湿地生态与湿地恢复

湿地生态与湿地恢复2第一节湿地生态学概述一、湿地的定义与类型1.湿地的定义：简明定义：水位经常接近地表或为浅水覆盖的土地。世界《湿地公约》对湿地的定义：不论其为天然或人工、永久或暂时，静止或流动、咸水或淡水，由沼泽、泥沼、泥炭地或水域地带所构成的地区，包括低潮时水深6米以内的海域。国际重要湿地分布5我国对湿地的定义湿地以季节或长年积水为特征；湿地的土壤条件通常不同于邻近的高地；湿地植被由适合于湿润环境的植物组成，但缺乏耐受洪水威胁的植物。湿地水土植被62.湿地的类型：根据湿地的形成原因分类天然湿地：人工湿地：沼泽、湖泊、河流、滩涂、低潮时水深不超过6米浅海区等水库、稻田、池塘等7湿地的类型8湿地9河流湿地103.湿地的分布：湿地分布很广泛，从寒温带到热带，从沿海到内陆，从平原到高山都有分布。我国湿地分布总的状况是：东部多，西部湿地少，湿地的地区分布不均匀11东北地区湿地镜泊湖长白山天池12内蒙古湿地草原上的珍珠呼伦湖科尔沁湿地呼伦贝尔草原13西北地区湿地月牙泉喀纳斯湖14青藏地区湿地纳木错羊卓雍湖154.湿地的特点：中国湿地特点是：类型多、面积大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。16二、湿地生态学的产生与发展1.资源阶段：19世纪以前2.湖沼理论阶段：19世纪末—20世纪中叶3.全面研究阶段：20世纪中期—80年代4.系统综合阶段：1982年至今17三、湿地生态学的研内容、任务和展望1.主要研究内容湿地中生物个体；种群及群落与环境的相互关系；湿地生态系统的结构和功能；湿地生态系统的类型和演替；湿地的评价与管理182.主要任务：（1）主要自然湿地的空间格局与生态过程（2）湿地的滤过作用与区域水资源管理（3）湿地的保护、利用与恢复重建的生态工程（4）中国湿地对全球变化的响应与影响研究（5）人工湿地的生态管理193.湿地生态学的研究态势与展望目前，国际湿地生态研究的热点和前沿问题主要有：湿地形成、演化的自然过程及动力学机制；不同类型湿地的功能与动态；土地利用与湿地平衡的关系；湿地保护与管理；湿地生态系统健康与评价；湿地、泥炭地、泥炭开发与合理利用；人工湿地构建和退化湿地生态系统恢复。20第二节、湿地生态系统结构与生态服务功能一、湿地生态系统的结构湿地生态系统（wetlandecosystem）是湿生、中生和水生植物、动物、微生物和环境要素之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递所构成的占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。211.淡水沼泽湿地（1）淡水草本沼泽生态系统其剖面结构自上而下分为：草根层、腐殖质层（泥炭层）、潜育层、母质层。淡水草本沼泽中优势植被类型有：芦苇、香蒲、黑三棱等挺水植物；水葫芦等浮水植物；马尾藻等沉水植物。淡水草本沼泽生态系统是以碎屑食物链为主要能量通道的生态系统，低等生物在该生态系统的能量流通与物质转化过程中起着非常关键的作用。应用生态学——湿地生态与湿地恢复22淡水草本植物的梯度分布231.淡水沼泽湿地西藏安多沼泽湿地黑龙江三江平原湿地24（2）泥炭湿地生态系统泥炭湿地通常具有酸性环境和有限的可用养分，是贫营养和低生产力的生态系统。主要特征：多余的水分和泥炭积累；初级生产力很低。发育的基本条件：潮湿、寒冷的气候。植被组成：泥炭藓、越桔、莎草、石楠、柳树等嗜酸植物。25（2）泥炭湿地生态系统福建屏南天湖高山泥炭湿地26（3）淡水木本沼泽生态系统淡水木本沼泽：在整个生长季或生长季的大部分时间内滞留有较深地表淡水的木本群落。主要包括：池柏沼泽、落羽松沼泽、白蜡树沼泽、白雪松沼泽、红栎沼泽及多种水生木本植物的混生群落。在所有森林生态系统中，淡水木本沼泽生态系统的土壤环境和水环境及其参与的生物地球化学循环是最为复杂的。27（4）河漫滩湿地生态系统河漫滩湿地生态系统：介于河流和丘陵之间、地下水位较高，其土壤至少在生长季期间时而被泛滥的河水所覆盖。主要特征：沿河流分布，呈带状或线形；功能上既与丘陵陆地和河流水体生态系统侧向相连，又与上游和下游的生态系统相协调；开放的生态系统，能量与物质输入远大于输出，初级生产力相对较高。应用生态学——湿地生态与湿地恢复28河漫滩湿地生态系统景观结构29（4）河漫滩湿地生态系统印度漂浮岛302、滨海湿地（1）盐沼生态系统盐沼：是发育于淤泥滩地的自然和半自然盐生草地与低矮灌从，周围被潮汐或非潮汐水位变化的盐水所包围。盐沼含有复杂的动植物和微生物区系；盐沼内大量的潮汐沟，是生物迁徙、营养交换、能量和物质转换的通道。盐沼植被由海向陆具有明显的梯度分布规律，包括裸滩、碱蓬植被、芦苇或白矛植被。盐沼生态系统的初级生产是全球最高者之一。31杭州湾南岸湿地（1）盐沼生态系统盘锦湿地32（2）潮汐淡水沼泽生态系统分布于盐沼和内陆淡水沼泽之间，生态系统具有盐沼生态环境特征的同时具有淡水沼泽的生物群落。潮汐淡水沼泽浮游植物和表生藻类非常丰富（硅藻、绿藻和蓝藻）；初级生产力很高。33（2）潮汐淡水沼泽生态系统崇明西沙湿地乳山银滩湿地34（3）红树林生态系统红树林是分布于热带、亚热带海岸的木本沼泽，包含盐生乔木、灌木和一些草本、藤本植物，植物具有气生支柱根、胎生现象、呼吸根等特征。红树植物全球有50多种，中国有30多种。红树林中几乎没有地被植物或下层植物。螃蟹是红树林生态系统的关键种；此外，红树林还是许多鱼类繁育的场所，以及大量水禽的栖息、越冬地。35（3）红树林生态系统海南三亚广东湛江36（4）河口湾生态系统河口湾是一个与外海直接相连的半封闭的沿海水体，受潮汐和河水的强烈影响形成半咸水或咸淡水环境。河口湾是高生产力的生态系统之一，生物多样性较低。河口湾的自我富营养作用和经常接受河流污水的输入，使其易受污染破坏，金属污染物富集、有机污染导致“赤潮”发生。37（4）河口湾生态系统383.湖泊湿地典型的水体生态系统，从湖岸到深水，分为三个主要的植被带：沿岸带：有阳光，有根植物可生长；湖沼带：有一定阳光，浮游植物可生长；深底带：没有光线，自养生物不能生存。393.湖泊湿地洞庭湖微山湖404.人工湿地泛指以人为利用为目的而建成或改造的湿地，包括：稻田、盐田、水产养殖场、污水湿地处理系统、水库及沟渠等。以稻田湿地为例：生物产量高于相似的自然湿地和旱地农田生态系统。生物种类繁多：按生物学特性和人类关系不同可分为农作物、杂草类、浮游植物类，此外还有浮游动物、底栖动物、微生物等。41人工湿地净化水质42二、湿地生态水文特征水文是影响湿地生态系统形成、发育和维持的首要环境因子，是湿地类型和湿地过程的控制者。湿地水文包括降水、地表流、地下水、蒸散、潮汐和洪水等类型以及水深、水流格局、洪水周期和频率等特征。洪水是影响湿地的主要水文特征；潮汐是滨海湿地的主要水文特征。43三.湿地生态系统的主要功能湿地的作用湿地的美称提供水资源，保护生物多样性“生命的摇篮”涵养水源，调蓄洪水“天然水库”净化水中污染物质“地球之肾”众多鸟类的栖息地“鸟类的乐园”生产粮食、工业原料等“资源的宝库”调节气候，美化环境“天然空调机”44第三节、湿地生态过程一、湿地演化过程：产生——发展——消亡湿地的形成、发育受到自然和人为因素的综合影响。湿地植被的演化是湿地演化过程关系最为密切的生态过程，其形成过程可分为：水体沼泽化和陆地沼泽化湿地生态系统的生态过程包括：演化过程（产生、发展、消亡）、生物过程（有机物的生产）、化学过程（营养物质循环）和物理过程（能量流动）。45湿地的形成原因：在区域尺度上，只要有充足的水源、一定的负地形和一定高度的隔水层，在任何气候和地貌条件下都能形成湿地。一、湿地演化过程：产生——发展——消亡46一、湿地演化过程：产生——发展——消亡47二、生物过程（有机物生产过程）48三、化学过程——桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图49三、化学过程——桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图50四、物理过程（湿地水文及能量流动过程）湿地植物通过光合作用固定太阳能，是湿地生态系统能量的主要来源。湿地水文过程研究是以湿地概念模型为基础的，按功能可分：系统水文模型、区域水文模型、水动力模型、泥沙模型51第四节、湿地生态功能的应用一、湿地植物产品的可利用类型食品蔬菜类、药品类、轻工业类、手工业类、花卉类、饲料类、环保类绿肥类、种子资源类52二、湿地种植模式与技术原理湿地种植应按照水生经济植物的生态习性与湿地环境相一致的原则，从恢复和改善湿地生态环境、拓宽生态位、发挥湿地生态系统整体功能等方面去提高湿地生态系统生产力。531.传统湿地农业模式位于长江中下游平原湖区盆碟式地貌的湿地区域，确定藕——稻、鱼——菱、鱼——藕、鱼——莲共生的开发模式。湿地秧藕稻种植模式湿地生态系统鱼--藕、鱼--莲共生模式湿地农业生态莲园模式542、集约化湿地生态农业生产基地模式3、湿地蔬菜与作物种植模式莼菜种植、莲的种植、芡实种植、菱和茭白的种植以观光及产业化为核心，以芦苇、莲、芡实、慈姑等水生经济植物为主体的综合开发利用模式。如：太湖、洪湖、江苏高邮湖等。554.水生/湿生净污植物种植模式睡莲的种植、芦苇的种植5.水生/湿生植物系统恢复模式为充分发挥湿地生态系统的功能和效益，需要恢复或重建一个完整的湿地水域景观。56三、利用湿地降解污染物1.人工湿地处理系统的类型按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同可分为：自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地垂直潜流人工湿地、潮汐潜流人工湿地572.人工湿地对各种污染物的去除机理（1）人工湿地对有机物的去除机理废水中的不溶性有机物经过湿地的沉淀、过滤，可被微生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解除去。（2）人工湿地对氮的去除机理对氮的去除主要靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用。58（3）人工湿地对磷的去除机理对磷的去除是通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学等多方面共同完成的。（4）人工湿地对硫的去除机理对硫的去除主要靠微生物的分解及植物的吸收。（5）人工湿地对重金属的去除机理重金属在湿地系统流动过程中，产生深沉截取、过滤、络合、吸附作用而去除。593、污水处理系统的构成污水湿地处理系统：将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态，生长有芦苇、香蒲、灯芯草等水生植物的土地上，污水在耐水植物和土壤的联合作用下得到净化的一种污水土地处理系统。以净化水质为目的的人工湿地系统主要由以下部分组成：具有透水性的基质、好氧和厌氧微生物、水生植物、无脊椎或脊椎动物、水体604、污染物湿地处理技术研究和应用示例活水公园人工湿地污水处理系统整个公园水系的运行过程：府南河-----公园人工湿地（净化）-----公园景观用水------府南河。净化方式的原理：1基质的过滤。2植物的吸收。3微生物对有机物污染物的降解。62府南河环境教育馆府南河是长江上游重要支流岷江的一段，属于长江水系。上游治污是下游治污的前提。府南河公园的污水处理系统呈现在人们眼前，并在此地设环教馆，让感性认识向理性认识升华。(1)63鱼眼－厌氧沉淀池A、沉淀池让污水中较重悬浮物沉积池底，从排泥管排出；B、较轻悬浮物浮于水面，由人工收集处理C、池中厌氧微生物分解污水部分有机物成不溶于水的甲烷、二氧化碳等气体，排入大气D、池水经配水装置，通过导虹吸管，分两股注入净水塘(2)64鱼眼－厌氧沉淀池65水流雕塑兼氧池66植物净水塘植物净水系统由六十个植物塘及十二个植物床组成。来水经过沉淀吸附、微生物分解及氧化还原作用，成为促进植物生长的水源与养分，使污水无害化；(3)67植物净水塘示意图浮萍塘水白菜植物净水塘示意图凤眼莲水葵睡莲植物净水塘示意图70鱼塘污水经过净化，曝氧，达到III类水质标准，流进卵石围砌的680平方米鱼塘。中国金鱼与日本锦鲤嬉游其中，供游人观赏，流水雕塑成为两套曝气充氧回流设施，既增加流水活力，又富观赏性；(4)71