湿地生态系统健康研究进展_崔保山

湿地生态系统健康研究进展_崔保山
湿地生态系统健康研究进展_崔保山

湿地生态系统健康研究进展*

崔保山 杨志峰

(北京师范大学环境科学研究所,北京100875)

Research Review on Wetland Ecosystem H ealth .Cui Bao shan ,Ya ng Zhifeng (I nstitute of Environmental Sciences ,

Beijing Normal Univ ersity ,Beijing 100875).Chinese Journal of Ecology ,2001,20(3):31-36.

The study o n w etland ecosy stem health(W EH)belo ngs to a new field.At present,ther e is no t an opera tio nal defi-nitio n into pra ctice yet ,and the info r ma tio n f rom na tional and inte rnatio na l studies o n W EH is no t enough to fo rm a sy stem.Especially in China the studies just begin and need to inv estig ate and g et mor e info rma tio n a nd kno wl-edg e.Based o n the present situations o f w etland eco system,the paper giv es the concept o f w etla nd eco system health and its r ela ted histor y .The research sta tus on W EH is also pr esented ,including health diag no stic indicato rs ,w et-la nd resto ra tio n and research scale.Fina lly ,the pa per analy zes the dev eloping tr ends in W EH r esea rch.Key words :w etland eco system health,diag no stic indicato rs,w etland resto ration.中图分类号:P 94 文献标识码:A 文章编号:1000-4890(2001)03-0031-06

*本文得到国家自然科学重点基金项目(49631040)及国家“九

五”科技攻关项目(96-004-02-10)的支持.

作者简介:崔保山,男,34岁,博士。现主要从事湿地生态过程与环境响应研究,发表论文15篇。

湿地作为一个生态系统,具有多种功能和价值,是人类最重要的环境资本之一,被称为“自然之肾”。湿地在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染等方面起着极其重要的作用。湿地拥有丰富的野生动植物资源,是众多野生动植物特别是珍稀水禽的繁殖和越冬地。不仅如此,湿地向人类提供大量的生产和生活资料[1]

。然而,近些年来一些地区的湿地状况令人担忧,具体表现城市化、工业化、路基建设、农业开发及废物处理等造成湿地面积的缩小;水利、灌溉、水库蒸发、河流及地下水过度提取,沼泽地排水、挖渠、土地开荒、筑堤造成湿地水状况的改变;废物排放、农业营养物径流、杀虫剂、除草剂径流、表层及地下水盐化引起水质变化;过度捕鱼、狩猎、放牧、矿物开采造成湿地产品的不可持续利用;外来植物、鱼类及鸟类的侵入引起湿地的变化;不合理的管理及恢复操作的失误造成湿地改变,甚至丧失。其湿地生物多样性降低、水质改变、富营养化等,已经威胁到人类自身的发展。

面对复杂的湿地生态系统,特别是目前在湿地利用中存在着只注重短期效益而忽视长期的可持续性,给湿地生态系统健康及其管理带来了诸多不利因素;再者,全球的环境问题,特别是地球变暖、臭氧层破坏、酸雨、海洋污染、生物多样性减少、荒漠化、有毒有害物质的越境迁移、热带雨林减少、资源、粮食、人口的不协调发展,直接危胁到湿地生态系统的健康[2]

,从组织结构到功能过程,从微观到宏观,从基因到种群群落,湿地生态系统正遭受着前所未有

的冲击。因此,对湿地生态系统健康进行研究,有利于对湿地生态系统实施可持续性管理和合理利用,实现生态、社会、经济的整合及协调。1 湿地生态系统健康研究现状

1.1 生态系统健康(eco system health )的相关研究史

生态系统健康,是一个新概念,属于新领域[3]

。目前国内外还未对其进行深入研究,更没有形成一套比较完整的体系。20世纪40年代,英国学者Leo pold 最早提出了土地健康(land health )的概念

[4,16]

,他认为研究土地健康首先需要正常状态的

基础数据,并且要了解健康的土地如何保持其自身的有机体,最完美的标准应是荒野性(wilderness)。60年代,他将此概念进一步升华为景观健康(land-sca pe health ),他认为,土地的自我再生能力是景观健康的重要表现

[16]

,但当时并未引起足够的重视。

真正将生态系统健康这一概念提出来是在80年代后期。以加拿大学者Schaeffer 和Rapport 为代表,Schaeffer 认为,生态系统健康就是生态系统缺乏疾病,而生态系统疾病是指生态系统的组织受到损害或减弱。生态系统中的疾病,正如人生病一样,有短

生态学杂志 2001,20(3):31-36

Chinese Jour nal of Eco lo gy

期和长期的以及主要的和次要的影响。如果生态系统的自动平衡修复机制不完善以至于病态发展到疾病,那么这种疾病就要受到关注。Rappo rt[17,18],发展了这种观点使之更进一步成为生态系统水平上的危难和综合病症。在这以后,许多学者对生态系统健康便开始关注,同时对生态系统健康的测定方法和指标进行了探索性研究。90年代生态系统健康作为全球管理的新目标,作为分析生态系统的新方法而被许多学者所青睐,主要有Ro w e,Cairns等[16~18]。同时,相关的专业性杂志已开始发行,如《生态系统健康》(Ecosy stem Health)、《水生生态系统健康杂志》(Journal of Aquatic Eco system Health)等,进一步推动了生态系统健康研究的发展。目前,生态系统健康或生态健康(ecolog ical health)、景观健康、流域健康(catchment health)研究已成为景观设计,流域管理的重要领域。

2.2 生态系统健康概念回顾

如何衡量一个生态系统是健康的,其定义和指标是什么,特别是量化指标如何确定,不同的生态系统类型,不同的空间尺度和时间尺度,确定标准亦不同。生态系统健康是一个最规范化的概念[18],它代表了环境管理的愿望终极(endpoint)。到目前为止,由于各学者在研究中出发点的差异,对生态系统健康概念的理解也就不同,现存的概念主要有,①健康是系统的自动平衡(hom eo stasis);②生态系统健康是缺乏疾病;③生态系统健康是多样性和复杂性;④生态系统健康是稳定性和弹性(resilience);⑤是生长的活力和生活幅;⑥健康是系统组分之间的平衡;

⑦是生态系统整合性[8,19,20](表1)。

从表1可以看出,生态系统健康现存的概念均有自己的适用范围和不足。事实上,生态系统是一个复杂的动态系统,其健康是一个综合的,多尺度概念,是多因素的整合。由于目前还没有一个完整的生态系统健康定义,这里暂时给出一个总结。生态系统健康是指系统内的物质循环和能量流动未受到损害,关键生态组分和有机组织被保存完整,且缺乏疾病,对长期或突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性,整体功能表现出多样性、复杂性、活力和相应的生产率,其发展终极是生态整合性。因此,生态系统健康应表现出多功能性,而且提供给多物种以生命支持。健康的生态系统是活跃的,对压力是具有弹性的,特别是对于人类产生的压力,并且总是保持它的有机联系。

表1 生态系统健康概念的各种表述

Tab.1 Definitions of concepts on ecos ys tem health and

th eir comparis on

概念表述含 义评 价

自动平

系统中任何变化都表明

了健康的改变,如果任一

指标被发现超过了正常

范围,那么系统的健康一

定受到了危害

适用于有机体特别是

热血哺乳动物,不适于

生态系统、经济系统以

及其它非自动平衡系

缺乏疾

对有机体而言,疾病预示

着体内的破坏性过程,同

时伴随着特殊的症状以

及病态和失调;对生态系

统而言,疾病是对系统的

压力,带有特殊负面影响

的紊乱

定义很不明确;外界对

系统的压力具有不确

定性;过分强调系统的

内在性

多样性

和复杂

物种的丰富度,连接性,

相互作用强度,分布的均

一性,多样性指数和优势

只有简单的公式表示,

没有深入的分析

稳定性

和弹性

是指系统对压力的恢复

能力,这种能力越大,系

统就越健康

没有提及系统的操作

水平和组织程度(如死

亡的系统很稳定,但不

健康)

生长的

活力和

生活幅

是指系统对压力的反应

能力以及各级水平上的

活性和组织水平

测度难度大

系统组

分之间

的平衡

保持系统各组分之间的

适宜平衡

只能作一般的解释,还

没有用于预测和诊断

生态系

统整合

(生态整

合性)

是指生态系统在其所处

的地理条件下,发育最佳

的一种状态,它包括总能

量的输入,可获得的水和

营养物源,以及物种迁

移、定居历史等

主要依赖于历史数据

作为参照点,整合性被

赋于了原始系统水平

下的物种组成,生物多

样性和功能组织,难以

操作

2.3 湿地生态系统健康概念

湿地是陆地上常年或季节性积水和过湿的土地,并与其生长、栖息的生物种群构成的独特生态系统。即“湿地是腐泥沼泽、泥炭沼泽、泥炭地或水体区域;不论是自然的还是人工的,永久的还是暂时的;水体不管是停滞的,还是流动的;淡水,还是咸水,包括那些深度在低潮位小于6m的海水区,都可称为湿地”(Ramsa r公约)。被认为是保持物种丰度和水质的重要生态系统,也是易受人类扰动的脆弱生态系统。是评价局域、区域、全球尺度环境变化的关键组分。湿地生态系统是一个复杂的非线性动态过程,其内部各组成要素之间以及各要素与外部环境之间是相互制约相互作用的。其组成结构反应了时空的差异性,所有的人类活动均在生态系统内部进行,每一个系统均有一定的变化容量来吸收人类造成的压力,保持它自身必要的生态过程和功能。因此,湿地生态系统健康或湿地健康,不但表现在能够提供特

32 生态学杂志 第20卷 第3期 

殊功能的能力(如洪水调蓄和水质净化等),而且具有维持自身有机组织的能力。可以从各种不良的环境扰动中自行恢复,其结构和功能达到相对最佳操作点。也就是说,健康的湿地生态系统应表现出多功能性。

在流域或景观背景下,湿地和湿地脆弱带是高地和水生生态系统之间重要的过渡带,在这里,营养物浓度随水流发生着变化。因此,形成了高地与水体之间的主要缓冲区,其健康程度特别是其结构和功能的表现直接影响到景观和流域内的整体利益,即可持续发展。要管理好流域或景观,首先要对其内部的湿地生态系统健康进行研究,找出对湿地的压力以及压力指标,以便对湿地健康做出正确的判断。

2.4 湿地生态系统健康诊断指标研究

对生态系统健康诊断指标的研究,可追溯到17世纪末18世纪初。那时,并没有生态系统健康这一概念,但由于城市化和工业化,环境退化已经出现,因此对环境退化指标的研究,主要集中在内陆水道的退化上。象污浊恶臭的味道、变色的水体预示着自然的沉重负担,鱼的死亡和珍贵物种的消失引起了人们的关注。这些事件促使人们建立一套环境标准和指标。最早的指标是对水质(颜色、有氧含量)的简单测量,发展到物种指标以及富营养化上。逐渐聚焦在整个生态系统对压力的反应上,随着对生态系统结构和功能理解的深入,人们努力来寻找生态系统退化的症状和早期预警,出现了生态系统健康的概念。其中,有三个受到关注的方面,它们是自然的纯洁性、生态系统整合性和环境舒适性[5~8,16~20]。伴随着可持续发展思想的提出,寻求一种生态、社会、经济、文化相整合的模式,全面合理研究生态系统健康。

在过去的几十年里,湿地生态系统健康的诊断指标主要集中在化学和生物指标上,包括水、沉积物和有机物的化学组成,物种的丰度、繁殖和生长,种群规模的变化,物种组成和多样性,生态系统生物量和生产率。这些指标之所以被广泛应用,主要是因为它们比较容易测度,花费也较低,能够提供生态系统受损的早期预警,同时对生态变化具有极高的敏感性,也能为决策者提供有利依据。随着对生态系统的深入研究,近几年又将物理指标、压力指标等考虑在内,使健康诊断指标不断完善。象Rappo rt提出的营养物循环的变化,初级生产力的变化,物种多样性的变化,系统衰退,物种分布规律的变化,疾病事件的增加,种群组分波动幅度的变化等;Schaeffer提出的原始物种数量的衰减,所有的逆向演替,立地植物生物量的改变,能量流动量的改变,矿质化营养物储存的变化等;美国环境保护局(EPA)提出的富营养化、有机质负荷和减少的溶解氧、污染物毒性、酸化和盐化、沉积物或填埋物、混浊度、植被迁移、热量转换、脱水、淹没、栖息地碎块化,其它人类活动等[19,21,22],在实践中已发挥了重要作用。美国和加拿大1987年在5大湖水质协议修订草案中,指出了生态系统机能障碍的指示物,以此来判定湖泊生态系统是否健康[22]。

在1995年秋,芬兰、挪威和瑞典采用规定的湖泊选择标准和分析程序开始了一项北欧湖泊的联合调查,而后,该项目扩大到包括丹麦、俄罗斯、苏格兰和威尔士等国家和地区,调查覆盖了约 1.3×106km2的地域,提出了对北欧湖水化学和酸化状况的首次全面评估。

在河口湿地生态系统健康研究方面,美国1990年在其一项环境监测和评价计划(EM AP)规划中,特别强调了生态系统的健康指标,它们是响应指标,包括底栖生物构成及生物量,鱼类明显的病理,鱼群结构,大甲壳动物的相对丰度,表现氧化还原电位的连续性等;暴露指标,包括沉积物中污染物浓度,沉积物毒性,鱼组织中毒性,水体毒性等;栖息环境指标,包括盐度、沉积物特性、水深等;干扰因子,包括淡水排入量、气候波动、污染物负荷量、河流状况、人口地理分布状况等,以此来管理和规划河口湿地[9]。澳大利亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)的学者,在多年工作的基础上,建立了一种评价流域环境质量的指标体系流域健康诊断指标。该方法从环境背景指标、环境变化趋势指标、经济变化趋势指标三方面出发[10],对流域湿地生态系统健康进行了较系统的量化评价。从而使人们明确了应采取的行动和措施。

1998年,加拿大学者Rappor t在其景观健康评价研究中,以河流作为案例研究,总结了测度湿地生态系统健康的几类指标[17],它们是生物指标,包括生物多样性,固有种与外来种的比例,优势种分布尺度;物理指标,包括水分循环、土壤有机质的保持度、水及能流的生物圈控制;社会经济指标,包括农业、林业、渔业的投资和效益等。这些指标,将社会目标和生物物理过程进行了整合,是湿地生态系统健康

33

崔保山等:湿地生态系统健康研究进展

研究的最新进展(表2)。

表2 湿地生态系统健康诊断指标

Tab.2 A comparison of diagnos tic indicators on w et-

land ecosys tem h ealth

指标类型指标内容评 价

生态系统机能障碍指示物鱼及野生动物的质变及

种群的退化

动物畸形或繁殖故障

富营养化或过多藻类

饮用水怪味

美学价值退化

栖息地丧失

农业和工业生产附加费

人类健康

最适用于对湖泊生态

系统健康的评价。这些

指标容易监测,有些指

标如美学价值退化,栖

息地丧失等对其它湿

地也是适用的

生态系统响应指标底栖生物构成及生物量

鱼类病理

鱼群结构

大甲壳动物的相对丰度

氧化还原电位

特别适用于河口湿地,

港湾湿地生态系统健

康的评价

暴露指标沉积物中污染物浓度

沉积物毒性

鱼组织中毒性

水体毒性

对湖泊、河口三角洲等

湿地生态系统健康评

价最适用,有时也用于

河流湿地的评价

栖息环境指标盐度

沉积物特性

水深

适用于湖泊及河口湿

干扰因子淡水排水量

气候波动

污染物负荷量

河流状况

人口地理分布

适用于河流及其相连

的湿地生态系统健康

评价,将人口地理分布

与湿地直接相联系,是

健康指标评价的进步

水文指标水深

水周期

水的流入和滞留时间

最适合于小尺度人工

构建湿地、沼泽湿地等

生态系统的健康评价

化学指标化学迁移速率

化学负荷率

沉积率

适于沼泽、河流及河缘

湿地、湖泊、三角洲湿

地生态系统

生物指标生物多样性

外来种的比例

优势种分布

植物组成

最高生物量

最适合于天然沼泽湿

地、河漫滩湿地、河流

等生态系统的健康评

物理指标水分循环

土壤有机质的保持度

水及能流的生物圈控制

适用于大尺度湿地生

态系统,指标测量难度

社会经济指标农业、林业、渔业的投资

和效益

适用于流域、景观内湿

地生态系统,这一指标

还很不完善

总之,上述健康指标有这样一些优点,①被公众可清晰表达;②对于区域趋势分析是技术可行的;③有早期的预警能力;④是弹性的和可适应的。但大部分指标侧重于系统内指标,如水文指标和生物指标。从综合指标来看,定性描述较多,定量比较少,也没有最后给出健康的综合评判模式。另外,对沼泽湿地生态系统健康研究的较少,而湖泊、水库较多。无论如何,由于各国各地区湿地类型及规模的差异,环境背景又各不相同,因此,统一的湿地生态系统健康诊断指标很难确定下来。

2.5 湿地生态系统健康恢复研究

在湿地生态系统健康的恢复研究中,仍以国外居多,在美国受到极大关注,欧洲的一些国家如瑞典、瑞士、丹麦、荷兰在这方面也已有了很大进展。1975年,在美国召开了题为“受损生态系统的恢复”国际会议,与会专家们专门讨论了受损生态系统的恢复与重建等许多重要的生态学问题[11~13],深入探讨了生态恢复过程中的原理、概念和特征,提出了对加强生态系统恢复和重建的初步设想和展望。20年来,恢复与重建研究已经集中在湖泊、河流及河缘湿地、沼泽、水库等领域,如美国从1975年开始的清洁湖泊计划(CLP),要求所有的点源污染都要按照1972年公布的清洁水法进行处理以控制污水的排放。1990年又提出了庞大的生态恢复计划,在2010年前恢复受损河流6.4×105km,湖泊6.7×105ha2,其它湿地 4.0×106ha2,恢复内容包括增加湖泊深度以扩大湖容,增加鱼的产量,迁移富营养沉积物、有毒物质以及减少植被丰度,洪水危害的减少和保护,水质的恢复等。计划实施的最终目标是保护和恢复河流、湖泊和其它主要湿地生态系统的物理、化学和生物的完整性,以改善和促进结构与功能的正常运转。1993年,大约200多位学者聚集在英国谢菲尔德大学讨论了湿地恢复问题,特别在沼泽湿地的恢复研究上发表了许多新的见解,是对湿地恢复研究工作的重要补充[21]。

在欧洲,特别在一些Ramsa r公约所考虑的地区,恢复计划也已经被制定。例如,在西班牙Do nana 国家公园,安装水泵来充斥沼泽,补偿减少的河流和地下水流,这包括一个永久的能源供应来控制生态系统;在瑞典,30%地表由湿地组成,包括河流和湖泊,许多湿地或湖泊由于大型植物的入侵而迅速老化,芦苇面积达 1.0×105~ 2.0×105ha,有些学者已经建议并提出方案来恢复浅湖湿地生态系统,提高水平面,降低湖底面或者结合这两种方法,在整个环境下他们也提出了砍掉大型植被、破坏根毡的方法。在欧洲的其它国家,如奥地利、比利时、法国、德国、匈牙利、荷兰、瑞士、英国等已经将恢复项目集中在泛滥平原中。这些计划的目标是多种多样的,因为不同的利益可以被组合在一起并且依赖于河流和泛滥平原的规模和地貌特性。由于在欧洲大的河流中自从19世纪已经被开辟道路,目前考虑到生态阻力,

34 生态学杂志 第20卷 第3期 

例如水污染,在短期阻碍了泛滥平原的整体恢复,他们的恢复潜力已经被评估。Rhine水系流域在欧洲是最稠密的聚居区和污染最严重的河流湖盆区,目前,其湿地生态系统功能正在被恢复,包括提高生物多样性和生态多样性,同时提高水质[24,25]。

在我国,对湿地生态系统恢复与重建研究开展的较晚。十几年来,主要集中在湖泊生态系统的恢复研究中。特别是对长江中下游典型湖泊(如武汉东湖、洪湖、保安湖等)的研究与利用,相继开展起来的对江苏太湖、安微巢湖、淮河和太湖流域以及沿海滩途的研究,逐渐推动了我国湿地恢复研究的进程[5~7]。中国政府1994年制定的“中国21世纪议程”中,已经把水污染控制和湿地生态系统的保护和恢复作为我国的长期奋斗目标[12]。

2.6 湿地生态系统健康研究的尺度

尺度通常是指观察或研究对象的空间分辨度和时间单位,它标志着对所研究对象细节了解的水平。在生态学中,尺度是指所研究生态系统的面积大小(空间尺度)或其动态变化的时间间隔(时间尺度)[14]。以不同尺度研究时,内容也不相同。在进行湿地的长期定位监测中,常常以湿地斑块作为研究对象,即把生态系统作为一个小尺度(10~100m)的均质体来考虑,研究其生态系统的生产力,生物地球化学上的元素循环,系统结构和功能,敏感性和脆弱性等。如Mitsch、M etzker等对俄亥俄州立大学校园内所构建的“肾形”湿地的研究[26,27],Shukla对印度Keoladeo国家公园湿地大型植物动态的研究[28], Lamers等对荷兰De Bruuk自然保护区湿地植物毒性的研究[29]等。由于生态系统在小尺度上常表现出非平衡特征或“瞬变态特征”,特别是湿地生态系统所具有的脆弱性以及非线性动态过程,对湿地生态系统健康的研究多倾向于景观或流域水平[9,10,15,16,21,22,30],因为中大尺度的自然调节过程可提供较大的稳定性,更能表征湿地的发生、发展规律,体现自然与社会的相互作用和联系(表3)。

3 湿地生态系统健康研究趋势

根据国内外湿地生态系统健康研究的进展状况,可以看出在该领域还有许多工作要做,特别在景观或流域内湿地是特殊的生态系统,在研究其内部结构和功能的同时,必须将其与外界环境相联系,今后的发展必然集中在生态、社会、经济整合的基础上对湿地生态系统健康进行研究,以此来提出湿地及流域可持续性管理对策。

表3 湿地生态系统健康研究的尺度比较

Tab.3 Th e scale comparison of res earch on w etland e-

cosys tem health

健康研究

尺度

健康表述健康研究的内容

生态系统生态系统健康

或生态健康

系统内部组成要素动态特征

生态系统生产力

物质循环和能量流动

结构和功能

物种多样性

景 观景观健康系统对环境背景值的影响与响应

景观的结构、功能和变化

嵌块的动态变化及空间格局

社会、经济、自然复合系统的整合性

流 域流域健康景观格局

上、中、下游湿地系统的联结性

生态系统之间的信息、能流、物质循环

社会、经济、自然复合系统的整合性3.1 健康诊断指标研究趋势

考虑到健康诊断指标的发展历史,有几个主导趋势需要考虑。首先,由于人类对生物圈以及其所在生态系统的扰动尺度和范围越来越大,相应的概念范围也应该扩大,亦即应该从过去单一压力引起的局地危害向多压力对区域乃至生物圈尺度发展。其次,必须现实地认识到,理想的自然湿地状态已趋于消失,大部分湿地均受到人类不同程度的影响,需要面对的是改变了的湿地生态系统,因此,健康指标的确定应该以系统的自组织能力及其稳定性为依据,而不能过多地依赖自然性。第三,随着大区域生态系统特别是河流、湖泊、沼泽的受损,迫切需要建立一套健康预警指标及其预报模型,需要研究压力之下生态系统的风险评价。总之,未来的健康诊断指标应该反应多压力、多尺度的复杂系统,需要对复杂的动态系统作出健康综合诊断和评价。

3.2 湿地生态系统设计

湿地生态系统设计目前研究的还不多,它主要根据生态工程原理和方法,构建和恢复湿地。生态工程的概念早在20世纪60年代初期Odum就已经提出。这里引用湿地专家Mitsch的定义:“生态工程在某种意义上是指运用量化方法和基础科学对自然环境的设计,它是运用基本工具创造自我设计系统的一门技术,它的组成可以是多种生物物种”[26]。通过对湿地生态系统进行设计,可以为生态系统健康研究提供样板,特别在湿地恢复和构建人工湿地中,可以为受扰湿地提供有效的生态参照指标。因为在湿地生态系统设计中,要求系统内的植物、动物、微生

35

崔保山等:湿地生态系统健康研究进展

物、土壤或基质、水流的发育和发展是自我维持和自我设计的,需要系统适应自然,利用自然能量。同时,系统设计也应是多目标的,但应有主次之分。在湿地不断丧失的今天,湿地生态系统设计将为我们研究生态系统健康带来新的生机和活力。

综上所述,近期的主要研究内容应该是景观或流域湿地生态系统健康综合评价指标体系及其测度研究;流域内湿地生态系统健康的恢复与调整研究;景观健康评价及测度研究;流域健康评价及测度研究;流域规划、流域管理与湿地生态系统健康关系研究。这些研究均离不开流域复合系统所具有的4大功能,即物质循环、能量流动、信息传递和资金增值。特别是流域中的河流连续系统,将其中的所有湿地生态系统联系起来,使流域湿地生态系统健康研究将进入更系统更完善阶段。

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(收稿:2000年1月4日,改回:2000年2月22日)

36 生态学杂志 第20卷 第3期 

鄱阳湖湿地生态系统服务功能

鄱阳湖湿地生态系统服务功能的评价 摘要: 鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,是吞吐性河成湖,被称为长江的天然水位调节器。作为一种特殊的湿地生态系统类型,鄱阳湖湿地效益类型丰富多样。主要的生态功能有涵养水源、调蓄洪水、调节气候、降解污染、固定C释放O2、控制侵蚀、保护土壤、参与营养循环,作为生物栖息地。主要直接的产品用途有储水、供水,生产湿地植物产品,生产湿地动物产品,能源生产,水运,休闲/旅游,作为研究与教育用地。鄱阳湖湿地属性主要有生物多样性,社会文化重要性。 关键词: 鄱阳湖; 湿地生态系统; 服务功能 1 鄱阳湖湿地的特点 1. 1 鄱阳湖湿地生态系统特征 鄱阳湖湿地是永久性淡水湖泊,它季节性涨水,具有“高水是湖,低水似河”的独特的自然地理景观。鄱阳湖湿地枯水期面积129 000 hm2,平水期面积279 700 hm2,丰水期面积390 000 hm2。 鄱阳湖是在赣江、抚河、信江、饶河、修水五河来水与下泄长江的水量吞吐平衡中积水成湖、水落滩出。5大河汇入鄱阳湖,经调蓄后,由湖口入长江。因此,鄱阳湖被称为是“吞吐型河成湖”,它上承五水,下通长江,湖区水位主要受控于五河及长江的双重影响。每当洪水季节,五河洪水入湖,水位高涨、湖面宽阔、一望无际。枯水季节水位下降,洲滩出露,湖水归槽,水面缩小,蜿蜒一线。最大洪枯水位面积相差10 多倍。由于鄱阳湖水位季节性变化极大的特点,鄱阳湖湿地包括水域、洲滩、岛屿、内湖、汊港。 鄱阳湖区属亚热带湿润季风性气候。气候温暖,光照充足,无霜期长。多年平均水温18. 3 ℃,年平均降雨量为1 474. 2 mm ,多年平均蒸发量为1 003. 7 mm。鄱阳湖的植物群落可分为4个带:湿生植物带、挺水植物带、浮叶植物带、沉水植物带。鄱阳湖有鱼类138种,贝类87 种,虾蟹类2 4 种;鸟类310 种,隶属17 目5 5 科;兽类47种;两栖类30种。 1. 2 鄱阳湖湿地生态断面结构 鄱阳湖湿地周期性地被水淹没或显露,淹没或显露的日期、范围和持续时间,主要取决于水位变幅、地面高程。这种周期性的水位变化和地面的干湿交替,直接影响到植被的演替以及土壤的发育,进而影响其栖息的动物,那么整个生态系统的结构和功能就相应地有变化,因此根据湿地的高程可以划分鄱阳湖湿地的生态断面。 根据鄱阳湖的水位高程和相应的生态系统结构做了鄱阳湖湿地的生态断面划分,具体如下[1 ]:18~16 m ,每年的显露天数为305. 5~271. 5天。地貌类型为天然堤或高河漫滩的中部和上部。土壤类型为草甸土。这一断面淹没时间短,退水早,连续显露时间长,光照充足,植物生长茂密,主要的植物群落是荻芦苇—菊叶委陵菜,是草食性和草、昆虫杂食性候鸟的觅食场所,优势候鸟有白额雁、大鸨、麦鸡、云雀等。16~14. 2 m ,每年的显露天数为271. 5~169. 5天。地貌类型为天然堤高漫滩的中下部。土壤类型为草甸沼泽土。这一断面淹没时间稍长。主要的植物群落为苔草。由于苔草生长茂密,生物量很高,可以达到1 716g/ m2。这里也是植食性和杂食性候鸟的栖息、觅食场所,主要的水禽有白鹤、白枕鹤、白鹳、白头鹳、灰鹤、黑鹤、苍鹭、鹬类、白琵鹭和野鸭等。这而一地带涨水后也是一些经济鱼类,如鲤鱼的产卵场。14. 2~13. 8 m ,每年的显露天数为169. 5~50天。地貌类型为天然堤侧缘坡的低漫滩部位。土壤类型为沼泽土,地表面时常被薄层积水所覆盖。这一断面在枯水期是水位波动带。优势植物种是苦草和马来眼子菜沉水植物带。主要的水禽有鹤类、鹳类、

湿地生态系统的修复

湿地生态系统的修复 湿地实际上包含多样的环境,这里先对湿地进行一些说明。湿地在农村的景观中占有重要地位,经过农家精心管理的水田和池塘等人工湿地维持着多样的生物相,这些与人类的生活关系密切的农村湿地的保护和生态修复也是很重要的。另外国内外对于湿地的生态修复也有很多实例,本报告所介绍的日本和英国生态修复的实例,虽然规模较小,但是做了很好的尝试,很多经验可借鉴。这些实例都说明湿地保护不是把湿地封闭起来就算是保护了,它必须通过周密的调查、规划、设计、施工、管理、监测、研究等一系列科学过程。本报告中涉及许多生物学的内容,找不到足够的字典,原著中所用的一些动植物名称大多是日本俗名,没有英文学名的标注,在由日语的翻译过程中可能有不够准确的地方,仅供参考。 一、湿地的种类及特征 1971年伊朗的拉姆塞尔镇,通过了保护各国重要湿地的《关于对水鸟特别重要的湿地条约》,称为《拉姆塞尔条约》。第五次签约国会议1993年在日本钏路市召开。拉姆塞尔条约第一条对湿地(wetlands)作了如下定义:“湿地,不管是天然的,还是人工的;也不论是永久的,还是短时的;是停滞的,还是流动的;是淡水、半咸水、还是咸水,凡是沼泽地、湿原、泥炭地、包括低潮时水深不超过6米的海域,都属此列。” 拉姆塞尔条约所定义的湿地范围较宽,包括了从天然湿地到人工湿地等多样的湿地。根据1993年进行的第五次自然环境保护基础调查的湿地调查实施要领,日本的湿地,根据地形等条件,可以分类如下表。与拉姆塞尔定义一样,包括了多种环境下形成的湿地。 表1. 湿地分类表

⒈ 自然湿地 如表1所示,自然形成的湿地也是多种多样的。其中的“湿原”是指在泥炭地中形成的草原。湿原中靠雨水和雪水滋润的称为“高层湿原”,高层湿原中有多样的水苔生长繁茂,好氧性植物发育。湿原中靠地下水滋润的称为“低层湿原”。低层湿原较高层湿原养分丰富,芦苇、蓑草类生长繁茂。介于两者之间的称为“中间湿原”,沼茅类是代表性发育种。但是并非高层湿原都在高处,低层湿原都分布在低地,有时一个湿原可同时兼有三种类型。 “涌水湿地”是由涌水等地下水滋润,是没有形成泥炭层的湿地。泥炭湿原只分布在气候凉爽的地域,而涌水湿地是分布在气候温暖的地域,形成毛毡苔类的特有植被。此外,还有雪、 河流、湖沼等淡水滋润的多种多样的湿地。 在海岸和近海的河口处,有些湿地在满潮时被海水或半咸水所淹没,在干潮时水又退去。在这种特殊环境条件的湿地中,生长着好盐性和耐盐性植物。在河口的盐性湿地中,生长着七面草等盐性植物。在干潮时露出大量滩涂,成为很多鸟类的觅食和休息的场地。红树林是热带和亚热带海岸较发育的长绿阔叶林,分布在日本九州以南的地区。 湿地与人类生活密切相关,在日本的水稻生产区,从开始水稻生产的2000多年来,已有很多湿地变成了水田。北海道的湿原也因农田的开发面积不断减少。海岸的湿地也因围垦而大

城市森林生态系统服务功能的价值评估研究

城市森林生态系统服务功能的价值评估研究 【摘要】森林作为陆地生态系统的主体,在全球生态系统中发挥举足轻重的作用,其服务功能价值的评估是研究的一个热点。本文阐述了城市森林的概念以及当前城市森林生态系统服务功能及其研究评估的方法,以求为我国可持续发展的政策与生态环境保护提供科学依据。 【关键词】城市;森林生态系统;服务功能;价值;评估 提高城市绿地系统生态服务功能,促进城市生态系统的改善,满足市民接近和回归自然的渴望,已成为城市化建设亟待解决的重大课题。提高绿地生态功能,促进城市绿化的可持续发展则是当今主流的研究方向。 1.城市森林的概念和内涵 城市森林与城市林业的概念主要差异性在于城市林业主要侧重于行业的经营和管理,将城市园林绿化纳入林业经营管理的范畴,是一个多方面的经营管理体系;而城市森林是将城市绿地主要以森林的形式进行构筑和管理,是一个比较狭义的概念[1]。因此,城市森林是建立在改善城市生态环境的基础上,借鉴地带性自然森林群落的种类组成、结构特点和演替规律,以乔木为骨架,以木本植物为主体,艺术地再现地带性群落特征的城市绿地。 2.城市森林生态系统服务功能 2.1生态服务功能的含义 广义上的生态系统服务包括生态系统产品和生态系统服务,生态系统服务是指生态系统与生态系统过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[2]。一般而言,生态服务功能(Ecosystem services)是指自然生态系统及其物种共同支撑和维持人类生存的条件和过程;它能够比较清晰地描述人类对生命支持系统的依赖性,为人们评价各种技术和社会经济发展方式的长远影响提供了一种参考,以防止和减少自我毁灭性的经济和社会活动[3]。 2.2城市森林生态系统的生态服务功能 森林生态系统的生态服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用[4]。从复合生态系统的角度来看,它不仅包括该系统为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料这内部效益,更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定的外部公益作用。 3.城市森林生态系统服务功能价值评估主要研究方法

湿地生态系统设计

湿地生态系统设计 引言 城市的不断壮大,城市人口的不断增加,在城市人居环境中,不断地产生大量的生活污水,而现在城市污水对城市环境有着很大的危害,为保持城市的良好水质,合理利用水资源,结合小区环境景观,我们可以采用生态治污法“人工湿地水质净化技术”将污水进行循环处理。 设计理论 一:湿地是自然环境中自净能力很强的区域之一,利用生态系统中物理、化学、生物的三重协调作用,人工湿地由碎石填料、砂石级配填料、特殊填料和水生植物组成,在填料和植物根系组成的载体上生长着巨量的微生物,通过过滤、吸附、沉淀、植物根系吸收、微生物降解实现对污染物质的高效分解与净化,去除水中的有机物、悬浮物、N、P等污染物。系统中基质的定期清洗以及水生植物的收割,能够彻底将污染物从系统中排出。 二:人工湿地种植的水生植物具有观赏价值,构成了独特的怡人景观。 三:人工湿地系统建造成本较低、运行成本很低、出水水质较好、操作简单。选择合适的植物品种还有美化环境的作用,但有占地面积较大的缺点。

建设步骤 1:污水控制设计 1.1 为防止污水中枯枝落叶和杂物进入湿地系统,引起堵塞,在一级湿地进水口设方孔格网,并利用穿孔管均匀布水,水垂直下流至湿地底部集水管。 1.2 考虑到一级湖进水会带来较多藻类和其它细小杂物杂质,又设于路面以下不便于清理,一级填料采用较大颗粒碎石防止堵塞, 1.3 一级湿地集水管与二级湿地进水管连接,二级湿地水流方式为上行流,由表面出水,表面积水深200mm,出水经过出水槽形成瀑布流至三、四级人工湿地配水槽。 1.4 因湖水已通过一级湿地的过滤,除去较大颗粒物,二级湿地填料采用较小颗粒碎石,能截流较细的颗粒物,提供更大的比表面积。三、四级湿地面积最大,是本循环系统去除有机污染物、N、P主要场所。 1.5 三、四级湿地水流为下行流,填料采用不同的砂粒级配和特殊湿地填料。湿地出水管在排水阀门井分两条支管,一条支管直接进入下级湖,另一条支管进入出水槽,出水形成瀑布流入下级湖。 2:植物选择原则 2.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能; 筛选净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,减少管理上

【CN109574240A】一种人工湿地生态污水处理系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910107681.4 (22)申请日 2019.02.02 (71)申请人 福建省利航建设有限公司 地址 364000 福建省龙岩市新罗区工业西 路68号 (72)发明人 范利民  (51)Int.Cl. C02F 3/32(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C02F 9/14(2006.01) (54)发明名称一种人工湿地生态污水处理系统(57)摘要本发明公开了一种人工湿地生态污水处理系统,涉及人工湿地技术领域,所述系统包括污水过滤装置、人工湿地装置;所述污水过滤装置内安装有过滤板,所述污水过滤装置连接排水管,所述排水管连接高压水泵后连接至所述人工湿地装置;所述人工湿地装置包括生态净化层、生态种植层、曝气增氧机。本发明通过设有污水过滤装置,对污水进行初步过,通过设有倾斜底板,更容易将杂物排出;通过设有生态净化层和生态种植层,对污水进行逐层过滤净化;通过设有高压水泵使排水管中水压较强,通过生态净化层不易堵塞;通过设有曝气增氧机,给污水增氧,提高水生植物和泥鳅对污质的分解,同时也防止 净化后的污水二次污染。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109574240 A 2019.04.05 C N 109574240 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109574240 A 1.一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述系统包括污水过滤装置、人工湿地装置;所述污水过滤装置内侧底部和侧面安装有防渗漏结构,所述污水过滤装置底部安装有倾斜底板,所述污水过滤装置在所述倾斜底板较低的一端开设有杂物排出口,所述污水过滤装置内安装有过滤板,所述污水过滤装置内在所述过滤板下方安装有污水进水口,所述污水过滤装置连接排水管,所述排水管连接高压水泵后连接至所述人工湿地装置;所述人工湿地装置包括生态净化层、生态种植层、曝气增氧机,所述人工湿地装置底部和侧面安装有所述防渗漏结构,所述人工湿地装置底部在所述防渗漏结构上安装有所述排水管,所述排水管上设有生态净化层;所述生态净化层从下从上依次设有第一净化层、第二净化层、第三净化层;所述第三净化层上设有生态种植层,所述生态种植层侧面开设有排水口;所述曝气增氧机安装在所述人工湿地装置侧壁上,所述曝气增氧机连接排气管,所述排气管分布在所述第二净化层和所述第三净化层之间。 2.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述第一净化层填充有铁矿石和大小砾石填料层,所述第二净化层填充有小砾石填料层,所述第三净化层填充有海蛎壳和卵石填料层。 3.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述生态种植层底部为泥鳅土壤层,所述泥鳅土壤层上种植有水生植物,所述水生植物包括力花、香蒲、旱伞草、芦苇、灯心草中的任意一种或两种以上的组合。 4.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述杂物排出口处设有排出阀。 5.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述排水口处设有出水阀。 6.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述排水管横向安装在所述人工湿地装置底部的一段上均匀的设有排水孔。 7.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述排气管均匀水平的分布在所述人工湿地装置,所述排气管上设有排气孔。 8.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统,其特征在于,所述过滤板安装在所述污水过滤装置正中间位置,所述排水管管口位于所述过滤板上方。 2

厦门市滨海湿地生态系统服务功能评述

厦门市滨海湿地生态系统服务功能评述 陈志鸿陈鹏 湿地的定义,国际公认的是《关于专门是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称拉姆萨湿地公约)中的广义定义:“不咨询其为天然或人工、长久或临时性的沼泽地、泥炭地或水域地带,静止或流淌,淡水、半咸水或咸水体,包括低潮时水深不超过6米的海域。” 滨海湿地是湿地的重要类型,也是海岸带重要的地理单元,在海洋资源与环境中占有突出的地位,具有专门高的综合价值,开发前景宽敞。第一,滨海湿地是海岸带高生产力生态系统之一;其次,滨海湿地作为一种空间区域,可供海水养殖、围垦造地、盐业生产等多种用途的利用;再者,滨海湿地以专门的景观和美学价值,而成为旅行观光和娱乐活动的场所,滨海湿地对经济、社会进展有其庞大而长远的意义。 厦门滨海湿地类型 厦门地处我国东南沿海地区,海岸线长达234km。作为典型的海湾型都市,其自然环境特性发育有良好的湿地类型与丰富的湿地生物多样性。厦门湿地的要紧类型及其分类的依据如下表。 表厦门湿地类型分类 湿地分类Wetland types 界定标准 自然湿地浅海水域Shallow sea 低潮线至水深6m 滩涂Silt beach 潮间带 河口水域Estuary 淡、咸水交汇,潮流界至河口口门河流River 潮流界以上淡水水域 沙滩Sand beach 滨海沙滩 基岩海岸Rock coast 岩石海岸 人工湿地 红树林*Mangrove 残存和人工种植的红树林群落养殖区Breed 多分布于滨海滩涂 水库坑塘Pond & Reservoir 人工水工设施或坑塘盐田Brine pan 多分布于滨海滩涂

*注:将红树林列入人工湿地的范畴,是因为厦门原生的红树林差不多无存 厦门滨海湿地生态服务功能分析 生态系统服务功能是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和坚持人类生活需要的条件和过程。生态系统所提供的服务,不仅包括物质的,而且还包括功能性的。1997年美国生态学家Costanza等将生态系统服务划分为17项:大气调剂、气候调剂、干扰调剂、水调剂、水供给、腐蚀操纵和沉积物保持、土壤发育、营养循环、废物处理、授粉、生物操纵、庇护所、食物生产、原材料、基因资源、娱乐、文化,并就这17项服务,对地球上要紧生态系统类型进行了价值评估,初步得出全球生态系统的服务价值为33.2万亿$/a,其中海洋为20.9万亿$/a,占总价值的63%,而这部分价值要紧来自海岸带生态系统;陆地为12.3万亿$/a;湿地为4.879万亿$/a,占总价值的14.7%。 厦门滨海湿地的生态服务功能要紧包括重要物种栖息地、污染净化、湿地产品、消浪促淤护岸以及旅行、教育科研等方面。 1、重要物种栖息地与生物多样性 栖息地功能是指生态系统为野生动物提供栖息、繁育、迁徙、越冬场所的功能。厦门市大面积的滩涂、河口水域和浅海水域为野生动物的生存提供了良好的生态环境。 厦门滨海湿地是多种野生动物栖息、繁育、迁徙和越冬的场所,生物多样性极为丰富,其中有许多珍稀、濒危物种等。据厦门环保科研所和厦门大学1999-2000年对厦门滨海湿地12个样区的鸟类种类和数量调查的结果,厦门滨海湿地鸟类共有19科52种,其中白鹭、环颈鸻、苍鹭、一般鸬鹚和红嘴鸥为数量优势种,反映出厦门滨海湿地要紧作为水鸟的越冬栖息场所,鸟类群落多样性指数以杏林湾水库和筼筜湖两个样区较高。2000年4月经国务院批准建立的厦门市珍稀海洋物种国家级自然爱护区,由中华白海豚爱护区、大屿-鸡屿白鹭自然爱护区和文昌鱼自然爱护区组成。

森林生态系统服务功能

森林的生态服务功能 森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态服务功能。 一·森林是人类的资源宝库. 森林能够提供大量木材和其它林产品,还能生产有很多有经济价值的产品.当然现代森林的主要生产功能还是表现为它是―个巨大的原材料供应者.木材及木制品,在建筑,交通,采掘,轻纺,水利电力筹许多生产部门是不可缺少的物资.木材的化学加工产品及各种林副产品也是重要的原材料及出口物资. 中国有繁多的经济林木树种,林副产品极为丰富,还有大量的中草药材,多种稀有珍贵的野生动物.产品的丰富多彩,实在是举不胜举.这些产品从需要上讲,不仅在国内牵涉到各行各业,不可缺少;而且其中许多产品在国际市场上享有声誉,是国家重要的出口物资。森林中有极其丰富的物种资源,仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50%.在我国的森林中,既有大量的食用植物,又有很多油料植物,还有丰富的药材资源。现代的森林仍然是地球上一个重要的能源生产者,由于世界上一些化石能源渐渐枯竭,森林作为一种可以再生的能源,正在引起越来越大的重视. 二·涵养水源 森林对降水的截留、吸收和贮存,将地表水转为地表径流或地下水的作用。主要功能表现在增加可利用水资源、净化水质和调节径流三个方面。森林是土壤的绿色保护伞.茂密的枝叶能够截留降雨,减弱水流对土壤的冲刷;林下的草本植物和枯枝落叶层,如同一层松软的海绵覆盖在土壤表面,既能吸水,又能固定土壤;庞大的根系纵横交错,对土壤有很强的粘附作用.另外,森林还能抵御风暴对土壤的侵蚀.我国的有关观测结果表明,有林地水土流失量比荒坡地小得多.森林能够蓄水保肥,消洪补枯.防止水土流失,涵养水源. 森林是巨型蓄水库.降雨落到树下的枯枝落叶和疏松多孔的林地土壤里,会被蓄积起来,就像水库蓄水一样.雨过天晴,大量的水分又通过树木的蒸腾作用,蒸发到大气中,使林区空气湿润,降水增加.森林对于减轻旱涝灾害起着非常重要的作用。 三·保育土壤 森林中活地被物和凋落物层层截留降水,降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用;同时林木根系固持土壤,防止土壤崩塌泻溜,减少土壤肥力损失以及改善土壤结构的功能。风蚀是土壤流失的一种灾害.风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动,转移.在风沙危害严重的地区,更是风起沙飞,往往埋没了农田和村庄.风对农作物的直接危害更为普遍. 四·净化大气环境 森林生态系统对大气污染物(如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘、重金属等)的吸收、过滤、阻

湿地生态系统的地球化学研究

ISSN100922722 Marine Geology Letters 海洋地质动态 2006,22(11)∶7—12文章编号:100922722(2006)1120007206 湿地生态系统的地球化学研究 王红晋1,2,叶思源2,杜远生1 (1中国地质大学(武汉)地球科学学院,武汉430074;2青岛海洋地质研究所,青岛266071) 摘 要:湿地作为一个特殊的生态系统,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用。总结概括了当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状,包括湿地生态系统中的持久性有机污染物(POPs)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面。 关键词:湿地;POPs;重金属;碳;氮;磷;稳定同位素;环境意义 中图分类号:P941.78 文献标识码:A 根据Ramsar公约对湿地的定义,湿地系天然或人工,长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动,或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域。 湿地作为水陆过渡带,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用,因此湿地成为当前研究的一大热点。本文将从湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷和硫的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面,总结概括当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状。 1 湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)与重金属研究 1.1 持久性有机污染物(POPs) 持久性有机污染物(PO Ps)是指对于生物代谢、光解、化学分解等具有很强的抵抗能力的天然或人工合成的有机污染物。PO Ps具有半 收稿日期:2006208204 作者简介:王红晋(1979—),女,在读研究生,从事生态地球化学研究.Email:whongj228@https://www.360docs.net/doc/c117137809.html, 挥发性,能够在大气环境中长距离迁移和沉积,从而在那些从来没有使用过PO Ps的地区也能找到其存在,并很难分辨来源。因此,国际组织已经呼吁开展全球性的行动以减少和消除这些物质。目前,国内对湿地系统的POPs研究还比较少。 目前,对POPs的测量分析主要是采用气相色谱-质谱法。利用此方法可以研究湿地各介质PO Ps的污染状况、污染来源[123]及生物富集效应[4]。POPs的污染来源主要是由人类活动造成的,如垃圾、木材、煤和石油等的燃烧,还有城市污水的排放;大气沉降也是污染物的一个重要来源。 面对POPs的污染日益加重,很多学者将目光投注在利用建立人工湿地来吸收降解污染物,但对天然湿地中POPs污染物处理的研究几乎没有。湿地作为一个特殊的生态系统,其环境意义不容忽视,一旦被破坏,后果同样很严重。因此,我们应加强对天然湿地的环境治理与保护。 1.2 重金属 重金属是一类典型的累积性污染物,可通过食物链逐渐传递富集,在某些条件下可以转化为毒性更大的金属有机化合物,过高的重金属浓度对植物及鱼类等影响显著。湿地重金属

人工湿地处理技术简介

人工湿地处理技术简介 人工湿地处理技术是利用生态工程的方法,在一定的填料上种植特定的湿地植物,建立起一个人工湿地生态系统,当水通过系统时,其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解,使水质得到净化。该技术具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点,同时如果选择合适的湿地植物还具有美化环境的作用。适用范围经过人工湿地系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准,因此它实际上是一种深度处理的方法。 一、人工湿地系统的构造 人工湿地是由填料、水生植物共同组成的独特的动植物生态系统 ①湿地填料的选择填料的选择对人工湿地的处理效果有很大的影响。填料在人工湿地中为植物提供物理支持,为各种化合物和复杂离子提供反应界面及对微生物提供附着。常用到的填料有土壤、砾石、砂、沸石、碎瓦片、灰渣等。根据处理目的,污染物的特征不同而有不同的填料选择。一般来说,以处理SS、COD和BOD为主要特征污染物时可选用土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为填料。对脱N 除P要求高的,可以选择对这两者有较强去除能力的填料进行优化组合。如采用沸石和石灰石的结合既考虑了沸石对NH4+-N的吸附、活化土壤中难溶性P及进行生物再生作用又利用了石灰石对P的高吸附特性,达到同时脱N除P的目的。现在填料的选择多偏向于较大颗粒的粒径,原因是水流在粒径较大的填料床内的短路最小,能够形成渠流,并且堵塞现象发生少,不易分散。 ②水生植物的选择植物是人工湿地的重要组成部分。水生植物在人工湿地的作用有:将景观水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收;能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质;根系生长有利于景观水均匀地分布在湿地植物床过水断面上,向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境;增加或稳定土壤的透水性。可用于组合式湿地的植物有:芦苇、香蒲、灯心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等,其中应用最广的是芦苇。植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿地中存在的植物,以保证对当地气候环境的适应性,并尽可能地增加湿地系统的生物多样性以提高湿地系统的综合处理能力。植物的栽种方式有播种法和移栽插种法。移栽插种比较经济快捷。 二、人工湿地系统的类型 人工湿地系统根据湿地中主要植物类型可分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水

长白山森林生态系统服务功能介绍

长白山森林生态系统服务功能介绍 摘要:长白山森林生态系统是亚洲东部最典型的,保存最为完好的温带山地森林生态系统,对维持松花江、鸭绿江和图们江三大流域生态系统的结构和功能具有重要作用。涵养水源服务价值是长白山森林生态系统服务价值的主要部分,占总体服务价值的66%,涵养水源和净化空气作为森林生态系统最动摇的生态功能,其服务价值占总价值的80%,而木材生产的服务价值仅占总价值的7%;由此可见,木材并不是森林生态系统服务价值的主要部分,充分发展长白山森林生态系统其他的生态功能,才是发挥其生态系统服务价值的最佳途径。本文将介绍长白山森林生态系统的服务功能,让大家更加了解长白山森林,并能充分发挥长白山森林生态系统的作用。 关键词:长白山,生态系统,服务功能,价值 森林生态系统服务功能是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用(Daily,1997)。森林生态系统主要服务功能体现为维持生命物质的生物地球化学循环与水文循环,维持生物物种多样性与遗传性,净化大气环境,维持大气化学的。平衡与稳定,提供人类生存所需要的林产品等(Costanza,1997;Alexander,1997)。由于人类对森林生态系统的功能及其重要性的片面了解,在工业革命时期,对森林生态系统采取了掠夺和破坏性经营,从而导致了森林生态系统的面积和质量严重下降,致使森林生态系统服务功能严重衰弱,甚至消失,很大程度地威胁到人类的的安全与健康,制约了社会经济的发展(Bormannetal,1968)。近年来,随着一些全球性的和区域性的环境问题,国际上对森林生态系统服务功能的研究越来越重视。本文针对东北亚最具典型的,保存最为完好的,原始的长白山森林生态系统服务功能进行系统介绍。 长白山森林生态系统系统服务功能有: (一)森林生态旅游服务功能 森林生态系统旅游服务价值有两方面的涵义:旅客的直接消费价值,它体现了森林生态系统生态旅游服务价值的经济表现程度;森林生态系统生态旅游服务功能的总体价值,这一总体价值是动态的它随着生态系统的结构,功能及其资源量动态变化而变化的。长白山高山苔原和森林生态系统旅游服务功能存在其动态的潜在的价值,它随着生态资源负荷能力的生态旅游负荷能力的变化而变化,这一潜在的生态旅游服务价值反映了其生态系统的生态旅游负荷能力,是生态系统生态旅游服务价值的完全体现。 (二)森林生态系统林副产品服务功能 长白山森林生态系统林副产品主要分8大类,分别为植物药才,动物药材,干果,食用菌,野菜,纤维及蜂蜜产品,动物肉类,动物毛皮等。长白山森林生系统林副产品的服务价值进入市场部分自1993年以后逐渐减少,提别是动物药材,动物食肉,动物毛皮。在林副产品生态服务价值中,野菜类产品最高;动物肉类次之;植物药材,动物药材,干果,食用菌类等次之,动物毛皮最低。长白山森林生态系统是我国东北3大河流(松花江、鸭绿江和图们)的发源地,这一地带性森林生态系统的保护对维持3大河流的流域生态系统等具有重要意义。保护区林副产品的减少也正说明了自然保护区及大江大河源头之被保护策略已落到实处。

湿地生态系统管理:人与湿地和谐共处

湿地生态系统管理:人与湿地和谐共处 湿地管理经历了以资源利用为目的的湿地管理和维护生态系统健康的湿地生态系统管理阶段。从世界范围来看,20世纪中叶之前,除部分湿地被加以保护,用于狩猎、捕鱼和水禽保护外,湿地管理主要是以农业生产为目的,排水、疏干湿地,还有对泥炭资源、生物资源的利用等。以资源利用为目的的湿地管理,以追求系统的最大产出为目标。由于对湿地资源的不合理利用,使维持湿地生态系统至关重要的生物、化学和物理过程普遍受到严重干扰,湿地生态系统退化,生物多样性丧失,环境服务功能下降,对可持续发展造成危害。湿地生态系统管理是一种新的管理理念,强调以生态系统健康为目标,推动社会发展与生态相互协调,实现资源可持续利用。 湿地生态系统管理:保障湿地生态系统的生态完整性和功能的可持续性 生态系统管理主要是通过调整生态系统物理、化学和生物过程, 保障生态系统的生态完整性和功能的可持续性。生态系统管理一方面针对生态系统本身功能和过程,另一方面,也包括引起生态系统过程变化的自然、人为因素。由于调整 人类活动要比调节影响生态系统构和功能的自然因素更加实际,因此,对人类活动的管理是生态系统管理的重要内容。人类的活动可能在程度或格局上改变那些过程。生态系统管理的理论框架应包括生态系统功能、人类利用及二者之间的互相作用,系统地、科学地研究人类对生态系统的利用以及对其造成的影响,使二者达到均衡。 湿地中的水文、生物、化学和物理等自然发生过程构成了生态系统的功能,如洪水调控、营养物质迁移转化、生产力和生境的发育或维持。这些过程的相互作用使生态系统各组分得以维持,如动植物种群、营养库、土壤及沉积物特性等。湿地生态系统直接或间接地为人类提供利益。现有的科学基础仍不足以解释不同湿地生态系统如何运转,不同的环境因子及它们之间的相互作用又是如何调节其功能的。同时,经济学家也仅仅是刚开始考虑赋予湿地功能、产品和属性以价值的可能性及其含义。 湿地功能评价在生态学和湿地管理实践之间发挥着桥梁作用。由于湿地生态系统极其复杂多样,其功能和作用程度不完全相同,因此有必要建立一套方法,

湿地生态系统恢复技术

湿地生态系统恢复技术 湿地是分布于陆地生态系统和水域生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。按拉姆萨尔(Ramsar)公约,湿地的定义为:“天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水体,包括低潮时水深不超过6m的水域。”湿地为人类生产生活提供了水资源、生物资源、能源(泥炭、海盐等)、交通和旅游等资源,是地球上最具生产力的生态系统之一。湿地的物理、化学和生物组成部分交互作用,在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、净化水质、保护生物多样性等方面具有其他系统不可替代的环境功能和生态效益,被称为“地球之肾”。 我国湿地面积约2.5×107平方米,仅次于加拿大和俄罗斯,居世界第三位。但是,由于人口膨胀以及工业化、城市化、农业现代化的发展,湿地生态系统遭受了来自人类社会的巨大压力。主要表现为城市污染物的排放(废水、垃圾)、农业面源污染、湿地盲目开垦、滥捕滥捞、水资源不合理利用等,其结果造成河流断流、泥沙淤积、湖泊萎缩、污染严重、生物多样性减少。湿地己经成为全球最受威胁的生态系统之一,对湿地进行生态修复迫在眉睫。 湿地生态系统属于水域生态系统。其生物群落由水生和陆生种类组成,物质循环、能量流动和物种迁移与演变活跃,具有较高的生态多样性、物种多样性和生物生产力。湿地生态系统的生态过程研究是揭示湿地功能机理的关键。当前,国内外湿地生态过程研究主要集中在以下方面:①化学过程侧重研究各类湿地C、N、S、P等大量元素、微量元素和Hg等重金属循环,沉积物、枯落物的积累和降解及微生物在养分循环中的作用。②生物过程研究更加注意长期定位和模拟实验研究。同时开展了物种迁移与基因流动过程对区域生态环境影响的研究。 ③物理过程仍是侧重湿地生态系统能量流动过程,将系统热力学、信息论及控制论等新兴理论应用于湿地能量流动研究。通过对湿地区域生态环境的影响与相应研究,揭示湿地生态系统的功能过程。 湿地生态系统特点:一是脆弱性。水是建立和维持湿地及其过程特有类型的最重要决定因子,水文流动是营养物质进入湿地的主要渠道,是湿地初级生产力的决定因素,因此,湿地对水资源具有很强的依赖性。由于水文状况易受自然及人为活动干扰,所以湿地生态系统也极易受到破坏,且受破坏后难以恢复,表现出很强的脆弱性。二是过渡性。湿地同时具有陆生和水生生态系统的地带性分布特点,表现出水陆相兼的过渡性分布规律。三是结构和功能的独特性。湿地一般由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物等生物因子以及与其紧密相关的阳光、水分、土壤等非生物因子构成。湿地水陆交界的边缘效应使湿地具有独特的资源优势和生态环境特征,为多样的动、植物群落提供了适宜的生境,具有较高的生产力和丰富多样的生物多样性。四是较强的自净和自我恢复能力。湿地通过水生植物和微生物的作用以及化学、生物过程,吸收、固定、转化土壤和水中的营养物质的含量,降解有毒和污染的物质,净化水体。因此,湿地具有较强的自净和自我恢复能力。 湿地恢复 ,一方面指受损湿地生态系统通过保护使之自然恢复的过程 ,另一方面指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建 ,再现干扰前的结构和功能 ,以及相关的物理、化学和生物学过程 ,使其发挥应有的作用。具体包括提高地下水位来养护沼泽 ,改善水由栖息地 ;增加湖泊的深度和广度以扩大湖容 ,增强调蓄功能; 迁移湖泊、河流中的富营养沉积物以及有毒物质以净化水质 ; 恢复泛溢平原的结构和功能以利于蓄纳洪水 ,提供野生生物栖息

森林生态系统服务功能及其生态经济_省略_初探_以海南岛尖峰岭热带森林为例_肖寒

森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探 3 ———以海南岛尖峰岭热带森林为例 肖 寒3 3  欧阳志云 赵景柱 王效科 (中国科学院生态环境研究中心,北京100080) 【摘要】 以尖峰岭地区为研究区域,探讨了森林生态系统服务功能的内涵,并使用市场价值、影子工程、机会成 本和替代花费等方法评价了海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能的生态经济价值.结果表明,在尖峰岭地区,面积为44667.00hm 2的热带森林生态系统服务功能价值平均每年66438.49万元,其中林产品价值为7164.11万元,涵养水源价值为39429.21万元,保持土壤减少侵蚀价值为247.26万元,固定CO 2减轻温室效应的价值为1316.24万元,营养物循环价值为428.55万元,净化空气的价值为17853.12万元.关键词 生态系统服务功能 森林生态系统 生态服务价值 尖峰岭 Forest ecosystem services and their ecological valu ation A case study of tropical forest in Jianfengling of H ainan is 2land.XIAO Han ,OU Y AN G Zhiyun ,ZHAO Jingzhu ,WAN G Xiaoke (Research Center f or Eco 2Environmental Sci 2ences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080).2Chin.J.A ppl.Ecol.,2000,11(4):481~484. This paper attempts to present forest ecosystem services and their indirect economic value of Jianfengling tropical forest in Hainan Island.The results show that average annual integrated ecosystem service value of Jianfengling tropical for 2est ,which covers 44667.00hm 2,adds up to 664.38million yuan (Chinese RMB ),of which ,about 71.64million yuan is of the output of standing trees and other forest products ,about 394.29million yuan of water 2holding ,about 2.47million yuan of soil conservation against erosion ,about 13.16million yuan of carbon fixation for reducing green house effect ,about 4.29million yuan of nutrient retention for N ,P ,K ,Ca and Mg ,about 178.53million yuan of air purification. K ey w ords Ecosystem services ,Forest ecosystem ,Ecoservice valuation ,Jianfengling mountain. 3中国科学院知识创新项目(RCEES9903)、国家自然科学基金重点 项目(79930800)和国家自然科学基金资助项目(79670089). 33通讯联系人. 1999-10-12收稿,2000-05-29接受. 1 引 言 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形 成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[5,12].生态系统为人类提供了食物、医药及其他工农业生产的原料,更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定.人们已经认识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础.研究发现科学技术能影响生态服务功能,但不能替代自然生态系统服务功能[6].由于人类对生态系统服务功能及其重要性不了解,导致了生态环境的破坏,从而对生态系统服务功能造成了明显损害,威胁人们的安全与健康,危及社会经济的发展.随着对可持续发展机制研究的深入,人们发现维持与保育生态服务功能是实现可持续发展的基础. 近年来,国际上对生态系统服务功能的研究十分重视,生态学家、生态经济学家及其它相关领域的科学 家共同合作,从生态系统过程、生态服务功能及其生态经济价值等多个方面开展综合研究,不断充实与丰富 生态系统服务功能的内涵,探索其评价技术及生态经济价值的评估方法.美国生态学会组织了以Gretchen Daily 负责的研究小组,对生态系统服务功能进行了系统研究,并且形成了能反映当前这一课题研究最新进展的论文集[4],国际科学联合会环境委员会曾成立Constanza 负责的专门研究组以研究生物多样性间接经济价值及其评估方法,以及生物多样性与生态系统服务功能关系.Costanza 等13位科学家的研究认为全球生态系统服务的价值为16~54万亿美元?a -1,平均为33万亿美元?a -1[3],Pimentel 等[15]研究报道,全球仅水土流失导致水库淤积所造成的损失约60亿美元.分析与评价生态系统服务功能的生态经济价值已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题.在我国,生 应用生态学报 2000年8月 第11卷 第4期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug.2000,11(4)∶481~484

区域森林生态系统服务功能评价_以山东省为例

北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本),第1卷第2期,2006-06-30 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis On Line, V ol. 1 No. 2, June 30, 2006 论文编号(Paper Code):pkuxbw2006031 Web:https://www.360docs.net/doc/c117137809.html, 区域森林生态系统服务功能评价 ——以山东省为例1) 段晓峰 许学工 (北京大学环境学院,地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京, 100871) 摘 要生态退化、环境破坏是区域可持续发展的重要制约因素,山东省作为我国经济增长最快的省份之一,森林生态系统在维护环境和提供生态服务方面发挥着尤为重要的作用。作者采用市场价值、替代工程等方法基于县域尺度对山东省各地区森林生态系统的生产、游憩、改善大气环境、水土保持等服务功能进行价值评估,在游憩功能评价中从与以往不同的角度建立了新的价值评估指标。在森林生态系统服务功能价值计算的基础上,从结构、密度、质量3方面建立了6项评价指标,采用多边形综合指标法对山东省各地区森林生态系统服务功能进行综合评价与分级,在此基础上,针对不同地区提出了相应的措施与建议。 关键词森林生态系统服务功能;评价;多边形综合指标法;山东省 中图分类号 S718.55; F062.2 Regional Forest Ecosystem Services Assessment: A Case Study of Shandong Province DUAN Xiaofeng XU Xuegong (College of Environment, Peking University & The Main Lab of Ministry of Education Research on Analysis and Simulation of The Earth’s Surface Process, Beijing, 100871) Abstract Forest ecosystem plays an important role in supplying and maintaining ecosystem services in the situation of rapid economic development in Shandong province. Forest ecosystem services are divided into four facets: production, recreation, air quality improvement and water-soil conservation in this paper. Forest ecosystem services’ values of the different counties are accounted using the eco-economy evaluation methods. Based on the forest ecosystem services’ values and mechanism analysis, an integrated assessment index system has been established, which consists of six indexes. The integrated assessment index system describes the services at three aspects such as structure, density, and quality. Using the Polygon Synthesis Indicator method, each country gets an score of integrated assessment. As a result, only 0.39percent of the total area in Shandong province scores from 0.75 to 1 (gradeⅠ), 2.37 percent scores from 0. 5 to 0.75 (gradeⅡ), 41.65 percent scores from 0.25 to 0.5 (grade Ⅲ), and 55.59 percent scores from 0 to 0.25 (grade Ⅳ). The results indicates that the forest ecosystem services of most countries in Shandong province is poor. According to the integrated assessment, some advices are proposed. Key words forest ecosystem services; assessment; polygon synthesis indicator method; Shandong province ———————————————————— 1)国家自然科学基金资助项目(40271001) 收稿日期:2005-12-26;修回日期:2006-02-27

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