河道湖泊生态需水实践

（1）最小非生物需水。河道生态系统由非生物环境和生物两部分组成。非生物环境是生态系统存在的基础，是生命支撑系统，是生物赖以生存的条件。非生物环境的功能有二：其一给生物提供环境；其二，给人类提供了除生物外的其他服务功能，例如，提供水源，提供水能，调节气候，调节水分，疏通河道，文化功能等。因此，定义非生物环境的最小需水具有重要意义。

为维持天然条件下非生物环境的基本功能所需要的水分称为最小非生物需水。对于河道，为维持天然条件下河道非生物环境的基本功能所需要的水分称为河道最小非生物需水。

（2）最小生态需水和适宜生态需水。从生物对水分的需求角度，定义生态系统的最小生态需水和适宜生态需水。

图2.5　生物对环境因子忍耐范围图

根据物种耐性定律，生物的生存与发展，要依赖于综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能正常生存，甚至灭绝，如图2.5所示。生物对任何生态因子都有其耐受的上限和下限。然而，只有部分生态因子可能接近或超过耐性上限或下限。任何可能接近或超过耐性上限或下限的生物因子称为限制因子。

图2.6　河道内水量和生物生理响应关系示意图

河道生态系统的恶化，常常是水量减少和污染增加而造成的。水是河道生态系统限制因子。河道生态系统具有耐性定律的特点。当河道水量变化时，河道种群生理发生着相应变化。其变化过程可以分为五个区，如图2.6所示。在第一区，由于水量很小，种群因为不能忍受大幅度的缺水，逐渐消失。当水量增加时，进入第二区。对于此时的水量，种群还能够忍受，但水量还达不到种群需求的适宜水量，种群的生理受到缺水的限制，种群数量很低。当水量继续增加，进入第三区。此时的水量是种群的适宜水量，种群数量增加，之后，保持较高的数量；当水量继续增加时，生物数量下降，但仍保持着相对较多的种群数量。当水量继续增加时，进入第四区。此时，由于水量过大，造成种群的生理活动受到限制，种群数量保持在一个很低的水平。当水量进一步增加时，进入第五区，种群已经不能忍受水量的增加，种群开始消亡，直至完全消亡。极端最小水量和极端最大水量均为种群消亡的水量。当水量等于或小于极端最小水量及当水量等于或超过最大水量，种群消亡。

在河道水量与种群数量关系中，这五个分区的性质不同，相邻两个分区交界处的生态需水即为临界生态需水。这些临界生态需水分别为最小生态需水、适宜生态需水下限、适宜生态需水上限和最大生态需水。适宜生态需水下限简称为适宜生态需水。关键物种是指其一旦灭绝将会引起连锁反应，并导致生物多样性减少和某一生态系统功能的紊乱的物种。关键物种的存在，将保证生态系统中大多数物种的存在。因此，用关键物种定义最小生态需水。为维持天然生态系统关键物种不消亡，从而保证生态系统基本功能不严重退化所需的最小水量称为最小生态需水。为维持天然生态系统结构稳定所需的最小水量称为适宜生态需水。

对于河道，为维持河道天然生态系统关键物种不消亡，从而保证河道生态系统基本功能不严重退化所需的最小水量称为河道最小生态需水；为维持河道天然生态系统结构稳定所需的最小水量称为河道适宜生态需水。(www.xing528.com)

（3）三种临界生态需水的意义。为维持天然条件下非生物环境的基本功能所需要的水分称为最小非生物需水。为维持天然生态系统关键物种不消亡，从而保证生态系统基本功能不严重退化所需的最小水量称为最小生态需水。为维持天然生态系统结构稳定所需的最小水量称为适宜生态需水。

最小非生物需水是以生态系统的非生物环境为对象，为维持非生物环境的基本功能所需的最小水量。它涉及的是非生物环境因素，并未涉及生物因素。最小生态需水涉及的是生态系统中的生物，是维持关键物种存在所需的最小水量。为维持绝大多数物种存在，必须满足关键物种生存所需的最基本环境条件。此时虽然关键物种没有消亡，但是，其数量减少，生理活动受到限制，对水量需求大的生理活动将不能正常进行，例如，生物繁殖将不能正常进行。如果长时间保持这种水量，同样会导致关键物种的消亡。因此，最小生态需水是短时间保持的水量。适宜生态需水不仅要求关键物种存在，而且要求关键物种能够正常进行像繁殖这样的生理活动，保证关键物种的长期存在，从而保证生态系统结构的稳定。因此，适宜生态需水不小于最小生态需水。

最小生态需水和适宜生态需水是两级可比的生态需水。它们把河道径流按生态效应划分为三个基本区域，如图2.7所示。

图2.7　河道临界生态需水生态效应示意图

A区，径流小于最小生态需水，生物由于缺水逐渐消亡。

B区，径流处于最小生态需水与适宜生态需水之间。关键物种摆脱了消亡的危险，但生物繁衍等条件遭到破坏。如果长时期处于这种状态，生物完整性将受到严重损害。

C区，径流大于适宜生态需水。此时河流处于生态安全状态。

河道临界生态需水为流域管理提供了可操作的生态依据。