湿地生态修复1

湿地生态系统恢复研究 摘摘 要 要 湿地生态系统恢复研究是当今恢复生态学研究的主要内容之一 从湿地恢复的基 本概念入手 阐述了湿地和湿地恢复的基本内涵 根据湿地生态系统的特点 分析了湿地 退化的原因 以生态学原理为基础 分析了湿地恢复的三个基本原则及湿地恢复的主要目 标 从沼泽 河流及河缘湿地 湖泊出发 简述了湿地恢复的基本策略及技术 关键词 关键词 湿地生态系统 湿地恢复 技术 湿地是分布于陆地生态系统和水域生态系统之间具有独特水文 土壤 植 被与生物特征的生态系统 按拉姆萨尔 Ramsar 公约 湿地的定义为 天然或 人工 长久或暂时性的沼泽地 泥炭地 水域地带 静止或流动的淡水 半咸水 咸水体 包括低潮时水深不超过6m的水域 所谓湿地恢复 是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复 或重建 再现干扰前的结构和功能 以及相关的物理 化学和生物学特性 使 其发挥应有的作用 1 1 1 湿地生态系统的特点湿地生态系统的特点 1 1 脆弱性脆弱性 水是建立和维持湿地及其过程特有类型的最重要决定因子 水文流动是营养 物质进入湿地的主要渠道 是湿地初级生产力的决定因素 因此 湿地对水资源具 有很强的依赖性 由于水文状况易受自然及人为活动干扰 所以湿地生态系统也 极易受到破坏 且受破坏后难以恢复 表现出很强的脆弱性 1 2 过渡性过渡性 湿地同时具有陆生和水生生态系统的地带性分布特点 表现出水陆相兼的过 渡性分布规律 1 3 结构和功能的独特性结构和功能的独特性 湿地一般由湿生 沼生和水生植物 动物 微生物等生物因子以及与其紧 密相关的阳光 水分 土壤等非生物因子构成 湿地水陆交界的边缘效应使湿 地具有独特的资源优势和生态环境特征 为多样的动 植物群落提供了适宜的生 境 具有较高的生产力和丰富多样的生物多样性 1 4 较强的自净和自我恢复能力较强的自净和自我恢复能力 湿地通过水生植物和微生物的作用以及化学 生物过程 吸收 固定 转化 土壤和水中的营养物质的含量 降解有毒和污染的物质 净化水体 因此 湿地具 有较强的自净和自我恢复能力 2 2 湿地退化的原因湿地退化的原因 湿地丧失和退化的主要原因有物理 生物和化学等三方面 2 具体体现为 围垦湿地用于农业 工业 交通 城镇用地 筑堤 分流等切断或改变了湿地 的水分循环过程 建坝淹没湿地 过度砍伐 燃烧或啃食湿地植物 过度开发 湿地内的水生生物资源 废弃物的堆积 排放污染物 此外 全球变化还对湿地 结构与功能有潜在的影响 3 3 3 湿地恢复目标及原则湿地恢复目标及原则 3 1 湿地恢复的目标湿地恢复的目标 湿地生态建设包括生态保育 生态修复和生态重建 后两者统称生态恢复 恢复和重建实际上是有细微差别的 恢复是指生态系统原貌或其原先功能的再 现 重建则指在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造一个不完全雷 同于过去的甚至是全新的生态系统 目前 恢复己被用作一个概括性术语 一 般泛指改良和重新建立退化的自然生态系统 并恢复其功能潜力 4 湿地生态恢复的总体目标是采用适当的生物 生态及工程技术 逐步恢复 退化湿地生态系统的结构和功能 最终达到湿地生态系统的自我持续状态 但 对于不同的退化湿地生态系统 其侧重点和要求也会有所不同 5 结合各领域 对湿地生态系统恢复的研究 总结目标如下 1 恢复湿地物种多样性和生物群落多样性 恢复决不仅仅只是单一某种 物种或岸边植被的恢复 要使湿地生态能够长足稳定地发展下去 必须是物种 多样性和生物群落多样性的恢复 2 恢复湿地水文环境 改善水环境质量 3 根据湿地的种类和其退化的程度 恢复湿地的相关功能性 使湿地发 挥其应有的效益 4 另外 在不同的地域条件 不同的社会 经济 文化背景下 对湿地恢 复的最终结果也有不同的要求 有的目标是完全恢复到原始的湿地状态即 完 全复原 有的目标是部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能即 修 复 有的目标是在一定程度上改善生态环境 完善生态系统的演变和发展即 增强 还有的目的是人为地完全改变湿地状态即 创造 明确不同的生 态恢复目标 才能根据其目标制定一系列的恢复措施 3 2 湿地恢复的原则湿地恢复的原则 湿地生态系统的恢复是一个长期复杂的过程 对其进行恢复需要遵循一定 的原则 结合各领域对湿地生态系统恢复的研究 总结原则如下 6 1 自我修复原则 从系统生态学的角度讲 湿地生态恢复主要是将拟恢 复的湿地生态系统按其原有的基础和特性设计成需要最少人工维持的系统 即系 统中的植物 动物 微生物 基质 水流都应有助于系统的自我维持自我设计 的功能 2 可持续发展原则 在湿地生态恢复规划中要从长远的角度来进行规划 将湿地生态恢复规划纳入到城市整体的生态规划中去 使城市与周围区域的生 态系统达到完整 协调和统一 3 生物多样性原则 要实现湿地生态系统的稳定发展 必须建立稳定的 生态群落 生物的多样性是稳定生态群落的基本保证 也是受损生态系统 4 地域性原则 生态恢复设计应充分考虑基址的水文 植被 土壤等现 状 根据不同的环境制定针对基址地域特征的恢复设计方案 5 最大效益原则 湿地生态系统的恢复是一项时间长耗资大的工作 这 就要求对基址极其周边环境进行充分的调查和研究 制定出最小投入最大生态 回报的方案 6 最大景观功能原则 城市湿地可划分为景观的一部分 其恢复建设的 目的之一就是要提升人们对自然的感受力 因此在湿地生态系统恢复的设计当 中要将美学因素 休闲娱乐因素 教育因素等等考虑进去 挖掘湿地景观最大 潜力 7 生态安全原则 就目前己建成的湿地恢复系统来看 存在着或大或小 的生物入侵现象 要保证其生态群落的安全性 就要尽量使用本地物种 避免 外来物种的入侵 保障恢复后的生态系统能够稳定持久地发展 4 4 湿地恢复的基本策略及关键技术湿地恢复的基本策略及关键技术 4 1 湿地恢复的基本策略湿地恢复的基本策略 湿地退化和受损的主要原因是人类活动的干扰 其内在实质是系统结构的 紊乱和功能的减弱与破坏 而在外在表现上则是生物多样性的下降或丧失以及 自然景观的衰退 湿地恢复和重建最重要的理论基础是生态演替 由于生态演 替的作用 只要克服或消除自然的或人为的干扰压力 并且在适宜的管理方式 下 湿地是可以被恢复的 恢复的最终目的就是再现一个自然的 自我持续的 生态系统 使其与环境背景保持完整的统一性 不同的湿地类型 恢复的指标体系及相应策略亦不同 见表1 对沼泽湿地 而言 由于泥炭提取 农业开发和城镇扩建使湿地受损和丧失 如要发挥沼泽 在流域系统中原有的调蓄洪水 滞纳沉积物 净化水质 美学景观等功能 必 须重 新调整和配置沼泽湿地的形态 规模和位置 因为并非所有的沼泽湿地都有同 样的价值 所以在人类开发规模空前巨大的今天 合理恢复和重建具有多重功 能的沼泽湿地 而又不浪费资金和物力 需要科学的策略和合理的生态设计 4 2 湿地恢复的关键技术湿地恢复的关键技术 4 2 1 湿地生态恢复技术湿地生态恢复技术 根据湿地的构成和生态系统特征 湿地的生态恢复可概括为 湿地生境恢复 湿地生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复 相应地 湿地的生态恢复技术也 可以划分为3大类 湿地生境恢复技术 湿地生物恢复技术 湿地生态系统结构 和功能恢复技术 4 2 1 1 湿地生境恢复技术湿地生境恢复技术 湿地生境恢复的目标是通过采取各类技术措施 提高生境的异质性和稳定性 湿地生境恢复包括湿地基底恢复 湿地水状况恢复和湿地土壤恢复等 1 湿地的基底恢复 通过采取工程措施 维护基底的稳定性 稳定湿地面 积 并对湿地的地形 地貌进行改造 基底恢复技术包括湿地及上游水土流失 控制技术 湿地基底改造技术等 2 湿地水状况恢复 包括湿地水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善 水文条件的恢复通常是通过筑坝 抬高水位 修建引水渠等水利工程措施来实 现 湿地水环境质量改善技术包括污水处理技术 水体富营养化控制技术等 需要强调的是 由于水文过程的连续性 必须加强河流上游的生态建设 严格 控制湿地水源的水质 3 湿地土壤恢复 包括土壤污染控制技术 土壤肥力恢复技术等 4 2 1 2 湿地生物恢复技术湿地生物恢复技术 主要包括物种选育和培植技术 物种引入技术 物种保护技术 种群动态 调控技术 种群行为控制技术 群落结构优化配置与组建技术 群落演替控制 与恢复技术等 4 2 1 3 生态系统结构和功能恢复技术生态系统结构和功能恢复技术 主要包括生态系统总体设计技术 生态系统构建与集成技术等 湿地生态恢复技术的研究既是湿地生态恢复研究中的重点 又是难点 目 前急需针对不同 类型的退化湿地生态系统 对湿地生态恢复的实用技术 如退 化湿地生态系统恢复关键技术 湿地生态系统结构与功能的优化配置与重构及 其调控技术 物种与生物多样性的恢复与维持技术等 进行研究 4 2 2 湿地生态恢复方案确定湿地生态恢复方案确定 湿地生态恢复工程一般都是耗资巨大的复杂工程 如美国佛罗里达州大沼 泽地重建项目 总投资为6 85亿美元 因此在确定湿地生态恢复方案之前 应 对功能设计 操作程序 风险评价 指标体系 恢复技术等进行系统全面的研 究和具体规划 Henry等对湿地生态恢复工程提出如下3点要求 1 加强对生态恢复合理性的论证 2 确定精确适当的恢复目标和恢复成功与否的判定指标 3 监测恢复前后生态系统的变化情况 并与参考生态系统进行比较 湿地生态恢复方案的确定一般包括以下步骤 1 确定被恢复对象及其系统边界 2 湿地生态系统退化成因分析 识别退化主导因子 退化过程 退化类型 退化阶段与强度等 3 确定生态恢复目标 4 生态恢复技术的分析与选择 5 建立优化模型 进行生态规划与风险评价 提出具体实施方案 6 方案自然 社会 经济 技术可行性分析 7 实地实验 示范与推广等 5 5 湿地恢复的合理性评价湿地恢复的合理性评价 5 1 生态合理性生态合理性 亦即恢复的生态整合性问题 从组成结构到功能过程 从种群到群落 湿 地生态系统最终的恢复目标是完整的统一体 违背了生态规律 脱离了生态 学理论或者同环境背景值背道而驰 均是不合理的 湿地恢复不但包括生态要 素的恢复 也包含生态系统的恢复 生态要素包括土壤 水体 动物 植物和 微生物 生态系统则包括不同层次 不同尺度规模 不同类型的生态系统 因 此 恢复的生态合理性亦即组成结构的完整性和系统功能的整合性 恢复被损 害的湿地到接近于它受干扰前的自然状态 即重现系统干扰前的结构和功能及 有关的物理 化学和生物学特征 直到发挥其应有的功效并健康发展 是生态 合理性的最终体现 5 2 社会合理性社会合理性 主要指公众对恢复湿地的认识状况及其对湿地恢复必要性的认识程度 特 别是目前人类活动的不断加剧 对各类型湿地造成了极大的损害 从质量和数 量上均有明显的丧失 再加上许多湿地类型的市场失效性 公众对恢复湿地还 没有形成强烈的意识 因此 加强湿地保护宣传力度 尽快出台湿地立法 增 强公众的参与意识 是湿地恢复的必要条件 是社会合理性的具体体现 5 3 经济合理性经济合理性 经济合理性一方面指恢复项目的资金支持强度 另一方面是恢复后的经济 效益 即遵循最小风险与效益最大原则 湿地恢复项目往往是长期的和艰巨的 工程 在恢复的短期内效益并不显著 往往还需要花费大量资金进行资料的收 集和定位定时监测 而且有时难以对恢复的后果以及生态最终演替方向进行准 确地估计和把握 因此带有一定的风险性 这就要求对所恢复的湿地对象要经 过综合分析 论证 将其风险降低到最小 同时 必须保证长期的资金稳定性 和对项目的监测 只要恢复目标是可操作的 生态是合理的 并且有高素质的 管理者和参与者 湿地恢复的效益最终能够实现 6 6 结语结语 湿地与森林 海洋并称为全球三大生态系统 具有保持水源 净化水质 蓄 洪防旱 调节气候和维护生物多样性等重要生态功能 健康的湿地生态系统 是国家生态安全体系的重要组成部分和经济社会可持续发展的重要基础 保护 湿地以及湿地生态的恢复 对于维护生态平衡 改善生态状况 实现人与自然和 谐 促进经济社会可持续发展 具有十分重要的意义 参考文献 参考文献 1 陆健 王伟 湿地生态恢复 J 湿地科学和管