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: 基金項目： 國家重點基礎研究規(guī)劃項目（ 2002CB412307）；中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向性項目（ KZCX3-SW-423）；國家杰出青年科學基金項目（ 70325002） 作者簡介： 顏昌宙 （ 1969） ， 男 ， 助理研究員，博士研究生，主要研究方向為湖泊生態(tài)學。 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. 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心系統(tǒng)生態(tài)重點實驗室，北京 100085； 2. 中國環(huán)境科學研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，北京 100012 摘要： 湖濱帶是水陸生態(tài)交錯帶的一種類型，具有重要的生態(tài)、社會和經(jīng)濟價值。湖濱帶功能主要包括：緩沖帶功能、生物多樣性及生境保護功能、護岸功能和經(jīng)濟美學價值。湖濱帶退化的原因主要是人為因素引起的生物群落結構的逆向演替及生態(tài)功能的下降，退化湖濱帶生態(tài)恢復與重建的理論基礎是恢復生態(tài)學。湖濱帶管理的核心 是湖濱帶植被的正確管理，管理的目標是保護與湖濱帶密切相關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）加強湖濱帶規(guī)劃和管理的政策研究；（ 3）加強湖濱帶生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及生態(tài)評價指標體系的建設；（ 4）促進湖濱帶管理的公眾參與。 關鍵詞： 湖濱帶；功能；管理；生態(tài)恢復 中 圖分類號： X171.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-2175（ 2005） 02-0294-05湖濱帶是水陸生態(tài)交錯帶的一種類型 13，歷來是人類活動最集中的場所 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，景觀美學價值降低，洪澇災害頻繁，影響人民的身體健康和生命財產(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，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人類干擾活動的增強，造成大量湖濱濕地資源喪失或退化，嚴重影響了湖泊流域生態(tài)、經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。自 20 世紀 70 年代開始，西方發(fā)達國家就開展了相關的研究和實踐，以保護自然濕地并恢復退化的湖濱帶、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)恢復研究已受到廣泛重視，并從實驗階 段轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應用階段，例如，中國科學院南京地理與湖泊研究所和中國環(huán)境科學研究院分別在云南滇池和洱海開展了湖濱帶生態(tài)恢復工程，以抑制藍藻生長，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植物棲息地以及其它特殊地的保護功能； （ 3） 穩(wěn)定湖岸、控制土壤侵蝕的護岸功能； （ 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)濟美學價值。 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、化學和生物功能效應，可控制、減少來自地表徑流的溶解性污染物質(zhì)，達到降解環(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為是防治湖泊非點源污染的“天然屏障”。河岸帶和湖濱帶在減少非點源污染物方面的有效性很早即被人們在流域管理實踐中認識并加以利用 1416， 例如 ， 尹澄清等發(fā)現(xiàn)水陸交錯帶的人工多水塘系統(tǒng)具有很強的截流來自農(nóng) 田的徑流和非點源污染物的生態(tài)功能 17； 1990 年美國環(huán)境保護局（ USEPA）研究估計非點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)負荷主要來自于非點源污染，例如， 1994 年滇池非點源污染的總磷和總氮已分別占總?cè)牒摵闪康?57.9%和 50.4%21，并呈逐年上升的趨勢； 1994 年太湖非點源污染的總磷和總氮分別占總?cè)牒摵闪康?30.0%和 59.2%22。因此，恢復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、微地貌景觀結構和污染源的特性等。 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，同時提高了潛在的總物種的共存性。同時，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）； （ 2） 為該地區(qū)野生動植物提供生境或其它資源； （ 3） 調(diào)蓄洪水并穩(wěn)定相鄰的兩個生態(tài)系統(tǒng)。 1.1.3 護岸功能 湖濱帶植被護岸功能主要表現(xiàn)在以下 2 個方面： （ 1） 減小湖流流速從而降低風浪襲擊湖岸的強度，保護湖岸免受風浪的直接沖刷和侵蝕； （ 2） 通過湖濱帶植物根系增強湖岸亞表層的強度以提高湖岸的穩(wěn)定性。影響湖濱帶護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。國外的試驗結果表明，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)濟和美學價值 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)濟和 美學價值，是重要的旅游資源。同時，湖濱帶內(nèi)較高的生物多樣性以及環(huán)境因子與動植物群落之間存在的復雜聯(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 湖濱帶退化的實質(zhì)是交錯帶結構、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。從湖濱帶退化的機理而言，主要有物理、生物和化學等三方面，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：圍墾湖濱濕地或灘地用于農(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引起的逆向演替。 2 退化湖濱帶生態(tài)恢復的理論基礎及技術方法 湖濱帶生態(tài)恢復的理論基礎是恢復生態(tài)學 24,25?；謴蜕鷳B(tài)學理論主要有演替理論、自我設計理論和入侵理論等 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)退化原因及其機理的診斷，運用生物、生態(tài)工程的技術與方法，依據(jù)人為設定的目標，選擇適宜的先鋒植物，構造種群和 生態(tài)系統(tǒng)，實行土壤、植被與生物同步分級恢復，以逐步使生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能和生態(tài)學潛力盡可能地恢復到原有的或更高的水平 28,29，最終達到生態(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，人工干預的目的，一是要確保生境條件的恢復，二是要加速演替的自然過程。 湖濱帶恢復的目標、策略不同，擬采用的關鍵技術也不同。根據(jù)湖濱帶的構成和生態(tài)系統(tǒng)特征，湖濱帶的生態(tài)恢復可概括為：湖濱帶生境恢復、湖濱帶生物恢復和湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)結構與功能恢復 3個部分。湖濱帶的生態(tài)恢復技術也可 以劃分為湖濱帶生境恢復技術、湖濱帶生物恢復技術和湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)結構與功能恢復技術 3 大類（見表 1）。這些技術有的已經(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的實踐中，其中一些技術常常是集成應用的，并可取得顯著效果。 同時，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，進行相應的生態(tài)工程規(guī)劃和設計。 3 湖濱帶的管理 3.1 湖濱帶管理的目標及原則 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)，加強退化湖濱帶的管理是湖泊生態(tài)環(huán)境保護的重要工作 31。湖濱帶管理是針對特定的生態(tài)系統(tǒng)（湖濱帶）來進行的管理活動，它建立在生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎上，其核心應該是湖濱帶植被的正確管理，管理的目標是保護與湖濱帶密切相關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，使水體得到更好的保護和恢296 生態(tài)環(huán)境 第 14 卷第 2 期（ 2005 年 3 月） 復，并且為動植物提供適宜的生境條件。 要建立一個可持續(xù)的、“健康”的湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)，不僅應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， 以持久地保護水域和湖濱帶物種的生存。為此，湖濱帶管理應當遵循如下原則： （ 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。因此，應按生態(tài)敏感程度，實施湖濱帶的分區(qū)管理。湖濱帶水位變幅區(qū)宜保持自然特征，陸地和水域可進行有限度的、合理的開發(fā)利用，同時應提高自然資源的利用價值。 （ 2）要實行整體性管理原則。在景觀尺度上進行湖濱帶管理，保護和恢復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施湖濱帶管理。 （ 3）湖濱帶功能的恢復還應包括對洪水的管理，入湖河流生態(tài)廊道恢復，以及改變?nèi)藶榈挠绊懸蛩兀ㄈ鐕鷫āW(wǎng)養(yǎng)殖、過度發(fā)展的旅游業(yè)）等。 （ 4）關注社會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 面對湖濱帶日趨嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題，加強退化湖濱帶的科學管理，已是生態(tài)學和現(xiàn)代環(huán)境科學的重要任務。 （ 1）大力鼓勵湖濱帶植被的恢復與重建，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，也至少應保持 5 m 寬的湖濱植被緩沖帶 32。因此，應全面科學地評價“圍墾”，處理好田湖矛盾，有步驟地實施退田還湖、還 林還草計劃。 （ 2）制訂有關法律法規(guī)，強化湖濱帶開發(fā)和管理的政策研究。在生態(tài)評價的基礎上劃定湖濱帶保護區(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)設計標準及其管理要求，為具體的湖泊保護提供理論依據(jù)；切實加強湖濱帶內(nèi)的土地利用規(guī)劃和管理，嚴格限止在水位變幅區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活活動，同時應實行污染物總量控制，減少湖濱帶污染物排放，控制湖濱區(qū)污染。 （ 3）加強湖濱帶生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及生態(tài)評價指標體系的建設；結合流域管理，科學合理地制定湖濱帶規(guī)劃 。 （ 4）實現(xiàn)湖泊生態(tài)保護由個別專業(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)境保護意識和素質(zhì)，促進湖濱帶管理的公眾參與。 4 結語 相對于其他受損生態(tài)系統(tǒng)而言，退化湖濱帶的生態(tài)恢復及其管理是一個新興的領域。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)恢復與管理等相關方面的研究有著十分重要的意義，也是未來一段時期內(nèi)生態(tài)學工作者和管理者面臨的機遇和挑戰(zhàn)。 最后需要指出的是，退化湖濱帶生態(tài)恢復是一個跨越較長時間尺度的過程，在恢復或重建期能否持續(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)恢復成功與否的關鍵。 參考文獻： 1 鄧紅兵 , 王慶禮 , 蔡慶華 . 流域生態(tài)學 : 新學科、新思想、新途徑 J. 應用生態(tài)學報 , 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)恢復與重建技術體系 Table 1 The technological systems of ecological restoration and reconstruction of lakeside zone 恢復類型 恢復對象 技術體系 生境條件 土壤（基底） 基底修復 物理基底改造技術、生態(tài)堤岸技術、生態(tài)清淤技術等 水土流失控制 坡面水土保持草林復合系統(tǒng)技術、土石工程技術等 土壤肥力恢復 少耕、免耕技術，生物培肥技術等 土壤污染控制 土壤生物自 凈技術、廢棄物的資源化利用技術等 水體 水文條件恢復 湖泊水位調(diào)控、河流廊道恢復、配水工程技術等 水質(zhì)改善 污水處理技術、湖泊富營養(yǎng)化控制技術、人工浮島技術等 生物因素 物種 物種引入、恢復與保護 物種選育和培植技術、先鋒物種引入技術、土壤種子庫引入技術、物種保護技術等 種群 種群行為控制 種群擴增及動態(tài)調(diào)控技術，種群競爭、他感、捕食等行為控制技術 群落 群落演替控制與恢復 群落演替控制與恢復技術、群落結構優(yōu)化配置與組建技術等 生態(tài)系統(tǒng) 結構與功能 生態(tài)系統(tǒng)結構與功能恢復 生態(tài)系統(tǒng)結構 及功能的優(yōu)化配置與調(diào)控技術、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化管理技術、景觀設計技術 顏昌宙等：湖濱帶的功能及其管理 297 and foreground of its protection and exploitationJ. Acta Ecologica Sinica, 1995, 15(3): 331 335. 4 王云飛 , 潘紅璽 , 吳慶龍 , 等 . 人類活動對洱海的影響及對策分析J. 湖泊科學 , 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. 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