第11章_湿地生态工程

1、第十一章 湿地生态工程 张靖 教学目的和要求 掌握湿地定义，了解湿地主要类型，掌握湿地生 态系统的主要生态功能及资源价值。 熟悉中国湿地生态系统存在的主要生态问题，理 解产生这些问题的原因与途径。 正确认识湿地生态工程在退化湿地生态系统恢复 中的作用，掌握典型典型退化湿地生态系统的恢 复技术与途径。 目 录 第一节 湿地概述 第二节 湿地生态工程设计的基本原理和主要技术 第三节 湿地生态工程设计 第四节 案例分析 第一节 湿地概述 一、湿地的定义 天然或人工、长久或暂时性沼泽地、湿原、泥 炭地或水深不超过6m的海域(中国国家林业局, 1997)。 3.全面科学的定义： 湿地是指一类在生态性质上

2、介于水生和陆地生 态系统之间，由于常年或周期性的水分积聚或过度 湿润，造成基底的嫌气性条件，维持绿色高等水生 或湿生植物群落长期生存的土地。 特点： 地势低洼、排水不畅，造成的地表长期积水或 土壤过湿 以水成土壤为主，在相当长的时间内基底处于 还原环境 生长着水生或湿生的高等植物群落，还原性的 环境是一种逆境 4.中国的湿地类型 我国湿地总面积为3848.55万hm（不包括水稻田湿 地）。自然湿地3620.05hm，占国土面积的3.77。 我国湿地分类 主要湿地类型 二、湿地的功能 1.生态功能 （1）保护生物和遗传多样性 （2）减缓径流和蓄洪防旱 （3）固定CO2、调节区域气候 （4）降解污

3、染物、净化水质 （5）防浪固岸、保卫国土安全 （1）保护生物和遗传多样性 不仅为水生动物、水生植物提供了生存场所，也为多 种珍稀濒危动物，特别是水禽提供了必需的栖息、迁徙、 越冬场所。 江苏盐城沿海滩涂珍禽 国家级自然保护区 （2）减缓径流和蓄洪防旱 位于地势低洼的地段，与河流相连，是天然的蓄洪区： 洪水期可蓄存洪水； 干旱季节，可将洪水期蓄积的水向下游和周边地区排 放，防旱功能十分明显。 泥炭层具有孔隙结构，持水能 力强，能够保持大于其本身重 量39倍或更高的蓄水量。 草本泥炭的持水量为300- 600%； 泥炭藓泥炭的持水量2000%。 （3）固定CO2、调节区域气候 积累泥炭形成碳汇，聚

4、集大气中的CO2 释放CH4 沼泽土壤和水面的蒸发量，可以增加空气湿度，增 加地区的降水量 三江源样方三江源样方 （4）降解污染物、净化水质 湿地被誉为“地球之肾” 物理过滤、生物吸收和生物化学合成与分解 （5）防浪固岸、保卫国土安全 湿地植被的自然特性可以防止或减轻对海岸线、河口 湾和江河岸的侵蚀。 作用： （1）植物根系及植物堆积体对基地的稳固作用； （2）削弱海浪和水流的冲力； （3）捕获或截留沉积物。 2.社会经济功能 （1）重要的水源地 （2）提供丰富的动植物资源 （3）提供丰富的工业原料 （4）提供能源和水运条件 （5）景观与旅游 （6）教育与科研价值 三、湿地存在主要问题 1.湿

5、地面积萎缩 2.生物多样性降低 3.湿地水资源的不合理利用 4.湿地污染 5.泥沙淤积日益严重 6.海岸侵蚀不断扩展 1.湿地面积萎缩 湿地大量丧失直接导致淡水存蓄量减少，减少地 下水补充，加剧水资源危机。 洞庭湖损失库容119亿M3 鄱阳湖损失库容80亿M3 湖北省1949年以来每年平均消失5个湖泊 黑龙江三江平原湿地面积骤减，87亿M3地表水随之流失 （1）我国湿地变 化的现实（河湖） 萎 缩 的 洞 庭 湖 （2）生物多样性降低 水生植物9268 鱼类10050 植被类型105 （3）湿地水资源的不合理利用 无节制的农业截水灌溉； 工业用水利用率低，单位产值耗水量是发达国家的 5-10倍

6、; 水利工程（长江流域46000座水坝）。 未考虑生态用水。 无生态用水灌溉无生态用水灌溉 沙雅百万亩胡杨沙雅百万亩胡杨 林濒临死亡林濒临死亡 （4）湿地污染 （5）泥沙淤积日益严重 自1949年以来，中国已建成84000座大中小型水 库，库容为4600亿立方米，淤死1000亿立方米， 直接经济损失200-300亿元。 （6）海岸侵蚀不断扩展 南部海区最明显：海浪、海风、潮流、飓 风、植被破坏、开采矿物、石、珊瑚礁等 红树林大面积破坏 珊瑚礁遭 到破坏 第二节 湿地生态工程设计的基本原理 和主要技术 1.湿地生态工程设计的基本原理 生物多样性与岛屿原理 生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生

7、 态系统多样性与景观多样性。 物种多样性和生境面积的关系为： S=CA 式中：S物种数；A生境面积； C、A受生境类型和生物类型制约的常数。 2.湿地工程技术 湿 地 工 程 设 计 主 要 技 术 第三节 湿地生态工程设计 一、湿地的恢复与重建 1.湿地恢复与重建的目标 湿地生态系统结构的恢复，以保证湿地生态系统的正常 演替与发展； 恢复与重建湿地植被和土壤，恢复湿地生态系统正常的 生物循环和能量转化； 提高湿地的生物多样性，发挥其多种生态服务功能，提 高其生产力； 减少或控制对湿地的污染； 恢复与重建湿地景观，增加其美学效果。 2.湿地恢复与重建的设计模式 两种模式： 生态系统未超负荷的损

8、伤，干扰和压力被解除后，恢复可 在自然过程中发生。 超负荷的不可逆退化，必须施以人力与自然力结合的生态 工程措施才能促其迅速恢复。 恢复与重建湿地模式 3.湿地恢复与重建的设计策略 不同的湿地类型，恢复与重建的指标体系及相应策略不同 4.湿地恢复与重建的设计程序 湿地恢复与重建设计程序 5.湿地恢复与重建的具体措施 （1）河流湿地的生态恢复与重建措施 污染物总量控制：有效控制上游排污 植物修复 通过植物的生理功能，挥发、稳定水体中的中 的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒 性，以达到清除污染、净化水质的技术。 （2）湖泊湿地的生态恢复与重建措施 化学措施：向湖中加入铁盐或铝盐，将湖水中溶

9、解的无机磷转化为不溶性磷酸化合物沉淀 工程措施：工程措施包括湖水的置换、湖泥的处 理和曝气处理。 生物措施：生物措施包括去除生物和全层曝气两 种方法。 其他 水位操作：通过升高或降低水位抑制水中生物； 物理对策：用机械去除水中植物； 化学抑制：向湖水中散入杀菌剂、除草剂等，杀 灭或抑制某些有害生物； 生物抑制：利用非公害性水生植物的繁殖抑制有 害水生植物等。 （3）盐碱湿地的生态恢复与重建措施 工程措施： 现有排水系统的疏通； 排系统的配套； 输水渠道的衬砌； 清淤；节水溉措施等。 生物措施： 利用树蒸腾代替地表蒸发，降低地下水位，控制 盐渍化的发生； 利用粗密且植入深层土中树木的根系吸收水分

10、， 使地表水下移，控制和减少了地表盐碱的积累； 耐盐碱的树木吸收了部分盐碱，减少土壤中盐碱 的； 发挥森林改良碱土的作用，提高土壤肥力。 农业措施 缩小地块，平整土地，加强农田基本建设，保护 好现有大的耕地； 精耕细作，实行科学种田； 选用优良耐盐碱的作物品种进行复种、套种； 增施有机肥，提高地力； 深翻晒垄，浇水压碱，提倡合理溉、节约用水的 一系列管水、用水制度。 （4）海岸湿地的生态恢复与重建措施 红树林湿地的恢复与重建 红树林湿地修复与重建的主要技术是红树林引种 与造林。 珊瑚礁湿地的修复与重建 “用水泥板作固定基座” “用水下胶粘剂固定珊瑚枝” 移植“珊瑚礁群体” “保护或移植关键种”

11、 第四节 案例分析 1.西溪湿地概况 西溪湿地位于杭州城西(30145501656N， 12002191200508E），南靠北高峰等几座群山（ 海拨434米）；西部有天目山脉，北连余塘河、京杭大运 河,通太湖水系东连市区中心,地面标高低于市区1.8米左右, 经市政水利工程后与西湖、钱塘江贯通循环,保证正常水位 与水质。 2.西溪湿地工程 从野生植物资源保护、陆生生态系统和水生态系统恢复 与重建等3个方面提出西溪湿地生态保护与恢复对策和措 施。 在西溪湿地水生态系统治理过程中，提出了采用半自然 湿地与人工湿地处理技术对分散点源污水进行控制等重 要技术手段，此外，明确了改变目前的藻型生态系统为

12、草型生态系统，是西溪湿地水生态系统治理的根本方向。 提出了重要野生植物保护与长期监测、重要鸟类栖息地 改造、外来入侵植物防治研究及工程、区域陆生植被格 局深化设计与改造工程、区域植被恢复和重建技术与工 程、池塘生态系统恢复和重建工程和半自然湿地与人工 湿地构建等重点工程项目，并进行了可行性分析。 西溪湿地工程思路 （1）减少人为影响 采取“退屋还绿、退人还静”办法，做好湿地内原住居民的外迁 和建筑拆除工作 恢复了秋雪庵、烟水渔庄等部分重点文化遗迹 采取“有限进入”控制游客数量，一期工程游客人数控制为 3000人/d左右 （2）改善湿地水质 在实施区域水源污染监测的基础上，从疏浚、截污、配水、

13、生物治理4方面入手，改善西溪湿地水体环境和水体质量。 （3）保护动植物多样性 以恢复和重建已损的湿地生态系统及结构合理的湿地食物链 为重点，实现动植物生态系统的多样性和湿地生态系统的稳 定性。 （3）保护动植物多样性（续） 加强地形整理，采用传统的原生态驳坎方式，进行 淤泥护坡、插柳固堤、捻泥清淤 整理坍塌塘堤，对383个鱼鳞塘实行了保护，尝试营 造大水面、浅滩、沼泽和水草地 优化植被配置充分尊重原有地 形、地貌、植被，采用大量的 乡土树种或草本进行植被恢复 目前湿地内已有维管束植物 85科182属221种、浮游植物7 门，6个植被型组，桑、竹 、柳、樟、槐、莲、桅子在 湿地内种植历史较长，尤

14、以 芦苇、荻、柿、梅最具规模 和特色，保留下来的老柿树 在一期工程内就有2802棵。 （3）保护动植物多样性（续） 火火 柿柿 映映 波波 设置水禽栖息地在保护好现有的大块湿地、林地和 草地等自然场所的基础上，在农田、养殖场及树林、 院落、花园、绿地上设置人工鸟巢等设施，吸引鸟 类的栖息，再现群鸟欢飞景观。 前湿地内已有白鹭、雀鹰、白额雁 、斑嘴鸭、针尾雨燕等湿地鸟类、 平原鸟类、山地鸟类、农田鸟类和 城郊鸟类12目26科89种，占杭州所 有鸟类总数的近50%。 （3）保护动植物多样性（续） （4）保护民俗风情 通过组织开展西溪风情调研 和系列活动，收集了民间家 具和农具900余单件，较好 地

15、展示不同历史时期的古建 、民居风格和民情风俗，合 理安排渔事、养蚕等农事活 动，保护好当地居民长期生 活劳作而形成的农耕文化、 乡土田园文化，最大程度地 展示民俗风情的生态形态， 如河渠行舟、网鱼、社戏和 龙舟竞渡等。 总规划面积10.08平方公里（实施面积11.5平方 公里），由西溪湿地综合保护一期、二期、三期 3大区块组成，计划总投资87.6亿元。 4.经济和社会效益 2005年，西溪湿地被命名为全国首个国家湿地公园，国 家林业局同意杭州市正式开展湿地公园的保护和管理。 对于全面加强西溪湿地生物多样性保护，维护生态系统 生态特点和基本功能，实现湿地资源的可持续发展，有 着十分重要的意义。 著名导演冯小刚执导的贺岁电影非诚勿扰1就是在西 溪湿国家地质公园取景的。因为电影的火热上映，西溪 湿地风景也瞬间家喻户晓，有效的推动了当地旅游的发 展和经济的腾飞，成为用电影推介景区和城市的著名案 例。 思考题 1简述我国的湿地概念和主要的湿地类型。 2试论述湿地生态系统最基本的生态功能。