濱海新區北大港濕地生態恢復技術體系研究

常 華，喬建哲，馮海云

(1.天津泰達自來水公司，天津300457;2.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津300457;3.天津天發源環境保護事務代理中心有限公司，天津300384)

1 濕地生態恢復的程序和技術體系

1.1 濕地生態系統恢復與重建的程序

目前學界普遍認為，濕地生態恢復的重要程序包括:確定恢復對象的時空范圍;評價樣點并鑒定導致生態系統退化的原因及過程(尤其是關鍵因子);找出控制和減緩退化的方法;根據生態、社會、經濟和文化條件決定恢復與重建的生態系統的結構、功能目標;制定易于測量的成功標準;發展在大尺度情況下完成有關目標的實踐技術并推廣;恢復實踐;與土地規劃、管理部門交流有關理論和方法;監測恢復中的關鍵變量與過程，并根據出現的新情況作出適當的調整［1］，操作過程見圖1。

圖1 生態系統恢復與重建的重要操作程序與內容

首先應明確被恢復對象，確定退化系統的邊界，包括生態系統的層次與級別、時空尺度與規模、結構與功能;然后對生態系統退化進行診斷，對生態系統退化的基本特征、退化原因、過程、類型、程度等進行詳細的調查和分析。

結合退化生態系統所在區域的自然系統、社會經濟系統和技術力量等特征，確定生態恢復目標，并進行可行性分析;在此基礎上，建立優化模型，提出決策和具體的實施方案。

對所獲得的優化模型進行試驗和模擬，并通過定位觀測獲得在理論上和實踐上都具有可操作性的恢復與重建模式。對成功的恢復與重建模式進行示范推廣，同時進行后續的動態監測、預測和評價。

1.2 濕地生態恢復的技術體系

當濕地的破壞程度相對較小時，可以采用直接恢復的方法，但當濕地環境破壞已經比較嚴重以至于不能直接進行恢復的時候，需采用一些方法和技術來重建濕地。由于自然演替需要的時間很長，通常不會完全采用這種方法進行濕地的再生，不過演替再生可以為淡水濕地的生態恢復提供穩定、長期的基礎，因為它提供了一個比較好的生態恢復起點。

進行濕地的生態恢復很可能要面對一些重要的不利因素，這些因素來源于濕地外的破壞。濕地的水和營養供給都來源于外部。因此，相對于許多其它棲息環境而言，濕地受外界影響更深。有效的修復往往需要控制整個流域，而不僅僅是濕地本身。實際上，在不同退化濕地生態系統中，其恢復目標、側重點及其選用的配套關鍵技術往往會有所不同。盡管如此，對于一般退化濕地生態系統而言，大致需要或涉及以下幾類基本的恢復技術體系。

從生態系統的組成成分角度看，恢復主要包括非生物和生物系統的恢復［2］。無機環境的恢復技術包括水體恢復技術(如控制污染、去除富營養化、換水、積水)、土壤恢復技術如耕作制度和方式的改變、施肥、土壤改良、表土穩定、控制水土侵蝕、換土及分解污染物等。生物系統的恢復技術包括(物種的引入、品種改良、植物快速繁殖、植物的搭配、植物的種植、林分改造等)、消費者(捕食者的引入、病蟲害的控制)和分解者(微生物的引種及控制)的重建技術和生態規劃技術(RS、GIS、GPS)的應用。見表 1。

表1 濕地生態恢復技術體系

2 研究區域概況

2.1 地理位置與研究范圍

天津北大港濕地自然保護區位于天津市大港區的東南部，東鄰渤海，與天津古海岸與濕地國家級自然保護區核心區上古林貝殼堤相鄰。地理坐標:東經117°11'～ 117°37'，北緯 38°36'～ 38°57'。本區包括北大港水庫、沙井子水庫、錢圈水庫、獨流減河、官港庫、李二灣水庫、沿海灘涂和獨流減河下游共7個區域，4種類型(即湖泊濕地、河流濕地、海岸灘涂濕地、沼澤濕地)。濕地總面積442 40hm2，約占大港區總土面積的39.7%，可蓄水5億m3。

(1)北大港水庫。北大港水庫位于大港區中心地帶，庫區東面與津歧公路相隔1km，距渤海灣陸地界6km;西面通過馬圈引河再經馬圈閘與馬廠減河溝通，并與原趙莊鄉9個村莊毗鄰;東南部隔穿港公路與大港油田毗鄰;北側與獨流減河行洪道右堤緊鄰。庫區占地面積16 400 hm2。設計庫容5.0億m3，庫區地面高程最低4.83m。

(2)沙井子水庫。東圍堤—北圍堤—太沙路南—青靜黃左堤，面積680 hm2。

(3)錢圈水庫。洋蘇路—205國道—西圍堤外延500m—南圍堤外延500m，面積1 758.3 hm2。

(4)官港湖。李港鐵路—北部邊界溝—西排干—李港鐵路，面積2 140 hm2。

(5)李二灣。津歧路—子牙河右堤—太沙路延至北排河堤，面積 5 834.1 hm2。

(6)沿海灘涂。渤海大港低潮線—獨流減河河口延長線—濱海東路以東—天津造紙廠葦場北堤—津歧路—北排河口，面積9 316.7 hm2。

(7)獨流減河下游。渤海大港低潮線—獨流減河北堤—萬家碼頭大橋—獨流減河南堤，面積8 111 hm2。

2.2 北大港濕地減少的原因

北大港近40年來發生了巨大的變化，由原來的洼淀、鹽堿地、灘涂變為大港區政府所在地、石油基地、農田及人工水庫。濕地的面積和蓄水量大幅度縮減，特別是近幾年的連續干旱，使水庫的蓄水量嚴重不足，濕地減少的主要原因有以下幾種。

(1)大規模的濕地開發、石油開采、農田開墾、城鎮建設使天然濕地面積大幅度減少，現存濕地只有原來的16.3%。

(2)自然降雨的減少。大港區多年平均降雨量為560mm，1997～2002年連續6年每年降雨量只有250mm左右，造成嚴重干旱。

(3)過境水量日益減少。獨流減河、子牙新河在20世紀70年代平均入海水量為10億m3，80年代幾乎斷流，90年代年平均入海量為5.6億m3，自1996年開始近7年幾乎斷流。

(4)人工海擋的修建阻止了潮水上溯，使灘涂面積大大減少。20世紀70年代靠引黃和上游來水，80年代靠引黃和自然降雨及上游來水(1985～1987年干涸)，90年代靠上游來水和自然降雨(1999年干涸)，2000年至今靠引黃和自然降雨。

2.3 北大港濕地存在的主要問題

(1)水體的富營養化問題。由于北大港濕地在地質上年份較短，因此在生態上屬脆弱地區。據1998年對官港湖的水質監測，水中浮游生物樣品中，藍藻類占了絕對優勢，水體富營養化，對魚、貝類會產生毒性傷害，在發展漁業生產時，應注意水體的富營養化問題。

(2)北大港水庫及官港湖內偶有捕獵問題。掏鳥蛋，獵、捕鳥行為，對一些珍稀和國家保護候鳥的生存及種群繁衍已構成威脅。

(3)北大港水庫圍堤存在裂縫，堤北內外存在截滲、沉降問題。在其他幾座水庫也不同程度存在，還有水質咸化的問題。

(4)污染問題。由于今年連續干旱，庫區蝗災嚴重，在飛機灑藥滅蝗時，藥物對植被、水生生物生長造成了一定的影響。

3 北大港濕地恢復的技術體系

3.1 確定恢復對象

恢復對象即為北大港濕地，包括北大港水庫、沙井子水庫、錢圈水庫、官港湖、李二灣、沿海灘涂、獨流減河下游。

3.2 退化診斷分析

生態系統退化程度主要通過結構和功能兩大類，共23項指標綜合反映。對于北大港濕地生態系統的退化程度的認定，劃分為穩定、臨界狀態、輕度退化、中度退化和嚴重退化5個等級。其中未退化狀態具有穩定的結構和功能，在合理規劃的前提下，適宜開發和利用;臨界狀態為退化和未退化之間的過渡狀態，結構和功能狀態受到人為干擾的影響比較明顯，如果干擾不停止的話，將會向退化狀態演替;輕度退化是指生境結構受到一定程度的破壞，服務功能價值有所下降，但消除外界脅迫后，能夠實現自然恢復;中度退化狀態下，系統表現為結構失調，功能衰退明顯，難以自我維持，無法通過自然方式恢復，必須借助人工輔助措施強化使其逐漸恢復;嚴重退化則說明原有濕地生態系統已經遭到完全破壞，環境因素嚴重惡化，不可能再會回到原有狀態。

通過退化程度診斷分析，北大港濕地各區域的生態系統現狀從好到差依次為北大港水庫＞官港湖＞錢圈水庫＞沿海灘涂＞獨流減河下游＞沙井子水庫—李二灣水庫。其中北大港水庫、官港湖和錢圈水庫處于臨界狀態;沿海灘涂和獨流減河下游處于輕度退化;沙井子水庫—李二灣水庫處于中度退化狀態［3］。

3.3 確定恢復目標和恢復原則

3.3.1 恢復目標

恢復濕地功能，包括其生態、經濟和社會價值。保護好生物多樣性。本區有水生、濕生、鹽生、旱生等多種類型的植物和各類珍惜瀕危物種，資源豐富，應設法保護北大港濕地生態與生物多樣性資源。

3.3.2 恢復原則

(1)生態學原則。北大港濕地的恢復必須以生態學理論為基礎，主要包括生態演替規律、生物多樣性原則、生態位原則等。生態學原則要求根據生態系統自身的演替規律分步驟分階段進行恢復，并根據生態位和生物多樣性原則構建生態系統結構和生物群落，使物質循環和能量轉化處于最大利用和最優循環狀態，要求達到水文、土壤、植被、生物同步和諧演進。

(2)最小風險和最大效益原則。由于生態系統的復雜性和某些環境要素的突變性，加之人們對生態過程及其內部運行機制認識的局限性，人們往往不可能對生態恢復的后果以及最終生態演替方向進行準確的估計和把握。因此，在某種意義上，退化生態系統的恢復具有一定的風險性。這就要求對被恢復對象進行系統綜合的分析、論證，將風險降到最低程度。同時，還應盡力做到在最小風險、最小投資的情況下獲得最大效益，在考慮生態效益的同時，還應考慮經濟和社會效益，以實現生態、經濟、社會效益相統一。

(3)尊重自然、美學原則。在恢復過程中，應盡量運用自然材料和軟式工程，強調植物造景，不主張完全人工化。

3.4 北大港濕地恢復技術體系

由于北大港水庫、官港湖和錢圈水庫處于臨界狀態，因此應采取保護為主的措施;沿海灘涂和獨流減河下游處于輕度退化，基本可采取自然恢復的方法;沙井子水庫—李二灣水庫處于中度退化狀態，應考慮人力的介入，具體恢復技術體系見表2。

表2 北大港濕地恢復技術體系

3.5 實施生態恢復的后續監測

在北大港濕地恢復項目實施后，定期進行監測，各種需要監測的表觀指標包括監測水文狀況、水質、生物狀況等。根據監測結果隨時調整恢復的目標和選用的技術方法，以達到最優的恢復效果。

4 結語

會失去原有的效果。因而恢復后長期的監測對于評價和理解濕地恢復計劃的成功或失敗是非常重要的。監測應該記錄的是恢復后長時期的自我持續狀態。

恢復后監測和評價同樣是一個關鍵問題。它能夠使管理者和決策者知道何時生態系統已經轉換為自我持續性狀態或者已達到什么程度，恢復的趨勢過程是否是有效的［4］。如果通過監測發現恢復后的生態系統狀態與希望中的狀態不相吻合或不能發揮有效的功能，就需要即時予以診斷并采取相應措施。

同時，必須保證恢復后監測的持續性。因為許多恢復項目在一個較短時期內已經被判斷是成功的，但往往恢復后的幾年里，特別在沒有水文管理的狀態下

［1］李洪遠，鞠美庭.生態恢復的原理與實踐［M］.北京:化學工業出版社，2005.

［2］趙曉英，孫成權.恢復生態學及其發展［J］.地球科學進展，1998，13(5):474 ～481.

［3］馮海云，何利平，常 華，等.濱海新區濕地生態系統退化程度診斷分析［J］.環境科學與管理，2010，35(9):99 ～104.

［4］崔麗娟，艾思龍.濕地恢復手冊:原則、技術與案例分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006.