河流生态系统结构功能模型研究

回顾了河流生态系统结构功能模型的研究进展，介绍了多种重要的概念和模型。在此基础上，提出了河流生态系统结构功能整体模型，它是由河流流态－生态结构功能４维连续体模型、水文情势－河流生态过程耦合模型、地貌景观空间异质性－生物群落多样性耦合模型３个子模型组成。整体模型建立了河流流态、水文情势和地貌景观这３大类生境因子与河流生态系统结构功能和生态过程的相关关系，基本上抽象概括了河流生态系统的主要特征。在模型中除了考虑自然力因素以外，还考虑了水利水电工程设施的干扰作用。     

河流地貌单元研究综述

在河流生态系统嵌套层级结构中,地貌单元作为水流和泥沙输移过程的物理表现,是表征河流形态的重要斑块。多样的河流地貌单元特征决定了栖息地的多样性特征,为生态过程提供了物理基础。为更好地理解地貌单元的结构与功能,通过辨析河流地貌单元内涵,对其分类体系与识别方法、地貌单元的生态响应进行了归纳梳理,并总结了河流地貌单元在栖息地调查评估、河流地貌单元制图及河流分类等方面的应用,从而为认识自然河流、修复受损河流提供技术支持。     

基于营养通道模型的淀山湖生态系统结构与能量流动特征

根据2008-2009年间对淀山湖湖区水生生物资源调查的结果,运用Ecopath with Ecosim 6.1软件构建了淀山湖生态系统的营养通道模型,初步分析了淀山湖水域生态系统的结构和能量流动特征.模型中涉及水鸟、鱼类、虾类、软体动物、底栖动物、浮游动物、浮游植物、碎屑等21个功能组分,基本涵盖了淀山湖生态系统的主要能量流动过程,分析结果表明,淀山湖生态系统总流量为4 098.50 t·km-2·a-1.从混合营养效应分析来看,渔业捕捞会对该生态系统的鱼类功能组产生负效应.生态网络分析显示,淀山湖生态系统各功能组的营养级范围为1～ 3.92,水鸟占据了营养层的最高层.系统的能量流动主要有5级,各营养级之间平均能量转换效率为11.7％.淀山湖生态系统的整体再循环率较低,能量利用效率有待改善和提高.生态系统参数:系统初级生产力/总呼吸量(TPP/TR)、连接指数CI和能量循环指数FCI分别为2.80、0.19和0.0189,表明淀山湖生态系统目前仍然处于幼态化生态系统状态.     

国内外河流生态修复研究进展

随着社会的高速发展,人类活动对河流生态系统造成的不利影响逐渐显现,河流生态修复的理念应运而生.介绍国外河流生态修复理念和工程技术的发展历程,20世纪30年代-20世纪50年代是以污水处理和河流水质保护为主的生态修复理论雏形阶段,20世纪50年代-20世纪80年代是以“近自然河道治理工程学”为主要理论基础的生态修复理论形成阶段,20世纪80年代后河流生态修复的重点拓展为河流生态系统恢复,相关修复实践全面展开.阐述我国河流生态修复的现状及实践,自20世纪90年代我国开始河流生态修复技术的探索,目前在水质净化、生态河堤建设、生态景观设计和新材料应用等科研领域取得了大量成果.提出应该从河流特点、生态学过程、河流流域等方面综合考虑,开展河流生态修复研究.     

以生态系统为基础的国际河流流域的管理制度

生态系统管理是指在对生态系统组成、结构和功能过程的最佳理解的基础上,在一定的时空尺度范围内将人类价值和社会经济条件整合到生态系统经营中,以恢复或维持生态系统的整体性和可持续性.在可持续理论的指导下,采用生态系统管理的方法对国际河流流域进行综合性的开发与管理是发展的必然趋势.因此,国际河流流域管理的理念与制度应向流域生态系统整体保护方向变革.在分析现代国际水法中有关综合性流域管理的法律制度缺失、关于国际水道生态系统保护与保全的规定又过于原则和不全面,严重制约和妨碍了国际河流流域的可持续发展的基础上,提出国际河流流域综合性管理,应以满足人类基本需要和保护生态系统为核心,不能将流域内的环境资源割裂开,应关注流域生态系统整体的保护,更要关注外界因素对流域生态环境的影响,把流域内有关的经济、社会问题也纳入流域管理范围.笔者认为,基于生态系统管理的国际河流流域管理制度的基本原则主要应包括:公平合理利用和不损害国外环境原则;可持续发展原则;整体性原则;预防原则;流域信息共享原则;对阈值进行识别与规定的原则;区域联合管理与国家管理相结合的原则.同时提出构建如下法律架构:行政综合决策制度;流域环境影响评价制度;流域水资源保护与分配制度;流域生态工业及循环经济产业制度;流域生态补偿制度;流域生态恢复与重建制度.     

河流生态系统修复阈值界定指标体系初步构建

生态阈值存在于各种生态系统中,在查阅国内外相关文献的基础上,通过对生态阈值的理论研究及实践应用进行总结分析,指出生态阈值在河流生态系统中的研究不足之处。通过分析阈值在河流生态修复中的重要性,从新的角度探讨提出河流生态系统修复阈值概念,是依据河流生态系统自然属性和河流功能以及区域社会经济发展的需求界定退化到何种程度的水生态系统需要进行修复。通过对指标体系构建原则、筛选方法及阈值计算方法的总结,提出河流生态系统修复阈值确定技术路线,采用频度分析法和理论分析法相结合,从影响河流修复的6大要素（物理结构、水文条件、水质状况、水生生物、河流功能和社会经济）初步构建了河流生态修复阈值界定指标体系及阈值计算方法体系,为下一步河流生态修复阈值指标体系的定量筛选与阈值计算奠定了基础。     

基于HistCite的河流修复研究历史引文分析

了解河流修复的研究历史与演进路径,为改善当前河流的水环境以及未来的河流修复研究提供经验。利用HistCite历史引文分析软件,以"ecological remediation"或(OR)"river restoration"或(OR)"river rehabilitation"或(OR)"river pollution"为检索式进行主题检索,时间跨度设为"所有年份",检索时间为2018年6月20日,对Web of Science数据库1994-2018年收录的2 195篇河流修复研究的文献进行分析,从核心作者、文献发表时间、国家分布、载文期刊分布、经典文献等5个方面反映该时期河流修复领域的研究情况。河流修复主要集中在河流地貌特征修复、以水坝或水库为中心的河流连通性修复、河岸修复以及水环境修复等方面。统计表明,国外对修复效果进行评估的研究比较少。未来的河流修复应以恢复生态系统功能为目标,需要更好的规划,以及全面、面向过程的修复。我国的河流生态修复应注重预评估河流生态状况、注重河流整体的生态系统修复以及监测河流修复过程与结果等。     

赣江中游水利枢纽群生态优化调度的预测分析

针对水利枢纽工程对河流生态系统的影响,基于鱼类产卵期较大时间尺度(月为周期)的河道生态蓄水过程和小时间尺度的场次模拟生态洪水过程2种工况,建立赣江中游万安、石虎塘和峡江梯级枢纽群联合生态优化调度模型,分析生态调度对水库群经济效益的影响.数学模型中生态流量过程为约束条件之一,以水库群发电量最大作为调度目标,求各水电站的流量过程和发电量,采用逐次优化算法(POA).结果表明,考虑生态调度后,系统总体发电量减少约185万kW·h,减少1.65％,对水库经济效益即总发电量的影响不大,实施水利枢纽群生态优化调度有利于减缓工程对河流生态系统的影响.     

基于Ecopath模型的胶州湾生态系统比较研究

文章根据2015–2016年胶州湾渔业资源与生态环境调查数据,并收集20世纪80年代胶州湾渔业资源数据,利用Ecopath with Ecosim 6.5(Ew E)软件构建了由21个功能组组成的胶州湾1980-1982年和2015-2016年两个时期的Ecopath模型,比较分析了不同时期胶州湾生态系统结构和功能变化以及系统发育特征。研究结果显示,与1980-1982年生态系统相比,胶州湾2015-2016年生态系统中大型底层鱼类生物量减少,菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)生物量提高,渔获物产出以菲律宾蛤仔为主,渔获平均营养级降低,系统能量转化效率从1980-1982年的15.83%提高到2015-2016年的16.35%,能量流动始终以牧食食物链为主。关键种分析表明,胶州湾生态系统两个时期的关键种均为菲律宾蛤仔。此外,与1980-1982年生态系统相比,2015-2016年胶州湾生态系统整体规模增大,净生产量提高5倍,系统总初级生产量与总呼吸量的比值由1980-1982年的1.267提高到2015-2016年的2.518,系统连接指数、杂食指数与Finn’s循环指数和平均路径长度均减小,说明在过去30多年胶州湾生态系统成熟度和稳定性不断降低,发育过程出现由成熟向幼态的逆行演替现象,目前处于不稳定的幼态阶段。     

红树林种植 -养殖耦合系统的养殖生态容量

养殖容量是渔业可持续发展的核心。根据2008年10月至2009年8月的数据,构建了红树林种植-养殖耦合系统的生态通道模型(ECOPATH),利用该模型分析了耦合系统的能量流动和系统特征,并估算了该系统的养殖生态容量。结果表明,红树林种植-养殖耦合系统生态通道模型由14个功能群构成,各功能群的营养级范围为1.00～3.05。系统内各营养级间的平均能流效率为6.9%,其中7.2%来自碎屑,6.6%来自于初级生产者,能流转化效率低的原因在于系统大部分能量回流至碎屑,表明系统主要以碎屑食物链为主要能流通道。系统的特征统计学参数:总初级生产量/总呼吸量(TPP/TR)为8.021,结合较低的系统连接指数(CI=0.243)、Finn'循环指数(FCI=0.26)和能流平均路径(MPL=2.139),综合表明该生态系统尚处于发育初期。滩涂红树林种植-养殖耦合系统中主要养殖品种为尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和鳙(Aristichthys nobilis)。本研究定义养殖生态容量为不显著改变生态系统食物网结构或能流通量时的最大现存量。结果表明,系统中尼罗罗非鱼、草鱼、鲢和鳙的养殖生态容量分别为5.82t/hm2、1.81t/hm2、2.62t/hm2和4.76t/hm2。研究还分析了ECOPATH模型参数不确定性的影响