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#第八章水域與濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建第一節(jié)岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建不同尺度下不同類型的生態(tài)交錯帶均顯示出較高的生物多樣性,水陸交錯帶(海岸帶;河岸帶)等濕地生態(tài)交錯帶往往形成物種富集區(qū),人類活動強烈改變了岸帶生態(tài)系統(tǒng)的自然景觀格局,引起生態(tài)交錯帶結(jié)構(gòu)和功能的變化.海岸帶;河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建勢在必行。一.海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建(一)海岸生態(tài)系統(tǒng)的定義海岸帶是海陸之間起交互作用的過渡地帶,又可稱為海陸交界帶或水陸交界帶.具有復(fù)雜多樣的環(huán)境條件和豐富多彩的自然資源。海岸帶由海岸(潮上帶);海灘(海涂;潮間帶)和水下岸坡(潮下帶)三部分組成,以海岸線為基線,向海陸兩側(cè)擴展,包括海岸環(huán)境及其毗連的水域.實際上是指海岸線向海陸兩側(cè)擴展一定距離的帶狀區(qū)域,兼有海洋和陸地兩個生態(tài)系統(tǒng)的特征。海岸帶是地球生態(tài)系統(tǒng)中最有生機的部分之一,同時也是生態(tài)系統(tǒng)平衡非常脆弱的地帶。海岸帶是地球上海;陸;氣系統(tǒng)物質(zhì).能量;信息交換最頻繁;最集中的區(qū)域,受物理;化學(xué);生物;地質(zhì)等多種因素的制約,是一個多功能;多界面.多過程的生態(tài)系統(tǒng)。海岸帶生態(tài)系統(tǒng)屬于過渡性生態(tài)系統(tǒng).一般認(rèn)為它由四個典型的生態(tài)子系統(tǒng)組成,包括海岸生態(tài)系統(tǒng)和近海海洋生態(tài)系統(tǒng).以及部分陸地生態(tài)系統(tǒng)的森林;草原等)和部分濕地生態(tài)系統(tǒng)的a灘涂;沼澤等)。這四個子系統(tǒng)既保持著相對的獨立性和完整性.又通過彼此之間的能量流動和物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個聯(lián)系緊密的大系統(tǒng)—海岸帶生態(tài)系統(tǒng).它具有較高的生物多樣性和復(fù)雜多變的脆弱性。(二)全球海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的概況據(jù)統(tǒng)計,全球海岸線的總長度為16x104km(圖6-1)。全球100km海岸線內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)的面積約為2700x104km2,其中歐洲和俄羅斯最高,約為550x104km2北美洲次之.約為150x104km2km2中美洲和加勒比海最小,約為150XI0'km2.1995年時,居住在海岸線100km以內(nèi)的人數(shù)已超過22億,約占全球人口密度的39。同時,每年還有上萬人到海岸邊度假旅游(表6-1).(三)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的功能海洋漁業(yè)是海岸生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分,約有95%的捕魚活動是在海岸生態(tài)系統(tǒng)中進行的.1997年從海洋和內(nèi)陸水體中收獲的海產(chǎn)品共640X104t,A類消費290x104t.另有290x104t用于制作動物飼料。海岸帶還是旅游度假;休閑娛樂的理想場所,每年可以創(chuàng)造較高的經(jīng)濟收益(表6-2)。除提供生態(tài)服務(wù)和產(chǎn)品價值外,海岸生態(tài)系統(tǒng)還是一個天然的過濾系統(tǒng)。紅樹林;濕地和海草河床等海岸生態(tài)系統(tǒng)可以過濾或降解有毒污染物.吸收營養(yǎng)物質(zhì),井有助于控制病原體的繁殖。(四)海岸帶主要的生態(tài)環(huán)境問題人類不合理的開發(fā)降低了海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,并使海岸帶生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生退化(洪華生等,2003)。赤潮危害赤潮(圖6-2)原本是水生植物群落演替過程中發(fā)生的一種自然現(xiàn)象,赤潮生物的暴發(fā)性繁殖和死亡會引起水質(zhì)的嚴(yán)重退化和生態(tài)平衡破壞,但人類大規(guī)模的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染加劇了這一現(xiàn)象發(fā)生的次數(shù)和危害的程度。雖然赤潮發(fā)生的機理尚未弄清,但目前公認(rèn)的是赤潮的發(fā)生與海岸帶水體的富營養(yǎng)化程度有關(guān),而海域的富營養(yǎng)化則很大程度上來自排人海域的工業(yè)廢水和生活污水中的N;P及有機污染物,農(nóng)田施用化肥的大量流失也是海域富營養(yǎng)化的重要來源(孫冷和黃朝迎.1999i張漢光,1999)。紅樹林破壞紅樹林是生長在熱帶;亞熱帶海岸潮間帶的木本植物.紅樹林生長區(qū)內(nèi)有豐富的物種多樣性,生物資源豐富.對全球C、N等物質(zhì)循環(huán)有重要意義,同時又能有效防-止海岸侵蝕。我國紅樹林主要分布在福建;兩廣及海南等地區(qū),據(jù)報道.20世紀(jì)80年代初期我國尚有紅樹林約40000km2,20世紀(jì)90年代初僅剩下約15000km2,而且多變?yōu)榈桶拇紊郝?漸失其經(jīng)濟和生態(tài)價值。紅樹林的破壞.不但損害了海洋生物資源,而且?guī)砹撕0肚治g等人為災(zāi)害(李凡和張秀榮.2000)a漁業(yè)資源下降漁業(yè)資源和海洋生物多樣性的下降可歸因于河口等上游的毀林.工業(yè)污染及水壩的構(gòu)建所造成的局部海域生物棲息地退化和破壞,但過度捕撈是造成海洋生物產(chǎn)量下降的主要原因。對某些經(jīng)濟物種的過度捕撈,將損害該物種的再生產(chǎn)能力.縮短食物鏈的傳遞,從而影響整個海域的生物恢復(fù)和多樣化分布.由此漁業(yè)資源難以持續(xù)利用。海水養(yǎng)殖過度海岸帶海水養(yǎng)殖是對海洋海產(chǎn)量的重要補充.但是這種高密集度的養(yǎng)殖方式有可能導(dǎo)致增養(yǎng)殖海區(qū)水質(zhì)污染和生態(tài)系統(tǒng)失衡,進而產(chǎn)生各種危害增養(yǎng)殖生物的病害.使增養(yǎng)殖業(yè)遭受巨大損失。養(yǎng)殖過程中過剩的餌料;魚蝦排泄的廢物和病菌將溶人海水.改變海岸帶局部海域的水質(zhì)狀況和生態(tài)平衡,許多物種,包括植物和動物將難以繼續(xù)生存,海水躬自凈能力從而嚴(yán)重下降。而且,大規(guī)模的海水養(yǎng)殖將使水體和底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)含量升高,在悶熱;無風(fēng)等情況下還有可能引發(fā)"人為赤潮...海水養(yǎng)殖的副作用是:其排泄的廢物將破壞灘涂的生物棲息地環(huán)境,而生物棲息地環(huán)境的改變將危及海岸帶原先的地貌特征。例如,對蝦養(yǎng)殖將導(dǎo)致附近紅樹林的退化和消失?;兽r(nóng)藥污染農(nóng)田施用的化肥;農(nóng)藥隨著徑流進入海洋?造成海岸帶海水營養(yǎng)鹽水平驟然上升。由于PcBs?有機磷等農(nóng)藥在自然環(huán)境中降解緩慢.而對生物體的危害性又很大。相應(yīng)地,由于非點源污染分布區(qū)域廣大,難以集中處理.而且受種植作物.以及化肥和農(nóng)藥種類;季節(jié);大氣輸送和降雨量等多種因素的影響和制約.難以定量地研究區(qū)域中農(nóng)業(yè)活動對N;P積累和對海岸帶整體污染的貢獻。工業(yè)和生活污染工業(yè)部門將大量高濃度有機和無機廢水排人海洋,如印染廢水;重金屬廢水和強酸性廢水等將給海洋生物帶來災(zāi)難,而低濃度的有害成分將在有機體內(nèi)存留,引起基因變異和生活習(xí)性改變,并通過食物鏈積累和放大?間接地?fù)p害了人類的健康。而大量使用含磷洗滌劑導(dǎo)致生活污水含磷量升高,這已被認(rèn)為是海域富營養(yǎng)化的重要因素之一。工業(yè)廢水的排放是許多發(fā)展中國家的最大污染來源,而合成有毒有機化學(xué)物被認(rèn)為是一系列海洋生態(tài)毒理改變的致因,并將最終危及人類的健康。如今,合成有機物已經(jīng)廣布于海洋的每一個角落,尤其是在海岸帶地區(qū)。海岸工程建設(shè)?圍海造田和海水入侵圍海造田的確緩解了部分地區(qū)耕地缺乏的難題?但圍海造田不當(dāng)也給海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展帶來了眾多的危害(圖6-3)or東湛江港所在的斜麻灣,填海造田已使灣內(nèi)納潮量減少了1/4,航道水域縮小,湛江灣內(nèi)的幾個軍港發(fā)生不同程度的淤積?福建廈門灣受九龍江輸沙影響,三角洲陸地以每年150m的速度向海延伸,目前其東灣已縮小40,灣內(nèi)納潮量減少38,海灣環(huán)境發(fā)生了巨大的變化(李凡和張秀榮,2000)由于超采地下水?海岸沙礫和不合理的海岸建設(shè),已引起海岸帶的海水入侵?海岸侵蝕和海岸線后退。一些來自陸源的海岸帶威脅?如農(nóng)業(yè);林業(yè);海岸建設(shè)和旅游業(yè)等?這些往往是海域營養(yǎng)鹽?農(nóng)藥和油類等污染的重要來源。河口上游不合理的水壩建設(shè);毀林及分流都將對海岸帶河口區(qū)的生物棲息地生物群落的構(gòu)成產(chǎn)生重大不可逆轉(zhuǎn)的影響。港口發(fā)展建設(shè)和海岸沙石開采也會毀壞海岸帶一些生物的重要棲息地片,起海岸侵蝕和棲息地退化。固體垃圾污染濱海旅游和陸源固體廢物流失等人類活動將使塑料垃圾進人海洋,目前已被認(rèn)為是海岸帶固體廢物的主要成分.其帶來的環(huán)境影響很多,包括:通過纏繞?堵塞?降低再生產(chǎn)能力等途徑降低海洋野生動物的生存能力:其上附著的菌類可傳播海洋疾病等,同時海灘的塑料廢物堆積將使濱海降低其美學(xué)價值.也將對旅游資源的可持續(xù)利用造成一定的損害(Murray和Gregory.2000)。(五)海岸帶恢復(fù)技術(shù)為了減少海岸帶資源破壞和避免生態(tài)進一步惡化.利用人工措施對已受到破壞和退化的海岸帶進行生態(tài)恢復(fù)是改善海岸帶現(xiàn)狀的重要途徑之一P海岸帶生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)是根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,通過一定的生物;生態(tài)以及工程的技術(shù)與方法,人為地改變和切斷生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子或過程?調(diào)整?配置和優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部及其外界的物質(zhì);能量和信息的流動過程和時空次序?使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?功能和生態(tài)學(xué)潛力盡快成功地恢復(fù)到一定的或原有乃至更高的水平(葉功富等,2006)。海岸帶恢復(fù)必須遵循海陸統(tǒng)籌的原則,以海洋;海岸帶的生態(tài)環(huán)境承載力去規(guī)范陸域各種開發(fā)活動的方向;規(guī)模和強度。目前生態(tài)恢復(fù)的基本思路是,根據(jù)地帶性規(guī)律;生態(tài)演替及生態(tài)位原理選擇適宜的先鋒植物?構(gòu)造種群和生態(tài)系統(tǒng),實行土壤?植被與生物同步分級恢復(fù),以逐步使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到一定的功能水平s海岸帶生態(tài)恢復(fù)的總體目標(biāo)是,采用適當(dāng)?shù)纳铮簧鷳B(tài)及工程技術(shù),逐步恢復(fù)退化海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能肩終達到海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的自我持續(xù)狀態(tài)。人工河流水系的重新設(shè)計隨著對淡水需求的日益增長?使得淡水資源量以及泥沙等沉積物銳減?引起海岸帶沉陷;海水入侵,海岸帶濕地大量消失。對人工河流水系的重新設(shè)計,是海岸帶生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)。海岸帶恢復(fù)計劃的措施主要是:重新設(shè)計河口水系,拆除海岸線和人海河流上的一些障礙物,重新恢復(fù)泥沙自然沉積和自然的水力平衡,從而起到控制海水入侵;防止海岸沉陷;保護海岸帶濕地的目的。在美國佛羅里達州?為了恢復(fù)佛羅里達灣(FloridaBay)的自然生態(tài)環(huán)境,1995年實施了佛羅里達灣和泰勒沼澤(Taylorslough)計劃,從而改善和恢復(fù)了佛羅里達灣海岸帶生態(tài)環(huán)境。人工魚礁生物恢復(fù)和護灘技術(shù)漁民很早就發(fā)現(xiàn)沉船周圍水域中漁獲量較高.于是想到將結(jié)構(gòu)物用石塊加重沉到水下,來提高捕獲量,這就是人工魚礁的方法。20世紀(jì)70年代,日本提出建造新型人工魚礁保護水生動物以提高海岸帶生物量.20世紀(jì)90年代,人們利用"礦物增長"(mineralaccretion)技術(shù)建造新型魚礁.即在人工魚礁上通人低壓直流電.利用引起海水電解析出的碳酸鈣和氫氧化鎂等礦物附著在人工魚礁上.形成類似于天然珊瑚礁的生長過程,在魚礁不斷增長的同時促進周圍生物量的增長,達到海岸帶生物種群恢復(fù)和海岸帶保護的目的。海岸帶濕地的生物恢復(fù)技術(shù)采用人工方法恢復(fù)和重建濕地是海岸帶生態(tài)恢復(fù)的重要措施。在路易斯安娜薩賓自然保護區(qū)和得克薩斯海岸帶地區(qū),利用"梯狀濕地技術(shù)(marshterra-cingtechnique),在淺海區(qū)域修建緩坡狀濕地,濕地建好后在上面種植互花米草及其他濕地植被.修建梯狀濕地可以減弱海浪沖擊;促使泥沙沉積;保護海灘,同時也可以為海洋生物提供棲息地(李紅柳等,2003)。利用培育移植技術(shù)恢復(fù)紅樹林:巴基斯坦Indus三角洲紅樹林的面積在最近10年中大幅度減少。由于淡水流量大幅度減少及水壩的建設(shè)使供紅樹林生長的淤泥大量減少olucN巴基斯坦中心與sindh省林業(yè)部聯(lián)手開始恢復(fù)被破壞的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)q從1985年開始,一項旨在通過種植白骨壤(Avicenniamarina)和紅茄客(Rhizophoramucronata)來恢復(fù)紅樹林樹種的大型項目啟動,人們將白骨壤的種子放在花盆中培育6個月到1年,之后將其移植到需要恢復(fù)的地區(qū),而紅茄家的種子則直接在恢復(fù)區(qū)內(nèi)種植。自1985年以來,在lndus三角洲恢復(fù)的紅樹林面積已達1.2x104hm2,其中大多數(shù)種植的是白骨壤二.河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建(—)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的定義河岸帶生態(tài)系統(tǒng)位于河水與陸地交界處的兩側(cè).其范圍包括河流廊道的高低水位之間以及從河流高水位至被洪水影響的高地區(qū)域,是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過渡區(qū)(Naiman和Decamps.1997;Naiman等.1993).河岸帶地區(qū)具有明顯的邊緣效應(yīng)和豐富的生物多樣性,是地球上多樣性最豐富;變化最快;最為復(fù)雜的陸地生境之一,具有一系列的環(huán)境.社會和經(jīng)濟功能。(二)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的特征河岸帶生態(tài)系統(tǒng)是一類具有高地下水位的生態(tài)系統(tǒng),具有獨特的植被;土壤.地形地貌和水文特性。這些特性決定了河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的獨特性.復(fù)雜性和動態(tài)性。構(gòu)成河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的任何一個要素或者生物和物理過程的改變,都會引起其他要素和過程的變化(圖6-4)。河岸帶生態(tài)系統(tǒng)是陸地-水生生態(tài)系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物.與周圍區(qū)域相比具有異常高的植物物種豐富度。河流水體的流動變化特性決定了河岸帶植被群落和生態(tài)過程的連續(xù)進化。河水的頻繁作用使得河岸帶地區(qū)地形地貌和土壤結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生復(fù)雜變化,導(dǎo)致河岸帶植被呈斑塊分布。河岸帶植被種類豐富且獨特,通過物質(zhì);能量和物種的交換.與相鄰的水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生強烈的相互作用(黃凱等,2007)。(三)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的功能張建春和彭補拙(2003)將河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的功能歸納為:滯納顆粒物質(zhì),過濾來自高地和地表徑流所帶來的污染物;維護遭受侵蝕的河岸i改進鄰近地區(qū)的微氣候并過濾受污染的空氣;維持地表水的蓄積和地表及地下水的循環(huán)變動;產(chǎn)生并保持新的水陸交錯植被群落i維持生境的離散和濕地之間的連接;維持無脊椎動物的豐富性和多樣性i避免由于樹冠陰影的影響而使水生巨型植物瘋長i維持濕地內(nèi)部的生境結(jié)構(gòu)及其食物鏈.河岸帶的功能可以簡化為河岸帶的廊道.緩沖帶和護岸功能三大類(圖6-5)。廊道功能廊道是組成景觀的結(jié)構(gòu)單元之一,具有生境;傳輸通道;過濾和阻抑作用,并可作為能量;物質(zhì)和生物(個體)的源或匯.河岸帶的廊道功能主要包括(Boon,1997):增加物種種類的多樣性(常住和暫時);團為相鄰地區(qū)之間物質(zhì)和能量交換提供場所;團為該地區(qū)物種提供安全地帶或其他資源:為生物提供分散和遷移的路徑。根據(jù)河流廊道及其溶解物原理;寬度原理;連接度原理,具有寬而濃密植被的河流廊道可控制來自景觀基底的溶解物質(zhì),為兩岸內(nèi)部物種提供足夠的生境和通道,并能更好地減少來自周圍景觀的各種溶解物污染,保證水質(zhì)不間斷的河岸植被廊道能維持諸如水溫低;含氧高的水生條件.有利于某些魚類生存。緩沖帶功能河岸緩沖帶的功能是維持和提高水質(zhì).從地表徑流中移除殺蟲劑和化學(xué)物質(zhì)。緩沖帶可以是任何一種植被類型,包括草地.森林及各種形態(tài)的草本層等。如果有足夠的面積,一個良好的緩沖帶可以提供大量的動植物棲息地。護岸功能河岸侵蝕是一個復(fù)雜的現(xiàn)象,受多種因素的影響P河岸植被覆蓋的密度與類型對河岸侵蝕的防護作用影響較大.沼澤植被通過保護河岸,覆蓋河谷和河床降低了河床中的水流速度.防止了水流侵蝕.促進了泥沙沉積.在河邊建造籬笆.樹木和其他土木工程是最經(jīng)濟.最自然和最有效的方法。河岸帶的護岸功能主要表現(xiàn)在:減小河岸一側(cè)水流流速從而降低河水的侵蝕速度i通過河岸植物根系,增強河岸亞表層的強度以提高河岸的穩(wěn)定性i作為河岸緩沖帶可以防止漂浮物或冰塊對河岸的影響.從而保護河岸(張建春和彭補拙.2002)。(四)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化機制在流域尺度上,生物及物理干擾的幅度和頻率決定了河岸帶植被群落的特徵和功能.以及河岸帶生態(tài)系統(tǒng)物種的演替,流域特征(地形;地質(zhì);氣候等鄺4決定了這些過程的發(fā)展以及河岸帶與周圍系統(tǒng)的連接。在局部地區(qū),生物的相互作用和外來物種的入侵則是導(dǎo)致河岸帶植被多樣性喪失的一個重要原因(黃凱等.2007)。河流水文特征的改變河流水文特征改變對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響機制主要是通過改變河岸帶土壤濕度;氧化還原電位;生物生存環(huán)境以及沉積物傳輸規(guī)律等途徑產(chǎn)生作用。水文特征改變導(dǎo)致的洪水沖刷頻率和幅度過小,使河岸帶土壤濕度減少,地下水位降低,植被退化i洪水過大則使河岸帶土壤飽和,洪泛區(qū)生物生存環(huán)境惡化,從而摧毀河岸植被.使河岸帶物種多樣性減少q筑壩;修建水庫和引水分洪水壩能攔蓄大量的泥沙和營養(yǎng)物質(zhì),修建水庫使河流流速減慢導(dǎo)致強水動力條件下的沉積物傳輸變成弱水動力條件下的沉降.使下游河流所攜帶沉積物大量減少,打破了河流與河岸帶之間的沉積物動態(tài)平衡,進而使下游河岸帶沼澤.濕地不斷萎縮喪失。筑壩;修建水庫還使河岸帶生態(tài)系統(tǒng)破碎化,影響魚類遷移和河岸帶物種的擴散及其連續(xù)性。河岸帶地區(qū)通常具有豐富的水媒傳播植物,河流能夠?qū)⒋罅康闹参锱圩娱L距離傳輸。筑壩隔斷了河流的自然流動.破壞河流傳播途徑,導(dǎo)致河岸帶植物區(qū)系的破碎化,進而使河岸帶廊道的生態(tài)連續(xù)性遭到破壞.筑壩.修建水庫和引水分洪的影響機制主要是通過改變河流自然水文和水力學(xué)特性,導(dǎo)致下游河岸帶洪水干擾頻率和幅度降低;改變沉積物傳輸規(guī)律,使河流沉積物負(fù)荷減少而使下游河岸帶受到侵蝕而退化i改變河道物理形態(tài).使河岸帶生態(tài)連續(xù)性和生態(tài)完整性受到破壞,河岸帶物種多樣性減少。3.河道溝渠化河道溝渠化是指為了提供航道或增強行洪能力,對河道進行加寬;加深;裁彎取直和邊岸襯砌等。河道溝渠化導(dǎo)致河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化的影響機制主要表現(xiàn)在:將河水限制在河道內(nèi)使河岸帶喪失了河水的周期性沖刷作用,導(dǎo)致河岸帶土壤濕度降低;河灘濕地萎縮以及水生植被退化;河岸帶水位變動的消失干擾了河流與河岸帶之間的物質(zhì)能量循環(huán),在水位回退期間的有機質(zhì)更替;無脊椎動物和草食性魚類遷移均被干擾而消失;生態(tài)系統(tǒng)食物鏈及生態(tài)平衡被打破,河岸帶水生生物.水禽的棲息地喪失。4.人類活動人類活動導(dǎo)致河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化的影響機制主要反映在人為清除河岸植被,改變土地利用格局,使河岸帶景觀均一化;洪水影響最小化。這些人為過程發(fā)生時.河岸帶原始植被遭到破壞,土壤侵蝕加劇,魚類和無脊椎動物的棲息地喪失?從而影響河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。城市化(urbanization)是河岸帶退化的一個重要原因。城市化使河岸帶地區(qū)地表硬化,沉積物產(chǎn)量減少.城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)繞過河岸帶地區(qū)直接進入河流。在河岸帶發(fā)展農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)時,人類清除河岸帶植被造田;牲畜的踐踏和啃嚙可直接破壞河岸帶植被。牲畜踐踏可壓實河岸帶土壤?使徑流加快從而減少可供植物利用的水分;牲畜啃嚙導(dǎo)致草本植物莖葉消失,可使土壤溫度上升.加快土壤表面的蒸發(fā)作用。外來物種的入侵河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化往往伴隨著原始植被的退化和大量外來物種的入侵。外來物種入侵的主要影響表現(xiàn)在降低河岸帶原始植被群落的多樣性和功能.直接改變河岸帶動物棲息地及河岸帶有機物輸入?影響水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量交換等。流域尺度的干擾河岸帶生態(tài)系統(tǒng)處在其所連接的河流流域之中,流域范圍內(nèi)的人類活動諸如農(nóng)業(yè);林業(yè)活動,道路修建等對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生間接的影響。流域是水和沉積物產(chǎn)生的一個基本單元,其產(chǎn)量和流域內(nèi)的地質(zhì);氣候;土壤.植被和土地利用等有關(guān)。流域內(nèi)的人類活動能夠在流域尺度上影響水和沉積物的產(chǎn)生,從而影響某一河段內(nèi)水和沉積物的通量,導(dǎo)致河流洪峰流量增加和河流基本徑流量改變,進而對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生間接的影響。流域尺度的干擾對河岸帶的影響具體表現(xiàn)在:河道刷深;河道淤積;河岸帶地下水位降低和河流沖刷過程改變等。(五)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)策略和方法退化河岸帶生態(tài)恢復(fù)是指通過生物?生態(tài)及工程和管理手段?使河岸帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);功能和生態(tài)學(xué)潛力恢復(fù)到一定的或者干擾前的水平。在進行生態(tài)恢復(fù)前首先應(yīng)該優(yōu)先考慮河岸帶的自然恢復(fù),明確干擾行為排除后河岸帶是否能夠自然恢復(fù)。當(dāng)自然恢復(fù)無法達到預(yù)期目標(biāo)時,則必須采取針對性的措施和主動的恢復(fù)方法,如改變河道內(nèi)部.河岸帶結(jié)構(gòu);種植計劃等。退化河岸帶恢復(fù)過程是人為或自然干擾破壞河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。國內(nèi)外學(xué)者就退化河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)提出了一世策略和方法°wissmar和Beschta(1998)認(rèn)為有效的河岸帶生態(tài)恢復(fù)工程應(yīng)包括:確定生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)(生態(tài)目標(biāo)和物理目標(biāo));基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史資料收集(地形地貌;水利條件調(diào)查等)i基于當(dāng)?shù)貧堖z生物物種特性的工程設(shè)計;長遠(yuǎn)的生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃;實施和監(jiān)測。張建春和彭補拙(2002)認(rèn)為,河岸帶生態(tài)恢復(fù)首先必須根據(jù)河岸帶的物理和生態(tài)特征以及受干擾的狀況,正確地進行診斷分類,同時對影響河流的干擾類型和頻率進行分類?并預(yù)測其物理和生物特征的變化,然后根據(jù)不同的自然地帶性規(guī)律;生態(tài)演替及生態(tài)位原理選擇適宜的先鋒植物;構(gòu)造種群和生態(tài)系統(tǒng),實行土壤;植被與生物同步分級恢復(fù)。Kershner(1997)提出了一套基于流域分析方法(watershedanalysis)的退化河岸帶生態(tài)恢復(fù)方法.包括7個關(guān)鍵步驟:流域系統(tǒng)特征分析.主要問題識別;現(xiàn)狀評價;參考(退化前)狀態(tài)描述;生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)確立;綜合分析.恢復(fù)對策措施推薦。該方法主要側(cè)重于分析的過程,其中.參考狀態(tài)描述的目的在于確定目標(biāo);綜合分析在于總結(jié)前述過程的研究,為確立推薦方案提供基礎(chǔ)。綜上所述,退化河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)應(yīng)該基于景觀生態(tài)學(xué)從流域尺度上進行考慮.在詳細(xì)了解流域景觀的時間和空間動力學(xué)變化特征的0河流連接度和功能.河岸帶和陸地生態(tài)組成等)的基礎(chǔ)上,識別影響河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的生物和物理作用過程,以及導(dǎo)致河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化的干擾因子,在此基礎(chǔ)上確定最適合的恢復(fù)工程地址.并針對不同的干擾類型采取相戌的對策措施。其中.正確識別自然影響和人為干擾所造成的河岸帶功能和特性的改變最為關(guān)鍵第二節(jié)河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建河流是流水作用形成的主要地貌類型,匯集和接納地面徑流和地下徑流.溝通內(nèi)陸和海洋,是自然界物質(zhì)循環(huán)和能量流動的一個重要通途。河流生態(tài)系統(tǒng)在穩(wěn)定水文環(huán)境;恢復(fù)生態(tài)平衡;提供生態(tài)服務(wù);保護生物多樣性等一系列可持續(xù)發(fā)展重大問題上具有重要的作用。然而.人類對河流的干預(yù),極大地改變了自然河流生態(tài)系統(tǒng)。人類社會要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就必須適當(dāng)控制ii人力"對河流生態(tài)系統(tǒng)的干預(yù),適當(dāng)解放’(自然力“對河流生態(tài)系統(tǒng)的塑造和優(yōu)化。河流系統(tǒng)的功能不同的河流在其不同階段的主要功能具有很大差異,一般地.河流所具有的主要功能歸納如下(倪晉仁和劉元元,2006):輸水泄洪功能河流的輸水功能可將地面短期積水及時排掉,并在不降水時匯集源頭和兩岸的地下水,使河道中保持一定的徑流量.也使不同地區(qū)間的水量得以調(diào)劑。河流及其沿岸的洪泛區(qū)具有蓄洪能力,可自動調(diào)節(jié)水文過程,舒緩洪水向陸地的漫淹。另一方面,人類侵占河流洪泛區(qū)開展生產(chǎn)生活活動.并采取各種工程控制措施防止洪水向陸地的侵襲航運功能河流的航運功能極大地方便了地區(qū)之間的人口.物資等的流動。輸沙功能輸沙功能是一項河流必須滿足的重要功能。對于一些多沙河流來說.甚至在輸沙功能得到滿足時.河流的所有其他功能都自動得以滿足。河流輸沙功能的衰竭將導(dǎo)致河道淤積的加劇和河流系統(tǒng)功能的喪失。發(fā)電功能河流因地形地貌的落差產(chǎn)生并儲蓄了豐富的勢能,水力發(fā)電是該能的有效轉(zhuǎn)換形式.尼羅河的阿斯旺高壩每年提供的電能占20世紀(jì)70年代埃及發(fā)電總量的一半。我國黃河;長江等主要河流的水力發(fā)電也對社會的發(fā)展作出了重要貢獻。供水功能人類的生存;生活;生產(chǎn)都離不開河流所提供的淡水資源。河流生態(tài)系統(tǒng)為人類飲水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水以及城市用水等提供了保障。6.自凈功能河流生態(tài)系統(tǒng)能夠通過自然稀釋;擴散;氧化等一系列物理和生物化學(xué)反應(yīng)來凈化由徑流帶人河流的污染物.河流的自凈功能保證了各種物質(zhì)在河流生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)利用,有效地防止了物質(zhì)過分積累所形成的污染,使河流水環(huán)境得到凈化和改良。生態(tài)功能河流為各種動植物提供了其生存所必需的淡水和棲息環(huán)境.河流生態(tài)功能包括對生物生存繁衍的支持和對各種棲息環(huán)境的支持等方面,是維持河流生態(tài)系統(tǒng)生物群落和棲息環(huán)境動態(tài)穩(wěn)定的功能。河流對生物生存的支持功能最典型地體現(xiàn)在魚類.河流對棲息環(huán)境的支持功能則主要體現(xiàn)在由河流形態(tài)的多樣性所產(chǎn)生的生境多樣性。濕地;河口三角洲;河岸緩沖帶等都是構(gòu)成河流生態(tài)系統(tǒng)的重要生境和子系統(tǒng)q河流生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān),它反映了河流抵御外來干擾和維持系統(tǒng)平衡的能力.景觀娛樂功能河流的娛樂功能是河流系統(tǒng)功能的重要組成部分.狹義的河流景觀系指水面;河岸綠化帶以及濱河建筑物等給人們帶來的視覺上的美感,通常由河道.河灘和河岸植被三部分組成。河流景觀娛樂功能主要表現(xiàn)為親水功能和空間功能。廣義的河流景觀內(nèi)涵被延伸到河流的自然循環(huán)和系統(tǒng)的平衡和健康。河流景觀的結(jié)構(gòu)和功能由河流自身的內(nèi)在特征決定,同時在很大程度上受到外部擾動的影響q對于以觀賞和娛樂作為部分功能的河流水體而言,由于河流景觀與娛樂環(huán)境用水的水質(zhì)要求并不太高,所以水量經(jīng)常成為考慮的主要因素河流的上述功能相互聯(lián)系.相互影響.相互制約,任一項功能的衰退都可能導(dǎo)致整個河流系統(tǒng)功能偏離平衡。河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的迫切性隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,人類對河流的開發(fā)利用已經(jīng)超過了河流的承載能力。例如,我國海河流域水資源的開發(fā)利用率超過90拓.明顯超出國際公認(rèn)的不影響河流生態(tài)環(huán)境的水資源開發(fā)率(40拓),過度的開發(fā)利用導(dǎo)致了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。近幾十年來.河流匯水區(qū)植被覆蓋下降.城市各類污染排放;河流庫壩工程建設(shè).水資源過量開采;河流渠化.人工化.裁彎取直等對河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);功能與動力學(xué)過程造成嚴(yán)重破壞.引發(fā)全球范圍的河流生態(tài)系統(tǒng)退化與服務(wù)功能下降。河流退化成為全球性的生態(tài)環(huán)境問題。河流生態(tài)系統(tǒng)廣泛聯(lián)系著濕地.湖泊.海洋及森林;草地等,孕育著多種多樣的物種,特別是魚類。天然河渠有利于植物和魚類的生長,它所形成的濕地具有顯著的白凈能力。但堤防工程建設(shè)破壞了水-陸的連續(xù)性,使沿河濕地大量消失。堤防的建設(shè)以混凝土護岸為主,混凝土河道切斷了水土之間的聯(lián)系和相互作用,其單調(diào)的水流狀況不利于水生動植物的繁衍。堤防建設(shè)後,徑流的人為控制程度提高,河流常常是富營養(yǎng)化和被嚴(yán)重污染的狀態(tài),大量的生物物種消失?例如美國佛羅里達州的Kissimmee河在20世紀(jì)60年代為防洪將160km的彎曲河流改為78km長;60m寬和9m深的混凝土水渠.導(dǎo)致了原河內(nèi)的魚類和水禽數(shù)量分別下降了75和90(Mark等,2000)。河流在建壩後,其物理.化學(xué)和生態(tài)特征都呈現(xiàn)出不同程度的病態(tài),流域生態(tài)系統(tǒng)受到擾動和破壞,如河流干枯;濕地干涸以及三角洲和海岸線的退縮。水庫建設(shè)破壞了流域;河口和近海地區(qū)的自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng),導(dǎo)致生物物種的滅絕和生物多樣性的退化。河流被節(jié)點化;臺階化,其自然徑流模式和正常的地質(zhì)作用過程被改變。河水流速降低,自凈能力削弱,水質(zhì)下降,河道內(nèi)外大量的生物數(shù)目就會減少q對白然水文過程的改變打破了自然狀態(tài)下水的流動和沉淀物運輸?shù)钠胶鉅顟B(tài),之后需要花上百年的時間才能形成新的動態(tài)平衡,也可能永遠(yuǎn)都無法恢復(fù)原有的生態(tài)平衡(龍迪和潘巍,2006).埃及的阿斯旺大壩自1970年投入使用以來,使得尼羅河上捕魚業(yè)能捕撈到的品種幾乎下降了2/3.地中海沙丁魚的捕獲量也因此下降了80%江河流域大規(guī)模蓄水.弓l水,改變水量分配和河川徑流模式,使水文循環(huán)和自然環(huán)境劣變。例如黃河干流上已建和在建的大型水庫(水電站)有irl峽.劉家峽;龍羊峽等10多座q按照水庫調(diào)節(jié)流量的原理,有10多座大型水庫調(diào)節(jié)的黃河應(yīng)在洪水期洪峰得到削減不產(chǎn)生洪水災(zāi)害,枯水期流量增大從而維持正常水面和水深。然而,黃河近年來卻頻繁斷流,嚴(yán)重影響到斷流地區(qū)人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常用水q黃河斷流主要不僅與黃河總水量少.流域干旱有關(guān),更與大壩攔蓄使徑流量減少密切相關(guān)。黃河中上游逐級開發(fā)電站;修建水庫,致使中下游河段水量減少,下游成為地上河.泥沙淤積。另外,大規(guī)模的河湖圍墾;河網(wǎng)改造;岸邊工程等,使季節(jié)性淹沒區(qū)減少,天然濕地大量喪失,魚類泅游通道不暢,各種適生生境;棲息地被大量壓縮,有的甚至造成食物鏈中斷,許多河流已由生物多樣性豐富的生態(tài)系統(tǒng)漸漸變?yōu)椴贿m于生物生存的環(huán)境了.如何對受撈河流生態(tài)系統(tǒng)進行修復(fù),使河流重新回到健康狀態(tài)已經(jīng)成為人類亟待解決的環(huán)境問題之一。河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的原則和方法河流生態(tài)恢復(fù)是指使用綜合方法,使河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)因人類干擾而喪失或退化的自然功能。(—)河流生態(tài)恢復(fù)原則河流生態(tài)恢復(fù)受到越來越廣泛的關(guān)注,在河流生態(tài)恢復(fù)中應(yīng)遵循的原則有以下幾點自然循環(huán)原則這是河流生態(tài)修復(fù)的基本原則。利用河流生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力.因勢利導(dǎo)地采取適當(dāng)?shù)娜藶榇胧?,使河流系統(tǒng)朝著自然和健康的方向發(fā)展.最大限度地構(gòu)造人類和河流融洽和諧的環(huán)境.全面綜合考慮氣候.地質(zhì)地貌;植被條件;河流狀況;土地利用;城市規(guī)劃;人口社會.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);污染特征和管理機制等因素,可以查明河流受損的程度和原因,并據(jù)此明確河流治理修復(fù)的階段和相應(yīng)措施。功能性需求原則河流系統(tǒng)的健康.依賴于河流各項功能的發(fā)揮P為科學(xué)評估河流主要功能的狀況,需要制定合理的表述各項功能的指標(biāo)體系,明確各項指標(biāo)對應(yīng)平衡狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn),建立基于功能需求的受損河流修復(fù)的目標(biāo)函數(shù)主功能優(yōu)先原則河流系統(tǒng)各項功能的重要程度在不同河段和不同時段有所不同.當(dāng)各項功能不能同時滿足時,可以優(yōu)先考慮河流的主功能,并依此來確定相應(yīng)的功能指標(biāo)。多功能協(xié)調(diào)原則河流系統(tǒng)健康所需滿足的各項功能具有不同的指標(biāo)要求.需要在單項功能指標(biāo)分析的基礎(chǔ)上.按照多功能協(xié)調(diào)的原則考慮各項功能.各項指標(biāo)值之間的相互協(xié)調(diào)分時段考慮原則在不同的時間尺度或不同時段,河流系統(tǒng)會因外部條件改變或各項功能主導(dǎo)作用的交替變化而具有不同的動態(tài)變化特征。從較長的時段來看,河流系統(tǒng)功能的生態(tài)修復(fù)不可一蹴而就.對于受損程度不同;約束條件不同的河流,應(yīng)該根據(jù)實際情況合理規(guī)劃治理修復(fù)進程,明確河流當(dāng)前所處的修復(fù)階段。從每一具體階段來看,應(yīng)明確該階段的治理修復(fù)目標(biāo),采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施。分段細(xì)化原卯河流的不同河段可能在河道比降;河道斷面和平面形態(tài)等方面存在很大差異)而且各項功能在不同河段的指標(biāo)值以及滿足程度也不盡相同。因此.應(yīng)該按照分河段細(xì)化的原則選擇最具優(yōu)先權(quán)的河段入手進行生態(tài)修復(fù),通過局部細(xì)化與整體優(yōu)化的結(jié)合達到滿意的修復(fù)效果。生物多樣性原則生物多樣性是河流生態(tài)系統(tǒng)平衡和河流系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)。因此,河流生態(tài)修復(fù)應(yīng)該遵循生態(tài)學(xué)中的生物多樣性原則,在防止生物入侵的前提下片入本土生物,構(gòu)建生境廊道,保護和增加河流系統(tǒng)生物多樣性。景觀美化原則河流生態(tài)修復(fù)應(yīng)按照景觀生態(tài)學(xué)原理,增加景觀異質(zhì)性.保留原河道的自然線形.運用植物以及其他自然材料構(gòu)造河流景觀。綜合效益最大化原則河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了最終修復(fù)結(jié)果和演替方向的不確定性,從而使得河流生態(tài)修復(fù)具有周期長;風(fēng)險大;投資高的特點。因此,需要從流域系統(tǒng)出發(fā)進行整體分析,將近期利益與遠(yuǎn)期利益相結(jié)合,通過費用效益分析對現(xiàn)有限公司件下的費用.效益進行比較,根據(jù)河流所處的治理修復(fù)階段.提出河流修復(fù)的最佳方案,獲得最大的河流修復(fù)成效.實現(xiàn)社會;經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益的最大化。利益相關(guān)者有效參與原則河流生態(tài)修復(fù)需要考慮大眾的接受;認(rèn)同和支持。因此,在整個河流修復(fù)的過程中都應(yīng)貫穿利益相關(guān)者有效參與的原則,最大限度地反映不同利益相關(guān)者的需求,從而使各方面的利益得以有效協(xié)調(diào).使生態(tài)修復(fù)計劃得以順利實施.使河流系統(tǒng)得以健康維護。河流生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)方法河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是恢復(fù)河流系統(tǒng)的各項功能.從而恢復(fù)河流系統(tǒng)的健康。所以.各項河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)具有針對性,從修復(fù)各項功能指標(biāo)入手,修復(fù)河流系統(tǒng)健康。河流生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)方法包括緩沖區(qū)恢復(fù);植被恢復(fù)等技術(shù)。河道近自然恢復(fù)河道近自然恢復(fù)措施是指人類基于對生態(tài)系統(tǒng)的深刻認(rèn)識.為實現(xiàn)生物多樣性的保護以及對河流自然資源的永續(xù)利用,以生態(tài)為基礎(chǔ);以安全為原則;以恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)功能為目的的系統(tǒng)工程.河道的近自然恢復(fù)方法包括生態(tài)調(diào)節(jié)措施和工程改造措施。生態(tài)調(diào)節(jié)措施是指不拆除原有的破壞河流生態(tài)系統(tǒng)的水利工程,而對其進行改造的措施,如碎化混凝土河底,等寬河道中修建河心島等i工程改造措施則是要拆除原有的水利工程,按照生態(tài)原則修建近自然治理的工程措施,如拆除高大;陡峭的護岸而修建長緩護坡,改變原有的堤線,恢復(fù)濕地.河岸緩沖帶等(表6-3)。從生態(tài)學(xué)角度看,河道平面形態(tài)設(shè)計應(yīng)該以自然河道平面或長期發(fā)展形成的河道形態(tài)為依據(jù),保持和設(shè)計一些河溪自然形成的婉蜒蛇曲和蓄水湖池.以及河溪的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。河道橫斷面根據(jù)景觀;親水;自然生態(tài)的要求.結(jié)合景觀規(guī)劃設(shè)計,在不改變河道行洪能力的情況下.改變單純梯形斷面的簡單模式,采用多層臺階狀復(fù)式斷面結(jié)構(gòu).并兼顧各段獨特風(fēng)格和整體協(xié)調(diào)一致性(圖6-6)。河流橫向生態(tài)修復(fù)河流橫向生態(tài)修復(fù)如圖6-7所示。緩沖帶修復(fù):緩沖帶是指河道與陸地的交接區(qū)域,如果這一區(qū)域較寬.也可稱之為河邊濕地.河谷或洪泛平原。在河流兩岸各設(shè)置一定寬度的緩沖帶是重要的河流橫向生態(tài)修復(fù)方法.緩沖帶修復(fù)可起到分蓄和削減洪水的功能.同時還具有其他修復(fù)作用,包括將洪水中污染物沉淀;過濾;凈化.改善水質(zhì);截留.過濾暴雨徑流,凈化水體;提供野生動植物的生息環(huán)境i保持景觀的自然特徵;為人類提供良好的生活休閑空間等。植被恢復(fù):植被恢復(fù)是最普遍的河流修復(fù)的重要技術(shù)方法。植被可以通過影響河流的流動;河岸抗沖刷強度;泥沙沉積;河床穩(wěn)定性和河道形態(tài)而對河流產(chǎn)生重大影響。工程修復(fù):在配置緩沖帶的同時,降低邊坡是最有效的恢復(fù)措施。降低河道邊坡的效益是多方面的。首先可降低河岸塌方頻率,從而減少直接進入河流的泥沙;其次能夠增加河道的寬度,形成類似于洪泛平原的區(qū)域。淺灘和深塘構(gòu)建:由于較陡的護坡和顆粒較粗的泥沙,河流將自然地形成深淺交替的河段.稱之為淺灘和深塘(濕地)。在坡度較陡和粗顆粒泥沙的河段.應(yīng)把淺灘和深塘構(gòu)建作為河流恢復(fù)的主要措施之一。河流縱向生態(tài)修復(fù)流量補償:流量是河流的一項重要的水文特征.它的變化會對河流和流域的生物分布及其豐度帶來影響.對于大流域上的綜合利用工程.應(yīng)有選擇地對待補償流量問題,最好使有限的河流維持足夠大的流量,或者與天然徑流量相同.以保持已經(jīng)平衡了的生態(tài)環(huán)境.使其有十分類似于原始或天然的生物組成。(2)庫區(qū)自然環(huán)境的補償性恢復(fù):構(gòu)建和改善水庫附近的野生動物生長環(huán)境.以替代失去的野生動物的棲息地,是庫區(qū)自然環(huán)境恢復(fù)的重要措施。如加拿大老人河大壩修建以后,由于水庫蓄水.200頭常棲鹿和350~400頭越冬鹿喪失了棲息地,各種動物都失去了樹木的遮掩和屏障.還喪失了4處草原獵鷹的筑巢場所及5處黃腹土撥鼠的居留地;為了恢復(fù)庫區(qū)自然生態(tài)環(huán)境,將1oookm2土地作為野生動物的棲息地,筑建了約25km長的擋雪欄.從積雪區(qū)獲得的補水能夠供給該地區(qū)的防護林生長,原有的5處濕地通過確保供水;建立水鳥棲息地,沿岸種植灌木和樹木等措施得到了改善i在水庫附近的深沖溝中修建了27座擋水小壩和壕溝,以便蓄留春季徑流,維持樹木生長i在水庫周圍還規(guī)劃了24個供鳥類棲息的濕地,通過在懸崖邊挖洞建起了30個猛禽棲息場所,并在原來土拔鼠居留地附近正常蓄水位以上為其建造替代生長環(huán)境(龍笛和措巍,2006)。通過一系列恢復(fù)措施,老人河庫區(qū)周圍的自然環(huán)境得到了明顯改善。(3)消落帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建:由于水庫調(diào)蓄運行和自然條件等原因,水位發(fā)生頻繁的大幅度波動,水庫周邊消落帶漫灘濕地和植被系統(tǒng)容易遭受破壞。因此片肖落區(qū)和水庫邊緣植被的恢復(fù)與重建十分必要P清落帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建具有其獨特的方式.最佳選擇是以植被工程為主;土石工程為輔的模式進行治理,即在環(huán)庫的土質(zhì)庫岸段營造人工的.濕地的;固土能力強的草叢;濕地灌叢.濕地森林等保護型;經(jīng)濟型及觀賞型植被.建立防止岸坡遭受侵蝕的立體防護林帶。第三節(jié)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建湖泊為人類提供了水資源;生物資源;旅游資源;礦產(chǎn)資源和濕地資源,在國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展中占有重要地位。湖泊內(nèi)的生物群落與其生存環(huán)境之間,以及生物群落內(nèi)不同種群生物之間不斷進行著物質(zhì)交換和能量流動,并處于互相作用和互相影響的動態(tài)平衡之中這種動態(tài)平衡系統(tǒng)即湖泊生態(tài)系統(tǒng)(lakeecosystem)。隨著城市化進程的加快,圍墾和城市開發(fā)使湖泊面積銳減,大量工農(nóng)業(yè)廢水;生活污水的排放.使湖泊生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞,大大降低了湖泊對經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的支持能力片l發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。因此,保護和恢復(fù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)是當(dāng)前急需解決的問題。湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(一)資源功能湖泊不僅為居民提供必要的水源.同時還為城市提供防御.運輸;防洪抗旱;補充地下水源等服務(wù)功能。例如聊城東昌湖古時即稱為護城河,擔(dān)負(fù)著城市的防御功能,京抗大運河穿其而過,繁榮了沿岸經(jīng)濟.使聊城成為沿岸九大商埠之一。南京市的玄武湖;莫愁湖等以其美麗的自然風(fēng)光和歷史文化吸引了大批游客和市民前往,對繁榮旅游業(yè)起到了重要的作用。(二)凈化功能正常情況下,當(dāng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類其他活動等產(chǎn)生的農(nóng)藥;工業(yè)污染物;有毒物質(zhì)進入湖泊時,湖泊的生物和化學(xué)過程可使有毒物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化。成小資等(2002)對南京莫愁湖的研究結(jié)果表明,水生植被系統(tǒng)在完整的湖區(qū)水體中的總氮;總磷比水生植被系統(tǒng)不健全的湖區(qū)低43.7和50.3。(三)防洪排澇功能湖泊是蓄水防洪排澇的天然“海綿??,可以在暴雨和河流漲水期儲存過量的降水,避免發(fā)生洪澇災(zāi)害q以開封市為例,新中國成立以來市區(qū)內(nèi)河流湖泊面積減少了大約200km2,其暴雨強度由此增加了1.33倍,市區(qū)內(nèi)積水成澇的幾率由此增加了1.5倍。(四)維持生物多樣性的功能湖泊獨特的生態(tài)環(huán)境決定了生物種類;物種總數(shù);物種多樣性都高于周圍地區(qū)。如東昌湖地處暖溫帶,自然生態(tài)環(huán)境較優(yōu)越,生物資源頗為豐富.湖區(qū)水生及沿岸植物種類達200多種,人工飼養(yǎng)及野生動物種類達70多種,其中國家級保護動物有中華沙秋鴨;天鵝;灰鶴;雀鷹等。外界干擾對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響近幾十年以來.在環(huán)境變化和人類活動加劇的影響下,許多湖泊的自然資源遭受嚴(yán)重破壞,生物多樣性銳減.各種功能逐漸喪失(熊飛等,2006)。(—)環(huán)境變化對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響氣候變暖全球氣溫升高會引起湖泊降水量;蒸發(fā)量;水溫;氣壓;風(fēng);水中溶解氧量;生物活動等發(fā)生改變.氣候變暖是導(dǎo)致湖泊水位下降和面積萎縮的主要因子之一。水體平均溫度升高,使冬季冰凍期縮短,夏季水溫上升,直接影響整個湖泊生態(tài)系統(tǒng)的平衡。水位變化對湖泊水面影響很大,從而影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。酸雨在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中,當(dāng)水體PB(6.5時,水體酸化對生物影響開始顯現(xiàn),隨著水體酸化程度的加大,對水生態(tài)系統(tǒng)的影響也越發(fā)明顯。研究表明.大部分水生生物對水體酸化及其所導(dǎo)致的水化學(xué)改變非常敏感.酸麗對生物體的影響包括代謝失調(diào);死亡率增加;活性降低及繁殖率降低,從而引起生物多樣性下降,群落結(jié)構(gòu)簡單化,食物鏈和種間關(guān)系遭到破壞.正常的生態(tài)平衡嚴(yán)重失調(diào)臭氧層破壞臭氧層被大量損耗后.吸收紫外輻射的能力大大減弱,導(dǎo)致到達地球表面的紫外線輻射明顯增加.湖泊生態(tài)系統(tǒng)中,紫外線輻射能穿透10m的水層,直接對水生生物產(chǎn)生損傷而且會影響生態(tài)位和食物鏈,從而影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。此外,紫外輻射還可以通過抑制藻類和各種細(xì)菌的生長及光解途徑,對碳循環(huán)氮循環(huán)和硫循環(huán)產(chǎn)生影響.從而影響生態(tài)平衡和水體的自凈能力(二)人類活動對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響入湖污染各種點源和面源污染物中氮;磷等營養(yǎng)鹽類匯入湖泊,并大量富集.給湖祚帶來了難以控制的富營養(yǎng)化問題。過量的營養(yǎng)物質(zhì)輸入湖泊生態(tài)系統(tǒng).會產(chǎn)生諸多生態(tài)環(huán)境問題如水華的形成.溶解氧下降魚類死亡生物多樣性降低等,從而影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,造成湖泊生態(tài)系統(tǒng)的惡性循環(huán)。如吉林省長春市的南湖,隨著城市發(fā)展和市區(qū)擴大,人為活動影響加劇,排入南湖的污水逐年增加,水質(zhì)逐漸惡化,1980年和1983年南湖局部水面出現(xiàn)什水華",湖水水質(zhì)驟然惡化,溶解氧降至0~1.2mg/L,透明度僅為o.2(王寧等.2004)p除工業(yè);農(nóng)業(yè);畜牧業(yè)等較為明顯的人湖污染源外,水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游污染也是引起湖泊退化的主要原因。發(fā)展湖泊養(yǎng)殖時.向湖內(nèi)投入大量的人畜糞便.B巴料?使水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀況?養(yǎng)殖產(chǎn)生的副產(chǎn)物如剩余餌料?魚蝦糞便及死魚蝦均會導(dǎo)致水體污染;同時,密布的網(wǎng)箱阻礙水體的自然流動,嚴(yán)重影響水體正常的稀釋自凈功能。此外,隨著旅游活動的加劇,垃圾污染;游船污染以及一些人為破壞活動等都會對湖泊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。圍湖墾殖大量的圍湖墾殖不僅破壞了湖泊的自然景觀,而且給湖泊生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的負(fù)面影響q首先,墾殖活動改變了湖區(qū)的地表形態(tài),直接導(dǎo)致湖泊蓄洪;調(diào)蓄能力的下降,例如,湖泊面積的萎縮致使洞庭湖在20世紀(jì)90年代調(diào)蓄洪水的能力僅為1954年調(diào)蓄洪水能力的55.4i其次,圍湖墾殖會導(dǎo)致湖區(qū)氣候變化和生物資源的破壞,湖泊圍墾造成了魚類生物多樣性的下降,破壞了水鳥的棲息生境?從而影響到湖泊濕地生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性i另外,圍湖墾殖還會對湖區(qū)帶來一些其他的生態(tài)問題,如大面積蘆葦?shù)姆N植和頻繁的水災(zāi)?會加劇湖區(qū)血吸蟲和其他病害的傳播。水利工程水利工程的建設(shè)會造成江湖阻隔?導(dǎo)致江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的退化和景觀破碎,從而造成蓄洪能力下降;湖水自凈能力下降;江湖間水生生物交流中斷。從漁業(yè)角度看,水利工程造成的江湖阻隔削弱了長江通江湖泊的生態(tài)功能,成為導(dǎo)致魚類資源下降和種類結(jié)構(gòu)改變的主要原因之—。發(fā)電和灌溉等水利工程的調(diào)度和使用不合理,會對湖泊水資源狀況產(chǎn)生影響,從而影響湖泊生態(tài)環(huán)境的惡化。另外,湖泊沿岸水利防浪堤和混凝土河床等人工設(shè)施的建設(shè)也會對湖泊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的影響。防浪堤切斷了湖泊與陸地的天然聯(lián)系,破壞了湖泊的白凈能力和生態(tài)系統(tǒng)的完整性。過度捕撈無節(jié)制的過度捕撈使許多湖泊漁業(yè)生產(chǎn)遭到破壞,魚類種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化湖泊生態(tài)系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài),導(dǎo)致湖泊魚類資源的衰竭.過度捕撈在影響魚類資源的同時.也會對捕撈對象的生長產(chǎn)生一定的脅迫作用引起魚類的低齡化;小型化.性成熟提前。過度捕撈還會對湖中其他水生生物產(chǎn)生一系列的連鎖反應(yīng),破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),如對青海湖裸鯉的過度捕撈導(dǎo)致以其為食的鳥類資源的衰退。此外,漁業(yè)捕撈活動所帶來的燃油泄漏.廢棄物的丟棄等會造成湖區(qū)水質(zhì)的污染和魚類產(chǎn)卵場;棲息生境的破壞。外來種入侵在湖泊治理過程中,外來物種的盲目引進,對當(dāng)?shù)貪竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)帶來不利影響。20世紀(jì)30年代作為飼料;觀賞植物和防治重金屬污染的植物引種的水葫蘆,現(xiàn)已成惡性雜草c昆明滇池水面上布滿水葫蘆,使得很多水生生物處于滅絕邊緣。湖泊生態(tài)恢復(fù)的主要內(nèi)容湖泊生態(tài)恢復(fù)的核心和最終目標(biāo)是通過重建和恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)受干擾前的功能及相應(yīng)的物理;化學(xué)和生物特征,即在水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過程中要求重建干擾的物理條件,調(diào)整水和土壤中的化學(xué)條件,再建水體中的植物;動物和征生物群落。生態(tài)恢復(fù)的基本思路是運用地帶性規(guī)律;植被演替規(guī)律及生態(tài)位原理.選擇先鋒植物,依照喬木;灌木與草本植物相結(jié)合的原則進行種群和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,實現(xiàn)土壤;植被與生物的同步分級恢復(fù),使退化的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)到一定的功能水平。退化湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)工作最初始于湖泊的污染治理和控制。20世紀(jì)50年代歐洲和北美洲的湖泊出現(xiàn)較嚴(yán)重的富營養(yǎng)化,湖泊污染源控制成為生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點工作。污染源控制措施有力實施后,一世湖泊的生態(tài)環(huán)境及時得到了修復(fù),如位于美國西雅圖的華盛頓湖在人湖污水實行導(dǎo)流后,水質(zhì)得到改善,藻類水華消失,浮游動物和魚類群落得到了恢復(fù)(carpenter等.1999)。然而.還有一些湖泊在外源控制初期湖水營養(yǎng)鹽濃度下降較快,但隨后營養(yǎng)鹽維持在一個較高而相對穩(wěn)定的水平,水華可能還會十分嚴(yán)重,針對這樣的湖泊生態(tài)恢復(fù),20世紀(jì)80年代,歐洲和北美洲開展了以生物操縱為主的生態(tài)恢復(fù)。20世紀(jì)90年代,我國開始了湖泊生態(tài)恢復(fù)的實驗與研究。21世紀(jì)初,隨著湖泊富營養(yǎng)化的加劇,湖泊生態(tài)恢復(fù)得到了廣泛重視.先后在滇池等地開展了湖泊生態(tài)恢復(fù)的研究與工程示范.取得了一些階段性的良好效果。目前較成功的湖泊恢復(fù)都是在外源負(fù)荷完全或基本控制的情況下實現(xiàn)的.而我國人口眾多,污染負(fù)荷量大,一時還難以實現(xiàn)外源負(fù)荷的有效控制.湖泊污染治理與生態(tài)恢復(fù)面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。湖泊生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)以往研究的經(jīng)驗和教訓(xùn)表明,對湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),最主要的是先控制湖泊富營養(yǎng)化問題,關(guān)鍵是減少營養(yǎng)鹽的輸入;重建湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)的植被,即必須采取頂端控制和底端治理相結(jié)合的治水策略。所謂頂端控制就是控制進入湖區(qū)的污染物的來源(點源和非點源),底端治理就是對湖泊本身的綜合治理,包括對湖泊典型區(qū)域的底泥疏浚和水生植物的恢復(fù)。(—)營養(yǎng)鹽輸入的頂端控制湖泊面臨的主要脅迫包括:營養(yǎng)物質(zhì)的輸入(點源和非點源污染)導(dǎo)致的富營養(yǎng)化i過度養(yǎng)殖引起的水文及水體物理條件改變;外來種入侵以及由于人類活動造成的大量污染物的涌入.湖泊生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)鹽輸入的頂端控制可分為控制源頭污染和控制遷移途徑兩大類??刂圃搭^污染指減少潛在運移的污染物數(shù)量,控制遷移途徑指在污染物的運移途徑中通過滯留徑流;增加流動時間減少進人水體的污染物量。尹澄清等(1995)研究了在白洋淀進行組建的湖周水生植物構(gòu)成的水陸交錯帶對陸源營養(yǎng)物質(zhì)的截留作用,其研究結(jié)果表明湖周水陸交錯帶中的蘆葦群落和群落間的小溝都能有效地截留陸源營養(yǎng)物質(zhì)。因此,可以通過生態(tài)治理途徑以及與此配套的生態(tài)管理模式,逐漸緩解和控制富營養(yǎng)化問題,主要措施包括:恢復(fù)或重建環(huán)湖濕地保護帶環(huán)湖濕地能有效地阻滯;截留地表徑流攜帶的懸浮物,降解和吸收氮;磷等污染物和其他有機物,從遷移和轉(zhuǎn)化的途徑上有效控制地表徑流和潛流營養(yǎng)物入湖。這也是控制非點源污染的主要手段之—?;謴?fù)或重建入湖河流的河口濕地系統(tǒng)通過人工恢復(fù)耐污的;對污染物吸收量大的濕生和陸生植物,發(fā)揮植物良好的物理阻滯作用和凈化作用.從水域徑流控制入湖營養(yǎng)物質(zhì)的輸入。在提高水生植物對河水和地表徑流凈化作用的研究方面.重要工作是選擇合適的水生植物種類和確定不同植物群落的組合。大量研究結(jié)果表明,不同物種或同一物種在不同濕地環(huán)境中的凈化效果都會具有較大的差異性.植物構(gòu)成的多樣性對水體的凈化效果明顯高于單一物種。挺水植物如蘆葦;水蔥通過對水流的阻尼和減小風(fēng)浪擾動使懸浮物沉降,起到凈化水質(zhì)的作用;浮葉植物和漂浮植物在光照和營養(yǎng)鹽競爭上比浮游植物有優(yōu)勢,有良好的凈化水質(zhì)作用,且兼有經(jīng)濟效益和觀賞價值i沉水植物和湖底水生植被可阻止上層水體動力擾動湖底,遏制底泥營養(yǎng)鹽的釋放,同時沉水植物通過養(yǎng)分競爭.生化相克等作用抑制浮游植物的生長。(二)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的底端治理以生態(tài)工程原理為指導(dǎo)的底端治理在污染水體生態(tài)恢復(fù)中起到關(guān)鍵作用,主要利用植物及微生物與環(huán)境之間的相互作用,通過分解;吸收或吸附作用.對環(huán)境中的有機污染物和無機污染物進行清理,使水體生態(tài)環(huán)境重新得到恢復(fù).包括植物恢復(fù)技術(shù)(如植物萃取技術(shù);根際過濾技術(shù);植物固化技術(shù))和微生物修復(fù)技術(shù)(如集中式微生物系統(tǒng)水體修復(fù)技術(shù);高效復(fù)合微生物菌群水體修復(fù)技術(shù))。(三)湖岸帶生態(tài)建設(shè)湖岸帶生態(tài)建設(shè)的目標(biāo)是通過生境改善和物種的恢復(fù)和保護,逐步恢復(fù)湖濱帶退化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,達到其自我維持和良性循環(huán)狀態(tài)。生態(tài)建設(shè)包括湖濱濕地恢復(fù)及湖岸綠化。在恢復(fù)湖濱濕地時要注意保護當(dāng)?shù)匚锓N多樣性.保障濕地邊緣生存物種的棲息場所和食物來源,在不同濕地;水道和周圍地區(qū)建立能供物種遷徒的廊道.在濕地中建立走道來規(guī)范人類活動(陳甜甜和夏宜平,2006).湖岸綠化應(yīng)該完善環(huán)湖林帶防止堤土流失;林帶以鄉(xiāng)土樹種為主結(jié)合引進樹種,形成緩沖帶C注意防護能力強的樹種與風(fēng)景樹種;經(jīng)濟樹種的搭配,以及喬;灌;草的合理搭配:增加景觀異質(zhì)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。第四節(jié)濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建濕地是水域和陸域相交錯而成的特殊生態(tài)系統(tǒng),具有多種功能.是自然界中最富有生物多樣性的景觀。濕地作為全球重要的生態(tài)系統(tǒng)之一,其巨大的物質(zhì)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境功能是其他生態(tài)系統(tǒng)無法替代的。一、濕地退化的概念美國Minnehaha流域管理委員會的研究人員將濕地退化定義為:濕地退化是指由于人類活動的影響而使?jié)竦刂荒芴峁┳钚〉墓δ芎蛢r值的變化,主要的人類活動包括排水;分水嶺轉(zhuǎn)移;物質(zhì)填充;挖掘;污染物排放;植被破壞或鄰近高地的管理。該定義強調(diào)了人類活動的影響對濕地功能和價值的破壞.《美國國家食物安全行為指南》為:濕地退化是由于人類活動的影響導(dǎo)致濕地的一種或多種功能減弱.受損或破壞。該定義強調(diào)了人為活動對濕地的作用.指出濕地的退化主要是濕地功能的退化(王世巖.2003,崔保山等,2006)。我國學(xué)者認(rèn)為,濕地退化主要是指由于自然環(huán)境的變化.或是人類對濕地自然資源過度地以及不合理地利用而造成的濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞;功能衰退;生物多樣性減少;生物生產(chǎn)力下降以及濕地生產(chǎn)潛力衰退.濕地資源逐漸喪失等一系列生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)象(張曉龍和李培英,2004;王世巖.2003).濕地退化是—種生態(tài)退化,是自然和人為因素共同作用下濕地生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替過程濕地退化后濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,功能發(fā)生衰退,甚至喪失.系統(tǒng)主要表現(xiàn)出緩沖能力減弱,敏感性和脆弱性增加,對自然或人為擾動的抗逆性降低多樣性減少且趨于單一化。濕地退化的機理從全球范圍看,濕地退化和受損的主要原因是人類活動的干擾,其內(nèi)在實質(zhì)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的紊亂和功能的減弱.而外在表現(xiàn)上則是生物多樣性下降或喪失以及自然景觀的衰退。濕地退化的影響因素主要有以下幾方面:濕地圍墾與資源開發(fā)生物資源利用濕地水資源利用和工程建設(shè)等方面(表6-4)。(一)氣候干旱化水資源系統(tǒng)是時空密切聯(lián)系的動態(tài)系統(tǒng),水量平衡是區(qū)域水資源持續(xù)利用的重要保證。場地水環(huán)境系統(tǒng)是區(qū)域水環(huán)境大系統(tǒng)的一個分支,系統(tǒng)中任何部分的變化必然引起整個區(qū)域水量平衡的變化。由于持續(xù)高溫和干旱,一些地區(qū)的地表水面積銳減,多數(shù)泡沼水量明顯減少,甚至處于枯水狀態(tài),以致濕地礦物質(zhì)富集,水的礦化度增高,形成很多鹽堿化濕地.惡化河流.泡沼的水質(zhì).(二)水利工程設(shè)施影響人為修建一世控制性水利工程如防洪大堤和水庫等,切斷了下游泡沼濕地汛期洪水的補給,破壞了濕地水文過程,出現(xiàn)鹽堿化甚至干涸的現(xiàn)象。如向海濕地的水源主要靠霍林河和額穆泰河補給,但是霍林河上游白云花水庫的修建對下游產(chǎn)生較大的影響.每年的4~6月由于中上游灌溉用水增加.下游水量陡減,如遇到枯水年下游可發(fā)生斷流,沿河濕地得不到充足的地表水補給,水位下降(卞建民等,2004)。(三)土地資源的不合理開發(fā)經(jīng)濟利益的驅(qū)動使人類盲目開墾濕地資源,導(dǎo)致濕地中的蘆葦生長受到嚴(yán)重破壞.面積和產(chǎn)量急劇下降,局部地段濕地面積下降10以上。濕地面積的下降和蘆葦?shù)臏p少,導(dǎo)致濕地的疏干;草根層破壞.降低了濕地對洪水的攔蓄功能。同時,濕地破壞后濕地向地下水補給水分的功能喪失.降低了地下水儲量。濕地疏干後,濕生植被演變?yōu)橹猩蚝瞪脖?覆蓋率降低,擴大了地表蒸騰蒸發(fā).加劇了干旱化.鹽堿化和風(fēng)沙化的程度,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境的惡化。(四)濕地退化的制度成因濕地退化除了認(rèn)識上的原因外,更為重要的是缺乏一套嚴(yán)格的體制和制度來強制性地限制人類活動(鄧培雁和劉威,2007)。市場失靈與濕地退化在理想的市場經(jīng)濟條件下,市場機制可以實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。但在現(xiàn)實中由于前提條件的不足,市場機制通常起不到最優(yōu)配置資源的作用,即經(jīng)濟學(xué)生所謂的市場失靈(marketfailures)p市場失靈可以進一步被定義為.市場在引號經(jīng)濟過程走向社會最優(yōu)化方面的無能為力,其中一個主要方面就是無法把外部影響反映在成本和價格中,或者是減少了效用和利潤,使那些并未直接參與市場活動的當(dāng)事者不得不承受這些外部性的侵害。按照制度理論,濕地功能與效益所表現(xiàn)出的經(jīng)濟屬性,即效益外部性;公共物品性.產(chǎn)權(quán)的不完整性等.在自由市場經(jīng)濟體制的資源配置方式下,均屬于市場失靈的范圍,必然造成濕地資源的過度利用或低效利用,進而造成濕地喪失或退化。(1)外部性的存在:濕地外部性的存在使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)的許多功能與效益+如作為重要物種的棲息地;調(diào)節(jié)氣候.凈化污染物等被排除在市場之外,其他人不用通過市場交換就能獲益,即這些效益具有明顯的正外部性。由于外部性的存在,濕地的市場價格不能如實反映其真實的價值.在開發(fā)利用過程中傾向于櫚濕地低效率配置。(2)公共資源的特性:濕地所提供的許多功能和服務(wù)具有公共物品性質(zhì),扭調(diào)節(jié)氣候;凈化水質(zhì).調(diào)蓄洪水;維持生物多樣性等。由于公共資源的非排他怊決定其消費具有共享性,一個人的消費不會影響或妨礙其他人的消費,即使他不愿意為濕地效益的消費付費.也不可能把他排除于濕地效益的消費之外,這種悍形為消費者"搭便車"提供了可能。由于環(huán)境效益的非排他性在現(xiàn)實中導(dǎo)致市場無力將其外溢的收益內(nèi)部化,無法將"搭便車"者排除于受益范圍,表現(xiàn)出公共犢品特有的強烈外部性,最終導(dǎo)致市場對公共物品的無效配置c這也是濕地價住被低估的原因之一,認(rèn)為濕地的功能與效益是不用付費就可獲得的,濕地具有萄低的價值。(3)產(chǎn)權(quán)不完整:建立明晰的產(chǎn)權(quán)是市場配置資源的根本前提,濕地效益啟外部性特點及非排他性決定了濕地效益產(chǎn)權(quán)的不完整.使得市場機制不能自司將濕地資源配置到最有效的用途.濕地的許多效益常常超出特定濕地系統(tǒng)的空間范圍,濕地所有者對濕地的功能邊界控制能力有限.無法完整地?fù)碛袧竦貛械乃惺找?。政府失靈與濕地退化政府失靈(governmentfailures)是指政府的行為不能糾正市場失靈,反而傳濕地資源配置更加缺乏效率和公平。一般認(rèn)為,政府失靈包括政策失靈和管道失靈。政府失靈導(dǎo)致的濕地退化主要包括:政府的不恰當(dāng)行為導(dǎo)致濕地資源過度利用或污染破壞,缺乏政府干預(yù)所導(dǎo)致的濕地利用方式改變。(1)政策失靈:一些與濕地保護無關(guān)的政府政策往往比直接的濕地政策對濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響更大。例如美國對開墾新耕地的補貼及經(jīng)營上的優(yōu)惠政策就刺激了對濕地的圍墾和開墾i我國過去片面強調(diào)(’以糧為綱,弓1起了大面積毀林開荒;毀草開荒和園湖圍海造田造地等現(xiàn)象,對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)面影響i追求農(nóng)業(yè)高產(chǎn),導(dǎo)致化肥的使用越來越多,而對化肥的補貼,使得化肥大量使用片l起了我國南方一些湖泊及海岸濕地的富營養(yǎng)化問題日趨嚴(yán)重。(2)管理失靈:我國濕地資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護基本上是以行業(yè)和部門管理為主,所涉及的部門;行業(yè);國家與地方;集體與個人之間存在利益沖突,管理牽涉面廣,涉及部門多,常常造成管理上的混亂,不同地區(qū)與部門在濕地開發(fā)和保護管理方面存在各自為政;條塊分割以及機構(gòu)設(shè)置重復(fù)的現(xiàn)象,這些都不利于濕地資源的有效保護和管理.濕地管理體制中存在管理部門間的權(quán)限重疊部分過多,濕地資源的一些產(chǎn)權(quán)同時委托給不同政府部門.相互侵權(quán)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。退化濕地的恢復(fù)濕地恢復(fù)是指通過生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對退化或消失的濕地進行修復(fù)或重建,再現(xiàn)干擾前的結(jié)構(gòu)和功能,以及相關(guān)的物理;化學(xué)和生物學(xué)特性,使其發(fā)揮應(yīng)有的作用.包括提高地下水位來養(yǎng)護沼澤.改善水禽棲息地;增加湖泊的深度和廣度以擴大湖容門普加魚的產(chǎn)量,增強調(diào)蓄功能;遷移湖泊;河流中的富營養(yǎng)沉積物以及有毒物質(zhì)以凈化水質(zhì):恢復(fù)泛濫平原的結(jié)構(gòu)和功能以利于蓄納洪水.提供野生生物棲息地以及戶外娛樂區(qū),同時恢復(fù)水質(zhì)(崔保山和劉興土,1999)。(一)濕地恢復(fù)理論指導(dǎo)濕地恢復(fù)的理論主要有次生演替理論;自我設(shè)計(self-design)理論和人侵(invasion)理論D次生演替理論認(rèn)為,只要將受損生態(tài)系統(tǒng)的生境條件(對濕地而言最重要的是水位)恢復(fù)至受損前的狀態(tài),該系統(tǒng)的植被(乃至整個生物群落)便可以循序地按照一定演替軌跡自動向前發(fā)展,直至恢復(fù)為受拶前水平(所謂的"軌跡模式traiectorymodel)。人工干預(yù)的目的,一是要確保生境條件的恢復(fù),二是要加速這一自然過程。這個指導(dǎo)恢復(fù)生態(tài)學(xué)的核心理論.近來受到了挑戰(zhàn):在圣迭戈灣(sweetwater)沼澤,植被10年來的年間變異及方向不明的變化表明該沼澤植被沒有向原來狀態(tài)恢復(fù)的跡象。自我設(shè)計(或自我調(diào)節(jié))理論認(rèn)為,在微型干擾下,泥炭沼澤可自動恢復(fù).入也種對濕地植被的影響,目標(biāo)種(desiredplant);非目標(biāo)種(undesiredplant)以及外來種在受損濕地中的定居和擴散等都可用該理論描述c(二)濕地恢復(fù)原則及目標(biāo)濕地恢復(fù)的主要原則(1)可行性和可操作性原則:濕地恢復(fù)的可行性包括兩個方面,即環(huán)境的可行性和技術(shù)的可操作性。通常情況下,濕地恢復(fù)的選擇在很大程度上由現(xiàn)在的環(huán)境條件及空間范圍所決定。在了解濕地生態(tài)系統(tǒng)的基底上,找出哪些地區(qū)需要恢復(fù).哪類地區(qū)能夠恢復(fù),采取什么辦法是可行的c(2)稀缺性和優(yōu)先性原則:濕地恢復(fù)要具有針對性,必須要從當(dāng)前最緊迫的任務(wù)出發(fā)。例如一些瀕臨滅絕的動植物物種,它們的棲息地恢復(fù)非常重要.即所謂的稀缺性和優(yōu)先性。(3)最小風(fēng)險和最大效益原則:濕地恢復(fù)不僅要考慮區(qū)域經(jīng)濟承受能力.而且要考慮恢復(fù)的經(jīng)濟效益和收益周期.(4)生物配置多樣性原則:濕地恢復(fù)的過程中,應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件的多樣性,優(yōu)化.配置物種組合,恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。濕地恢復(fù)的目標(biāo)根據(jù)不同的地域條件.不同社會;經(jīng)濟;文化背景要求,確立不同的濕地恢復(fù)目標(biāo):有些目標(biāo)是恢復(fù)到原來的濕地狀態(tài);有些目標(biāo)是重新獲得一個既包括原有特性?又包括對人類有益的新特性狀態(tài)i還有些目標(biāo)是完全改變濕地的原有狀態(tài)等。(三)濕地恢復(fù)的技術(shù)濕地恢復(fù)策略趙曉英和孫成權(quán)(1998)認(rèn)為.不同的濕地類型.恢復(fù)的指標(biāo)體系及相應(yīng)策略有所不同(表6-5)。對沼澤濕地而言,由于泥炭提??;農(nóng)業(yè)開發(fā)和城鎮(zhèn)擴建使?jié)竦厥軗p和喪失.如要發(fā)揮沼澤在流域系統(tǒng)中原有的調(diào)蓄洪水;滯沉積物;凈化水質(zhì);美學(xué)景觀等功能.必須重新調(diào)整和配置沼澤濕地的形態(tài);規(guī)模和位置,因為并非所有的沼澤濕地都有同樣的價值(李麗和石月珍,2004)。就河緣濕地來講,面對不斷的陸地化過程及其污染,其恢復(fù)策略應(yīng)主要集中在洪水危害的減小及其水質(zhì)的凈化上.通過疏浚河道;河漫灘濕地自然化;增加水流的持續(xù)性;防止侵蝕或沉積物進入等來控制陸地化,通過切斷污染源以及加強非點源污染凈化使河流水質(zhì)得以恢復(fù)。對于紅樹林濕地而言.保持陸地徑流的合理方式.嚴(yán)禁濫伐及礦物開采;保證營養(yǎng)物的穩(wěn)定輸入等是其恢復(fù)策略的主要內(nèi)容濕地恢復(fù)策略經(jīng)常由于缺乏科學(xué)知識而無法全面實施,特別是有機體對濕地喪失的原因.濕地的自然特性和對一些顯著環(huán)境變量的控制等要素的響應(yīng)機制還不明確。因此.對濕地水動力的理解及不同受損類型影響的評價是決定恢復(fù)策略成敗與否的關(guān)鍵所在。濕地恢復(fù)的內(nèi)容濕地恢復(fù)總體上應(yīng)以保護;促進恢復(fù)和有條件的適度利用為原則(圖6-8),從濕地水體;底質(zhì)和生物等方面展開.實施內(nèi)外環(huán)境建設(shè);保護利用;理化技術(shù)與生態(tài)工程;傳統(tǒng)模式與高新技術(shù)相結(jié)合的一系列示范工程,實現(xiàn)濕地?zé)o公害產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和資源化處理,恢復(fù)和增加生物多樣性及濕地景觀.改善濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能e通過濕地生態(tài)系統(tǒng)及其生境恢復(fù).實現(xiàn)濕地的防風(fēng)護堤;洪水控制.野生生物保護;水質(zhì)改良;污染控制;污水處理;漁業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)旅游等功能。由于退化濕地生態(tài)系統(tǒng)的脅迫因素和恢復(fù)目標(biāo)不同.其生態(tài)恢復(fù)設(shè)計的總體思路也不同(表6-6)。(1)濕地生境恢復(fù):濕地生境恢復(fù)應(yīng)結(jié)合原有濕地類型和地貌景觀.形成深水.淺水;沼澤;濱水直至旱生的主體生境序列.繼而利用坡度;光照;土壤;水體的組合,對每一生物圈層進行小氣候生境的營造。根據(jù)生態(tài)學(xué)邊緣效應(yīng)原理,注重生境類型間的滲透與過渡,盡可能將那世符合審美情趣的生境與生物群落進行有序組織。(2)棲息地恢復(fù):通過合理設(shè)計物種與生境間的搭配關(guān)系.依據(jù)物種的生態(tài)學(xué)特征和生境大小等.恢復(fù)和改善生物棲息環(huán)境。利用濕地自然景觀要素(如森林.草地;蘆葦?shù)?;淺水帶等),營造鳥類理想棲息地;在河岸生態(tài)園種植濕地植物.為水禽和候鳥提供良好生活環(huán)境;通過天然招引和人工放養(yǎng)手段,經(jīng)過一段時間撫育和自我繁衍平衡后,形成魚類;兩棲類;水禽類等的自然棲息環(huán)境,構(gòu)成較完善的濕地生態(tài)鏈.恢復(fù)濕地生態(tài)穩(wěn)定性和自我維持能力?;谆謴?fù):濕地基底恢復(fù)主要通過工程措施,對濕地地形和地貌進行敢造.維護基底穩(wěn)定與濕地面積,包括基底改造;水土保持;清淤等技術(shù)。水體恢復(fù):濕地水體恢復(fù)包括水溫條件恢復(fù)和水環(huán)境質(zhì)量改善。乓體措施有:筑壩(抬高水位來養(yǎng)護沼澤.增加河體深度和廣度以擴大河容.增強調(diào)蓄功能)及修建引水渠等。濕地水環(huán)境質(zhì)量改善以生物措施為主,如在景觀設(shè)計中有意識仿效自然.種植一些既有良好景觀效果.又能有效凈化水質(zhì)的濕地植物,通過發(fā)達的根系能吸附水中懸浮物。而根系越發(fā)達產(chǎn)生的氧氣越多,使大量好氧菌及深層厭氧菌對水體污染物質(zhì)逐級吸收和降解。土壤恢復(fù):在濕地土壤里加入修復(fù)劑,轉(zhuǎn)化和驅(qū)除污樂物:利用具有超積累功能的植物吸收一些重金屬污染物i在土層缺乏的地方采取客土移植,并適當(dāng)引種植物,通過植物新陳代謝.增加i壤肥力;增加支流數(shù)目.恢復(fù)水文狀況.進而恢復(fù)濕地基質(zhì)條件。通過提高植被覆蓋率.對不同坡度和地形進行改造(如坡改梯;修排水溝等);加強農(nóng)田基本建設(shè);防止水土流失;建立復(fù)合農(nóng)業(yè)系統(tǒng);優(yōu)化施肥等措施促進土壤恢復(fù).濕地生物恢復(fù):濕地植被恢復(fù)可采取物種選育;培植;引入;保護和移植,以及種群動態(tài)調(diào)控;群落優(yōu)化配置與組建.生態(tài)演替控制等技術(shù).使植被覆蓋率達到50以上.在工程實施中.可將水生;濕生植物的種子.根莖;鱗莖.根系.幼苗和成體,甚至種子庫土壤作為濕地植被恢復(fù)的材料。植被恢復(fù)優(yōu)先利用原有種子庫,短期恢復(fù)可選擇育苗。濕地恢復(fù)初期,通常沉水植物困漂浮及水分渾濁,存在生存和繁殖困難而不被考慮,但中;后期引人沉水植物可有效維持底泥穩(wěn)定。濕地植被恢復(fù)過程中,還要對外來物種實施防范性控制和實時控制。防范性控制是從源頭上杜絕外來有害物種和病源蟲源入侵,物種引進要經(jīng)過嚴(yán)格的專家論證和病蟲害檢疫i實時控制是對已發(fā)現(xiàn)的外來物種?評價其環(huán)境效應(yīng)和危害性,對有害外來物種采取生態(tài)控制為主,人工控制為輔的手段.最大限度降低其危害性。物種引入要實施嚴(yán)格的物種篩選與安全測試.確保遺傳穩(wěn)定和生態(tài)安全。濕地結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù):在恢復(fù)濕地動物.植物;水體等自然景觀的同時,創(chuàng)造必要的人工景觀和多種生境,增強濕地景觀美學(xué)感受。主要方法有限公司環(huán)境改造工程,采用蘆葦.灌草;喬木等喜水濕地植物.分不同區(qū)域?qū)ΜF(xiàn)有和規(guī)劃水系的駁岸進行處理,用自然;柔和而有修復(fù)功能的土質(zhì)護岸,使土壤與植物相互作用;植物綠化以多樣性為原則,盡量使用鄉(xiāng)土植物與水生花卉?適當(dāng)選擇常綠樹種?構(gòu)成豐富的景觀效果i低洼部分恢復(fù)水域,采用較多曲折岸線.不僅在空間上形成開敞;幽閉;線狀等變化.而且布置了較多堤;灣;洲;島,達到增強景觀多樣性和增加邊緣生境的目的i島內(nèi)進行魚蝦放養(yǎng)?為景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供支持。
自然囲秦類蟲山化濕地存在的主要問題翟保護恆引人拱水慎蹇殺統(tǒng)圖週地存在的主要問融及理注態(tài)恢豊方案{|:保世弔芒皿力表£"(,濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)設(shè)計及其應(yīng)用范國調(diào)整議地的生恣靈統(tǒng)設(shè)計作為洪水及鵰點池篙染控制的得地d態(tài)設(shè)卄士息工程設(shè)H■技札水土怩持棟■草技術(shù)〔半點曲控制按術(shù);水土流塢控制號保護技術(shù)技術(shù)描施物理r化學(xué)及生輛處理技術(shù)土壊生物自凈技術(shù)就地氓地問幣岸地濕地遞整淀地謹(jǐn)%K濕地開食區(qū)廂地恢復(fù)與血建厘地保護:唯懸采統(tǒng)枸建勺生態(tài)工棉與炕技術(shù)瀆水控制濕地啦it非點源丙蟲悴制能地進計流域農(nóng)業(yè)區(qū)及農(nóng)場區(qū)簸城農(nóng)業(yè)區(qū)用于污水處理的程地忙歳設(shè)汁城審污水"工業(yè)鍛水自然囲秦類蟲山化濕地存在的主要問題翟保護恆引人拱水慎蹇殺統(tǒng)圖週地存在的主要問融及理注態(tài)恢豊方案{|:保世弔芒皿力表£"(,濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)設(shè)計及其應(yīng)用范國調(diào)整議地的生恣靈統(tǒng)設(shè)計作為洪水及鵰點池篙染控制的得地d態(tài)設(shè)卄士息工程設(shè)H■技札水土怩持棟■草技術(shù)〔半點曲控制按術(shù);水土流塢控制號保護技術(shù)技術(shù)描施物理r化學(xué)及生輛處理技術(shù)土壊生物自凈技術(shù)就地氓地問幣岸地濕地遞整淀地謹(jǐn)%K濕地開食區(qū)廂地恢復(fù)與血建厘地保護:唯懸采統(tǒng)枸建勺生態(tài)工棉與炕技術(shù)瀆水控制濕地啦it非點源丙蟲悴制能地進計流域農(nóng)業(yè)區(qū)及農(nóng)場區(qū)簸城農(nóng)業(yè)區(qū)用于污水處理的程地忙歳設(shè)汁城審污水"工業(yè)鍛水分類應(yīng)用范閘&底流濕地垃計摩漏濕地譴汁島嶼序列求建、t哩証甩恢SL生物多樣性恢復(fù)、河逍胳治、沖杭舫護林.生譽定位觀圖口然濕地墳坐邂化或明顯變化{如沼澤陸地[匕濕地變再猊田)提咼植Mffil率、艷戕恢靭、外來麴種榨制.野生刷曲ftt護主境棲,0JtH我Q、水件啊S>I蛾恢臭、娠底恢勾人溝迪和
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