生物多样性评价在生态修复工程中的应用

2021-11-09席力蒙孙秋慧胡月楠付震

水利水电工程设计 2021年3期

席力蒙孙秋慧胡月楠付震

洱海及其湖滨带属于生物资源较为丰富的高原湖泊（湿地），有较为复杂的生物多样性特征。同时洱海是大理市主要饮用水源地，又是苍山洱海国家级自然保护区和风景名胜区的核心，生境高度敏感。由于经济开发活动及自然环境变迁的影响，野生动植物的生境不断缩小，苍洱自然保护区内的生态环境，尤其是生物多样性面临一定的威胁。亟待采取一定的措施加以保护。而目前对于区域生物多样性的量化还处于摸索阶段，一种行之有效的区域生物多样性评价方法对于工程的实施和评判都具有十分重要的作用。

1 区域概况

洱海区域地处中亚热带西南季风气候带。年平均气温为15.5 ℃，全年有干湿季之别，年平均最高气温22.2 ℃，年平均最低气温10.2 ℃；全年降雨量为1 000～1 100 mm。西侧紧邻仓山，苍山东坡气候属亚热带类型，苍山西坡属中亚热带类型。气候垂直分布明显，从山麓洱海至山顶，随海拔高度的变化，具有亚热带、暖温带及寒温带3 个垂直气候带，因而出现明显的植物垂直地带性，保存着许多从亚热带过渡到高山冰漠带的各种生态系统类型，加之洱海高原湖泊特有的生态系统，洱海区域整体生物多样性极为丰富。但随着人口的急剧增长和不合理的资源开发利用活动以及环境污染，加上自然环境变迁及自然灾害的影响，生物多样性遭到了一定程度的破坏[1]。

2 洱海区域生物多样性现状

2.1 植物种类

根据实地调查以及查阅相关文献资料[2]，洱海流域共有陆生维管植物87 科、228 属、302 种（包含种下等级）。其中蕨类植物有3 科、3 属、6 种；裸子植物有4 科、7 属、8 种；被子植物有80 科、218 属、288 种，其中双子叶植物有70 科、173 属、234 种，单子叶植物有10 科、45 属、54 种。植物生物多样性丰富度见表1。

表1 植物生物多样性丰富度

洱海西岸及北岸由于湖底较平缓，近岸地带水位较浅，成为水生植物的理想生长地，水生植物大面积广泛分布。洱海东岸湖床崎岖不平且陡峭，湖滨带水生植物以沉水植物群落为主，主要分布于近岸地带，分布面积较小。洱海有水生植物27科 42 属 58 种，其中蕨类植物 4 科、5 属、5 种；被子植物有23 科、37 属、53 种，其中双子叶植物有11 科、12 属、17 种，单子叶植物有 12 科、25 属、36 种。

综上，洱海流域高等维管束植物共计360 种，其中56 种为中国特有，8 种为云南特有。

苍山、洱海及其湖滨带周边共发现外来入侵种19 种，其中植物10 种，包括空心莲子草、喜旱莲子草、鬼针草、马鞭草、地肤、紫茎泽兰、小蓬草、牛筋草、粉绿狐尾藻及雀稗等。其余为福寿螺、鱼类、龟鳖类等动物。

2.2 动物种类

洱海流域野生动物共计约450 种，其中陆生脊椎动物146 中，鱼类38 中（洱海特有9 种），昆虫179 种，中国特有36 种，底栖生物40 种（部分为微型生物），浮游动物47 种（均为微型生物）。

2.2.1 大型动物现状

2.2.1.1 陆生脊椎动物多样性

根据现场调查、相关参考资料查阅整理，洱海区域分布的陆栖脊椎动物共19 目、45 科、101 属、146 种。其中两栖动物 2 目、 7 科、11 属、 15 种，中国特有9 种；爬行动物 2 目、5 科、12 属、15种，中国特有3 种；鸟类9 目、25 科、60 属、94种，中国特有1 种（白腹锦鸡）；哺乳动物6 目、8科、18 属、22 种，中国特有4 种。各类群、各分类阶元的数量统计见表2。

表2 脊椎动物分类阶元统计表

2.2.1.2 鱼类种类和数量

洱海现有鱼类5 目、10 科、25 属、38 种，其中鲤形目有30 种，占总物种数的78.9%；鲈形目有5 种，占总物种数的13.2%；鲑形目、颌针鱼目和合鳃目鱼类各有1 种，分别占总物种数的2.6%。该水域以鲤科鱼类为主，共14 属、24 种，占该水域总属数的56.0%，占总种数的63.2%，其次为条鳅科2 属、4 种；鳅科2 属、2 种；鰕虎鱼科1 属、2 种；其余银鱼科、怪颌鳉科、合鳃鱼科、鳢科、塘鳢科、斗鱼科各为1 种。

洱海鱼类产量以人工投放的鲢鳙鱼和自身繁殖的鲤鱼、银鱼及小杂鱼为主。历年来，洱海逐步由土著鱼和大理弓鱼等特有鱼类为主要种群演替为以外来鱼类为主的鱼类种群，土著鱼类比例逐渐缩小，鱼类种群多样化小型化趋势明显。洱海原有土著鱼类由19 种减少到14 种，仅有泥鳅、黄鳝、拟鳗副鳅、洱海副鳅、侧纹云南鳅等6 种为常见种，云南裂腹鱼、灰裂腹鱼、春鲤、杞麓鲤、大头鲤、大理鲤、大眼鲤、中华青鳉等8 种鱼类为偶见种；大理裂腹鱼（弓鱼）、光唇裂腹龟、油四须鲃（油鱼）、洱海四须鲃（鳔鱼）等4 种鱼类几乎濒临灭绝。

2.2.2 底栖动物现状

洱海底栖动物现有40 种，隶属4 门、37 属，软体动物种类大幅减少，寡毛类和水生昆虫的耐污性种类增加。寡毛类和软体动物分别占密度和生物量的优势，优势种属为正颤蚓，霍甫水丝蚓，椭圆萝卜螺，摇蚊，苏氏尾鳃蚓。冬季和夏季底栖动物的密度较高，寡毛类占优势，而底栖动物的生物量在冬季较高，秋季最低，软体动物均占优势[2]。

2.2.3 浮游动物现状

目前洱海浮游动物共28 科、47 种，均为广布种，无特有种。其中，原生动物14 科、21 种，占总数的44.68%；轮虫类7 科、12 种，占总数的25.53%；枝角类5 科8 种，占总数的17.02%；桡足类3 科、6 种，占总数的12.76%。

洱海水体富营养化生物指示种种类较多，如变形虫（Amoeba sp）、萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、圆形盘肠溞（Chydorus sphaericus）、长额象鼻溞（Bosminalongirostris）、蚤状溞（Daphnia pulex）、广布中剑水蚤（Mesocy⁃clops leuckarti）等，反映了洱海水体富营养化程度高。

2.3 现状区域生物多样性

区域生物多样性综合指数是由野生维管束植物数、野生动物数（不含微型生物）、生态系统类型数、外来物种入侵度、物种特有性、受威胁物种丰富度6 个参数归一化，加权计算得出。

2.3.1 外来物种入侵度

式中NI——区域内外来物种数；

Nv——区域内野生动物总数；

Np——区域内维管束植物总数。

2.3.2 物种特有性

式中Nv——区域内中国特有野生动物总数；

Np——区域内中国特有维管束植物总数。

2.3.3 受威胁物种丰富度

式中Nv——区域内受威胁野生动物总数；

Np——区域内受威胁维管束植物总数。

2.3.4 区域生物多样性综合指数

维管束植物及野生动物数量有前文可知，生态系统有典型高原湖泊、湖滨湿地、高山草甸、亚高山草甸、高山森林、亚高山稀树等16 个不同的生态系统类型。生物多样性指数表见表3。

表3 生物多样性指数表

30≤BI≤60，说明局部地区生物多样性高度丰富[3]，物种数量及生态系统类型丰富，具有一定特有种、属。整体生物多样性较好，这与云南丰富的动植物种植资源不甚匹配，仍有一定的提升空间，需要加强保护与恢复。

3 修复措施

3.1 植物修复措施

对外来入侵物种采取清除措施，为尽量减少对生态环境的影响，清除工程措施主要采用人工清除和植物替代控制两种方法，具体针对侵入种采用清除方法如下。

（1）紫茎泽兰。可采用人工清除和植物替代控制两种方法。在秋冬季节，人工挖除紫茎泽兰全株，集中晒干烧毁，人工除治可以达到控制紫茎泽兰传播。据调查，每年9—10 月割除的紫茎泽兰新萌植株，次年开花结实较少或没有开花结实，能有效地控制紫茎泽兰高度。植物的替代控制可利用狗牙根等植物进行替代控制有一定成效等，作为替代植物来抑制紫茎泽兰的生长。

（2）飞机草。采用物理方式清除，在飞机草幼苗期人工或使用机械铲除，或在开花前挖除全株，晒干烧毁。

（3）桉树。砍伐后采用替代树种，采用水杉、池杉等杉类替代桉树。

（4）喜旱莲子草、粉绿狐尾藻。采用机械人工防除，结合土地平整、地形重塑等措施，挖除在土中的根茎，然后晒干后焚烧，彻底根除。对于水域内的空心莲子草和粉绿狐尾藻，采用人工打捞，对生长有空心莲子草和粉绿狐尾藻的底泥进行清除，清除厚度不小于10 cm，同时，对于打捞后的植株及时烧毁，避免死而复活。

（5）凤眼莲（水葫芦）。采用人工清除法，人工直接将凤眼蓝捞起运送到陆地，晒干焚烧从而予以清除。

（6）鬼针草和老鼠拉冬瓜等也均采用人工清除，收集后焚烧。

3.2 鱼类生境保护与恢复

天然鱼类资源以及水质环境是合理利用湖泊资源的重要基础和条件。当前洱海的水质环境虽基本符合渔业水质标准，但对于珍稀鱼类的增殖和保护而言，水质状况还需进一步改善。针对当前洱海的鱼类生物多样性保护与构建，提出3 种措施。

3.2.1 土著鱼类增殖放养基地建设

对于洱海而言，大理裂腹鱼、云南裂腹鱼、大头鲤、洱海鲤、洱海四须鲃、油四须鲃等原有的珍稀土著鱼类是优质的种质资源。面对珍稀土著鱼类资源衰竭的局面，在进一步保护和改善水质环境，控制鰕虎鱼等野、杂鱼类的基础上，一方面继续合理放养现有的一些经济鱼种，以保证渔业产量；另一方面加强对珍稀土著鱼类人工繁殖的研究，通过人工孵化、驯养等技术手段，尝试进行珍稀土著种的人工放流，争取逐步建立和形成一定规模的原有珍稀土著鱼类种群。

依据调研采样点踏勘，根据鱼类对生存环境的要求，在交通方便水流平缓、水域较开阔的湖湾、浅滩和饵料生物相对丰富的位置建设置增殖放养基地。具体位置及特征见表4。

表4 增殖放养基地选址 m

3.2.2 鱼类生境营造

依据现状调研，洱海无明显的鱼类三场，鱼类主要活动场所多在湖边浅滩、入湖溪流及湖湾中的鱼沟、鱼洞中。其中洱海西岸与南北两端为典型的湖滨带湿地环境，湖湾、浅滩广布，水草茂盛，水深梯度变化平缓，是鱼类良好的产卵繁殖区和索饵觅食区，因此，鱼类水生生境的设计结合岸线设计、湿地建设及植被恢复进行。

3.2.2.1 河床底质和地形要求

依据洱海土著鱼类产卵、索饵场地条件的需求，滩地平缓且现状河床底质多为砾石、沙砾的河段，可作为鱼类产卵场予以保护，如现状十八溪入湖交汇水域，水流缓急相间，良好的鱼类产卵场。同时，位于浅水区光照条件好的河岸段，礁石或砾石滩的底栖无脊椎动物较为丰富，可作为营造鱼类重要的索饵场所予以保护；水流平缓的顺直深潭河段、河湾洄水区、开阔平缓河段和支流河口河段，水位相对稳定，也营造为鱼类索饵场，依据岸线设计进行保留或新建。

3.2.2.2 水深要求

典型的土著鱼大理裂腹鱼是一种适应于静水环境中生活的种类，在湖中敞水区域的上中层浅水区活动。大理裂腹鱼在静水中摄取动物性食料，以浮游动物为主，尤以枝角类为最多，其次是桡足类、昆虫以及少量昆虫幼虫、虫卵，偶尔也见食绿藻和丝状藻类，从大理裂腹鱼的生活习性，设计滨岸带浅水区设计水深不低于2 m；同时洱海沿岸带鱼类种类较多，多为小型鱼类，浅水区水生植物分布丰富，水生植物能被鱼类提供躲避场所，因此，为满足鱼类生存条件，滨岸带浅水区设计水深在保持在2～3 m 范围内。生境营造建设见表5。

表5 生境营造建设

3.2.2.3 加强渔业管理

结合渔业管理及洱海水质保护要求，建议相关部门严格实施封湖禁渔措施，如将河海东南岸从海东镇、下河村至西南岸大关邑、洱滨村一带，以及西岸从海舌、上关、江尾至红山一带列为常年禁渔区。而莲花曲一带虽无浅滩分布，但为湖湾，水草茂盛，是适宜繁殖场所，可采取适当的错时禁鱼政策，以更好地促进洱海渔业的生态发展。

4 修复后区域生物多样性

植物完全清除具有相当难度，预计清除率30%，同时维持一定的胁迫压力，经多年的管理才有望逐渐消灭。动物则无法根除。故工程实施后，区域生物多样性指标如下表所示。随着外来物种入侵度的下降，生物多样性指数提升至35.650，较实施前35.239 有所提高。此外，由于工程实施会使洱海水质趋于好转，一些生存受到严重威胁，甚至濒危的动、植物数量有望回升，对区域生态系统健康产生积极的作用。修复后区域多样性指标预测见表6。