受损湿地恢复及其进展1

受损湿地恢复及其进展吴少华 南昌大学 环境与化学工程学院 环工112班 5802111074摘要：由于湿地具有丰富的资源、独特的生态结构和功能而享有“自然之肾”之称。为了更好地保护和开发利用湿地, 世界各国都在积极采取措施阻止湿地的退化或消失, 湿地的生态恢复与重建问题已成为生态学和环境科学的研究热点。自20世纪90年代以来,有关受损湿地恢复与重建的研究大量涌现。在大量文献研的基础上,对受损湿地恢复的概念、目的、优先原则、策略和途径、理论、技术及评价作了回顾。目前,湿地保护已不再局限于现状的维持,而是重点进行受损湿地生态系统的恢复与重建。关键词 受损湿地 恢复与重建 理论 技术Abstract:Wetland is viewed as“Kidney of the Nature”due to its abundant resources and unique ecological structure and functions. In order to protect effectively and utilize reasonably the rare w et land resources,many measures have been taken by worldwide countries to prevent the degradation or disappearance of wetland. thereby the study on the ecological restoration and creation of wetland has been paid great attention by specialists in ecology and environmental scienceResearch on the restoration and reconstruction of disturbed wetland has increased since the1990s. From this now copious literature, we summarize the objectives,techniques for prioritization of sites,strategies,theories,methods,long-term monitoring.Currently, wetland protection is no longer limited to the maintenance of the status quo, but rather focus on the rehabilitation and reconstruction of damaged wetland ecosystemKeyword: Disturbed wetland, Restoration and reconstruction Techniques , Theories 湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。湿地是自然界最具生物多样性和生态功能最完备的生态系统，为人类的生产、生活提供多种资源，是人类重要的生存环境，被誉为“地球之肾”。然而，近年来由于人口的急剧增加以及人类对湿地认识的片面性，导致对湿地的破坏和不合理的开发利用，造成湿地大面积减少、生物多样性丧失、功能和效益衰退，严重危及湿地生物的生存，因此保护、恢复和合理利用湿地成为全球广泛关注的问题。 一般来说，湿地是介于陆地和水域之间的过渡带，并兼有这两种系统的某些特征，正是由于这种缺乏明确界线的过渡性，使确切地定义湿地变得有点复杂，至今仍没有一个惟一的被普遍认同的湿地定义。人们为了不同的目的为湿地做出了多种定义，其中经常被使用的是（Ramsar)湿地公约中对湿地的定义：“湿地是不论其为天然或者人工、长久或者暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体，包括低潮时水深不超过2m的水域；同时，还包括临近湿地的河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6m的水域”。湿地是分布于陆生生态系统和水生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。湿地在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、促淤造陆、净化环境、维持生物多样性和生态平衡等方面均具有十分重要的作用, 有“自然之肾”之称。我国是世界上湿地类型多、面积大、分布广的国家之一。1 湿地生态系统恢复1. 1湿地生态系统恢复的概念所谓湿地恢复，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。包括提高地下水位来养护沼泽，改善水禽栖息地；增加湖泊的深度和广度来扩大湖容,增加鱼的产量，增强调蓄功能；迁移湖泊、河流中的富营养沉积物以及有毒物质以净化水质；恢复泛滥平原的结构和功能有利于蓄纳洪水,提供野生生物栖息地以及户外娱乐区，同时也有助于水质恢复。 自20世纪60年代以来，减缓和阻止自然生态系统的退化萎缩，恢复重建受损的生态系统，越来受到国际社会的广泛关注和重视。特别是自进入20世纪90年代以后，有关受损湿地的恢复与重建研究大量涌现，掀起了湿地研究的热潮，在国际上形成了湿地恢复研究的两大中心：一是欧洲(含加拿大北部) ，主要以贫营养沼泽的恢复为主；二是北美(含加拿大南部) ，主要以富营养沼泽的恢复为主。我国对湿地生态系统恢复与重建研究开展较晚，十几年来,主要集中在湖泊(长江中下游典型湖泊如武汉东湖、洪湖、保安湖等，江苏太湖、安徽巢湖、淮河和太湖流域) 和沿海滩涂的研究。我国政府1994年制定的“中国21世纪议程”已把水污染控制和湿地生态系统的保护和修复作为我国的长期奋斗目标。自1998年长江流域发生特大洪水以来,我国已将退田还湖作为生态重建、持续发展的主要内容。1.2世界和中国受损湿地恢复研究 从20世纪初开始,随着世界经济的飞速发展,大片湿地被开发,许多国际重要的急剧丧失,引发了严重的环境后果。国际社会从20世纪50年代起才逐渐意识到湿地对人类生存的意义。 1971年苏联、加拿大、澳大利亚、英国等6国在伊朗签署了国际湿地公约， 旨在通过国际合作，保护重要的湿地系统， 特别是作为水禽主要栖息地的湿地。截至2000年6月，已有121个国家加入了这个公约, 有1027处湿地被列入国际重要湿地名录, 总面积达8000多万公顷。中国目前列入名录的湿地有21处, 总面积为318万公顷。 1982年第一届国际，湿地研讨会在印度召开, 与会者对湿地的结构与功能、生物多样性保护以及湿地生产力等诸多方面进行了探讨, 整理出版了湿地生态与管理一书, 标志着全球湿地研究进入了一个新的发展阶段。1997年, 美国生态学家Costanza (Costanza et al.，1997）对全球主要生态系统类型进行了生态服务价值评估全球生态系统服务的总价值为32万亿元/年，湿地生态系统服务的总价值为10万亿元/年， 是服务价值最高的生态系统类型。同年, 亚洲太平洋地区通过湿地国际组织将2月2日定为“世界湿地日”。由此可见，对湿地的研究和保护得到进一步重视和加强。目前，在美国和欧洲的许多国家如瑞典、丹麦、荷兰等, 湿地保护已不再局限于现状的维持, 而是重点进行退化和受损湿地生态系统的恢复和重建。1975年, 在美国召开了题为“受损生态系统的恢复” 的国际会议， 恢复生态学，包括湿地的恢复研究蓬勃兴起。年来，恢复与重建研究已经集中在河流湖泊、沼泽、水库等湿地类型。1990年，美国提出了庞大的生态恢复计划在2010年前恢复受损河流6.7105公顷，其他湿地公顷, 其他湿地4.0106公顷。在欧洲，特别是一些国际湿地公约所涉及的地区，恢复计划业已制定年。1993年，有20多位学者聚集在英国谢菲尔德大学探讨了湿地的恢复问题，特别是在沼泽湿地的恢复研究上提出了许多新的见解，这是对湿地保护研究工作的重要补充(Hughes，1992）。 中国湿地所面临的问题 1 对湿地盲目的开垦和改造，造成湿地面积减少、功能衰退。据不完全统计，中国沿海地区累计已丧失滨海滩涂湿地面积约119万公顷，另因城乡工矿占用湿地约100万公顷,两项之和相当于沿海湿地总面积的50% 。 2 生物资源的过度利用，造成湿地生态系统结构的破坏和湿地功能的丧失。 3 泥沙淤积、水污染严重， 造成湿地环境质量下降。 4 有效湿地面积的丧失, 造成海岸侵蚀加剧和盐水入侵。2 湿地恢复的目的、策略、原则和途径2.1湿地恢复的目的湿地生态恢复应包括以下几方面的内容: 功能修复、可持续性恢复和生态结构恢复。湿地恢复的目的主要有3 个方面: 种群的恢复、生态系统或景观的恢复以及生态系统功能的恢复。在生态修复的研究与实践中，涉及的相关概念有生态修复、生态重建、生态改建、生态改良等。湿地恢复的策略主要有2 种: 一是修复； 二是重建。修复是对必要生境条件的直接恢复，它适合于小规模干扰的湿地，可以很快实现恢复目的。重建是重新建立适宜的生境条件，使湿地生态系统回到早期阶段并重新发育，它适合于大规模、严重破坏的湿地。2.2 湿地恢复的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。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。2.3 湿地恢复的原则 (1)可行性原则。可行性是许多计划项目实施时首先必须考虑的。湿地恢复的可行性主要包括两个方面，环境的可行性和技术的可操作性。通常情况下，湿地恢复的选择在很大程度上由现在的环境条件及空间范围所决定。现时的环境状况是自然界和人类社会长期发展的结果,其内部组成要素之间存在着相互依赖、相互作用的关系，尽管可以在湿地恢复过程中人为创造一些条件，但只能在退化湿地基础上加以引导，而不是强制管理，只有这样才能使恢复具有自然性和持续性。比如，在温暖潮湿的气候条件下，自然恢复速度比较快，而在寒冷和干燥的气候条件下，自然恢复速度比较慢。不同的环境状况，花费的时间也就不同，甚至在恶劣的环境条件下恢复很难进行。另一方面，一些湿地恢复的愿望是好的，设计也很合理，但操作非常困难，恢复实际上是不可行的。因此全面评价可行性是湿地恢复成功的保障。 （2）缺性和优先性原则。计划一个湿地恢复项目必须从当前最紧迫的任务出发，应该具有针对性。为充分保护区域湿地的生物多样性及湿地功能，在制定恢复计划时应全面了解区域或计划区湿地的广泛信息，了解该区域湿地的保护价值，了解它是否是高价值的保护区，是否是湿地的典型代表类型，是否是候鸟飞行固定路线的重要组成部分等等。尽管任何一个恢复项目的目的都是恢复湿地的动态平衡而阻止陆地化过程，但轻重缓急在恢复前必须明确。例如一些濒临灭绝的动植物种，它们的栖息地恢复就显得非常重要，即所谓的稀缺性和优先性。因为小规模的物种、种群或稀有群落比一般的系统更脆弱更易丧失。但恢复这种类型的湿地难度也就很大，常常会事与愿违。 (3)美学原则。湿地具有多种功能和价值，不但表现在生态环境功能和湿地产品的用途上，而且具有美学、旅游和科研价值。因此在许多湿地恢复研究中，特别注重对美学的追求，像国外许多国家对湿地公园的恢复。美学原则主要包括最大绿色原则和健康原则，体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性、可观赏性等许多方面。美学是湿地价值的重要体现。2.4 湿地恢复的途径 湿地恢复的途径多种多样, 有简单的工程途径,也有复杂的生态途径( Middleton,1999)但不管采用何种途径,都宜遵循“最小干涉( Non-intervention) ”原则,尽可能地利用堤防、表面积水、地下水和当地种源等( Wheeler et al , 1998)。这样既可事半功倍, 又不过多干扰待恢复的生态系统。3 湿地恢复的理论、技术3.1湿地恢复的理论湿地生态恢复的理论基础是恢复生态学。恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复和重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。所谓生态恢复是指根据生态学原理， 通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法。人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其外界的物质、能量和信息的流动过程和时空次序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平。3.2 湿地恢复的关键技术 针对湿地水体生态工程的技术 目前，湿地水体面临的主要问题是湖泊、水库等富营养化和污染。对于湖泊、水库的富营养化和污染，目前国际上采用的技术主要有三类：（1）化学方法：通过氧化-还原作用及化学凝聚、吸附作用除去磷、重金属及难溶物质。但是该方法易造成二次污染。（2)物理方法：通过物理沉淀、过滤、吸附除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。(3）生物方法：通过微生物代谢、氧化作用、植物的吸收及细菌的消化与反消化作用除去BOD5、氮、磷、胶体和难溶有机物质及重金属。由于生物的自然生命周期的限制，这个方法通常耗时较长，但没有以上两种方法的副作用，效果较好。 针对河道的整治最根本的措施是河流地貌学以及水动力学特征的改善，目的是改善河流生态系统的结构与功能，标志是水质的净化和生物群落多样性的提高，主要措施有：（1）在上游流域实行流量控制，以提高水位。（2)恢复河道自然走势，使它按原来的流路曲折前进。(3）在人工大堤上打出沟槽，或者去除河道上的堤坝，允许河水漫滩，恢复河滨沼泽。（4）从水文动力学角度来看，要增加支流数目。通过这些方式，河水为漫滩湿地提供了营养物质、沉积物、植物种子和小型有机体，漫滩为生物提供了栖息地，又净化了水质。针对湿地底质生态工程的技术 目前，湿地的底质面临的主要问题是由于围垦、建造堤坝等，排干湿地水，造成湿地土壤肥力下降；水质污染导致土壤污染；潮汐盐沼的水盐条件受到极大影响，导致盐沼湿地面积减小；由于海平面上升、大型水利工程的影响，流域来水减少，导致河口湿地退化。恢复湿地基质的主要措施有：（1）在土壤里加入修复剂，转化驱除污染物；（2)利用某些超富集植物吸收重金属污染物；(3）在缺乏土壤覆盖的地区，采取客土移植。在初步改善的基础上适当引种植物，通过植物的新陈代谢，增加土壤肥力；（4）增加支流数目，恢复水文状况，进而恢复湿地基质状况。为改善湿地面积日益萎缩的状况，目前主要采取以下修复措施：（1）去除堤坝，将潮汐洪流重新引入湿地中，恢复湿地底质肥力，同时恢复湿地面积。（2)重新挖掘潮汐湿地，增加灌溉，增加潮汐循环。针对湿地生物生态工程的技术 受损湿地的生物群落往往是缺乏植被覆盖或者种群结构单一，从而导致生态系统不稳定。湿地生物修复一般在以下几个方面展开：（1）先锋物种的选择。在退化严重的湿地生态系统，先锋植物能够有效保持和改良人工固定的土壤，一般应选择根系发达，生长迅速的一年生草本物种，以更快改善土壤结构和养分自给能力。（2）恢复本地物种与引入外源种。在植被恢复时，尽量使用当地物种。当地物种长期与环境协同进化，据有较高的适应性。有时为了增加系统生物多样性，也采取适当引入外源种。在引入外源植物时应注意考虑自然条件是否有利于该种植物的生长。避免引进与本地种生态位相同的物种，避免生物入侵。4湿地恢复的合理性评价4.1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。 4.2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。 4.3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。 5 结语湿地由于具有丰富的资源、独特的生态结构和功能，其开发利用和保护已引起世界各国的普遍重视。我国湿地资源丰富，面积大、类型多、分布广，但由于自然干扰和人类活动的强烈干预等原因，许多湿地都面临着退化和消失的威胁。如何对退化的湿地进行恢复，使湿地资源能在有效保护的前提下支撑社会经济的健康、稳定和持续发展，已成为摆在我们面前的一项艰巨课题。根据对国内外湿地生态恢复研究情况的综述和分析，今后应从以下几个方面强对湿地生态恢复的研究：（1）方法学研究。借鉴国外成功经验，建立一套适合我国国情的地生态恢复研究方法和技术。（2）基础理论研究。如湿地生态系统结构、功能及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制研究，湿地生态系统生产力、恢复力、演替规律、可持续性研究，湿地的环境功能及人类活动对湿地资源与环境的影响研究，不同干扰条件下湿地生态系统的受损过程及其响应机制研究，湿地生态系统退化的景观诊断