三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)研究進(jìn)展

韓曉君

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)研究進(jìn)展

韓曉君

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

摘要：隨著全球氣溫變暖，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，三江平原濕地開(kāi)發(fā)加劇，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，并影響到了整個(gè)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。為保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)，文章主要從生命系統(tǒng)和非生命系統(tǒng)兩個(gè)層面對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)變化保護(hù)進(jìn)行闡述。根據(jù)《全國(guó)濕地保護(hù)工程規(guī)劃(2002—2030年)》的要求，針對(duì)退化區(qū)域，從生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與方法的角度，加強(qiáng)了濕地資源進(jìn)行可持續(xù)利用、以保證人與自然和諧相處、加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)措施，為實(shí)現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設(shè)提供保障。

關(guān)鍵詞：三江平原；濕地；生態(tài)系統(tǒng)；物質(zhì)循環(huán)；能量流動(dòng)；生態(tài)保護(hù)

1概述

濕地(Wetland)是水陸相互作用強(qiáng)烈的生態(tài)系統(tǒng)，主要包括天然或人工的沼澤地、泥炭地及水域地帶。作為一種水陸過(guò)渡帶的重要生態(tài)系統(tǒng)，以其特殊的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)揮著涵養(yǎng)水源、削峰滯洪、調(diào)節(jié)氣候、凈化污染物、保持水土、存儲(chǔ)碳庫(kù)、為物種提供棲息地等重要的資源環(huán)境等保護(hù)作用。三江平原是我國(guó)東北地區(qū)三大平原之一，是國(guó)家商品糧重要產(chǎn)地，由黑龍江、松花江、烏蘇里江以及興凱湖沖積湖積形成的低平原，土地總面積約1 088 萬(wàn)hm2。蘊(yùn)藏著豐富的生物資源，形成了我國(guó)獨(dú)特的平原區(qū)沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)，是我國(guó)物種多樣性豐富的沼澤濕地之一[1]。建國(guó)初期，為了解決人民溫飽問(wèn)題，在三江平原進(jìn)行了大面積墾荒，濕地發(fā)生退化，并引發(fā)了一系列環(huán)境問(wèn)題。到20世紀(jì)末，三江平原面臨著近78%的天然沼澤地退化或喪失，生態(tài)功能下降[2]；生物群落生存受到人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾[3]。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，加強(qiáng)三江平原生態(tài)保護(hù)措施，對(duì)濕地資源進(jìn)行可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設(shè)有著重要的意義。

2三江平原沼澤濕地形成的地理?xiàng)l件

沼澤濕地的形成與平坦地貌特別是與負(fù)地形有密切關(guān)系，三江平原新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以下沉為主，海拔高度一般在40～60m，地勢(shì)低平，坡降很小為1/5000～1/10000 ，構(gòu)成主體地貌類型是一級(jí)堆積階地和高低河漫灘，其上廣泛分布各種形狀的低洼地，為三江平原沼澤濕地的發(fā)育和形成提供了良好的地貌條件。

三江平原屬溫帶濕潤(rùn)半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，區(qū)內(nèi)降水量年內(nèi)分配不均，多集中于夏、秋兩季，秋季氣溫下降，大量水分來(lái)不及排除，被凍結(jié)在地表或土壤層中，水分以固體狀況保存下來(lái)，致使翌年春季解凍，導(dǎo)致地表積水或過(guò)濕，加之凍結(jié)期長(zhǎng)，凍層厚，地面物質(zhì)組成以第四紀(jì)黏土亞黏土為主，土質(zhì)黏重，滲透能力微弱，同時(shí)地面植物根系盤(pán)結(jié)深厚達(dá)30～80 cm，阻滯了地表逕流的排泄，使地表過(guò)度潮濕或積水，為沼澤濕地形成提供了充足的水分條件。

3三江平原濕地生態(tài)保護(hù)研究

濕地生態(tài)系統(tǒng)將陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)以及信息傳遞互相聯(lián)系起來(lái)的，是地球表層生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)〗。濕地生態(tài)系統(tǒng)包括生命系統(tǒng)(植物、動(dòng)物和微生物等生命有機(jī)體)和非生命系統(tǒng)(水體、土壤、無(wú)機(jī)元素及有機(jī)元素)。合理地化生物多樣性以及建立非生命生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)是目前濕地生態(tài)系統(tǒng)多樣性保護(hù)中的熱點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。

3.1生命系統(tǒng)保護(hù)研究

生物多樣性保護(hù)是濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的一項(xiàng)重要的生態(tài)服務(wù)功能[5]，大多以物種生存為對(duì)象，而后強(qiáng)調(diào)保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的途徑[6]，包括與生命系統(tǒng)能量流動(dòng)相關(guān)的保護(hù)問(wèn)題、與生命系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的保護(hù)問(wèn)題、保護(hù)生物多樣性途徑等。不同領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)此展開(kāi)了一系列的研究，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，魏強(qiáng)等[5]通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)層面定量表達(dá)生物量多樣性保護(hù)價(jià)值，從而提高人類和社會(huì)的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)意識(shí)。從景觀學(xué)的角度，施建敏等[7]利用殘存濕地斑塊特征討論對(duì)物種多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)生物破碎化與物種多樣性有直接的影響。從生態(tài)學(xué)的角度，根據(jù)生物多樣性能夠指導(dǎo)評(píng)價(jià)生態(tài)脆弱性。劉振乾等[8]依據(jù)生態(tài)特征和發(fā)展演化規(guī)律選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，并利用綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)濕地生態(tài)脆弱性。對(duì)生物多樣性保護(hù)主要集中在生物多樣性的豐富程度及生命系統(tǒng)與生態(tài)之間的關(guān)系。

生物多樣性研究側(cè)重于動(dòng)、植物豐富程度。加強(qiáng)濕地生態(tài)與動(dòng)植物之間關(guān)系的研究是當(dāng)前的趨勢(shì)，主要是利用一些經(jīng)驗(yàn)公式或者模型對(duì)動(dòng)植物多樣性進(jìn)行保護(hù)。以植物與生境的關(guān)系為切入點(diǎn)，運(yùn)用GAP分析方法，分析濕地植物多樣性保護(hù)現(xiàn)狀；采用Levins公式對(duì)三江平原沼澤濕地植物群落的優(yōu)勢(shì)種群生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊值進(jìn)行了劃分[9]。在動(dòng)植物研究中常用的方法是調(diào)查研究，定點(diǎn)調(diào)查不同群落類型的β多樣性，揭示沼澤地植被演替機(jī)制[10]。也有針對(duì)三江平原環(huán)型濕地土壤—植被—?jiǎng)游锼浇Y(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)功能研究[11]。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性是反映水環(huán)境狀況的重要指標(biāo)[12]。同時(shí)，土壤動(dòng)物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其過(guò)渡性決定了其土壤動(dòng)物類群組成的多樣性。浮游生物、土壤動(dòng)物及微生物的群落構(gòu)成也是生命系統(tǒng)保護(hù)的一大研究熱點(diǎn)。如：計(jì)算多種生態(tài)指標(biāo)對(duì)撫遠(yuǎn)地區(qū)水域浮游植物物種豐富度和多樣性進(jìn)行評(píng)價(jià)[13]；對(duì)常見(jiàn)藻類、苔蘚類的組成及土壤微生物的分布狀況進(jìn)行了調(diào)查研究[14]。利用調(diào)查數(shù)據(jù)探究典型濕地土壤動(dòng)物個(gè)體密度季節(jié)性分布[15]。

3.2非生命系統(tǒng)保護(hù)研究

非生命系統(tǒng)在濕地生態(tài)系統(tǒng)中提供物種的基本生存養(yǎng)分，控制物質(zhì)循環(huán)，能量流動(dòng)過(guò)程，對(duì)于生物群落的分布的垂直性和水平性結(jié)構(gòu)有著重要的作用[16]。在濕地生態(tài)保護(hù)中，水循環(huán)與土壤碳循環(huán)在非生命系統(tǒng)保護(hù)中起到了重要的作用。

濕地水體是重要的淡水資源庫(kù)，保護(hù)濕地水體對(duì)于人類的生存發(fā)展具有重要意義，同時(shí)有利于維護(hù)濕地水資源生態(tài)狀況。目前主要是對(duì)水體提取及保護(hù)方法的研究。如：根據(jù)多目標(biāo)蟻群算法的原理，計(jì)算濕地內(nèi)水文調(diào)節(jié)量[17]；采用遺傳算法對(duì)SVM模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，對(duì)三江平原洪河自然保護(hù)區(qū)濕地進(jìn)行分類[18]。除了水體提取及保護(hù)方法外，還在水含量的改變、水質(zhì)變化進(jìn)行研究。常用的方式是通過(guò)建立生態(tài)試驗(yàn)站采集濕地水、排水溝水、降水、保護(hù)區(qū)河流水樣進(jìn)行測(cè)試，分析水樣中化學(xué)性質(zhì)[19]；利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理和方法對(duì)沼澤地蓄水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，以預(yù)測(cè)三江平原濕地蓄水量的動(dòng)態(tài)變化[20]；或者是以靜態(tài)補(bǔ)水與動(dòng)態(tài)補(bǔ)水的定量方法，對(duì)濕地最小生態(tài)需水量進(jìn)行估算[21]〗。綜上所述，研究有效動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水體水量變化和水質(zhì)變化方法對(duì)于濕地水資源保護(hù)具有一定的意義。

三江平原濕地類型豐富，但圍墾嚴(yán)重造成了土壤退化和碳庫(kù)損失。目前主要基于土壤學(xué)，土壤類型法、生態(tài)系統(tǒng)類型法、空間分析等方法對(duì)不同土壤類型的碳儲(chǔ)量進(jìn)行空間變化分析，并對(duì)土壤有機(jī)碳密度的空間分布特征進(jìn)行定量化的分析。如：依據(jù)三江平原不同類型和不同開(kāi)墾年限的濕地土壤有機(jī)碳含量、土壤容重、土層厚度和面積的測(cè)量結(jié)果估算土壤碳儲(chǔ)量[22]；運(yùn)用遙感和GIS技術(shù)，對(duì)1980—2010年三江平原土壤有機(jī)碳密度及其控制因子進(jìn)行分析[23]。然而對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)碳源、碳匯特征及其影響因素研究較少，包括營(yíng)養(yǎng)調(diào)控[24]、水文條件變化[25]、及碳匯功能[26]等。濕地碳蓄積量反映了其生態(tài)服務(wù)價(jià)值及土地資源固碳能力，在以后的研究中應(yīng)加強(qiáng)碳蓄積影響因子的定量化分析。

4三江平原濕地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)與方法

《全國(guó)濕地保護(hù)工程規(guī)劃(2002—2030年)》建設(shè)布局指出東北濕地建設(shè)重點(diǎn)在三江平原，松嫩平原等農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)域。通過(guò)濕地保護(hù)與恢復(fù)及生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面的示范工程，提供東北地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和合理利用模式。目前，三江平原有近40處各級(jí)濕地類型自然保護(hù)區(qū)，對(duì)三江平原濕地生境起到了一定的保護(hù)和恢復(fù)作用。濕地恢復(fù)是指通過(guò)生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對(duì)退化或者消失的濕地進(jìn)行修復(fù)或者重建，重現(xiàn)被破壞前的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)揮其應(yīng)有的作用[27]。濕地的生態(tài)恢復(fù)可概括為:濕地生境恢復(fù)、濕地生物恢復(fù)和濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)[28]。

4.1濕地生境恢復(fù)技術(shù)

濕地生境恢復(fù)主要包括濕地基質(zhì)恢復(fù)、濕地水狀況恢復(fù)、濕地植被恢復(fù)和濕地土壤恢復(fù)等。濕地生境恢復(fù)的關(guān)鍵在于地表水的攔截和利用。三江平原濕地恢復(fù)應(yīng)充分利用好過(guò)境地表水和雨水，同時(shí)考慮到農(nóng)業(yè)商品糧基地的可持續(xù)發(fā)展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高糧食產(chǎn)能、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的同時(shí)，為濕地補(bǔ)水；對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生生境破碎化地區(qū)建立重點(diǎn)保護(hù)機(jī)制，利用現(xiàn)有水利設(shè)施，通過(guò)蓄水、引水灌溉等方式保水；研究濕地生態(tài)需水量，建立生境水資源閾值保護(hù)措施；從源頭減少農(nóng)田面源污染問(wèn)題，建立退耕還濕機(jī)制。

4.2濕地生物恢復(fù)技術(shù)

濕地生物恢復(fù)技術(shù)主要是保護(hù)物種多樣性、遺傳多樣性的技術(shù)，生物群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)，以及群落優(yōu)化配置和重組技術(shù)等。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了如DNA物種保護(hù)技術(shù)、基因重組技術(shù)等分子生物技術(shù)。不過(guò)這些技術(shù)還不成熟，有待進(jìn)一步發(fā)展。遵從生物群落演替規(guī)律，對(duì)于濕地內(nèi)植被的恢復(fù)和發(fā)展有指導(dǎo)性作用。對(duì)于破碎地帶生物干擾強(qiáng)烈，可以針對(duì)性的進(jìn)行生物群落優(yōu)化和重建。

4.3生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)主要包括生態(tài)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與集成技術(shù)等。對(duì)于不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)，有著不同的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)，這是濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究中的重難點(diǎn)。

5結(jié)語(yǔ)

三江平原濕地是多種瀕危動(dòng)植物尤其是鳥(niǎo)類的重要棲息地，也和我們?nèi)祟惻c其他生物的生存息息相關(guān)的。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)過(guò)程，針對(duì)退化地區(qū)應(yīng)用生命系統(tǒng)及非生命系統(tǒng)與生態(tài)之間規(guī)律，提出合理的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與方法。三江平原沼澤濕地的形成是千萬(wàn)年來(lái)自然界各種因素綜合作用的產(chǎn)物，是生態(tài)系統(tǒng)平衡中不可缺少的重要因素，保護(hù)好這塊沼澤濕地及物種資源，也就是保護(hù)了我們?nèi)祟愖陨怼?/p>

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Study on Wetland Ecological System Protection in Sanjiang Plain

HAN Xiao-jun

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute, Harbin 150080, China)

Abstract：With global warming and the economic and technological development, the wetland development is being aggravated in the Sanjiang Plain, the ecological system is damaged seriously, and sustainable development of the whole area will be affected. In order to protect the ecological system of the wetland, protection for material circulation and energy flowing change is described based on two respects including life system and non-life system in the paper. According to the demands of “National Wetland Protection Project Planning from 2002 to 2030”, aiming at the degraded area, in line with ecological rehabilitation technique and method, to strengthen the sustainable use of wetland resources, ensure harmony between human being and nature and enhance the measures for ecological protection, which provides guarantee for the ecological civilization construction of the wetland.

Key words：Sanjiang Plain；marsh；ecological system；material circulation；energy flowing；ecological protection

文章編號(hào)：1007-7596(2016)04-0115-04

[收稿日期]2016-04-25

[作者簡(jiǎn)介]韓曉君(1962-)，女，江蘇銅山人，教授級(jí)高級(jí)工程師，注冊(cè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師；水利水電工程水土保持工程師；省水利廳第一屆水利青年學(xué)科帶頭人，曾獲省政府科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)石油化工協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

中圖分類號(hào)：X171.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A