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辽河保护区干流自然生境恢复措施研究.docx

花匠小妙招
2025-02-18 11:34

文档简介

辽河保护区干流自然生境恢复措施研究涂响;彭剑峰;段亮;宋永会;高红杰【摘要】由于人类对辽河干流自然资源的过度开发、污染物排放等原因造成辽河断流干涸、水质恶化和生物多样性下降等一系列生态问题.为了恢复辽河干流自然生境，进而改善整个干流的生态环境，提出了干流植被恢复、野生动物生境恢复和干流滩地农业面源污染控制三方面的具体实施方案和措施.辽河干流自然生境的恢复依托于辽河干流各类湿地的建设和恢复体系之中，并且考虑了当地自然社会条件、经济发展水平和目前修复技术水平.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷)，期】2013(003)006【总页数】5页(P503-507)【关键词】辽河保护区;干流;自然生境;恢复【作者】涂响;彭剑峰;段亮;宋永会;高红杰【作者单位】中国环境科学研究院，环境基准与风险评估重点实验室，北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估重点实验室，北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012;中国环境科学研究院，环境基准与风险评估重点实验室，北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012;中国环境科学研究院，环境基准与风险评估重点实验室，北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012;中国环境科学研究院，环境基准与风险评估重点实验室，北京100012；中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012【正文语种】中文【中图分类】X321辽河流域地处辽宁省的轴线位置，连接沿海经济带、沈阳经济区和辽西北经济区三大板块，是国家振兴东北老工业基地的核心区域，承载着辽宁省经济社会发展的巨大压力。长期的高强度区域开发导致辽河干流自然生境不断恶化，水资源承载能力严重不足，不仅威胁了辽河生态安全，而且制约了区域经济与社会的又好又快发展［1-2］。从辽河干流生态退化过程和恢复要素分析上看，流域内经济社会的快速发展造成对资源环境过度开发，造成了水质污染加剧，生态系统结构和功能破坏、水资源缺乏，生态需水保障困难、河流岸滩农田化，河流空间急剧压缩、闸坝建设破坏了辽河干流连续性和自然生境。2010年，辽宁省在辽河治理和保护工作方面进行了大胆探索，划定了辽河保护区，成立了辽河保护区管理局［3］。鉴于辽河在区域经济发展中举足轻重的地位和河流生态退化形势的矛盾，研究提出〃十二五”辽河保护区〃辽河干流生态系统修复专项规划”，目标是：综合分析辽河平原区水系特征，诊断其生态退化和生态系统恢复要素，结合国内外相关河流生态系统恢复成果，坚持恢复河流生态完整性和“给河流以空间”的理念，开展辽河干流重要支流人工湿地群构建、坑塘湿地群建设与恢复、以及牛扼湖、回水段湿地、干流河岸区湿地生态修复，通过水利调控和湿地恢复措施，湿地面积增加到10.67万hm2（160万亩），形成健康的湿地生态系统，生态调节功能显著增强，为生物提供良好的栖息地；河道湿地鸟类种类数达到10种以上，白鹳、白鹤等珍稀鸟类得到重现；建立完善的河流景观带，初步形成河道-河岸缓冲带-堤围生态保护带组成的水陆有机连接的健康河流生态系统，河滨带植被覆盖率不低于90%；初步实现辽河干流生态化和城市段景观化，为辽河干流河流生态完整性恢复奠定基础。辽河干流自然生境的恢复是辽河干流生态修复的核心内容，各种类型湿地网的建设和恢复，以及河流生态保护带和景观带的建立，都与辽河干流自然生境的恢复密切相关。世界各国在河流生态系统的长期研究过程中，提出了大量的理论［4-6］，其中关于河流自然生境的恢复包括物理、化学和生物-生态修复等多种技术和方法［7］，为辽河自然生境和生态系统恢复提供了理论和方法基础。笔者着重从干流植被恢复、野生动物生境恢复和干流滩地农业面源污染控制三方面对辽河干流生境恢复的具体措施进行探讨。1.1恢复要点随着人口的激增和工农业生产的发展，辽河干流自然生境由于受人类活动的干扰而严重破坏。河岸带退化造成植被破坏，生物多样性下降，小气候恶化，这一切严重威胁河岸带生态系统稳定性。要恢复辽河干流的自然生境，提高生物多样性，首先应该增加干流区域植被数量和植被种类［8］。在植物种类选择上以土著种为主，根据不同生境选择相适应的恢复植物种类［9-11］:人工湿地应选择耐污能力强，且有吸收和去除污染物能力的植物种类；坑塘湿地选择沉水植物、挺水植物和浮水植物，其主要作用为增加植物多样性，提高湿地生境质量；牛扼湖湿地主要选择水生植物和沼生植物；闸坝回水段自然湿地植物主要以当地优势物种为主，能耐受轻微污染;干流河岸区植物选择主要以湿生植物和沼生植物为主。植物恢复方法需根据恢复地实际情况，不同的恢复地可以选择幼苗移植，撒播植物种子，对当地优势种，可以采取保护性抚育的措施，利用物种的自我繁殖恢复植被。植物种类选择上主要根据生境条件变化，按水位梯度进行恢复，包括明水面植被、水陆交错带植被、沼泽植被、湿生植被、半湿生植被、中生植被、沙生植被以及灌木。辽河干流植被的恢复应该统一规划、协调一致。不管是在植物选择中还是恢复方法上，要根据人工湿地、坑塘湿地、牛扼湖湿地、库塘湿地和河流岸边带的不同选择适当的恢复方法。同时，要兼顾河流的整体性，注意各恢复类型之间的植被连接［12］。1.2干流植被恢复方法与技术1.2.1干流植被现状分析辽河干流植被主要以草本植物为主，在河岸区有灌木生长，间或有乔木生长，在岸边湿润地区还分布有地衣群落、蕨类植物群落。由主河道向大堤，草本植物主要是水生植物、沼生植物、湿生植物和中生植物。水生植物包括挺水植物、沉水植物和浮生植物。优势植物主要以芦苇、香蒲、菖蒲、水蓼、红蓼等为主。辽河干流工农业生产大规模发展之前，由于人类干扰较小，辽河干流植物种类丰富，数量较多，物种多样性较高，构成较为稳定的生态系统。不合理的开采和利用导致辽河干流植物种类和数量锐减，湿地萎缩，生物多样性正在丧失。沿河污染物的大肆排放导致河流生境恶化，使许多植物种类的生长环境遭到破坏，导致这些植物种类消失。据文献报道［13］，近些年一些有药用价值的珍贵蕨类植物已消失。在污染导致植物种类丧失的同时，两岸农民把大片河滩地用于玉米等农作物的种植，导致大量植物种类生长环境被破坏。农业作物的单一种植，进一步加剧了辽河干流植物多样性的丧失。1.2.2干流植被恢复方法与技术路线辽河干流植被恢复应分为原有植物的封育和植被重建两种。李勇［14］报道了潍坊市白浪河湿地植被修复的具体方法。在充分保留原有植被如野生芦苇群落、垂柳群落、白杨树群落等基础上，补种乡土植物如柳树、杨树、狗尾草等，增加植物种类，促进生物多样性的完善。通过补植部分能吸附重金属等有害物质的水生植物，能有效地改善水生环境，引导水生动植物群落的良性发展。参考以上成功经验，在辽河干流对于少数生境没有破坏和人为活动干扰较小的区域，可以采取保护性抚育的措施，划定相关区域进行保护，使存在轻微植被破坏的区域能自然恢复。对于人为干扰造成植被破坏的区域，应以恢复重建和补植为主，技术路线见图1。1.2.3干流植被种类选择具体植物种类选择上根据生境条件变化，按水位梯度，主要采用以下几类植被。明水面植被：水位大于1m，主要包括坑塘湿地、牛扼湖等形成的明水面。以沉水植物和漂浮植物为主，采用的种类有莲、布袋莲、浮萍、满江红属、大萍、槐叶萍等；水位深度为0.5-1m,以挺水植物、沉水植物和漂浮植物为主，建议采用香蒲、茭白、苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、布袋莲、浮萍、满江红属、大萍、槐叶萍等；水位深度为0~0.5m，以沼生植物为主，建议采用野大豆、水蓼、红蓼、沼生蔊菜、和尚菜、东方泽泻、翼果苔草、莎草、荸荠等。湿生植被：无明显水面，土壤含水率高。物种选择上建议以土著种为主，包括芦苇、水蓼、红蓼、北重楼、野大豆、白屈菜、沼生蔊菜、红升麻、水杨梅、野火球、水金凤、黄海棠、鸡腿堇菜、胭脂花、薄荷、蓝萼香茶菜、华水苏、林茜草、透骨草、日本续断、裂瓜属、欧亚旋覆花、火绒草等。沙生植被：以上各种类型湿地建成后，由于水位升高，会形成沙心洲、河心洲等，植物种类选择以湿生植物为主。采用的种类有杭子梢、苦参、犊牛儿苗、野西瓜苗、狼毒、蓝萼香茶菜、黄苓、华水苏、小米草、松蒿、角蒿、山柳菊、欧亚旋覆花、白苞筋骨草等。堤岸灌木：采用的种类有北无味子、野大豆、翠雀、蝙蝠葛、野西瓜苗、沙棘、莺尾等。2.1恢复要点野生动物总是以特定的方式生活于某一生境之中，同时动物的各种行为、种群动态及群落结构都与其生境分不开，生境是指生物个体、种群或群落的组成成分能在其中完成生命过程的空间［15］。河流湖泊沼泽湿地生境类型包括天然湿地和人工湿地两种类型，其中天然湿地主要指河流、湖泊和沼泽，人工湿地则包括水库、坝塘和养鱼塘等。由于水利工程、河滩地开垦，使栖息地的野生生物资源遭到了极大的破坏，昔日良好的鸟类栖息地，变成了大片的玉米地，栖息地严重丧失。即使残存的部分沙洲和湿地，由于缺乏科学管理，其天然产苗数也在逐年下降与萎缩。因此，河流自然生境恢复规划重点以干流湿地恢复为核心，强调通过水利调控、人工构建等方式为鸟类等野生动物恢复其栖息地。2.2野生动物生境恢复方法与技术2.2.1恢复方法与技术路线辽河干流野生动物生境恢复拟在对干流自然生境现状调查分析的基础上，确定以鸟类生境为恢复重点，分析鸟类物种的类型和迁徙规律，结合支流河口人工湿地、坑塘湿地等人工湿地建设，以及牛扼湖自然湿地、闸坝回水段自然湿地、干流河岸区等自然湿地恢复，并通过水位调控，创造河心洲、沙心洲等条件，为鸟类提供适宜环境，恢复鸟类的自然生境，并提出相应的维系措施，技术路线见图2。2.2.2野生动物生境恢复措施高明［16］提出了退耕还湿、维护滩涂沼泽化、增加起伏和岛状地形等方法，修复鸭绿江河口湿地鸟类生境，具有很好的借鉴意义。针对鸟类生长环境，可在辽河支流河口湿地建成后形成的孤立沙心洲和河漫滩区域，通过自然封闭，逐渐恢复鸟类觅食区及其栖息地。通过水利对牛扼湖湿地中心区的封育为大型水生动物和鸟类提供没有人为干扰的良好栖息地，使其在中心区自由地栖息繁殖，实现生物多样性、景观多样性和生态服务多样性。在大型坑塘湿地和牛扼湖自然湿地内，可通过下界面修整、植被恢复和水利调控，形成具有明水面、深水区、浅水区、湿生、沼生、中生等多种生境，通过水生植被的恢复引导鱼、虾等水生动物群体的恢复，重新形成生物链完整、系统稳定和自我恢复的大型自然湿地群。针对鱼类和两栖类生长环境，应结合养殖业，恢复其栖息、地，实现浮游植物-浮游动物-小型鱼类-大型鱼类等食物链的完整和生物多样性［17-18］。3.1控制要点辽河干流河道内主要土地利用类型包括：农田及蔬菜大棚、河流水体、牛扼湖、自然湿地、水利设施、居民点、河流水体。最主要的土地利用类型为农田，作物类型包括玉米、高粱和水稻。辽河保护区面积共计1869.2km2，其中农田面积为784.8km2，比例为41.99%；自然植被湿地面积为419.1km2，比例为22.42%；保护区内的河流水体和滩地面积约占保护区面积比例为28.70%；居民点面积相对最小，比例为0.84%。干流滩地农业面源污染以农业种植污染为主，还包括零散分布的居民地污水、旅游污染和畜禽养殖污染。针对4种类型面源污染的产排特征，应通过相应面源污染控制技术，实现污染输出消减。农业种植污染主要是控制施肥，构建典型作物农田最佳管理方案，并结合河岸带和人工湿地建设，拦截并处理农田退水中污染物。边灿宇［19］报道了可持续人工湿地生境系统在韩国京安溪上游污染最严重河段的应用。该系统对点源与非点源的污染负荷进行了有效消减，改善了整体水质，京安溪河段重新出现了动物栖息、地，景观也得到改善。因此对于干流滩地农业面源污染，构建人工湿地生境系统也是一种有效的控制手段。3.2干流滩地农业面源污染控制范围辽河干流滩地农业面源污染控制范围实行分期划分。2012年之前，河道两岸各500m之内所有土地将收回，还原自然河道，但河道两岸500m至大堤仍留有大量以农业种植（玉米）为主的面源污染，面源污染控制以施肥管理为主；而至2015年，辽河大堤内所有土地将收回，但辽河干流仍将存在农业面源污染的风险，需要采取必要的防控措施。3.3干流滩地农业面源污染控制方法与措施3.3.1污染现状在辽河流域内农田都在生产的情况下，年需肥量约为8万t。辽河干流污染负荷输入中点源和面源COD年排放量分别约为7.5x104和9.6x104t,若直接进入辽河干流后，河流水质COD可达到117mgL,远超地表水V类水标准，面源污染的治理对辽河流域水质的改善至关重要。3.3.2农业面源污染控制措施农田面源污染辽河干流现有农田面积为770.5km2，主要种植作物是玉米。应提倡发展生态农业，通过适当调整农业结构、控制农田面积增长，鼓励喷灌、滴灌等节水灌溉方式，提高灌溉用水效率，积极应用节水农业的各项措施，形成相应的最佳管理措施。采取相应的政策限制农药、化肥施用量，特别是氮肥和有机氯农药的施用量，鼓励农民积极实现污水的资源化[20],将农家肥作为肥源，限制其随雨水排入河流。居民地污水辽河干流现有大小居民点共计37个，主要分布在干流中上段。可结合当地现有村镇污水处理技术应用的成功经验，建设高效、低耗、操作简便的村镇分散污水净化与综合利用设施，将居民地分散污水收集后集中处理，对日常生活垃圾收集后外运。⑶旅游污染针对重点发展旅游的河段(如凯河河口段)，应加强管理，综合控制。少量旅游业产生的污染主要通过管理措施治理，污水集中处理，固废垃圾收集外运。畜禽养殖污染禁止河道内畜禽养殖活动。河岸带处理根据干流河岸区生态修复规划，辽河河道两岸各500m将恢复河岸带生态系统，逐渐形成自然河道。面源污染控制可结合河岸带建设，通过岸边带湿地、可持续人工湿地生境系统，拦截并处理河道内农业面源污染物，深度净化面源污水，保证入河水质。辽河干流自然生境恢复是辽河生态系统修复的重要组成。从植被恢复、野生动物生境恢复和干流滩地农业面源污染控制三方面，结合当地自然社会现状、经济发展水平和目前修复技术水平，提出了辽河干流自然生境恢复的切实方法和措施。对辽河干流自然生境的恢复，首先要停止引起河流生态系统继续恶化的活动，再根据辽河的具体情况，采取适宜的修复技术，结合水利调控、人工湿地建设和植被恢复，创造出良好的生境条件,最终达到恢复与重建河流生态系统的目的。这些措施的实施将为北方大中型河流自然生境恢复提供参考和借鉴。【相关文献】段亮,宋永会，白琳，等.辽河保护区治理与保护技术研究[J].中国工程科学,2013,15(3):107-112.刘淼,李宇斌，孙勇，等.辽河保护区生态水质净化经济效益分析[J].环境保护与循环经济2013,33(2):58-62.姜英震，赵福.辽宁省辽河保护区辽河河流功能转变探讨[J].华北水利水电学院学报:社科版2012,28(3):11-13.WOHLE,ANGERMEIERPL,BLEDSOEB,etal.Riverrestoration[J].WaterResourcesResearch,2005,41(10):1030-1043.BERNHARDTES,PALMERM,ALLANJ,etal.SynthesizingUSriverrestorationefforts[J].Science,2005,308(5722):636-637.JEONGKS,HONGDG,BYEONMS,etal.Streammodificationpatternsinariverbasin:Fieldsurveyandself-organizingmap(SOM)application[J].EcologicalInformatics,2010,5(4):293-303.汪雯，黄岁糅,张胜红，等.海河流域平原河流生态修复模式研究:I.修复模式[J].水利水电技术,2009,40(4):14-19.倪晋仁，刘元元.论河流生态修复[J].水利学报,2006,37(9):1029-1037.DAYJW,ARANCIBIAYA,MITSCHWJ,etal.UsingEcotechnologytoaddresswaterqualityandwetlandhabitatlossproblemsintheMississippibasin:ahierarchicalapproach[J].BiotechnologyAdvances,2003,22(12):135-159.DAVISJA,FROENDR.Lossanddegradationofwetlandsinsouthwestern