as to provide reference for landscape construction.
Key words： landscape； soil fertility； ecological restoration
土壤作为植物生产的基地，动物生产的基础，其本质是肥力。从土壤—植物—环境整体角度看，土壤肥力是土壤的养分针对特定植物的供应能力以及土壤养分供应植物时的环境条件的综合体现，土壤养分、植物、环境条件共同构成土壤肥力的外延[1]。
土壤中的许多因素直接或间接地影响土壤肥力，如：①养分因素：土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量，而是决定于养分有效性的高低；②物理因素：指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等；③化学因素：指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量以及其他有毒物质的含量等。它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性；④生物因素：指土壤中的微生物及其生理活性。它们对土壤氮、磷、硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响。
园林土壤的生态修复则是根据生物自身的改土培肥作用原理来恢复与重建土壤生态系统，它是土壤生态系统恢复与重建的基础[2]。从土壤生态学角度看，生态恢复与重建是指从生态系统改良的类型、过程、退化程度和特点出发，消除或避开系统退化的障碍因子，根据生物的土壤生态适宜性原理、生物的环境适应性原理、生物群落共生原理、种群相克相生原理以及生物多样性原理，遵循生态系统功能的地域性原则，适时适地适树（草）地配置生物系统，使之与土壤系统和环境系统协调发展，从而逐步构建成结构合理、功能协调、良性循环的生态系统的过程[3]。
本研究以重庆市南温泉公园为研究地，通过对其园林土壤的养分分析，摸清土壤的养分含量状况，对其园林土壤质量作出了评价，进而了解南温泉土壤现状和存在的主要问题，结合土壤生态修复方法进行植物配置，将公园进行修复以及重建，以建立一个更加美好的南温泉景区。
1 研究地概况
南温泉公园位于重庆市巴南区南泉镇，是重庆建设“五方十泉”和“打造温泉之都”的市级重点项目，全国闻名的省级风景名胜区，两次被评选为“巴渝十二景”，是重庆市主城仅有的温泉“绿谷”，也是重庆市主城仅有的温泉“绿谷”。景区以常绿针叶林、落叶性杂木林、竹林和樟林为主，植被以次生植被、人工植被为主，且分布不均。温泉景区中动植物资源丰富，种类繁多。2008年开始由于开发建设，植被有较多破坏，土壤用途改变引起质地改变较大。
2 材料与方法
2.1 土壤样品的采集
在南温泉公园功能区内选取8个取样地点，分别为主入口景观设施区（LG1）、主入口花园区（LG2）、草坪花园区（LG3）、河川散步设施区（LG4）、活动景观设施区（LG5）、自然花园区（LG6）、独立温泉区（LG7）、树木保全区（LG8）（图1）。由于调查区地势平坦，土壤类型比较单一，土层均较深厚且其垂直分布相对均匀，此次调查主要采集表层土样（0～20 cm）进行测定。每个地点再随机选取5个地点取土，共取2 kg，再采用四分法进行筛选，最后每个取样地点取土1 kg[4，5]。土壤带回室内放置于阴凉处风干、去杂、磨细后，用60目筛网筛取土样100 g，混匀，装瓶保存并登记。
2.2 分析检测方法
根据《园林栽植土壤质量标准》[6]（DBJ/T 50-044—2005）的规定，土壤有机质采用重铬酸钾氧化-加热法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提法，土壤有效氮采用碱解扩散法，土壤有效磷采用钼兰比色法，土壤酸碱度采用电位法，土壤可溶性盐含量（EC值）采用电导法，土壤速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法，土壤碳酸盐含量采用气量计法。
3 结果与分析
按照全国统一分级标准，园林栽植土壤质量标准见表1。下面就重庆市南温泉公园土壤主要理化指标与国家园林土壤的统一分级标准作一比较。
3.1 土壤有机质含量
土壤有机质是土壤各种养分元素，特别是氮和磷的重要来源。由于它具有胶体特征，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥和缓冲性。所以生产上常把土壤有机质含量的多少作为判断土壤肥力高低的一个重要指标。南温泉公园土壤有机质含量为6.83～26.99 g/kg。从图2可以看出，自然花园区（LG6）、独立温泉区（LG7）的土壤有机质含量丰富，主入口花园区（LG2）的土壤有机质含量处于缺乏状态，其余土壤有机质含量处于中等水平。
3.2 土壤有效氮含量
南温泉公园土壤有效氮含量为25～68 mg/kg。其中，除河川散步设施区（LG4）、自然花园区（LG6）、独立温泉区（LG7）的土壤有效氮含量处于正常水平外，其他均低于正常水平，含量较低。土壤有效氮含量分布见图3。
3.3 土壤有效磷含量
南温泉公园土壤有效磷含量为6～22 mg/kg，各功能区有效磷含量差异较大。主入口景观设施区（LG1）、河川散步设施区（LG4）土壤有效磷含量丰富，其余土壤有效磷含量处于中等水平（图4）。
3.4 土壤速效钾含量
南温泉公园土壤速效钾含量为77～270 mg/kg，各样点速效钾含量差异较大，但是都在正常范围内。从图5可以看出，南温泉公园土壤速效钾含量均处于中上等水平。
3.5 土壤pH
南温泉公园土壤酸碱度（pH）是很多化学性质的综合表现。南温泉公园土壤pH在7.5～8.1之间，主入口景观设施区（LG1）、自然花园区（LG6）酸碱度尚可，其余各样点均为碱性土壤。园林土壤和自然土壤相比有碱化趋势。pH的升高容易导致植物Fe、B、Cu、Mn、Zn等元素的缺乏（图6）。
3.6 土壤EC值
园林土壤受人为因素影响较大，容易出现盐渍化。土壤EC值是衡量土壤盐渍化程度的重要指标。参照园林土壤质量标准，将土壤EC值小于等于0.50 mS/cm视为园林植物生长安全范围，土壤EC值在1.20 mS/cm以上植物会发生盐害。南温泉花园土壤EC值为0.175～1.117 mS/cm（图7），部分土壤接近盐渍化。
3.7 土壤碳酸盐含量
园林土壤中碳酸盐含量一般应≤10 g/kg，由于建筑垃圾的主要成分是碳酸钙，碳酸盐含量可以作为衡量土壤受建筑垃圾污染程度的重要指标。调查结果显示，南温泉园林土壤碳酸盐含量值在11.6～65.0 g/kg，均大于自然土壤的含量（图8）。因此，园林土壤受垃圾污染严重，已由原来的酸性黄土演变为石灰性土。
4 土壤生态修复改良措施
南温泉园林土壤总体质量不高。具体表现为有机质含量相对偏低，土壤轻度缺磷，轻度缺氮；土壤中的建筑垃圾使其pH和EC值升高，大部分土壤呈碱性，少部分的土壤即将盐渍化；土壤中还混有大量碎石、瓦块、水泥、石灰等建筑废弃物，使其保水保肥能力较差[7]。为了解决这一问题，目前主要是通过生态修复的方法对土壤进行改良[8，9]。
1）偏碱土壤的改良。①栽植耐碱园林植物。一些园林植物本身具有一定的耐碱能力，如海桐、木槿、石榴、栾树、仙人掌、康乃馨、南天竹、柏木、石苇、黑松、月季、侧柏、火炬树等。这些园林植物都能在pH 7.5～8.5的碱性土壤中生长发育。所以在植物配置生态修复时，结合原有植物增加碱性植物。②栽植绿肥植物。一些绿肥植物在生长过程中吸收土壤碱性物质，同时又能在其根部分泌酸性物质以及其根瘤腐化后能在土壤中残留酸性物质。因此。栽植绿肥植物能达到改良土壤偏碱的目的，使土壤中难溶性养分转化，以利于植物的吸收利用。绿肥植物在生长过程中的分泌物和翻压后分解产生的有机酸能使土壤中难溶性的磷、钾转化为植物能利用的有效性磷、钾。可以用作碱性土壤生物改良的绿肥植物有麦草、黑麦草、苜蓿等。③有机改良法。就是在土壤中掺杂针叶土或阔叶土。针叶土是腐烂的松树的针叶、残枝或锯末沤制而成，是强酸性的，pH 3.5～4.0。一般的碱性土掺1/5或1/6的针叶土最适合喜酸性的花卉生长。阔叶土是各种阔叶树的落叶腐烂而成，pH 4.5～5.5。有机改良的优点是有机物质自身腐烂后所含的多种元素都是花卉生长所必需的，并可使土壤疏松，透气性和保水性良好。
2）养分不足土壤的改良。①有机肥料培肥。有机肥料含有丰富的有机质，能协调土壤中的水、肥、气状况，促进微生物的活动，从而保证植物生长的养分需求。常见的有机肥有泥炭、油饼、鸡粪、菌包等。②化学肥料培肥。施用化学肥料是目前绿地补充土壤养分的最主要手段，但是由于化肥养分的单一性，长期施用将造成土壤养分的不平衡，测土配方施肥是解决施用化肥造成土壤养分失衡的最有效途径。③商品化复合改良剂培肥。与常见的有机和无机肥料相比，商品化复合土壤改良剂具有更快速的改良效果，其主要成分是矿质养分、有益活性微生物、生长激素等，其作用机理为促进土壤养分转化、降低土壤中有害物质的活性、促进土壤生态系统修复。在园林建设中，利用商品化土壤改良剂能在较短的时间内达到改良土壤的效果，提高绿地的绿化质量。
园林土壤的重要作用决定了对其改良工作是个重要的过程，而其特殊性质又决定了对其改良是个长期的过程。在园林绿化建设中，通过多种改良措施为园林植物创造一个良好的生长条件，对园林植物在种植后成活和恢复生长能发挥巨大的作用，是提高园林绿化质量的根本基础。同时，与具体的改良措施相比，园林土壤的质量管理也非常重要，通过建立科学的土壤体系，保护土壤表层土，建立适合园林绿化的栽植和养护规范、控制土壤污染等手段，能有效地促进园林土壤的改良和保护，是提高园林土壤肥力的有力保障。
参考文献：
[1] 杨瑞卿，汤丽青.城市土壤的特征及其对城市园林绿化的影响[J].江苏林业科技，2006，33（3）：52-54.
[2] 包 兵，吴 丹，胡艳燕，等.重庆主城区市街绿地土壤肥力质量评价及管理对策[J].西南大学学报（自然科学版），2007，29（11）：100-105.
[3] 徐 巧.重庆山地公园植物景观的恢复与重建研究[D].重庆：西南大学，2006.
[4] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.8-23.
[5] 方海兰，陈 玲，黄懿珍，等.上海新建绿地的土壤质量现状和对策[J].林业科学，2007，43（增刊）：89-94.
[6] DBJ/T 50-044—2005，园林栽植土壤质量标准[S].
[7] 刘晓冰，邢宝山.土壤质量及其评价指标[J].农业系统科学与综合研究，2002，18（2）：109-111.
[8] 陈 祥，包 兵，张晓燕.园林土壤质量管理现状分析及其对策探讨[J].农技服务，2008，25（3）：32-33.
[9] 张有山.北京农田土壤养分肥力提高及培肥措施研究[J].土壤通报，1996，27（3）：107-110.
收稿日期：2011-12-07
生态修复原理范文2
论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
参考文献
［1］董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫［J］.水利水电技术，2003，（7）：1~5.
［2］董哲仁.生态水工学的理论框架［J］.水利学报，2003，（1）：1~6.
［3］董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性［J］.水利学报，2003，（11）：1~7.
［4］Mitsch W.J.，Jorgensen S E..Ecological Engineering and EcosystemRestoration［M］.Published by John Wiley&Sons，Inc.，Hoboken，NewJersey，2004：134~137.
［5］董哲仁.荷兰围垦区生态重建的启示［J］.中国水利，2003，（11A）：45~47.
［6］O’Neill R.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，et al.A Hierarchical Con－cept of Ecosystems［M］.Princeton University Press，Princeton，NJ.1986：153.
［7］Gosselink J.G.Landscape Conservation in a forested Wetland Water－shed［J］.Bioscience，1990，40：588~600.
生态修复原理范文3
【关键词】生态修复;港口工程;应用
1975年，美国召开“受损生态系统修复”国际会议，专门讨论了受损生态系统的修复与重建等诸多重要生态问题。自此开始，学术界将生态系统的修复提上生态学的研究日程，并逐渐成为生态学研究领域的一个分支[1]。近年来，生态系统的修复与重建方面的研究已经将林地、草原等多种系统纳入研究范畴。20世纪50～70年代，美国、加拿大等国在生态修复与重建技术的研究领域开始向海岸带扩展。在美国路易斯安娜萨宾自然保护区和德克萨斯海岸带地区，利用“梯状湿地技术”（marsh terracing technique），在浅海区域修建缓坡状湿地，即可以减弱海浪冲击、促使泥沙沉积、保护海滩，同时也可以为其他生物提供栖息地[2]。我国在近海海域生态修复和重建的研究和实践集中于对海域现状的生态调查以及对历史数据的评价，在生境修复和重建技术的研究尚处于起步阶段[3-5]。鲜见相关的系统报道。
1 生态修复工程介绍
东疆港区位于天津港港区陆域的东北部，北临永定新河口南治导线，东临渤海湾海域。系浅海滩涂人工造陆形成的半岛式港区，其中在人工沙滩中选取部分岸线，建设东疆生态修复示范区工程。沙滩修复是当前防护海岸与海滩侵蚀最自然而简单有效的保护手段[5]。人工沙滩作为软护岸措施被认为回归自然且有效的海岸防护措施。防波堤工程作业将作业段内的底栖生物完全破坏。采取生态修复技术，可将海洋生态的负面影响降至最低。
2 增殖放流方法和过程
2.1 选择先锋物种
根据生态系统的结构理论、生物群落演替理论、生态适宜性原理、生态位理论、生物多样性原理和自我设计与人为设计等生态修复原理，选择本地常见、生长迅速且对于生态系统意义重要的几个物种作为先锋物种[6]。选择了毛蚶、菲律宾蛤仔、缢蛏、青蛤等常见底栖生物。
2.2 重建生态系统
人工沙滩基本上属于无生命区。在该沙滩处底播菲律宾帘蛤500kg，平均个体大小2.38g/个;毛蚶300kg，平均个体大小0.61g/个。人工沙滩外侧由于围海造陆疏浚工程的实施几乎成为无生命区。增殖适合沙滩生活的底栖贝类，底播菲律宾帘蛤500kg，平均个体大小2.38g/个;毛蚶700kg，平均个体大小0.61g/个;底播青蛤150kg，平均个体大小1.25 g/个;缢蛏75kg，平均个体大小1.04g/个。
3 修复效果分析
表1 2011年4月8日采样站位表
3.1 修复前生态环境调查
2011年4月8日在东疆湾半圆形防波堤外侧潮间带布设3个站位采集底栖生物样品，每个采样点采集4个样方;防波堤内人工沙滩布设1个站点。采样结果表明，东疆湾半圆形防波堤外侧潮间带仅采集到1个双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）和1个沙鸡子（Phyllophrous ordinatus），没有任何底栖生物。
3.2 修复后生态状况调查
2011年8月14日在东疆湾半圆形防波堤外侧潮间带布设3个站位采集底栖生物样品，每个采样点采集4个样方;防波堤内人工沙滩采集一个样点。调查共获得底栖生物标本7种，其中，门1种，软体动物3种，节肢动物3种。调查区域底栖动物各类群密度、生物量及不同站位的分布见表3～5。调查区域底栖生物总平均密度为84 ind./m2，变动范围在0～120 ind./m2;总平均生物量为279.49g/m2，变动范围在0～127.35 g/m2。
根据《近岸海域环境监测技术规范》（HJ 442-2008）中提供的生物多样性指数评价标准，本次调查大多数测站底栖生物的多样性指数、丰度值和均匀度很低，优势度高，表明调查海域底栖生物群落处于非健康环境。底栖动物的Shannon-weaver生物多样性指数平均为1.50，与2011年4月份增殖放流之前相比，已初步建立起新的生态系统。
表2 2011年8月14日底栖动物群落特征参数统计表
4 结论
天津港港口海域因为人类活动频繁，海洋生态系统脆弱。天津港东疆港区人工沙滩将人工岸线修复成沙滩海岸，辅以增殖放流方式，可明显的回复生态环境。通过投放青蛤、缢蛏、菲律宾蛤仔和毛蚶等先锋物种，使得东疆湾示范区的大型底栖动物生境得以修复，生物量增加了103.1%;重建了防波堤周围的岩石质海岸生态系统-牡蛎-藤壶生态系统、人工沙滩菲律宾帘蛤-四角蛤蜊-毛蚶生态系统和防波堤外潮间带滩涂青蛤-缢蛏-四角蛤蜊-毛蚶生态系统，区域环境状况开始得到改善。
【参考文献】
[1]Margaret Seluk Race. Critique of present wetlands mitigation policies in the united states based on an analysis of past restoration projects in San Francisco Bay [J]. Environmental Management，1985 （01）.
[2]D. Moreno-Mateos， F. A. Comin. Integrating objectives and scales for planning and implementing wetland restoration and creation in agricultural landscapes. Journal of Environmental Management，2010.
[3]马春，张光玉，张晓春，李洪远，鞠美庭，周斌，张.天津滨海新区湿地生态恢复模式[J].南水北调与水利科技，2012（04）.（下转第122页）
（上接第68页）[4]崔丽娟，张曼胤，张岩，赵欣胜，王义飞，李伟，李胜男.湿地恢复研究现状及前瞻[J].世界林业研究，2011（02）.
生态修复原理范文4
关键词：矿区环境 ; 现存问题 ; 生态环境恢复
1矿区生态环境的现状及问题
我国是全球性的矿业大国，现有各类矿山约15万个 ，矿业城市300多个。21世纪以来，社会进入了消耗快速增长的阶段，随着对矿产资源需要的不断增长，矿山生态环境的破坏日趋严重，恢复治理的任务也越来越艰巨。
1.1目前矿区环境主要存在的问题有：
1.1.1占用和损毁土地严重。矿业开发占用和损坏的土地大部分为尾矿堆放占地，另外还包括露天采坑占地、采矿塌陷占地及为采矿服务的厂房、交通设施等占地。
1.1.2引发多种地质灾害。主要包括地面塌陷、沉降、地裂缝和矿井突水等。
1.1.3破坏地下水资源。采矿使地下水均衡系统得到破坏，引起地表缺水严重，影响了矿区人们的生活质量。
1.1.4“三废”（废石、废水、废气）问题严峻。艾维尔沟矿区每年产生的废石和尾矿巨大，年排放煤矸石449346吨，尾矿134804吨，粉煤灰14183 吨，占用土地，污染环境；矿山矿井水经处理后排放艾维尔沟河，加剧了区域性水体污染；采矿产生的大量废气、烟尘、SO2，和C0，导致空气浊化，酸雨区扩大。
1.1.5破坏地貌景观。矿山开采造成对山体和自然景现的破坏严重。
2、矿区生态环境恢复的对策
矿区生态环境修复是一个对因采矿造成生态破坏和环境污染区域采取科学的治理措施，使其恢复到期望状态的过程。要做到开采资源的同时，对区域生态环境进行保护。
2.1指导思想
矿区生态环境的修复是一个涉及多学科的交叉性系统工程，要求各学科的专家通力合作，在矿山开发及修复的全过程中对矿山生态环境给予超前的、动态的保护和恢复。
由于在矿产资源的开采中，矿区的生态环境破坏大多都是可以预见的，因此，生态环境的修复应开展于矿区资源开发的各个阶段，从勘探、设计到生产直至报废，都应始终贯穿着恢复环境的思想，超前采取各种治理措施，尽可能地减小对矿区环境的破坏。在资源的开采过程中，应及时对矿 区生态系统的组成、结构、功能和破坏特征进行积极的调控，将矿区重建为一个可持续的生态系统。应从矿区的产业结构、经济组成等方面进行综合的规划、评价和治理，使矿山的开发更加科学合理，从而降低环境修复的难度，使矿区的生态恢复工作高效而经济地进行。
2.2典型技术
2.2.1针对沉陷矿区的复垦技术
沉陷是矿区生态环境问题中较常见的一种，治理措施主要包括：疏排法、挖深垫浅法，修整法、填充法等几种复垦技术。疏排法采用建屯排水沟等合理的排水措施．再加以必要的地表整修，即可使小面积积水的区域并得以恢复。此法一般应用于潜水位不高、地表下沉不大，正常的排水措施即可见效的矿区。对于沉陷较深，且有积水的高、中潜水位地区，可采用挖深挚浅法，即在沉陷较深的位置再挖深，而将挖出的土方填埋到沉陷较浅的区域，形成的水塘和耕地可以同时从事水产养殖和种植业，以获得较高的经济效益。修整法应用于浅水位沉陷土地无积水的情况下，主要通过将矿区改造成梯田等方式恢复利用土地。此法的采用需要综合考虑工程量、坡度、坡向及灌溉等多方面的条件。填充法一般利用矿区附近既有的材料(如煤矸石)填充沉陷地区以实现复田绿化。由于填充法可以同时解决沉陷矿区复垦和矿山固体废弃物处理这两个问题，因而具有较高的经济效益。但填充法可能造成二次污染，因此无污染填充材料的选取非常关键。除上述几种方法外，生态工程复垦法目前也正在成为人们关注的焦点。此方法是一种综合运用生物学、生态学、环境科学、农业科学以及经济学和系统工程学的理论，利用生态系统的物种共生和物质循环等原理，结合系统工程方法，对遭到破坏的土地进行多层次利用，以达到持续发展的复垦目的的工艺技术。
目前，焦煤集团高度重视生态综合整治并制定生态综合整治原则原则，1、减少荒漠化扩大的原则 ；2、自然资源损失的补偿原则；3、自然生态体系受损区域恢复原则；4、人类需求与生态完整性维护相协调的原则；5、避让原则6、最小化原则；7、减量化原则；8、修复原则；9、重建原则。矿区煤矿生态环境综合整治危害性滑坡、裂缝等沉陷灾害的治理率达到100%。近两年，焦煤集团塌陷区治理共计资金投入2500万元。事实证明，其具有较大的社会综合效益。
2.3绿化技术
近年来，焦煤集团在矿山固体废弃物的综合利用方面已经取得了一些成功经验，但其综合利用程度总体仍不足45％，因此，绿化造林作为矿山固体废弃物堆区域环境修复的有效途径，其重要性也越来越突出。由于矿山固体废弃物堆坡陡且较松散，立地条件差，不利于植物的生长，所以在绿化造林前，应首先采用穴坑整地法或梯田整地法，对地表进行平褴工作。选择植物的品种时，要结合当地的土壤、气候条件，选择耐旱、耐贫瘠，生长快、且根系发达的品种，并遵循乔、灌，花草混植和先绿化品种后经济品种的原则。在植物的种植方式上，要针对不同植物的品种分别选择适宜的种植方式。焦煤集团矿区公园充分利用煤矸石填坑绿化，绿化面积达到20万平方米，得到了矿区职工的好平。实践证明，根据矿区冬暖夏凉的气候条件，对落叶乔木、灌木等应采用少鼍配土栽植，对常绿树种则应采取带土球移植的方法，而对于草本植物采用拌土播撒或沾泥浆等方法种植较为适宜。
2.4污染土壤修复技术
矿区土壤的污染一般以重金属污染为主，目前治理土壤重金属污染的方法有：固定／稳定修复法、去除法和隔离法等。在有条件的地区联合使用这几种方法，可以取得更好的修复成果。固定／稳定修复法是指运用各种物理、化学及生物的方法将土壤中的污染物稳定或固定在土壤中，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性。去除法也需要运用物理、化学或生物的方法。物理方法主要是用机械、人工等措施将污染t壤挖出、运走，化学方法则利用化学试剂对土壤进行清洗而去除污染物。这两种方法都具有成本高、可能造成二次污染的缺点。生物方法可以利用超累积植物去除污染物，此方法经济、安全，但植物品种少，修复速度慢。隔离法使用水泥、粘土等各种防渗材料，将污染土壤就地与未污染土壤或水体分开，从而达到阻止污染物扩散的目的。此方法一般用于污染严重、易扩散且污染物可在一段时间内自动分解的情况使用。
3结语
矿山生态环境的治理是一项工作量巨大的系统工程，由于矿山数景众多，生态环境问题严重，矿区环境恢复就更加具有长期性、艰巨性和复杂性。只有将生态坏境的修复作为矿区建设的首要任务，才能营造适宜人们生存发展的空间，满足城市经济转型和可持续发展的需要。
参考文献
[1]罗守敬．矿区士地复垦与生态重建技术研究【J1．城市地质，2008(3)．
生态修复原理范文5
关键词:常德市武陵区；农业生态；修复原理；建设
在人类社会发展进程中，无论是发达国家还是发展中国家，往往都经历了这样的历程。既先以破坏生态环境为代价来发展经济，然后又在受环境破坏的惩罚后逐渐认识和重视生态环境保护的历程。农业生态领域也不例外，土地长期耕作造成了比较严重的农业生态问题，工业“三废”排放量不断增加，化肥、农药、农膜的大量使用，导致农业生态环境恶化，搞好农业生态环境建设是我们面临的重要课题。
一、农业生态环境存在的主要问题与危害
常德市武陵区农业生态环境的现状，其中包括水资源、森林草地，耕地水土资源，农用塑料薄膜、化肥、农药、农业废弃物等方面的污染。综合而言，武陵区当前主要的生态环境问题表现在：
（一）水土大量流失。由于毁林、毁草、开荒、滥伐等原因，造成水土大量流失。全区耕地水土流失面积约9.64平方公里，占耕地总面积的34.4％。水土流失破坏了全区的农业生态系统，导致土壤中氮、磷、钾等养分大量损失，严重影响了本区的农业生产，同时，水土流失使沅江河床抬高，导致水患频繁。
（二）农村淡水生态问题突出。全区农村淡水生态问题突出，呈迅速恶化趋势。例如：地表水体富营养化，地下水质逐渐恶化等。据统计，全区有70％的河流受到不同程度的污染，我国农村50％的饮用水受到有机污染，而且由于农药等化学物质的广泛使用，致使许多地方的地下水不适于饮用，严重影响了人民群众的身心健康和农村经济的健康发展。
（三）农田土壤重金属污染加速。改革开放以来，常德市农村中小企业的发展在很大程度上是以耗能高、污染重的行业或企业有城市向农村转移，未经处理的工业与生活用水经污灌或任意排放进入土壤后，大量的重金属元素可在土壤中富集，从而进入食物链，直接影响农作物的品质和产量，对人体健康造成影响。
二、生态修复及理论基础
（一）生态修复的涵义
生态修复是一个宏观的概念，它是应用生态系统自组织和自调节能力对生态本身进行修复。为了加速已被破坏生态系统的恢复，还可以辅以人工措施以加快生态系统恢复的步伐。生态修复是按照可持续发展的战略思想，切实遵循自然生态经济规律，充分利用当地的水、土、光、热、生物等自然资源，依靠大自然的循环再生能力和人为干涉快速恢复植被，控制水土流失，实现人与自然和谐相处。
（二）农业生态环境演变的规律是生态修复必须遵循的自然规律
生态修复的理论基础是农业生态环境发展的自然规律。自然生态环境是包括生物体与环境（气候，水，土等）自然因素组成的一个互相依存与制约、相对稳定的有自组织功能的大系统，该系统具有恢复到接近于原自然生态状况的自我修复功能。建设性的农业生态环境，应根据当地的自然条件，否则，往往事与愿违，不仅达不到目的，反而会带来新的问题。由于人们对自然规律认识的局限性与偏差，在我国农业生态建设中，就有很多这样的教训。
（三）人与自然和谐共处的理念是搞好农业生态修复的保障
人与自然和谐相处，是人类面对自然灾害深刻反思后产生的新认识。人是自然生态系统的组成部分。违背生态规律的自然改造，不仅损害了自然生态系统还会造成自然灾害。因此，任何形式的自然改造都必须建立在人与自然和谐共处的基础上。要从人口、资源、资源协调发展，人与自然和谐共处的观点出发，开展生态修复，加快水土流失综合治理的步伐，建立良好的水土保持生态系统。要在实践中不断拓展水土保持综合治理的内涵，保持社会经济可持续发展，丰富水土保持生态建设的理论。
（四）农业生态修复的实践方法
农业生态修复是依靠大自然的力量，充分发挥生态系统的自我修复能力，实现水土保持目的的措施。其技术方法概括起来主要是有“封”、“退”、“造”、“建”，“综合治理”、“结构调整、生态移民”、“突出小流域治理，以小促大”等。
“封”既是“封山禁牧，舍饲养蓄”。要真正做到“封得住、有效果、不反复”，还需要因地制宜、因时施策。“退”即是“退耕还林还草、以粮代赈”。大量事实表明，坡耕地是水土流失的主要产沙区，坡度在!)*以上的坡地必须退耕。如果措施得当，退耕后农民还可增加经济收入。“造”即是“造林”。坡度大于+)*的荒山荒坡、退耕地，以营造水土保持林、薪碳林和用材林为主，强加管护抚育，形成乔、灌、草多层次防护体系，有选择的发展经果林。通过推广节柴灶，沼气池等措施，彻底解决群众的燃料问题，可有效的保护植被。“建”即是“建设一亩高标准农田”。农民在退耕二亩坡地后，在山坡下或沟谷地建设一亩高标准基本农田。
搞好农业生态修复，必须注重水土保持的综合性。水土保持综合治理是生态修复的根本措施，是改善农业生产条件和生态系统的基础。调整结构、生态移民是生态修复的保障措施。农业和农村产业结构调整是我国农业发展过程中的一次深刻变革。要想使生态修复持续发展，就必须将生态修复与调整产业结构、调整能源结构和生态移民相结合，这样才能使广大农牧民增产增收，植被得到恢复和保护，地区经济得到发展30 %。生态修复作为一项水土保持新举措，需在实践中不断摸索、不断创新，总结新经验、新方法，丰富和发展其理论与实践。
三、农业生态环境的保护对策
（一）增加农民的生态意识，提高人们对生态修复的认识水平。各地在水土保持生态修复上不断提高认识，积极探索生态修复的技术与方法。在政府的大力宣传和积极引导下，大多数农牧民逐渐接受了这一新的理念，认为生态自我修复是一项让土地休养生息的好办法，是人类实现持续发展的正确选择。大量生产生态绿色环保产品,做好“环保”品牌,让农民从保护生态环境中获得实惠,使他们主动参与到保护农村生态环境的行动中来.
（二）加强立法,建立和完善农村生态保护、污染治理的筹资机制。把农村生态环境保护和建设纳入国家法制化管理体系中,加大财政资金的专项转移支付力度,明确保护农村生态、治理农村环境污染的财政资金的转移支付方式,确保专款专用。
（三）加强农药、化肥和农用地膜控制和替代，不断改善和提高农药使用技术，合理用药，安全用药，确保农产品质量，确保施药人员安全，减轻环境的农药污染。
生态修复原理范文6
概况地讲，被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。
对于水利工程对河流生态系统的胁迫，应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科，以建设水工建筑物为手段，目的是改造和控制河流，以满足人们防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到，传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时，却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支－生态水利工程学（Eco-HydraulicEngineering）。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学【2】【3】。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。
生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）以及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程，左侧表示人类活动对扰的河流生态系统的修复过程。
这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则，笔者试归纳为以下五项内容。
1．工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
2.提高河流形态的空间异质性原则
有关生物群落研究的大量资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性（spacialheterogeneity）存在正相关关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。
非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统的某种程度的退化。
河流生态系统生境的主要特点是：水－陆两相和水－气两相的联系紧密性；上中下游的生境异质性；河流纵向的蜿蜒性；河流横断面形状的多样性；河床材料的透水性等。水－陆两相和水－气两相的紧密关系，形成了较为开放的生境条件；上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境多样化条件；河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间；河流的横断面形状多样性，表现为深潭与浅滩交错；河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落多样性。所以说，提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。
由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及侵蚀状况等，建立河流地貌数据库。河流生物调查，包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量，建立生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。
关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。需要强调的是，在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。
3．生态系统自设计、自我恢复原则
有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。
生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。
生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢？ H.T.Odum认为：“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”（1989）【5】。Mitsch认为：“所谓自组织也就是自设计”（2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半【7】。
我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开”（《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为，系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的，这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统，是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后，有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另一类是被严重干扰的生态系统，它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后，还需要辅助以人工措施创造生境条件，再靠发挥自然修复功能，有可能使生态系统实现某种程度的修复。这就意味着，运用生态系统自设计、自我恢复原则，并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。
4．景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。
所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
这里说的“景观”（landscape）是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题，O’Neill,认为：“生态学不可能建立在单一的时空尺度上，它应该适应所有尺度的调查研究。”（1986）【8】。按照这种观点，尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次，依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握？景观尺度包括空间尺度和时间尺度。
为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题，显然是把复杂系统简单割裂开了。
其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。
再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为，对于给定需要修复的物种，考虑的范围应是这个物种的分布区【9】。举例来说，为便于理解，可以借用“流域”这个概念，比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界，应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展，还应该包括所谓“临时生境”，指在自然界对于物种产生胁迫的时期，成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物，那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络图。另外，还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调，
最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
需要说明的是，对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟类，经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线，监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”（Rivercorridor）泛指河流及其两岸与生物栖息地相关的土地，也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。
5．反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中，恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的，可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程，在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化，这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间，生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后，一种理想的可能是：监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值，表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是，监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间，形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。
