間歇性濕地研究進展

陳 波 陳文瑾 羅毓彬

(1 貴州財經大學，貴州 貴陽 550025；2 貴州羅甸蒙江國家濕地公園管理處，貴州 貴陽 550100)

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨特生態系統，間歇性濕地(Temporary wetlands)作為濕地的重要類型之一，具有顯著的季節性干旱特征。間歇性濕地通常水位較淺，至少有一年一次的完全干旱期，是野生動植物的重要生境(Calhoun et al,2017)。間歇性濕地作為陸地生態系統中的小型水生地貌景觀，能保障生態系統的生物多樣性，同時影響水循環所驅動的生物地球化學過程(Vanschoenwinkel et al, 2009; Sim et al, 2013)，具有調節徑流、改善水質和調節小氣候等功能，在水資源稀缺地區(即干旱或半干旱區)表現尤為明顯(Williams, 1985)。

間歇性濕地分布范圍廣泛，在全球范圍內、覆蓋總面積大于湖泊總面積(Downing et al, 2006)。全球間歇性濕地覆蓋面積約為81萬km2，在過去30 a約有7.2萬km2濕地轉化為間歇性濕地，且大多為不可逆過程(Pekel et al, 2016)，因此對間歇性濕地的研究具有一定挑戰。隨著科技的進步，“3S”技術、光探測以及激光雷達測距技術的逐漸普及，有助于監測到更多間歇性濕地的數量和形態變化(Gómez-Rodríguez et al, 2010; Rhazi et al, 2012)。自18世紀初以來，全球內陸范圍內間歇性濕地數量流失超過80%，到20世紀末流失速度幾乎增長4倍(Davidson, 2014)，間歇性濕地的生境受到嚴重威脅。

1 間歇性濕地類型

間歇性濕地分類方法復雜多樣，根據間歇性濕地所在生物群落，例如凍土帶、溫帶草原、地中海灌叢、熱帶稀樹草原等進行分類；根據間歇性濕地面積大小，可分為微型、中型、大型生境；根據其水文特征可分為季節性濕地、周期性濕地、間斷性濕地等；根據水體鹽度可分為淡水和鹽水間歇性濕地；根據起源可分為自然間歇性濕地和人工間歇性濕地，且人工間歇性濕地可根據人類對其使用程度和利用方式進行再分類(Rheinhardt et al, 2018)。

研究發現，流水濕地系統和靜水濕地系統在生態系統功能和群落結構上截然不同，這是由于氣候變化會導致常流水域出現周期性干旱現象，顯著改變水體的滯留時間和周轉速率，進而會影響水生生態系統類型(Williams, 2006; Wetzel, 2001)。因此研究中常基于淹水和干旱時間間隔、持續時間和干旱暴露頻率對間歇性濕地提出分類。

Brock等(1999)提出的分類標準被生態學教材廣泛運用，該分類標準將間歇性濕地分為5個類型(圖1)：(1)暫時性濕地。通常在突發降雨后形成水體或小型池塘，降雨過后水體在幾天內干枯，與水文周期較長的水域相比，生境內生物種群種類較少；(2)周期性濕地。以10 a為一個周期，干旱期大多為9 a或10 a，不規則蓄水期可持續數月，生境內多為陸地植物，水生物種較少，浮游生物大多具有抗旱、分散的特點；(3)間斷性濕地。通常干濕交替，蓄水期相對季節性濕地較為不規則，可達數月或數年；(4)季節性濕地。生境內大多為內陸水生植物，浮游生物依靠水體覓食以及繁殖生存。每年按季節干濕交替，濕潤期通常為雨季，旱期具有一定規律性且可預測，其水文周期長，通常為數個月，生境內動植物能夠完成一定的生命周期；(5)近永久性濕地。蓄水區規律可預測，水位根據實際情況有所變化，10年中9年的年輸水量大于排水量。

圖1 全球氣候變化背景下的間歇性濕地類型Fig.1 Changes among temporary wetland types in some future climate scenarios

2 間歇性濕地的生態社會功能

2.1 間歇性濕地影響水-碳循環過程

間歇性濕地面積相對較小，在全球水-碳循環循環中的作用容易被忽視(Downing, 2010; Hunter et al, 2017)。全球濕地碳儲量約為770億t，每衰退1 hm2濕地將增加超過萬噸的CO2排放量，加速全球變暖效應(高云芳等, 2020)。間歇性濕地處于干旱期促進了CO2的排放，被認為是二氧化碳源，而在蓄水期則成為二氧化碳匯(Obrador et al, 2018)，在碳減排與碳中和過程中作為重要的碳庫之一，能夠調節氣候、緩解全球變暖。間歇性濕地與反硝化、沉積物埋藏、農藥轉化、磷和其他污染物的吸收等地球化學過程密切相關 (Teng et al, 2013)。間歇性濕地除了發揮源匯和緩沖功能，還是天然的“海綿”，對下游水域起到海綿調節的作用(Rains et al, 2016)，應對雨水、洪澇、水土流失等自然災害具有較好的平衡效果。

2.2 間歇性濕地增強生物多樣性保護

間歇性濕地為一些獨特稀有的生物群落提供了獨特的生存環境(Williams, 2000)。法國間歇性濕地僅占0.05%，但生境中約35%的稀有物種和5%的受保護植物物種在此生存(Sophie, 2002)。間歇性濕地作為陸地生態系統的水生跳板，具有豐富的碳源(即卵塊、兩棲類幼蟲和成蟲、無脊椎動物、藻類和植物),可為野生動物提供食物來源(Paton, 2005)，為許多陸生哺乳動物、非繁殖的兩棲類動物、爬行類動物以及鳥類提供棲息、遷徙、越冬以及繁殖的生境，也為研究群落結構演替提供了理想的天然場所(Pazin et al, 2006; Laufer et al, 2009)。在歐洲地區，捷蛙(Rana dalmatina)根據不同年份在間歇性水塘中繁殖(Guyetant,1997)；掌歐螈(lissotriton helveticus)也在間歇性濕地有所分布(Isselin-Nondedeu et al, 2017)；在美國大部分地區，北方豹蛙(Lithobates pipiens)和牛蛙(Lithobates catesbeianus)遷徙到間歇性濕地繁殖或覓食后，返回深水生境冬眠(Mushet et al, 2013)。隨著時間周期的變長，間歇性濕地中的生物種群數量也隨之增加(Mushet et al, 2019)。因此，與常覆水域濕地相比，間歇性濕地對維持生物多樣性更具有重要性。

2.3 間歇性濕地促進社會經濟發展

間歇性濕地為野生生物提供生境、過渡帶生態系統養分循環、蓄水防洪、涵養水源和文化服務等生態系統服務價值(Turner et al, 2008)。間歇性濕地是自然景觀的重要組成部分，可通過人工干預提高其社會經濟價值。隨著季節的變化，間歇性濕地的自然風光形態千變萬化，動植物種類豐富，具有休閑娛樂旅游的景觀價值，可推動旅游業的發展，促進地方政府財政收入(Bauer et al, 2017)。

3 間歇性濕地生態功能影響因素

影響間歇性濕地生態功能的環境因素主要有淹水和干旱時間間隔、持續時間、干旱暴露頻率和水生生物群落結構的變化，同時還受水文及地貌的差異控制。隨著降雨季節、暴雨以及河流漲水、地下水補給的增多致使間歇性濕地周期發生變化，周期性濕地轉變為季節性濕地或永久性濕地。極端氣候同樣影響著間歇性濕地生態系統的結構和功能，隨著夏季氣溫升高，致使間歇性濕地水域干涸；蒸發散的調節作用使間歇性濕地蓄水和地表水、地下水發生變化，周期性濕地轉化為暫時性濕地，季節性濕地成為間斷性濕地，在干旱地區表現得尤為明顯。引水灌溉、抽取地下水為主的農業經濟活動都會導致間歇性濕地水文周期發生改變。

4 間歇性濕地保護管理存在的問題

4.1 間歇性濕地水資源監管有待加強

小型水生境的保護缺乏嚴格性和一致性是全球的普遍現象(Acu?a et al, 2017)。在法國，對小于0.1 hm2的永久性和間歇性水生境的用途改變不需要報告。美國現有的聯邦法規對小型水生境也缺乏系統保護措施 (Cohen et al, 2016)。降水是間歇性濕地主要的水源來源(LaBaugh et al, 2018)，例如雨水、融雪、溪流和地下水。全國可利用淡水資源中濕地維持量約占96%，其中82.1%來源于天然濕地(安樹青等, 2007)。我國間歇性濕地利用過程中存在監管部門多頭管理、責任不清的現象，農業灌溉及工業生產的重復使用和污水排放，導致了間歇性濕地水體的污染。

4.2 間歇性濕地易受土地用途改變與外來物種入侵威脅

由于間歇性濕地面積小且動態性強，易受到土地利用變化的影響，土地管理手段、資源開采、城市化發展以及農業、畜牧業等也威脅著間歇性濕地的生態系統功能。入侵物種對濕地生物多樣性造成主要威脅(Brinson et al, 2002)。在我國長江口水域，原產于南美洲熱帶和亞熱帶地區水葫蘆(Eichhornia crassipes)的快速繁殖已破壞水生態系統的結構穩定和功能完整(高宇等, 2017)，小龍蝦(Procambarus clarkii)以及一些兩棲動物的入侵也會導致了間歇性濕地物種、生態功能、食物網以及棲息地結構發生變化(Escoriza et al, 2014)。

4.3 間歇性濕地管理易受資金投入的影響

間歇性濕地為具有雙向復雜生活史的野生動物提供相應的棲息地，致使鄰近的陸生生境也成為生態環境保護的一部分(Semlitsch, 2002)，從而增加了生境保護成本。保護生態系統的優先次序、資金充足性和研究趨勢使得間歇性濕地研究缺乏關注。經費投入和設備的嚴重不足也制約了濕地的保護管理工作的開展，且間歇性濕地的成本收益問題也令管理工作復雜化(Marton et al, 2015)，使許多間歇性濕地保護項目和行動難以實施。

4.4 間歇性濕地修復與治理缺乏技術支撐

我國濕地威脅加劇，以自然修復為主的濕地修復難以滿足濕地恢復的需求(安樹青等，2007)，需采用一些物理、化學和生物技術或生態工程手段，提高生境的異質性和穩定性，從而達到保育間歇性濕地的目的。水文恢復所需資金和科學技術往往是間歇性濕地能否恢復或重建成功的重要因素(Petranka et al, 2007; Drayer et al, 2016)。北美草原間歇性濕地在恢復后植物群落的植物區系質量遠低于未受干擾的濕地植物群落(Mushet et al, 2002)，所以即便在恢復重建后較長的時間內，大部分間歇性濕地的群落和生態功能也不能完全恢復到原狀態(Matthews et al, 2010)。

5 研究展望及對策建議

間歇性濕地作為生態安全的重要屏障，國外已采取措施對間歇性濕地進行搶救性保護和管理。例如澳大利亞政府收購了部分含有間歇性濕地的土地作為存量資產，以此來保護間歇式濕地的數量和質量(Fitzsimons et al, 2003)。根據我國間歇性濕地存在的主要威脅，提出以下間歇性濕地資源保護和管理的對策建議(圖2)。

圖2 間歇性濕地保護戰略示意圖Fig.2 Temporary wetlands protection strategy schematic diagram

5.1 強化科學支撐、加大資金投入

可采用水文修復、水環境修復、生境修復、生物資源恢復等工程模式進行人工干預，恢復或重建間歇性濕地生態系統，例如土壤基質的恢復、植被恢復、生境恢復與改善、間歇性濕地水域管理等。建立間歇性濕地恢復補償機制、水資源監控機制以及生態考核機制等非工程模式，對因城鎮化進程經濟發展而不得不轉化為其他類型用地所產生的生態損耗予以補償、修復和維護。中國通過實施世界上最嚴格的耕地保護制度，守住了120萬km2耕地紅線，因此可通過參考借鑒我國耕地補償制度、退耕還林的經驗，制定完善的間歇性濕地生態補償政策體系(孫博等, 2016)，實現區域可持續發展的長期戰略目標。

5.2 修復與治理采取因地制宜的模式

間歇性濕地在干旱、高溫、酸雨、鹽堿等不同環境下需要采取不同的工程措施，還需要自然資源部、生態環境部、水利部、財政部等多部門管理聯動，建立和完善濕地保護的政策和法規體系。同時，對各地區間歇性濕地的生態現狀進行評價，準確識別出關鍵的環境脅迫因子，以便采取更有針對性的修復措施(吳次芳等, 2019)，結合當地水土資源和野生動植物生境特點，制定科學合理的間歇性濕地修復管理計劃，并定期對修復區域進行維護和監測。

5.3 重視宣傳教育，做好信息化普及

以政府為主導，大力宣傳間歇性濕地價值，采用與當地社區合作的方式，開展適宜的體驗活動，使公眾更好地了解間歇性濕地恢復需要。在項目上可建立公共論壇和委員會，吸引各地方團體和個人的參與。地方政府也可通過論壇、公眾號等自媒體文化宣傳推廣機制，聯合開發項目、聯合教育培訓，推動間歇性濕地生態文化發展，實現人類與自然的和諧共生。