洪水脉冲的生态效应（董哲仁 张晶）

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1、洪水脉冲的生态效应（董哲仁张晶）　　摘要：在阐述洪水脉冲概念的基础上，指出洪水脉冲是河流-滩区系统诸如生产、分解和消费等基本生态过程的主要驱动力。随后分析了洪水脉冲生态学机理。并在讨论洪水脉冲概念中考虑了河流水文情势的重要性，研究了洪水脉冲对河流-洪泛滩区的生物过程的影响，讨论了洪水脉冲概念对河流生态修复的指导意义，提出了基于自然水文情势改进水库调度的原则，指出河流-洪泛滩区系统不可分割的整体性，恢复河流与滩区、湖泊和湿地的连通性是实现洪水脉冲的必要条件。关键词：洪水脉冲；机理；河流修复；水文情势；水库调度；连通性 中图分类号：Q148文献标识码：A 洪水脉冲的生态效应（董哲仁张晶

2、）　　摘要：在阐述洪水脉冲概念的基础上，指出洪水脉冲是河流-滩区系统诸如生产、分解和消费等基本生态过程的主要驱动力。随后分析了洪水脉冲生态学机理。并在讨论洪水脉冲概念中考虑了河流水文情势的重要性，研究了洪水脉冲对河流-洪泛滩区的生物过程的影响，讨论了洪水脉冲概念对河流生态修复的指导意义，提出了基于自然水文情势改进水库调度的原则，指出河流-洪泛滩区系统不可分割的整体性，恢复河流与滩区、湖泊和湿地的连通性是实现洪水脉冲的必要条件。关键词：洪水脉冲；机理；河流修复；水文情势；水库调度；连通性 中图分类号：Q148文献标识码：A 　　1980年，Vannote等[1]提出河流连续体概念，借

3、以描述河流物理和生物要素沿河流连续变化的动态特征。随后Junk基于在亚马逊河和密西西比河的长期观测数据，于1989年提出了洪水脉冲概念。在FPC中，洪水脉冲是一个广义的概念，指水文情势的年周期变化。而狭义的洪水脉冲概念指河流在洪水期间水量的骤然涨落。Junk认为“洪水脉冲是河流－洪泛滩区系统生物生存、生产力和交互作用的主要驱动力”[2]。如果说河流连续体概念重点描述沿河流流向的生态过程，那么，洪水脉冲概念则更关注洪水期水流向洪泛滩区侧向漫溢所产生的营养物质循环和能量传递的生态过程，同时还关注水文情势特别是水位涨落过程对于生物过程的影响。因此可以说，洪水脉冲概念是对河流连续体概念的补

4、充和发展。在FPC提出后的10余年内，不少学者对于这个概念进行了实地观测验证和完善，包括在生物－地球－化学系统中FPC的作用机理；对于不同纬度地区FPC的适用性；古生态史对于流域生态系统演进的影响等[3]。本文在系统梳理和阐述洪水脉冲概念的基础上，着重讨论洪水脉冲的生态效应，分析了洪水脉冲的生态机理，对于洪水脉冲概念在我国河流生态修复中的应用问题提出了若干建议。 1洪水脉冲的生态过程和生态功能 　　洪泛滩区指河流水域与陆地交界区，包括湖泊、水塘、沼泽、湿地和河滩等，在生态学中属于群落过渡带。洪泛滩区是由于河流洪水向侧向漫溢引起周期性泛滥的地带。其生物群落既具有滩区自身特征又兼有相邻

5、的河流生物群落特征）。生物群落对于洪水脉冲的响应在很大程度上决定了滩区的生态系统结构。洪水脉冲概念强调洪泛滩区与河流是一个整体，二者不能分割。 　　在水文学一般用洪峰流量、洪峰水位、洪水历时、洪水过程线、洪水总量和洪水频率等因子描述洪水。在研究洪水对于生态过程影响方面则更多关注洪峰水位、水位－时间过程线、洪水频率、洪水历时以及洪水发生时机。其中洪峰水位决定了洪水漫溢的范围。水位－时间过程线则决定了河流－滩区系统栖息地动水区与静水区互相转换的动态特征。洪水频率决定了洪水的规模和对生态系统的干扰程度并且可以判断是否属于极端情况。洪水历时则决定了河流与滩区营养物质交换的充分程度。洪水发

6、生的时机关系到水文－气温的耦合关系，即洪水脉冲与温度脉冲的耦合问题。这些因子对于河流－滩区系统中营养物质的循环和能量传递产生了重要的影响。 　　水文情势变化指年周期的水量丰枯变化，表现为流量、水位等水文要素的年周期变化。对于河流－滩区生态系统来说，洪水脉冲本身就是一种干扰。不同频率的洪水产生的干扰程度不同。一般认为，中等洪水脉冲产生的干扰对于滩区生态系统的生物群落多样性存在着更多的有利影响。作为两种极端情况，一是特大、罕见洪水，另一是极度干旱，它们对于滩区生态系统的干扰更多是负面的。特大、罕见洪水对于滩区生态系统可能产生破坏作用甚至引起灾难性的后果。极度干旱则会导致滩区持续的物种生

7、态演替。 1.1洪水脉冲的生态过程 　　在河流－洪泛滩区系统中，洪水上涨期间，河流是水体、溶解物和悬移物的传递工具，初级生产过程和次级生产过程都发生在滩区。水位回落期间，河流成为了水生生物的避难所和种子的散播通道。 　　1）在枯水季节，主槽A水位为h1，在水位高程以上主要是沿岸陆生生物群落L1，主槽中生存着开放水面区汛期到来水位上涨到漫滩水位h2，水体开始从主槽向滩区漫溢，在河流水体中以溶解形式或以悬浮形式出现的有机物、无机物等营养物质N2随水体涌入滩区。湖泊B与河流