濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建

濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建

1濕地生態(tài)恢復(fù)的程序和技術(shù)體系1.1設(shè)計目標(biāo)的測量與監(jiān)測恢復(fù)現(xiàn)在，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，濕地生態(tài)恢復(fù)的重要過程包括確定恢復(fù)對象的時間和空間范圍。評估樣本點和確定導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化的原因和過程（尤其是重要因素）。找到控制和緩解退化的方法。根據(jù)生態(tài)、社會、經(jīng)濟、文化條件，確定恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能目標(biāo)。制定易于測量的成功標(biāo)準(zhǔn)。在大規(guī)模情況下，完成相應(yīng)目標(biāo)的實踐技術(shù)并推廣?；謴?fù)實踐；與土地規(guī)劃和管理部門交流相關(guān)理論和方法。監(jiān)測恢復(fù)過程中的重要變量和過程，并根據(jù)新情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。操作步驟如圖1所示。首先應(yīng)明確被恢復(fù)對象,確定退化系統(tǒng)的邊界,包括生態(tài)系統(tǒng)的層次與級別、時空尺度與規(guī)模、結(jié)構(gòu)與功能;然后對生態(tài)系統(tǒng)退化進(jìn)行診斷,對生態(tài)系統(tǒng)退化的基本特征、退化原因、過程、類型、程度等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析。結(jié)合退化生態(tài)系統(tǒng)所在區(qū)域的自然系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)和技術(shù)力量等特征,確定生態(tài)恢復(fù)目標(biāo),并進(jìn)行可行性分析;在此基礎(chǔ)上,建立優(yōu)化模型,提出決策和具體的實施方案。對所獲得的優(yōu)化模型進(jìn)行試驗和模擬,并通過定位觀測獲得在理論上和實踐上都具有可操作性的恢復(fù)與重建模式。對成功的恢復(fù)與重建模式進(jìn)行示范推廣,同時進(jìn)行后續(xù)的動態(tài)監(jiān)測、預(yù)測和評價。1.2各水濕地之間的生態(tài)恢復(fù)當(dāng)濕地的破壞程度相對較小時,可以采用直接恢復(fù)的方法,但當(dāng)濕地環(huán)境破壞已經(jīng)比較嚴(yán)重以至于不能直接進(jìn)行恢復(fù)的時候,需采用一些方法和技術(shù)來重建濕地。由于自然演替需要的時間很長,通常不會完全采用這種方法進(jìn)行濕地的再生,不過演替再生可以為淡水濕地的生態(tài)恢復(fù)提供穩(wěn)定、長期的基礎(chǔ),因為它提供了一個比較好的生態(tài)恢復(fù)起點。進(jìn)行濕地的生態(tài)恢復(fù)很可能要面對一些重要的不利因素,這些因素來源于濕地外的破壞。濕地的水和營養(yǎng)供給都來源于外部。因此,相對于許多其它棲息環(huán)境而言,濕地受外界影響更深。有效的修復(fù)往往需要控制整個流域,而不僅僅是濕地本身。實際上,在不同退化濕地生態(tài)系統(tǒng)中,其恢復(fù)目標(biāo)、側(cè)重點及其選用的配套關(guān)鍵技術(shù)往往會有所不同。盡管如此,對于一般退化濕地生態(tài)系統(tǒng)而言,大致需要或涉及以下幾類基本的恢復(fù)技術(shù)體系。從生態(tài)系統(tǒng)的組成成分角度看,恢復(fù)主要包括非生物和生物系統(tǒng)的恢復(fù)。無機環(huán)境的恢復(fù)技術(shù)包括水體恢復(fù)技術(shù)(如控制污染、去除富營養(yǎng)化、換水、積水)、土壤恢復(fù)技術(shù)如耕作制度和方式的改變、施肥、土壤改良、表土穩(wěn)定、控制水土侵蝕、換土及分解污染物等。生物系統(tǒng)的恢復(fù)技術(shù)包括(物種的引入、品種改良、植物快速繁殖、植物的搭配、植物的種植、林分改造等)、消費者(捕食者的引入、病蟲害的控制)和分解者(微生物的引種及控制)的重建技術(shù)和生態(tài)規(guī)劃技術(shù)(RS、GIS、GPS)的應(yīng)用。見表1。2研究領(lǐng)域的總結(jié)2.1殼堤相鄰地形天津北大港濕地自然保護(hù)區(qū)位于天津市大港區(qū)的東南部,東鄰渤海,與天津古海岸與濕地國家級自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)上古林貝殼堤相鄰。地理坐標(biāo):東經(jīng)117°11′～117°37′,北緯38°36′～38°57′。本區(qū)包括北大港水庫、沙井子水庫、錢圈水庫、獨流減河、官港庫、李二灣水庫、沿海灘涂和獨流減河下游共7個區(qū)域,4種類型(即湖泊濕地、河流濕地、海岸灘涂濕地、沼澤濕地)。濕地總面積44240hm2,約占大港區(qū)總土面積的39.7%,可蓄水5億m3。(1)馬圈引河與馬廠減河北大港水庫位于大港區(qū)中心地帶,庫區(qū)東面與津歧公路相隔1km,距渤海灣陸地界6km;西面通過馬圈引河再經(jīng)馬圈閘與馬廠減河溝通,并與原趙莊鄉(xiāng)9個村莊毗鄰;東南部隔穿港公路與大港油田毗鄰;北側(cè)與獨流減河行洪道右堤緊鄰。庫區(qū)占地面積16400hm2。設(shè)計庫容5.0億m3,庫區(qū)地面高程最低4.83m。(2)沙井子水庫東圍堤—北圍堤—太沙路南—青靜黃左堤,面積680hm2。(3)金融危機洋蘇路—205國道—西圍堤外延500m—南圍堤外延500m,面積1758.3hm2。(4)官港湖李港鐵路—北部邊界溝—西排干—李港鐵路,面積2140hm2。(5)李二灣津歧路—子牙河右堤—太沙路延至北排河堤,面積5834.1hm2。(6)海灘渤海大港低潮線—獨流減河河口延長線—濱海東路以東—天津造紙廠葦場北堤—津歧路—北排河口,面積9316.7hm2。(7)流量下降到下游渤海大港低潮線—獨流減河北堤—萬家碼頭大橋—獨流減河南堤,面積8111hm2。2.2減少濕地面積的形成北大港近40年來發(fā)生了巨大的變化,由原來的洼淀、鹽堿地、灘涂變?yōu)榇蟾蹍^(qū)政府所在地、石油基地、農(nóng)田及人工水庫。濕地的面積和蓄水量大幅度縮減,特別是近幾年的連續(xù)干旱,使水庫的蓄水量嚴(yán)重不足,濕地減少的主要原因有以下幾種。(1)大規(guī)模的濕地開發(fā)、石油開采、農(nóng)田開墾、城鎮(zhèn)建設(shè)使天然濕地面積大幅度減少,現(xiàn)存濕地只有原來的16.3%。(2)自然降雨的減少。大港區(qū)多年平均降雨量為560mm,1997～2002年連續(xù)6年每年降雨量只有250mm左右,造成嚴(yán)重干旱。(3)過境水量日益減少。獨流減河、子牙新河在20世紀(jì)70年代平均入海水量為10億m3,80年代幾乎斷流,90年代年平均入海量為5.6億m3,自1996年開始近7年幾乎斷流。(4)人工海擋的修建阻止了潮水上溯,使灘涂面積大大減少。20世紀(jì)70年代靠引黃和上游來水,80年代靠引黃和自然降雨及上游來水(1985～1987年干涸),90年代靠上游來水和自然降雨(1999年干涸),2000年至今靠引黃和自然降雨。2.3北港濕地的主要問題(1)浮游生物概況由于北大港濕地在地質(zhì)上年份較短,因此在生態(tài)上屬脆弱地區(qū)。據(jù)1998年對官港湖的水質(zhì)監(jiān)測,水中浮游生物樣品中,藍(lán)藻類占了絕對優(yōu)勢,水體富營養(yǎng)化,對魚、貝類會產(chǎn)生毒性傷害,在發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)時,應(yīng)注意水體的富營養(yǎng)化問題。(2)北港水庫和官港湖泊偶爾會發(fā)生狩獵問題掏鳥蛋,獵、捕鳥行為,對一些珍稀和國家保護(hù)候鳥的生存及種群繁衍已構(gòu)成威脅。(3)北港水庫旁路大壩存在裂縫，大壩以北國內(nèi)外存在裂縫和沉降問題在其他幾座水庫也不同程度存在,還有水質(zhì)咸化的問題。(4)污染問題由于今年連續(xù)干旱,庫區(qū)蝗災(zāi)嚴(yán)重,在飛機灑藥滅蝗時,藥物對植被、水生生物生長造成了一定的影響。3北港濕地修復(fù)技術(shù)體系3.1確定恢復(fù)對象恢復(fù)對象即為北大港濕地,包括北大港水庫、沙井子水庫、錢圈水庫、官港湖、李二灣、沿海灘涂、獨流減河下游。3.2北海濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)退化程度主要通過結(jié)構(gòu)和功能兩大類,共23項指標(biāo)綜合反映。對于北大港濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化程度的認(rèn)定,劃分為穩(wěn)定、臨界狀態(tài)、輕度退化、中度退化和嚴(yán)重退化5個等級。其中未退化狀態(tài)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能,在合理規(guī)劃的前提下,適宜開發(fā)和利用;臨界狀態(tài)為退化和未退化之間的過渡狀態(tài),結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)受到人為干擾的影響比較明顯,如果干擾不停止的話,將會向退化狀態(tài)演替;輕度退化是指生境結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞,服務(wù)功能價值有所下降,但消除外界脅迫后,能夠?qū)崿F(xiàn)自然恢復(fù);中度退化狀態(tài)下,系統(tǒng)表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)失調(diào),功能衰退明顯,難以自我維持,無法通過自然方式恢復(fù),必須借助人工輔助措施強化使其逐漸恢復(fù);嚴(yán)重退化則說明原有濕地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到完全破壞,環(huán)境因素嚴(yán)重惡化,不可能再會回到原有狀態(tài)。通過退化程度診斷分析,北大港濕地各區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀從好到差依次為北大港水庫>官港湖>錢圈水庫>沿海灘涂>獨流減河下游>沙井子水庫—李二灣水庫。其中北大港水庫、官港湖和錢圈水庫處于臨界狀態(tài);沿海灘涂和獨流減河下游處于輕度退化;沙井子水庫—李二灣水庫處于中度退化狀態(tài)。3.3確定恢復(fù)目標(biāo)和恢復(fù)原則的分配3.3.1生物多樣性保護(hù)恢復(fù)濕地功能,包括其生態(tài)、經(jīng)濟和社會價值。保護(hù)好生物多樣性。本區(qū)有水生、濕生、鹽生、旱生等多種類型的植物和各類珍惜瀕危物種,資源豐富,應(yīng)設(shè)法保護(hù)北大港濕地生態(tài)與生物多樣性資源。3.3.2恢復(fù)原則(1)生態(tài)位原則北大港濕地的恢復(fù)必須以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ),主要包括生態(tài)演替規(guī)律、生物多樣性原則、生態(tài)位原則等。生態(tài)學(xué)原則要求根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)自身的演替規(guī)律分步驟分階段進(jìn)行恢復(fù),并根據(jù)生態(tài)位和生物多樣性原則構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生物群落,使物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化處于最大利用和最優(yōu)循環(huán)狀態(tài),要求達(dá)到水文、土壤、植被、生物同步和諧演進(jìn)。(2)水岸生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的風(fēng)險分析由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和某些環(huán)境要素的突變性,加之人們對生態(tài)過程及其內(nèi)部運行機制認(rèn)識的局限性,人們往往不可能對生態(tài)恢復(fù)的后果以及最終生態(tài)演替方向進(jìn)行準(zhǔn)確的估計和把握。因此,在某種意義上,退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)具有一定的風(fēng)險性。這就要求對被恢復(fù)對象進(jìn)行系統(tǒng)綜合的分析、論證,將風(fēng)險降到最低程度。同時,還應(yīng)盡力做到在最小風(fēng)險、最小投資的情況下獲得最大效益,在考慮生態(tài)效益的同時,還應(yīng)考慮經(jīng)濟和社會效益,以實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益相統(tǒng)一。(3)尊重自然和美學(xué)原則在恢復(fù)過程中,應(yīng)盡量運用自然材料和軟式工程,強調(diào)植物造景,不主張完全人工化。3.4沿海微結(jié)構(gòu)回采由于北大港水庫、官港湖和錢圈水庫處于臨界狀態(tài),因此應(yīng)采取保護(hù)為主的措施;沿海灘涂和獨流減河下游處于輕度退化,基本可采取自然恢復(fù)的方法;沙井子水庫—李二灣水庫處于中度退化狀態(tài),應(yīng)考慮人力的介入,具體恢復(fù)技術(shù)體系見表2。3.5表觀指標(biāo)監(jiān)測在北大港濕地恢復(fù)項目實施后,定期進(jìn)行監(jiān)測,各種需要監(jiān)測的表觀指標(biāo)包括監(jiān)測水文狀況、水質(zhì)、生物狀況等。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時調(diào)整恢復(fù)的目標(biāo)和選用的技術(shù)方法,以達(dá)到最優(yōu)的恢復(fù)效果。4長期監(jiān)測的持續(xù)性原則恢復(fù)后監(jiān)測和評價同樣是一個關(guān)鍵問題。它能夠使管理者和決策者知道何時生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為自我持續(xù)性狀態(tài)或者已達(dá)到什么