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(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃項(xiàng)目（ 2002CB412307）；中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目（ KZCX3-SW-423）；國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（ 70325002） 作者簡(jiǎn)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(guó)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(guó)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(cè)系統(tǒng)及生態(tài)評(píng)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(hào)： X171.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(lái)是人類活動(dòng)最集中的場(chǎng)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(lái)由于大多數(shù)人并未意識(shí)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(kāi)始，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)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(guó)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(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所和中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院分別在云南滇池和洱海開(kāi)展了湖濱帶生態(tài)恢復(fù)工程，以抑制藍(lán)藻生長(zhǎng)，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(duì)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(guò)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(lè)場(chǎng)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(guò)水 -土壤（沉積物） -植物系統(tǒng)的過(guò)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(lái)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?cè)诹饔蚬芾韺?shí)踐中認(rèn)識(shí)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(lái)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(guó)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(guò)濾功能可以明顯滯留并減少 N、 P 的含量 18, 19，并可通過(guò)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(guó)湖泊流 域中氮、磷營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷主要來(lái)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(shì)； 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(duì)于控制湖泊水污染與富營(yíng)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(zhǎng)度）、植物的群落組成及生長(zhǎng)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(yú)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(yú)類提供了重要的附著基質(zhì)，使得湖濱帶成為魚(yú)類重要的孵化和哺育場(chǎng)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(lái)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?gòu)亩档惋L(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(guò)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(duì)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(guò)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(guó)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(méi)有植物根系作用影響的 2 萬(wàn)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(lái)自陸源和湖源的沉積使得湖濱帶內(nèi)的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)十分豐富，這些都造成了湖濱帶很高的初級(jí)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(kāi)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(lè)場(chǎng)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(guò)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(guò)程和淺灘環(huán)境；過(guò) 度開(kāi)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(jiàn)，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(guò)對(duì)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(jí)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(guò)程是人為或自然因素破壞過(guò)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(guò)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(jiàn)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(yú)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(duì)特定的生態(tài)系統(tǒng)（湖濱帶）來(lái)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(kāi)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(jiǎn)單的行政區(qū)劃和小尺度的局部視野來(lái)實(shí)施湖濱帶管理。 （ 3）湖濱帶功能的恢復(fù)還應(yīng)包括對(duì)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(guò)度發(fā)展的旅游業(yè)）等。 （ 4）關(guān)注社會(huì)對(duì)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(duì)湖濱帶日趨嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)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(píng)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(kāi)發(fā)和管理的政策研究。在生態(tài)評(píng)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(cè)系統(tǒng)及生態(tài)評(píng)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(mén)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(shí)和素質(zhì)，促進(jìn)湖濱帶管理的公眾參與。 4 結(jié)語(yǔ) 相對(duì)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(guó)很多地區(qū)存在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、濕地退化、物種急劇減少等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，因此，開(kāi)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(lái)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(zhǎng)時(shí)間尺度的過(guò)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(duì)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(yíng)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(kù)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(jìng)爭(zhēng)、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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