湖滨带的功能及其管理

生态环境 2005, 14(2): 294-298 Ecology and Environment E-mail: 基金项目： 国家重点基础研究规划项目（ 2002CB412307）；中国科学院知识创新工程重要方向性项目（ KZCX3-SW-423）；国家杰出青年科学基金项目（ 70325002） 作者简介： 颜昌宙 （ 1969） ， 男 ， 助理研究员，博士研究生，主要研究方向为湖泊生态学。 E-mail: 收稿日期： 2004-10-26 湖滨带的功能及其管理 颜昌宙 1, 2，金相灿 2，赵景柱 1，邓红兵 1， 许秋瑾 2 1. 中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室，北京 100085； 2. 中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地，北京 100012 摘要： 湖滨带是水陆生态交错带的一种类型，具有重要的生态、社会和经济价值。湖滨带功能主要包括：缓冲带功能、生物多样性及生境保护功能、护岸功能和经济美学价值。湖滨带退化的原因主要是人为因素引起的生物群落结构的逆向演替及生态功能的下降，退化湖滨带生态恢复与重建的理论基础是恢复生态学。湖滨带管理的核心 是湖滨带植被的正确管理，管理的目标是保护与湖滨带密切相关的各种资源和水生态系统，其管理措施主要包括：（ 1）建立植被缓冲带；（ 2）加强湖滨带规划和管理的政策研究；（ 3）加强湖滨带生态监测系统及生态评价指标体系的建设；（ 4）促进湖滨带管理的公众参与。 关键词： 湖滨带；功能；管理；生态恢复 中 图分类号： X171.1 文献标识码： A 文章编号： 1672-2175（ 2005） 02-0294-05湖滨带是水陆生态交错带的一种类型 13，历来是人类活动最集中的场所 4，也是地球上最脆弱的湿地生态系统之一。退化湖滨带往往造成植被破坏，生物多样性下降，湖岸遭受侵蚀，水质恶化，景观美学价值降低，洪涝灾害频繁，影响人民的身体健康和生命财产安全。然而多年来由于大多数人并未意识到湖滨带的重要功能，随着社会经济发展和人类干扰活动的增强，造成大量湖滨湿地资源丧失或退化，严重影响了湖泊流域生态、经济和社会的可持续发展。自 20 世纪 70 年代开始，西方发达国家就开展了相关的研究和实践，以保护自然湿地并恢复退化的湖滨带、河岸带 5。我国虽然起步晚一些，但发展很快，目前湖滨带生态恢复研究已受到广泛重视，并从实验阶 段转向实际应用阶段，例如，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，改善水质和岸带景观 6, 7。 1 湖滨带的功能及其退化原因 1.1 湖滨带的功能 湖滨带属浅水植物湿地型组 8，具有以下 4 个重要的功能 3, 912： （ 1） 对水陆生态系统间的物流、能流、信息流和生物流发挥过滤器和屏障作用的缓冲带功能； （ 2） 保持生物多样性并提供野生动植物栖息地以及其它特殊地的保护功能； （ 3） 稳定湖岸、控制土壤侵蚀的护岸功能； （ 4） 可提供丰富的 资源、多用途的娱乐场所和舒适的环境 13，即经济美学价值。 1.1.1 缓冲带功能 一定宽度的湖滨带通过水 -土壤（沉积物） -植物系统的过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等物理、化学和生物功能效应，可控制、减少来自地表径流的溶解性污染物质，达到降解环境污染、净化水质的目的。因此，具有宽而浓密植被的健康湖滨带被认为是防治湖泊非点源污染的“天然屏障”。河岸带和湖滨带在减少非点源污染物方面的有效性很早即被人们在流域管理实践中认识并加以利用 1416， 例如 ， 尹澄清等发现水陆交错带的人工多水塘系统具有很强的截流来自农 田的径流和非点源污染物的生态功能 17； 1990 年美国环境保护局（ USEPA）研究估计非点源污染占流域污染物总量的 65%18，而植被带的过滤功能可以明显滞留并减少 N、 P 的含量 18, 19，并可通过土壤吸附降解净化径流中的农药，从而防止农药直接污染湖泊。 Lowrance 等的研究表明， 50 m 缓冲区中阿特拉津和草不绿的质量浓度分别从 34 g/L 和 9.1 g/L 减少到小于 1 g/L20。Arora 等发现坡度为 3%的 20 m 的缓冲区可滞留暴雨径流中 8% 100%的除草剂 20。目前，我国湖泊流 域中氮、磷营养负荷主要来自于非点源污染，例如， 1994 年滇池非点源污染的总磷和总氮已分别占总入湖负荷量的 57.9%和 50.4%21，并呈逐年上升的趋势； 1994 年太湖非点源污染的总磷和总氮分别占总入湖负荷量的 30.0%和 59.2%22。因此，恢复湖滨带的缓冲带功能，对于控制湖泊水污染与富营养化、保障饮用水源安全具有十分重要的意义。 影响湖滨带去除非点源污染有效性的主要因素有：缓冲带的尺度（主要指宽度和长度）、植物的群落组成及生长状态、土壤类型、气候、微地貌景观结构和污染源的特性等。 颜昌宙等：湖滨带的功能及其管理 295 1.1.2 生 物多样性及生境保护功能 湖滨带交替出现的干湿变化（干扰）造成了湖滨栖息地和植被拼块的多样性和时间变化性，并产生一些依赖这种生境的特有物种。这种景观异质性程度的提高增加了湖滨带内边缘种的丰富度，同时提高了潜在的总物种的共存性。同时，不间断的湖滨植被能维持诸如水温低、含氧高的水生条件，有利于某些鱼类生存，并为水生食物链提供有机质，特别是挺水植物和沉水植物为产粘性卵的鱼类提供了重要的附着基质，使得湖滨带成为鱼类重要的孵化和哺育场所，此外，湖滨带的植被覆盖，可以减缓洪水影响，有利于稳定相邻的两个生态系统。以上的生态 功能归纳起来主要为： （ 1） 增加物种种类的多样性（常住和暂时）； （ 2） 为该地区野生动植物提供生境或其它资源； （ 3） 调蓄洪水并稳定相邻的两个生态系统。 1.1.3 护岸功能 湖滨带植被护岸功能主要表现在以下 2 个方面： （ 1） 减小湖流流速从而降低风浪袭击湖岸的强度，保护湖岸免受风浪的直接冲刷和侵蚀； （ 2） 通过湖滨带植物根系增强湖岸亚表层的强度以提高湖岸的稳定性。影响湖滨带护岸功能的主要因素有：湖滨带植物覆盖的密度与类型、湖岸性质、湖流和泥沙等，其中植物覆盖的密度与类型对湖岸侵蚀的防护作用影响较大。一般植物的固岸作 用主要是通过植物根系渗入土层以增大湖岸稳定性和抵御泥沙侵蚀。国外的试验结果表明，植被覆盖度高的滨岸带沉积物抵抗侵蚀的能力是没有植物根系作用影响的 2 万倍 23。 1.1.4 经济和美学价值 在湖滨带内，水分充足，光照充分，来自陆源和湖源的沉积使得湖滨带内的有机物和营养物质十分丰富，这些都造成了湖滨带很高的初级生产力。湖滨带内丰富的多种生活型的植物资源和野生动物资源，不仅使湖滨带具有很高的生物资源开发潜力，而且造就了湖滨带独特而秀丽的自然景观，可提供多用途的娱乐场所和舒适的环境。因此，湖滨带具有很高的经济和 美学价值，是重要的旅游资源。同时，湖滨带内较高的生物多样性以及环境因子与动植物群落之间存在的复杂联系，也为教育和科研提供了重要的基地。 1.2 湖滨带退化的主要原因 湖滨带退化的实质是交错带结构、生态过程受到干扰、破坏和生态功能下降，而外在表现则是生物多样性下降以及自然景观的退化 8。从湖滨带退化的机理而言，主要有物理、生物和化学等三方面，包括自然变化和人类作用的影响。它们的具体表现形式如下：围垦湖滨湿地或滩地用于农业、旅游、交通、村镇用地；筑堤、建坝（如水利电站）改变了湖滨湿地的水文过程和浅滩环境；过 度开发湖滨带内的生物资源；废弃物堆积和污染物排放造成的水质和土壤污染等。由此可见，目前湖滨带退化的主要原因是人类干扰活动引起的逆向演替。 2 退化湖滨带生态恢复的理论基础及技术方法 湖滨带生态恢复的理论基础是恢复生态学 24,25。恢复生态学理论主要有演替理论、自我设计理论和入侵理论等 26, 27，其中占核心地位的则是演替理论。目前退化湖滨带生态恢复的基本思路是通过对一定生境条件下湖滨带生态系统退化原因及其机理的诊断，运用生物、生态工程的技术与方法，依据人为设定的目标，选择适宜的先锋植物，构造种群和 生态系统，实行土壤、植被与生物同步分级恢复，以逐步使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽可能地恢复到原有的或更高的水平 28,29，最终达到生态系统的自我维持和良性循环状态。很显然，湖滨带恢复和重建过程是人为或自然因素破坏过程的逆向演替，人工干预的目的，一是要确保生境条件的恢复，二是要加速演替的自然过程。 湖滨带恢复的目标、策略不同，拟采用的关键技术也不同。根据湖滨带的构成和生态系统特征，湖滨带的生态恢复可概括为：湖滨带生境恢复、湖滨带生物恢复和湖滨带生态系统结构与功能恢复 3个部分。湖滨带的生态恢复技术也可 以划分为湖滨带生境恢复技术、湖滨带生物恢复技术和湖滨带生态系统结构与功能恢复技术 3 大类（见表 1）。这些技术有的已经建立了一套比较完整的理论体系，有的正在发展。在许多湖滨湿地恢复的实践中，其中一些技术常常是集成应用的，并可取得显著效果。 同时，按照湖滨带的景观类型和土地利用性质，湖滨带生态恢复工程模式还可划分为滩地模式、河口模式、陡岸模式、鱼塘模式、农田模式、堤防模式等 6 种类型 30，进行相应的生态工程规划和设计。 3 湖滨带的管理 3.1 湖滨带管理的目标及原则 湖滨带管理是湖泊流域生态系统管理的重要环节，加强退化湖滨带的管理是湖泊生态环境保护的重要工作 31。湖滨带管理是针对特定的生态系统（湖滨带）来进行的管理活动，它建立在生态系统管理的基础上，其核心应该是湖滨带植被的正确管理，管理的目标是保护与湖滨带密切相关的各种资源和水生态系统，在发挥陆地生态系统和湖滨带本身最大效益的同时，使水体得到更好的保护和恢296 生态环境 第 14 卷第 2 期（ 2005 年 3 月） 复，并且为动植物提供适宜的生境条件。 要建立一个可持续的、“健康”的湖滨带生态系统，不仅应该注重湖滨带资源的管理和利用，更要注重湖滨带功能和生物多样性的重要作用，其措施之一就是建立植被缓冲带 32， 以持久地保护水域和湖滨带物种的生存。为此，湖滨带管理应当遵循如下原则： （ 1）生态功能优先，生态效益是湖滨带管理所追求的主要目标。因此，应按生态敏感程度，实施湖滨带的分区管理。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、合理的开发利用，同时应提高自然资源的利用价值。 （ 2）要实行整体性管理原则。在景观尺度上进行湖滨带管理，保护和恢复湖滨带的生物多样性，而不要以简单的行政区划和小尺度的局部视野来实施湖滨带管理。 （ 3）湖滨带功能的恢复还应包括对洪水的管理，入湖河流生态廊道恢复，以及改变人为的影响因素（如围垦、围网养殖、过度发展的旅游业）等。 （ 4）关注社会对湖滨带资源的需要，使之尽可能与可持续的资源利用方式和湖泊带生态功能保持一致，控制湖滨区污染和生态破坏。 3.2 湖滨带的管理措施 面对湖滨带日趋严峻的生态环境问题，加强退化湖滨带的科学管理，已是生态学和现代环境科学的重要任务。 （ 1）大力鼓励湖滨带植被的恢复与重建，防止湖滨植被带破碎化而成为一些较短的片段，即使在农业区域附近，也至少应保持 5 m 宽的湖滨植被缓冲带 32。因此，应全面科学地评价“围垦”，处理好田湖矛盾，有步骤地实施退田还湖、还 林还草计划。 （ 2）制订有关法律法规，强化湖滨带开发和管理的政策研究。在生态评价的基础上划定湖滨带保护区（湖滨带中最具活力和功能的地段），确定湖滨带宽度，制定湖滨带缓冲区设计标准及其管理要求，为具体的湖泊保护提供理论依据；切实加强湖滨带内的土地利用规划和管理，严格限止在水位变幅区内的生产生活活动，同时应实行污染物总量控制，减少湖滨带污染物排放，控制湖滨区污染。 （ 3）加强湖滨带生态监测系统及生态评价指标体系的建设；结合流域管理，科学合理地制定湖滨带规划 。 （ 4）实现湖泊生态保护由个别专业部门管理向一体化管理及社区管理转变，提高全民生态环境保护意识和素质，促进湖滨带管理的公众参与。 4 结语 相对于其他受损生态系统而言，退化湖滨带的生态恢复及其管理是一个新兴的领域。目前我国很多地区存在湖泊富营养化、湿地退化、物种急剧减少等生态环境问题，因此，开展退化湖滨带生态恢复与管理等相关方面的研究有着十分重要的意义，也是未来一段时期内生态学工作者和管理者面临的机遇和挑战。 最后需要指出的是，退化湖滨带生态恢复是一个跨越较长时间尺度的过程，在恢复或重建期能否持续地保证 人力、物力和资金的投入，并采取适宜的管理方式，则是湖滨带生态恢复成功与否的关键。 参考文献： 1 邓红兵 , 王庆礼 , 蔡庆华 . 流域生态学 : 新学科、新思想、新途径 J. 应用生态学报 , 1998, 9(4): 443 449. 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Ecological function of inland aquatic-terrestrial ecotone 表 1 退化湖滨带生态恢复与重建技术体系 Table 1 The technological systems of ecological restoration and reconstruction of lakeside zone 恢复类型 恢复对象 技术体系 生境条件 土壤（基底） 基底修复 物理基底改造技术、生态堤岸技术、生态清淤技术等 水土流失控制 坡面水土保持草林复合系统技术、土石工程技术等 土壤肥力恢复 少耕、免耕技术，生物培肥技术等 土壤污染控制 土壤生物自 净技术、废弃物的资源化利用技术等 水体 水文条件恢复 湖泊水位调控、河流廊道恢复、配水工程技术等 水质改善 污水处理技术、湖泊富营养化控制技术、人工浮岛技术等 生物因素 物种 物种引入、恢复与保护 物种选育和培植技术、先锋物种引入技术、土壤种子库引入技术、物种保护技术等 种群 种群行为控制 种群扩增及动态调控技术，种群竞争、他感、捕食等行为控制技术 群落 群落演替控制与恢复 群落演替控制与恢复技术、群落结构优化配置与组建技术等 生态系统 结构与功能 生态系统结构与功能恢复 生态系统结构 及功能的优化配置与调控技术、生态系统稳定化管理技术、景观设计技术 颜昌宙等：湖滨带的功能及其管理 297 and foreground of its protection and exploitationJ. Acta Ecologica Sinica, 1995, 15(3): 331 335. 4 王云飞 , 潘红玺 , 吴庆龙 , 等 . 人类活动对洱海的影响及对策分析J. 湖泊科学 , 1999, 11(2): 123 128. WANG Y F, PAN H X, WU Q L, et al. Impacts of human activity on Erhai Lake and countermeasuresJ. Journal of Lake Sciences. 1999, 11(2): 123 128. 5 张建春 , 彭补拙 . 河岸带研究及其退化生态系统的恢复与重建 J. 生态学报 , 2003, 21(1): 56 63. ZHANG J C, PENG B Z. 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Key Lab of System Ecology