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      濱海濕地生態(tài)修復(fù)若干問(wèn)題探討

      2019-12-19 06:20:06俞煒煒陳光程鄭新慶黃海萍胡文佳馬志遠(yuǎn)
      關(guān)鍵詞:鹽沼海草紅樹(shù)林

      陳 彬,俞煒煒,陳光程,鄭新慶,黃海萍,胡文佳,馬志遠(yuǎn)

      (1.自然資源部第三海洋研究所, 福建 廈門(mén) 361005; 2.福建省海洋生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門(mén) 361005)

      濱海濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)過(guò)渡地帶,被認(rèn)為是生產(chǎn)力最高、生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一,為人類(lèi)提供防止風(fēng)暴和海岸侵蝕、供給水產(chǎn)品、凈化水體和生物多樣性維護(hù)等重要生態(tài)系統(tǒng)功能服務(wù)[1-3]。然而,由于沿海地區(qū)人口的急劇增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,自然資源掠奪性開(kāi)發(fā)日益加劇,濱海濕地已成為全球受威脅最為嚴(yán)重的自然生態(tài)系統(tǒng)之一[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球約有50%的鹽沼、35%的紅樹(shù)林和29%的海草由于環(huán)境壓力和人類(lèi)干擾而喪失或退化[5]。退化濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)也由此成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。

      自20世紀(jì)90年代,濕地恢復(fù)與重建一直成為國(guó)際上生態(tài)學(xué)研究的“熱點(diǎn)”[6]。我國(guó)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)也已日益得到廣泛重視,在《中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法》《全國(guó)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)規(guī)劃》《海洋生態(tài)文明建設(shè)實(shí)施方案》等法律、政策、規(guī)劃各方面都得到了相應(yīng)的體現(xiàn)。近年來(lái),我國(guó)沿海各地紛紛開(kāi)展濱海濕地生態(tài)修復(fù)工作[7],尤其是2010年中央分成海域使用金返還生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目和2016年“藍(lán)色海灣”整治行動(dòng)的實(shí)施,我國(guó)濱海濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)模和數(shù)量均急劇增長(zhǎng)。為此,迫切需要總結(jié)國(guó)內(nèi)外濱海濕地生態(tài)修復(fù)的經(jīng)驗(yàn),完善我國(guó)濱海濕地生態(tài)修復(fù)方法體系,為沿海地區(qū)開(kāi)展濱海濕地生態(tài)修復(fù)研究與實(shí)踐提供科學(xué)技術(shù)支撐,以提高生態(tài)修復(fù)成效。濱海濕地生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及了生態(tài)退化診斷、修復(fù)目標(biāo)確定、生態(tài)修復(fù)措施、生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)、生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估等內(nèi)容,本文重點(diǎn)從以上幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)濱海濕地生態(tài)修復(fù)進(jìn)行論述。

      1 國(guó)內(nèi)外濱海濕地生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

      1.1 國(guó)外濱海濕地生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

      國(guó)際上,濱海濕地生態(tài)修復(fù)的研究與實(shí)踐至今已有較長(zhǎng)的歷史,尤其自21世紀(jì)以后,濱海濕地生態(tài)修復(fù)得到迅速發(fā)展,生態(tài)修復(fù)的對(duì)象、內(nèi)容、尺度、范圍都不斷延伸。濱海濕地生態(tài)修復(fù)對(duì)象逐漸多元化,已涵蓋了鹽沼[8]、紅樹(shù)林[9-10]、珊瑚礁[11]、海草床[12-13]等所有濱海濕地生境類(lèi)型。在空間尺度上,濱海濕地生態(tài)修復(fù)大體經(jīng)歷了兩個(gè)階段:一是20世紀(jì)90年代中期以前,主要以單個(gè)生境、群落或物種、或局部小尺度的修復(fù)為主;二是20世紀(jì)90年代中期以后,統(tǒng)籌規(guī)劃濱海濕地生態(tài)修復(fù)的重要性開(kāi)始逐漸得到重視[14],國(guó)家、區(qū)域等不同尺度的濱海濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)劃日益增多,以美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家為主的區(qū)域性或大尺度的濱海濕地生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目大量涌現(xiàn)[15-16]。濱海濕地生態(tài)修復(fù)的內(nèi)容由傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施研究轉(zhuǎn)向生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)化研究,涵蓋了生態(tài)退化診斷、生態(tài)修復(fù)目標(biāo)確定、生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施、生態(tài)修復(fù)管理、生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)、生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估等內(nèi)容[17-19]。

      1.2 國(guó)內(nèi)濱海濕地生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

      我國(guó)濱海濕地生態(tài)修復(fù)研究與實(shí)踐最多的是紅樹(shù)林修復(fù),而珊瑚礁、海草床、鹽沼等類(lèi)型的修復(fù)較國(guó)際起步較晚。我國(guó)規(guī)?;募t樹(shù)林生態(tài)修復(fù)實(shí)踐可追溯到20世紀(jì)50年代,早期紅樹(shù)林濕地修復(fù)僅停留在植被恢復(fù)的水平上,重點(diǎn)關(guān)注育苗技術(shù)和宜林地的選擇;21世紀(jì)后,紅樹(shù)林土壤環(huán)境[20]、底棲動(dòng)物群落[21]、微生物群落[22]等特征的恢復(fù)開(kāi)展了一定的研究,生態(tài)系統(tǒng)的凋落物生產(chǎn)力、物質(zhì)循環(huán)等生態(tài)過(guò)程和功能也受到關(guān)注[23]。我國(guó)珊瑚礁修復(fù)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代末的珊瑚移植實(shí)驗(yàn),直至2008年以后逐漸開(kāi)展珊瑚繁殖與人工培育的技術(shù)研究[24-25],潿洲島、海南島周邊、徐聞等地已開(kāi)展了珊瑚礁生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。相比紅樹(shù)林,目前海草床生態(tài)修復(fù)學(xué)科的發(fā)展仍處于起步階段,大多集中于對(duì)海草床資源分布、生態(tài)現(xiàn)狀和退化原因的探討[26],以及海草植被修復(fù)技術(shù)的研究[27]。總體而言,我國(guó)濱海濕地的生態(tài)修復(fù)主要還集中于單個(gè)項(xiàng)目或局部區(qū)域、濕地植被及珊瑚的人工修復(fù)技術(shù)等,生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)和效果評(píng)估也日益增多,綜合、系統(tǒng)的區(qū)域尺度濱海濕地生態(tài)修復(fù)逐漸獲得越來(lái)越多的關(guān)注。

      2 濱海濕地生態(tài)退化診斷

      2.1 退化干擾識(shí)別

      導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化的因素有很多,凡是干擾系統(tǒng)內(nèi)各組成成分及其生態(tài)學(xué)過(guò)程的因素都可能引起系統(tǒng)退化[28]。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的干擾動(dòng)因,干擾可分為自然干擾和人為干擾,其中人為干擾是當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因素。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的干擾因素主要包括:圍海造陸、圍墾筑堤、疏浚等工程建設(shè),如港口、農(nóng)業(yè)、圍墾養(yǎng)殖;污染,包括陸源和海上污染,如工業(yè)污水排放、養(yǎng)殖污染等;漁業(yè)資源過(guò)度利用,如漁業(yè)捕撈;臺(tái)風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害性破壞;海岸植被砍伐或破壞;采砂;外來(lái)物種入侵;全球氣候變化等等[8,29]。這些干擾因素或單一或多種、或強(qiáng)或弱、或間斷或持續(xù)地干擾生態(tài)系統(tǒng)[28],生態(tài)系統(tǒng)退化及其恢復(fù)在很大程度上取決于干擾的類(lèi)型、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和頻度[30]。

      2.2 參照系統(tǒng)選取

      退化生態(tài)系統(tǒng)是相對(duì)未退化或退化前的原生態(tài)系統(tǒng)而言,是一個(gè)相對(duì)的概念,因此,需要選取參照系統(tǒng)作為生態(tài)修復(fù)的模版或目標(biāo),為生態(tài)退化診斷、生態(tài)修復(fù)目標(biāo)制定、生態(tài)修復(fù)過(guò)程監(jiān)測(cè)、生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估等提供參照[9,31]。參照系統(tǒng)有兩種類(lèi)型[32]:一種是與修復(fù)區(qū)現(xiàn)有生態(tài)特征類(lèi)似的參照系統(tǒng),即作為退化生態(tài)系統(tǒng)的參照,用于反映生態(tài)系統(tǒng)的潛在恢復(fù)能力及其速率;另一種是與修復(fù)區(qū)的理想目標(biāo)狀態(tài)類(lèi)似的參照系統(tǒng),即作為目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)的參照,用于反映生態(tài)修復(fù)的過(guò)程及其成效。

      理論上,歷史的、干擾前或退化前的原生態(tài)系統(tǒng)是最佳的目標(biāo)參照系統(tǒng),但由于普遍存在對(duì)退化前或干擾前生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及過(guò)程等的認(rèn)識(shí)不足,選取原生態(tài)系統(tǒng)作為參照的難度很大。為此,目標(biāo)參照系統(tǒng)的選取主要考慮[9,32-34]:歷史自然的殘留區(qū)域,或自然恢復(fù)區(qū)域;鄰近未退化、或退化程度較輕的區(qū)域;根據(jù)擬修復(fù)區(qū)或鄰近區(qū)域的歷史和現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)信息,整合構(gòu)造的假設(shè)生態(tài)系統(tǒng)。目標(biāo)參照系統(tǒng)的選取應(yīng)充分考慮與擬修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的相似性,主要包括[35]:氣象和水文特征相似,如淡水輸入、潮汐等;主要的生物群落相似性,如海岸植被、海洋植物、海洋動(dòng)物等;土壤和沉積環(huán)境特征相似;功能相似性;歷史或潛在的人類(lèi)活動(dòng)和干擾相似等等。選取參照系統(tǒng)所考慮的相似特征應(yīng)具有針對(duì)性,不同區(qū)域、不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型或不同生態(tài)修復(fù)目標(biāo)不盡相同。

      2.3 退化程度診斷

      退化生態(tài)系統(tǒng)是一種“病態(tài)”的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)退化診斷是生態(tài)修復(fù)途徑及其措施制定的基礎(chǔ)。退化生態(tài)系統(tǒng)是個(gè)相對(duì)的概念,因此,退化診斷主要采用參照系統(tǒng)類(lèi)比法,即通過(guò)對(duì)比退化生態(tài)系統(tǒng)干擾前后、或退化生態(tài)系統(tǒng)與目標(biāo)參照系統(tǒng)的生態(tài)狀況診斷生態(tài)系統(tǒng)的退化程度。

      生態(tài)系統(tǒng)退化程度的診斷需要采取科學(xué)的、合理的診斷途徑[36]。理論上,退化的生態(tài)系統(tǒng)在生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能、過(guò)程等方面均有所表現(xiàn),因此,濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)退化診斷途徑可包括:生境途徑,如土壤、水質(zhì)、水文;生物途徑,如濕地植被、底棲生物、濱海濕地鳥(niǎo)類(lèi);生態(tài)系統(tǒng)功能途徑,如濕地植被生產(chǎn)力、固碳量;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)途徑,如海產(chǎn)品供給量;景觀生態(tài)途徑,如關(guān)鍵景觀類(lèi)型面積、景觀破碎度。根據(jù)診斷途徑及其篩選的診斷指標(biāo)數(shù)量,診斷方法可分為單途徑單因子診斷法、單途徑多因子診斷法、多途徑綜合診斷法[36]。與單途徑單因子、單途徑多因子相比,多途徑綜合診斷相對(duì)復(fù)雜,但診斷結(jié)果通常更接近實(shí)際情況,更能反映退化情況。

      3 濱海濕地生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的確定

      生態(tài)修復(fù)目標(biāo)一直是恢復(fù)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域倍受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。早期許多學(xué)者在生態(tài)修復(fù)的定義中對(duì)生態(tài)修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行了大體的、籠統(tǒng)的描述。Jordan等(1990)提出生態(tài)修復(fù)是對(duì)整個(gè)生態(tài)群落的重建[37]。1992年,美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)(NRC)提出生態(tài)修復(fù)是將一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)至與干擾前最接近的狀態(tài)[38]。Cairns(1995)認(rèn)為,生態(tài)修復(fù)目的是要將生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)至初始的結(jié)構(gòu)和功能條件,即使修復(fù)后的各要素及組成與可能與初始狀態(tài)存在顯著差異,但至少應(yīng)能被公眾社會(huì)感覺(jué)到并確認(rèn)恢復(fù)至可用的程度[39]。

      隨著研究的深入,許多學(xué)者或國(guó)際組織對(duì)生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化,生態(tài)修復(fù)目標(biāo)逐漸明朗。Hobbs(1996)指出,恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)包括建立合理的組成(種類(lèi)豐富度和多度)、結(jié)構(gòu)(植被和土壤的垂直結(jié)構(gòu))、格局(生態(tài)系統(tǒng)組分的水平分布)、異質(zhì)性(各組分由多個(gè)變量組成)和功能(如水、能量、物質(zhì)流動(dòng)等基本生態(tài)過(guò)程)[40]。2004年,國(guó)際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會(huì)(SER)指出,生態(tài)修復(fù)是一個(gè)旨在加速恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的健康(功能過(guò)程)、完整性(物種組成和群落結(jié)構(gòu))和持續(xù)性(對(duì)干擾的抵抗和恢復(fù)力)的有目的性行為,并提出修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到健康應(yīng)具備的屬性包括:與參照區(qū)具相似的物種多樣性和群落結(jié)構(gòu);原生物種的出現(xiàn);生態(tài)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)使生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定必需的功能群體;具有一定的環(huán)境承載能力,能夠容納人口增長(zhǎng);正常生態(tài)機(jī)能的恢復(fù);景觀上能與周?chē)孛驳匦稳诤?;消除生態(tài)系統(tǒng)潛在的威脅;具有一定的自然災(zāi)害的抵御能力;具有可持續(xù)發(fā)展能力[41]。Ruiz-Jaen等(2005)指出,生態(tài)修復(fù)最終目標(biāo)不是簡(jiǎn)單地恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,更重要的是要建立一個(gè)能自我維持、或在較少人工輔助下能健康運(yùn)行的生態(tài)系統(tǒng)[42]。2016年,國(guó)際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會(huì)(SER)在出版的《生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)》中指出,生態(tài)系統(tǒng)的全面恢復(fù)是指所有關(guān)鍵的生態(tài)系統(tǒng)屬性類(lèi)別的現(xiàn)狀或狀況均接近參照系統(tǒng)的水平,其重要的標(biāo)準(zhǔn)是生態(tài)系統(tǒng)顯示出自我組織的狀態(tài)并處于實(shí)現(xiàn)全面恢復(fù)的軌跡上[31]。此外,許多研究和實(shí)踐表明,成功生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目離不開(kāi)社會(huì)的有力支持及廣泛的公眾參與[43-44],因此,有學(xué)者提出生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的目標(biāo)盡可能結(jié)合社會(huì)需求,以得到社會(huì)公眾的支持,否則生態(tài)修復(fù)難以長(zhǎng)期維持[44-45]。

      盡管許多學(xué)者從不同角度對(duì)生態(tài)修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行了論述,仍然沒(méi)有統(tǒng)一的定論,但目前普遍得到認(rèn)可的是以參照系統(tǒng)為模版來(lái)確定目標(biāo)[31]。濱海濕地生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的確定方法可采用單個(gè)或多個(gè)參照系統(tǒng)的類(lèi)比法,生態(tài)修復(fù)目標(biāo)內(nèi)容則以關(guān)鍵的生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能及生態(tài)服務(wù)為核心,兼顧社會(huì)需求。濱海濕地是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),每個(gè)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目或工程的目標(biāo)不盡相同,應(yīng)因地制宜確定生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。

      4 濱海濕地生態(tài)修復(fù)措施

      4.1 生態(tài)修復(fù)模式

      通常地,生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)遵循兩個(gè)途徑[46]:當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受損不超過(guò)負(fù)荷且是可逆的情況下,壓力和干擾消除后,恢復(fù)可以在自然過(guò)程中發(fā)生;當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受損超負(fù)荷且發(fā)生不可逆變化時(shí),僅依靠自然難以或不可能使系統(tǒng)恢復(fù)至初始狀態(tài),需要借助人為干擾措施,才能使其發(fā)生逆轉(zhuǎn)。因此,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的退化程度及其生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的途徑,生態(tài)修復(fù)可劃分為自然恢復(fù)、人工促進(jìn)生態(tài)修復(fù)和生態(tài)重建3種模式。

      4.1.1 自然恢復(fù) 在生態(tài)系統(tǒng)受損未超過(guò)負(fù)荷、輕度退化的情況下,當(dāng)退化因素消除后,退化生態(tài)系統(tǒng)可以在自然過(guò)程中逐漸得到恢復(fù)。自然恢復(fù)是最簡(jiǎn)單的生態(tài)修復(fù)模式,即去除、減緩、控制或者更改某種關(guān)鍵或特定的干擾,使生態(tài)系統(tǒng)沿著自身正常的生態(tài)過(guò)程或演替方向發(fā)展而逐漸恢復(fù)。生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)需取決于生態(tài)系統(tǒng)自身特性,如可恢復(fù)力、適應(yīng)性及彈性等[47]。

      4.1.2 人工促進(jìn)生態(tài)修復(fù) 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受損超過(guò)負(fù)荷并發(fā)生不可逆,局部或部分生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)退化,即便生態(tài)系統(tǒng)退化因素消除,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)自然恢復(fù)。在這種情況下,生態(tài)系統(tǒng)受到較嚴(yán)重的干擾,但生態(tài)系統(tǒng)的生境、生物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能等未遭到完全的毀滅性破壞,可以依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,借助生物、物理、化學(xué)等一定的人工干擾措施,使生態(tài)系統(tǒng)退化發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

      4.1.3 生態(tài)重建 生態(tài)系統(tǒng)受損程度超過(guò)負(fù)荷,生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能完全退化或破壞,需采取人為干擾的措施重建新生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程,包括重建某區(qū)域歷史上曾沒(méi)有的生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程。

      盡管恢復(fù)生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)受損生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù),但恢復(fù)生態(tài)學(xué)更強(qiáng)調(diào)尊重自然規(guī)律,注重自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。因此,只有在自然恢復(fù)不能實(shí)現(xiàn)的條件下,才考慮人工輔助的生態(tài)修復(fù)措施[31,48]。

      4.2 生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施

      生態(tài)修復(fù)的技術(shù)措施是在確定生態(tài)修復(fù)模式的基礎(chǔ)上,因地制宜地提出更具體的、更具操作性的生態(tài)修復(fù)技術(shù)方案。擬修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)所處的區(qū)域自然和社會(huì)環(huán)境、受到的干擾類(lèi)型、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度、生態(tài)退化的關(guān)鍵因子和限制條件等多方面的差異,不同生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目所采取的措施也不盡相同。從生態(tài)系統(tǒng)的組成成分角度看,濱海濕地生態(tài)修復(fù)主要包括非生物系統(tǒng)和生物系統(tǒng)的恢復(fù)。例如,Elliott等(2016)將生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目分為兩種類(lèi)型[49]:水動(dòng)力的功能(生態(tài)水文)和生境結(jié)構(gòu)修復(fù),從而讓生態(tài)得以發(fā)展;當(dāng)物理?xiàng)l件足夠充分用于持續(xù)的生態(tài)發(fā)展時(shí),生物物種的重新引入、補(bǔ)充或重新種植等。從濱海濕地生態(tài)修復(fù)的對(duì)象來(lái)看,目前主要集中在紅樹(shù)林、鹽沼濕地、海草床和珊瑚礁等典型濱海濕地生態(tài)系統(tǒng),以下將分別給予闡述。

      4.2.1 紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)修復(fù) 長(zhǎng)期以來(lái),穩(wěn)定和提高紅樹(shù)林植被覆蓋是紅樹(shù)林生態(tài)修復(fù)的主要目標(biāo)之一,也是紅樹(shù)林修復(fù)的重要內(nèi)容。因此,無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,針對(duì)紅樹(shù)林修復(fù)的研究和實(shí)踐較多地集中于紅樹(shù)林的人工種植[50],主要涉及了紅樹(shù)林濕地水動(dòng)力和沉積環(huán)境修復(fù)、宜林地的選擇、樹(shù)種選擇和搭配、紅樹(shù)林育苗、紅樹(shù)林栽培等關(guān)鍵技術(shù)的研究[51]。此外,在人類(lèi)活動(dòng)和全球變化的驅(qū)動(dòng)下,紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)退化的問(wèn)題逐漸凸顯,互花米草(Spartinaatterniflora)入侵、環(huán)境污染、病蟲(chóng)害、岸線侵蝕等問(wèn)題威脅著紅樹(shù)林的保護(hù)和健康,不同退化類(lèi)型濕地的退化機(jī)制及其修復(fù)仍是紅樹(shù)林生態(tài)修復(fù)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。

      4.2.3 海草床生態(tài)系統(tǒng)修復(fù) 海草床生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的主要措施有自然恢復(fù)法、移植法和播種法[61]。自然恢復(fù)海草床需要很長(zhǎng)時(shí)間,雖然節(jié)約大量的人力和物力成本,但是海草衰退的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自然恢復(fù)的速度[61],因此移植法和播種法仍是海草床生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的主要方法。目前移植法是可行性比較高的恢復(fù)方法,是指在適宜生長(zhǎng)的海域直接移植海草苗或者成熟的植株。播種法是利用種子來(lái)恢復(fù)和重建海草床,這不但可以提高海草床的遺傳多樣性,同時(shí)海草種子具有體積小易于運(yùn)輸,而且收集種子對(duì)原海草床造成的危害較小,因此利用種子進(jìn)行海草床修復(fù)逐步發(fā)展成為海草床生態(tài)修復(fù)的的新途徑和重要手段。

      4.2.4 鹽沼濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù) 國(guó)際上,許多國(guó)家都經(jīng)歷過(guò)濱海鹽沼濕地的開(kāi)發(fā)、利用、開(kāi)墾、破壞、直至部分恢復(fù)階段,鹽沼濕地生態(tài)修復(fù)的研究與實(shí)踐已有很長(zhǎng)的歷史,已有不少大尺度的區(qū)域鹽沼生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目,如美國(guó)的特拉華灣海岸、舊金山灣、切薩皮克灣等。鹽沼濕地修復(fù)措施重點(diǎn)關(guān)注了鹽沼濕地水文和沉積環(huán)境的修復(fù)[62-63]、鹽沼濕地植被恢復(fù)[64]。與國(guó)際相比,我國(guó)鹽沼濕地生態(tài)修復(fù)的研究尚處于起步階段,研究主要集中于鹽沼濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建、濕地污染生物修復(fù)技術(shù)、濕地入侵物種(尤其是互花米草)的去除和防控技術(shù)等。其中濱海濕地生態(tài)修復(fù)的選址是決定生態(tài)修復(fù)成敗的關(guān)鍵因素,尤其對(duì)于濱海濕地水文條件和植被的恢復(fù)來(lái)說(shuō)更為重要。因此,在制定濱海濕地生態(tài)修復(fù)計(jì)劃時(shí),需要對(duì)擬修復(fù)區(qū)域進(jìn)行充分調(diào)查與研究,科學(xué)選址,因地制宜采取生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施。

      5 濱海濕地生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)

      濱海濕地生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)分為監(jiān)測(cè)計(jì)劃制定、監(jiān)測(cè)計(jì)劃實(shí)施和數(shù)據(jù)與成果公開(kāi)共享3個(gè)階段。濱海濕地生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)修復(fù)成功與否起著至關(guān)重要的作用,但往往為生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中所忽略[65]。生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)計(jì)劃的制定是整個(gè)生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)實(shí)施的基礎(chǔ),監(jiān)測(cè)計(jì)劃制定的過(guò)程包括以下步驟和內(nèi)容[32]:分析生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的目標(biāo),包括總體目標(biāo)和階段具體目標(biāo);收集類(lèi)似生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)信息;分析和描述項(xiàng)目區(qū)的生境類(lèi)型;識(shí)別這些生境類(lèi)型的結(jié)構(gòu)和功能特征;收集歷史數(shù)據(jù);確定參照點(diǎn);選取參數(shù);確定監(jiān)測(cè)點(diǎn);確定監(jiān)測(cè)時(shí)間及頻率;確定監(jiān)測(cè)方法。

      5.1 監(jiān)測(cè)參數(shù)

      生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)參數(shù)是指用于監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)反映生態(tài)修復(fù)過(guò)程和成效相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)[65]。早期生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)集中于生態(tài)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè),而當(dāng)前已從結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)向過(guò)程和功能監(jiān)測(cè)的重心轉(zhuǎn)變。生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)需要滿足生態(tài)修復(fù)演替過(guò)程、成效評(píng)估的需求,故監(jiān)測(cè)參數(shù)不能太少。通常,濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)需要經(jīng)歷以下一個(gè)或多個(gè)過(guò)程:物理?xiàng)l件的重建、土壤和水環(huán)境的化學(xué)調(diào)節(jié)、生物調(diào)控(包括重新引入缺乏的本土動(dòng)植物)。因此,濱海濕地生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)至少需包括物理、化學(xué)和生物3個(gè)方面的參數(shù)[66]。

      5.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

      生態(tài)修復(fù)區(qū)和參照區(qū)均需要設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量因生態(tài)修復(fù)的類(lèi)型、規(guī)模、監(jiān)測(cè)參數(shù)等因素而異,同時(shí)還要考慮項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)因素。由于生態(tài)修復(fù)區(qū)周邊很大范圍的人類(lèi)活動(dòng)都可能對(duì)生態(tài)修復(fù)區(qū)構(gòu)成干擾,因此,生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)的空間范圍不能局限于生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi),還需覆蓋生態(tài)修復(fù)區(qū)的周邊區(qū)域。

      5.3 監(jiān)測(cè)時(shí)間

      濱海濕地生態(tài)修復(fù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)的持續(xù)時(shí)間是一個(gè)存在爭(zhēng)議的話題。有研究表明,沿海海洋和河口生態(tài)系統(tǒng)的原生物組成完全恢復(fù)至少需要15~25 a,而恢復(fù)其多樣性則需要更長(zhǎng)的時(shí)間[48],這意味著濱海濕地生態(tài)修復(fù)必須進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),才能判斷修復(fù)過(guò)程中生態(tài)系統(tǒng)的演替方向、生態(tài)修復(fù)成功與否。理論上,生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)至少需持續(xù)至生態(tài)系統(tǒng)變化最大結(jié)束,直至進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)變化的時(shí)期;許多研究證明,大多數(shù)的水生系統(tǒng)至少需5 a才能達(dá)到穩(wěn)定期[67]。此外,生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)持續(xù)的時(shí)間與生態(tài)修復(fù)目標(biāo)密切相關(guān)。

      5.4 監(jiān)測(cè)季節(jié)

      海洋生物群落、越境濕地鳥(niǎo)類(lèi)、水文格局等濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)隨著時(shí)間的改變而改變。因此,具有季節(jié)變化的監(jiān)測(cè)參數(shù)需考慮監(jiān)測(cè)采樣的季節(jié)因素,盡可能在適宜季節(jié)采樣。

      5.5 監(jiān)測(cè)頻次

      生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)的頻次隨著生態(tài)修復(fù)時(shí)間的推進(jìn)而逐漸降低。一般地,生態(tài)修復(fù)實(shí)施后的2~3 a需每年進(jìn)行監(jiān)測(cè),此后,每隔幾年進(jìn)行監(jiān)測(cè)直至達(dá)到預(yù)期的長(zhǎng)期的生態(tài)修復(fù)成功標(biāo)準(zhǔn)[68]。生態(tài)修復(fù)工程剛結(jié)束的1~2 a內(nèi)的監(jiān)測(cè)集中于結(jié)構(gòu)特征、物理-化學(xué)特征及其他生境參數(shù);生態(tài)修復(fù)工程結(jié)束后2~4 a的監(jiān)測(cè)重心從初期的結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)和功能特征參數(shù)相結(jié)合;當(dāng)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目目標(biāo)完成時(shí),或是生態(tài)系統(tǒng)已向即定的軌跡實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能目標(biāo)時(shí),監(jiān)測(cè)頻次可減少至每年1次或多年1次。

      6 濱海濕地生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估

      生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估是生態(tài)修復(fù)的重要內(nèi)容,如何判斷生態(tài)修復(fù)是否成功一直是學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。2004年,國(guó)際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會(huì)(SER)提出了包括物種多樣性、環(huán)境承載力、可持續(xù)發(fā)展能力等9個(gè)方面的生態(tài)修復(fù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[41];Ruiz-Jaen等(2005)[42,69]認(rèn)為,盡管SER列出的9項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)判生態(tài)修復(fù)是否成功提供很好框架,但由于監(jiān)測(cè)人力、物力有限,監(jiān)測(cè)所有的特征不切合實(shí)際,并提出可通過(guò)植被結(jié)構(gòu)、多樣性和生態(tài)過(guò)程反映生態(tài)修復(fù)的過(guò)程和生態(tài)系統(tǒng)的自我維持能力;Elliott等(2007)基于SER的生態(tài)修復(fù)目標(biāo)和成效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),提出了涵蓋生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的12個(gè)海岸生境恢復(fù)的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)[47]。Duan(2008)提出濕地固碳潛力可以作為評(píng)價(jià)濕地生態(tài)修復(fù)成效的一個(gè)指標(biāo),并認(rèn)為由于濕地是比較脆弱的生態(tài)系統(tǒng),經(jīng)過(guò)生態(tài)修復(fù)的濕地其固碳潛力需要幾年的時(shí)間才能達(dá)到正常水平[70]。Tong等(2007)認(rèn)為與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能相比,為人類(lèi)帶來(lái)的服務(wù)、福利可能更為重要,尤其對(duì)城市濕地而言,他嘗試著將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能與它的服務(wù)和價(jià)值相聯(lián)系,并將結(jié)果應(yīng)用于恢復(fù)規(guī)劃的目標(biāo)設(shè)定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其成功的界定[71]。Jones等(2010)在洛約拉海灘恢復(fù)成效進(jìn)行評(píng)估時(shí),除了景觀、環(huán)境、生態(tài)層次外,還考慮了社會(huì)(公眾的接受度和評(píng)價(jià))、經(jīng)濟(jì)(成本-收益)層次[72]。Frisk(2011)構(gòu)建了Ecopath with Ecosim模型代表生態(tài)系統(tǒng)的所有主要組成成份,定量評(píng)估了德拉華灣鹽沼濕地恢復(fù)對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響[73]。黃海萍等(2015)從環(huán)境質(zhì)量、生物群落和景觀格局3個(gè)方面選取相應(yīng)指標(biāo),構(gòu)建了一套系統(tǒng)的評(píng)估濱海濕地生態(tài)修復(fù)成效的指標(biāo)體系,并對(duì)廈門(mén)五緣灣的生態(tài)修復(fù)成效進(jìn)行了評(píng)估[34]。

      目前,對(duì)濱海濕地生態(tài)修復(fù)的成效評(píng)估的焦點(diǎn)逐步從生態(tài)結(jié)構(gòu)向生態(tài)功能和生態(tài)服務(wù)轉(zhuǎn)變。例如,在美國(guó)聯(lián)邦政府的濕地保護(hù)和恢復(fù)項(xiàng)目中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)貨幣化估算研究正逐漸引起重視[74-76],一方面是為了對(duì)聯(lián)邦政府在上個(gè)十年里投入數(shù)十億美元用于生態(tài)修復(fù)作出解釋[77],另一方面這些研究結(jié)合傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)貨幣化,為分析項(xiàng)目有效性和不同項(xiàng)目類(lèi)型間的政策權(quán)衡提供信息[74]。但總體來(lái)說(shuō),當(dāng)前濱海濕地生態(tài)修復(fù)成效評(píng)估主要集中于生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能,而對(duì)于生態(tài)服務(wù)定量的評(píng)估研究還較少[78]。

      7 討論與展望

      濱海濕地生態(tài)修復(fù)是協(xié)助一個(gè)已經(jīng)退化、受損、破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程[31,41],旨在建立一個(gè)能自我維持或在較少人工輔助下能健康運(yùn)行的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)[7,31]。盡管恢復(fù)生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)受損生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù),但恢復(fù)生態(tài)學(xué)更強(qiáng)調(diào)尊重自然規(guī)律,注重對(duì)原生境的保護(hù),注重生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)[79]。當(dāng)自然生態(tài)系統(tǒng)的喪失速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),對(duì)現(xiàn)存生境或生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)是濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)最有效的措施,也是生態(tài)修復(fù)成功的關(guān)鍵因素之一。對(duì)于退化程度較輕的生態(tài)系統(tǒng),優(yōu)先考慮采取管理措施以消除退化壓力的被動(dòng)恢復(fù)途徑,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù),只有在自然恢復(fù)不能實(shí)現(xiàn)的條件下,才采取人工輔助措施[43]。

      我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)。近些年來(lái),我國(guó)沿海各地紛紛開(kāi)展濱海濕地生態(tài)修復(fù)研究與實(shí)踐,濱海濕地生態(tài)修復(fù)已日益得到廣泛的重視,我國(guó)濱海濕地生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)也得到迅速發(fā)展。但與國(guó)際相比,我國(guó)濱海濕地生態(tài)修復(fù)工作起步較晚,也相對(duì)薄弱,其主要體現(xiàn)在:濱海濕地生態(tài)退化機(jī)制及其恢復(fù)機(jī)理認(rèn)識(shí)不足;修復(fù)空間尺度較小、時(shí)間尺度較短,系統(tǒng)性和完整性不足,缺乏國(guó)家和區(qū)域生態(tài)修復(fù)規(guī)劃;缺乏成熟可推廣應(yīng)用的濱海濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)亟待突破;濱海濕地生態(tài)修復(fù)后期管理、跟蹤監(jiān)測(cè)和成效評(píng)估不足等。為此建議:

      (1)注重濱海濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究?;謴?fù)生態(tài)學(xué)是一門(mén)新學(xué)科,尤其是海洋和濱海濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論的研究更為薄弱。因此,濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能退化機(jī)理、群落恢復(fù)生態(tài)適宜性原理、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及生物群落演替過(guò)程等相關(guān)理論將會(huì)是濱海濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之一。

      (2)推進(jìn)基于生態(tài)系統(tǒng)的濱海濕地生態(tài)修復(fù)研究與實(shí)踐。在空間尺度上,建議加強(qiáng)國(guó)家和區(qū)域?yàn)I海濕地生態(tài)修復(fù)規(guī)劃,推進(jìn)從小尺度的局部、某生境、某物種或某生態(tài)類(lèi)型的恢復(fù)轉(zhuǎn)向大尺度的景觀或區(qū)域的生態(tài)修復(fù)的實(shí)踐。同時(shí),由于濱海濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)過(guò)渡地帶,濱海濕地同時(shí)受到陸地和海域的共同作用,濱海濕地生態(tài)修復(fù)并非僅局限于海域范圍,應(yīng)將沿岸陸域和海域作為一個(gè)綜合單元進(jìn)行整體考慮。

      (3)強(qiáng)調(diào)濱海濕地生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)性和完整性。濱海濕地生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工作,應(yīng)涵蓋生態(tài)退化診斷、生態(tài)修復(fù)目標(biāo)確定、生態(tài)修復(fù)措施實(shí)施、生態(tài)修復(fù)后期管護(hù)、生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)、成效評(píng)估等內(nèi)容,應(yīng)重視參照系統(tǒng)在生態(tài)修復(fù)中的作用,同時(shí)在恢復(fù)過(guò)程中加強(qiáng)退化濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)功能及其服務(wù)的研究,以利于更科學(xué)指導(dǎo)濱海濕地生態(tài)修復(fù)行動(dòng),提高濱海濕地生態(tài)修復(fù)成效。

      (4)加強(qiáng)典型濱海濕地的生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。重點(diǎn)解決紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)和提升,海草、鹽沼植物等種苗人工繁殖和種植,珊瑚有性繁殖和珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)等關(guān)鍵技術(shù),逐步提升濱海濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)能力。

      (5)注重生態(tài)修復(fù)的管理措施及公眾參與。生態(tài)修復(fù)管理是任何生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目所必需的,不僅能消除、減緩或控制濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化壓力,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù),而且有助于維持恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)處于較好的狀態(tài)。此外,在恢復(fù)過(guò)程中需要不同利益相關(guān)者之間的合作與理解,需要當(dāng)?shù)卣?、科學(xué)工作者、民眾等多方面積極參與。

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      天空之鏡
      小螃蟹與大海草
      神奇的紅樹(shù)林
      走過(guò)紅樹(shù)林
      歌海(2018年4期)2018-05-14 12:46:15
      玻利維亞——烏尤尼鹽沼
      天空之鏡
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