5.3水域生态系统的恢复

河流生态恢复的内容
• 河道整治的恢复
– 选择河道整治线时，应考虑整治区域是否有重 要的生物栖息地，是否需要保留原有大型深潭 的弯道。 – 采取措施保护现存河畔林及濒临灭绝物种。 – 确定滩地高程时，应考虑洪水脉冲频率及水深 – 选择河床坡降时，要考虑其对河流冲淤的影响
• 河口地区的恢复
– 由于河床疏挖造成盐水上溯，使鱼类产卵场减 少，并对盐沼产生影响。
六、水生生态系统恢复的效果评估

水生生态系统恢复效果的评估标准主要包括生态系统 结构、功能和整体特征的评估。
溶解氮 盐分 有毒物 污染物 悬浮物 pH 气味 透明度 水温 水分循环过程 水流速度 水流流量、深度
水质
结构特征
水文特征
物理性质 化学性质
土壤条件
侵蚀率 有机碳 稳定性 地表特征 景观组成 位置 地形 种类 密度 生长量 群落稳定性 形状 生产力 承载量 食物网 指示种营养量
化学作用机制
– 湖底沉积物在营养负荷高时聚集了大量的P， 形成了一个营养库，这些P可通过化学作用不 断释放。因此，当湖泊总P负荷已降到足够低 时，富营养化状态将得到改善。
生物作用机制
– 生物间的相互作用会影响湖泊P负荷及其物理 化学性质。
• 肉食性浮游鱼类和底栖鱼类的作用 • 食草性水鸟的取食作用
生物操纵与鱼类管理
– Bio-manipulation: 通过去除食浮游生物者或 添加食鱼动物降低食浮游生物鱼类的数量，使 浮游动物的体型增大，生物量增加，从而提高 浮游动物对浮游植物的摄食效率，降低浮游植 物的数量。 – Czech实验室用削减鱼类密度来改善水质、增 加水体透明度。 – Drenner & Hambright(1999)认为，生物管理 成功例子大多是在25hm2以下及深度3m以下的 湖泊中实现的。不过，在更深、分层、面积超 过1km2 的湖中也取得过成功。
结构
– 水体 – 生物（流线型） – 河岸带
• 泛指河水与陆地交界处的两边、河水影响很小的 地带。
功能
– 河流的功能：正面和反面 – 河岸带生态功能 • 廊道功能 • 缓冲带功能
– 河岸缓冲带是指直接生长在河岸的林地、灌从或 草。
• 护岸功能
二、人类对河流生态系统的影响
• • • • • • 工农业生产污染 河流滩地的围垦 采矿 清淤、疏通河道 自然河流非连续化（水库、大坝） 自然河流渠道化
• 富营养化治理
– 浅水湖TP超过0.25mg/L，深水湖超过 0.05mg/L，仅通过生物管理不一定能达到治理 效果。应采用物理化学方法，如沉积物削减， 用铁盐铝盐处理
五、湖泊“生物操纵”管理措施
• 确定湖泊鱼类削减量
– 在一些成功例子中,削减量至少为湖泊生物量的 70-80%。 – 一般而言，削减目标是使湖中的生物量达到 5kg/hm2，如果湖中留下的鱼未成熟，目标量 需进一步减小。 – 鱼群生物量B与TP呈指数关系 B=2.17TP0.78 (Hanson & Legett, 1982) B=9.42TP0.62 (丹麦，所有鱼类） B=1.46TP0.93（丹麦，植食型底栖鱼类）
三、湖泊恢复的生态调控
• 目的：降低湖泊内的营养负荷，控制过量 藻类的生长。
物理化学措施
– 削减浅水湖的沉积物 – 采用铝盐及铁盐离子对分层湖泊沉积物进行化 学处理 – 向深水湖底层充氧或氮
水位调控措施
• 改善水鸟的生境，促进鱼类活动，改善水质。
• 控制损害性植物生长，为营养丰富的浑浊湖向清 水状态转变创造条件。
水流调控措施
– 水流影响湖泊营养供给、水体滞留时间，从而影响 湖泊生产力和水质。 – 水体滞留时间短（10天以内），藻类不可能积累 – 水体滞留时间适当时，既能大量提供植物营养物， 又有足够时间供藻类吸收营养物， 促进其生长和积累 – 营养物输入, 水体滞留时间常用来预测湖泊水质状况 – 措施：控制水体滞留时间、换水、增加水体冲刷等
成功事例：
• 明尼苏达州的Christina湖 • 瑞士Finjasjon湖（12km2)：通过挖掘沉积 物实现鱼类的大量削减。 • 芬兰Vesijarvi湖鱼类的大量削减。
大型水生植物的保护和移植
– 围栏保护 – 植物或种子的移植
适当控制大型沉水植物的生长
– 收割 – 水位下降 – 引入食草鲤科鱼

四、河流生态恢复的目标和内容
河流的恢复：除水质、水生生物的恢复外，还 要实现河岸带的恢复。主要在于重建林草植被， 恢复湿地景观和生境。

生态恢复的目标 • 完全复原
– 使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态 A、首先是河流地貌学意义上的恢复，这就意味着拆除大坝和
大部分人工设施以及恢复原有的河流蜿蜒性形态。
二、湖泊恢复的基本原理
湖泊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ馈机制
– 湖泊营养负荷达到某临界点时，湖泊会突然跃 迁到浑浊状态。但在营养负荷累积初期，湖泊 内存在跃迁阻力。这些阻力就是系统内反馈机 制作用的结果。
优势大型植物缓冲机制
– 固定营养物能力强。 – 沉水植物的增加会减少沉积物的再悬浮，减少再 悬浮过程中所释放的营养物。 – 促进脱氧，减少湖中N含量。 – 沉水植物的遮蔽，影响浮游植物的光合作用，从 而减少浮游植物的数量。 – 沉水植物通过对鱼类群落结构的影响，从而减少 沉积物的再悬浮。 – 大型沉水植物释放的化学物质可以抑制浮游植物 的生长。
保护水资源，维护陆地水域生态 系统的稳定是人类赖以生存与发 展的关键。
5.3.1 河流生态恢复的原理与方法
• • • • • • 河流生态系统的结构与功能 人类对河流生态系统的影响 河流退化的原因 河流生态恢复的目标与内容 河流生态恢复的原则与方法 河流生态恢复的难点
一、河流生态系统的结构与功能
– 引入食草昆虫
妨碍船的航行
降低垂钓等娱乐价值
蚌类与湖泊的恢复
• 蚌类是湖泊中有效的滤食者。 • 大型蚌类有时能够在1.5-3天内将整个湖泊 的水过滤一次。但目前还没得到重视。 • 浑浊的湖泊中蚌常常会消失。
四、温带富营养化湖泊生态调控过程
• 现状测定
– N，P负荷，PH
• 控制污染源
– 减少外部P输入点
• 可续发展原则
– 恢复自然水体和冲积机制 – 恢复自然河流形态 – 恢复自然河岸带植物群落 – 恢复乡士的水生动、植物
六、河流生态恢复的方法
• 非构造性方法（non-structural techniques)
– 有计划地闲臵一些可自然恢复的河道与集水区， 并实施有关水管理政策，以减小对自然水循环与 沉积物频繁变换的影响。 – 制定和完善有关河漫或廊道管理政策，以限制牲 畜进入河道。
• 河漫滩、河岸带的恢复
– 已被开发利用，甚至消失。
• 湿地的恢复
五、河流生态恢复的原则
• 生态学原则
– 遵循流域生态学理论（河流连续体理论、洪水 脉冲理论、河流水系统理论）。 – 在生态系统层次上进行恢复。 – 模仿自然的最经济最有效措施，让河流实现其 价值。
• 多目标兼顾原则
– 生态功能和社会需要相结合。
结构
– 沿岸带 – 湖沼带 – 深水带 – 底栖带
人类影响
– 湖泊富营养化
• 是指N、P等营养物质大量进入水体，浮游植物占优 势而导致水生生态系统的结构破坏和功能异化的过程 • 水体溶解氧下降 • 透明度降低 • 水质恶化 • 鱼类及其它生物大量死亡
– 水过度利用
• 咸海因农田灌溉导致水位下降9m。 • 美国Mono湖也因水过度利用而使湖面面积缩减了1/3
我国问题: 湖泊面积缩小和破坏问题 对策: 控制污染、退田还湖 1.当初人们为什么要围湖造田？ 主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围 湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展， 没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。 2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工 程面临的主要困难是什么？ 退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以 及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁 移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的 主要困难。 3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？ 保护环境，减少水土流失和水污染。例如,减少工厂、生活污 水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。
• 鱼类管理的技术与策略
– 了解各鱼类的生物学和生态学特性。 – 加强对幼年鱼类的控制和评价。 – 采用主动工具捕获被动鱼群（聚集地）。 – 采用被动工具捕获主动鱼群（迁移鱼群）。 – 削减鱼类主要依靠当地受训居民。
• 采用围网或袋网捕鱼比刺网费用低。 • 小湖比大湖费用高。 • 一些便宜工具，如渔网、长袋网和当地渔 民发明的工具也很适用。
• 资源保护原则
– 保护两岸现有水系、湿地、漫滩以及河岸带等 资源。
• 景观设计生态原则
– 保持河流的自然地貌特征和水文特征， 保护生物多样性， 增加景观异质性。
• 尊重自然、美学原则
– 恢复过程中，要在满足防洪的前提下，保留原 河道的自然线形，运用自然材料和软式工程， 强调植物造景，不主张完全人工化。更要避免 截弯取直，防止留有大量的生硬的人工雕琢痕 迹。
• 改善网络连通性
– 通过增加河漫滩洪水脉冲的持久性来改善河流侧向的连通 性，从而实现河流的生态效益。
• 内溪流快速恢复措施
– 工程措施 – 采用流量导向板与小型水坝、脊或者风向标，进行基地恢 复与水潭-浅滩重建。 – 设臵鱼巢等
• 地貌重建
– 在某一河段构建新的地貌。
今后河流生态恢复与重建需要注意的问题 • 保护现存的河流自然过程
– 淹没漫滩、转运沉积物以及驱动河道变迁
• 恢复可被恢复的河流自然过程
– 恢复河流干扰前的水文、地理和沉积转运过程