湿地生态系统退化研究综述

湿地生态系统退化研究综述摘要：由于全球环境变化的影响和人类活动的干扰，湿地生态系统发生严重退化，湿地面积减少，质量和功能持续下降。目前湿地退化研究多采用空间分布代替时间序列的方法，将湿地退化阶段依次分为：未退化—轻度退化—中度退化—重度退化—已开垦。面对湿地退化，应采取积极有效的措施，加强湿地生态系统退化过程中碳氮耦合，湿地退化的动力学机制以及湿地恢复理论和技术的研究。关键词：湿地生态系统；退化；驱动力；对策；三江平原湿地是地球上具有多功能的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。在1971年《拉姆萨尔公约》中，关于湿地的定义为：“湿地是指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水水体者，包括低潮时水深不超过6米的水域”，即湿地不仅限于沼泽、泥炭地、盐沼、红树林，还包括湖泊、河流和水深6米以内的滨海水域；也有人工湿地，包括水稻田、鱼池、虾池、盐田、盐碱地、水库和运河等。湿地生态系统是全球生态系统的重要组成部分，与森林、农田、草原和近海并列为全球五大生态系统。作为一种重要的生态系统，湿地具有巨大的生态环境功能和经济效益。据估算，沿海地区和湿地生态系统提供的服务总价值为15.5万亿美元，占全球生态系统提供的服务总价值的46％。湿地在调节气候、涵养水源、抵御洪水、促淤造陆、降解污染物和保护生物多样性等方面有着其它生态系统无法替代的作用，被誉为“地球之肾”。此外，湿地作为生态系统中最重要的碳库之一，在陆地以及全球碳循环中发挥着重要作用。但是,近年来由于全球环境变化的影响以及人类对湿地开发利用强度的加大，导致湿地生态系统发生严重的退化，湿地面积和资源日益减少，质量和功能持续下降。1湿地生态系统退化表征及驱动力湿地退化，使得其生态系统的结构性、整体性和自然性受到破坏，进而导致抗干扰能力下降，不稳定性和脆弱性增大，生产力和生物多样性降低。从动态角度而言，湿地退化是生态系统的一种逆向演替过程，是系统在物质、能量的匹配上存在着某一环节的不协调，或者由于某种不利的量变过程已达到使系统发生蜕变的临界点。在此情形下，原有的生态系统会逐渐演变为另一种与之相适应的低水平状态下的系统，即退化湿地生态系统。从外部表征上来看，湿地生态系统退化主要表现为：湿地面积锐减，生物多样性降低，湿地水质污染加剧，湿地生态系统的物质能量平衡失调等。1.1湿地生态系统退化的表征湿地面积减少是湿地生态系统退化最直观的表现，也是湿地退化的重要标准之一。研究证实：在过去的150年里，由于自然环境变化和大范围人类活动的影响，全球超过50％的湿地已经被改变，发生了退化或者丧失。在英国，有23％的河口湿地和40％的草甸湿地遭受破坏；在南部非洲，Tugela盆地90％的湿地及Mfolozi流域58％的天然湿地已经消失；东南亚地区大面积的湿地已经被开垦改造为农用地和居民用地。据不完全统计，我国沿海地区累计已丧失滨海滩涂湿地面积约1190000hm2，另因城乡工矿占用湿地约1000000hm2，两项相当于我国沿海湿地总面积的50％。在我国最大的淡水沼泽湿地集中分布区息-三江平原，最近50年里，78％的天然沼泽湿地正在逐步丧失。从1950年开始的高密度农业耕作已经使天然湿地的面积从1949年的5300000hm2下降到1994年的1500000hm2。全球湿地的丧失和退化削弱了湿地为人类提供产品和服务，以及支撑生物多样性的能力。在我国，由于栖息地的破坏以及人类不合理的开发利用、过度捕猎，使得湿地的鱼类资源和鸟类资源大量减少。以洞庭湖为例，1949年整个湖区鱼类的捕捞产量为30000ta-1，现在约为11000ta-1，下降了63.3％，鱼类群体结构也发生变化，中低龄鱼增加，高龄鱼减少，主要经济鱼类低龄化、小型化现象严重，中华鲟等珍贵鱼类几乎绝迹；20世纪50年代常见的天鹅、白枕鹤等珍贵鸟类如今已非常罕见。由于大面积开发湿地，工农业生产排放的污染物使得湿地污染严重，营养物富集是湿地受污染的主要表现形式之一。许多湿地由于受到城市污水以及农业含氮、含磷废水的污染，水体富营养化严重。我国湖泊水质污染比较严重，目前有60％的湖泊受到不同程度的污染，其中30％污染非常严重，仅鄱阳湖每年就有1.04×109t工业废水排入湖区。工农业生产所产生的各种污染物排放到湿地，给湿地生态系统造成严重污染，致使湿地生态系统水质净化功能降低，水质下降。1.2湿地生态系统退化的驱动力湿地生态系统退化的驱动力可以分为自然环境变化和人类活动干扰两方面。湿地的重要特征是季节性或常年处于积水状态，水是湿地形成的最根本的原因，也是其生态过程的主要控制因子。水资源的缺乏及水文过程的改变是湿地退化的主要原因。湿地水流特征的变化对维持湿地正常的健康状态具有十分重要的意义，水量的流入流出、水位的涨落、淹水时间的长短等直接影响着湿地生态系统的景观、生产力、功能水平和发展过程。由于人类活动的结果，大气中温室气体含量增加，气候变暖越来越明显。区域气候趋干变暖是导致湿地发生退化的重要因素。近20年来，若尔盖高原湿地发生了显著的退化。根据该区气象统计资料分析表明，该区平均气温以0.0173℃的速度增长；同时，蒸发量呈增大趋势，降水量呈减少趋势，气候变暖引起沼泽退化，趋向自然疏干。而在三江平原，由于气候变暖，降水减少，天然湿地发生退化，面积急剧减少，严重影响了三江地区的自然生态环境，其中有部分湿地由于气候变化转化为荒地和盐碱风沙地。除自然环境导致湿地退化外，人类不合理的开发利用是造成湿地大面积退化的主要因素。湿地资源的存在是湿地生态系统服务功能得以有效发挥的重要基础，由此导致湿地资源开发利用和保护之间的矛盾。由于未能合理处理湿地开发与保护之间的关系，产生了许多不合理的湿地资源破坏活动，如生物资源的过度利用、污染以及不合理的开垦等都造成了湿地的退化，影响了社会经济的可持续健康发展。农业生产排水疏干是导致湿地生态系统发生退化的最主要的因素。沼泽湿地经排水处理后，经过三年时间土壤理化性质即会发生相应改变，地表植物演替加速，由沼泽向草甸演变，进而形成退化。根据OECD(经济合作与发展组织)1996年的报告：在欧洲和北美，集约化农业使得56％～65％的湿地被排干，对于处于热带和亚热带的非洲、南美洲和亚洲而言，被排干用于农业生产的湿地比例分别达到2％、6％和27％。全球有26％的湿地被用于农业生产。自然环境因素和人为因素的长期相互作用，使得湿地生态系统面临着严峻的退化形势。2湿地生态系统退化的对策鉴于目前湿地生态系统退化的形势，提出以下对策。2．1强化湿地保护的宣传教育和法律监督利用广播、报纸等多种宣传媒体，采用报告、巡回展览等方式，积极开展湿地保护的宣传教育工作，提高公众保护意识，使公众了解湿地生态系统结构和功能的意义，切实认识到当前湿地退化的严峻形势湿地保护的重要性以及湿地保护的重要性、迫切性，自觉对湿地加以保护；进一步建立和完善湿地保护的法律法规，强化法律法规执行力度，强化对湿地生物多样性的监督管理。2.2加强生态水利建设，保证湿地生态需水水是湿地生态过程的关键因子，加强生态水利建设，保证湿地生态需水，是保护湿地资源，防治湿地生态系统退化的关键所在。在区域水资源管理与配置中，要把湿地生态需水作为重要内容，积极发挥水资源管理机构的调控作用，统一调度，统一管理，优先保证湿地生态需水。提倡节约用水，开展节水灌溉技术的研究与推广。2.3积极协调湿地资源保护与农业开发之间的关系，力争湿地保护与农业开发的“双赢”农业生产与湿地保护是相互影响和相互制约的两个方面。区域农业生产需要水土资源的支撑和灾害事件的较少发生；而湿地是区域水资源的重要补给来源，并能有效均化洪水、调节区域小气候，对区域农业生产具有重要意义。因此，在湿地资源开发利用的过程中，应积极协调农业开发与湿地保护的关系。合理调整农业产业结构，改变过去单纯依靠疏干湿地，增加种植面积提到粮食产量的局面，推广高产、稳产种植技术，对湿地资源采取合理利用，重点保护的策略，2.4建立湿地自然保护区，加强湿地科学研究建立重点湿地自然保护区，加大对湿地保护研究的科研投入，建立湿地专项研究、保护基金。针对湿地退化的具体情况，有重点的加强关于湿地生态系统服务功能评价、湿地污染现状及发展趋势、湿地生态系统敏感性评价、湿地资源保护性开发利用、湿地恢复重建等方面的科学研究，积极开展探索典型退化湿地的恢复重建技术与示范工作。3湿地生态系统退化的研究展望湿地生态系统退化已成不容忽视的生态问题，且已成为湿地研究领域的一个热点问题。目前，关于湿地退化的研究主要集中在湿地退化的现状、驱动力，以及退化湿地的土壤结构变化、生物多样性变化等方面。在湿地生态系统退化过程中，其生物地球化学研究，特别是C、N两种元素相互作用、相互影响方面涉及比较少，应成为以后研究的一个重要方向。土壤碳氮动态与土壤生产力、大气中温室气体浓度的变化关系密切，因此，土壤碳氮循环研究一直是土壤学、农学、生态学界重点关注的领域。在湿地生态系统中，C、N作为两种最重要的化学元素，其循环、相互作用、相互影响过程非常复杂，也是目前湿地研究的热点问题。以往大量研究深入的阐述了农田生态系统的碳氮耦合机制，表明有机碳和氮素之间存在着极为密切的相互依存关系，但是对湿地这一人为管理相对较弱的生态系统的碳氮耦合的形成机制和相互作用机理的研究相对较少。在湿地退化的动力学机制方面，应加强湿地退化的自然过程与作用机理、湿地健康诊断与退化的临界值和可测指标、湿地退化的危机与风险预警方面的研究。在湿地恢复理论与技术方面，应加强湿地恢复的功能性目标划分和指标体系建立、湿地保护与修复的技术体系、现有湿地生态系统稳定性评价、湿地生态系统服务功能评价等方面的研究。4展望小结湿地作为一种多功能的生态系统，在维护区域生态平衡和生物多样性保护等方面具有重要作用。面对湿地生态系统退化，湿地保护、恢复越来越受到重视。如何保持湿地生态系统可持续性，增强湿地生态系统稳定性、防止湿地退化，协调湿地-农业生态系统之间关系，已成为当前湿地科学研究和社会经济可持续发展的重要课题。参考文献：[1]陈宜瑜.中国湿地研究[M].长春:吉林科学技术出版社,1995.[2]国家环境保护局主持,中国生物多样性国情研究报告编写组.中国生物多样性国情研究报告［M］.北京：中国环境科学出版社,1998.[3]韩兴国,李凌浩,黄建辉.生物地球化学概论[M].高等教育出版社,施普林格出版社，1999:211-215.[4]COSTANZAR.，etal.Thevalueoftheworld’secosystemsservicesandnaturalcapital[J].Nature,1997,387:253-260.[5]EDWARDBB,etal.EconomicValuationofWetlands[M].RamsarConventionBureau.Gland,Switzeland,1997:2-4.[6]MITSCHWJ,WUX.Wetlandandglobalchange[M]//LalR,JohnKimbleE,LevineBA(eds).SoilManagementandGreenhouseEffect.CRCPress,Inc,1995:205-230.[7]TRUMBORESE.Potentialresponsesofsoilorganiccarbontoglobalenvironmentalchange[J].Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1997,94:8284-8291.[8]宋长春.湿地生态系统碳循环研究进展[J].地理科学，2003，23[9]章光新，邓伟，宋新山.吉林省西部湿地资源可持续利用方略探讨[J].环境保护，2001[10]王继富，刘兴土,陈建军.大庆市湿地退化的生态表征与保护对策研究[J].湿地科学,2005,[10]刘兴土.三江平原湿地及其合理利用与保护[M]//陈宜瑜主编：中国湿地研究.长春：吉林科学技术