（人文地理学专业论文）干旱区湿地生态需水量研究——以银川市阅海湿地为例.pdf

摘要 湿地是具有多种独特功能的生态系统 由于我国干旱区具有降雨量小 日照时间长 蒸发 量大等特点 湿地成为这类地区弥足珍贵的资源 然而自上世纪中后期开始 由于种种自然原 因和人为因素的干扰 我国干旱区湿地面积急剧萎缩 湿地生态严重退化 如何对于旱区珍贵 的湿地资源进行有效的保护和修复 是当前面临的重要课题 本文选取银川市阅海湿地为例 定量研究干旱区湿地生态需水量 目的在于有效地分配水资源 在保证生产 生活用水的同时 给该区域湿地以最适宜的水量 为干旱区湿地的保护和修复提供参考依据 国外对湿地生态需水的研究起步较早 其理论体系日趋完善 并形成了一套成熟的计算方 法 可以对各类型湿地的生态需水量进行计算 应用性实例较多 由于国内在湿地生态需水方 面的研究主要源于国外 因此起步较晚 总体而言该领域的研究还处于初级阶段 存在以下问 题 1 对于湿地生态需水的概念尚不明确 对于是否将生态需水和生态环境需水加以区别仍存 在较大争议 2 对于湿地生态需水量的计算方法并不统一 不同学者在同一研究区域仍存在不 同的计算方法 从而使计算结果的科学性受到限制 3 研究区域多集中在我国东部 东北部较 多 和中部 西北干旱半干旱区湿地生态需水研究实例较少 本文对生态需水相关概念进行了辨析 结合目前国内外学者的研究成果 对湿地生态需水 量作出了定义 认为湿地生态需水量是指为保证特定发展阶段的湿地生态系统结构与功能并保 护生物多样性所需要的一定质量的水量 接着 本文深入分析了银川市阅海湿地的现状及胁迫 因子 并依据杨志峰 崔保山等人的研究成果 结合g i 和r s 技术 对阅海湿地生态需水量 采用功能法进行了分级计算 得出了阅海湿地2 0 0 8 年5 个级别的生态需水阈值 为了探知5 个级别生态需水量之间的关系 本文应用多元线性回归模型对计算结果进行了拟合分析 最后 通过比较水文监测资料和计算结果发现 阅海湿地2 0 0 8 年的蓄水量只处于中等需水量的阈值范 围 鉴此 提出了加强宣传 增加补水来源 建立循环节水系统 控制污水排放 科学进行旅 游开发等一系列对策保证阅海湿地生态需水 促进该区域生态系统健康发展 关键词 干旱区 生态需水量 阅海湿地 a b s t r a c t w e t l a n di sak i n do fe c o s y s t e mw h i c hh a sm u l t i p l yu n i q u ef u n c t i o n s n a t u r a l l y i ti sa ne x t r e m e l y v a l u a b l er e s o 嘴i nt h ea r i dr e g i o no fc h i n as i n c et h e s ea r e a sh a v el o wr a i n f a l l l o n gs u n s h i n et i m e a n de x c e s s i v ee v a p o r a t i o n h o w e v e r a st h ed i s t u r b a n c eb ym a n i f o l dn a t u r ef a c t o r sa n dh u m a nf a c t o r s t h ew e t l a n di nc h i n a sa r i dr e g i o nh a sb e e ns i g n i f i c a n t l yd e c r e a s i n ga n dd e t e r i o r a t i n gf r o mm i da n d l a t e2 0 t hc e n t u r y n o w a d a y s i ti sa ni m p o r t a n tt a s kf o rn st oe x p l o r et h ee f f e c t i v ew a yt op r o t e c ta n d r e h a b i l i t a t et h ev a l u a b l ew e t l a n d si nt h ea r i dr e g i o n i nt h i sp a p e r y u e h a iw e t l a n di ny i n c h u a nc i t yi s t a k e na sac a s et oe x p l o r et h ee c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n to fw e t l a n d si nt h ea r i dr e g i o n q u a n t i t a t i v e l y a c c o r d i n gt ot h i s t h ep u r p o s eo f t h i ss t u d y i st od i s t r i b u t ew a t e rr e s o u r c ee f f e c t i v e l ys o a st oo f f e rt h ew e t l a n dt h em o s tp r o p e rq u a n t i t yo fw a t e r 鹪w e l la se n s u r es u f f i c i e n tw a t e rf o r p r o d u c t i o na n dl i f e w h i c hc a nb eab a s i sf o rp r o t e c t i n ga n dr e h a b i l i t a t i n gt h ew e t l a n d si nt h ea r i d r e g i o n s i n c et h ef o r e i g ni n v e s t i g a t i o ni ne c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n tf o rw e t l a n ds t a r t e de a r l y t h et h e o r y s y s t e mh a si n c r e a s i n g l yi m p r o v e da n dt h em e t h o do fc a l c u l a t i o nh a sb 0 0 0 m em a t u r e w h i c hc a nb e u s e df o rc a l c u l a t i n gt h eq u a n t i t yo fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n tf o rd i f f e r e n tt y p e so fw e t l a n d s t h e r e f o r et h ea p p l i e dc a s 伪a r cf o u n df r e q u e n t l y o nt h eo t h e rh a n d t h ed o m e s t i ci n v e s t i g a t i o ni n e c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n tf o rw e t l a n ds t a r t e dl a t e r b e c a u s ei tm a i n l yc o m e sf r o mo v e r s e 嬲 o nt h e w h o l e t h ed o m e s t i ci n v e s t i g a t i o ni ss t i l li ni t si n f a n c ya n dh a ss o m ep r o b l e m st os o l v e f i r s t l y d i s a g r e e m e n ts t i l le x i s t so nt h ed e f i n i t i o no fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n to fw e t l a n da n di ti sa r g u e d t h a tw h e t h e rt h e r ei s ac l e a rd i v i s i o nb e t w e e nt h ee c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n ta n dt h e w 玲e n v i r o n m e n t a lw a t e rr e q u i r e m e n t s e c o n d l y c o m p u t a t i o n a lm e t h o d so ft h eq u a n t i t yo fe c o l o g i c a l w a t e rr e q u i r e m e n to fw e t l a n da r om u l t i f o r ma n dd i f f e r e n tc o m p u t a t i o n a lm e t h o d sa r eu s e di nt h es a m e s t u d ya a t h e r e f o r e t h es c i e n t i f i c i t yo ft h er e s u l ts h o u l db ei nd o u b t t h i r d l y m o s ts t u d yf o c u so n t h ee s s t e m e s p e c i a l l yn o r t h e a s t e r n a n dc e n t r a lc h i n aw h i l et h ec 嬲o fe c o l o g i c a lw a t e r 代q l l i n 舶1 咖o f w e t l a n di na r i do rs e m i a r i dr e g i o n so f n o r t h w e s t e r nc h i n aa r ei n f 嘲u e n t s e v e r a lc o r r e l a t i v e so fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n ta 糟d i s c r i m i n a t e di nt h i sp a p e r t h e nt h eq u a n t i t y o fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u 溉e n to fw e t l a n dd e f i n e da sb e i n g i ti st h eq u a n t i t yo fq u a l i t yw a t e r r e q 咖e n tw h i c hc a ns u s t a i nt h es u t w t u r ea n df u n c t i o no fw e t l a n de c o s y s t e mi nac e m i ns t a g eo f d e v e l o p m e n ta n dp r o t e c tt h eb i o d i v e r s i t y u p o nt h a tt h ec u r r e n ts t a t u sa n dp o t e n t i a lt h r e a t e n i n g f a c t o r so f y u e h a iw e t l a n da r eg i v e nap r o f o u n da n a l y s i s b e s i d e s b a s e do nt h et e c h n o l o g yo fg i sa n d r s t h eq u a n t i t i e so fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n to fy u e h a iw e t l a n da tf i v el e v e l si n2 0 0 8a r e o b t a i n e db yt h es o c a l l e df i l n c t i o nc a l c u l a t i o nw h i c hw a so r i g i n a l l yp u tf o r w a r db yy a n gz h i f e n ga n d c u ib a o s h a n t h e nt h el i n e a rm u l t i p l er e g r e s s i o nm o d e li su s e df o rf i t t i n ga n a l y s i so ft h er e s u l ti n o r d e rt oa s c e r t a i nt h er e l a t i o na m o n gq u a n t i t i e so fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n ta tf i v el e v e l s c o m p a r e dw i t hh y d r o l o g i c a ld a t a t h ep o n d s g eo fy u e h a iw e t l a n di n2 0 0 8l i e si n t h er a n g eo f m i d d l i n gq u a n t i t yo fe c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n t c o n s e q u e n t l y as e r i e so fm e a s u r e sa r ea d v a n c e d s u c ha se n h a n c i n gp u b l i c i t y i n c r e a s i n gw a t e r s u p p l y i n gs o u r c e s b u i l d i n gaw a t e r c y c l i n gs y s t e m c o n t r o l l i n gt h ee f f l u e n td i s c h a r g ea n dd e v e l o p i n gt h et o u r i s ms c i e n t i f i c a l l y w h i c hw o u l ds u s t a i nt h e q u a n t i t i e so f o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n to f y u e h a iw e t l a n da n dp r o m o t et h eh e a l t h yd e v e l o p m e n to f t h ee c o s y s t e mi nt h i sa r o a k e y w o r d s a r i dr e g i o n q u a n t i t i e so f e c o l o g i c a lw a t e rr e q u i r e m e n t y u e h a iw e t l a n d 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果j 也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证 书而使用过的材科 与我一同工作的同志对本研究所徽的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意 研究生签名 首冬野 时间 2 1 口年箩月弦日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解宁夏大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 可以采用影印 缩印或扫描等复 制手段保存 汇编学位论文 同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表 传 播学位论文的全部或部分内容 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 研究生签名 彳拓野 时同 劲p 年歹月i 日 导师签名 宁夏人学硕t 学位论文第一章绪论 1 1 研究背景 目的和意义 第一章绪论 目前国际上普遍认同的关于湿地的定义来自于国际湿地公约 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 no nw e t l 柚凼o fi 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 越 w a t e r f o w lh a b i t a t 湿地系指不问其为天然或人工 长久或暂时之沼泽地 湿原 泥炭地或水 域地带 带有或静止或流动 或为淡水 半咸水 或咸水体者 包括低潮时水深不超过6 m 的水 域 湿地是具有多种独特功能的生态系统 近些年来 由于人口增加 经济发展和不合理利 用等多种因素 导致湿地消失的速度不断加快 湿地生态功能不断退化 联合国 千年生态系 统评估 研究表明 全球湿地消失的速度超过了其它任何生态系统 加强湿地保护 充分发挥 湿地生态系统的服务功能已成为国际社会的共识 本文的研究对象为干旱区湿地 由于我国干旱区具有降雨量小 日照时间长 蒸发量大等 特点 湿地成为这类地区弥足珍贵的资源 然而自上世纪中后期开始 由于种种自然原因和人 为因素的干扰 我国干旱区湿地面积急剧萎缩 湿地生态严重退化 不仅原有湿地生态系统功 能得不到充分发挥 而且还制约了当地社会经济的发展和人民生活质量的提高 如何对干旱区 珍贵的湿地资源进行有效的保护和修复 是当前面临的重要课题 银川市是西北干旱区典型的 绿洲区域 湿地是银川市最具特色和影响力的生态资源 本文选取银川市阅海湿地为例 从水 资源的角度入手 定量分析该湿地的生态需水 确定生态需水阈值 目的在于有效地分配水资 源 在保证生产 生活用水的同时 给该区域湿地以最适宜的水量 为干旱区湿地的保护和修 复提供参考依据 干旱区湿地生态需水量研究具有以下几个方面的意义 1 有利于生态需水理论的完善 目 前国内关于生态需水的研究主要集中在森林和河流方面 对于其它类型湿地的研究还很少涉及 纵观我国学者的研究成果 东部沿海地区的研究实例较多 而西部干旱区的研究成果相对较少 且主要集中在河流湿地方面 研究我国西北干旱区湿地生态需水量 对于进一步丰富该领域的 研究成果 完善生态需水理论有着深刻意义 2 为干旱区湿地研究开辟新的视角 虽然干早区 气候及其干暖化发展与湿地发生学相悖 但也不乏湿地分布 干旱区湿地因气候 水文等因素 的影响 成为一种十分独特的类型 目前国内外学者对这种独特的湿地类型已有部分研究成果 但鲜有从水资源量进行的研究 本文结合 湿地生态需水量 这一新生概念 以水资源本身为 切入点对干旱区湿地进行研究 为该领域的研究开辟了新的视角 3 对银川市湿地的保护和发 展意义重大 银川市虽地处西北干旱区 其湿地面积却达到了近5 万h m 2 其中自然湿地面积 占5 2 如此庞大的湿地面积 对于水资源量有限的银川市而言 无疑是一个重大课题 水资 源的供给成为银川市湿地保护和修复过程中面临的核心问题之一 l 强 每湿地是银川市的主要湿 地之一 本文定量研究阅海湿地的生态需水量 有助于科学解决湿地生态系统中已存在的生态 问题 对于银川市湿地的保护和发展有重大的意义 宁夏大学硕e 学位论文 第 帝绪论 1 2 研究内容及技术路线 本研究的主要内容为 1 阐述干旱区湿地生态需水量研究的背景 目的和意义 在综述国内外研究现状的基础上 确定研究内容及技术路线 2 对生态需水量相关概念进行了辨析 界定湿地生态需水量的概念 并总结湿地生态需水 量的计算方法 3 深入分析银川市阅海湿地的现状及胁迫因子 4 对银川市阅海湿地生态需水量进行计算 得出该区域生态需水量阈值 并对计算结果进 行拟合分析 5 基于计算结果 提出该区域湿地的保护和修复建议 本文主要技术路线如图l 所示 2 宁夏大学硕f 学位论文 第一帝绪论 i 生态需水鼙研究综述 i 银川市阅海湿地概况 图1 研究主要技术路线 本文的主要研究方法为 基于遥感影像的基础上 应用遥感解译分析 地理信息系统空间 分析来获取湿地生态需水量计算所需的主要参数 应用湿地分级计算方法确定生态需水量 3 宁夏大学硕七学位论文第一章绪论 量量量量曼曼皇量 量 i i m l 曹 曼曼皇 量 1 3 研究的创新点 本研究的创新点在于 1 首次计算宁夏区域内湿地的生态需水量 是湿地生态需水量研究领域的一次新尝试 2 首次从水资源量的角度入手研究湿地的保护和修复 为该领域的研究开辟了新视角 4 宁夏大学硕仁学位论文 第二章 生态需水量研究进展 2 1 国外研究进展 第二章生态需水量研究进展 生态需水研究工作最早在国外开展 始于2 0 世纪9 0 年代 1 9 9 3 年 c o v i c h 憎 在著作 w a t e r a n de c o s y s t e m 中探讨了水资源和生态系统的关系 并从水资源管理的角度分析了水资源对生 态系统造成的影响 1 9 9 6 年 o e o m e y 协1 在论文 w a t e ra l l o c a t i o nt op r o t e c tf i v e rt r 嬲y s t e m 中 提出水量的合理分配对保护河流生态系统的意义 r a s h i n h a 地舶 m a r g o l i s h l 三人在论文 w a t e r a n ds u s t a i n a b i l i t y g l o b a lp a t t e r n sa n dl o n g r a n g ep r o b l e m s 中提出要给河流 湖泊 湿地生态系 统以足够的水量 以满足其需求 从而保证水资源的可持续利用 这可以视为生态需水和环境 需水分配研究的雏形 但作者并没有明确提出生态需水和环境需水的概念及计算方法 w h i p p l e d u b o i s 吲在论文 ap r o p o s e da p p r o a c ht oc o o r d i n a t i o no fw a t e rr e s o u r c ed e v e l o p m e n ta n d e n v i r o n m e n t a lr e g u l a t i o n s 中也提出了类似的观点 认为水资源的规划和管理应更多地考虑环 境需求 1 9 9 8 年 g l c i c k 1 先后发表研究成果 t h ew m d sw a t e r2 0 0 0 2 0 0 1 t h eb i e n n i a lr e p o r t o nf r e s h w a t e rr e s o u r c e s w a t e ri nc r i s i s p a t h st os u s t a i n a b l ew a t e ru s e 提出了基本生态需水 的概念 即提供一定质量和数量的水给自然生境 以求最小化改变自然生态系统的过程 从而 最大程度地保护物种多样性和生态系统的完整性 基本生态需水的概念提出后 越来越多的学 者开始关注湿地生态需水研究 同时广泛融合了水文与水资源学的研究理论与方法 1 9 9 9 年 b a i r d 和w i l b y t m 共同撰写了 e c 0 h y d r o l o g y p l a n ta n dw a t e ri nt e r r e s t r i a la n da q u a t i c e n v i r o n m e n t s 通过分析早地 林地 河流 湖泊等各类型生态系统的基本结构和功能 阐述 了植物与水文过程的相互关系 强调了水是重要的环境因子 它在自然保护和恢复中能够起到 重要作用 2 0 0 0 年 m a r t i np u s c h 归 等在论文 c o n s e r v a t i o nc o n c e p tf o raf i v e r o s y s t c mi m p a c t e d b yf l o wa b s t r a c t i o ni nal a r g ep o s tm i n i n ga r e a 中对特定条件下河流生态系统的保护进行了分析 提出了一些具有针对性的河流生态系统修复建议 t h o m a sh a r m 圳在论文 s t o r m w a t e rq u a n t i t y a n d q u a l i t y i n a m u l t i p l e p o n d w e t l a n d s y s t e m 中提出保护和修复湿地的新途径 一应用雨水来 改善湿地的水质和水量 并建立了模型 对不同雨水径流量条件下湿地的修复所需水量进行了 计算 2 0 0 3 年 m a w h i n n o y 1 在论文 r e s t o r i n gb i o d i v e r s i t yi nt h eg w y d i rw 矾a n d s 缸d u 曲 e n v i r o n m e n t a lf l o w s 中对湿地植物需水量的计算进行了详细论述 植物需水量是湿地生态需 水量的主要构成部分 2 0 0 4 年 m a y e r 副在论文 f a l lw a t e rr e q u i r t 髓e n t sf o rs e a s o n a ld i k e d w e t l a n d sa tl o w e rk l a m a t hn a t i o n a lw i l d l i f er e f u g e 中对该区域季节性湿地的秋季生态需水量 进行了计算 此外 还有通过建立半分布式水平衡模型来计算湿地生态需水的研究 综上所述 国外对湿地生态需水的研究起步较早 经过多年的探索 对于生态需水相关概念有了较为明确 的区分和界定 生态需水研究的理论体系日趋完善 计算方法方面 形成了一套成熟的计算方 法 先进的调研手段可以为计算提供详实的数据 通过建立模型 能够得出精确度较高的计算 结果 此外 研究区域广泛 可以对各类型湿地的生态需水量进行计算 应用性实例较多 5 宁夏大学硕卜学位论文第二章生态需水量研究进展 2 2 国内研究进展 由于国内在湿地生态需水方面的研究主要源于国外 因此起步较晚 目前国内关于湿地生 态需水量的计算方法大致可分为两种 引 统计分析法和模型计算法 统计分析法是基于数理统 计方法 将所收集的数据进行层次分析 相关性分析 历史分析和动态分析等 然后根据分析 结果对湿地生态需水量进行估算 抑或是基于水平衡原理 根据经典的水文计算公式来估算湿 地生态需水量 模型计算法首先需要建立湿地生态水文模型 然后将采集的水文数据和生物属 性数据输入到模型中 模拟估算湿地生态需水量 就估算结果而言 模型计算法比统计分析法 更为精确 但由于研究条件的限制 国内研究大多采用统计分析法 鲜有模型计算法的研究实 例 2 0 0 2 2 0 0 3 年 崔宝山 杨志峰 别u 引分析了典型湿地生态环境需水量的内涵和临界阈值 探讨了湿地生态环境需水量的计算方法和相关指标 对湿地生态需水量和环境需水量的主要特 点和关键指标等进行了系统剖析 按照湿地生态系统的组成结构及其功能 确定了湿地生态环 境需水量的5 个等级 以黄淮海地区作为案例 计算了该区湿地生态环境需水量 强调了保证 和维持最小生态环境需水量的重要性 2 0 0 4 年 栾兆擎 邓伟等u 7 1 应用分级法 以洪河国家级 自然保护区湿地为例 对其各生态环境需水的要素进行分析 对植物需水量 土壤需水量 野 生动物栖息地需水量分别进行了计算 通过这三项计算估算出了该湿地植被生长期内生态环境 需水量 并基于计算结果 提出了洪河国家级自然保护区湿地未来发展的相应对策和措施 郭 跃东 何岩 羽等认为湿地生态环境需水量是指维持湿地生态系统平衡和正常发展 保障湿地系 统生态水文功能和相关环境功能正常发挥所需的水量 以扎龙湿地为例 选取植被需水量 土 壤需水量 生物栖息地需水量及污染物净化需水量为主要指标估算了扎龙湿地生态环境需水量 并划分了5 个等级 2 0 0 5 年 唐蕴 训等以l a n d s a tt m 遥感影像为数据源 对向海自然保护区 湿地的变化特征进行了剖析 并采用水量平衡原理 对不同水平年向海湿地生态需水量进行了 估算 雷敏 曹明明啪1 将生态环境需水量研究与水资源开发度研究相结合 以延河为例 计算 了该区域的水资源开发度和水资源开发程度 并基于计算结果提出了黄土高原区域水资源可持 续利用的建议 2 0 0 6 年 李青山 周林飞乜 等计算了霍林河流域的生态环境需水量 他们将霍 林河流域生态环境需水量分为河流基本功能生态环境需水量和通河湖泊湿地需水量两部分 其 中河流基本功能生态环境需水量又包括保持水体自净能力用水和河流基本生态环境需水量 在 此基础上 以土地利用遥感动态分析为手段 计算了该区域的生态环境需水量 2 0 0 7 年 戴向 前磁1 等通过分析湿地的水文情势和湿地群落的空间分布及演替 提出在确定湿地的中心区及活 动区的基础上计算湿地生态需水量的方法 并以扎龙湿地为例 通过对d e m 数据差值计算 利用遥感影像得出扎龙湿地最小生态需水和适宜生态需水量 赵博 王铁良 1 等对河口湿地生 态环境需水量进行了研究 以双台子河口湿地为例 将生态环境需水量分为最大生态环境需水 量 最适生态环境需水量和最小生态环境需水量三个等级进行计算 在湿地生态需水的应用性 研究方面 国内学者亦做了一些尝试 如张光斗和钱正英心制将湿地生态需水应用于水资源配置 的研究 2 0 0 0 年 张绪良忙别将生态需水应用于环境保护方面的研究 2 0 0 4 年 等等 综上所 述 国内学者在湿地生态需水研究方面做了一些有益的探索 但总体而言该领域的研究还处于 初级阶段 存在以下问题 1 对于湿地生态需水的概念尚不明确 对于是否将生态需水和生态 6 宁夏人学硕卜学位论文第二章生态需水量研究进展 环境需水加以区别仍存在较大争议 2 对于湿地生态需水量的计算方法并不统一 不同学者在 同一研究区域仍存在不同的计算方法 从而使计算结果的科学性受到限制 3 研究区域多集中 在我国东部 东北部较多 和中部 西北干旱半干早区湿地生态需水研究实例较少 鉴此 在 未来的研究中应进一步完善湿地生态需水的理论体系 细化生态需水的相关概念 将其中的相 近概念加以区分 将不同的湿地生态需水晕计算方法做对比研究 尽快探索出适合我国湿地状 况的计算方法 扩大研究区域 对国内各个区域的典型湿地进行研究 丰富我国湿地生态需水 研究的理论成果 7 宁夏大学硕卜学位论文第三帝湿地生态需水量理论基础及概念辨析 第三章湿地生态需水量理论基础及概念辨析 3 1 理论基础 湿地生态需水量是一个新生概念 其理论基础包含景观生态学 水生态学 可持续发展理 论等 3 1 1 景观生态学理论 景观指由相互作用的拼块或生态系统组成 以相似的形式重复出现的一个空间异质性区域 景观生态学以整个景观为研究对象 强调空间异质性的维持与发展 生态系统之间的相互作用 大区域生物种群的保护与管理 环境资源的经营管理 以及人类对景观及其组分的影响 如今 景观生态学的研究焦点是在较大的空间和时间尺度上生态系统的空间格局和生态过程 具体包 括 景观空间异质性的发展和动态 异质性景观的相互作用和变化 空间异质性对生物和非生 物过程的影响 空间异质性的管理 景观生态学的理论发展突出体现其对异质景观格局和过程 的关系 以及它们在不同时间和空间尺度上相互作用的研究 湿地生态需水量的研究主要根据 景观生态学中关于土地利用变化过程存在的时间变化 空间变化和质量变化三种主要过程的相 辅相成理论 确定湿地合理的各类土地利用面积 哺1 3 1 2 水生态学理论 水生态系统不仅是人类资源的宝库 而且是重要的环境因素 具有调节气候 净化污染及 保护生物多样性等功能 水生态学是生态学的一个年轻分支 主要研究水生态系统的存在和发 展 按拉姆萨尔 r a m s a r 公约的定义 内陆水体包括不同类型的水系统均属于湿地范畴 研 究湿地生态需水 必然要涉及到湿地中的土壤 植被 动物 这些正是该区域水生态系统的重 要组成因子 从而使水生态学成为湿地生态需水量研究不可或缺的理论基础 3 1 3 可持续发展理论 可持续发展是指既能满足当代人的需求 又不损害其满足后代人需求能力的发展 其内涵 为 1 可持续发展的根本任务是发展 发展是可持续发展的核心内容 没有了发展 可持续发 展就是空中楼阁 无本之木 2 可持续发展不是单纯追求经济增长 而是在不以牺牲环境为代 价的前提下实现的经济 环境协调发展 3 可持续发展要求人类对生态系统的干扰程度不超出 生态系统的自我调节能力 4 可持续发展具有公平性 这包括时间尺度上的公平和空间尺度上 的公平 其中时间尺度上的公平又包括代内公平和代际公平 时间尺度上的公平指同代人之间 的横向公平和不同世代人之间的纵向公平 空间上的公平是指在区域内部和不同区域之间公平 8 宁夏大学硕 j 学位论文第三章湿地生态需水量理论基础及概念辨析 分配有限的资源 湿地生态需水量的研究 恰恰是为了确定湿地需水阈值 结合研究区域实际 情况给湿地以最适宜的水量 从而保障湿地生态系统健康的发展 演替 不在短时期内走向消 亡 这些都是以可持续发展理论为指导的 3 2 生态需水概念的辨析与界定 3 2 1 生态需水相关概念辨析 目前 国内对于生态需水的概念尚且存在争议 在相关研究中出现了生态需水 生态用水 环境需水 生态耗水等概念 因此 有必要对这些概念加以辨析区分 首先对生态需水和生态用水加以区别 宋炳煜他 等对这两个概念做过较明确的区分 生态 需水是从客观的角度出发 不同类型生态系统在维持或恢复自身良好稳定状态所需要的水量 生态用水则是从主观的角度出发 在水资源开发利用及水资源配置研究和实践中 对不同类型 生态系统保护 恢复或重建时需要用多少水或用了多少水或消耗了多少水 此外 生态需水有 阈值范围 而生态用水不存在这样一个范围 生态需水是生态用水的依据 可以根据生理学 生态学 水文学的原理 方法进行测定和估算 还可以根据条件能满足到什么程度 最大需水 量 最适宜需水量 中等需水量 较小需水量和最小需水量 为水资源配置和生态用水决策提 供依据 生态需水和生态耗水 是一对相近的概念 夏军嘲1 等认为 生态需水侧重于强调维系一定 环境功能状况或目标 现状 恢复或发展 下客观需求的水资源量 生态耗水是指现状多个水 资源用户 生产 生活和生态 或者未来水资源配置 生产 生活和生态 后 生态系统实际 消耗的水量 生态需水与生态耗水既有区别又有联系 例如 在黄河上游地区 自然降水量大 于天然植被蒸散发量 因此生态需水估计的数量比较小 但是 防治水土流失建设林地等活动 消耗了输送到河流下游的水资源量 这部分消耗的实际水量为生态耗水量 因此 在黄河上游 地区生态需水量与生态耗水量是不同的 对于生态需水和环境需水 许多学者并未加以区别 甚至有些学者认为生态需水就是生态 环境需水 本文依据杨志峰 崔保山n 射等的论述 对于这两个概念加以区分 生态需水是指维 持生态系统中具有生命的生物物体水分平衡所需要的水量 包括维护天然植被所需要的水量 水土保持及水保范围之外的林草植被建设所需要的水量 保护水生生物所需要的水量 环境需 水是指为保护和改善人类居住环境及其水环境所需要的水量 包括改善用水水质 协调生态环 境 回补地下水 美化环境 休闲旅游用水 生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护 生物多样性方面 环境需水则主要体现在环境改善方面 这两个概念的内涵 外延 计算方法 都不相同 应该在研究中加以区别 3 2 2 湿地生态需水量概念的界定 生态需水量是一个内涵很丰富的概念 可根据研究对象的不同分为河流生态需水量 湖泊 9 宁夏大学硕t 学位论文第三章湿地生态需水量理论摹础及概念辨析 生态需水量 林地生态需水量 草地生态需水量等 本文结合目前国内外学者的研究成果 对 湿地生态需水量作出如下定义 湿地生态需水量是指为保证特定发展阶段的湿地生态系统结构 与功能并保护生物多样性所需要的一定质量的水量 包括湿地生物需水量 湿地土壤需水量 湿地水生生物栖息地需水量 值得一提的是 伴随湿地生态需水量的研究常常会同时研究湿地 环境需水量 包括污染物稀释需水量 补给地下水需水量 景观建设和保护需水量等 本文因 研究条件及数据获取等方面的限制 只研究湿地的生态需水量 暂不考虑环境需水量 l o 宁夏大学硕十学位论文第阴章银川市阅海湿地概况 第四章银川市阅海湿地概况 阅海湿地位于银川市金风区 是银川市两大主要湿地之一 阅海湿地由湖面 沼泽 沙丘 草甸组成 湖泊周围为水稻田 鱼塘 温棚 苗圃地等 一般水生植物丰富 以芦苇为最主要 的水生植被 是湿地鸟类重要的迁徙与繁殖场所 4 1 自然环境状况 阅海湿地位于中温带半干旱半荒漠气候区 气候特点体现为干燥少雨 风多沙大 日照充 足 蒸发强烈 昼夜温差大 无霜期短 风向季节性变化明显 全年主导风向为东北转东风 冬季多西北风 年均风速为2 i n s 春末夏初大风较多 地势东高西低 多低洼地 分布不均 匀 形状不规则 土壤类型主要为湖土 盐土 草甸土 阅海湿地属西湖湿地自然保护区的一部分 大小西湖属黄河水系 湿地的补充水源主要由 灌溉水和地下水引入 水源稳定性好 不受降水年变率的影响 结冰期为1 1 月至来年的3 月 以淡水为主 湿地内分布有鱼塘和芦苇塘 基本没有其它的生产活动 东西两侧紧邻二农支渠 和达子渠为纵向干渠 并有一 三斗渠和南北倒灌渠作横向输入 研究区域内水质较好 接近 国家二级水质标准 但部分地块有轻度污染 啪 驯 4 2 生物状况 植物种类主要有水生植被 盐生植被和沼泽植被三种类型 以草本植物为主 其中 水生 植被包括沉水 浮水及挺水植物 盐生植物包括盐地潜水落叶灌丛和盐生草甸 沼泽植物为草 本沼泽 水生植物主要由芦苇 p h r a g m i t e sa u s t r a l i s 莲藕 e u n a i ef e r o x 茭白 z i z a n i a l a t i f o l i a o r i s c b s t a p f 等多年生植物为建群成分 生长茂盛 生产力高 水中还有许多浮游植物 是 鱼类的天然饵料 湖区边缘有人工栽植的杨树 p o p u l u s 柳树 s a l i xb a b y l o n i c a 臭椿树 a i l a n t h u sa l t i s s i m a 等 经考察 研究区域内分布的植物有3 门4 0 科8 7 属1 1 4 种 其中蕨 类植物门l 科l 属2 种 裸子植物门2 科3 属4 种 被子植物门3 7 科8 3 属1 0 8 种 阅海植物 区系中含植物种数量较多的科主要有禾本科 p o a c e a e 藜科 o p o d i a c e a e 豆科 l e g u m i n o s a es p 和菊科 c o m p o s i t a e 删例 鱼类和水禽为主是阅海湿地动物分布的特点 据统计 研究区域内共有脊椎动物5 纲2 7 目5 0 科1 4 3 种 其中鱼类5 目6 科1 7 种 两栖类l 目2 科2 种 爬行类2 目4 科6 种 鸟类 1 4 目3 0 科1 0 7 种 哺乳类5 目8 科1 1 种 脊椎动物中属古北界的种类有3 5 种 占古北界总 种数的2 5 东洋界种类有5 种 占东洋界总种数的3 5 阅海湿地是候鸟的天然集中分布 区 研究区域内鸟类共1 0 7 种 其中夏候鸟和旅鸟在数量上占有绝对优势 鸟类分布与环境密 切相关 主要分布于湖泊景观的有8 6 种 占研究区内鸟类总种数的8 0 4 种群多样性指数 最高 平均密度最大 均匀度相对低 主要分布于农田生态景观的次之 有3 0 种 占研究区内 宁夏大学硕卜学位论文第四章银川市阅海湿地概况 鸟类总种数的2 8 0 以隼类 雀类为多 种群多样性指数较高 均匀度最高 平均密度居中 主要分布于居民点景观的有1 1 种 占研究区内鸟类总种数的1 0 3 以燕类为多 受人类活 动影响 种群多样性指数最低 均匀度较高 密度最低 例啪1 4 3 湿地胁迫因子分析 4 3 1 气候干燥 蒸发量大 由于地处中温带半干旱半荒漠气候区 气候干燥 日照时间长 致使阅海湿地水面蒸发量 很大 从自然因素的角度而言这是该区域湿地的主要胁迫因子 从理论上说 半干旱半荒漠气 候区的气候特点与湿地发生学是相悖的 阅海湿地属宁夏第4 系储水盆地沉降区之一 是沉降 中心地带 由冰川侵蚀地下水溢出汇集 再接受大气降水和地面水的补给而成哺 然而由于气 候变迁 如今阅海湿地面i 艋着水面蒸发量过大的窘境 干旱蒸发量大会造成湖面萎缩 水质咸 化和土壤盐渍化 从而成为阻碍湿地生态系统健康有序发展的不可忽视的负面因素 在阅海湿 地未来的保护和修复工作中 气候因素是需要重点考虑的问题 4 3 2 生产生活污水的排放 对于湿地而言 污水的排放入湖是无法回避的胁迫因子之一 据统计 2 0 0 8 年 阅海湿地 周边分布的居民点和工业企业约9 3 7 的生产生活污水已按规定捧入地下污水管网 这说明仍 有部分生活污水和少量工业废水未经处理直接排入了阅海湿地水域 生活污水中氮 硫 磷含 量较高 并含有原菌 病毒和寄生虫卵 在厌氧细菌作用下容易产生恶臭物质 未经处理的工 业废水中有机物含量高 并带有重金属物质 b o d s 超标 这部分水的排放 对阅海湿地水质构 成了潜在威胁 一旦超过水体的自净能力 阅海湿地水质将逐渐恶化 破坏湿地区域内的水生 生态系统 对该区域造成无法估量的损失 4 3 3 激增的游客数量 阅海是银川市面积最大 生态系统完整 原始地貌保存最完整的一块湿地 根据银川两个 湿地公园的位置 特点 功能等 阅海湿地公园被定位为银川市的 后花园 主要面向大众化 消费 为群众提供经常的休闲 健身 娱乐等活动 这一定位使得阅海湿地公园成为银川市的 旅游热点 近年