自工业革命以来，人类在热衷于追求经济效益增长的同时，陷入了日趋严峻的生态困境中，资源枯竭、环境污染、人地矛盾以及生物多样性丧失等一系列环境问题控诉着人类对生态环境的种种暴行。[16]这种看似缓慢的生态环境系统退化是致命的，它严重影响着周围地区经济、环境以及人类的可持续发展。据统计，我国棕地的数量正持逐年攀升趋势，其中矿山环境问题尤为突出，经开采后的矿山极易出现山体崩塌、土质下降、水体污染、景观破碎等问题，例如露天堆放的矿产品及废弃物易发生氧化、风化和自燃现象，由此产生的大量有害气体和颗粒物是导致矿区及其周围城市出现雾霾的重要原因，而这些环境问题导致的直接结果便是生态系统的严重退化。在这种社会背景之下，恢复生态学(Restoration Ecology)于1987年应运而生，它的出现，吸引了大批学者投身于生态系统保护、恢复与重建的研究工作中，加之在国民经济快速提升的同时人们的环保意识也逐渐增强，故而越来越多的人开始把焦点放在棕地生态恢复及再利用上，棕地所蕴含的价值也开始得到了充分的挖掘，恢复生态学由此得以迅猛发展。[17]
1.恢复生态学的概念
恢复生态学是一门研究生态系统修复的学科，“生态恢复”这一术语最早于1985年由英国学者Bradshaw与Chadwick提出。其实，早在1935年，生态恢复的理念便已萌芽，Leppold即是这一理念最初的倡导者。1935年的秋天，为了满足美国威斯康星大学建造植物园的需求，平民保育团在Leppold的指导下开始在美国Madison的一块废弃耕地上种植高草草原，多年以后，如今这片土地已经成为威斯康星大学植物景观与生态中心。同年，Leppold又带领工人在威斯康星河沙滩海岸附近的废弃矿地上进行土地恢复工作。当时的Leppold就已意识到，植被重建是对原有自然环境最精细的模仿，人为或自然灾害造成的土地破坏通过理论和技术支持都有可能恢复到最初的自然状态。
恢复生态学作为一门新兴的学科，目前尚无统一的定义，不同的学者从不同的侧重点提出学术观点。第一种观点，强调将受损的生态系统恢复到之前未受干扰的状态，比较有代表性的人物是Jodan(1995)，他提出恢复生态学是使生态系统恢复到以前或历史上的状态[18]；以及Cairns[19](1995)，他强调生态恢复是恢复原有生态系统的结构和功能的过程。第二种观点，强调应用生态学过程，比较有代表性的是彭少麟(2001)，他认为恢复生态学是一门研究生态系统退化的原因、生态恢复过程和肌理的科学。[20]还有一种观点是强调生态整合性恢复，这是由国际恢复生态学会(1995)提出的，生态恢复是研究生态整合性的恢复和管理过程的学科，生态整合性所包含的范围比较广泛，如生物多样性、生态过程和结构、可持续发展等。[21]这几种观点虽有所不同，但总的来看，都认为恢复生态学是一门研究受损生态系统恢复或重建的学科。
2.恢复生态学的主要理论
恢复生态学主要致力于恢复与重建受到自然灾害或人为损坏的退化生态系统，而实践表明，生态系统的恢复进程通常比较缓慢，因而只有遵循自然发展规律，因地制宜，掌握人工修复的基本原理才能取得系统重建的成功。恢复生态学作为生态学的一个重要应用分支，其理论的提出建立在生态学的基础上，另外，由于恢复生态学的概念提出较晚，并且处于物理、化学、生物等学科交叉领域，故其在发展过程中常常参考或借鉴其他领域的理论与方法，一种是来自于生态学的理论，有生态因子作用原理、生态位原理、演替、生态系统功能、干扰、互利共生等；另一种是在自身发展过程中产生的理论，有状态过渡性及阈值、集合规则、参考生态系统、人为设计和自我设计和适应性恢复等理论。[22]
由于关于恢复生态学的研究起步较晚，因而由它自身提出的理论为数不多，最先被提出并得到广泛认同的是人为设计和自我设计理论，此后逐渐增加了集合规则、参考生态系统、状态过渡模型及阈值、适应性恢复等相关概念。[23]
(1)人为设计和自我设计理论
人为设计理论认为，通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的，这一理论侧重从个体或种群层次上考虑。在时间充足的条件下，退化的生态系统会随着时间的推进，根据环境条件改变合理调整，最终改变其组成结构，强调从生态系统层次上的恢复。
(2)集合规则
集合规则描述了群落集合特征及其影响因素，它指导生态系统的各个部分如何组合、如何协调种内和种间关系，是生态恢复的技术理论基础。集合规则理论认为，植物群落的物种组成基于一种组合规则，它们基于环境因子和生物因子对区域物种库中植物种的选择和过滤，这也表明，生物群落中的种类组成是可以解释和预测的。
(3)参考生态系统
参考生态系统是指制订出生态恢复计划的目标系统，即在生态恢复时参照目标系统的各项指标采取相应的措施以取得目标效果，它在生态恢复过程中起着对照和评估的重要作用。参照物是生态系统发展过程中的重要参考信息源，它可以表现为生态学描述、物种列表、地图、残迹、动植物标本、口头或书面记录、古生态学证据，等等。
(4)阈值理论
1996年，Hobbs和Norton提出阈值理论，他们认为生态系统具有若干不同的状态，并且可能存在恢复阈值。生态系统具有自我调节功能，例如，在草地生态系统中，很容易因为过度放牧而退化，但如果能把退化程度控制在一定的阈值范围内，及时控制放牧数量可以使草地生态系统得到快速地恢复或进行自我修复。但是，若退化程度已超出阈值范围且仍不采取人工干预措施，则生态系统很难恢复到原来的状态。
(5)适应性恢复
人工干预的目的是帮助退化生态系统完成系统修复与重建，但这并不意味着生态系统可以完全恢复，因为构成生态系统的组成部分、组成结构以及组成功能是非常复杂的，它们在相互作用的漫长过程中伴随着物质环境和社会经济等因素的改变，这就导致了生态系统将处于一个动态变化的过程，它需要在恢复过程中对恢复的目标和措施采取适应性的变化，也就是说，恢复过程要兼顾环境、社会与经济等因素，恢复不代表追求一对一地还原原生生态系统，而是试图帮助系统学会适应并获得自我发展和维持的能力。
3.恢复生态学在废弃矿山再生中的运用(www.xing528.com)
矿业的发展在极大程度上满足了人类对能源的需求，它对国民经济的发展与工业社会的进步起着无可替代的促进作用。然而，矿产资源终究属于不可再生能源，它的形成速度远不及人类将其消耗的速度。近年来，矿产资源的过度消耗还常常伴以严重的自然环境破坏。参考资料显示，我国因矿产资源开采活动导致农田破坏十分严重，而这一现象正逐年加重，废弃矿山的数量也正直线攀升。恢复生态学是一门旨在于解决经济发展破坏生态环境问题的应用型学科，将其作为废弃矿山再生的重建指南具有积极的现实意义。
针对上述问题，废弃矿山生态恢复主要有三个目的：一是为了恢复退化的生态系统，即恢复矿区及其周围地区的生物多样性和植被复绿；二是为了实现土地再利用，即通过技术手段修复受污染的土地，使其重新成为农林用地、建筑用地或鱼塘用地等；三是为了完成景观再造，重塑矿山地形地貌，赋予其美学价值和观赏价值。废弃矿山生态恢复常会受到地形地貌、水文条件、气候特征、土壤特性以及其他一些潜在污染因素的影响，因此在选择修复技术和施工方案的时候应进行多种因素的综合考量，土壤治理是废弃矿山生态修复的首要环节，目前采用的修复技术主要从物理层面、化学层面和生物层面入手。
(1)物理修复
①表土转换技术。表土通常是指土壤顶部15～20cm的泥土，这部分泥土富含大量微生物和有机质，是最利于植物根系吸收养分的成长环境，不过表土形成周期十分缓慢，故而更显其珍贵。植被复绿离不开健康的表土，然而表土极易在矿山开采过程中受到污染，表土转换技术便是一种经济、科学的表土保护方法。表土转换技术，顾名思义，就是将表土转移开，使其与受污染土地隔离。具体方法是在堆放煤矸石或其他矿渣前，将表土转移开，再在堆放地铺上50cm厚黏土并且压实，将煤矸石或其他矿渣铺在黏土之上，在此基础上再铺实一层50cm厚黏土，由此便可形成一个坚实的黏土封闭层。然后，垫上厚度为1m的生土，最后将之前转移走的表土重新铺盖在生土之上即可。通过表土转换技术，可以有效防止矿渣渗入土壤深处，从而保护土壤肥力，并能达到土地可以立即进行复耕的效果(见图1-2)。
图1-2 表土转换技术示意图
②表土改造技术。对于那些已经堆放且难以移走的煤矸石或其他矿渣适宜采用表土改造技术。该技术的具体操作方法是：在煤矸石或矿渣的堆放地灌入泥浆，使泥浆尽可能地覆盖煤矸石或矿渣的表面。此举是为了使单个的煤矸石或矿渣被封存在泥浆中，当受到雨水冲刷时可有效减少有毒的淋溶水的产生。然后，将矿渣推平压实，并在其表面铺上50cm厚黏土，最后再以一层大于1m厚的表土进行覆盖，在距地表30cm内的表土中可依据土壤情况混入相应的有机肥料，以更利于植物的生长。表土改造技术可以缓解淋溶水的下渗，既能防止地下水的污染又能保持表土中的肥力不丧失(见图1-3)。
图1-3 表土改造技术示意图
(2)化学修复
化学改良具有成本低、见效快、易操作、干扰小等特点，故而在矿区修复过程中越来越频繁的出现。化学改良主要是指通过使用化学肥料、EDTA(乙二胺四乙酸)、酸碱调节物质及某些离子对受污染的土壤进行修复，具体包括土壤性能改良技术、化学氧化还原修复技术和还原脱氯技术、化学淋洗修复技术和溶剂浸提修复技术。例如，对于轻污染的土壤而言，可采用土壤性能改良技术，即针对不同土壤的化学特性，向其添加石灰性物质、有机物及黏土矿物、离子拮抗剂等，通过降低污染物的化学活性或使污染物发生化学沉降，以此降低污染物的毒害作用。另外，善于利用有机废物如有机污泥、动物粪便、植物腐殖质等也是一种快速、有效的帮助土壤恢复肥力的途径。
(3)生物修复
①先锋种群种植技术。先锋种群种植技术，顾名思义，就是选用一些在恶劣环境中仍能迸发出顽强生命力的植物作为先锋种群，将它们种植在废弃矿区荒地上，使植物迅速覆盖矿山，以此达到快速修复矿山植被系统的目的。
②生物改良技术。植物生长离不开足够的氮元素，而利用生物固氮技术可以有效降低人们在改良土壤过程中对化肥的依赖。现知世界上具有固氮作用的豆科植物种类超过1200种，常见的有大豆、蚕豆、南岭黄檀、降香黄檀、美丽胡枝子等。另外，利用蚯蚓也能有效改善土壤团粒结构，从而协调土壤有机质中养分的消耗与积累，同时有利于植物根系的生长。
③微生物复垦技术。微生物是土壤中的重要分解者，它们的新陈代谢活动能有效减少或消除土壤中的有毒物质，同时可以帮助土壤肥力的提升，例如在土壤中接种根瘤菌能重建众土壤微生物与植物的共生体系，有利于植物的生长。
4.结语
研究表明，利用恢复生态学与相关工程学科解决棕地问题具有重要的现实意义，废弃矿区作为生态系统退化的重灾区，若其生态环境得以恢复，将大大缓解我国人地矛盾和环境污染等问题。通过对废弃矿山的恢复与重建，有利于唤起人们对该场所的记忆，实现景观发展推动经济进步的目的。随着人们对赖以生存的环境愈发重视，处于自然科学与人文科学交叉领域的恢复生态学将具有广阔的发展前景，但无论如何，其最终的目的仍是实现经济、文化、生态环境与人类的协调可持续发展。
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