第六章 湿地生态恢复与重建

1、-作者xxxx-日期xxxx第六章 湿地生态恢复与重建【精品文档】第6章 湿地生态恢复与重建一、湿地生态恢复的概念l 湿地生态恢复指在退化或丧失的湿地通过生态技术或生态工程进行生态系统结构的修复或重建，使其发挥原有的或预设的生态服务功能。在湿地生态恢复中，应明确以下概念（1）湿地恢复：把受损湿地或由于人类活动而发生改变的湿地恢复到干扰前的状况。（2）湿地改进：指将生态系统现有状态进行改善，增加了人类所期望的某些特点。Ø 高强度的影响和管理，包括改变湿地的物理性质，比如将一个本没有明水面的湿地中修建一个池塘作为水禽的栖息地。Ø 管理活动不改变湿地的土壤和水文情势，比如安装水禽

2、的鸟巢，控制外来种的传播，维持环湿地的绿带等。（3）湿地建造：通过人工措施把非湿地区域转变为湿地。（4）湿地改建： 是将恢复与改进（重建）措施有机结合起来，使不良状态得到改造。改建结果是重新获得一个既包括原有特征，又包括对人类有益的新特性的状态。二、起源与发展l自20世纪90年代以来，随着全球范围的生物多样 性保护意识增强，有越来越多的基金资助濒危湿地的保护与恢复，同时国际上有关受损湿地植被恢复与改建的研究大量涌现，相关专著和专题论文集相继出版，掀起了湿地恢复研究的热潮。l近年来，国际上形成了湿地恢复研究的两大中心: 一是欧洲(含加拿大北部)，主要以贫营养沼泽的恢复为主。一是北美(含加拿大南部

3、)，主要以富营养沼泽为主。 美国自殖民时期以来，已经有50%的湿地消失。l美国于1977年颁布了第一部专门的湿地保护法规。l1995年，美国开始实施一项总投资6. 85亿美元的湿地项目，旨在重建佛罗里达州大沼泽地，该项目计划到2010年完成。l在美国明尼苏达的北部地区，通过筑坝重建和恢复湿地，湿地而积已从1940年的2183hm2增加到1988年的3687hm2。l加拿大湿地而积12700万hm2，为了有效地保护湿地资源，加拿大于1992年颁布了联邦湿地保护政策在瑞典，30%的地表为湿地、湖泊和河流。由于大量水生植物芦苇的入侵，许多湿地和湖泊已经迅速 老龄化。为了恢复浅水湖泊和湿地，Larss

4、on等提出了抬高水位和降低湖底的建议，同时还要求砍掉芦苇，并清除其根系。l在澳大利亚Capel附近修建的一个用于沉积稀有金属矿砂的湖泊群，通过种植水生植物，日前已被恢复为一个湿地生态系统。 我国的湿地恢复研究主要在湖泊(倪乐意等，1995;倪学明等，1995;许木启等，1998)和滩涂，工作比 较零星(崔保山等，1999)。l自1998年长江流域发生特大洪水以来，我国已将退 田还湖作为生态重建、持续发展的重要内容。l近20年来，我国对东湖、巢湖、滇池、太湖、洪湖、保安湖、鸭儿湖、自洋淀等浅水湖泊的富营养化控制和生态恢复进行了大量的研究，获得了许多成功的经验。1.对湿地的盲目开垦和改造l 全国围

5、垦湖泊面积达130×104hm2 以上，由于围垦湖泊而失去调蓄容积350×108 m3，超过了我国现今五大淡水湖面积之和。昔日“八百里洞庭”的洞庭湖已从20世纪40年 代约43×104hm2，减少至目前的24×104hm2，水面缩小40%，蓄水量减少34%。 中国的沼泽湿地由于作为泥炭开发和农用地开 垦，面积急剧减少。据统计，1975年三江平原 自然沼泽面积为244×104hm2，占平原面积的 48%；到1990年沼泽面积仅剩113×104hm2， 仅占平原面积的22%。 围垦与湿地用途的改变，使水生生物丧失了栖息空间，渔业生产、湿地

6、经济植物的种植失去了发展场所，对渔业资源的破坏也相当严重2. 生物资源过度利用l滥渔滥捕的现象十分严重，严重影响着这些湿地的生态平衡，威胁着其他水生物种的安全。l中国许多海域的经济鱼类年捕获量明显下降，渔捕物的种类日趋单一，种群结构低龄化、小型化。l湿地水禽由于过度猎捕、捡拾鸟蛋等导致种群数量大幅度下降，特别是在鸟类迁徙季节，一些人使用排铳、地枪、农药等方法，不择手段地进行猎取， 严重破坏了水禽资源。中国的红树林由于围垦和砍伐(木材、薪柴)等过 度利用，已经有72%的红树林丧失。 由于无度、无序开发，已使珊瑚礁受到严重破坏。海南是中国最主要的珊瑚礁区之一，由于过度开采，约有80%的珊瑚礁资源被

7、破坏，海岸线近年已经向陆地一侧后退约230m，年均岸线侵蚀后退20m。3. 湿地水资源的不合理利用 因过度从湿地取水或开采地下水，使西北、华北的部分地区湿地受到威胁。西北地区如塔里木河、黑河等重要的内陆河，由于水资源的不合理利用，导致下游缺水，大量植被死亡，沙进人退。 许多湖区己变成干涸的盆地和荒漠。（洞庭湖湖区大面积干涸，湖心全见底 ） 在水资源利用中，我国农业用水约占总用水量的70%，但水的利用率却相当低，只有 20%-40%，远远低于发达国家70%-80%的利 用率水平l一些水利工程的修建，隔断了自然河流与湖沼等湿地水体之间的天然联系；挖沟排水， 又使湿地不断疏干，导致湿地水文变化，功能

8、下降，湿地消失。4. 湿地污染加剧l自20世纪80年代以来，我国水质严重污染的湖泊数量急剧增加，据中科院抽样调查分析，80-90年代的10年间，己有20%的湖泊因污染而丧失了基本使用功能(水质为五类)。l中国湖泊普遍受到氮、磷等营养物质的污染，富营养化程度严重，部分湖泊汞污染也很严重。1998年的环境公报显示，大的淡水湖泊和城市湖泊均为中度污染。 近年来，近岸海域水体污染严重，总体呈继续恶化 趋势。其中，尤以无机氮和无机磷营养盐污染最为 严重。从辽东湾、渤海湾、胶州湾一直到江苏、浙江、福建等地的近岸海域赤潮现象频繁发生，1998年我国海域监测到赤潮发生22起，其中南海10起、东海5起、黄海7起

9、，对近海养殖业造成了严重的危害，经济损失惨重。5. 泥沙淤积日益严重l长期以来，一些大江、大河上游水源涵养区的森 林资源遭到过度砍伐，导致水土流失加剧，影响了江河流域的生态平衡，河流中的泥沙含量增大，造成河床、湖底淤积，湿地面积不断缩小，功能衰退。l根据水利部门全国实测河流泥沙资料分析，平均每年约有12×108t泥沙量淤积在河流下游平原河道、湖泊和水库中。黄河每年携带的泥沙量达 15×108t之多。6. 海岸侵蚀不断扩展l海岸侵蚀在中国滨海湿地区是较普遍的问题，尤其在中国南部海区更为明显。海浪、潮流、飓风、植被破坏、开采矿物和砂石是造成海岸侵蚀的主要因素。l在渤海湾沿岸的天

10、津、河北、山东等地，因大量采 挖贝壳沙用于建筑、饲料等，使许多岸段的贝壳堤 消失，也造成了海岸严重侵蚀。一些沿海湿地的破坏，使许多沿海城镇受到海水严重的侵蚀和渗透。四、湿地生态恢复的理论基础4.1 恢复生态学l是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程和机理的学科。l基础理论研究： 生态系统结构、功能以及系统内在的生态学过程与相互作用机制。 生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性。基础理论研究 先锋与顶级生态系统发生、发展机理与演替规律。 不同干扰条件下生态系统受损过程及其响应机制。 生态系统退化的景观诊断及其评估指标体系。 生态系统退化过程动

11、态监测、模拟、预警及预测。 生态系统健康等。应用技术研究主要包括 退化生态系统恢复与重建的关键技术体系。 生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术。 物种与生物多样性的恢复与维持技术。 生态工程设计与实施技术。 环境规划与景观生态规划技术。 主要生态系统类型区退化生态系统恢复与重建的优化模式试验示范与推广。4.2 生态学4.2.1 限制因子理论l环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布直 接或间接影响的环境要素称为生态因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。l生态恢复要从多方面进行设计与改造生态环境和生物种群，但在进行生态恢复时必须找出该系统的关键因子

12、，找准切入点，才能进行恢复工作。l生物由于经过长期的与环境的协同进化，对生态环境产生了生态上的依赖。l根据生态适宜性原理，在生态恢复设计时要先调查恢复区的自然生态条件，如土壤性状、光照特性、温度等，根据生态环境因子来选择适当的生物种类，使得生物种类与环境生态条件相适宜。让最适应的植物或动物生长在最适宜的环境中4.2.3 生态位理论l生态位主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。l根据生态位理论，在湿地恢复过程中，要避免引进生态位相同的物种，尽可能使各物种的生态位错开，使各种群在群落中具有各自的生态位，避免种群之间的直接竞争，保证群落的稳定。l组建由多个种

13、群组成的生物群落，充分利用时间、空间和资源，更有效地利用环境资源，维持长期的生产力和稳定性。4.2.4 生物群落演替理论在湿地的生态恢复中，可通过控制湿地水文特性引导和加速演替的发生。 长江口的九段沙沙洲湿地，由于水动力作用，其形态和位置都发生快速的变化。在1997年，人为种植了0.5km2芦苇带和0.47km2互花米草带，通过增加植被覆盖来改变沙洲上的水动力条件，减缓水流，促使水体中泥沙的沉积，短短几年就形成了成片的芦苇群落和互花米草群落，沙洲形态趋于稳定，并且生物多样性显著上升。4.2.5 生物多样性原理l湿地生态恢复中应最大限度地采取技术措施，通过引进新的物种、配置好初始种类组成、种植先

14、锋植物、进行肥水管理等，加快恢复与地带性生态系统相似的生态系统。同时利用就地保护的方法，保护自然生境里的生物多样性。多样性高的生态系统具有如下特点：Ø 具有高生产力的种类出现的机会增加；Ø 营养的相互关系更加多样化，能量流动可选择的途径多，各营养水平间的能量流动趋于稳定；Ø 被干扰后对来自系统外种类入侵的抵抗能力增强；Ø 某一个种所有个体间的距离增加，植物病体的扩散 降低；Ø 各个种类充分占据已分化的生态位，从而系统对资源利用的效率有所提高。4.3 其他理论l 自我设计和人为设计理论l 入侵理论l 洪水脉冲理论l 边缘效应理论和中度干扰理论4.

15、3.1 自我设计和人为设计理论l湿地自我设计理论认为，只要有足够的时间，湿地将根据环境条件合理地组织内在结构并会最终改变 其组分。lMitsch(1996)比较了外界环境基本相同的两块湿地，一块人工种植植物，一块没有种植植物，观察两块湿地的重建过程。最终两块湿地发育得几乎一样。这说明湿地具有自我设计功能和自我恢复功能。需要指出的是，依靠湿地自我设计能力的重建或修复，大约要15一20年的时间。 人为设计理论认为，通过适当的工程措施和植物重建，可以加快湿地的恢复或重建过程。这种理论认为植物的生活史(种子的传播、生长、定居过程)是重要因子。通过强化物种的生活史来加快湿地的恢复。强化的措施主要指采用人

16、工播种、种植幼苗、种植成树等。这两种理论不同点在于:l自我设计理论把湿地恢复放在生态系统层次考虑，未考虑到缺乏种子库的情况，其恢复的只能是环境决定的群落；l而人为设计理论把湿地恢复放在个体或种群层次上考虑，恢复可能是多种结果。这两种理论均未考虑人类干扰在整个恢复过程中的重要作用。l该理论认为，植物入侵的适宜生境由扩散障碍和选择性决定，当移开一个非选择性的障碍时，就产生了一个适宜生境。例如，在湿地中移走某一 种植物，就为另种植物入侵提供了一个临时适宜生境。入侵窗理论能够解释各种入侵方式，在恢复湿地时可人为加以利用。l演替的发生即基于较高演替阶段的物种对前一阶段的群落的入侵，如，长江口的芦苇在先锋

17、物种海三棱藤草群落中的入侵。l认为河流与漫滩之间的水文连通性是影响河流生产力和物种多样性的一个关键因素。洪水冲积湿 地的生物和物理功能依赖于江河进入湿地的水的动态。l被洪水冲过的湿地上植物种子的传播和萌发、幼苗定居、营养物质的循环、分解过程及沉积过程均受到影响。l在湿地恢复时，一方而应考虑洪水的影响，另一方面可利用洪水的作用，加速恢复退化湿地或维持湿地的动态。4.3.4 中度干扰假说l中度干扰理论认为在适度干扰的地方物种丰富度最高，即在一定时空尺度下，有适度干扰时，会形成缀块性的景观，景观中会有不同演替阶段的群落存在，而且各生态系统会保留高生产力、高 多样性等演替早期特征。l这一理论应用时的难

18、点在于如何确定中度干扰的强度、频率、持续时间五、湿地生态恢复的原则1. 地域性原则 我国湿地分布广泛，涵盖了从寒温带到热带，从沿海到内陆，从平原到高原山区各种类型的湿地。因此应根据地理位置、气候特点、湿地类型、经济基础等因素，制定适当的湿地生态恢复策略、指标体系和技术途径。l生态学原则主要包括生态演替规律、生物多样性原则、生态位原则等。l生态学原则要求根据生态系统自身的演替规律分步骤分阶段进行恢复，并根据生态位和生物多样性原则构建生态系统结构和生物群落，使物质循环和能量转化处于最大利用和最优循环状态，要求达到水文、土壤、植被、生物同步和谐演替。l湿地生态修复的可行性主要包括两个方面，即环境的可

19、行性和技术的可操作性。l通常情况下，湿地生态修复的选择在很大程度上由 现在的环境条件及空间范围所决定。不同的环境状况，花费的时间也就不同，甚至在恶劣的环境条件下修复很难进行。l另一方面，一些湿地生态修复的愿望是好的，设计也很合理，但是由于经济现状等其它因素，可操作性较低。因此全面评价可行性是湿地生态修复成功的保障。l由于生态系统的复杂性，加之人们对生态过程认识的局限性，往往不可能对生态修复的后果以及最终生态演替方向进行准确估计和把握，因此，在某种意义上，退化生态系统的修复具有一定的风险性。l这就要求对被修复对象进行系统综合的分析、论证，将风险降到最低程度，同时，还应尽力做到在最小风险、最小投资

20、的情况下获得最大效益，在考虑生态效益的同时，还应考虑经济和社会效益，以实现生态、经济、社会效益相统一。5. 美学原则l 湿地的功能和价值，不但表现在生态环境功能和湿地产品的用途上，而且具有 美学、旅游和科研价值。l 因此在湿地的生态恢复中，应该注重对湿地美学价值和景观功能的恢复。6 优先性原则l应该在全面了解湿地信息的基础上，选择具有代表性的湿地、生物多样性较好具有保护价值的湿地以及具有强大生态功能，影响到地区发展的湿地进行优先的生态恢复。六、湿地生态修复目标l根据不同的地域条件，不同的社会、经济、文化背景要求，湿地修复的目标也会不同。l有的目标是修复到原来的湿地状态，有的目标是重新获得一个既

21、包括原有特性，又包括对人类有益的新特性状态，还有的目标是完全改变湿地状态等。湿地生态修复的基本目标和要求(1)实现生态系统地表基底的稳定性。地表基底是生态系统发育和存在的载体，基底不稳定就不可能保证生态系统的演替与发展。(2)修复湿地良好的水状况。一是修复湿地的水文条件，二是通过污染控制，改善湿地的水环境质量。(3)修复植被和土壤，保证一定的植被覆盖率和土壤肥力。(4)增加物种组成和生物多样性。实现生物群落的修复，提高生态系统的生产力和自我维持能力。(5)修复湿地景观，增加视觉和美学享受。实现区域社会、经济的可持续发展。七、湿地恢复与重建的主要问题A.湿地恢复的现状如何。B.可得到的指导区域湿

22、地恢复的科学理论有哪些。C.在现有的湿地恢复工作中得到了哪些经验和教训。D.在湿地恢复过程中下一步将会发生什么。l为了确保成功，4个参数必须监测： 水文、土壤、植被、景观条件（如周围土地利用/覆盖状况的变化情况）l湿地恢复的成功与否，经常要受到两个条件制约： 一是湿地的受损程度； 二是对湿地先前特征的了解程度。八、湿地恢复的关键技术l根据湿地类型、恢复目标以及退化程度的不同， 湿地恢复实施过程中的恢复措施也不相同。l典型的湿地恢复的实施措施可分为 土壤基质的恢复 植被恢复 栖息地保护与生境改善 湿地生态水管理 湿地富营养化及污染治理 有害生物防控 火生态控制（一）土壤基质的恢复l包括清除土壤污

23、染物、补充营养物、移走受污染土壤等措施。（二）湿地植被恢复 天然种源植被恢复l 种子库和孢子库l 种子传播l 植物繁殖体 引种植被恢复l 播种（水力播种）l 移植l 看护植物（三）栖息地保护、建设与生境改善（四）湿地生态水管理l 直接输水l 减少湿地排水（填堵排水沟壑、建堤岸）l 重建湿地系统的原始供水机制(在湿地和流域内加以控制)（五）湿地富营养化及污染治理l包括清除底泥、恢复湖滨湿地、种植水生植物、收割水生植物等。1、控制湿地营养物剥离表土法 对于富集营养物的湿地而言，除去上层土壤是一种减少营养物含量的有效方法。 有利于湿地补水（优点） 表土可用于其它生态恢复工程（优点） 很可能会使湿地失

24、去至关重要的种子库（缺点） 主要限制因素是费用问题挖掘和清运费用十分昂贵吸附吸收法湿地公认是营养物质和其它化学物质的处理站植物吸收和土壤吸附过程可改善水体水质收割法收割植物虽然使用收割法降低营养物耗费时间长，且比较昂贵，但它依然是湿地内进行营养物质调整的最有效方法之一。l磷的沉降钝化用凝聚沉淀法除磷（向水中投加铁、铝等盐类）2、 改善湿地酸化环境l 湿地酸化程度取决于进入湿地的污染物种类与性质（金属阳离子和强酸性阴离子的平衡）、湿地系统给排水状况和湿地植物组成等，如泥炭藓。由失水或碱性水源（地下水）减少引起的湿地酸化，可用增加水量方法，如提高地下水位或恢复洪水冲积。表层土壤去除碱石灰释放3、污

25、水处理及土壤污染物控制l除了营养物，湿地土壤中还有可能存在其他的污染物，包括潜在毒性重金属和持久性有机污染物。l最简单的方法是直接清除湿地植被与表层土壤，但有可能损失收益。l目前控制土壤污染应用较多的是原位修复法。 不移动受污染土壤，通过直接加入营养物、供氧以增加土著微生物的代谢活性，从而有效地降解土壤中的污染物。 该技术依赖于修复对象的特性（如渗透率、孔隙率等）、污染物性质、含氧量大小、pH值、营养盐含量、可以降解生物的数量等。重金属污染土壤原位修复方法（1）物理方法l掺砂掺粘和改良砂性土壤。以增加和改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对重金属的吸附和吸附量，从而减少污染物在土壤中的活性。l通过施用腐殖酸类肥料。腐殖酸类物质是重金属的螯合剂，可有效降低重金属对植物的可给性和毒害作用。（2）化学方法l投加各种土壤改良剂。以达到调节酸碱度、氧化还原电位与化学组分，控制反应条件，使重金属能以生物有效性低，毒害程度较弱的形态存在。（3）生物方法l生物方法可以具体分为植物、动物和微生物修复。目前采用较多的是植物修复。