《1 前言》

1 前言

湖滨带又被称为水陆生态交错带,是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的功能过渡区,其空间范围主要取决于周期性水位涨落时湖滨干湿交替变化的空间结构[1]。 按地形条件可划分为河口型、堤防型、滩地型(如湖滨湿地)和陡岸型(如岩岸和砾石岸)等类型。 随着工农业发展、人口增长以及人类不合理开发活动的加剧,越来越多的湖滨交错带结构、生态过程受到干扰和破坏,生态功能下降,外在表现为生物多样性下降及自然景观的退化[2]

湖滨带生态恢复是指通过对湖滨带生态系统退化原因及其机理的诊断,运用生物、生态工程的技术,逐步使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽可能恢复到原有的或更高的水平[3,4],最终达到生态系统自我维持和良性循环状态。

《2 湖滨带的功能》

2 湖滨带的功能

湖滨带在涵养水源、蓄洪防旱、促淤造地、净化水体、维护生物多样性和保持生态平衡等方面有重要的作用,具体表现为[5 ~7]:a. 对水陆生态系统间的物流、能流、信息流和生物流起过滤器和屏障作用;b. 保持生物多样性并为野生动植物提供栖息地或其他特殊地;c. 稳定湖岸、控制土壤侵蚀;d. 创造资源丰富、用途多样的娱乐场所和舒适的环境。

《3 湖滨带恢复与重建的不同阶段》

3 湖滨带恢复与重建的不同阶段

湖滨带生态系统的恢复与重建主要分为前中后三个阶段。 阶段一:主要是根据湖滨带的具体情况,通过模拟和综合评估提出最佳的恢复方案;阶段二:主要是恢复与重建过程的实施,根据具体情况选择一种或多种技术相结合的工程方案,以期达到最好的效果;阶段三:主要是施工后的综合管理,这一过程的主体一般多由政府机关或社会团体来完成[8 ~10],具体各项技术对比见表 1。

《表 1》

表 1 湖滨带生态系统恢复与重建技术[11]

Table 1 The technologies of ecological restoration and reconstruction of lakeside zone

  

《4 湖滨带恢复与重建的主要内容》

4 湖滨带恢复与重建的主要内容

湖滨带生态系统恢复与重建的主要内容大体上可以归结为生境恢复、群落结构恢复和生态系统功能恢复等 3 个方面[12]

《4.1 生境恢复》

4.1 生境恢复

生境恢复主要包括湖滨带底质修复、湖泊水文和水质条件的改善等。

底质修复的主要工作之一是淤泥的疏浚,清除含高营养盐的表层沉积物及其表面由营养物质形成的絮状胶体、半休眠状活体藻类和植物残骸等[13],进而降低内源污染。 疏浚时要防止密闭和抽吸扰动底泥而降低疏浚效果。 底质修复的另一项主要工作是营造沉水植被恢复的环境条件,湖滨带的地形地貌、受光量、水温、水深和水动力条件等都影响水生植物生长和繁殖[14]

水质控制技术主要有湿地面源污染控制技术、高营养底泥疏浚技术及引水冲洗等。 其中引水冲洗可以打破藻类生长—磷释放的循环[15],pH 也相应降低,同时可快速提高湖水的透明度,有利于沉水植物的生长和生态系统的恢复[16]。 湖泊的水位、风浪均对水生植被的恢复有着重要的影响[17],因此,在湖泊敞水区采取工程措施进行风浪控制是十分必要的。

《4.2 群落结构恢复》

4.2 群落结构恢复

群落结构恢复应优先选用适应环境条件、净化和抗干扰能力强的土著种[14];群落空间配置要根据湖滨带形态、底质、气候和水文条件等因素,合理配置不同生活型植物[18];同时应结合优势种的季节变动性,保证水生植物具有周年连续性[19, 20]

《4.3 生态系统功能恢复》

4.3 生态系统功能恢复

生态系统功能恢复主要包括生态系统结构、功能的优化配置和调控、生态系统稳定化管理、景观设计及建立生态监测指标体系等。 生态系统的调控是以生态演替理论为基础,通过对生态系统施以人为作用,促使其结构和功能向人们需要的方向演替,在对太湖及滇池围隔实验研究中,通过配置不同食性鱼类,围隔内浮游植物及水生微管束植物的种类组成和群落结构发生了显著变化[21,22]。 表 2 为湖滨带生态系统恢复与重建技术体系的详细介绍。

《表2》

表 2 湖滨带生态系统恢复与重建技术体系[12]

Table 2  The technological systems of ecological restoration and reconstruction of lakeside zone[12]

《5 湖滨带生态系统恢复与重建的判定》

5 湖滨带生态系统恢复与重建的判定

判定一个生态系统的功能是否恢复应包括以下两个方面[23]:公众社会感觉到的恢复和已被科学证明的恢复,主要包括:恢复基本的生境条件,减少和控制内外源污染;实现湖滨带的基底稳定,保证生态系统发育与存在的基本载体;调整生物类群组成结构,增加湖滨带的生物多样性,提高生态系统的生产力和自我维持能力;增加视觉和美学享受,提供适宜的休息环境等。

《6 湖滨带的管理》

6 湖滨带的管理

湖滨带的管理应考虑以下方面:a. 按生态敏感程度实施分区管理,湖滨带水位变幅区宜保持自然特征,陆地和水域可进行有限度的、合理的开发;b. 实行整体性管理,按照景观尺度而不是以简单的行政区划和局部视野来管理湖滨带;c. 设立湖滨植被缓冲带,有步骤地实施退田还湖还林还草计划[24];d. 在生态评价的基础上划定湖滨带保护区,确定湖滨带最适宽度,制定湖滨带缓冲区设计标准及管理要求,为湖滨带保护提供理论依据;e. 湖滨带生态保护应由个别专业部门管理向一体化、社区化管理转变,促进公众参与湖滨带的管理[12]

《7 国内外湖滨带生态系统恢复研究进展》

7 国内外湖滨带生态系统恢复研究进展

从 1975 年以来,美国政府连续拨款支持湖泊恢复的研究和技术发展,包括湖泊营养状况分类、恢复计划实施的可行性研究及恢复项目实施的反应评价等。 1976—1980 年 6 000 多万美元用在湖泊分类和恢复项目的实施上,1981—1985 年又增加了 3300 万美元的拨款作为 EPA (Environmental Protection Agency,美国环境保护局)湖泊恢复计划的预算,由于生态恢复计划的实施,华盛顿湖富营养化水质控制与改善方面取得了明显的效果,被视为湖泊生态恢复的范例[25 ~27]。 加拿大大湖地区的 8 个州和 Ontario 省开展了对大湖修复实施计划,内容包含地理范围的界定、修复效益、问题原因、修复措施及具体实施等[28]。 1993 年丹麦计划在近几年内分别降低湖泊氮和磷 50 %和 80 %[29];瑞典的 Trummen 湖通过生态工程的综合治理,水质得到很大改善[30]

中国科学院水生生物研究所对长江中下游典型浅水型湖泊,如武汉东湖、洪湖和保安湖等的生态系统特征、湖泊富营养化机理和水域生产力等进行了长期的调查研究,积累了丰富的资料[31 ~35];中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院生态环境研究中心对江苏太湖、安徽巢湖的富营养化形成与发展进行了系统的研究分析,提出了流域控制规划和多水塘系统净化技术[36,37];中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国环境科学研究院分别在云南滇池和洱海开展了湖滨带生态恢复工程,以抑制蓝藻生长,改善水质和岸边景观[38,39]。 中国科学院动物研究所与天津市汉沽区环保部门将沿海滩涂荒地修建的污水库改造成多级人工可调控氧化塘,净化城市化工废水和生活污水,改善蓟运河河口和渤海湾的生态环境状况[40];中国科学院地理研究所、动物研究所和生态环境研究中心在对河北白洋淀生态系统特征进行深入细致的研究基础上,提出白洋淀区域水污染控制、水域生态系统修复的综合技术方案[41]

《8 问题和展望》

8 问题和展望

我国湖滨带恢复的工作必须符合本国国情,可以借鉴国外先进的经验和技术,但不能完全照搬。无论我国的人口压力、生产规模与方式、经济和财政实力,还是自然环境类型、水域生态系统的特性等诸多方面都与国外存在较大差异,应根据不同的功能制定不同的评价指标和标准,采取不同的恢复措施。