扎龍濕地的水環(huán)境特征及其對珍稀水禽的影響

王文鋒，羅金明，王永潔，逄世良，高忠燕，王治良

（1.扎龍國家級自然保護區(qū)管理局，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾大學 理學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

扎龍濕地位于我國溫帶半濕潤半干旱季風氣候區(qū)，屬于典型的農牧交錯帶。該區(qū)域的生態(tài)功能表現(xiàn)出非常脆弱的特征，在受到外界干擾和影響下，濕地的生態(tài)功能很容易衰退而影響著鶴類的生態(tài)健康以及濕地生物的多樣性［1］。近幾十年隨著區(qū)域氣候變化及人類活動劇烈的影響，扎龍濕地的水文格局已經發(fā)生了深刻的變化［2］。水環(huán)境的變化將會引起濕地生態(tài)功能減弱，直接影響鶴類等生存和繁殖。研究表明，扎龍濕地的水質已經遭到不同程度的污染［3，4］，水體中的有毒元素（重金屬元素）的含量也逐漸增多，且沿著濕地生態(tài)系統(tǒng)食物鏈越高等的生物體內累積越多［5］。濕地底泥和水中重金屬的含量直接關系著雌親鳥和雛鳥的健康狀況。部分重金屬經過體內代謝后在羽毛聚集導致羽毛富集重金屬水平往往較高［6］?？梢?，通過研究鶴類殼和羽毛可以反映雌親體內以及雛鳥的重金屬的累積水平。近年來，學者對扎龍濕地土壤的滲透性、生態(tài)補水的安全閾值，以及對蘆葦?shù)戎脖簧L的影響進行了專門研究［7－11］。但是對鶴類棲息地的生態(tài)健康以及鶴的生態(tài)健康尚缺乏深入的研究。

本研究目的旨在探討在現(xiàn)代水環(huán)境條件下，扎龍濕地保護區(qū)內珍稀動物棲息地各組成要素的特征及其近期的變化特征，通過探討現(xiàn)代水環(huán)境對鶴類生態(tài)健康狀況的影響并做出評價，為濕地保護和管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

扎龍國家級自然保護區(qū)地處黑龍江省西部松嫩平原、烏裕爾河下游湖沼葦草地帶，位于齊齊哈爾市的鐵鋒區(qū)、昂昂溪區(qū)、富?？h、泰來縣和大慶市的林甸縣、杜爾伯特蒙古族自治縣的交界地域（123°51′—124°37′E，46°48′—47°32′N），總面積2 100 km2。保護區(qū)內丹頂鶴、白枕鶴等珍貴、稀有野生動物資源十分豐富，原生性東北亞內陸濕地生態(tài)系統(tǒng)特征顯著，在我國自然保護區(qū)網絡中具有典型意義。孕育著以水禽為主的鳥類共計296種，其中國家重點保護鳥類就有35種之多［7］。它的蘆葦沼澤濕地面積居亞洲第一位。扎龍濕地核心區(qū)面積700 km2，是扎龍濕地中保存最完整、最原始、生態(tài)環(huán)境最具典型性和代表性的蘆葦沼澤濕地。保護區(qū)的丹頂鶴、白枕鶴有80%以上在這里筑巢繁殖。同時扎龍濕地對保障松嫩平原的生態(tài)環(huán)境和當?shù)厣鐣洕沙掷m(xù)發(fā)展起著重要的作用。

1.2 研究方法

在扎龍濕地選擇10個主要水庫／水泡（東升水庫、扎龍湖、吐木可小橋、六支干、八支干、九支干、克欽湖、東汗潭、小黑山和龍泡）分別于2009年10月和2010年5月進行了水樣采集和分析。水質監(jiān)測項目有礦化度（TDS）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、溶解氧（DO）和pH值。

水質評價標準執(zhí)行國家地表水質量GB3838－2002。

在2009年10月和2010年5月收集研究區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)中水體、底泥和魚，常見水禽的羽毛、蛋殼以及糞便于室內測定其重金屬含量，收集對象包括丹頂鶴、白鸛、白枕鶴等，測定項目包括Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Sn和 Hg。測定采用電感耦合等離子體質譜儀（ICPMs－500ce型）。室內用濃硫酸－高氯酸混合消解后定容，以電感耦合等離子體質譜儀測定其重金屬濃度。

2 結果與討論

2.1 濕地水文地質特征

扎龍濕地為烏裕爾河下游尾閭湖形成的葦草湖沼。末次冰期時期在松嫩平原西部的沙帶受嫩江的改造，在扎龍地區(qū)留下眾多牛軛湖，后期由于構造抬升嫩江河道西遷，烏裕爾河成為內流河，其尾閭湖最后演化成為現(xiàn)在的扎龍濕地［12］。洪泛期間嫩江水分以及來自烏裕爾河的水大量進入扎龍濕地。在氣候干旱期，嫩江沿岸的堤壩則阻斷水流進入扎龍濕地；另一方面，烏裕爾河上游沿江的大大小小的水庫截留直接導致扎龍濕地水分補給匱乏。扎龍濕地位于我國溫帶半濕潤半干旱季風氣候區(qū)，春秋季節(jié)蒸發(fā)強烈、氣候干旱是該地區(qū)典型的特征。扎龍濕地近4年的平均蒸發(fā)量為1 285.4mm，年平均降雨量為459.7mm。蒸發(fā)量為降雨量的2.8倍，并且降雨量年內分布不均，6—8月的降雨量占全年的70%以上。4月和5月的降雨量僅為全年的14%。春秋季為扎龍地區(qū)全年最大的蒸發(fā)時段。

扎龍濕地與連環(huán)湖是在風成沙丘上形成的沼澤地，是整個嫩江流域生態(tài)環(huán)境最脆弱的一個關鍵區(qū)。一旦濕地消失，將導致這個地區(qū)的鹽堿化和沙漠化迅猛發(fā)展，對整個松嫩平原西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。水是濕地生態(tài)系統(tǒng)形成及其功能維持的重要因素。在氣候變化與人類活動雙重影響下，扎龍濕地水資源短缺導致了該地區(qū)生態(tài)退化。

2.2 水質變化趨勢

扎龍濕地水體的變化特征已經引起了學者和濕地管理者的高度關注。有學者對1999、2000年扎龍濕地部分地區(qū)的水質進行的專項研究［13］發(fā)現(xiàn)：扎龍濕地水體的有機污染和富營養(yǎng)化較重，表現(xiàn)為高錳酸鹽指數(shù)、總磷和總氮超標。為進一步跟蹤近年扎龍濕地水質的變化趨勢，于2009年和2010年2次對該地區(qū)水質進行了測定（表1和表2）。水質監(jiān)測結果表明，扎龍濕地水質特征存在年內變化和空間上的差異性。總體上看，該地區(qū)水體有機污染較重，并且富營養(yǎng)化，各項指標（除CODMn外）的含量最高的時期都為Ⅴ級，都遠遠大于國家對濕地水質Ⅱ的要求。另外，農業(yè)活動較頻繁地區(qū)的扎龍湖的水質污染最重，例如總磷和總氮分別比Ⅴ級標準下限還超標12倍和15倍，與2000年相比，東升水庫的溶解氧升高了1.1倍，TP和TN也有明顯的升高?？梢?，扎龍濕地水環(huán)境總體上是呈逐年上升趨勢變化。

表1 扎龍濕地主要湖泊水體的各種指標含量

表2 扎龍濕地主要湖泊水體的水質等級

水體污染的主要來源有工業(yè)廢水、農業(yè)施用的農藥和化肥，及城鎮(zhèn)生活污水。上游城市的發(fā)展使工業(yè)、生活污水量和污染負荷都在增加，2002年排入烏裕爾河最終進入扎龍濕地的工業(yè)廢水總量為2 045.9萬t，生活廢水為968.3萬t［13］。隨著經濟發(fā)展和資源不斷開發(fā)，區(qū)內建立了繁榮、東升及江東灌區(qū)，灌區(qū)面積逐年擴大，農藥、化肥的施用量也不斷增加，加上流域降水高度集中在6—9月，與農業(yè)生產活動具有同期性，加大了農田徑流污染負荷量。此外，濕地內泥炭層和腐殖質層積累大量的污染物，在水文條件改變的情況下，成為水體污染物的內部來源。在污染物增加的同時，烏裕爾河徑流量減少，使下游濕地水體的自我稀釋能力下降，十分容易受到外界環(huán)境的影響，水質波動性大。在枯水期點源污染是濕地污染物的主要來源；而在強徑流條件下，面源污染強度大大增加，使?jié)竦厮|甚至比一般時期還差。濕地具有很強的自我凈污能力，但其自凈能力受濕地水文條件影響較大。野外調查發(fā)現(xiàn)，濕地水位與氮磷等營養(yǎng)物質之間存在結構性對應關系：高水位水體中營養(yǎng)物質濃度較低。由于濕地來水量的下降，改變了濕地內部的生態(tài)過程，影響了植物和微生物的活性，導致其對污染物的凈化能力下降。因此，流域降水徑流的高度集中促進了污染物向濕地的輸送，而濕地來水量的下降削弱了濕地對污染物的緩沖能力，濕地水體的污染呈不斷加劇趨勢，目前濕地內地表水體屬于重營養(yǎng)化范圍。

水是濕地生態(tài)系統(tǒng)形成及其功能維持的重要因素。在氣候變化與人類活動雙重影響下，扎龍濕地水環(huán)境的變化可能對棲息在濕地的各種飛禽產生影響。

2.3 重金屬富集特征

表3是扎龍濕地水環(huán)境以及珍稀水禽體內富集的重金屬含量。從表3可見，水體中重金屬各項指標都低于I類水質標準，不超標，但在扎龍保護區(qū)底泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg超過其背景值。從表3來看，水體中重金屬的含量很低，Cu和Ni都小于0.01 μg·kg－1。其他的重金屬含量均低于國家標準。在魚體內，重金屬含量的平均值分別是水體中含量的數(shù)倍：Cu ＞500倍；Zn 208.83倍；Cr 250倍；Cd 200倍。此外，表3還表明扎龍濕地珍稀水禽中都不同程度地富集了一定量的重金屬，例如丹頂鶴的羽毛富集的Cr含量高達3.52μg·kg－1，Zn的含量更是高達41.57μg·kg－1。白鸛的羽毛富集的Cr則達4.00μg·kg－1。另外，各種水禽的蛋殼也都富集一定程度的重金屬元素，其中Ni、Zn、As、Sr和Hg的含量相對較高。

表3 扎龍濕地環(huán)境以及常見水禽體內重金屬富集濃度 μg·kg－1

由此可見，扎龍濕地大型水禽對重金屬的積累量是水中的幾百倍，對其身體健康已經構成了潛在的威脅，同時濕地的水禽對其生存環(huán)境的微小變化都有極大的反應，是環(huán)境污染的重要指示。

2.4 討論

20世紀80年代以來，烏裕爾河的沿途修建了60多座截流水庫，使扎龍濕地的進水量由每年6.8×108m3銳減到0.4×108m3［13］。人為控制濕地上游的入水量而改變了扎龍濕地水環(huán)境，春秋季節(jié)上游的水不能流入扎龍濕地，造成濕地缺水。脆弱的自然生態(tài)環(huán)境和人類強烈擾動相疊加，致使扎龍濕地的水環(huán)境整體處于不斷退化的過程，這必然影響濕地水質以及棲息水禽的的系統(tǒng)特征。濕地被農業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)包圍，在枯水期也正是農業(yè)和工業(yè)用水高峰期，這導致二者用水矛盾突出。大量的農業(yè)用水直接減少了下游濕地水分補給量，而且農業(yè)生產的化肥、農藥以及工業(yè)廢水則進入低洼的扎龍濕地富集。這將直接導致扎龍濕地水體富營養(yǎng)化和重金屬的富集。

除此之外，扎龍濕地內建設了多項工程。大型工程破壞了濕地的自然形態(tài)，阻隔了濕地外圍的水流進入濕地，造成濕地片斷化、內流化，進一步加劇了缺水形勢［2］。外加開墾、過度放牧等的擾動，到2002年為止，扎龍保護區(qū)內的明水及沼澤的面積僅為1.3×104hm2。扎龍濕地的核心區(qū)現(xiàn)有13個自然屯1 528戶（共5 396人）［7］。核心區(qū)內頻繁農業(yè)活動不僅擾動其生活環(huán)境，還直接干擾珍稀動物日常習性［11］。

河流對濕地水量的補給直接或間接決定了濕地的水域覆蓋面積及淺埋深地下水區(qū)域的面積，進而影響濕地內蘆葦面積及分布形態(tài)。水源補給量的減少使得濕地蘆葦產量下降、破碎化程度加劇，并最終導致蘆葦被苔草和草甸草所取代。據(jù)統(tǒng)計，20世紀90年代，扎龍濕地中蘆葦覆蓋率已由20世紀70年代前的占保護區(qū)面積的80%，下降到僅占保護區(qū)面積的40%，且蘆葦密度也下降了50%以上。濕地來水量的下降，使?jié)竦睾莸拿娣e減少、水深變淺、水體連通性喪失，冬季時濕地中的水體易于完全被凍結，使魚類難以遷移到深水區(qū)越冬，打破了魚類正常生命過程。而水質污染更是使魚類經常發(fā)生非正常的死亡，兩因素共同引起扎龍濕地魚的種類及數(shù)量的減少，種群規(guī)模下降。如扎龍漁場在20世紀60年代產魚量高達801t，80年代下降到不足30t，20世紀末不足10t。鶴類是扎龍濕地的主要保護物種，棲息在連片的蘆葦沼澤地中，以魚為主要食物來源，其種群數(shù)量的變化受生境狀況、食物來源的影響。由于生境面積的減少、破碎度的增加及食物來源的限制，目前通過扎龍濕地遷徙的鶴類數(shù)量趨于減少。

由此啟發(fā)政府和相關管理者：（1）合理解決農業(yè)用水和濕地生態(tài)需水直接的矛盾對維持濕地系統(tǒng)的相對穩(wěn)定具有十分重要的意義；（2）減少濕地內人類活動與干擾，增強濕地內水流的通暢性，為各種保護物種提供良好的覓食環(huán)境和棲息生境。

3 結論

扎龍濕地水質特征存在年內變化和空間上的差異性?？傮w上看，該地區(qū)水體有機污染較重，并且富營養(yǎng)化，多項指標的含量最高的時期達到Ⅴ級標準。另外，農業(yè)活動較頻繁的扎龍湖的水質污染最重，例如其總磷和總氮分別比Ⅴ級標準下限還超標12倍和15倍，與2000年相比，東升水庫的溶解氧升高了1.1倍，TP和TN也有明顯的升高。

扎龍濕地水體中重金屬各項指標都低于I類水質標準，扎龍濕地底泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg超過其背景值。常見水禽的食物——魚，其體內重金屬含量的平均值分別是水體中含量的數(shù)倍：Cu＞500倍；Zn 208.83倍；Cr 250倍；Cd 200倍。扎龍濕地珍稀水禽中都不同程度地富集了一定的重金屬，例如丹頂鶴的羽毛富集的Cr含量高達3.52μg·kg－1，Zn的含量更是高達41.57μg·kg－1。白鸛的羽毛富集的Cr則達4.00μg·kg－1。另外，各種水禽的蛋殼也都富集一定程度的重金屬元素，其中Ni、Zn、As、Sr和Hg的含量相對較高。由此可見，扎龍濕地大型水禽對重金屬的積累量已經構成了潛在的威脅。濕地的退化和重金屬的富集應該引起相關部門的重視。

［1］Han Min，Sun Yannan，Xu Shiguo.Characteristics and driving factors of marsh changes in Zhalong wetland of China［J］.Environment Monitoring Assessment，2007，127：363－381

［2］佟守正，呂憲國，蘇立英，等.扎龍濕地生態(tài)系統(tǒng)變化過程及影響因子分析［J］.濕地科學，2008，6（2）：179－184

［3］劉通，趙旭.扎龍濕地水質、水生生物評價［J］.吉林地質，2005，24（3）：78－94

［4］Shi Decheng，Wang Deli.Effects of various salt－alkaline mixed stresses on Aneurolipidium Chinese（Trin.）Kitag［J］.Plant and soil，2005（271）：15－26

［5］Horvat M，Nolde N，F(xiàn)ajon V，et al.Total mercury，methylmercury and selenium in mercury polluted areas in the province Guizhou，China［J］.The Science of the Total Environment，2003，304：231－256

［6］Takazawa Y，Kitamura K，Yoshikane M，et al.Discovery of Fenthion poisoning in two Japanese Cranes found dead in Hokkaida，Japan［J］.Bulletin of Environmental contamination，2004，73：947－954

［7］吳長申.扎龍國家級自然保護區(qū)自然資源研究與管理［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1999：201－204

［8］Lei Fumin，Qu Yanhua，Lu Jiangli，et al.Conservation on diversity and distribution patterns of endemic birds in China［J］.Biodiversity and Conservation，2003（12）：239－254

［9］王磊，章光新.扎龍濕地對烏裕爾河流域水文特征的響應［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20（6）：94－98

［10］黃方，劉權，王永潔，等.扎龍濕地生態(tài)環(huán)境變化及其對白鶴遷徙的影響［J］.東北師大學報：自然科學版，2007，39（2）：106－111

［11］鄒紅菲，吳慶明，史蓉紅.扎龍濕地恢復初期丹頂鶴孵化期覓食生境選擇［J］.東北林業(yè)大學學報，2007，35（7）：55－57

［12］殷志強，秦小光，劉嘉麒，等.扎龍濕地的形成背景及其生態(tài)環(huán)境意義［J］.地球科學進展，2006，25（3）：32－37

［13］趙旭.扎龍國家級自然保護區(qū)水資源評價與濕地可持續(xù)性發(fā)展

研究［J］.水資源研究，2005，27（3）：22－25