1、濕地生態系統修復理論及技術孫 毅 1, 郭建斌 1, 黨普興 2, 劉艷輝 1(1. 北京林 業大學水土保持學院 , 北京 100083; 2. 國家林業局西北林業調查規劃設計院 , 陜西 西安 710048摘 要 :以生態學理論為指導 , 以生態恢復為主題 , 對濕地生態系統進行研究 , 分析濕地主要生 態環境問題 , 重點分析了主導生態因子水文特征的變化 、 形成原因及其生態影響 。 從濕地生境 、 濕地生物 、 濕地生態系統結構與功能方面 , 系統地分析了濕地 生態恢復的具體途徑 , 同 時為保障濕 地生態系統 穩定發展 , 提出了 經濟 、 生態協調發展的管理模式 。關鍵詞 :濕地 ;

2、 生態系統 ; 修復中圖分類號 :P 931. 78 文獻標識碼 :A 文章編號 :1007-4066(2007 03-33-03R e s e a r c ho n E v e r g l a d e We t l a n dR e m e d i a t i o nS U NY i 1, G U OJ i a n -b i n 1, D A N GP u -x i n g 2, L I UY a n -h u i 1(1. C o l l e g e o f S o i l a n dW a t e r C o n s e r v a t i o n , B e i j i n gF o

3、r e s t r y U n i v e r s i t y , B e i j i n g 100083, C h i n a ; 2. I n v e n t o r ya n dP l a n n i n gI n s t i t u t e , S t a t e F o r e s t r y A d m i n i s t r a t i o n , X i a n 710048, C h i n a A b s t r a c t :E v e r g l a d e i s o n e o f t h e m o s t p r o d u c t i v i t y b i

4、 o g e o c e n o s e , w h i c hh a s i t s o w n e n v i r o n m e n t a l f u n c t i o n a n d w e t l a n d b e n e f i t . F o r t h e r e a s o n i t i s o n e o f t h e o b j e c t s e m p h a s i z e d l y p r o t e c t e d b y h u m a n . T h i s p a p e r r e s e a r c h e s t h e e v e r

5、g l a d e b i o g e o c e n o s e m o d i f i e d w i t h w e t l a n d r e m e d i a t i o n a n d g u i d e d b y b i o n o m i c s , a n a l y s e s t h e m a i n q u e s t i o n s a -b o u t w e t l a n d a n d e n v i r o n m e n t . T h e a p p r o a c h o f e v e r g l a d e w e t l a n d r e

6、 m e d i a t i o n i s a n a l y z e d , a n d t h e m a n a g e m o d e o f t h e b a l a n c e a b o u t e c o n o m y a n d w e t l a n d i s b r o u g h t f o r w a r d .K e y w o r d s :e v e r g l a d e ; w e t l a n d ; e c o s y s t e m ; r e m e d i a t i o n 濕地是分布于陸地生態系統和水域生態系統之 間具有獨特水文 、

7、土壤 、 植被與生物 特征的生態系 統 。 按拉姆薩爾 (R a m s a r 公約 , 濕地的定義為 :“ 天 然或人工 、 長久或暫時性的沼澤地 、 泥炭地 、 水域地 帶 , 靜止或流動的淡水 、 半咸水 、 咸水體 , 包括低潮時 水深不超過 6m 的水域 。 ”濕地為人類生產生活提供了水資源 、 生物資源 、 能源 (泥炭 、 海鹽等 、 交通和旅游等資源 , 是地球上 最具生產力的生態系統之一 。 濕地的物理 、 化學和 生物組成部分交互作用 , 在調節氣候 、 涵養水源 、 蓄 洪防旱 、 凈化水質 、 保護生物多樣性等方面具有其他 系統不可替代的環境 功能和生態效益 , 被稱

8、 為 “ 地 球之腎 ”。我國濕地面積約 2. 5×107h m 2, 僅次于加拿大 和俄羅斯 , 居世界第三位 。 但是 , 由于人口膨脹以及 工業化 、 城市化 、 農業現代化的發展 , 濕地生態系統 遭受了來自人類社會的巨大壓力 。 主要表現為城市 污染物的排放 (廢水 、 垃圾 、 農業面源污染 、 濕地盲 目開墾 、 濫捕濫撈 、 水資源不合理利用等 , 其結果造 成河流斷流 、 泥沙淤積 、 湖泊萎縮 、 污染嚴重 、 生物多 樣性減少 。 濕地己經成為全球最受威脅的生態系統 之一 , 對濕地進行生態修復迫在眉睫 。濕地生態系統的生態過程研究是揭示濕地功能 機理的關鍵 。

9、 當前 , 國內外濕地生態過程研究主要 集中在以下方 面 : 化學 過程側重 研究各類 濕地 C 、N 、S 、P 等大量元素 、 微量元素和 H g 等重金屬循 環 , 沉積物 、 枯落物的積累和降解及微生物在養分循 環中的作用 。 生物過程研究更加注意長期定位 和模擬實驗研究 。 同時開展了物種遷移與基因流動 過程對區域生態環境影響的研究 。 物理過程仍 是側重濕地生態系統能量流動過程 , 將系統熱力學 、 信息論及控制論等新興理論應用于濕地能量流動研 究 。 通過對濕地區域生態環境的影響與相應研究 , 揭示濕地生態系統的功能過程 。第 33卷 第 3期 內 蒙 古 林 業 科 技 V o

10、 l . 33N o . 3 2007年 9月 J o u r n a l o f I n n e r M o n g o l i a F o r e s t r y S c i e n c e &T e c h n o l o g y S e p t . 2007 收稿日期 :2007-07-13基金項目 :國家科技攻關計劃 (20005B A 517A 05作者簡介 :孫毅 (1981- , 男 , 河北辛集人 , 北京林業大學在讀碩士研究生 , 研究方向 :生態環境工程 。1 濕地生態系統特點濕地生態系統與其他生態系統相比 , 具有以下 特點 :1. 1 脆弱性水是建立和維持濕地

11、及其過程特有類型的最重 要決定因子 , 水文流動是營養物質進入濕地的主要 渠道 , 是濕地初級生產力的決定因素 , 因此 , 濕地對 水資源具有很強的依賴性 。 由于水文狀況易受自然 及人為活動干擾 , 所以濕地生態系統也極易受到破 壞 , 且受破壞后難以恢復 , 表現出很強的脆弱性 。 1. 2 過渡性濕地同時具有陸生和水生生態系統的地帶性分 布特點 , 表現出水陸相兼的過渡性分布規律 。1. 3 結構和功能的獨特性濕地一般由濕生 、 沼生和水生植物 、 動物 、 微生 物等生物因子以及與其緊密相關的陽光 、 水分 、 土壤 等非生物因子構成 。 濕地水陸交界的邊緣效應使濕 地具有獨特的資源

12、優勢和生態環境特征 , 為多樣的 動 、 植物群落提供了適宜的生境 , 具有較高的生產力 和豐富多樣的生物多樣性 。1. 4 較強的自凈和自我恢復能力濕地通過水生植物和微生物的作用以及化學 、 生物過程 , 吸收 、 固定 、 轉化土壤和水中的營養物質 的含量 , 降解有毒和污染的物質 , 凈化水體 。 因此 , 濕地具有較強的自凈和自我恢復能力 。2 濕地生態恢復理論2. 1 濕地生態恢復的理論基礎濕地恢復 , 一方面指受損濕地生態系統通過保 護使之自然恢復的過程 , 另一方面指通過生態技術 或生態工程對退化或消失的濕地進行修復或重建 , 再現干擾前的結構和功能 , 以及相關的物理 、 化學

13、和 生物學過程 , 使其發揮應有的作用 。 具體包括提高 地下水位來養護沼澤 , 改善水由棲息地 ; 增加湖泊的 深度和廣度以擴大湖容 , 增強調蓄功能 ; 遷移湖泊 、 河流中的富營養沉積物以及有毒物質以凈化水質 ; 恢復泛溢平原的結構和功能以利于蓄納洪水 , 提供 野生生物棲息地以及戶外娛樂區 , 同時也有助于水 質恢復 。濕地的生態恢復取決于濕地生態特征的變化 。 濕地生態特征變化是指濕地生態過程及功能的削弱 或失衡 , 包括濕地面積變化 、 濕地水文條件改變 、 濕 地水質改變 、 外來物種入侵 、 濕地生物多樣性減少 、 生態調節功能減弱等 。濕地生態恢復的基本思路是根據地帶性規律

14、、 生態演替及生態位原理選擇適宜的先鋒植物種 , 構 造種群和生態系統 , 實行土壤 、 植被與生物同步分級 恢復 , 逐步使生態系統恢復到一定的功能水平 。 濕 地水文條件是濕地最重要的決定因素 , 它不僅直接 影響濕地生態環境的理化性質及營養物質的輸入輸 出 , 而且也是最終選擇濕地生物群落的主要因素之 一 , 可以說沒有水也就不存在濕地 。 因此在對濕地 進行生態恢復時 , 應重點考慮水文條件的恢復 。 2. 2 濕地生態恢復的原則2. 2. 1 地域性原則我國濕地分布廣 , 涵蓋了從寒溫帶到熱帶 , 從沿 海到內陸 , 從平原到高原山區各種類型的濕地 。 因 此應根據地理位置 、 氣候

15、特點 、 濕地類型 、 功能要求 、 經濟基礎等因素 , 制定適當的濕地生態恢復策略 、 指 標體系和技術途徑 。2. 2. 2 生態學原則生態學原則主要包括生態演替規律 、 生物多樣 性原則 、 生態位原則等 。 生態學原則要求根據生態 系統自身的演替規律分步驟分階段進行恢復 , 并根 據生態位和生物多樣性原理構建生態系統結構和生 物群落 , 使物質循環和能量轉化處于最大利用和最 優循環狀態 , 達到水文 、 土壤 、 植被 、 生物同步和諧演 進 。2. 2. 3 最小風險和最大效益原則國內外的實踐證明 , 退化濕地系統的生態恢復 是一項技術復雜 、 時間漫長 、 耗資巨大的工作 。 由于

16、 生態系統的復雜性和某些環境要素的突變性 , 加之 人們對生態過程及其內部運行機制認識的局限性 , 人們往往不可能對生態恢復的后果以及最終生態演 替方向進行準確的估計 和把握 , 因此 , 在某 種意義 上 , 退化生態系統的恢復具有一定的風險性 。 這就 要求對被恢復對象進行系統綜合的分析 、 論證 , 將風 險降到最低程度 , 同時 , 還應盡力做到在最小風險 、 最小投資的情況下獲得最大效益 。 在考慮生態效益 的同時 , 還應考慮經濟和社會效益 , 以實現生態 、 經 濟 、 社會效益相統一 。2. 3 濕地生態恢復的目標濕地生態恢復的總體目標是采用適當的生物 、 生態及工程技術 ,

17、逐步恢復退化濕地生態系統的結 構和功能 , 最終達到濕地生態系統的自我持續狀態 。 但對于不同的退化濕地生態系統 , 其側重點和要求 也會有所不同 。 總體而言 , 濕地生態恢復的基本目 標和要求如下 :(1 實現生態系統地表基底的穩定性 。 地表基 底是生態系統發育和存在的載體 , 基底不穩定就不 可能保證生態系統的演替與發展 。 這一點應引起足 內 蒙 古 林 業 科 技 第 33卷夠重視 , 因為中國濕地所面臨的主要威脅大都屬于 改變系統基底類型的 , 在很大程度上加劇了我國濕 地的不可逆演替 。(2 恢復濕地良好的水狀 況 , 一是恢復濕地的 水文條件 ; 二是通過污染控制 , 改善濕

18、地的水環境質 量 。(3 恢復植被和土壤 , 保證一定的植被覆蓋率 和土壤肥力 。(4 增加物種組成和生物多樣性 。(5 實現生物群落的恢復 , 提高生態系統的生 產力和自我維持能力 。(6 恢復濕地景觀 , 增加視覺和美學享受 。(7 實現區域社會 、 經濟的可持續 發展 。 濕地 生態系統的恢復要求生態 、 經濟和社會因素相平衡 。 因此 , 對生態恢復工程除考慮其生態學的合理性外 , 還應考慮公眾的要求和政策的合理性 。3 濕地生態修復技術3. 1 濕地生態恢復的技術根據濕地的構成和生態系統特征 , 濕地的生態 恢復可概括為 :濕地生境恢復 、 濕地生物恢復和濕地 生態系統結構與功能恢復

19、 。 相應地 , 濕地的生態恢 復技術也可以劃分為 3大類 :濕地生境恢復技術 、 濕 地生物恢復技術 、 濕地生態系統結構和功能恢復技 術 。3. 1. 1 濕地生境恢復技術濕地生境 恢復的目標是通過采取各類技術措 施 , 提高生境的異質性和穩定性 。 濕地生境恢復包 括濕地基底恢復 、 濕地水狀況恢復和濕地土壤恢復 等 。(1 濕地的基底恢復 :通過采取工程措施 , 維護 基底的穩定性 , 穩定濕地面積 , 并對濕地的地形 、 地 貌進行改造 。 基底恢復技術包括濕地及上游水土流 失控制技術 、 濕地基底改造技術等 。(2 濕地水狀況恢復 :包括濕地水文條件的恢 復和濕地水環境質量的改善

20、。 水文條件的恢復通常 是通過筑壩 (抬高水位 、 修建引水渠等水利工程措 施來實現 ; 濕地水環境質量改善技術包括污水處理 技術 、 水體富營養化控制技術等 。 需要強調的是 , 由 于水文過程的連續性 , 必須加強河流上游的生態建 設 , 嚴格控制濕地水源的水質 。(3 濕地土壤恢復 :包括土壤污染控制技術 、 土 壤肥力恢復技術等 。3. 1. 2 濕地生物恢復技術主要包括物種選育和培植技術 、 物種引入技術 、 物種保護技術 、 種群動態調控技術 、 種群行為控制技 術 、 群落結構優化配置與組建技術 、 群落演替控制與 恢復技術等 。3. 1. 3 生態系統結構與功能恢復技術主要包括

21、生態系統總體設計技術 、 生態系統構 建與集成技術等 。濕地生態恢復技術的研究既是濕地生態恢復研 究中的重點 , 又是難點 。 目前急需針對不同類型的 退化濕地生 態系統 , 對濕 地生 態恢 復的 實用技 術 (如退化濕 地生態系統恢復關鍵技術 , 濕地生態系 統結構與功能的優化配置與重構及其調控技術 , 物 種與生物多樣性的恢復與維持技術等 進行研究 。 3. 2 濕地生態恢復方案確定濕地生態恢復工程一般都是耗資巨大的復雜工 程 , 如美國佛羅里達州大沼澤地重建項目 , 總投資為 6. 85億美元 。 因此在確定濕地生態恢復方案之前 , 應對功能設計 、 操作程序 、 風險評價 、 指標體

22、系 、 恢復 技術等進行系統全面的研究和具體規劃 。 H e n r y 等 對濕地生態恢復工程提出如下 3點要求 :(1 加強對生態恢復合理性的論證 ;(2 確定精確適當的恢復目標和恢復成功與否 的判定指標 ;(3 監測恢復前后生態系統的變化情況 , 并與 參考生態系統進行比較 。濕地生態恢復方案的確定一般包括以下步驟 :(1 確定被恢復對象及其系統邊界 ;(2 濕地生態系統退化成因分析 , 識別退化主 導因子 、 退化過程 、 退化類型 、 退化階段與強度等 ;(3 確定生態恢復目標 ;(4 生態恢復技術的分析與選擇 ;(5 建立優化模型 , 進行生態規劃與風險評價 , 提出具體實施方案

23、;(6 方案 自 然 社 會 經 濟 技術 可 行性 分 析 ;(7 實地實驗 、 示范與推廣等 。在對多方案進行優化比較時 , 通常采用生態經 濟系統能值分析法 , 通過建立生態模型 , 模擬分析系 統中的能流 、 物質流 、 信息流 、 貨幣流等 , 對生態工程 在能量 、 環境 、 經濟上進行綜合評判和決策 。 該法已 被 T o n 等成功地用于美國佛羅里達州鋼城灣濕地恢 復工程方案的優選 。參考文獻 :1 孫志高 , 劉景雙 , 王金達 , 等 . 濕地生態系統氮素輸入過程的研 究進展 J . 地理與地理信息科學 , 2006, 22(1 :97-102. 2 劉春蘭 . 白洋淀濕地

24、生態 退化與恢 復研究 D . 石 家莊 :河北 師范大學 , 2004.(下轉第 38頁 第 3期 孫 毅 , 等 :濕地生態系統修復理論及技術 土并舉 , 把科技推廣與生態農業建設有機結合起來 , 使生產效率 、 生態效益 、 經濟效益有機統一 。 在造林 上 , 堅持網 、 帶 、 片 、 喬 、 灌 、 草相結合 , 營造以農防林 為主的多林種 、 多樹種 、 網帶片 、 喬灌草相結合人工 調控體系 。 在風蝕沙化地區營建由防風固沙林 、 阻 沙林帶 、 農田防護林 、 牧場防護林 、 護路林 、 村屯防護 林 、 果園防護林等組成的大型綜合防護林體系 , 形成 切斷沙源 、 阻止沙侵

25、 、 防風固沙等多條防線 , 實現固 定沙丘 、 穩定平原 、 保衛農田牧場的基本設想 。 4. 4 政府政策的扶持防沙治沙工作是一項系統工程 , 為了更好地完 成防沙治沙任務 , 建議加強地方 、 部門之間規劃的制 定 、 銜接與協作 。 要對防沙治沙工作統籌協調安排 , 并不斷加強政策上的扶持 , 科技和資金上的投入 , 尤 其要加強防沙治沙規劃與 國民經濟和社會 發展計 劃 , 土地利用總體規劃 , 草原保護 、 建設 、 利用規劃 , 水資源規劃及礦山建設規劃之間的銜接與協調 。 并 不斷提高群眾科技意識 , 調動廣大群眾防沙治沙的 積極性 。參考文獻 :1 朱震達 . 中國土地荒漠化

26、 的概念 , 成因與防 治 J . 第四紀研 究 , 1998, 34(2 :145-155.2 胡培興 . 中國沙化土地 現狀及防 治對策淺 談 J . 林業科學 , 2003, 39(5 :140-146.3 賀慶棠 . 氣候變化與中國荒漠化防治 J . 北京林業大學學報 , 2001, 23(5 :61-65.(上接第 32頁 70 白學良 , 王瑤 , 徐杰 , 等 . 沙坡 頭地區 固定沙 丘結 皮層蘚 類植 物的繁殖和生長特 性研究 J . 中 國沙漠 , 2003, 23(2 :171-173.71 徐杰 , 白學良 , 田桂 泉 , 等 . 干 旱半干 旱地區 生物 結皮層 蘚類 植物氨基酸和營養物 質組成特 征及適應 性分析 J . 生 態學 報 , 2005, 25(6 :1247-1255.72 胡春香 , 黃澤波 , 張德祿 , 等 . 荒漠藻結 皮的膠結 機理 J . 科 學通報 , 2002, 47(12 :931-937.73 張繼賢 , 楊達明 . 沙面結皮 的自然形 成過程 及人 工促進 措施的探討 A . 騰格里 沙漠 沙坡 頭地區 流沙 治理 研究 C . 銀 川 :寧夏人民出版社 , 1980.74 陳思 . 喀斯特石漠化地區微藻生物結皮及其 培肥作用 J . 中 國科技信息