江丹丹,山來才,王 輝
(1.水發規劃設計有限公司,山東 濟南 250100;2.嘉祥縣水務局,山東 嘉祥 370829)
濕地是分布在陸域與水域之間的過渡地帶,所處的獨特水文、氣候、土壤等環境條件為動植物提供了特殊的生存環境。另外,濕地在維持生態平衡、保護生物多樣性、凈化水質、調節氣候等方面也具有不可替代的作用。但是由于人口數量的增加和氣候的變化,有的濕地被大量墾殖,濕地生境喪失、面積減少、景觀破碎化加劇,導致濕地功能退化甚至消失,濕地生物多樣性衰減,大大降低了濕地的生態功能,影響了區域環境,因此濕地的保護和恢復迫在眉睫。
自20 世紀70 年代,西方發達國家已開展了關于濕地保護與恢復的相關研究。美國主要研究河流濕地和湖泊濕地的污染和富營養化,加拿大和瑞典則聚焦于擴大沼澤濕地和湖泊濕地的面積,恢復貧營養沼澤[1]。我國對濕地恢復的研究起步較晚,研究主要側重于河流濕地與湖泊濕地的污染和富營養化,與美國研究方向大體一致。本文分析了濕地破壞的原因,總結了濕地修復的方法,希望能為濕地修復提供理論支撐。
1)氣候變化。氣候變化主要影響水體地球化學過程,由于濕地生態系統的特殊性,對氣候的變化較其他生態系統更為敏感。國內外的研究者就氣候變化與濕地之間的關系研究較多,普遍認為氣候變化與濕地之間是相互作用、相互影響的。董瑜從水文、土壤、生物3 個方面綜述了氣候變化對濕地的影響,認為氣候變化是導致濕地生態系統面積較少、功能退化的主要影響因素[2]。
2)海面變化。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告明確指出,全球氣候變化以變暖為主。因此,未來我國沿海平面仍會保持逐漸上升的趨勢。海面上升可能會淹沒一些低洼沿海地區,使水體中沉積物增多,當沉積物沉積速率低于海面上升速率時,濱海濕地將會被海水淹沒,面積減少。濱海濕地是生態脆弱區,當濱海濕地被淹沒后,濕地生態系統將會發生較大的改變,最終造成濕地退化。
3)海岸侵蝕。柯昶系統地分析了黃河三角洲海岸侵蝕的影響因素,結果表明黃河三角洲自20世紀90 年代末便呈現總體侵蝕的趨勢,且難以逆轉[3]。海岸侵蝕導致海岸地帶土地營養流失,造成土壤鹽堿化,破壞海岸生物賴以生存的環境,導致濱海濕地資源逐步退化,使濕地對風暴潮的緩沖作用下降,進而造成海岸線生態環境嚴重惡化。
4)泥沙淤積。泥沙淤積多見于湖泊、水庫和河道等區域。泥沙長期淤積促使濕地地表增高的同時也帶來了豐富的營養,對植物的生長具有促進作用,而植物的生長能夠固定土壤,進而會促進泥沙的持續積累。周而復始,泥沙淤積與植物生長陷入惡性循環,濕地生物多樣性銳減,水資源調蓄功能降低,濕地退化程度越來越嚴重。
1)圍墾。圍墾活動是沿海地區緩解土地資源短缺,擴大社會生存發展的有效手段。趙暉以江蘇鹽城濕地珍禽國家級自然保護區的蘆葦濕地和江蘇省大豐麋鹿國家級自然保護區的堿蓬及互花米草濕地為研究對象,主要探討了自然濕地和被圍墾濕地的氮循環特征,結果表明圍墾濕地能夠通過改變濱海濕地的基底性質,進而影響植物的生長[4]。另外,濕地圍墾也會破壞植被賴以生存的基底,造成植被的直接消亡,嚴重影響濕地正常的生態環境。
2)濕地生物資源開發過度。濕地資源的過度開發主要體現在濕地生物資源上,典型代表為水產生物的養殖與捕撈。由于生物更替具有周期性,合理捕撈會促進生物資源的更替繁殖,若捕撈過度將會打破生物的更替和繁殖周期,導致濕地生態失去平衡。對蝦曾是渤海頗具特色的海洋捕撈產品,但因過度捕撈等方面的原因,渤海地區的野生對蝦資源已明顯衰退。
3)石油開發。石油開發對濕地的影響可分為直接和間接兩類,直接影響主要為開發過程中污染物排放、機械和人類活動對濕地動植物的影響,間接影響主要指石油開發過程影響濕地的水文地質條件。另外石油在水面容易擴散,阻斷空氣進入,產生的原油和油氣廢物會改變濕地周圍水質狀況,從而間接對微生物活性及群落結構產生影響[5]。
4)環境污染。目前許多天然濕地已成為工農業廢水、養殖廢水和生活污水的承泄區,大量未經處理的廢水直接向濕地排放,不僅使濕地水源污染,水質惡化,而且還會破壞濕地生態平衡,對濕地生物多樣性造成嚴重危害。濰坊市農田施用的化肥在灌溉期通過灌溉退水的形式進入濕地,富含無機氮、無機磷的養殖廢水持續排入萊州灣南岸濱海濕地,大量營養鹽類污染物的輸入會導致富營養化的發生,在沿岸地區還可能會誘發赤潮等[6]。
濕地生境修復的總體目標是在生態學理論的指導下,通過采取生態工程措施對受損的生境進行恢復和重建,提高生境的穩定性,使其結構和功能恢復到生態平衡狀態。
1)濕地基底恢復技術。濕地基底是濕地植被生長的基礎,基底不穩定就不能保證生態系統的演替,不利于植被的生長,因此濕地基底在維持濕地生態平衡方面發揮著重要作用。濕地基底損壞程度受濕地地域條件的影響,可以選擇濕地底泥清淤、濕地基底生境改造、濕地及上游水土流失控制等技術對濕地基底進行修復。一是濕地清淤技術。濕地底泥是濕地植物的直接支撐者,其結構和肥力能夠直接影響濕地植物生長的質量,但底泥量累積過多會導致底泥淤積。我國河湖濱海濕地眾多,濕地底泥淤積問題十分嚴重。對河湖濕地清淤底泥,尤其是淤長型海岸的濕地,不但可用于修復受損的濕地岸帶,還能夠維護濕地的穩定,促進濕地生態系統的恢復[7]。二是濕地基底生境改造技術。濕地基底生境改造技術是以生物恢復為目標,通過人為設計營造適宜生物生長的環境條件,改善濕地的土壤環境和植被覆蓋率,提高濕地生境穩定性。符文超等選取滇西北高原典型退化濕地劍湖為研究對象,對永豐河入湖河口退化濕地進行基底、植被修復,污染水體配置合適的植物,同時根據水質變化調整植物種植種類,修復兩年后,濕地景觀格局得到優化調整,水質狀況明顯改善[8]。三是濕地及上游水土流失控制技術。河岸帶、海岸帶等是位于濕地與陸域生態系統之間的過渡性地帶,對土壤侵蝕起到緩沖作用,能夠穩定濕地。濱岸帶生態修復是控制水體富營養化的重要手段,加強濱岸帶的生態修復不但能夠控制濕地及上游水土流失的發生,還能夠過濾污染物,提高水體自凈能力。
2)濕地水文恢復技術。濕地水文條件控制著濕地植被的分布與演替,可以直接影響濕地生態環境的理化性質及營養物質的輸入、輸出。濕地水文條件的變化將會引起濕地類型、過程和功能的變化,可以說濕地水文恢復是濕地恢復的關鍵。水文恢復主要通過筑壩(抬高水位)、修建引水渠、改造地形等工程措施來實現。例如,20 世紀40 至70 年代,嫩江大堤、團結堤和西堤的修建阻斷了大安古河道濕地與嫩江之間的水力聯系,導致大安古河道濕地逐漸萎縮,為了恢復濕地的生態功能,引入月亮泡水庫水源恢復地表徑流,濕地水體得到了更新,最終達到修復目標[1]。
3)濕地水污染控制技術。濕地水污染控制技術是采用物理或化學的方法,從源頭上減少水體惡化、富營養化等的現狀,可有效改善濕地水體質量狀況。濕地水污染控制技術由外源和內源兩方面的技術構成,濕地水污染控制外源技術可通過構建人工濕地來阻斷、截留污染物。濕地水污染控制內源技術是通過物理過程(引水稀釋、機械清淤等)、化學過程(投加氧化劑、除磷劑等)和生物過程(栽培植物、引入微生物、生態攔截、人工浮島等)對受污染水體進行處理,提高水體的凈化能力。
4)濕地土壤恢復技術。濕地土壤質量能夠反映濕地陸生生態系統的健康狀況,進而影響濕地的生態系統結構和功能。退化濕地的土壤恢復主要是利用生物、生態手段控制土壤污染,修復土壤功能。土壤恢復技術包含土壤污染控制和土壤肥力恢復兩種。針對土壤肥力下降的鹽堿化土壤,可使用沸石、石膏等其他鹽堿改良劑進行土壤修復,以提高土壤肥力,維持土壤能量流動和物質循環。
濕地生物修復技術是利用生物體的新陳代謝功能分解污染物的治理技術。常見的生物修復技術有微生物修復、植物修復、動物修復及三者之間的聯合修復技術。莊鐵誠等的研究結果表明土壤微生物對濕地土壤污染物具有較好的降解作用[9]。
濕地生態系統結構是功能的基礎,功能是結構的表現,二者相輔相成。濕地生態系統結構和功能的破壞,會打破原有生態系統的平衡,使生態系統固有的結構和功能退化,表現為物種組成簡單、生物多樣性降低、生產力下降、抗逆性減弱、穩定性降低等。濕地生態系統結構和功能修復技術是通過生態系統自調控和人為調控協同作用,恢復生態系統的合理結構,主要包括生態系統總體設計和生態系統構建與集成技術兩種。在濕地生態系統設計時,要對結構和功能進行優化調整,盡可能恢復濕地生物群落,搭配栽種合適植物,適當放養水生動物,控制水體富營養化,修復受損生境,形成結構合理的生態系統。
濕地是水、陸生態系統之間相互作用而形成的自然綜合體,能夠在一定程度上抵御自然災害、凈化水體、調節氣候,常被稱為“生命搖籃”“地球之腎”。近年來,受自然干擾和人類活動的雙重影響,濕地遭受重創,逐漸退化、消亡。本文從自然和人為因素兩方面綜述了濕地退化的原因,并對退化濕地修復技術進行了總結。但濕地恢復是一個長期艱難的過程,因此迫切需要從保護濕地生態系統穩定性入手,加強濕地保護宣傳教育,建立全面系統的濕地保護法律條例,采取相應措施減少對濕地的破壞,對已經受到破壞的濕地進行進一步修復,全面推動我國濕地環境的健康發展。