双台子河口湿地生态系统变化过程及其影响分析

双台子河口湿地生态系统变化过程及其影响分析王永洁;郑冬梅;罗金明【摘要】ByintroducinggeologicalandnaturalconditionsofShuangtaiziEstuaryWetland,anationalnaturereserve,andborrowingLandsatSTMwetlanddataoftheyear1987and2005,thecoreareaofShuangtaiziEstuaryWetlandwasstudied,areasofitsnaturalwater,mudflat,seepweedbeach,culturezone,reservoirandswag,reedfield,ricefieldandnonwetlandlandscapewererespectivelyanalyzed,aswellasthechangesofitswetlandcommunity,waterquality,waterfowlquantityandspecies.Itwasfoundthatthestudyareawassufferingfromseriousfragmentationofwetland,reducingreedyield,degradingwaterquality,decreasingbirdspeciesandamount,whichimpliedthatthedegradedwetlandenvironmenthasimposedthreatsonthesurvivalofsomewetlandspecies.Rootcausesofsucharesultwereanalyzedfromtheperspectivesofregionalclimatechangesandhumaninterventions;whileregionalclimatechangesincludedobvioustemperatureincreaseandprecipitationdecrease,humaninterventionsincludedoilexploration,reclamationoflandfromthelake,overuseofbiologicalresources,environmentpollution.Duetotheinteractiveinfluenceofthesetwofactors,ecosystemofShuangtaiziEstuaryWetlandhasexperienceddrasticchanges,whichshouldbeattachedsufficientimportancebyrelevantdepartmentssoastoenhanceitsprotectionandmanagement.%介绍了双台子河口湿地国家级自然保护区的地理和自然概况,参考了1987年和2005年1andsat5TM湿地面积数据，以双台子河口湿地的核心区域为研究对象,分析了天然水域、裸滩、翅碱蓬滩涂、养殖区、水库坑塘、苇田、稻田、非湿地景观的面积,以及湿地群落、湿地水质、水鸟类数量和种类的变化情况,得知研究区湿地面积严重破碎化,湿地芦苇产量降低,水质下降,鸟类种群数量减少,由此说明湿地环境严重下降,已经对某些湿地生物的生存构成威胁.在此基础上,从区域气候的变化以及人类活动影响2个方面分析了这一现象产生的原因,其中气候变化主要包括气温的明显上升、降雨量的下降;而人类活动的影响主要在于石油的开发、围湖造田、生物资源的过度利用、环境污染.在气候变化和人类活动的交互影响下,双台子河口湿地生态系统正在发生明显的变化,强调相关部门应对此引起高度重视,加强对双台子河口湿地的保护与管理.期刊名称】《安徽农业科学》年(卷),期】2011(039)021【总页数】3页(P12954-12956)【关键词】湿地生态系统;变化过程;影响因子;双台子河口湿地【作者】王永洁;郑冬梅;罗金明【作者单位】齐齐哈尔大学理学院,黑龙江齐齐哈尔161006;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室,辽宁沈阳110044;齐齐哈尔大学理学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】X171水文条件是湿地生态系统最基本的生态因子和主要控制因素。水文特征的微小变化都会引起湿地生态系统的结构和功能发生变化。人类通过直接或间接改变湿地的组成要素，影响湿地的水文过程和生物地球化学过程，从而影响湿地生态系统的结构和功能。湿地生态系统对气候变化和人类活动的响应较为明显［1－2］，随着区域气温升高和湿地蓄水量的减少，湿地生态系统的功能将会显著下降。探讨湿地生态系统的变化过程能够揭示全球变化及人类活动对湿地生态系统所造成的影响，对保护与恢复湿地具有重要意义。双台子河口湿地是环西太平洋鸟类迁徙的中转站，是中国暖温带最年轻、最广阔、保护最完整的湿地，主要保护类型是野生动物，如丹顶鹤、东方白鹳、大天鹅、黑嘴鸥等珍稀水禽。随着区域气候变化和人类活动的加剧，双台子河口湿地环境发生了深刻变化，湿地面临着淡水资源短缺、自然湿地逐渐被人工湿地所取代、破碎化严重等问题。笔者通过对湿地生态系统的变化过程和影响分析，揭示气候变化和人类活动对湿地造成的影响，从而为湿地生态系统的保护与管理提供有力的科学依据1研究区概况双台子河口国家级自然保护区位于辽宁省盘锦市境内，距市区约30km，地处辽宁渤海湾顶部双台子河入海处，地理坐标为121°30'~122°00'E,40°45'~41°10'N，总面积12.8x104hm2。双台子河口自然保护区是为保护滨海湿地生态系统和珍稀物种而建立的重要湿地类型保护区，自辖范围包括盘山县境内的东郭苇场、大洼县境内的赵圈河苇场、绕阳河以下的双台子河以及该区域所对应的潮间带滩涂。保护区内包括世界第二大芦苇沼泽和大面积潮间带滩涂，周边地区主要是苇田、稻田、海域。该区属暖温带大陆性半湿润季风性气候，四季分明，年平均气温8.4°C,年较差为34.5°C;年平均降水量为623.2mm，区内年平均蒸发量为1669.6mm，是年降水量的2.7倍，平均结冻日为155d。地貌为冲海积平原，地势低洼而平坦，由东北向西南微微倾斜，海拔高度在1.3~4.0m,海岸地带地势低洼，潮沟发育。地表水主要有由此流入辽东湾的大凌河、饶阳河、双台子河、大辽河水和潮汐水及河口外区域浅海水。保护区内生物资源丰富，共有涉禽、游禽为主的鸟类256种，兽类、两栖、爬行动物15种，列入国家一、二级保护的动物35种［3］，是目前世界上保存最好、面积最大、植被类型最完整的生态地块，主要保护丹顶鹤、黑嘴鸥等世界珍稀濒危水禽及双台河口湿地生态环境，是综合性自然保护区。材料与方法湿地面积数据为1987年和2005年Landsat5TM，所选区域为双台子河口湿地的核心区域，包括苇田、稻田、滩涂、水系、建设用地、旱田、林地等典型地物，这里将建设用地、旱田、林地等划为非湿地景观。气象数据选取1957-2005年盘山和大洼常规气象观测站的平均气温、降水量等资料进行统计分析。影像数据采用ArcGIS8.5和ArcView进行处理分析，气象数据采用Excel进行统计分析。研究区湿地生态系统变化3.1湿地面积通过对1987和2005年影像解译分析可以看出（图1），该区域湿地景观类型变化比较显著，人为干扰强烈，大量天然湿地在人类活动干扰下演变为人工湿地。养殖区、稻田湿地等人工湿地景观类型面积得到了明显增加。主要因为大面积的滩涂资源被开发成养殖区，同时又由于双台子河入海口东岸20世纪90年代的建堤围海，导致裸滩景观类型所占比率极大降低，相应的养殖区面积和稻田面积都明显增加。翅碱蓬滩涂景观在1987-2005年间也在逐渐消失。1980-2000年流经本区的大凌河和饶阳河多年平均降水比1956-1979年分别减少6.20%和5.40%，天然径流分别减少26.26%和21.39%。同时，上游水库的兴建使得下游来水减少，仅大凌河、辽河干流、大辽河上游修建的7座水库库容就达71.90x108m3,占总径流量81.00x108m3的88.80%［4］。在淡水资源不断减少的同时，稻田面积却不断增加，导致农业用水量增多，相应苇田用水减少。芦苇湿地退化明显，芦苇质量降低。图11987和2005年双台子河口湿地面积变化Fig.1AreachangesofShuangtaiziEstuaryWetlandin1987and2005植被群落双台子河口芦苇沼泽区主要在以东郭、赵圈河、羊圈子、辽滨地区为重点的苇田综合利用开发区内，据不完全统计，芦苇面积为6x104hm2,年产芦苇315x108kg以上。近几年，苇田退化严重。随着沼泽湿地面积的逐渐减少，环境污染的加剧，芦苇产出能力也逐渐下降，在水源充足又没有石油污染的区域，芦苇产量可达65x104kg/km2,而在水源不足且石油污染严重的区域，芦苇产量只有50x104kg/km2左右。翅碱蓬群落作为湿地重要的组成部分，自形成以来，以1998~1999年面积最大，长势最好，群落总面积达至U2000hm2,—般高15-40cm，最高可达至U50-60cm，盖度70%-80%,自2000年开始显著退化，在整个生长季的不同时期都有面积不等的死亡，致使群落面积逐渐缩小。尤其是双台子河口左岸接官厅至二界沟2613km拦海大堤外，退化尤为严重，群落盖度已从70%-80%减少到20%-30%，高度降低致15-30cm,有的已成为裸露的滩涂［5］。翅碱蓬湿地退化的主要原因是淡水输入的减少和盐分的累积导致土壤中盐分含量超过了翅碱蓬的生长阈值,破坏了翅碱蓬的正常生长规律［6］。湿地水质湿地中的水环境是湿地系统中最为重要的—部分,决定了整个系统的存亡,而湿地水质是湿地水环境的重要组成部分。双台子河、大辽河、大凌河以及双台子河的支流饶阳河和清水河河水为劣V类，主要为COD、氨氮、有机污染［7］。孙书涵［8］对双台子河口区水中重金属的研究表明,双台子河水及其河口区海水中Cd污染比较普遍,在双台子河口翅碱蓬退化处,重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的污染比较高。张欣［9］采用模糊综合评判的方法对双台子河口湿地的水环境质量进行了综合评价，认为双台子河口湿地的水质等级为IV,水环境质量较差。张云浦［10］调查了2001-2005年双台子河盘锦市段纳污状况,根据环境功能区划，双台子河水域属于V类水域，采用综合污染指数法和污染分担率法对双台子河水质的评价表明，双台子河水域中氨氮、化学需氧量、高锰酸钾指数、生化需氧量的污染分担率累加达到92.09%，氨氮是该水域中首要的污染物。总体而言，双台子河口湿地水质存在一定程度的污染。水鸟类数量和种类双台子河口湿地是丹顶鹤最南端的繁殖区，也是丹顶鹤最北端的越冬区，还是世界上濒危鸟类——黑嘴鸥最大的繁殖地，保护区管理处现已划出5600hm2的面积作为黑嘴鸥的永久繁殖地。保护区内大面积的芦苇沼泽湿地、丰富的生物资源为许多鸟类的栖息繁衍创造了优越的条件，成为候鸟迁徙的必经之路、重要停歇地、取食地，也是夏候鸟的繁殖地。在这里生存繁殖的鸟类由于生境破坏而受到严重威胁。大洼三角洲农业开发使得许多原先适宜黑嘴鸥栖息繁殖的红海滩退化。双台河口自然保护区核心区内适宜丹顶鹤营巢的芦苇沼泽由建区初期的9500hm2减少到目前的1500hm2。按照每对丹顶鹤需要湿地300hm2计算［11］，核心区的丹顶鹤承载力从32对锐减到5对。据野外观测，整个辽河三角洲湿地丹顶鹤由1998年前的30多对减少到现在的10对左右;而栖息在辽河口的国家保护动物斑海豹从1982年的100余头下降到1990年的不足30头［4］。湿地变化的影响分析区域气候变化气候是控制湿地面积消长的重要因素［12］，气候变化对湿地生态系统的物质和能量循环、湿地植物生产力、动植物分布及湿地功能均会产生重大影响［13－14］。近50年，双台子河口湿地的年平均气温呈上升趋势，增暖率为0.35°C/10a,即近50年上升了1.8°C,与赵春雨［15］对近48年辽宁的年平均气温变化趋势研究结果一致（图2）。近50年来，双台子河口湿地年降水量呈减少趋势，每10年减少大约0.60%，近50年减少了18mm，降水量阶段性明显（图3）。在降水量减少的同时，降水日数也呈减少趋势，每10年减少26d左右，尤其自20世纪90年代中期以来，降水日数明显减少。人类活动的影响4.2.1石油开发。我国河口三角洲湿地孕育着丰富的油气资源，辽河三角洲是我国第三大油田——辽河油田的所在地。由于该地区石油开发强度大，井喷油管破裂、原油泄漏、油井的钻探、输油气管线的铺设等逐渐改变着原有自然湿地面貌，导致较为严重的景观破碎化现象。在保护区内600余口油井、200km道路和1000km地下管道的分割和侵蚀下，最大的沼泽面积从1986年的5.91x104hm2下降到2000年的5.71x104hm2。自然湿地斑块面积的减少、内部结构的简单化造成生态系统自我调节能力和抗干扰能力的下降，增加了湿地的脆弱性［4］。冷延慧［16］对辽河三角洲地区苇田生态系统影响因素的研究认为，石油污染对苇田造成了一定程度的危害，但不是苇田产量降低的主要因素，石油开发的各种地面工程造成了严重的景观破碎化现象，破坏了湿地的原有生境，这是造成湿地生态系统退化和苇田减产的主要因素。图21957~2005年双台子湿地年平均气温变化Fig.2ChangesofaverageannualairtemperatureinShuangtaiziWetlandfrom1957to2005图31957~2005年双台子湿地年平均降雨量变化Fig.3ChangesofaverageannualprecipitationinShuangtaiziWetlandfrom1957to2005围湖造田。双台子河口天然湿地逐渐被人工湿地所代替。辽宁沿海经济带开发战略的实施很大程度上意味着要在这一地区进行大规模的工业化和城镇化，这就不可避免地与部分地区的生态功能定位有所冲突，并将影响其生态调节功能的正常发挥。1987年开始的大洼小三角洲围海造田活动，截止1998年，开发保护区内土地1万hm2,用于水稻种植和村屯建设，改变了湿地用途，对鸟类栖息地和湿地生态系统造成较大影响［17］。在保护区范围内修筑的虾塘、鱼池、河蟹孵化厂等占用了保护区核心区范围内的滩涂，影响鸟类的集中分布和繁衍，且人为活动较多，不利于生态环境和鸟类的保护。生物资源过度利用。我国重要经济海域的鱼类滥捕现象十分严重，许多海域经济鱼类的年捕获产量逐渐下降，鱼类资源变得十分单一。由于大面积的烧荒和采割，芦苇湿地面积正逐渐较少。环境污染。滨海湿地是陆源污染物的最终承泻区，未经处理的生活污水和工农业废水的大量排放，以及近岸海水养殖业的迅猛发展，造成了滨海湿地以及近岸水域的污染严重。湿地污染可引起湿地生物死亡，破坏湿地的原有生物群落结构，并通过食物链逐级富集进而影响其他物种的生存，严重干预了湿地生态平衡。辽宁省海洋与渔业厅发布的《2010年辽宁省海洋环境质量公报》指出，辽宁省双台子河口和锦州湾生态系统均处于亚健康状态，因此，该地区正在或将要进行的大规模开发可能导致的负面生态效应应引起高度关注。结论通过对双台子河口湿地环境状况的分析可以看出，湿地面积严重破碎化，湿地芦苇产量降低，水质下降，鸟类种群数量减少，由此说明该区湿地环境质量严重下降，已经对某些湿地生物的生存构成了威胁。产生这种现象的原因主要有3个方面:①近年来，该地区气温呈明显上升趋势，降雨量呈下降趋势，湿地得不到充足的降水补给;②在高强度人类活动的影响下，湿地上游地区近年来用水量逐年增加，进入湿地的地表水补给量却在逐年减少，同时上游来水污染比较严重，影响湿地水环境③石油开发、围湖造田等阻断了自然湿地的水文连通性，加重了湿地破碎化，对湿地生物构成了强烈的影响［18］。在气候变化与人类活动的交互影响下，双台子河口湿地生态系统正在发生明显变化，应引起有关部门的重视。近年来，国家加大力度治理河流污染，特别是辽河流域的污染，这一举措对河口湿地环境改善具有重要意义。参考文献[1]BURKEEJK.Climatechange:potentialimpactsandinteractionsinwetlandsoftheUnitedStates，Virginia[J].JAmWaterResAssoci，2000，36:313－320.[2]陈克林，张小红，吕咏•气候变化与湿地[J].湿地科学，2003,1(1):73-77.[3]王凌，李秀珍，郭笃发，等.辽河三角洲湿地以丹顶鹤生境保护为核心的退耕预案研究[J].生态学报，2004,24(8):1710-1719.[4]王西琴，李力•辽河三角洲湿地退化及其保护对策[J].生态环境，2006,15(3):650-653.[5]董艳，周世新，孙冰，等•近50年气候变化对盘锦湿地生态环境的影响[J].安徽农业科学，2010,38(27):15155-15156.[6]康艳华•盘锦海岸带翅碱篷种群退化原因的调查与分析[J].辽宁农业职业技术学院学报，2004，6(3):27-38.[7]姜涛•盘锦滨海地区环境质量状况及保护对策[J].黑龙江环境通报，2006