中國濕地生態(tài)站現狀、發(fā)展趨勢及空間布局

夏少霞,于秀波,王春曉

1 中國科學院地理科學與資源研究所,生態(tài)系統(tǒng)網絡觀測與模擬重點實驗室,北京 100101 2 中國科學院大學資源與環(huán)境學院, 北京 100049

圖1 中國不同濕地類型的面積和比例 Fig.1 Areas and proportion of different wetland types in China濕地類型統(tǒng)計數據來源于第二次濕地資源調查[4]

圖2 中國主要濕地分布Fig.2 The distribution of wetlands in China 濕地分布數據來源于中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所,包括了河流和湖泊濕地、內陸沼澤、紅樹林沼澤及濱海養(yǎng)殖塘等濕地類型[5—6]

濕地是水陸生態(tài)系統(tǒng)交界面,是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水體生態(tài)系統(tǒng)相互作用形成的自然綜合體和獨特的生態(tài)系統(tǒng)類型,在維護區(qū)域生態(tài)平衡和生物多樣性方面具有重要作用[1—3]。我國擁有豐富的濕地資源,根據第二次全國濕地資源調查結果,中國濕地總面積5360.26萬hm2,其中,自然濕地占濕地總面積的87.37%,主要包括沼澤濕地、河流濕地、湖泊濕地以及近海與海岸濕地,而人工濕地占濕地總面積的12.63%(圖1和圖2)[4—6]。作為自然生態(tài)空間的重要組成部分,濕地為人類生存提供不可或缺的物質和環(huán)境資源,為全球40%的陸地生物,特別是87%的水鳥提供生境。然而,在過去很長一段時間,濕地面臨巨大威脅,面積持續(xù)縮減、功能不斷退化,依賴濕地生存的物種種群數量呈下降趨勢,其中,超過50%的水鳥種群數量明顯減少[7—8]。

濕地監(jiān)測和保護是生態(tài)文明建設的重要內容,2012年,黨的十八大提出“建設生態(tài)文明”的理念,明確指出“擴大湖泊、濕地面積,保護生物多樣性”；2016年國務院辦公廳印發(fā)《濕地保護修復制度方案》,標志著濕地進入“全面保護”的新階段[9]。2020年,中國政府提出碳達峰、碳中和的目標和愿景,而濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的固碳潛力,特別是濱海濕地被認為是重要的“藍色碳匯”。因此,開展?jié)竦卣{查與監(jiān)測,全面了解和掌握濕地變化,從“生態(tài)系統(tǒng)整體性”角度加強濕地研究顯得尤為迫切[10]。而野外生態(tài)站是支撐濕地研究的基礎平臺,可獲取濕地生態(tài)變化的第一手數據[11],是揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)周期性規(guī)律,進行濕地科學管理的前提和基礎,將為國家層面濕地保護和修復及國家“雙碳”目標的實現提供理論和技術支撐。

自20世紀50年代以來,中國野外生態(tài)站的建設取得了長足進步。中國科學院籌建于1988年的中國生態(tài)系統(tǒng)研究網絡 (CERN)在我國生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、科學研究和試驗示范等方面起到推動作用,其制訂的生態(tài)系統(tǒng)水分、土壤、大氣、生物要素長期監(jiān)測指標,長期觀測的場地及設置方法,統(tǒng)一的觀測和分析的方法引領了野外生態(tài)站建設[12]。2005年,中國國家生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網絡 (CNEN)成立,在國家層面對分屬于不同主管部門的、不同生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)站及其野外觀測研究基地資源、觀測設備資源、數據資源等進行統(tǒng)一的整合和規(guī)范化[13]。2007年, 在國家林業(yè)局支持下,中國濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究網絡(簡稱濕地生態(tài)站網)成立,由分布于全國重要濕地區(qū)的濕地生態(tài)站組成,在國際重要濕地、國內重要濕地優(yōu)先建站,并逐步加密完善濕地生態(tài)站的布局,對濕地的生態(tài)特征、生態(tài)功能及人為干擾進行長期定位觀測。2013年,由中國科學院、國家林業(yè)局、中國農科院、高校等聯合發(fā)起,成立中國濕地生態(tài)系統(tǒng)野外站聯盟(簡稱濕地聯盟),旨在制定相對統(tǒng)一的監(jiān)測指標和技術規(guī)范,開展?jié)竦厣鷳B(tài)站長期定位觀測和多生態(tài)站聯合研究,揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能規(guī)律,為國家、部門建設野外生態(tài)站提供決策依據。上述濕地生態(tài)站/網的建設和探索,推動了濕地生態(tài)學的研究,使得國內濕地生態(tài)站得到了持續(xù)和快速的發(fā)展。

然而,當前濕地生態(tài)站建設發(fā)展中仍面臨一些問題,規(guī)劃布局、監(jiān)測指標規(guī)范與設施完備程度等方面仍需提升,與國家尺度濕地狀況及其變化監(jiān)測的需求仍有較大差距[14]。如濕地生態(tài)站中濕地類型及區(qū)域分布不均衡,難以反映全國濕地生態(tài)系統(tǒng)整體變化狀況；具有長期穩(wěn)定運行經費,完備的監(jiān)測實驗設施和指標體系的生態(tài)站較少,濕地生態(tài)站的綜合能力有待提高；從國際發(fā)展趨勢來看,新增濕地類型生態(tài)站迫在眉睫。為響應“山水林田湖草沙”與生態(tài)文明建設戰(zhàn)略,實現濕地全面保護恢復以及國家“雙碳”目標,亟待建設綜合性濕地生態(tài)站。本研究歸納分析了中國濕地生態(tài)站的現狀與問題,并提出了濕地生態(tài)站未來的發(fā)展趨勢及空間布局。

1 中國濕地生態(tài)站現狀及面臨的問題

1.1 濕地類型生態(tài)站在現有國家野外生態(tài)站體系中存在明顯空缺

國際上,逐漸重視濕地生態(tài)系統(tǒng)研究及濕地類型生態(tài)站的建設。國際長期生態(tài)學研究網絡(International Long-Term Ecological Research Network, ILTER)含有美洲、歐洲、非洲、東亞太平洋4個區(qū)域網絡的743個站點(注: 不包括海洋類型生態(tài)站),其中淡水河流與淡水湖泊站點共167個,所占比例為22.48%[15]。英國環(huán)境變化網絡(Environmental Change Network, ECN)共有57個觀測站,其中湖泊站16個、河流和溪流站29個,所占比例為78.95%[16]。美國國家生態(tài)觀測網絡(National Ecological Observatory Network, NEON)共有106個野外觀測站,其中淡水觀測站點46個,所占比例為43.40%(圖3)。

圖3 全球主要生態(tài)系統(tǒng)研究網絡濕地生態(tài)站分布圖Fig.3 The distribution of wetland ecological stations of the International Long-term Ecosystem Research Network資料來源于國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網絡(https://www.ilternet.edu/)

近20年來,中國濕地生態(tài)站建設也取得了長足發(fā)展,在科學技術部、國家林業(yè)和草原局、中國科學院、中國林業(yè)科學研究院及高校的共同支持下,陸續(xù)建設了55個濕地生態(tài)站。其中,2015年和2021年,科技部先后支持和遴選了53個和69個有固定基礎設施和長期定位觀測數據的野外生態(tài)站進入國家站體系(不包括海洋類型生態(tài)站),其中,濕地類型生態(tài)站為12個,包括梁子湖站、東湖站、太湖站、三江站、興凱湖、盤錦站、若爾蓋站、洱海站、鄱陽湖站、洞庭湖站、長三角城市濕地站和長江河口濕地站(表1)。然而,目前國家生態(tài)站體系中,濕地生態(tài)站的比例僅為9.84%,低于國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網絡的平均水平。與森林、荒漠和草地等生態(tài)系統(tǒng)類型相比,濕地野外生態(tài)站的總數量和在國家站中的數量也明顯偏少。同時,濕地類型代表性不足,以湖泊類型濕地站為主,河流和沼澤類型濕地生態(tài)站偏少；濕地生態(tài)站分布與濕地集中分布區(qū)不匹配,青藏高原區(qū)和蒙新干旱區(qū)濕地偏少；目前尚無河流濕地類型的國家站,且蒙新高原濕地、華南沿海和東部平原區(qū)無國家站(圖4)。

表1 中國現有濕地類型生態(tài)站列表

圖4 濕地類型及濕地分區(qū)及其對應的濕地生態(tài)站數量Fig.4 Wetland types and wetland zonings and corresponding wetland ecological station numbers

1.2 現有濕地類型生態(tài)站布局層級結構不合理

ILTER通常將野外生態(tài)站劃分為綜合站、常規(guī)站和衛(wèi)星站以反映不同站點的層級特征。綜合站通常具有全面、深入開展生態(tài)學領域研究工作所需的野外設施、研究裝置以及綜合研究能力完整的生態(tài)系統(tǒng)方法(一般相當于國內的國家站)；常規(guī)站原則上與綜合站一致,某些指標可能會通過更簡單的方法進行衡量；衛(wèi)星站通常只具備對某些生態(tài)過程或現象觀測的野外裝置,不具備完整的生態(tài)系統(tǒng)方法,側重于具體的科學問題或監(jiān)測重點[15]。以NEON為例,采用系統(tǒng)抽樣的方法,篩選了代表美國20個“生態(tài)氣候區(qū)”的站點作為“核心站”(相當于綜合站或國內的國家站),這些站點收集30年周期的觀測數據,用以反映所在區(qū)的生態(tài)氣候變異性；同時布設了若干“可移動站點”(相當于衛(wèi)星站),這些站點將以3—5年的周期輪換,用來獲取特定環(huán)境梯度(如河流的上、中、下游)的數據；為了對以上兩種站點補充,NEON還建立了短期的(周或月為周期)靈活的監(jiān)測系統(tǒng),進而研究區(qū)域的一些不連續(xù)事件和變化[17]；上述“核心站”通過高速互聯網與一系列 “衛(wèi)星站”相連接,形成生態(tài)站的層級結構,并通過整合局地和區(qū)域的數據來量化不同研究單元對氣候變化、土地利用以及物種變化的響應過程[17]。目前,我國濕地生態(tài)站的層級結構不明顯,濕地生態(tài)站建設中以常規(guī)站為主,區(qū)域衛(wèi)星站明顯不足,導致區(qū)域觀測體系存在一定的空缺。同時,達到綜合站/核心站水平的濕地生態(tài)站(如國家站)數量偏少,生態(tài)站的整體研究實力與國際長期生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網絡存在一定差距。因此,合理布局“核心站”(如國家站)與“衛(wèi)星站”(一般生態(tài)站),在不同濕地區(qū)內形成層級結構,實現站點間的相互補充和聯動性非常關鍵。

1.3 濕地生態(tài)站缺乏適用的、可操作的長期監(jiān)測指標體系

對生態(tài)站而言,長期觀測的方法體系、指標篩選、觀測頻度都必須是穩(wěn)定的,隨意地變更某一項內容都會對觀測結果造成影響,使數據不具有科學性和可比性,更無法系統(tǒng)反應生態(tài)過程的變化[18]。制定統(tǒng)一的監(jiān)測指標體系和觀測規(guī)范將有效提升生態(tài)監(jiān)測數據的質量和價值。國際上,不同的生態(tài)系統(tǒng)觀測網絡根據研究主題的差異,監(jiān)測指標的選擇也呈現一定的差異性。如ILTER主要開展長時間、大空間尺度上不同的生態(tài)過程、格局和現象的研究[19],NEON則側重引起生態(tài)系統(tǒng)變化的不同要素,包括人文要素的監(jiān)測,指標體系涵蓋了地表水、土壤、氣象、降雨、生物類群、植被、人類活動、土地利用、管理政策等各個方面[17]。ECN側重生態(tài)要素監(jiān)測以及大尺度的調查,監(jiān)測指標包括水體、土壤、氣象和生物等方面,其水體監(jiān)測指標非常全面,涵蓋水體物理和化學性質以及藻類和無脊椎動物等[16]。歐洲長期生態(tài)系統(tǒng)研究網絡除了水分、土壤、大氣、生物等監(jiān)測指標外,還包括能量、物質循環(huán)的相關指標[20]。

CERN編制了《中國生態(tài)系統(tǒng)研究網絡長期觀測規(guī)范》叢書,制定了水分、土壤、大氣、生物等關鍵要素觀測規(guī)范[21—24],但該規(guī)范主要適用于農田、森林、草地/荒漠以及水域生態(tài)系統(tǒng),對濕地生態(tài)系統(tǒng)則缺乏針對性。2011年,《重要濕地監(jiān)測指標體系》國家標準發(fā)布,從濕地類型、面積、氣象要素、水文、水質、土壤、植被和群落、野生動物、外來物種9個方面構建了濕地狀態(tài)的監(jiān)測指標體系[25]；國家林業(yè)和草原局也發(fā)布了濕地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測技術規(guī)范[26]。然而,由于濕地類型多樣,不同類型濕地的監(jiān)測指標因濕地特點而異,難以完全統(tǒng)一,上述標準和規(guī)范在數據有效性和觀測可操作性上尚存在一定的局限性。建立適用的、可操作的濕地生態(tài)站監(jiān)測指標體系和規(guī)范非常重要,監(jiān)測指標的選擇既需要反應濕地關鍵特征,又要盡可能簡化、長期、有效。因此,既需要設置一些共性指標,納入常規(guī)觀測(如水、生產力、營養(yǎng)指標、鹽度)。也需要保留一些個性化指標,進行自主觀測(如濱海濕地的潮汐、湖泊和沼澤濕地的積水水深和淹水時長)。

1.4 濕地生態(tài)站多站點聯網觀測研究相對薄弱

生態(tài)系統(tǒng)的空間變異性是生態(tài)系統(tǒng)研究的重要問題之一,而建立站點-樣帶-網絡等不同尺度的站點間聯網觀測和研究是開展大尺度生態(tài)系統(tǒng)研究的重要途徑[27]。我國濕地類型多樣,分布廣泛,在氣候變化和人類活動等多重因素影響下,濕地結構及其生物地球化學循環(huán)過程發(fā)生了改變,為開展?jié)竦氐南到y(tǒng)性修復、濕地碳匯潛力評估帶來挑戰(zhàn)。針對不同濕地類型及特征開展有目標的、區(qū)域聯網觀測是解決上述問題的必要條件,集成和整合長期觀測站點的數據、技術和資源,對推動濕地生態(tài)系統(tǒng)研究至關重要[28—29]。在過去的數十年間,中國森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)域聯網研究取得了長足的發(fā)展,如草地樣帶[30—31]和中國南北樣帶[32—33]。濕地生態(tài)站也于2013年發(fā)起成立野外站聯盟,以促進濕地生態(tài)站的長期定位觀測和區(qū)域間的聯網研究,但是多數的研究成果仍以單站點的長期監(jiān)測為主,針對不同濕地類型或不同氣候區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)演變過程的大尺度聯合和對比研究尚比較薄弱,亟需加強。

2 濕地生態(tài)站的定位、布局原則及布局規(guī)劃

2.1 濕地生態(tài)站的定位

濕地生態(tài)站要面向濕地生態(tài)學前沿,依托穩(wěn)定的設施、固定的研究隊伍,針對典型濕地類型開展生態(tài)系統(tǒng)層面的長期觀測,實現監(jiān)測、研究、示范、服務一體化。其主要任務是積累濕地生態(tài)系統(tǒng)長期動態(tài)觀測與實驗數據,揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)長期變化的規(guī)律,提煉并推廣濕地保護與修復的技術模式,為濕地生態(tài)系統(tǒng)研究共享觀測與實驗設施以及標準化數據,為濕地保護和管理相關的國家戰(zhàn)略提供決策支持。

2.2 濕地生態(tài)站的布局原則

濕地生態(tài)站應根據濕地的分布、類型、代表性等進行科學布局和頂層設計,考慮以下原則：

第一、涵蓋我國代表性濕地生態(tài)系統(tǒng)類型。我國的濕地主要分為5大類34型,即沼澤濕地(面積占比40.68%,下同)、河流濕地(19.75%)、湖泊濕地(16.05%)、近海與海岸濕地(10.85%)和人工濕地(12.63%)。濕地生態(tài)站應涵蓋除人工濕地外的其他濕地類型,生態(tài)站的布局數量總體上也應體現不同濕地類型所占的比例。

第二、反映我國濕地的空間分布特點。我國的濕地分布總體呈現集中成片的特點,一般而言,全國濕地可分為七個主要分布區(qū),即東北濕地區(qū)、新疆-內蒙濕地區(qū)、青海-西藏濕地區(qū)、云貴高原濕地區(qū)、黃河中下游濕地區(qū)、長江中下游濕地區(qū)、華南及東南濕地區(qū)。其中,東北濕地區(qū)主要是森林沼澤和草本沼澤濕地,黃河和長江中下游是河流濕地和湖泊濕地；華南及東南濕地主要是紅樹林灘涂、淤泥質海岸等近海與海岸濕地；其余三個區(qū)則以高原草本沼澤濕地為主,濕地生態(tài)站的分布應充分考慮濕地不同分區(qū)的特征。

第三、體現綜合站與衛(wèi)星站的層級結構特點?？紤]設施投入及服務需求,針對濕地類型、分區(qū)及重要性程度進行有目的、多層次觀測。對代表性的濕地類型應設置一些核心站/綜合站,同時,在關鍵區(qū)域和重要濕地應設置區(qū)域站,并布設若干衛(wèi)星站,形成核心站/綜合站-區(qū)域站-衛(wèi)星站的層級結構。

第四、響應國家對濕地保護與恢復的戰(zhàn)略需求。當前,黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展,京津冀協(xié)同發(fā)展與雄安新區(qū)建設、長江產業(yè)帶與長江綠色廊道建設以及粵港澳大灣區(qū)建設是重大國家戰(zhàn)略,在這些區(qū)域的關鍵濕地和河口區(qū),應布設核心站/綜合站。

2.3 濕地生態(tài)站的空間布局建議

圖5 中國濕地生態(tài)站分布及其綜合性生態(tài)站布局規(guī)劃 Fig.5 The distribution of wetland ecological stations and planning of core station in future圖中黑色虛線區(qū)域為我國濕地集中連片分布,且具有濕地類型代表性的區(qū)域,目前已布設一般濕地生態(tài)站,但尚缺乏綜合性濕地生態(tài)站(國家站)

我國目前共有55個濕地生態(tài)站,其中納入國家站體系的濕地生態(tài)站12個,其他濕地生態(tài)站43個(圖5)。按我國自然地理條件差異性及主要濕地分布區(qū)域,結合濕地生態(tài)站現狀及面臨問題,按照上述布局原則,提出如下建議：

第一、加強濕地生態(tài)站建設,結合我國濕地類型及其分布特征,填補現有的監(jiān)測空缺。

與國際主要生態(tài)觀測網絡相比,我國國家級濕地類型生態(tài)站數量較少、比例偏低,在濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測布局上存在較大空缺。同時,濕地類型代表性不足,以湖泊類型濕地站為主,河流和沼澤類型濕地站偏少；濕地站分布與濕地面積不匹配,青藏高原區(qū)和蒙新干旱區(qū)濕地偏少。 因此,建議進一步增加濕地生態(tài)站布設,如杭州灣以北淤泥質灘涂區(qū)域,增設沿海灘涂濕地站；在東北平原濕地區(qū),增加森林沼澤和草本沼澤類型濕地站；在青藏高原區(qū),增加高原濕地站；加強河流生態(tài)站建設。形成覆蓋自然濕地類型以及濕地分區(qū)的監(jiān)測布局體系。

第二、整合我國現有濕地類型生態(tài)站,加強綜合站/核心站建設,形成層級結構合理的濕地野外站體系。

目前我國達到核心站/綜合站水平的濕地生態(tài)站數量偏少,生態(tài)站的整體綜合研究實力與國際生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網絡還存在一定差距。建議合理布局“核心站”(如國家站)與衛(wèi)星站(一般生態(tài)站),在不同濕地區(qū)內形成層級結構,實現站點間的相互補充和聯動。如加強蒙新高原濕地、華南沿海和京津冀區(qū)域國家站建設,推動黃河和長江流域的河流類型濕地生態(tài)站建設。同時,在區(qū)域衛(wèi)星站布設中,應依托已有一定基礎并具有長期穩(wěn)定監(jiān)測能力的濕地生態(tài)站,進一步培育和加強其監(jiān)測設施和監(jiān)測能力建設,形成有層次的綜合站與衛(wèi)星站結合的野外生態(tài)站體系。

第三、服務國家重大需求,在大江大河源頭區(qū)及國家重要濕地區(qū)建設綜合性濕地生態(tài)站。

目前,長江中下游的鄱陽湖、洞庭湖、長三角及長江口等區(qū)域已布設了國家站,黃河三角洲(2009年建站,依托中國科學院煙臺海岸帶研究所)、杭州灣(2003年建站,依托中國林科院亞熱帶林業(yè)研究所),大灣區(qū)的廣東海豐(2013年建站,依托廣東省林業(yè)科學研究院)和廣東湛江(2017年建站,依托中國林業(yè)科學研究院)以及雄安新區(qū)白洋淀流域(中國科學院籌建)等地區(qū)目前也已布設或計劃布設生態(tài)站(見表1),但上述生態(tài)站均為部委與地方政府合作建站,尚未列入國家站建設體系。建議進一步提高上述區(qū)域生態(tài)站監(jiān)測水平和能力建設,服務于長期濕地生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的研究及國家濕地保護和修復的戰(zhàn)略需求(圖5)。

3 濕地生態(tài)站發(fā)展展望

3.1 以濕地生態(tài)學的關鍵科學問題為導向,聚焦學科發(fā)展前沿

濕地生態(tài)站的建設應滿足濕地生態(tài)學發(fā)展的需要,開展生態(tài)系統(tǒng)及其關鍵要素的長期定位監(jiān)測,揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律及其過程演變機制,為濕地保護、恢復及合理利用提供理論指導、技術支撐及試驗示范。建議應重點關注以下濕地科學領域的熱點問題：

3.1.1濕地景觀格局及其環(huán)境效應

濕地生態(tài)系統(tǒng)是受人類活動影響顯著的自然生態(tài)系統(tǒng)之一,濕地開發(fā)利用導致的景觀格局演變及環(huán)境效應是濕地生態(tài)學領域研究的熱點問題[34]。如建壩和濕地圍墾,改變了長江中下游湖泊濕地水文過程[35], 三江平原沼澤濕地的喪失,改變了局地微氣候[36],養(yǎng)殖污染影響周邊區(qū)域的水質等[37]。此外,濕地景觀格局的變化,也導致濕地景觀破碎化、物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)其它功能也受到影響。濕地景觀格局演變過程與驅動因子之間存在著復雜關系[38],深入了解其相互關系和作用機制,是濕地保護和合理利用的前提,特別是對一些國際重要濕地和國家重要濕地應開展持續(xù)的監(jiān)測和評估,將為國際履約和政府部門決策以及濕地保護與區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

3.1.2水體的富營養(yǎng)化變化及治理

水體富營養(yǎng)化是全球普遍的問題,對中國而言,大部分的湖泊處于中營養(yǎng)或富營養(yǎng)的水平[39],而自20世紀80年代末開始沿海富營養(yǎng)化態(tài)勢加劇[40],藍藻水華和濱海赤潮等現象頻發(fā),導致水環(huán)境質量急劇下降。水體富營養(yǎng)化對生物組成結構及食物網、生態(tài)系統(tǒng)生產力以及生態(tài)系統(tǒng)地球化學過程具有顯著的影響, 導致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,生物多樣性降低[39,41]。而污染物變化及富營養(yǎng)化的形成機制、環(huán)境影響及調控對策是當前亟待解決的難題。通過原位監(jiān)測,獲取富營養(yǎng)化的關鍵環(huán)境限制因子及氮磷營養(yǎng)元素閾值是維持健康水體的前提。

3.1.3外來物種入侵的影響機制及其調控

外來物種入侵也是濕地面臨的關鍵威脅因素之一,如長江中下游湖泊中的克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)[42]、鳳眼藍(Eichhorniacrassipes)[43]以及沿海的互花米草等(SpartinaalternifloraLoisel.)[44]。此外,在資源有限的情況下,入侵物種在生長、形態(tài)和生理等性狀上具有更高的可塑性,對環(huán)境變化的適應性更強,如對水分以及營養(yǎng)物質的耐受性,從而更容易在競爭中處于優(yōu)勢[45]。此外,外來物種入侵對濕地生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學循環(huán)、生物群落及其環(huán)境具有顯著影響[44,46],加強外來物種入侵對濕地生態(tài)系統(tǒng)影響的過程機制研究,開展調控對策及試驗示范,對控制外來入侵物種,維持健康生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。

3.1.4濕地生物多樣性維持機制

濕地是陸地與水體的過渡地帶,具有其它任何單一生態(tài)系統(tǒng)都無法比擬的天然基因庫和獨特的生境,維持著豐富的生物多樣性,濕地與生物多樣性對生態(tài)環(huán)境和人類生存發(fā)展具有積極的影響。物種組成是濕地生態(tài)組分的重要內容,特別是一些濕地重要指示物種,如濕地植被、遷徙水鳥、獸類、兩棲爬行類、魚類等關鍵物種,可反映濕地在某一時刻所處的狀態(tài),是國際重要濕地的重要監(jiān)測指標[47]。然而,現有的濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測不能滿足濕地生物多樣性保護的需要,特別是對濕地動物的監(jiān)測和調查尚存在不足,建立統(tǒng)一的物種監(jiān)測和調查規(guī)范,加強生物多樣性監(jiān)測非常必要[48—49],可以為揭示生物多樣性變化機制和保護決策提供科學依據,也是制定合理的生物多樣性保護策略的重要前提。

3.1.5氣候變化及濕地碳匯潛力估算

濕地的各種生態(tài)服務功能為社會可持續(xù)發(fā)展和人類福祉提供重要保障,特別是在固碳和減緩全球氣候變化方面的作用已達成共識[50]。濱海濕地在吸收二氧化碳方面發(fā)揮重要作用,特別是紅樹林沼澤、海草床和鹽沼濕地等,其單位面積對碳儲存的貢獻,要超過陸地生態(tài)系統(tǒng),被稱為藍碳[51]。而湖泊和沼澤濕地,其碳源/匯強度與水文條件變化密切相關,碳收支估算的不確定性和難度更高,導致其固碳功能與固碳潛力估算存在爭議[52]。開展不同濕地類型碳通量原位觀測和碳儲量的長期定位觀測研究,有利于提高對濕地生態(tài)系統(tǒng)中碳儲存的驅動因素和影響機制的科學認識,對維持和發(fā)展?jié)竦氐墓烫紳摿? 增加陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫,達成“碳達峰， 碳中和”的戰(zhàn)略目標具有重要的實踐意義。

3.2 建立系統(tǒng)、科學的濕地監(jiān)測指標體系,開展長期定位監(jiān)測

濕地生態(tài)系統(tǒng)研究的核心是濕地的結構、功能及發(fā)育演替等基本過程[28],濕地生態(tài)站的監(jiān)測指標需表征和測度濕地生態(tài)系統(tǒng)特征和功能的變化,反映濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體特征,同時能服務于不同自然區(qū)或氣候帶內同一濕地類型的自然過程或者同一個自然區(qū)內不同濕地類型之間的對比研究。盡管不同類型濕地站監(jiān)測指標體系因濕地特點而異,難以完全統(tǒng)一,但是不同類型濕地站仍存在一些共性指標,如作為主要驅動力的水文要素指標,生產力/生物量指標等。將這些簡單、有效的共性指標納入長期觀測,可以提高不同濕地站之間數據的系統(tǒng)性和可比性。此外,根據不同類型濕地的特點制定一些個性化指標,作為自選性觀測指標,如濱海濕地生態(tài)站的潮汐觀測、沼澤濕地的積水水深和淹水時長等,將有利于加強對特定濕地生態(tài)系統(tǒng)關鍵過程的深入理解。此外,濕地生態(tài)站監(jiān)測應涵蓋濕地生態(tài)特征的變化, 除了濕地生態(tài)組分外,生態(tài)過程與生態(tài)系統(tǒng)服務變化的監(jiān)測也非常關鍵,如植物物候、營養(yǎng)循環(huán)、物質生產、棲息地面積等監(jiān)測指標[53]。

3.3 推動大尺度聯網觀測研究,揭示濕地變化的過程機理

濕地生態(tài)站的長期建設,還應注重跨站點聯網研究,建立標準化的科研樣地,在區(qū)域尺度上開展時間序列的對比觀測與試驗數據,為濕地生態(tài)系統(tǒng)長時間、大尺度生態(tài)學對比研究、生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)及其功能演變研究、生態(tài)過程時空分異規(guī)律研究提供穩(wěn)定平臺[29]。濕地站的長期聯網觀測應注重以下方面：第一,相同濕地類型在不同自然區(qū)域的聯網研究,如南方和北方的湖泊濕地,高原和平原的湖泊濕地,其生態(tài)系統(tǒng)結構和關鍵驅動因素可能有所不同；其次,在同一個自然區(qū)域里,生態(tài)系統(tǒng)在演變過程當中濕地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的變化,如以流域為單元,研究其內部不同濕地類型的變化；第三,開展與濕地生態(tài)系統(tǒng)密切相關的其他類型生態(tài)站的聯網觀測,例如,沼澤濕地站還應考慮河流、森林、農田等生態(tài)站的聯網觀測?？傮w來講,結合我國濕地分布的特點和規(guī)律,可初步考慮從以下方向開展研究：第一、不同緯度梯度海陸交匯過程(營養(yǎng)輸入、水文變化)及其時滯效應對水體富營養(yǎng)化的響應過程與機理[40]；第二、不同濕地區(qū)營養(yǎng)(氮、磷)輸入與生產力及生物多樣性之間的協(xié)同作用機制；第三、水位梯度對不同類型濕地優(yōu)勢植被生物量分配及土壤微生物競爭關系的影響[54—56]；第四、不同緯度梯度或氣候帶濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力及對氣候變化的響應[50]等。

3.4 服務國家重大需求,支撐濕地生態(tài)修復和“雙碳”目標實現

作為“山水林田湖草沙”生命共同體的重要組成部分,近年來濕地研究受到政府部門、科研機構以及國際組織的高度重視,濕地生態(tài)系統(tǒng)研究正處于蓬勃發(fā)展時期?；诓煌愋蜐竦厣鷳B(tài)站獲取的長期、連續(xù)的科學數據,可為厘清陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯格局,提升濕地固碳潛力提供基礎數據；為濕地生物多樣性保護和生態(tài)修復提供技術模式；有力支撐“碳達峰，碳中和”、生物多樣性和國際重要濕地履約等國家戰(zhàn)略。同時,濕地生態(tài)站的觀測和研究還將為京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設、黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展、長江大保護和長江經濟帶建設以及粵港澳和大灣區(qū)建設中相關政策和工程實施提供技術支撐。關鍵濕地站還應在支撐區(qū)域或地方生態(tài)保護和修復工程中發(fā)揮重要作用,如長江口、黃河口互花米草控制及長江中下游湖泊富營養(yǎng)化治理、白洋淀及上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理與退化濕地生態(tài)修復等。

3.5 加強濕地生態(tài)站科學研究的國際交流與合作

濕地生態(tài)站建設及其觀測和研究工作的開展,對解決區(qū)域內的生態(tài)和環(huán)境問題發(fā)揮了重要作用。然而,我國濕地生態(tài)站在生態(tài)系統(tǒng)綜合觀測和系統(tǒng)研究方面與國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網絡尚存在差距,如美國NEON在生態(tài)系統(tǒng)“站網”監(jiān)測設施、標準化數據質量控制體系及數據共享建設方面起到了示范作用。加強同上述機構的合作,將對提升單站點及濕地生態(tài)站網的綜合研究實力具有推動作用。同時,從國際化和全球的視野,強化與國際知名機構在生物多樣性保護與觀測、氣候變化與濕地碳匯研究、跨國界濕地及遷徙物種的合作保護等領域的聯合研究,將為解決洲際或更大尺度濕地生態(tài)學問題做出貢獻。

4 小結

濕地生態(tài)站的發(fā)展方興未艾,在今后建設和發(fā)展中,應針對不同濕地類型的特點,建立系統(tǒng)、科學的共性和個性化監(jiān)測指標體系,進行統(tǒng)一、可比的科學監(jiān)測和系統(tǒng)研究。進一步加強濕地生態(tài)站建設,填補現有濕地站布局的空缺,形成體現濕地分類和分布特點、具有層級結構的濕地監(jiān)測站點網絡,推動濕地長期定位監(jiān)測和聯網研究,服務于濕地相關的國家重大戰(zhàn)略需求。同時,應聚焦學科發(fā)展前沿,以濕地景觀格局及其環(huán)境效應、水體的富營養(yǎng)化治理、外來物種入侵的影響機制及其調控、生物多樣性維持、氣候變化等科學問題為導向,制定清晰的目標定位。此外,還應加強與國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網絡的合作,提升濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測和研究的能力,推動在生物多樣性保護與觀測、氣候變化、跨界濕地及遷徙物種的合作保護等領域的國際合作。

致謝：本文寫作過程中得到中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所宋長春研究員、郭躍東研究員、復旦大學李博教授、鞠瑞亭教授、中國科學院南京地理與湖泊研究所張奇研究員、徐力剛研究員、中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所謝永宏研究員、陳心勝研究員、中國科學院煙臺海岸帶研究所韓廣軒研究員、中國林業(yè)科學院濕地研究所張曼胤研究員的指導,特此致謝。