若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測方案研究

鄒長新，江峰琴，李海東，孫 俊

(1.環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042;2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037;3.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

·環(huán)境預(yù)警·

若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測方案研究

鄒長新1，2，江峰琴3，李海東1，孫 俊1

(1.環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042;2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037;3.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

若爾蓋濕地是黃河上游重要的水源涵養(yǎng)地，在涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)徑流和維持生物多樣性等方面具有重要作用，是流域乃至國家生態(tài)安全的關(guān)鍵地區(qū)。近年來，由于全球氣候變化和人類不合理的開發(fā)活動導(dǎo)致若爾蓋濕地生態(tài)退化加劇，威脅區(qū)域和流域生態(tài)安全。在若爾蓋濕地生態(tài)退化趨勢與生態(tài)安全理論框架研究的基礎(chǔ)上，對若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測的主要內(nèi)容進行了探討，提出了生態(tài)安全監(jiān)測的初步方案，為若爾蓋濕地生態(tài)保護與管理提供借鑒和依據(jù)。

若爾蓋;濕地生態(tài)系統(tǒng);生態(tài)安全;監(jiān)測方案

若爾蓋濕地位于青藏高原東北部，是黃河上游重要的水源涵養(yǎng)地，占整個黃河年徑流量的8.21%，占黃河在瑪曲出境處徑流量的29.02%，素有“黃河蓄水池”之稱。若爾蓋濕地也是世界瀕危野生動物黑頸鶴、白尾海雕等的主要棲息地，是影響全球氣候的敏感區(qū)。由于該區(qū)域海拔高，氣候寒冷多變，植被結(jié)構(gòu)簡單，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，一旦遭受破壞，很難恢復(fù)。自20世紀(jì)60年代開始，由于自然因素和人類過度放牧以及一些不合理開發(fā)活動的影響，若爾蓋沼澤和草原開始出現(xiàn)明顯的退化現(xiàn)象，對區(qū)域生態(tài)安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅［1］。為此，2000年11月26日國務(wù)院發(fā)布的《全國生態(tài)環(huán)境保護綱要》中提出了“通過建立生態(tài)功能保護區(qū)，實施保護措施，防止生態(tài)環(huán)境的破壞和生態(tài)功能的退化”［2］，若爾蓋濕地于2001年3月經(jīng)原國家環(huán)?？偩峙鷾?zhǔn)(環(huán)函［2001］49號)建立生態(tài)功能保護區(qū)，是首批10個國家級生態(tài)功能保護區(qū)建設(shè)試點之一。

根據(jù)中國主體功能區(qū)劃分原則，生態(tài)功能保護區(qū)屬限制開發(fā)區(qū)，實行的是一種開放式的管理［3］。目前中國對諸如自然保護區(qū)等禁止開發(fā)區(qū)的建設(shè)和管理趨于成熟，具有較為完善的管理機制;而對于限制開發(fā)區(qū)的生態(tài)環(huán)境管理還不夠深入，特別是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、預(yù)警與評估、生態(tài)補償?shù)确矫娑计惹行枰碚摵图夹g(shù)上的支持。筆者通過研究若爾蓋濕地生態(tài)環(huán)境問題及其成因，提出了若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測的理論框架，在此基礎(chǔ)上對若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測方案的設(shè)計進行了探討，為若爾蓋濕地生態(tài)保護與管理提供借鑒和依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

若爾蓋濕地位于川西高原北端的阿壩藏族羌族自治州境內(nèi)，跨阿壩、紅原和若爾蓋3個縣，包括阿壩縣東北部、紅原縣北部和若爾蓋縣西部。若爾蓋濕地生態(tài)功能保護區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)101°37′—103°25′，北緯 32°10′—34°06′，總面積 17 022 km2，其中阿壩縣境內(nèi)3 601 km2，紅原縣境內(nèi)6 701km2，若爾蓋縣境內(nèi)6 718 km2。若爾蓋濕地屬大陸性高原寒溫帶濕潤半濕潤季風(fēng)氣候，雨熱同期，干濕季節(jié)分明，夏季涼爽而濕潤，冬季降水少，春季多大風(fēng)，晝夜溫差大。區(qū)內(nèi)海拔3 400 m以上，地勢西南高東北低。河溝縱橫、蜿蜒曲折，湖泊、沼澤、草甸極為發(fā)育，主要河流為黑河、白河、賈曲等。主要土壤類型為暗棕壤、草甸土、寒漠土、沼澤土和風(fēng)沙土等。該區(qū)屬青藏高原高寒植被區(qū)，主要為莎草、禾草和雜類草沼澤植被，沼澤植物40科97屬，共162種。區(qū)內(nèi)有脊椎動物29目65科256種，有國家一級保護動物9種，二級保護動物41種［4］。

2 若爾蓋濕地生態(tài)退化趨勢分析

2.1 湖沼趨干退化，沼澤逆向生態(tài)演替

20世紀(jì)30年代以前，大多數(shù)沼澤地人煙稀少，保留著無人區(qū)或半無人區(qū)的原始面貌［4］。20世紀(jì)60年代，沼澤已顯現(xiàn)出趨干跡象，但人類干擾甚微，沼澤的基本面貌仍無重要變化。20世紀(jì)80年代以來，沼澤發(fā)生了更為顯著的變化:沼澤積水明顯變淺，沼澤區(qū)水位和地下水位明顯下降，更多的沼澤僅呈過濕狀態(tài)，甚至干如旱地。湖泊面積也在減少，有的湖泊已干涸。若爾蓋沼澤出現(xiàn)了“沼澤—沼澤化草甸—草甸—沙地—荒漠”的逆向生態(tài)演替趨勢。

2.2 植被退化，草地生產(chǎn)力下降

在高寒沼澤區(qū)，牧草產(chǎn)量由20世紀(jì)60年代的10 500～12 000 kg/hm2下降到8 500 kg/hm2以下，減產(chǎn)32%以上。優(yōu)良草地的飼用植物種類和數(shù)量減少，有毒有害植物增多。生于草地上的一些毛莨科、菊科物種正在取代原來生長于沼澤濕地中的一些物種，對牲畜危害很大的植物狼毒、高原毛茛等，在很多草場均有大量分布，在個別草場已成為主要伴生種，有的甚至成為沼澤草地的優(yōu)勢種之一［5］。

2.3 土地退化明顯，水土流失加重

在風(fēng)力、水力、凍融等自然條件和超載放牧、挖溝排水、泥炭開采等人為活動的影響下，水土流失的廣度和程度呈逐年上升態(tài)勢。全區(qū)的土壤侵蝕總面積已達7 770.52 km2，年土壤侵蝕總量為2 261.74萬 t，平均土壤侵蝕模數(shù)為 2 910.67 t/(km2·a)。固定的沙丘草皮遭到人為破壞，大部分固定和半固定的沙丘已經(jīng)逐漸變?yōu)榛顒有陨城稹?980年草地資源調(diào)查顯示，若爾蓋縣草原沙化面積僅0.48萬 hm2，到 1994年達到2.08萬hm2，2004 年發(fā)展到 3.68 萬 hm2［6］。沙化地有向沼澤草地不斷擴侵的趨勢，其結(jié)果也必然會加劇高寒沼澤草地生態(tài)系統(tǒng)的惡化，使草地面積急劇縮減。

2.4 生物多樣性破壞，鼠蟲害加劇

由于近年來濫捕濫獵嚴(yán)重，加之珍禽鳥類誤食滅鼠毒餌、農(nóng)藥，導(dǎo)致若爾蓋濕地野生動物種類、數(shù)量明顯減少。藏狐、黃鼬、草原雕等嚙齒類的天敵數(shù)量減少，致使鼠害肆虐，形成大量的洞穴和土丘，損傷牧草根系，使牧草生長不良，草場面積減少。例如，1只鼢鼠每年可堆出土丘15～20個，最多可達180個，1個鼠丘平均覆蓋草場0.91 m2，最大可達2.6 m2，平均鼢鼠密度為25只/hm2，對草場破壞巨大［4］。草地蟲害主要有高原蝗蟲和高原毛蟲，蟲害使草地覆蓋度降低，草場生產(chǎn)力下降，在一定程度上加劇了草地沙化。

3 若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測的理論基礎(chǔ)

3.1 若爾蓋濕地生態(tài)安全的概念

就若爾蓋濕地生態(tài)安全而言，它屬于區(qū)域生態(tài)安全的范疇。國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)安全的定義已有很多［7，8］，筆者將區(qū)域生態(tài)安全定義為:在一定時間與空間范圍內(nèi)，區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)在維持自身正常的結(jié)構(gòu)與功能前提下，是否滿足人類生存與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的一種狀態(tài)［9］。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)管理

生態(tài)系統(tǒng)管理是一種管理思想，而非管理體系。它強調(diào)從單要素管理向多要素、全系統(tǒng)綜合管理的轉(zhuǎn)變，實質(zhì)上就是要求強化對區(qū)域、流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的保護［10］。生態(tài)系統(tǒng)管理的概念是在生態(tài)科學(xué)的發(fā)展過程中逐漸形成并不斷發(fā)展的，它的提出是科學(xué)家對全球范圍內(nèi)生態(tài)、環(huán)境和資源危機的一種響應(yīng)［11，12］。

為了應(yīng)對生態(tài)環(huán)境日益嚴(yán)重的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)性破壞，2003年在南非召開的第五次世界保護區(qū)大會強調(diào)，要運用現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)理論和方法建立生態(tài)功能保護區(qū)，加強區(qū)外更大范圍的生態(tài)保護或建立更大范圍的生態(tài)功能保護區(qū)，保護和改善具有重要生態(tài)功能的生態(tài)系統(tǒng)［13］。

3.3 生態(tài)安全理論框架

針對若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)的典型性、重要性和相對自然性，其保護與管理的重點應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、生態(tài)系統(tǒng)外界脅迫。合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與健康的服務(wù)功能是安全生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)和外在表現(xiàn)，而生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)和前提，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為各生態(tài)組分的構(gòu)成及空間分布情況。生態(tài)系統(tǒng)外界的脅迫作用將直接導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的變化，對于若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)而言，外界環(huán)境對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要包括兩個方面:一是全球變化背景下近幾十年來氣候條件的顯著變化，二是人類社會經(jīng)濟活動對生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響。氣候變化主要表現(xiàn)為溫度升高導(dǎo)致若爾蓋濕地出現(xiàn)旱化、降水分布不均等趨勢;而人類疏干沼澤排水、過度放牧、工礦開發(fā)建設(shè)、旅游業(yè)發(fā)展等社會經(jīng)濟活動，造成若爾蓋濕地湖沼面積萎縮、草地沙化、生產(chǎn)力下降、鼠蟲害泛濫，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞與功能受損，對區(qū)域生態(tài)安全構(gòu)成威脅。若爾蓋濕地生態(tài)安全理論框架見圖1。

圖1 若爾蓋濕地生態(tài)安全理論框架

4 生態(tài)安全監(jiān)測方案設(shè)計

生態(tài)監(jiān)測，又稱生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，目前國際上還沒有統(tǒng)一規(guī)范的定義。生態(tài)監(jiān)測是采用生態(tài)學(xué)的方法和手段，從不同尺度上對各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時空格局的度量，主要通過監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)條件、條件變化、對環(huán)境壓力的反映及其趨勢而獲得［14］。生態(tài)安全監(jiān)測屬于生態(tài)監(jiān)測的范疇，是以保障生態(tài)安全為目標(biāo)，開展區(qū)域生態(tài)安全評估、預(yù)警與管理的一項基礎(chǔ)性工作。生態(tài)安全監(jiān)測可以定義為:運用生態(tài)學(xué)方法與現(xiàn)代監(jiān)測手段，以維護生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能健康穩(wěn)定為目標(biāo)，對影響區(qū)域(流域)生態(tài)安全的各個因素進行測量、觀察，分析其變化和生態(tài)影響的過程。以往關(guān)于若爾蓋濕地的生態(tài)監(jiān)測研究，多局限于某一要素(草地退化、土地沙化、生物多樣性銳減等)或者單一生態(tài)系統(tǒng)(草地、沼澤、沙地等)［4-6，15-17］，未能全面、綜合反映若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)總體生態(tài)安全特征，不利于實施生態(tài)系統(tǒng)綜合管理。以生態(tài)安全為核心開展的生態(tài)監(jiān)測側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能變化，兼顧自然與人為活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響，是濕地生態(tài)功能保護區(qū)宏觀環(huán)境管理的有效手段。

4.1 監(jiān)測目的與意義

將遙感技術(shù)、地面調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，實時監(jiān)測若爾蓋濕地生態(tài)安全關(guān)鍵因素動態(tài)變化和發(fā)展趨勢，掌握若爾蓋濕地生態(tài)環(huán)境總體狀況，構(gòu)建生態(tài)安全基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，為生態(tài)安全評估與預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.2 監(jiān)測范圍與站點布設(shè)

監(jiān)測范圍為若爾蓋濕地生態(tài)功能保護區(qū)全區(qū)范圍，包括阿壩藏族羌族自治州的阿壩、紅原和若爾蓋三縣，區(qū)域總面積17 022 km2。

站點布設(shè)原則:①覆蓋整個生態(tài)功能保護區(qū);②點、線、面相結(jié)合，突出監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)的代表性、監(jiān)測指標(biāo)的綜合性和生態(tài)安全問題的針對性、切合實際的可行性;③滿足生態(tài)安全評估和重點生態(tài)恢復(fù)工程項目實效評估的需求;④整合已有監(jiān)測站點，體現(xiàn)互補性，減少重復(fù)建設(shè)。根據(jù)以上原則，若爾蓋濕地共布設(shè)6個地面監(jiān)測站，17個調(diào)查監(jiān)測點，各行政區(qū)監(jiān)測站點見表1。

表1 若爾蓋濕地生態(tài)監(jiān)測站點及監(jiān)測重點

4.3 監(jiān)測時段與頻次

地面監(jiān)測站進行常規(guī)監(jiān)測，監(jiān)測時間為1-12月。遙感監(jiān)測與地面監(jiān)測按季度開展，根據(jù)若爾蓋濕地干濕季變化特征，監(jiān)測時段確定為每年的2月、5月、8月、11月，每次監(jiān)測時間30 d。在一周時間內(nèi)，完成遙感地面核查、實地調(diào)查與監(jiān)測。

4.4 監(jiān)測方法

生態(tài)安全監(jiān)測涉及內(nèi)容多，監(jiān)測范圍大，是一項宏觀與微觀監(jiān)測相結(jié)合的工作。生態(tài)安全監(jiān)測應(yīng)以3S技術(shù)(地理信息技術(shù)，GIS;遙感技術(shù)，RS;全球衛(wèi)星定位技術(shù)，GPS)作為支持，并具備強大的信息處理能力。3S技術(shù)是宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的方向，它充分利用計算機技術(shù)把遙感、航照、衛(wèi)星監(jiān)測、地面定點監(jiān)控有機結(jié)合起來，依靠專業(yè)化軟、硬件使生態(tài)安全監(jiān)測智能化，使生態(tài)資料數(shù)據(jù)上網(wǎng)，實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測化，是目前以及今后相當(dāng)長的一段時間里監(jiān)測人員的重點工作內(nèi)容。若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測技術(shù)路線見圖2。

圖2 若爾蓋濕地生態(tài)安全監(jiān)測技術(shù)路線

(1)地面站定位監(jiān)測

在阿壩、紅原和若爾蓋三縣分別建立生態(tài)監(jiān)測地面站，針對若爾蓋地區(qū)典型的草地沙漠化、草地物種退化、沼澤干化等不同的生態(tài)環(huán)境退化類型以及未發(fā)生退化的草地和沼澤區(qū)域開展地面定位監(jiān)測，對比分析不同區(qū)域生態(tài)安全變化情況。

(2)遙感監(jiān)測

以環(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主體信息源，結(jié)合多波段、多時相和高分辨率遙感遙測技術(shù)，對若爾蓋濕地不同時期遙感數(shù)據(jù)進行解譯，掌握土地利用類型、草地類型、覆蓋度和生產(chǎn)力等方面的動態(tài)變化，利用GIS軟件進行空間數(shù)據(jù)錄入、分析、存儲、輸出、成圖，形成生態(tài)安全遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

(3)調(diào)查監(jiān)測

開展若爾蓋濕地遙感地面核查，校驗遙感解譯數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。采用點、線、面相結(jié)合的方法，開展生態(tài)環(huán)境基本狀況調(diào)查，調(diào)查主要利用GPS、地形圖以及其他必需的專業(yè)測量儀器，選擇典型樣地詳細(xì)調(diào)查生物多樣性、地上生物量、土壤容重、土壤含水量以及土壤有機碳含量等。通過實地調(diào)查和測量，拍攝野外照片和錄像，獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)和資料。

4.5 監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測指標(biāo)

根據(jù)若爾蓋濕地生態(tài)安全理論框架，主要開展若爾蓋濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能、生態(tài)脅迫等方面的監(jiān)測工作，包括水源涵養(yǎng)功能、生物多樣性、生態(tài)組分活力、沙化土地、氣候變化、景觀破碎度及人類干擾等監(jiān)測內(nèi)容，相應(yīng)的監(jiān)測指標(biāo)及監(jiān)測方法見表2。通過具體指標(biāo)的實時監(jiān)測，結(jié)合評價模型，綜合評估若爾蓋濕地生態(tài)安全基本狀況。

表2 若爾蓋濕地生態(tài)監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測指標(biāo)

5 結(jié)語

(1)若爾蓋濕地生態(tài)地位十分重要，但是，近年來生態(tài)退化加劇，嚴(yán)重威脅流域乃至國家生態(tài)安全。因此亟待加強濕地生態(tài)安全監(jiān)測工作，在此基礎(chǔ)上開展生態(tài)安全評估與預(yù)警，為若爾蓋濕地保護、管理與決策提供依據(jù)。

(2)生態(tài)安全監(jiān)測是一項系統(tǒng)性工程，應(yīng)將生態(tài)系統(tǒng)管理思想作為若爾蓋濕地保護與管理的主要理論基礎(chǔ)。筆者圍繞濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與生態(tài)脅迫提出了具體監(jiān)測指標(biāo)，但監(jiān)測指標(biāo)需要根據(jù)相關(guān)的研究、技術(shù)應(yīng)用和管理工作的不斷深入進行調(diào)整和完善。

(3)若爾蓋濕地地域范圍廣，自然環(huán)境嚴(yán)酷，3S技術(shù)與地面監(jiān)測相結(jié)合是開展生態(tài)監(jiān)測的有效手段。提高濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力，實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)化是目前以及今后相當(dāng)長的一段時間里監(jiān)測人員的重點工作內(nèi)容。

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Project Study of Ecological Security Monitoring in Zoige Wetland

ZOU Chang-xin1，2，JIANG Feng-qin3，LI Hai-dong1，SUN Jun1
(1.Nanjing Institute of Environmental Science，Ministry of Environmental Protection，Nanjing，Jiangsu 210042，China;2.Nanjing University of Forestry，Nanjing，Jiangsu 210037，China;3.Jiangsu Provincial Environmental Monitoring Center，Nanjing，Jiangsu 210036，China)

Zogie wetland is not only the important area of water source conservation in the Yellow River upstream，but also plays a key role in maintaining the ecological security of the basin and national for its functions on conserving water，regulating flow and protecting biodiversity.In recent years，because of the global climate change and unreasonable human activity，the ecological degenerating trend of Zoige Wetland gets more and more serious and threatens the situation of ecological security.Based on the analysis on the trend of ecological degeneration and the theoretical framework of ecological security of Zogie Wetland，this paper discussed the main contents of ecological monitoring of Zogie Wetland，and proposed the preliminary programme，which could be the basis and reference of ecological protection and management of Zogie Wetland.

Zogie;wetland ecosystem;ecological security;monitoring project

X835

A

1674-6732(2011)-05-0004-05

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.05.002

2011-03-04;

2011-05-10

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項項目(2008-05)，環(huán)保公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(200709045，200909050)。

鄒長新(1977—)，男，助理研究員，在讀博士，主要從事區(qū)域生態(tài)安全與管理研究工作。