湖泊-流域生态系统管理的理论与方法

流域水系污染与湖泊富营养化是当前我国水环境所面临的三大挑战之一。国际上目前已将水环境研究的重心转向流域生态系统管理,从流域尺度对湖泊进行污染治理、生态恢复以及生态系统管理。在生态系统方法的框架下,实现流域内社会经济与生态系统健康的统一、协调和可持续发展。

生态系统管理(Ecosystem Management是在对生态系统组成、结构和功能过程加以充分辨析的基础上,制定适应性的管理策略,以恢复或维持生态系统整体性和可持续性,是目前国内外在流域管理中的研究热点。1990年代以来,生态系统管理在概念与理论、方法与案例等方面取得了显著的进展,但大多集中在对森林生态系统管理的研究。在流域生态系统管理方面,国外只在河流流域中尝试开展过为数不多的研究,但方法和案例非常分散;而且在湖泊-流域生态系统管理领域尚缺乏系统的研究,尤其在概念界定、理论体系、管理模型以及管理实施中的不确定性等方面均无可直接借鉴的实质性案例。

由于我国水污染和水生态破坏的特殊性,我国在以及之前的研究中,没有充分体现国际研究的前沿理念,更多地将重心放在单个污染的治理上,而忽视了从全流域尺度开展综合性和交叉性的研究。针对目前我国水污染的严峻形势,迫切需要引入国际上的先进理念并结合我国国情予以发展,从而使得我国的水环境治理和管理更为有效,并尽可能地节省资金和人力投入。此外,2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》以及随后启动的水体污染控制与治理重大科技专项中,首次提到并设立了以流域尺度开展污染治理和生态系统管理的相关专题,作为今后研究的重点领域。由于我国水环境管理存在的问题以及与国际前沿研究之间存在的巨大差距,迫切需要我们开展湖泊-流域生态系统管理的相关研究,从而更好地服务于国家水环境管理的战略需求。

湖泊-流域生态系统管理作为一个全新的领域,需要在理论、方法和实证三方面开展研究,并充分运用流域综合管理和生态学的相关理论和方法。以此为目标,本团队完成了如下的研究和创新:(1)从内涵、目标、理论基础、理论体系构成等方面,在国内外首次对湖泊-流域生态系统管理的概念和理论体系进行了界定和系统阐释。2)针对湖泊-流域生态系统的复杂性和不确定性特征,将流域规划与综合管理、模型不确定性分析以及环境模型优化等方面的研究相结合,交叉运用多学科研究方法,创新性地构建了湖泊-流域生态系统管理综合模型(IMLWEM)。IMLWEM包括4个紧密联系且相互反馈的子模型:湖泊-流域生态系统动力学模拟(EDMLW)、湖泊-流域生态系统综合评价(IEA)模型、流域生态经济结构优化模型(IMLOPOEEW)以及湖泊-流域生态系统管理策略优选模型(ICCLP),并实现了不同模型间的关联与数据共享。(3)针对目前国内外在湖泊-流域生态系统管理领域尚无系统性和综合性实例研究的状况,本团队将提出的理论体系和研究方法,成功应用于所承担科研项目的实证研究之中。本团队选用生物多样性和文化多样性均较为重要的四川邛海流域开展实证分析,研究前期所取得的成果已经被地方决策部门采纳并实施,案例研究中所应用的方法,已在其它多个流域以及相关领域中得到推广。