（果树学专业论文）西溪湿地（西区）生态环境状况调查及生态修复对策研究.pdf

致谢 本论文是在导师张放教授悉心指导下完成的，实验设计操作步骤论文撰 写的每一环节都凝聚着导师的心血和智慧导炳深入农村，深入基层，一心为农 民的治学方向是我追求的；导师忘我的敬业精神踏实的工作作风是我所敬佩的； 导师灵活出来各种事物关系的能力是我努力学习的导师指定我的学业，关心我 的生活传授我做人的道理在导师身边学习的两年是我收获做大的两年，硌将 让我终身受益在论文完成之际，谨向导师止以最诚挚的谢意和最衷心的祝愿! 在两年的学习和研究中，浙江大学果树研究所陈力耕教授，滕元文教授、刘 永立教授、郭延平教授、张士良老师等以及农业与生物技术学院、园艺系、果树 所的领导和老师们都给予我很多的关系，帮助和指导，使我的论文得以顺利的完 成，在此深表感谢! 感谢师姐石乐娟卜岩枫；师兄叶晓伟；师妹华桂芳；舍友黄珠朱建芳、 黄丹；好友翟玫瑰；校友高月，刘璐璐、何风杰、谭金娟、陈妙金、蔡丹荚等， 在我的学习和生活中都给予了很多的关心和帮助，伴我度过了人生中最宝贵的两 年学习生涯，为我的人生留下了美好的回忆在此向他们表示最衷心的感谢和最 诚挚的祝福! 特别感谢我的父母和男友及其它家人在我攻读学位期间无所地给予我物质 上的资助和精神上的支持! 感谢所有支持过我，关，心过我的亲人，朋友和同学! 感谢你们对我真心的爱和真诚的帮助! 唯有不断的努力进步，才能报答你们! 谨向参加本论文评阅，答辩和对本论文提出宝贵意见的所有专家，朋友致以 最诚挚的谢意和最衷心的祝愿! 最后，再次感谢大家! 我将把美好的研究生生活永远铭记在心，踏实勇敢的 开始我的工作生涯 李紫芳 2 0 0 7 年0 5 月于浙江大学华家池畔 浙江大学硕士学位论文 中文摘要 湿地是地球表层独特而重要的生态系统，与森林、草地、农田、海洋等生态 系统共同维系着地球表层生物多样性和生态平衡，是功能独特不可代替的自然综 合体湿地具有重要的经济功能，为人类提供动植物产品与水资源，是人类生存 的支撵系统之一；而且湿地还具有强大的生态服务功能，可以调畜洪水、净化水 质、维持生物多样性等。湿地国际( w e t l a n di n t e r n a t i o n a l ) 所列出的湿地功能就 达1 4 项之多。 西溪湿她是杭州市区最重要的城市湿地，是杭州市宝贵的生态与文化资源， 类似的城市湿地在全国乃至世界各城中并不多见。西溪湿地历史悠久，在宋朝至 明清时期一直享有美誉。多为皇室和文化名流所关注。 近代以来，由于人类活动的频繁介入，位于城郊结合部的西溪湿地受到城市 建设和开发的严重侵占，同时，随着湿地内居民入口的增长和生产活动的不断扩 展，湿她内生态环境受到破坏。周边地区的快速开发也严重威胁着西溪湿地的生 态和环境质量。西溪湿地的自然地理面貌变迁巨大，原有自然或人工湿地的循环 运转系统遭到了破坏，现行生态系统已无法进行有效的自循环运转。参考西溪湿 地的相关古代文献记录，运用现代生态学、生物学、地质学、气候学等研究成果， 恢复其湿地生态系统，已迫在眉睫。 本文通过对西溪湿地磋区的地表水环境质量、空气环境质量、声环境质量的 监测以及对西区植物资源、水生生物资源的调查，来分析西溪湿地西区的生态环 境存在的问题，进而为西区生态修复提供基础材料和建议。主要调查结果如下： 一、西溪湿地西区环境质量调查 1 地表水环境质量受本区域内和上下游生活、农业、工业和航运的影响， 目前西溪湿地水域污染较严重。沿山河、秋雪庵、五常港、蒋村港、朝天莫港、 严家港、余杭塘河和养殖鱼塘的水质监测结果表明，各个断面均有指标超地表 水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) v 类标准，超标项目主要集中在氨氮、总 磷和总氮上秋雪庵和朝天莫港水质相对较好总体来说，本区域内水环境质量 浙江大学硕士学位论文 劣于v 类水质。 2 空气环境质量本区域空气环境质量总体较好。现状监测结果表明，二氧 化硫和二氧化氮日均浓度范围分别为o 0 2 9 0 0 4 1 毫克，立方米和0 0 5 1 0 0 8 0 毫克，立方米，均达到了环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 - - 1 9 9 6 ) 一级标准；但 是受城市和本区域内建筑等扬尘的影响，t s p 超标比较普遍，日均浓度范围为 0 3 1 9 1 0 0 7 毫克，立方米。 3 声环境质量本区域声环境质量较好。除绕城高速路测点由于车流量较 大，造成昼夜间噪声超标以及个别测点由于夜间施工造成夜间噪声超标外，其余 各测点均能达到城市区域环境噪声标准( g b 3 0 9 6 - 9 3 ) 中各功能区相应的标准 二、西溪湿地西区生态状况调查 1 植物资源西溪湿地有维管植物2 5 4 种，隶属于2 0 4 属9 1 科。其中蕨类 植物8 科9 属9 种；裸子植物4 科6 属7 种；双子叶植物6 7 科1 4 6 属1 8 4 种； 单子叶植物1 2 科4 3 属5 4 种。在西溪湿地维管束植物属的分布区类型中，热带 性质的属有9 1 属，占总属数的4 7 5 ，处于主导地位，反映出西溪湿地维管束 植物的分布与本地所处的气候带相适应。世界分布有3 5 属，占总属数的1 7 2 也 是湿地植被的主要组成成分或关键属。特有属匮乏 2 水生生物资源西溪湿地河道现已记录的浮游藻类植物有5 门3 9 种，其 中绿藻门1 6 种，占4 1 1 ；硅藻门1 2 种。占3 0 8 ；裸藻门6 种，占1 5 4 ； 金藻门3 种，占7 8 ；篮藻门2 种，占5 1 ；池塘中的浮游藻类植物有5 门 2 9 种，其中绿藻门有1 2 种，占4 1 4 ；篮藻门8 种，占2 7 6 ：裸藻门7 种， 占2 4 2 ；隐藻门和甲藻门各1 种，各占3 4 。 西溪湿地已记录的浮游动物有3 1 种，其中原生动物9 种、轮虫类1 3 种、枝 角类6 种、桡足类3 种。 关键词：西溪湿地；地表水；环境空气；声环境；植物资源；水生生物 2 浙江大学硕士学位论文 刖舌 1 选题依据及研究的意义 湿地是重要的生态系统之一，具有非地带性的特点，在各气候带均有分布 湿地具有重要的经济功能，为人类提供动植物产品与水资源，是人类生存的支撑 体系之一：而且湿地还具有强大的生态服务功能，可以调蓄洪水、净化水质、维 持生物多样性等。 西溪，曾与西湖、西蛉并称为杭州。三西。，以其独特的江南水乡风光，构成 了杭州历史上优美的风景画卷。并留下了丰厚的人文积淀西溪湿地发现于东晋， 发展于唐宋，盛于明清，衰于民国，致使逐渐淤塞以至于几近湮灭 历史上的西溪，地广人稀，面积有6 0 平方公里。近2 0 年来，城市迅猛向湿 地进逼，当地居民圈水养鱼，围荡造田、办厂建屋，湿地大量水域随着城市化趋 势的演进而迅速消失。到本世纪初，西溪湿地面积已锐减到1 0 0 8 平方公里。 就在这1 0 平方公里范围内，聚集了约1 ，3 万常住人口和近万名外来人口，居 民在湿地圈围了约3 0 0 0 个池塘养鱼养鳖，饲养了2 5 0 0 0 余头生猪。人头”、。猪 头”、。鱼头。、。机头( 企业污染) ”多头排污，湿地内河道淤塞，水质极差，生态 功能日渐丧失；湿地内违章建筑随处可见，湿地优美的自然景观已不复存在；前 人的诗词、匾额、碑刻等已散落流失，湿地的。冷、野、淡、雅”的意境亦已逐渐 消退。西溪湿地已面临彻底消失的危险! 这一状况引起了杭州市委、市政府的高度重视，市委书记王国平多次到西溪 湿地考察，并作出决策，抢救西溪湿地1 2 0 0 3 年8 月，西溪湿地综合保护工程正式启动。 本项目就是为西溪湿地三期工程做前期工作，为西溪湿地西区的环境和生态 修复提供基础资料和意见建议。 2 主要研究内容 2 1 西溪湿地西区环境状况 主要包括地表水环境质量、环境空气质量、声环境质量。 浙江大学硕士学位论文 2 2 西溪湿地西区生态状况 主要研究西区植物种类、维管植物区系组成及其特征，浮游藻类植物种类构 成，浮游动物种类构成。 3 研究方法 对环境状况的调查根据国家环保局各项标准进行，分别布设采样监测点，同 时与西溪湿地一期做对照。 本文根据对西溪湿地植被的实地调查并参考前人的工作，对西溪湿地的的植 物区系进行详细的分析与讨论。 对浮游生物的调查采用采样法进行采样，并进行显微观察 4 浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述 湿地( w e t l a n d ) 是地球上水陆相互作用形成的具有多功能独特的生态系统， 它在抵御洪水、调节气候、调节径流、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡 等方面具有其他系统锁不能替代的作用，被成为“地球之肾”和“生物超市”【1 - 3 1 目前，全世界约有湿地5 1 4 亿公顷，加拿大湿地面积居世界之首，约1 2 7 亿 公顷，占全世界湿地面积的2 4 ，美国1 1 1 亿公顷，其次为俄罗斯，中国，印 度等。我国湿地面积约占世界湿地面积的1 1 9 ，居亚洲第一位，世界第四位【4 l ， 在世乔上具有举足轻重的地位。 然而，随着人类活动的加剧和经济的发展，脆弱的湿地生态环境不断遭到破 坏首先是湿地面积锐减，据不完全统计，我国沿海地区已丧失滨海滩涂湿地面 积约1 1 9 万公顷，因城乡工矿占用湿地约1 0 0 万公顷，两项相加等于削减了5 的沿海湿地面积；其次是湿地的污染加剧，仅2 0 世纪的8 0 9 0 年代的1 0 多年 间，就有2 0 的湖泊因污染丧失了基本使用功能( 水质为v 类) ，约躺的湖泊 受到不同程度的富营养化污染危害，其中约1 0 的湖泊达到严重富营养化程度【5 哪。这些问题已严重损害了湿地的生态系统服务功能，影响了湿地资源的可持续利 用 第一节湿地的定义 1 湿地定义的概况 到目前为止，国际上并没有统一的湿地概念。一般认为，湿地经常位于深水 系统和高地系统之间的边缘，受深水系统和陆地系统的共同影响，是地表长期或 季节性积水的景观类型。国际自然保护联盟( i u c n ) 把湿地生态系统，森林生态系 统和农田生态系统并称为全球陆地三大生态系统1 7 。复杂的地理条件形成了多 种类型的湿地。虽然不同类型的湿地具有不同的特征，但它们具有一些共性特征， 即所有湿地都有长期、季节性浅层积水或者土壤饱和；常常具有独特的土壤条件， 长期处于厌氧环境或厌氧环境与好氧环境交替，积累有机植物并且分解缓慢；具 有多种多样的适应淹水或土壤饱和条件的动物和植物，缺乏不耐水淹的植物。 浙江大学硕士学位论文 由于湿地类型的多样性、分布的广泛性、面积的差异性、淹水条件的易变性， 以及湿地边界的不确定性，对湿地进行科学的定义比较困难，目前尚无统一的、 被普遍认同的湿地定义。由于湿地经常位于水陆交错地带，受水陆系统共同作用， 因此许多学者不是将湿地归属于陆地系统，就是将湿地归属于水体系统。这一缺 陷导致了湿地管理、分类中出现混淆和矛盾。但湿地定义多样性也是正常现象， 反映了湿地的类型，大小、区位和环境条件的复杂性与多样性。 在湿地例( w e t l a n d s ) ( w j m i t s c h 等) 一书中对湿地概念进行了评述： 由于认识上的差异和目的不同，使得不同的人对湿地定义强调不同的内容，如湿 地科学家考虑的是伸缩性大、全面而严密的定义，以便于进行湿地分类、野外调 查和研究；湿地经营者则关心管理条例的制定，以阻止或控制湿地的人为改变。 因此需要准确而有法律效力的定义。由于人们的各种需要不同，便产生了各种不 同的湿地定义。 2 几种主要的湿地定义 最早关于湿地的定义之一，是由美国鱼类和野生动物保护协会1 9 5 6 年提出， 发表在报告集美国的湿地【1o 】上，通常称之为通报3 9 。即“湿地”一词是指被 浅水或暂时性积水所覆盖的低地，一般包括草本沼泽( m a r s h e s ) 、灌丛沼泽 ( s w a m p s ) 、苔藓泥炭沼泽( b o g s ) 、湿草甸( w e t m e a d o w ) 、泡沼( p o t h o l e s ) 、浅水 沼泽( s l o u g h s ) 以及滨河泛滥地( b o t t o m l a n d ) ，也包括生长挺水植物( e m e r g e n t v e g e t a t i o n ) 的浅水湖泊或浅水水体，但河、溪、水库和深水湖泊等稳定水体不包 括在内，因为这些水体不具有这种暂时性，对湿地土壤植被的发展几乎毫无作用。 该定义强凋了湿地作为水禽生境的重要性，包括2 0 种湿地类型，直到2 0 世纪7 0 年代一直是美国所用的主要湿地分类基础但该定义对水深未做规定 美国军人工程师协会在1 9 7 7 年“清洁水行动”增补本的4 0 4 议案要求下， 给出了如下湿地定义【1 1 】：“湿地这一术浯是指明那些地表水和地面积水浸淹的频 度和持续时间很充分，能够供养( 在正常环境下确实供养) 那些适应于潮湿土壤的 植被的区域。通常湿地包括灌丛沼泽( s w a m p s ) 、草本沼泽( m a r s h e s ) 、苔藓泥炭 沼泽( b o g s ) 、以及其他类似的区域。”这一概念只给出一项指标即植被，主要是 为了管理中应用的简便。 6 浙江大学硕士学位论文 湿地较为综合的定义是美国鱼类和野生动物保护协会1 9 7 9 年提出的，也是 科学家经过多年的考证所采纳的一个这一定义发表在题为美国的湿地和深水 生境分类的研究报告中。定义如- f t l 2 l ：“湿地是处于陆地生态系统和水生生态 系统之间的转换区，通常其地下水位达到或接近地表，或者处于浅水淹覆状态， 湿她必须具有以下凡个特点之一以上的特征：( a ) 至少是周期性地以永生植物生长 为优势；( b ) 基质以排水不良的水成土为主；( c ) 土层为非土质化土( n o n s o i l ) ，并且 在每年生长季的部分时间水浸或水淹。”当前，这一概念在美国最为广泛地被湿 地科学家所接受。这一概念为美国的湿地分类和湿地综合调查提供了依据 在2 0 世纪9 0 年代初期。美国国会要求非盈利的美国国家科学院任命一个 委员会( n a t i o n a lr e s e a r c hc o u n c i l ，n r c ) ，对湿地的特征进行科学的评价委 员会的1 7 名委员于1 9 9 3 年9 月召开了第一次会议。2 年以后，出版了湿地： 特征和边界，将湿地定义为：“湿地是一个依赖于在基质的表面或附近持续的 或周期性的浅层积水或水分饱和的生态系统，并且具有持续的或周期性的浅层积 水或饱和的物理、化学生物特征。通常湿地的诊断特征为水成土壤和永生植被。 除非特殊的物理化学，生物条件或人为因素，使得这些特征消失或阻碍它们发育， 湿地一般具备上述特征。”尽管这个定义很少正式使用，但它是很综合的湿地科 学定义与美国鱼类和野生动物保护协会的定义一样，这个定义也使用了“水成 土壤”、“水生植被”的名词 1 9 9 5 年美国农业部通过其下属的土壤保护组织( 即现在的自然资源保护联 盟，n r c s ) ，开始关注湿地的定义。在“食物安全行动”列出了“s w a m p b u s t e r ” 的条款，湿她被定义为：“湿地是种土地，它具有一种占优势的水成土壤，经常 被地表水或地下水掩没或饱和，生长有适应饱和土壤环境的典型水生植被；在正 常情况下，生长有一种这样的植被。出于这项行动和其他因素的考虑，这个定义 没有包括阿拉斯加农业开发潜力很高的土地”这一基于农业的定义，强调的是 水成土壤。 加拿大的学者将湿地定义为1 1 3 l ：“湿地是指水淹或地下水位接近地表。或水 分饱和时间足够长，从而促进湿成和水成过程，并以水成土壤、水生植被和适应 潮湿环境的生物活动为标志的土地。”湿地的湿、干两种极端情况为：( a ) 有浅层 明水面，一般水深小于2 m ；( b ) 在生态系统全部发育过程中，淹水为主导条件的 7 浙江大学硕士学位论文 周期性淹水地域。还有的学者将湿地定义为：“湿地是长期水饱和，有助于湿生 或水生过程的土地，以排水不良的土壤、水生植被和适应湿生环境的多种生物活 动为特征”这一定义强调了潮湿的壤( w e ts o i l s ) 、水生植被 ( h y d r o p h y t i c v e g e t a t i o n ) 和“多种”生物活动 英国j w l l o y d ( 1 9 9 3 ) 等人【1 4 l 定义湿地为“一个地面受水浸润的地区，具有 自由水面。通常是四季存水，但也可以在有限的时间段内没有积水，自然湿地的 主要控制因子是气候、地形和地质、人工湿地还有其他控制因子。” 日本有关学者认为：“湿地的主要特征，第一是潮湿；第二是地下水位高； 第三至少在一年的某段时间内，土壤是处于饱和状态的。”这一提法充分表明日 本当前湿地界在湿地问题上强调水分和土壤，但同时忽略了植被现状。 1 9 7 1 年，在国际自然和自然资源保护联盟( i n t e m a t i o n a lu n i o nf o rt h e c o n s e r v a t i o no fn a t u r ea n dn a t u r a lr e s o u r c e s ，i u c n ) 的主持下，在伊朗的拉 姆萨( r a m s a r ) 会议上通过了关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约 ( c o n v e n t i o n o nw e t l a n d si n t e r n a t i o n a li m p o r t a n c ee s p e c i a l l y a sw a t e r f o w l h a b i t a t ，简称湿地公约o 湿地公约【1 5 】中对湿地的定义是：不论其为天 然或人工、长久或暂时性的沼泽地，泥炭地或水域地带，静止或流动的淡水、半 咸水、咸水水体，包括低潮时水深不超过6 m 的水域；同时，还包括邻接湿地的 河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6 m 的海水 水体。 可见，国际上对湿地的定义有多种，虽然各有侧重，但基本都从水、土、植 物3 个要素出发，界定了多水( 积水或饱和) 、独特的土壤和适水的生物活动是湿 地的基本要素湿地具有的特殊性质积水或淹水土壤、厌氧条件和相应的动 植物，在本质特征上是既不同于陆地系统也不同于水体系统的独特的系统。 浙江大学硕士学位论文 3 城市湿地国内外研究 3 1 城市湿地定义 城市湿地作为科学名词，是2 0 世纪后期的事情。孙广友等人曾给了一个简 明的定义：分布于城市( 镇) 的湿地称为城市湿地i 懈 3 2 城市湿地的出现和演化 远在城市出现前的原始部落时期，依山傍水而居便是其基本特征。中国黄河、 长江等1 0 大水系都是古人类的主要分布区。水域滋养人类文明，是城市产生的 摇篮 1 7 - 1 9 。自古以来，江河流域、河口、湖岸和海岸都是城市定址的首选地段 城市发展演化的漫长历史也表明，湿地是城市最重要的立地条件，依托河、湖湿 地建市是一条普遍规律，著名的世界四大古代文明都是起源于河流两岸 2 0 - 2 2 。又 如美国第一大都市纽约，位于南哈得逊河口，濒临大西洋，望海而居；澳大利亚 的悉尼东部濒塔斯曼海，北界布罗肯湾，依海而建；英国首都伦敦，地跨泰晤士 河，居江而荣美国第三大城市芝加哥，位于世界第一大湖密歇根湖畔与芝加哥河 交汇处，傍水而兴f 2 3 j 而且世界上其他著名的城市如罗马、柏林、莫斯科、圣彼 德堡、华沙、巴黎等，都在河流岸边，并且河流穿城而过。我国江南古老的水景 园林可以说是世界上最早进行城市湿地景观设计和建设的典范。然而由一于西方 近代科学技术的发达和经济的高速发展，使一些国家在建设现代化“河道城市” 方面己居于领先地位。可以看出，城市湿地景观建设的多样性以及湿地在城市由 低级形态向高级形态演进中的重要作用及表现出的复杂。 2 4 2 5 。 3 3 城市湿地国内外研究 国外在城市湿地研究方面，以美国、英国、日本、西班牙等发达国家居于前 列。在城市湿地景观设计方面，1 9 9 8 年，美国圣保罗市政府决定恢复原来的安姆 斯湖，重建为湿地公园，目的是将不远的p h a l e 湖区与密西西比河联接起来， 恢复野生动物的生物走廊，同时为当地居民提供一片无需远足便可领略的自然风 貌跚。此外，还有美国费城的德拉瓦河岸p e n n sl a n d i n g 开发计划，纽约曼哈顿 哈得逊河畔的滨水游布道设计等球7 】美国的l a u r ae j a c k s o n 和j o a n g e h r e n f e l d 等人从理论上提高了湿地在城市景观设计中的地位和作用。他们认 为，城市是人类高度集中的区域，要想在城市中建立和诣健康的人届环境，湿地 是必不可少的规划基础内容之一【2 & 2 9 l 。在英国，如2 0 0 0 年夏天正式向大众开放 9 浙江大学硕士学位论文 的伦敦湿地中心，紧邻繁忙的希思罗( h e a l t h r o w ) 际机场，距离伦敦市中心不到 6 k m ，被誉为“展示在未来的世纪里人类与自然如何和谐共处的一个理想模式”， 它由世界湿地区、水生生物区和一个现代化的游览中心组成湿地中心的大面积 水域和植被成功地创造了丰富的生物多样性的生态环境，有力地调节了伦敦地区 小环境气候和空气质量，成为联接城市人们和自然环境为目的的成功的景观模式 m 3 1 1 。此外，还有西班牙巴塞罗那的海滨“19 9 2 奥运村n o v a l c a r i a ”计划，日本 富士山的2 1 世纪水公园神通川综合整治计划，日本的“中之岛”改建与滨水游 廊计划、钥f 路湿地公园、东京湾的野鸟湿地公园规划等、马来西亚1 9 9 7 年的 p u t r a j a y a 湿地公园景观规划等均为国外城市湿地景观设计的著名案例1 3 2 3 】 在城市湿地处理污水方面的研究，最早的案例是1 9 0 3 年建在英国约克郡 e a r b y 的被认作世界上第一处用于处理污水的人工湿地，连续运行直到1 9 9 2 年 刚，而人工湿地处理污水工艺在世界各地受到重视并被运用，是从二十世纪六十 年代中期，德国学者d r k i c k u t h 提出根区理论( r o o t - z o n et h e o w ) 之后开始的。 这一理论奠定了人工湿地废水处理的理论基础，从而推动了该技术的应用闻 19 7 4 年在西德首次建造人工湿地，后来这一工艺在欧洲和北美得以迅速发展1 3 6 】。 美国在1 9 8 8 年至1 9 9 3 年间就建起了几百个人工湿地，处理了大量的城市和工业 废水，到目前为止欧洲也有数以百计的人工湿地投入废水处理运行研】。亚洲国家 如日本的立根川、渡良懒人工湿地、韩国的良柴川人工湿地都连续运行了几年， 对b o d ，s s 及n h 4 + - n 的去除效果好，出水水质稳定；香港的米埔湿地不仅可 以处理污水，而且能够均化洪水米埔湿地面积约1 5 0 0 公顷，主要由泥滩、红 树林、芦苇丛、基围和鱼塘组成，有效的缓解了新界西北部的洪水问题，而红树 林更有稳定后海湾海岸的价值【2 1 】 国内在城市湿地研究方面紧跟国外研究动向，近年来研究水平迅速提高。在 城市湿地景观研究方面，北京大学城市规划中心的潮洛蒙、俞孔坚等从未来城市 规划的角度提出，必须要科学合理的对城市湿地景观进行设计，以本地乡土物种 为主进行湿地恢复，建立持续的城市湿地恢复监控机制，对城市湿地进行切实有 效的治理与保护 3 8 l ；王凌、罗述金认为，城市的湿地景观是城市景观的重要组成 部分，在对其进行景观设计时，应充分考虑生态方面的设计，使景观格局和生态 特征及其内部社会文化活动在时间维度和空间维度上的协调，达到景观优化效果 硼；屠苏莉等人对苏州盛泽湖湿地景观规划进行了客观探讨，认为城市湿地景观 浙江大学硕士学位论文 规划既要考虑对湿地景观的保护和利用，又要满足城市居民的休闲需要【4 0 j ； 宁龙梅等人认为，通过对城市湿地景观格局的变化分析，探讨城市湿地景观构建、 保护和利用与城市景观建设发展的关系，可以为实现城市可持续发展提供依据， 并以武汉市湿地为例进行了实证分析 4 1 l 。王晓春等人运用g i s 技术对扬州瘦西湖 新区湿地景观格局进行了分析，并对湿地资源利用提出了建立绿色河流廊道系统、 保护湿地景观的多样性和特殊性等景观生态规划建议“2 l ；刘月琴等人以上海张 家浜为例，对其滨水游憩带进行了规划设计 4 3 1 此外，在城市湿地的生态恢复方 面，松花江流域的长春、哈尔滨，海河流域的天津，黄河流域的济南，长江中下 游地区的杭州市、上海市等，西北地区的西安市，佛山市三水区云东海湿地，以 及青藏高原的拉萨市拉鲁湿地区，都实施了城市湿地生态恢复工程洲。特别是山 东荣城建成了首个国家级的城市湿地公园，随后，南京、杭州、哈尔滨等数十座 城市都拟定了城市湿地公园计划，如南京的秦淮河湿地公园、杭州西溪国家湿地 公园、香港米埔湿地公园等【4 5 1 在人工湿地处理污水方面，1 9 9 0 年国家环保局 在深圳白泥坑建造了第一个规模较大的人工湿地作为城市污水处理试验场，除污 效果良好( b o d 去除率9 0 n c o d 去除率8 0 4 7 ) 阑；张毅敏等对用人工湿地 治理太湖流域小城镇生活污水的可行性进行了探讨。他指出由于人工湿地处理污 水具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、占地少、低能耗等优点，所以 它作为处理城镇污水。有效去除n p 等有机物质，进而控制湖泊富营养化的实用 技术正逐渐为人们所认识，利用该工程在太湖流域处理小城镇生活污水具有广阔 的发展前景【4 1 ；沈阳市于2 0 0 3 年采用人工湿地生态方式治理城市污水：中科院水 生科学院水生生物研究所成水平等利用香蒲、灯心草人工湿地对城镇无毒有机污 水的净化效果、净化空间及净化机理进行了较为细致的研究，取得了有关 工湿地污水处理研究的比较详细的资料 4 8 1 。目前全国有数十个城市开展城市 人工湿地污水处理的实验研究，不少己投入生产如天津设计的人工湿地污水处 理系统工程，在功效上已接近国际先进水平，并突破了冬季不能运行的难关：江苏 省丹阳市行富乡乡办茅东缥丝厂的汰头废水在经过该厂人工湿地污水处理系统处 理之后，按国家“纺织印染工业水污染物排放标准( g b 4 2 8 7 8 4 ) ”衡量，t s s ，c o d 的达标率为1 0 0 ，仅p h 达标率为8 5 7 ，以地面水标准( g b 3 8 3 8 b 8 ) 衡量， n 0 3 一一n 和n 0 2 一一n 均10 0 达到川类水标准，净化效果显著；2 0 世纪末建成的 成都活水公园更展示了人工湿地污水处理新工艺，“用绿叶鲜花装饰大地，把清 浙江大学硕士学位论文 水活鱼送还自然”的魅力，使生态与环境效益的完美结合，实现了污水资源化利 用、整治堤岸、净化水体及恢复水域良性生态环境的多重目的f 4 9 5 0 l 总的看来，国外对城市湿地的研究理论和实践并重，涉及到各个领域。但在 广度上尚未形成综合性很强的成果，在深度上许多基础理论问题尚在讨论：国内对 城市湿地的研究偏重于应用方面，而在理论方面还有待进一步加强。 浙江大学硕士学位论文 第二节湿地生态系统的性质及特征 多水( 积水或饱和) 、独特的土壤和适水的生物活动是湿地的基本要素湿地 具有的特殊性质积水或淹水土壤、厌氧条件和相应的动植物，是既不同于陆 地系统也不同于水体系统的本质特征f 5 。 1 水体系统和陆地系统相互作用的形成因素 湿地的分布具有广泛性和不均匀性。但其成因都是水体系统和陆地系统相互 作用的结果湿地的形成一般有两种主要途径：一种为陆化过程 ( t e r r e s t r i a l i z a t i o n ) 由于水体系统水位、水体系统自身以及流域的营养状况、植 物地理条件、水体系统的面积和形状、水体系统底部和四周的地形等条件的变化， 水体系统不断淤积使淹水深度变浅，并伴随有水生植物的发育而形成湿地；另一 种途径为沼泽化过程( p a l u d i f i c a t i o n ) ，陆地系统由于河流泛滥。排水不良以及地下 水水位接近地表或涌水等作用而形成湿地、平坦的盆地或河谷，如果下层由不透 水层的黏土沉积物构成，而且周期性或长期被流动缓慢或静止水过饱和，容易产 生沼泽化过程。 水体系统和陆地系统相互作用的方式和强度不同，形成不同类型的湿地。湿 地一般发育在陆地系统( 如高地上的森林、草地) 和水体系统( 如深水湖泊、海洋) 的交界处，如海滨湿地、湖灌湿地、河滩湿地、河口湿地等，但又与陆地系统、 水体系统有着本质差异。湿地也可以孤立地发育在水分饱和地方，如某些内陆沼 泽等，这里的水体系统为地下水含水层。 2 多水的环境 湿地在空间分布处于陆地系统和水体系统之间的过渡地带，对水文状况非常 敏感。水文控制着湿地生物和非生物特征。绝大多数湿地水流和水位是动态变化 的，降水、地形和与湿地相连的湖泊、河流影响湿地的水文状况( 湿地淹水频率、 淹水持续时间、淹水周期等) 。一般将湿地水位随时间变化模式称为湿地水文周期。 湿地水文周期是湿地的生态特征之一，海滨湿地水位具有日变化特征，几乎所有 湿地都具有季节变化特征，一些湿地水位变化也有年际变化特征。 1 3 浙江大学硕士学位论文 湿地既不是水体系统，也不是陆地系统。湿地具有深水水体系统的某些特征， 如厌氧环境和藻类、脊椎动物和无脊椎动物。多数湿地具有维管束植物为优势种 的植物区系。湿地经常分布在陆地生态系统和水生生态系统的交界处。地下水和 降水也会形成孤立湿地。尽管湿地与陆地系统和水生系统在结构和功能上具有某 些相似性，而且湿地是陆地系统和水生系统的自然界面，但湿地与其他生态系统 具有明显的差异( 见表1 - 1 ) 。 表! - 1 湿地系统与陆地系统，水体系统基本特征对比 基本特征 陆地系统湿地系统水体系统 水文状况 由干到湿 季节或永久淹水永久淹水 生物地球化学作用源源、汇或转换器汇 生产力由低到中般较高一般较低 3 特殊的基质 湿地的基质主要为淹水形成的土壤和成土物质。一般包括有机土壤、矿质土 壤和未经过成土过程的沉积物。特征之一为许多湿地有机残体积累大于分解，形 成有机物质积累，在一些湿地中会形成泥炭。 持续淹水的湿地具有相对稳定的厌氧环境条件；季节性淹水的湿地，氧化还 原过程交替变化。湿地的氧化还原条件对湿地生物地球化学循环有重要意义。 r o d e n 与w e t z e l 在美国东南部淡水湿地中的研究发现，f e 3 + 的还原对根层沉积物 代谢所需的总碳量贡献达6 5 ，而对c h 4 ，的生成量贡献为2 2 。淹水使细粒 矿物质和有机物质沉积在湿地中，增加了湿地的营养。 水文条件对湿地土壤的物理、化学特征影响很大，如营养物质的有效性、基 质下层的缺氧程度、土壤盐度、沉积物的性质和p h 值等。 4 生物多样性丰富 湿地植物，湿地动物一般具有适应从淹水到干旱的环境变化的特性。 湿地类型的多样性和湿地分布区域景观复杂性，为生物创造了多徉的生境。 湿地也经常被称为生态交错带，即陆地系统和深水系统之问的过渡带。这种交错 1 4 浙江大学硕士学位论文 带的位置，常常导致湿地中高度生物多样性。由于湿地一般发育在陆地系统和水 体系统的交界处，一方面湿地具有深水系统的某些性质，如藻类、底栖无脊椎动 物、浮游生物、厌氧基质和水的运动；另一方面，湿地也具有维管束植物，其结 构与陆地系统植物类似，常常导致湿地中高度生物多样性。由于湿地具有的巨大 食物链及其所支撑的丰富的生物多样性，为众多的野生动植物提供了独特的生境， 具有丰富的遗传物质。湿地拥有丰富的野生动植物资源，是众多野生动植物，特 别是珍稀水禽的繁殖和越冬地。湿地也被称为“生物超市” 5 特殊的物质循环规律 从养分循环的角度来看，湿地与陆地系统的主要区别是，前者有更多的养分 贮存在有机沉积物中，并随着泥炭沉积或有机物输出等形成自己的特殊循环规律。 湿地与水体系统一样，一般情况下养分长期贮存在沉积物和泥炭中但是， 湿地与以浮游生物为主的深水系统相比贮存的养分更多。所以，在湖泊和海岸的 自养区，水生系统的养分循环比多数湿地自养区的养分循环快。湿地与湖泊或海 岸水域之间的另一个明显的区别是，多数湿地植物从沉积物中获取营养，而浮游 植物依赖于溶解于水中的养分。湿地植物通常被形容成“养分泵”，把养分从厌 氧性的沉积物中带到地表系统。湖泊和河1 3 的浮游植物也可看成是“养分泵”， 它们从有氧区域带走养分，死亡后将养分贮存在厌氧性的沉积物中。 湿地独特、多样的水文条件对生物化学过程有显著的影响，不仅导致物理、 化学结构的变化，还导致湿地内物质空间运动的变化，同时这些过程通过与周围 生态系统水下沉积物的交换和利用植物摄入，还导致有机物质输出。这些过程反 过来也影响湿地的生产力。湿地分解缓慢，形成有机物质堆积，在有的湿地中会 形成泥炭。水分输入是湿地的一个主要营养源，水分流出也常从湿地中带走生物 和非生物物质。一些湿地以比陆地系统高的速率向河流、河1 3 持续输出有机碳。 从大尺度来看，陆地系统在物质输移过程中，主要起着物质“源”的功能， 在外力的作用下向湿地系统和深水水体系统输送物质。深水水体系统一般起着物 质“汇”的功能，是陆源物质的接收器。湿地既具有物质“源”的功能，也具有 物质“汇”的功能。如果某种物质或某种物质的某一特定形式输入大于输出的话， 湿地就被看成是“汇”。如果某一湿地向下游或相邻的生态系统输出更多的物质 浙江大学硕士学位论文 时，该湿地就被看成是“源”。 6 动态变化特征 湿地是在形成、发育和生态功能方面以水为主导因素的生态系统。动态变化 是湿地的重要特征。湿地的动态特征之一是湿地面积的变化和结构、功能的改变。 湿地变化的原因很复杂，既有自然原因，也有人类有目的的改造。一方面， 湿地处于水体系统和陆地系统的交界处，水体系统和陆地系统的变化都会使湿地 发生变化；湿地的淹水时间、淹水频率受地貌、气候等多种自然因素影响，使湿 地经常处于变化之中；湿地的变化是湿地的自然过程。另一方面，人类活动加剧 了湿地的变化过程。虽然湿地变化既有自然原因，也有人为因素，但人类活动无 论在方式、方法上还是在程度上都起着愈来愈重要的作用。虽然许多破坏湿地的 人类活动可能是小尺度、局部地区的，但这样的活动累积影响却是很大范围的( 整 个流域或大陆) 、长期逐渐积累的过程。 1 6 浙江大学硕士学位论文 第二章西溪湿地生态系统及其结构与功能 第一节西溪湿地生态系统概述 1 地理位置 西溪湿地位于杭州市西部。 历史上的西溪湿地，指西溪河流经留下一古荡段两岸的宽阔地带。其南岸包 括今日老和山一灵峰山一北高峰一龙门山一小和山山脊线北侧的丘陵坡麓地带； 北岸包括余杭塘河以南五常一蒋村乡一带的水网平原。 目前的西溪湿地，大致指东起紫金港，西至五常港，南接沿山河，北界文新 路延伸段的一片鱼塘水网平原。 2 水文特征 西溪湿地水网属太湖水系。区内约7 0 是河港、池塘、湖漾、沼泽等水域， 水网密度高达2 5 公里，平方公里主要有沿山河、五常港、紫金港、顾家桥港、 严家港、蒋村港六条纵横交错的河流，总长约2 8 6 公里，最终汇入余杭塘河。区 内河水受西边五常港补给，缓缓东流，流速0 0 3 0 0 7 m s ，常年平均水位约1 1 5 米。由于多碟状洼地，每逢汛期，常常闭闸防涝。 沿山河：西起予五常化龙桥，东止于蒋村周家门，全长约11 7 公里，宽约 1 1 米，水深1 5 6 米，面积1 2 6 平方公里，蓄水量1 5 4 8 万立方米。 五常港：南起于留下镇，北止于余杭塘河，全长约5 9 5 公里，宽约2 5 米， 水深约2 5 米，面积1 4 9 平方公里，蓄水量3 1 5 9 万立方米。 紫金港：南起于沿山河，北止于余杭塘河，全长约3 4 公里，宽约2 0 米，水 深约2 3 米，面积6 8 平方公里，蓄水量1 1 5 6 万立方米。 顾家桥港：南起于五常白浪，北止于五常天竺桥，全长约1 8 公里，宽约1 5 米，水深约2 5 米，面积2 7 平方公里，蓄水量5 0 6 万立方米。 严家港：西起于蒋村南高桥，东止于千斤洋，全长约2 2 公里，宽约15 米， 浙江大学硕士学位论文 水深约2 米，面积3 3 平方公里，蓄水量5 2 8 万立方米。 蒋村港：南起于蒋村何家河头，北止于余杭塘河，全长约3 7 5 公里，宽约 2 0 米，水深约2 3 米。面积7 5 平方公里，蓄水量1 1 2 9 万立方米。 3 土壤特征 全区土壤主要有红壤、岩性土和水稻土三个土类，其中以红壤和水稻土分布 最为广泛，约占总面积的9 0 以上土壤分布呈明显的规律性。南部山地丘陵地 区分布以红壤和红黄壤为主；北部平原水网地区以水稻土为主。 平原水网土壤以水稻士类、脱潜水稻土亚类青紫泥田土属和潮土类、潮土类 堆叠土属为主。前者广泛地分布于水稻田中，母质为湖沼沉积物。后者士属多系 人们挖土平地、开河提泥堆叠而成，在水网平原的河流两岸和田畈中呈条状分布。 4 生物种类 4 1 植物种类 西溪湿地有植物2 5 4 种，隶属于2 0 4 属9 1 科。其中蕨类植物8 科9 属9 种； 裸子植物4 科6 属7 种；双子叶植物6 7 科1 4 6 属1 8 4 种；单子叶植物1 2 科4 3 属5 4 种。 木本植物主要有枫杨、柳、柿、桑、构树、苦楝，泡桐、香樟、自榆、榔榆、 木槿、桃等等。草本植物以田间杂草居多，并且以1 2 年生植物比例最高，湿生 和水生种类很少，主要有白茅、喜早莲子草等。 4 2 动物种类 ( 1 ) 鸟类 西溪湿地毗邻山地、平原和农田，鸟类区系十分丰富，有湿地鸟类、平原鸟 类、山地鸟类、农田鸟类和城郊鸟类多种类型。目前已发现的鸟类有1 2 目2 6 科 8 9 种，其中有国家i i 级重点保护动物雀鹰、斑头鸺，省级重点保护动物白鹭、斑 啄木鸟、虎纹伯劳、牛头伯劳、棕背伯劳、黑枕黄鹂。 ( 2 ) 其它野生动物 西溪湿地内发现的兽类有食虫耳、翼手目、啮齿目等3 目6 科：爬行类有龟 浙江大学硕士学位论文 鳖目、蜥蜴目和蛇目3 目6 科；两栖类只见蛙形目1 目3 科。 ( 3 ) 浮游生物种类 西溪湿地水体中浮游植物有硅藻门、蓝藻门、裸藻门、金藻门、绿藻门、甲 藻门和隐藻门7 门，其中河道内5 门，3 9 种；池塘内5 门。河道内硅藻门优势， 绿藻也有一定比例，蓝藻极少。 西溪湿地水体中浮游动物有原生动物9 种( 属) ，轮虫1 3 种( 属) ，枝角 类6 种( 属) ，桡足类3 种( 属) ，以及一些十足类、端足类，还有昆虫的游泳 幼虫。东部水塘中( 规划的湿地生态养育区) 浮游动物种类数、密度都较西部溪 流池塘低，小溪流和排水沟以桡足类( 近邻剑水蚤) 为优势种。西部浮游动物以 千斤漾最丰富，种类以轮虫为主，密度也较大。 ( 4 ) 底栖动物 西溪湿地有底栖动物原生动物1 种( 属) ，环节动物5 种( 属) ，软体动物 6 种( 属) ，枝角类1 种( 属) ，十足类1 种( 属) ，端足类1 种( 属) ，昆虫 2 种( 属) 东部闲置鱼塘中底栖动物以尖萝h 螺为优势种，小溪流和排水沟以 摇蚊幼虫为优势种。西部以五常港底栖动物种类最丰富，优势种为水丝蚓、尾鳃 蚓和螺类。 5 植物群落 区内植被丰富，陆地绿化率达到8 5 以上，但无典型的湿地植被。目前西溪 湿地以演替初期的田间杂草群落为主。较宽的基上主要为鱼草和田间杂草，窄基 上主要为田间杂草。较大面积的渚上大多为农作物，只有少量渚已恢复湿地植被 如大片的芦苇、荻等，岸边有小片的芦苇，以及单丛及很小片的芦竹。有少量林 地，有些小片林地以带状柳林，竹林和其它林地为主，分布在较宽的基上和田渚 的边。 6 生态系统特征 西溪湿地自然地形为低洼湿地，但近千年来在江南渔桑农业的改造下，原生 湿地景观已被以鱼塘为主、并由大面积的河港湖漾水网及狭窄的塘基和面积较大 的洲渚相间的次生湿地地貌景观所替代，原有的沼泽林和其它湿生植物被大面积 浙江大学硕士学位论文 农田和以桑、柳、柿、竹等为主的人工植被取代，属“自然一人工复合型湿地” 浙江大学硕士学位论文 第二节西溪湿地西区生态系统结构 气 2 l 浙江大学硕士学位论文 各子系统的结构简要概述如下： 水域生态系统由水域、大气和水生生物组成。在滨岸带内，植物种群依水的 深度呈环带状平行分布在湖( 河) 岸，浅水分布挺水植物，稍深处分布浮叶植物， 更深处分布沉水植物，表水层( 光亮带) 含有浮游植物和飘浮植物，以上均为自 养生物生产者；主要消费者是鱼类、两栖类、爬行类及哺乳动物等脊椎动物。深 水层处有机物质和腐屑颗粒不断沉积，其中有大量还原者成分生活。 湖滩草洲生态系统由季节性或常年性的积水、大气、土壤等非生物环境和沼 泽生物组成。初级生产者是草甸植物，但由于季节性淹水，除挺水植物外，形成 水生植物和湿生植物群落交替消长。消费者主要是鸟类( 水禽) 、昆虫、兽类， 还有螺、蚌等软体动物。 农牧渔生态系统( 或人工湿地生态系统) 比较复杂，主要决定于人工湿地水 的状况和地貌类型，还可划分为农田生态子系统，种植水稻及其他水生作物：淡 水养殖生态予系统，主要养殖鱼类等水生经济动物；早地生态子系统，包括水改 早、水早轮作、人工灌溉及坡地，主要种植旱作物，如蔬菜、油料等；以及家畜、 家禽养殖生态系统等。 浙江大学硕士学位论文 第三节西溪湿地生态系统的功能 湿地用途指的是其中直接可以利用的资源，包括植物资源、动物资源、水资 源、矿产资源，或者资源直接利用带来的效益，如：休闲旅游、作为研究与教育 用地。 湿地生态功能是指湿地所具有的潜在或实际维持、保护人类活动，以及人类 未被宜接利用的资源，或维持、保护自然生态系统的过程的能力。湿地的生态功 能因湿地类型不同，所处的自然地理区域以及周边的社会经济环境不同，而表现 出不同的主导功能、辅助功能和稳定性功能。主导功能有：涵养水源功能、保护 土壤功能、固定c 0 2 和释放0 2 功能、污染降解功能、生物栖息地功能和营养物 质循环功能。 湿地的属性是指湿地所具有的非功能、非用途性质的特征。它既不产生实质 性的服务，也不提供产品，只满足人类心理上的某种需要。如社会文化属性、生 物多样性、作为历史遗产的价值、养学价值，荒野价值等。 1 西溪湿地的生态功能分析 1 1 降解污染 西溪湿地的营养物质来源广泛，主要有入湖水系带来的农用化肥、人类废弃 物和工业排放物部分营养物与沉积物结合在一起，与沉