创和谐生态 还自然本色

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当前自然灾害越来越频繁发生，诸如水土流失、山体滑坡及其他灾害性事件不仅造成巨大的生命和财产的损失，也对自然生态环境造成严重破坏。例如“5・12”汶川地震引发的巨大山体滑坡、泥石流等严重次生灾害会导致水土流失等一系列生态问题。如何利用植被增强边坡的稳定性?“第二届利用植被增强边坡稳定性的地表生物生态工程国际会议”(英文名称：2nd Intemational Conference on G round Bio-and Eco-engineering．TheUse of veqetation to lmprove Slope Stabilitv，简称：ICGBE2)就此话题展开了深入的探讨。此次会议于2008年7月14日～17日在北京举行，会期4天。会议由法国农业科学院(1NRA)、法国农业发展中心(CIRAD)、中国科学院自动化研究所中法联合实验室(LIAMA)联合主办。

地表生物生态工程方法是将土木工程技术和天然植物材料相融合，以取得快速、经济、有效的方法，用以环境的保护、恢复和维护．生态工程被视为处理自然或人为灾害的一项长期生态对策。第二届地表生物生态工程国际会议主要涉及的领域是工程技术越来越被广泛应用的自然边坡和人为边坡的稳定与保护。来自22个国家的科研人员、实践工作者、地质技术和土木工程人员、生物学家、生态学家和林业学家等百余人齐聚一堂，探讨目前关于边坡稳定性的研究以及如何应用地表生物和生态工程技术解决相关问题。会议期间，本刊记者采访了几位不同研究领域的参会嘉宾，请他们详谈了生物生态工程研究的国内外现状、应用情况及发展前景。

访谈嘉宾：

国立台北科技大学土木工程系　陈伟尧副教授

北京草业与环境研究发展中心　孙铁军博士

四川大学　何磊博士

各显专长，共同致力新兴领域

记者：各位都是采自不同学科钡域的专家。请从各自不同的研究方向介绍一下对地表生物生态工程技术的理解?进行生物态工程研究的意义何在?

陈伟尧：这是一个新兴的领域，很多不同专业的人才都选择到这个领域来寻求发展，像土木工程师、水利工程师、生物学家、生态学家、森林学家、水保学家，以及土质设计方面的专业人员等都参与到这一领域的工作中。我的研究领域比较靠近工程方面。

这里我想强调的是，关于“bioengineering”这个词，非指现在流行的生物技术工程(指以基因方式进行生物研究)，而是指在坡地稳定的施工过程中除了使用混凝土所建成的构造物外，还使用活的植物融入工程设计中(甚至完全取代混凝土)，其目标是达成一个对生态友善、对环境扰动小、并且能维持生态系统功能的边坡保护措施。

一般而言，边坡破坏有两大类：一是表面侵蚀，一是土体滑动。植生研究对防止表面侵蚀和浅层土体滑动都有很大的帮助。在控制表面侵蚀方面，一般以覆盖面广的草类为主；而在防止浅层滑动方面则以木本植物为主，可以借助植物的根系来稳固土壤，减少滑坡的产生。

孙铁军：我主要的研究方向是草业科学，如果从研究领域上划分应该属于生物生态学领域。

边坡破坏有比较浅层的，像水土流失、沟蚀、片蚀、侵蚀等；也有土体深层的滑动。造成边坡破坏的原因有很多种，一种是它本身在土质上就有一个脆弱的不连续面，容易滑动；还有一种是由于外力作用引起的，比如大雨过后由于水压力的增加使土体滑落下来，再比如像四川地震一样，由于地震力的原因使稳定的边坡变得不稳定，造成山体滑坡。

如何防止或减少这种破坏?若单纯从工程的角度看，以前的解决办法大多是采用混凝土的建筑物、结构物去加固。但后来发现，这种方法一方面效果不是很好、成本又很高，另一方面与当地生态景观不协调。所以，这时就要去找生态学家、植物学家来帮忙，看看怎么样设计才更好。是否可能不用那么多的混凝土、也不用那么高的成本，只需要一些植生材料就可以把土地稳固下来，减少沟蚀、片蚀、侵蚀等破坏的发生。这样生物生态工程这一新兴领域就逐渐被重视并发展起来。

何磊：我的研究方向偏重于生态学方面。地表生态工程就是运用活体的植物跟工程技术结合来对边坡进行加固和稳定。采用这种方法，不仅可以起到稳定边坡的作用，也使施工后的工程与周围的自然景观相融合。地表生态工程之所以会起到稳固边坡的作用，主要有两个原因：第一是植被存在会减少水流对坡面的侵蚀，植被本身的根系对边坡土壤会起到加固作用；另外，植被可以通过蒸腾作用，减少坡面土壤的水分含量，从而减轻坡面的自身荷载，有利于边坡自身的稳定。当然，生态工程方法用于改善坡面的稳定性对于滑动面较浅的边坡效果较明显，对滑动面较深的边坡稳定作用并不大。

Xixi Wang；我的研究领域属于水文方面。在国内，提起水文也许还只是单纯的工程水文；在美国提到水文，这是一个非常广泛的概念，不只是工程水文。在美国关于生物生态工程这方面的研究范围很广，不仅可以用来固定边坡，在所有的土地上都可以做。

在美国，为了保护流域附近土地的稳定，通常在挨近河道的地方都会设有三层防护措施：第一层是靠近河道的地方，会种植特别大的树；之外的第二层种稍微矮一点的树；再外的第三层种植草。这三层防护的作用是：外面的水流要进入河道，首先要经过草地，这时草可以把水流分散开，降低水流速度；然后进入较低一点的树，这些树的根系比较发达，吸水能力强，蒸腾量大；最后，流到靠近河岸的大树区域时，这些大树的根系特别发达，可以吸纳水中残留的农药和化肥等物质。经过这三层过滤后，再进入河道中的水不但明显减少，而且还比较干净。

实际应用，既要稳固更要环保

记者：如何使用植被来提高边坡以及流域的稳定性?目前该方面研究成果的实际应用情况如何?

陈伟尧：据我了解，在台湾，过去几年来都在积极地推行生态工程和生态工法，即在施工中把植生结合在工程结构物里面。我知道，在台湾有一种叫做“打桩钉”的生态工法就很流行．它基本上类似扦插的方式，即把树枝切下来后插到土壤里面去让它能够生根、发芽，然后在树枝跟树枝之间用比较柔软的木板、藤条或者竹条把它们编起来，做成像篱笆一样的东西。在边坡上做这样一种围篱，有沙土下来的时候可以拦住。等到这些树枝长出根稳固下来后，它们的根系就会把周围的土地固定住，受到破坏的边坡也可以慢慢得到恢复。

目前台湾在这方面的应用很多，而且有专门的部门来检验在施工是否应用了生态工法。比如，台湾有个公共工程委员会，由它负责的公共工程等到考核时，会组织一些专家陪同他们去验收，看该工程是否符合生态工法的原则。如果符合，就会给予鼓励；如果没有，就要再做改善。

孙铁军：我的研究主要立足于北京地区。北京的山区面积占总面积的60％多，年降水量较少，且变率大，春季干旱多风，地表沙质疏松，易造成水土流失。针对不同程

度的侵蚀，采取的办法也不一样。重度、过度、极过度的侵蚀，主要采取工程的办法解决；但许多浅层的、可以保护的地方，像农田、地、废弃地、洼叉、河道、干涸湖泊等，就需要在平时一点一滴地做好保护工作。

比如，我们应用抗寒、抗旱、耐贫瘠的优良生态草品种，在荒山、荒坡、荒滩地建植。这不仅可以有效增加地土壤水分涵养效率、地表植被覆盖度和土壤养分，而且还可以保土固沙和提高经济生态效益。实践证明，荒山、荒坡、荒滩地种植生态草，越年后可使地表覆盖度达80％以上，生态草种植两年后的土壤速效氮含量提高35.5％、速效钾提高17.3％、有机质和全氮提高25％以上，土壤营养含量显著增加。同时生态草草地建植，使荒坡、荒滩地土壤侵蚀减少49％、农田退耕还草后地土壤侵蚀减少62％以上，有效降低了地土壤水分蒸发、使坡地水分涵养能力显著提高。

何磊：边坡按照土的性质划分通常有两种类型：一种是土质边坡，表面有土壤成分，如果有适量的水分供给。植物就可以在上面存活；还有一种是工程(如道路、采矿、水库)建设时形成的岩石边坡，由于这种类型的边坡石质性的成分较多，所以普通的植被不容易存活下来。对于这类边坡的保护和绿化，目前我们研究组拥有一项TBS植被护坡绿化技术，这项技术是我们研究组的一位老师发明的，它先是在岩石坡面铺设一定的网格，然后用一种专利材料――“种质基”与土壤、植物种子混合，通过混凝土喷射机喷到岩石坡面上去，这样的混合材料在经过一段时间后能够与网格形成一种结合体来固定边坡，植物种子出苗后还可以绿化岩石坡面，并和周围的环境相融合。即使“种质基”随着时间流逝慢慢地消失了，但是，由于植物的存在会产生一定的养分循环，把一些养分留在边坡上，为自然植被的演替提供一定的场所。这项技术是2002年国家环保局重点推荐的环保实用技术和国家建设部科技成果推广项目。

Xixi Wang：早在上世纪70年代，美国就已经开始认识到以工程为主导治理河流流域对环境的破坏性。在1972年时，美国联邦就通过法律，大的水库和大的防洪工程联邦政府不会再提供资助。在1993年时，美国密西西比河发生了一次大洪水，造成两岸堤坝损毁，好多房屋都被淹没。这又让美国重新认识怎样才能从根本上治理流域的问题。

从上世纪90年代初开始，美国开始盛行“最佳流域管理(Best Management Practice，BMP)”措施。它涉及的范围很广，所有有利于流域管理的措施都纳入其中。与此同时，美国投入了很大的力量进行这方面的研究。产生了一大批该领域的科学家和咨询公司。

另外，我想强调的是：我们在做这件事情时，一定要结合当地的气候和水文条件来选择适合的植物种类。这一点非常重要，否则就会适得其反。比如，早期在美国德克萨斯州的移民刚刚迁入时，认为灌木非常有用，可以盖房，就开始大量种植，一时间灌木区占到全州总面积的60％。但当地系干旱区，降水量少，而这些高大的灌木根系很发达，可以深达地下水所在处，蒸腾了大量水分，极大地侵夺了当地的居民用水。结果到后来不得不动用飞机喷洒药物来除去这些灌木。所以凡事都要寻求一个平衡，要想得到最佳的管理模式，就必须首先在选择植物种类时慎重考虑，在较为干旱的地区种植，既要达到控制水土流失、美化环境的作用，又要耐旱、少用水。

学术会议，多方聚首广泛交流

记者：这次关于生物生态工程领域的国际性学术会议召开的意义，参加类似的学术性会议的最大收获是什么?

陈伟尧：我觉得召开这样的国际性学术会议是蛮重要的一件事，因为目前全世界性都面临着生态保护的问题。其实．在中国古代也有这方面的研究。《梦溪笔谈》中有记载，早在汉武帝时，就下令带军的将士以下每个人都要背着用树枝、泥土等捆在一起做成的“埽”去填黄河，用来防止水流冲刷堤岸。据去年的一段新闻报道，由于在一场大洪水的冲刷下，在灞河两岸就发现了汉代的“埽”体遗址。

欧洲在这方面的研究起步很早，技术非常先进。这次交流会上，请了许多来自英国、法国、希腊、奥地利等欧洲国家的专家，他们所研究的领域也都备有不同，有生态学的、森林学的、生物学的、工程学的，甚至还有一些公司的工程师，大家聚在一起，介绍各自的研究成果，进行广泛的交流，从不同的行业、不同的角度来探讨问题，找出解决之道。

孙铁军：我认为，这个会议首先是国际层次的，大多数都是外宾。各个国家、各个领域的专家们在一起交流，它的一个好处就是可以扩大视野。不但要从自己所属行业的角度来考虑和分析问题，而且还要拓展到与自己相邻的、或者再远一些的领域。大家在一起还可以寻求合作，看看合作的效果会不会是“一加一大于二”的。

另外，我认为，这个会议又是一个专业性很强的会议，关注的就是护坡、护岸、河道治理这一领域。而且大家可以在一起长时间地进行座谈，每个人轮流发言，把自己多年积累的经验和工作方法全部展现出来。

国外的一些地区，像欧洲、北美等，他们在这方面的研究确实很深入，不只是在面上的定性分析与技术研究，更重要的是在机理方面他们也进行了多年的研究。这其中有一些方法是很值得我们国内借鉴的。

何磊：参加这样学术会议确实收获不小。大家在一起进行学术方面的交流，把自己的成果介绍给别人，再从别人那里汲取自己需要的东西，从而有利于不断推动学术发展和技术进步。

据我所知，对于应用生物生态工程保护和稳定边坡，整个欧盟是联合起来做这方面研究的。他们启动了一个叫“ECO-SLOPE”研究项目，把研究工作分配到各个会员国里的不同领域的专家去做。这个项目已经做了很多年。他们的研究是全方位的，包括机理研究、效应研究、工程技术研究、根系力学性能研究、边坡稳定模拟研究等，只要跟坡面稳定相关的问题都在做。在我们国内其实也有很多单位在做这方面的研究，但没有专门的机构来组织协调，没有具体细致的分工，不免会出现研究方向和研究内容重复，浪费资源和人力。

Xixi Wang：在美国参加这类学术会议的机会很多。这次在中国举办该领域的国际性学术会议可以把这方面先进的东西带到中国。

从中国传统的学术观念看，学科交叉的意识是很淡薄的。搞大坝的就是用纯工程的方法去建，不会想到这跟地质和生态还有何联系。美国人在生态保护、人居环境与自然关系方面的意识很强。如果要申报一个这方面的项目，必须要先召开一个通报性的会议，与当地老百姓交流，让他们知道做这件事情的意义。在美国，好多这类的项目，除了要得到科学家这个团体的帮助和支持外，还要得到当地政府和当地农民的认可。其实，得到普通民众的认可很重要，不能低估老百姓的作用。专家做事的最终目的是为了服务百姓、服务社会。

面向未来，保护生态共谋发展

记者：对今后进行生物生态工程领域的研究有何高见?其发

展前景如何?

陈伟尧：这个领域是要来解决基本问题的。从现实情况来看，边坡破坏、地表侵蚀的现象很严重，而且世界各地都普通存在，需要给予高度重视。

比如，水库周围的土壤流失，土壤到哪儿去了?它们大部分都被直接冲到水库里面去，淤积起来，这直接导致水库的蓄水量变小。在原来建这个水库时，本来是要预计用一百年的，可因为水土流失就只用了二十年或者三十年的时间就被泥土淤满，没法使用了。这浪费了很多成本。如果在工程的设计阶段，就考虑采取生态工法、生态工程的方式去建水库，不但可以节省建造成本，而且也省去了清淤的费用，还可以保护生态。

所以，这一领域将来的发展空间一定会很广泛，在实际中的应用也一定非常多。从工程学的角度看，它可以改变以往传统工程设计上比较死板的想法，即一定要用很大、很厚重的结构物才能够稳定边坡和河道。将来，我们要寻求的是更好、更有效、更经济、更方便、对生态更友善的设计方法，这是对传统工程学思想的一个全面性、根本性的颠覆。

孙铁军：其实，对于边坡破坏、水土流失等我们最应该做的就是防患于未然。这些年来，我们国家在这方面所下的力度越来越大。随着国家经济的快速发展，我们越来越看到了预防的重要性；另外，随着国民生活水平的不断上升，人们对生态保护和环境质量的改善也提出了新的更高的要求。

从专业角度来讲，其实任何一个专业都有它自身的优势，同时也有它的劣势。我们要从实际出发，寻求多方的交流与合作。学科交叉也是一种发展趋势，科学的进步必须要跟自然和社会的发展紧密结合。因为自然界就是一个整体，没有明显的界线分隔，所以要解决一件事情。也必须要从全局的整体角度考虑，这就需要多学科的交叉与融合。像以前用单纯的工程学方法建大坝，不但成本高，而且还会影响自然环境，造成污染i但从生物防治的角度看，不但成本低，还可以改善环境质量，对水、土地等都有一个净化的过程。

最后，再来说说“生态”这个概念。什么叫做“生态”?简单地讲，就是指生物与环境之间形成的一种有机、合理的关系。人作为生物界的一分子，也有自己的生态位，人要生存脱离不了周围的环境，所以，我们必须要善待自然，改善生态环境，这是全人类共同的愿望。

何磊这一领域的研究的确是一个多学科交叉的问题，需要多方面的专家发挥各自领域的专长与优势，并不断进行沟通与交流，以寻求根本的解决之道。

Xixi Wang=在美国，BMP(最佳流域管理)是今后的一个发展方向，它追求的是人与自然的协调发展。相信，随着各国对这一问题的渐趋重视，这个领域的发展前景一定非常广阔。