湖濱帶的功能及其管理

生態(tài)環(huán)境 2005, 14(2): 294-298 Ecology and Environment E-mail: 基金項(xiàng)目： 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃項(xiàng)目（ 2002CB412307）；中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目（ KZCX3-SW-423）；國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（ 70325002） 作者簡介： 顏昌宙 （ 1969） ， 男 ， 助理研究員，博士研究生，主要研究方向?yàn)楹瓷鷳B(tài)學(xué)。 E-mail: 收稿日期： 2004-10-26 湖濱帶的功能及其管理 顏昌宙 1, 2，金相燦 2，趙景柱 1，鄧紅兵 1， 許秋瑾 2 1. 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心系統(tǒng)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085； 2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，北京 100012 摘要： 湖濱帶是水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的一種類型，具有重要的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。湖濱帶功能主要包括：緩沖帶功能、生物多樣性及生境保護(hù)功能、護(hù)岸功能和經(jīng)濟(jì)美學(xué)價(jià)值。湖濱帶退化的原因主要是人為因素引起的生物群落結(jié)構(gòu)的逆向演替及生態(tài)功能的下降，退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)與重建的理論基礎(chǔ)是恢復(fù)生態(tài)學(xué)。湖濱帶管理的核心 是湖濱帶植被的正確管理，管理的目標(biāo)是保護(hù)與湖濱帶密切相關(guān)的各種資源和水生態(tài)系統(tǒng)，其管理措施主要包括：（ 1）建立植被緩沖帶；（ 2）加強(qiáng)湖濱帶規(guī)劃和管理的政策研究；（ 3）加強(qiáng)湖濱帶生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及生態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系的建設(shè)；（ 4）促進(jìn)湖濱帶管理的公眾參與。 關(guān)鍵詞： 湖濱帶；功能；管理；生態(tài)恢復(fù) 中 圖分類號： X171.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-2175（ 2005） 02-0294-05湖濱帶是水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的一種類型 13，歷來是人類活動(dòng)最集中的場所 4，也是地球上最脆弱的濕地生態(tài)系統(tǒng)之一。退化湖濱帶往往造成植被破壞，生物多樣性下降，湖岸遭受侵蝕，水質(zhì)惡化，景觀美學(xué)價(jià)值降低，洪澇災(zāi)害頻繁，影響人民的身體健康和生命財(cái)產(chǎn)安全。然而多年來由于大多數(shù)人并未意識到湖濱帶的重要功能，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類干擾活動(dòng)的增強(qiáng)，造成大量湖濱濕地資源喪失或退化，嚴(yán)重影響了湖泊流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。自 20 世紀(jì) 70 年代開始，西方發(fā)達(dá)國家就開展了相關(guān)的研究和實(shí)踐，以保護(hù)自然濕地并恢復(fù)退化的湖濱帶、河岸帶 5。我國雖然起步晚一些，但發(fā)展很快，目前湖濱帶生態(tài)恢復(fù)研究已受到廣泛重視，并從實(shí)驗(yàn)階 段轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用階段，例如，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所和中國環(huán)境科學(xué)研究院分別在云南滇池和洱海開展了湖濱帶生態(tài)恢復(fù)工程，以抑制藍(lán)藻生長，改善水質(zhì)和岸帶景觀 6, 7。 1 湖濱帶的功能及其退化原因 1.1 湖濱帶的功能 湖濱帶屬淺水植物濕地型組 8，具有以下 4 個(gè)重要的功能 3, 912： （ 1） 對水陸生態(tài)系統(tǒng)間的物流、能流、信息流和生物流發(fā)揮過濾器和屏障作用的緩沖帶功能； （ 2） 保持生物多樣性并提供野生動(dòng)植物棲息地以及其它特殊地的保護(hù)功能； （ 3） 穩(wěn)定湖岸、控制土壤侵蝕的護(hù)岸功能； （ 4） 可提供豐富的 資源、多用途的娛樂場所和舒適的環(huán)境 13，即經(jīng)濟(jì)美學(xué)價(jià)值。 1.1.1 緩沖帶功能 一定寬度的湖濱帶通過水 -土壤（沉積物） -植物系統(tǒng)的過濾、滲透、吸收、滯留、沉積等物理、化學(xué)和生物功能效應(yīng)，可控制、減少來自地表徑流的溶解性污染物質(zhì)，達(dá)到降解環(huán)境污染、凈化水質(zhì)的目的。因此，具有寬而濃密植被的健康湖濱帶被認(rèn)為是防治湖泊非點(diǎn)源污染的“天然屏障”。河岸帶和湖濱帶在減少非點(diǎn)源污染物方面的有效性很早即被人們在流域管理實(shí)踐中認(rèn)識并加以利用 1416， 例如 ， 尹澄清等發(fā)現(xiàn)水陸交錯(cuò)帶的人工多水塘系統(tǒng)具有很強(qiáng)的截流來自農(nóng) 田的徑流和非點(diǎn)源污染物的生態(tài)功能 17； 1990 年美國環(huán)境保護(hù)局（ USEPA）研究估計(jì)非點(diǎn)源污染占流域污染物總量的 65%18，而植被帶的過濾功能可以明顯滯留并減少 N、 P 的含量 18, 19，并可通過土壤吸附降解凈化徑流中的農(nóng)藥，從而防止農(nóng)藥直接污染湖泊。 Lowrance 等的研究表明， 50 m 緩沖區(qū)中阿特拉津和草不綠的質(zhì)量濃度分別從 34 g/L 和 9.1 g/L 減少到小于 1 g/L20。Arora 等發(fā)現(xiàn)坡度為 3%的 20 m 的緩沖區(qū)可滯留暴雨徑流中 8% 100%的除草劑 20。目前，我國湖泊流 域中氮、磷營養(yǎng)負(fù)荷主要來自于非點(diǎn)源污染，例如， 1994 年滇池非點(diǎn)源污染的總磷和總氮已分別占總?cè)牒?fù)荷量的 57.9%和 50.4%21，并呈逐年上升的趨勢； 1994 年太湖非點(diǎn)源污染的總磷和總氮分別占總?cè)牒?fù)荷量的 30.0%和 59.2%22。因此，恢復(fù)湖濱帶的緩沖帶功能，對于控制湖泊水污染與富營養(yǎng)化、保障飲用水源安全具有十分重要的意義。 影響湖濱帶去除非點(diǎn)源污染有效性的主要因素有：緩沖帶的尺度（主要指寬度和長度）、植物的群落組成及生長狀態(tài)、土壤類型、氣候、微地貌景觀結(jié)構(gòu)和污染源的特性等。 顏昌宙等：湖濱帶的功能及其管理 295 1.1.2 生 物多樣性及生境保護(hù)功能 湖濱帶交替出現(xiàn)的干濕變化（干擾）造成了湖濱棲息地和植被拼塊的多樣性和時(shí)間變化性，并產(chǎn)生一些依賴這種生境的特有物種。這種景觀異質(zhì)性程度的提高增加了湖濱帶內(nèi)邊緣種的豐富度，同時(shí)提高了潛在的總物種的共存性。同時(shí)，不間斷的湖濱植被能維持諸如水溫低、含氧高的水生條件，有利于某些魚類生存，并為水生食物鏈提供有機(jī)質(zhì)，特別是挺水植物和沉水植物為產(chǎn)粘性卵的魚類提供了重要的附著基質(zhì)，使得湖濱帶成為魚類重要的孵化和哺育場所，此外，湖濱帶的植被覆蓋，可以減緩洪水影響，有利于穩(wěn)定相鄰的兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。以上的生態(tài) 功能歸納起來主要為： （ 1） 增加物種種類的多樣性（常住和暫時(shí)）； （ 2） 為該地區(qū)野生動(dòng)植物提供生境或其它資源； （ 3） 調(diào)蓄洪水并穩(wěn)定相鄰的兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。 1.1.3 護(hù)岸功能 湖濱帶植被護(hù)岸功能主要表現(xiàn)在以下 2 個(gè)方面： （ 1） 減小湖流流速從而降低風(fēng)浪襲擊湖岸的強(qiáng)度，保護(hù)湖岸免受風(fēng)浪的直接沖刷和侵蝕； （ 2） 通過湖濱帶植物根系增強(qiáng)湖岸亞表層的強(qiáng)度以提高湖岸的穩(wěn)定性。影響湖濱帶護(hù)岸功能的主要因素有：湖濱帶植物覆蓋的密度與類型、湖岸性質(zhì)、湖流和泥沙等，其中植物覆蓋的密度與類型對湖岸侵蝕的防護(hù)作用影響較大。一般植物的固岸作 用主要是通過植物根系滲入土層以增大湖岸穩(wěn)定性和抵御泥沙侵蝕。國外的試驗(yàn)結(jié)果表明，植被覆蓋度高的濱岸帶沉積物抵抗侵蝕的能力是沒有植物根系作用影響的 2 萬倍 23。 1.1.4 經(jīng)濟(jì)和美學(xué)價(jià)值 在湖濱帶內(nèi)，水分充足，光照充分，來自陸源和湖源的沉積使得湖濱帶內(nèi)的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)十分豐富，這些都造成了湖濱帶很高的初級生產(chǎn)力。湖濱帶內(nèi)豐富的多種生活型的植物資源和野生動(dòng)物資源，不僅使湖濱帶具有很高的生物資源開發(fā)潛力，而且造就了湖濱帶獨(dú)特而秀麗的自然景觀，可提供多用途的娛樂場所和舒適的環(huán)境。因此，湖濱帶具有很高的經(jīng)濟(jì)和 美學(xué)價(jià)值，是重要的旅游資源。同時(shí)，湖濱帶內(nèi)較高的生物多樣性以及環(huán)境因子與動(dòng)植物群落之間存在的復(fù)雜聯(lián)系，也為教育和科研提供了重要的基地。 1.2 湖濱帶退化的主要原因 湖濱帶退化的實(shí)質(zhì)是交錯(cuò)帶結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程受到干擾、破壞和生態(tài)功能下降，而外在表現(xiàn)則是生物多樣性下降以及自然景觀的退化 8。從湖濱帶退化的機(jī)理而言，主要有物理、生物和化學(xué)等三方面，包括自然變化和人類作用的影響。它們的具體表現(xiàn)形式如下：圍墾湖濱濕地或?yàn)┑赜糜谵r(nóng)業(yè)、旅游、交通、村鎮(zhèn)用地；筑堤、建壩（如水利電站）改變了湖濱濕地的水文過程和淺灘環(huán)境；過 度開發(fā)湖濱帶內(nèi)的生物資源；廢棄物堆積和污染物排放造成的水質(zhì)和土壤污染等。由此可見，目前湖濱帶退化的主要原因是人類干擾活動(dòng)引起的逆向演替。 2 退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)及技術(shù)方法 湖濱帶生態(tài)恢復(fù)的理論基礎(chǔ)是恢復(fù)生態(tài)學(xué) 24,25?；謴?fù)生態(tài)學(xué)理論主要有演替理論、自我設(shè)計(jì)理論和入侵理論等 26, 27，其中占核心地位的則是演替理論。目前退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)的基本思路是通過對一定生境條件下湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)退化原因及其機(jī)理的診斷，運(yùn)用生物、生態(tài)工程的技術(shù)與方法，依據(jù)人為設(shè)定的目標(biāo)，選擇適宜的先鋒植物，構(gòu)造種群和 生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)行土壤、植被與生物同步分級恢復(fù)，以逐步使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)學(xué)潛力盡可能地恢復(fù)到原有的或更高的水平 28,29，最終達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)的自我維持和良性循環(huán)狀態(tài)。很顯然，湖濱帶恢復(fù)和重建過程是人為或自然因素破壞過程的逆向演替，人工干預(yù)的目的，一是要確保生境條件的恢復(fù)，二是要加速演替的自然過程。 湖濱帶恢復(fù)的目標(biāo)、策略不同，擬采用的關(guān)鍵技術(shù)也不同。根據(jù)湖濱帶的構(gòu)成和生態(tài)系統(tǒng)特征，湖濱帶的生態(tài)恢復(fù)可概括為：湖濱帶生境恢復(fù)、湖濱帶生物恢復(fù)和湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù) 3個(gè)部分。湖濱帶的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)也可 以劃分為湖濱帶生境恢復(fù)技術(shù)、湖濱帶生物恢復(fù)技術(shù)和湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù) 3 大類（見表 1）。這些技術(shù)有的已經(jīng)建立了一套比較完整的理論體系，有的正在發(fā)展。在許多湖濱濕地恢復(fù)的實(shí)踐中，其中一些技術(shù)常常是集成應(yīng)用的，并可取得顯著效果。 同時(shí)，按照湖濱帶的景觀類型和土地利用性質(zhì)，湖濱帶生態(tài)恢復(fù)工程模式還可劃分為灘地模式、河口模式、陡岸模式、魚塘模式、農(nóng)田模式、堤防模式等 6 種類型 30，進(jìn)行相應(yīng)的生態(tài)工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)。 3 湖濱帶的管理 3.1 湖濱帶管理的目標(biāo)及原則 湖濱帶管理是湖泊流域生態(tài)系統(tǒng)管理的重要環(huán)節(jié)，加強(qiáng)退化湖濱帶的管理是湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要工作 31。湖濱帶管理是針對特定的生態(tài)系統(tǒng)（湖濱帶）來進(jìn)行的管理活動(dòng)，它建立在生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)上，其核心應(yīng)該是湖濱帶植被的正確管理，管理的目標(biāo)是保護(hù)與湖濱帶密切相關(guān)的各種資源和水生態(tài)系統(tǒng)，在發(fā)揮陸地生態(tài)系統(tǒng)和湖濱帶本身最大效益的同時(shí)，使水體得到更好的保護(hù)和恢296 生態(tài)環(huán)境 第 14 卷第 2 期（ 2005 年 3 月） 復(fù)，并且為動(dòng)植物提供適宜的生境條件。 要建立一個(gè)可持續(xù)的、“健康”的湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)，不僅應(yīng)該注重湖濱帶資源的管理和利用，更要注重湖濱帶功能和生物多樣性的重要作用，其措施之一就是建立植被緩沖帶 32， 以持久地保護(hù)水域和湖濱帶物種的生存。為此，湖濱帶管理應(yīng)當(dāng)遵循如下原則： （ 1）生態(tài)功能優(yōu)先，生態(tài)效益是湖濱帶管理所追求的主要目標(biāo)。因此，應(yīng)按生態(tài)敏感程度，實(shí)施湖濱帶的分區(qū)管理。湖濱帶水位變幅區(qū)宜保持自然特征，陸地和水域可進(jìn)行有限度的、合理的開發(fā)利用，同時(shí)應(yīng)提高自然資源的利用價(jià)值。 （ 2）要實(shí)行整體性管理原則。在景觀尺度上進(jìn)行湖濱帶管理，保護(hù)和恢復(fù)湖濱帶的生物多樣性，而不要以簡單的行政區(qū)劃和小尺度的局部視野來實(shí)施湖濱帶管理。 （ 3）湖濱帶功能的恢復(fù)還應(yīng)包括對洪水的管理，入湖河流生態(tài)廊道恢復(fù)，以及改變?nèi)藶榈挠绊懸蛩兀ㄈ鐕鷫?、圍網(wǎng)養(yǎng)殖、過度發(fā)展的旅游業(yè)）等。 （ 4）關(guān)注社會(huì)對湖濱帶資源的需要，使之盡可能與可持續(xù)的資源利用方式和湖泊帶生態(tài)功能保持一致，控制湖濱區(qū)污染和生態(tài)破壞。 3.2 湖濱帶的管理措施 面對湖濱帶日趨嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題，加強(qiáng)退化湖濱帶的科學(xué)管理，已是生態(tài)學(xué)和現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的重要任務(wù)。 （ 1）大力鼓勵(lì)湖濱帶植被的恢復(fù)與重建，防止湖濱植被帶破碎化而成為一些較短的片段，即使在農(nóng)業(yè)區(qū)域附近，也至少應(yīng)保持 5 m 寬的湖濱植被緩沖帶 32。因此，應(yīng)全面科學(xué)地評價(jià)“圍墾”，處理好田湖矛盾，有步驟地實(shí)施退田還湖、還 林還草計(jì)劃。 （ 2）制訂有關(guān)法律法規(guī)，強(qiáng)化湖濱帶開發(fā)和管理的政策研究。在生態(tài)評價(jià)的基礎(chǔ)上劃定湖濱帶保護(hù)區(qū)（湖濱帶中最具活力和功能的地段），確定湖濱帶寬度，制定湖濱帶緩沖區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其管理要求，為具體的湖泊保護(hù)提供理論依據(jù)；切實(shí)加強(qiáng)湖濱帶內(nèi)的土地利用規(guī)劃和管理，嚴(yán)格限止在水位變幅區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活活動(dòng)，同時(shí)應(yīng)實(shí)行污染物總量控制，減少湖濱帶污染物排放，控制湖濱區(qū)污染。 （ 3）加強(qiáng)湖濱帶生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及生態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系的建設(shè)；結(jié)合流域管理，科學(xué)合理地制定湖濱帶規(guī)劃 。 （ 4）實(shí)現(xiàn)湖泊生態(tài)保護(hù)由個(gè)別專業(yè)部門管理向一體化管理及社區(qū)管理轉(zhuǎn)變，提高全民生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識和素質(zhì)，促進(jìn)湖濱帶管理的公眾參與。 4 結(jié)語 相對于其他受損生態(tài)系統(tǒng)而言，退化湖濱帶的生態(tài)恢復(fù)及其管理是一個(gè)新興的領(lǐng)域。目前我國很多地區(qū)存在湖泊富營養(yǎng)化、濕地退化、物種急劇減少等生態(tài)環(huán)境問題，因此，開展退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)與管理等相關(guān)方面的研究有著十分重要的意義，也是未來一段時(shí)期內(nèi)生態(tài)學(xué)工作者和管理者面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 最后需要指出的是，退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)是一個(gè)跨越較長時(shí)間尺度的過程，在恢復(fù)或重建期能否持續(xù)地保證 人力、物力和資金的投入，并采取適宜的管理方式，則是湖濱帶生態(tài)恢復(fù)成功與否的關(guān)鍵。 參考文獻(xiàn)： 1 鄧紅兵 , 王慶禮 , 蔡慶華 . 流域生態(tài)學(xué) : 新學(xué)科、新思想、新途徑 J. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) , 1998, 9(4): 443 449. 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Ecological function of inland aquatic-terrestrial ecotone 表 1 退化湖濱帶生態(tài)恢復(fù)與重建技術(shù)體系 Table 1 The technological systems of ecological restoration and reconstruction of lakeside zone 恢復(fù)類型 恢復(fù)對象 技術(shù)體系 生境條件 土壤（基底） 基底修復(fù) 物理基底改造技術(shù)、生態(tài)堤岸技術(shù)、生態(tài)清淤技術(shù)等 水土流失控制 坡面水土保持草林復(fù)合系統(tǒng)技術(shù)、土石工程技術(shù)等 土壤肥力恢復(fù) 少耕、免耕技術(shù)，生物培肥技術(shù)等 土壤污染控制 土壤生物自 凈技術(shù)、廢棄物的資源化利用技術(shù)等 水體 水文條件恢復(fù) 湖泊水位調(diào)控、河流廊道恢復(fù)、配水工程技術(shù)等 水質(zhì)改善 污水處理技術(shù)、湖泊富營養(yǎng)化控制技術(shù)、人工浮島技術(shù)等 生物因素 物種 物種引入、恢復(fù)與保護(hù) 物種選育和培植技術(shù)、先鋒物種引入技術(shù)、土壤種子庫引入技術(shù)、物種保護(hù)技術(shù)等 種群 種群行為控制 種群擴(kuò)增及動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)，種群競爭、他感、捕食等行為控制技術(shù) 群落 群落演替控制與恢復(fù) 群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)、群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置與組建技術(shù)等 生態(tài)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)與功能 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù) 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 及功能的優(yōu)化配置與調(diào)控技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化管理技術(shù)、景觀設(shè)計(jì)技術(shù) 顏昌宙等：湖濱帶的功能及其管理 297 and foreground of its protection and exploitationJ. 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