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        河流生態(tài)修復(fù)相關(guān)研究進(jìn)展

        2014-04-09 08:02:30徐菲王永剛張楠孫長(zhǎng)虹
        關(guān)鍵詞:生態(tài)評(píng)價(jià)

        徐菲,王永剛,張楠,孫長(zhǎng)虹

        北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,國(guó)家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心,北京 100037

        河流具有供水、發(fā)電等多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能以及維持全球物質(zhì)與水分循環(huán)、調(diào)節(jié)氣候等生態(tài)功能,是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)服務(wù)功能正常發(fā)揮的重要保障 (馬克明等, 2001)。隨著人類非理性活動(dòng)強(qiáng)度的增加,河流受到的負(fù)面影響日益增加 (楊麗蓉等, 2009),世界范圍內(nèi)河流面臨嚴(yán)重退化的威脅。全世界未受人類影響的河流所剩無(wú)幾,大部分亞洲國(guó)家、非洲、拉丁美洲及東歐國(guó)家均存在不同程度的河流污染問(wèn)題,河流生態(tài)系統(tǒng)破碎化程度增加(Dynesius and Nilsson, 1994),嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步。

        近幾十年來(lái),河流生態(tài)系統(tǒng)的退化問(wèn)題引起了全世界的關(guān)注,河流生態(tài)修復(fù)逐漸發(fā)展起來(lái),在各個(gè)國(guó)家得到了廣泛深入地研究,并取得了顯著的進(jìn)展,但目前相關(guān)研究多集中于針對(duì)某一具體河流的修復(fù)工程實(shí)例(Matthews等, 2010; 陳興茹, 2011),對(duì)河流生態(tài)修復(fù)的發(fā)展過(guò)程和未來(lái)重點(diǎn)方向尚不明確。本文從河流修復(fù)定義、修復(fù)目標(biāo)、修復(fù)理念、修復(fù)影響評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)以及多學(xué)科交叉修復(fù)5個(gè)方面分別總結(jié)了河流生態(tài)修復(fù)的研究進(jìn)展,分析了河流生態(tài)修復(fù)的發(fā)展過(guò)程和未來(lái)重點(diǎn)方向,以期為河流管理及日后進(jìn)一步開展河流生態(tài)修復(fù)相關(guān)研究提供一定的基礎(chǔ)。

        1 河流生態(tài)修復(fù)的定義

        生態(tài)修復(fù)作為一種恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的方法,在早期的研究中,其定義多是簡(jiǎn)單的描述,如 Gore和Shields(1995)認(rèn)為恢復(fù)或修復(fù)的過(guò)程是嘗試使生物和地球水文過(guò)程達(dá)到或接近受干擾前的狀態(tài)。The Society for Ecological Restoration(SER)認(rèn)為生態(tài)修復(fù)是幫助退化或受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程,以建立一個(gè)可以自我維持的生態(tài)系統(tǒng)(Ruiz-Jaen和 Aide,2005)。即使 Dobson等(1997)提出了生態(tài)修復(fù)的本質(zhì),即由較長(zhǎng)時(shí)間尺度引起的恢復(fù)問(wèn)題的確定和使用或模擬自然過(guò)程的人工干涉來(lái)解決的過(guò)程,其中也僅簡(jiǎn)單提到方法,并沒(méi)有詳細(xì)全面的概括。

        河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、開放、動(dòng)態(tài)、非平衡和非線性的系統(tǒng),認(rèn)識(shí)河流本質(zhì)特征的核心便是認(rèn)識(shí)河流生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與功能,修復(fù)受損河流生態(tài)系統(tǒng)的核心便是進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)(董哲仁等, 2010; 張振興, 2012)。針對(duì)河流生態(tài)修復(fù)進(jìn)行的定義經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單的描述到全面深入闡述的過(guò)程,不同的研究者針對(duì)其研究?jī)?nèi)容的差異,從不同的角度分別對(duì)其進(jìn)行了定義。其中最早對(duì)河流修復(fù)概念進(jìn)行界定的是The National Research Council(NRC)在1992年的報(bào)告中將修復(fù)定義為“使生態(tài)系統(tǒng)回到接近受損前的狀態(tài)”,并指出“修復(fù)意味著重建受干擾前水體的功能及相關(guān)的物理、化學(xué)和生物特征”(王薇和李傳奇, 2003a)。而Boon(1998)認(rèn)為修復(fù)作為一種可能的保護(hù)手段,目的是使河流不再處于半自然狀態(tài),其活動(dòng)本身應(yīng)集中在重建一種使河流自然過(guò)程能夠再生的狀態(tài),從而使河流生態(tài)系統(tǒng)能回到自然演替的軌跡上(趙彥偉和楊志峰, 2006)。但由于對(duì)河流自然狀態(tài)難以確定,因此為避免人們的判斷過(guò)于主觀化,“美國(guó)河流修復(fù)委員會(huì)”發(fā)展了河流生態(tài)修復(fù)的概念,提出了目前得到廣泛認(rèn)可的定義:從環(huán)境角度,河流修復(fù)是保護(hù)和恢復(fù)河流系統(tǒng)達(dá)到一種更接近自然的狀態(tài),并利用可持續(xù)的特點(diǎn)以增加生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值和生物多樣性的活動(dòng),即修改受損河流物理、生物或生態(tài)狀態(tài)的過(guò)程,以使修復(fù)工程后的河流較目前狀態(tài)更加健康和穩(wěn)定(ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration, 2003),這樣定義使抽象的自然狀態(tài)具體化,明確了河流生態(tài)修復(fù)的方向。

        綜上所述,河流生態(tài)修復(fù)是指以在河流接近自然化的基礎(chǔ)上滿足人類生產(chǎn)生活要求為目標(biāo),通過(guò)人工手段改變河流的受損狀態(tài),并監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)效果的過(guò)程。其中修復(fù)目標(biāo)、修復(fù)理念和修復(fù)影響的評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)是河流生態(tài)修復(fù)的3個(gè)重要方面,在以往的研究中,已經(jīng)分別取得了顯著的進(jìn)展。

        2 河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)

        一般河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)主要包括河岸帶穩(wěn)定,水質(zhì)改善,棲息地增加,生物多樣性的增加,漁業(yè)發(fā)達(dá)及美學(xué)和娛樂(lè)(董哲仁, 2009),以期河流能夠更加自然化,這是修復(fù)工程的一個(gè)最普遍的目標(biāo)。

        對(duì)于不同國(guó)家,由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異,河流受到人類干擾的程度不同,因此,生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)也不相同。Nienhuis和Leuven(2001)認(rèn)為河流生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)很奢侈的行為,對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還可能實(shí)施,其河流修復(fù)目標(biāo)一般包括農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、河流自然化發(fā)展和防洪4類,而對(duì)一些貧困國(guó)家是完全不可能。國(guó)外的眾多河流以將水體重建、河流的水文循環(huán)恢復(fù)、使魚類和底棲無(wú)脊椎動(dòng)物回到河流以實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)完整性作為生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)(Ward等, 2001)。倪晉仁和劉元元(2006)將河流修復(fù)目標(biāo)分為2類:河流污染治理目標(biāo)和生態(tài)修復(fù)目標(biāo),他認(rèn)為我國(guó)河流生態(tài)修復(fù)以改善受污染河流的水質(zhì)為目標(biāo),尚不能完全實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的目標(biāo),這為我國(guó)河流恢復(fù)今后的發(fā)展指明了方向。

        基于不同地區(qū)的河流修復(fù)目標(biāo)存在的差異性,在修復(fù)目標(biāo)的制定過(guò)程中,需要考慮許多因素,包括河流本身和其所處地域的差異。就河流本身而言,由于生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性特征,制定目標(biāo)時(shí)不能只考慮河流的靜止?fàn)顟B(tài),而是要從整體上把握其未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),設(shè)定適當(dāng)?shù)男迯?fù)目標(biāo)(Hobbs和Harris, 2001)。Boon(1998)認(rèn)為目標(biāo)的制定不僅需要考慮是否能實(shí)現(xiàn)魚類等棲息地修復(fù)的相關(guān)因素,而且要考慮河流系統(tǒng)的整體過(guò)程。Pedroli等(2002)在充分考慮水動(dòng)力等因素的基礎(chǔ)上提出了設(shè)定河流修復(fù)目標(biāo)的策略方法,得出水動(dòng)力在決定目標(biāo)動(dòng)物種群持續(xù)潛力方面起到關(guān)鍵作用,說(shuō)明在設(shè)定目標(biāo)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。此外,河道形態(tài)(Burge,2004)和河床的起伏(James, 2006)也是河流修復(fù)前需要考慮的因素。但由于河流所處的地域不同,在制定恢復(fù)目標(biāo)時(shí),不能單純只考慮河流本身的狀況,還需要根據(jù)其所處地域的生態(tài)信息進(jìn)行分類,并根據(jù)其種類來(lái)制定目標(biāo)(Schneiders等, 1999),并注意不同目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)。如針對(duì)跨界河流修復(fù)目標(biāo)的設(shè)定,不同國(guó)家目標(biāo)間的相互協(xié)調(diào)就變得更為重要了。荷蘭和比利時(shí)對(duì)馬士河的修復(fù)就是一個(gè)很好的例子,兩國(guó)在滿足各自目標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了合作,雖然進(jìn)展緩慢,但已經(jīng)成功地由計(jì)劃階段進(jìn)入到了修復(fù)實(shí)施階段(Nienhuis和Leuven, 2001)。此外,丹麥和英國(guó)聯(lián)合實(shí)施的修復(fù) Brede, Cole和Skerne 3條河流的EU-LIFE工程也是一項(xiàng)典型的多國(guó)合作的例子,不僅是在目標(biāo)的制定方面,而且在修復(fù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)上都體現(xiàn)了國(guó)家間的相互協(xié)作(Holmes和 Nielsen, 1998)。

        3 河流生態(tài)修復(fù)的理念

        在河流生態(tài)修復(fù)的概念沒(méi)有正式提出之前,人們就已經(jīng)嘗試對(duì)河流的不適宜狀態(tài)進(jìn)行研究,并形成了早期的恢復(fù)理念。1938年德國(guó)Seifert首先提出近自然河溪治理的概念。它是指能夠在完成傳統(tǒng)河道治理任務(wù)的基礎(chǔ)上,可以達(dá)到接近自然、經(jīng)濟(jì)并保持景觀美的一種治理方案(宋慶輝和楊志峰,2002)。1965年德國(guó)Ernst Bittmann在萊茵河用蘆葦和柳樹進(jìn)行了生物護(hù)岸實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)河流結(jié)構(gòu)的修復(fù),可以看成是最早的河流生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。20世紀(jì) 70年代末瑞士 Zurich州河川保護(hù)局建設(shè)部的Christian Goldi將德國(guó)Bittmann的生物護(hù)岸法發(fā)展為“多自然型河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)”,即拆除已建的混凝土護(hù)岸,改修成柳樹和自然石護(hù)岸給魚類等提供生存空間,把直線形河道改修為具有深潭和淺灘的蛇形彎曲的自然河道,讓河流保持自然狀態(tài)(李永祥和楊海軍, 2006)。

        隨著全球范圍的水生態(tài)系統(tǒng)正以驚人的速度遭到嚴(yán)重的改變和破壞,各國(guó)河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究不斷發(fā)展起來(lái)。歐洲、北美、澳洲、日本等許多地區(qū),較小河流生態(tài)修復(fù)的研究與實(shí)踐較多,修復(fù)技術(shù)已比較成熟(Gore和Shields, 1995; Nienhuis和Leuven, 2001; 王薇和李傳奇, 2003a),如英國(guó)的River Restoration Centre在2002年出版了修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則。而較大河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)工作也已有不少實(shí)例(楊蕓, 1999; 郭煥庭, 2001),如泰晤士河、密西西比河(Mitsch和Day, 2006)、萊茵河(Cals等,1998)、多瑙河(Chovanec等, 2002)等。歐盟WFD提出的改善水質(zhì)的“修復(fù)計(jì)劃”是河流管理史上河流修復(fù)的最大推動(dòng)力之一(Clarke等, 2003)。但綜合來(lái)看,早期的相關(guān)研究思想范圍主要集中在單一河流形態(tài)和水質(zhì)的修復(fù)。

        隨著修復(fù)實(shí)踐的開展,河流修復(fù)已經(jīng)從單純的結(jié)構(gòu)性修復(fù)發(fā)展到整個(gè)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)力學(xué)過(guò)程的綜合修復(fù)(Clarke等, 2003)。Brooks和Shields(1996)從修復(fù)的范圍上進(jìn)行了解釋,認(rèn)為河流修復(fù)不光包括河道本身,還應(yīng)擴(kuò)展到河漫灘乃至流域。在河流修復(fù)過(guò)程中,應(yīng)將河流所在的流域作為一個(gè)整體來(lái)考慮。此外,還要考慮整個(gè)流域的背景(趙彥偉和楊志峰, 2005; 董哲仁, 2006)。這不僅是由于人類對(duì)自然界的影響是大尺度的,而且導(dǎo)致水體退化的原因多是在與其相連的其他生態(tài)系統(tǒng)中形成的。因此,在流域修復(fù)思想的指導(dǎo)下,各國(guó)相繼進(jìn)行了流域范圍的河流生態(tài)修復(fù)。如萊茵河的行動(dòng)計(jì)劃(RAP),其重點(diǎn)是在流域范圍內(nèi)向萊茵河中長(zhǎng)距離地遷移大西洋的鮭魚(Neumann,2002)。2001年針對(duì)荷蘭段的修復(fù)計(jì)劃,主要也是通過(guò)改進(jìn)魚類的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)萊茵河的治理,并將限定數(shù)量的鮭魚回到萊茵河作為河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)成功的標(biāo)志(Raat, 2001)。此外,為恢復(fù)美國(guó)亞利桑那州鳳凰城流域原有的風(fēng)貌而進(jìn)行的 Tres Rios工程,其規(guī)模是史無(wú)前例的,主要內(nèi)容包括:(1)恢復(fù)流域地區(qū)的生物棲息地;(2)建設(shè)濕地并擴(kuò)大洪水緩沖帶;(3)修建1條種植本土植物的河岸帶及一系列具有寬闊水體的沼澤。Tres Rios工程對(duì)環(huán)境作了較大的改動(dòng),不只是單純的恢復(fù)工程,同時(shí)也包含了規(guī)劃的成分(Onken等, 2004)。

        雖然對(duì)于河流修復(fù)戰(zhàn)略需要將河流生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)整體,進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)力學(xué)修復(fù)的觀點(diǎn)已經(jīng)受到了廣泛的認(rèn)可(Poudevigne等, 2002;楊俊鵬等, 2012),但對(duì)于大多數(shù)河流,這種恢復(fù)幾乎是不可能的。我們對(duì)于恢復(fù)不能盲目地進(jìn)行,而應(yīng)該針對(duì)河流中部分生態(tài)系統(tǒng)的組分和過(guò)程進(jìn)行修復(fù)(Schiemer等, 1999),即選擇性地、有重點(diǎn)地修復(fù),這便涉及到修復(fù)優(yōu)先權(quán)的問(wèn)題。近幾年,針對(duì)確定優(yōu)先權(quán)方面的研究有所發(fā)展,如Bohn和 Kershner(2002)建立了一個(gè)基于流域分析技術(shù)的確定恢復(fù)優(yōu)先權(quán)的模板,從區(qū)域、盆地、流域和地點(diǎn)4個(gè)生態(tài)尺度確定了河流修復(fù)的優(yōu)先權(quán)。Petty和Thorne(2005)提出的河流生態(tài)價(jià)值的衡量方法,能有效地確定修復(fù)優(yōu)先權(quán)以及流域最佳的修復(fù)戰(zhàn)略。

        4 河流生態(tài)修復(fù)影響評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)

        河流生態(tài)修復(fù)影響方面的研究多集中于恢復(fù)后的影響預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià),包括修復(fù)后造成的影響跟蹤評(píng)價(jià)以及利用模型的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。1996年,Bradshaw指出被修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或功能也許將完全不同于與其相比的未受破壞的參照系統(tǒng),如在除河流外的一些系統(tǒng)中,已研究得出改進(jìn)棲息地的結(jié)構(gòu)與保護(hù)的目標(biāo)物種相比對(duì)其捕食者會(huì)更有利(Ormerod, 2004),說(shuō)明生態(tài)修復(fù)有時(shí)也會(huì)造成生態(tài)破壞,因此生態(tài)修復(fù)影響的研究就越來(lái)越受到重視。由于生態(tài)修復(fù)存在一定的弊端,而河流生態(tài)修復(fù)的成功與否直接影響到人類的生產(chǎn)、生活和健康,所以人們已經(jīng)嘗試用一些指標(biāo)(參數(shù))通過(guò)監(jiān)測(cè)來(lái)表征恢復(fù)工程的效果即恢復(fù)后評(píng)價(jià),而當(dāng)系統(tǒng)能夠自我維持時(shí)就意味著恢復(fù)工程的完成(Nelson等, 2000)。這種跟蹤評(píng)價(jià)大多是針對(duì)利用生物引種或改變棲息地結(jié)構(gòu)等生態(tài)修復(fù)方式進(jìn)行的,由于生物體中無(wú)論是稀有物種還是數(shù)量較多的矽藻類都對(duì)修復(fù)的響應(yīng)較慢(Ormerod, 2004),修復(fù)效果不能在短期內(nèi)表現(xiàn)。因此,制定河流生態(tài)修復(fù)后跟蹤監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)是十分必要的(Schiemer等, 1999)。1994年,為修復(fù)萊茵河水體群落生境,建立了2條次級(jí)河道,同時(shí)也成立了5年的工程后監(jiān)測(cè)計(jì)劃,包括監(jiān)測(cè)水生大型無(wú)脊椎動(dòng)物、魚類和涉水鳥類的情況(Simons等, 2001)。2001年,針對(duì)新西蘭地區(qū)為修復(fù) Waitaki流域具有碎石河床河流以及濕地的棲息地而采用的PRR(Project River Recovery)工程進(jìn)行了效果評(píng)價(jià)(Caruso, 2006)。通過(guò)分析PRR工程實(shí)施 10年以來(lái)?xiàng)⒌氐母纳魄闆r,得出了工程的優(yōu)勢(shì)及需要改進(jìn)的地方,是確保修復(fù)順利完成的一種有效方法。Buchana等(2012)應(yīng)用一系列評(píng)價(jià)方法對(duì)紐約中部的河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目進(jìn)行了評(píng)估,表明修復(fù)工程已取得一定效果。

        隨著模型在修復(fù)研究方面的應(yīng)用,利用其對(duì)河流生態(tài)修復(fù)影響進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)的研究也逐漸發(fā)展起來(lái)。Sear等(1998)利用地形學(xué)模型預(yù)測(cè)了低地河流修復(fù)對(duì)河道形態(tài)多樣性的影響,并得出孤立范圍的修復(fù)會(huì)在被修復(fù)河道和下流內(nèi)引起復(fù)雜的響應(yīng),揭示了其影響機(jī)制。Bockelmann等(2004)經(jīng)過(guò)3年的時(shí)間針對(duì)歐洲威爾斯西部Afon Morlais河3000 m范圍內(nèi)收集了一套包括水力,基質(zhì)和生態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)體系,應(yīng)用生態(tài)水利模型DIVAST來(lái)評(píng)價(jià)河流修復(fù)過(guò)程的有效性及其影響。上述利用模型的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)既精準(zhǔn)又方便,是評(píng)價(jià)恢復(fù)方法的有效手段。Klein等(2007)應(yīng)用水動(dòng)力模擬,在實(shí)地監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上通過(guò)17個(gè)物理和生物指標(biāo)量化了修復(fù)工程實(shí)施后的變化,評(píng)價(jià)了修復(fù)工程的有效性。

        5 河流生態(tài)修復(fù)中的多學(xué)科交叉應(yīng)用

        河流生態(tài)修復(fù)以恢復(fù)生態(tài)學(xué)、基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)作為理論基礎(chǔ)(李洪遠(yuǎn)和鞠美庭, 2005)。針對(duì)河流的生態(tài)修復(fù)更是在此基礎(chǔ)上融合了物理、化學(xué)、水文、形態(tài)等多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容。許多修復(fù)成功的工程例子就是物理學(xué)家、生物學(xué)家和工程師共同努力工作下的結(jié)果。在多學(xué)科交叉的修復(fù)工程中,對(duì)任何一個(gè)學(xué)科認(rèn)識(shí)的不夠,都會(huì)直接影響整體的修復(fù)效果。

        Ormerod(2004)研究了生態(tài)學(xué)對(duì)修復(fù)的重要性,認(rèn)為與以往相比,修復(fù)應(yīng)更加重視生物體,并指出修復(fù)群落中的優(yōu)勢(shì)種及其生態(tài)功能是修復(fù)成功的關(guān)鍵。近年來(lái),地貌學(xué)對(duì)河流生態(tài)修復(fù)影響的研究也成為了一個(gè)熱點(diǎn)(Kondolf, 1998; Newson,2002; Newson和Large, 2006)。傳統(tǒng)的河流修復(fù)計(jì)劃多拘泥于物種或棲息地的驅(qū)使下,試圖去重塑河道形態(tài),以期有利于特定物種及相應(yīng)的棲息地,但這樣往往忽略了形成河道形態(tài)的地貌過(guò)程,因此造成修復(fù)計(jì)劃不能自我維持,而需要更多的管理投入(Clarke等, 2003)。據(jù)調(diào)查,國(guó)外河流修復(fù)研究的75%是致力于河道形態(tài)的修復(fù),大約40%是嘗試修復(fù)喪失的河岸植被和濕地群落(鄭天柱等, 2002),自然修復(fù)與重建距離河流生態(tài)的良性循環(huán)要求還相差甚遠(yuǎn)。WFD(Water Framework Directive)認(rèn)為根據(jù)系統(tǒng)思想,河流系統(tǒng)是生態(tài)、水文和地貌的相互作用體。在進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)時(shí),首先應(yīng)充分理解生態(tài)、水文、地貌及其之間的關(guān)系,并將這些概念綜合形成生態(tài)水文地貌的思想(Gilvear, 1999)。在這個(gè)綜合各學(xué)科思想的指導(dǎo)下,Petersen(1999)指出流域中的每一個(gè)地貌成分都有特定的水文功能和生態(tài)潛力,因此,在流域規(guī)劃修復(fù)過(guò)程中應(yīng)考慮每一個(gè)地貌因子,并在此基礎(chǔ)上提出了一套流域規(guī)劃、修復(fù)和管理的自然手段。Clarke等(2003)也在充分考慮生態(tài)水文地貌的思想下,建立了一個(gè)戰(zhàn)略框架,用以確定流域內(nèi)河流修復(fù)的優(yōu)先權(quán)。

        此外,景觀生態(tài)學(xué)在河流修復(fù)中的應(yīng)用也是多學(xué)科綜合的另一個(gè)重要方面。很早就有河流廊道概念的提出,即把與河流聯(lián)系緊密的河岸帶和洪泛區(qū)這個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),包括陸地、植物、動(dòng)物及其內(nèi)部的河流網(wǎng)絡(luò),稱作河流廊道(王薇和李傳奇,2003b)。它是景觀中最重要的廊道類型,具有物質(zhì)的傳輸、污染物的凈化、動(dòng)植物遷移和水陸生動(dòng)植物的棲息地等功能(鄔建國(guó), 2000),其不僅可以保護(hù)生物多樣性,而且能維持較高的魚類產(chǎn)量(董哲仁, 2003; 樊健和賀瑞敏, 2005)。為成功實(shí)行保護(hù)和修復(fù),則需要構(gòu)建相關(guān)的概念和理論背景(Poudevigne等, 2006),但由于我們對(duì)河流廊道自然復(fù)雜性和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解有限,因此,缺少評(píng)價(jià)人類影響和有效修復(fù)戰(zhàn)略的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的思想,就可以解決許多由于概念理解缺陷帶來(lái)的問(wèn)題(Ward等, 2001)。針對(duì)流域范圍的河流修復(fù)應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)中等級(jí)的原理就是景觀生態(tài)學(xué)在河流生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用的典型例子。一個(gè)河流由次級(jí)流域構(gòu)成,每一個(gè)次級(jí)流域由更小的匯水區(qū)構(gòu)成,其所在流域具有一定的復(fù)雜性。將復(fù)雜的流域劃分成不同的等級(jí),分別針對(duì)不同功能單元進(jìn)行修復(fù)(Harper等, 1999),這種思想被廣泛應(yīng)用于退化河流的物理修復(fù)過(guò)程中。

        6 研究展望

        縱觀國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)的研究進(jìn)展,其修復(fù)對(duì)象、范圍、理念等方面都有了顯著的發(fā)展,經(jīng)歷了從對(duì)河流形態(tài)到功能、過(guò)程和動(dòng)力學(xué)的修復(fù),從單一針對(duì)某個(gè)河流水質(zhì)的小尺度修復(fù)到河流生態(tài)系統(tǒng)、流域乃至整個(gè)區(qū)域的大尺度修復(fù),從簡(jiǎn)單的工程修復(fù)到河流整體修復(fù)戰(zhàn)略的過(guò)程,同時(shí)多學(xué)科思想相融合指導(dǎo)下的綜合型修復(fù)將是未來(lái)發(fā)展的主要方向。然而根據(jù)現(xiàn)有研究進(jìn)展,未來(lái)仍需開展以下研究。

        (1)制定包含河流生態(tài)修復(fù)完整過(guò)程的技術(shù)規(guī)范。對(duì)河流歷史及現(xiàn)狀的調(diào)查、修復(fù)目標(biāo)的制定、修復(fù)措施的計(jì)劃和實(shí)施、修復(fù)影響的評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)分別提出具體要求和原則,以指導(dǎo)河流生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。

        (2)確定修復(fù)后評(píng)價(jià)具體時(shí)間。由于某些恢復(fù)工程的效果不能在短時(shí)間內(nèi)體現(xiàn),有的甚至需要幾十年,為保證河流生態(tài)修復(fù)效果,有必要建立一套確定后評(píng)價(jià)具體時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn),為修復(fù)工作的跟蹤評(píng)價(jià)提供便利。

        (3)開展基于多學(xué)科融合應(yīng)用的河流生態(tài)修復(fù)研究。河流生態(tài)修復(fù)的多學(xué)科交叉綜合性越來(lái)越顯著,尤其是地貌學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)對(duì)于河流修復(fù)的影響更是受到了廣泛的關(guān)注,未來(lái)應(yīng)嘗試將多學(xué)科融合的方法、思想等應(yīng)用于河流生態(tài)修復(fù)中,以豐富和完善河流生態(tài)修復(fù)理論,提高整體修復(fù)效果。

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