濱海濕地生態保護及修復研究進展

劉書錦,曹海,李丹,王厚軍,王秋妍

(1.國家海洋技術中心 天津 300112;2.唐山市自然資源和規劃局 唐山 063000)

0 引言

濱海濕地是指低潮位水深小于6 m的水域及其沿岸的濕地地帶[1]。潮汐使海水與淡水交融形成了多樣的濕地環境和豐富的物種資源[2]。濱海濕地具有岸線保護、生物多樣性保育、物質生產能量交換、改善水環境狀態、維持元素循環、提供棲息地、保持海陸動態平衡以及提供休憩科研空間等多種生態服務功能[3-4]。雖然濱海濕地面積僅占全球陸域面積的4%,但卻供養著全球近1/3的人口[5]。有資料顯示,在人為和自然因素的影響下,濱海濕地生態系統逐漸退化、濕地面積驟減[6-8]。

近年來,各國相繼提出濕地保護政策,1971年,來自18個國家的科學家代表在伊朗共同簽署了世界濕地保護領域的首要公約《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》(簡稱《拉姆薩爾濕地公約》)[9];1999年韓國頒布了《濕地保護法》來保護因大面積圍墾被破壞的濱海濕地。1979年我國開展了全國濱海濕地調查,并提出保護和利用對策[10];2017年我國發布《海岸線保護與利用管理辦法》并提出應嚴格保護濱海濕地;2018年國務院發布了《國務院關于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》[11],對濱海濕地的保護和治理提出了要求。近年來我國開展了“藍色海灣整治行動”和“渤海綜合治理攻堅戰行動計劃”等專項整治活動。為保護濕地生態環境及其生物多樣性,我國制定了《中華人民共和國濕地保護法》,并于2022年6月實施。濱海濕地的保護、修復工作逐漸走上正軌。

生態優先、保護優先的理念逐漸深入人心,本文首先對濕地保護技術方面進行論述。國內外研究者通常把水文、濕地土壤和濕地植被作為健康濕地的“三要素”,因此本研究還從濕地水文水質、基底和生物等幾個方面對濕地修復技術進行探討,并在此基礎上分析目前濱海濕地保護及修復存在的問題與不足。

1 濱海濕地生態保護研究

1.1 濱海濕地保護區建設

1962年,在第一屆世界國家公園與保護區大會上正式提出了海洋自然保護區的定義[12]。海洋保護區是指通過一定的程序和方式建立的對部分或全部海洋環境進行封閉保護的潮間帶及潮下帶的陸架、水體和動植物群落[13]。建立濱海濕地保護區可以隔絕人為因素對濕地環境破壞,是保護海洋及濕地生物多樣性的有效手段[14]。通過建立濱海濕地保護區不但可以保護脆弱敏感的海洋及濱海濕地生態系統、保護恢復瀕危物種及提高生物多樣性,還可使退化的生態系統恢復一定的生態系統服務[15]。

國際上對于保護區的建設有不同的構想,例如菲律賓對于保護區建設追求“小而精”,通過社區化管理在實現保護的同時加強公眾參與、提升保護效果[16],該方法有利于發展中國家構建海洋濕地保護區。而國際自然保護聯盟(ICUN)更加鼓勵在全球范圍內建立大規模海洋自然保護區(大于15萬m2),建立大型保護區有利于國際間海洋保護目標的實現。根據ICUN大規模海洋保護區建設管理指南統計,全球已建成16個大規模海洋保護區[17]。

2016年國家海洋局印發的《關于加強濱海濕地管理與保護工作的指導意見》提出應建立海洋保護區,將重點濱海濕地納入保護范圍。自20世紀80年代起,我國海洋保護區建設腳步逐漸加快,截至2019年年底,我國已建立271個海洋自然保護區,總面積約12.4萬km2,占管轄海域面積的4.1%。但目前我國海洋保護區建設與管理并不完善,存在重建設輕管理、保護與經濟發展難以平衡、資金制約和管理部門不統一等問題[18]。

1.2 濱海濕地保護紅線

黨的十八大提出了“建立生態保護紅線制度”。2011年《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》首次提出了“海洋生態保護紅線”的概念[19]。2016年國家海洋局發布了《關于全面建立實施海洋生態紅線制度的意見》提出了海洋生態保護紅線劃定的宗旨和標準。2018年國務院發布的《國務院關于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》強調了加強濕地保護以及嚴守生態保護紅線。

生態紅線的劃定是為了兼顧發展的同時保住生態底線,因此以生態分區和分級保護理論為基礎對目標濕地劃定生態保護紅線具有重要的意義。通過劃定濱海濕地保護紅線將重要濕地生態功能區、生態脆弱區、生物多樣性保育區以及人居環境保障區等劃定為重點管控的區域,并對劃定區域進行嚴格分類管控,來實現對濱海濕地的保護和可持續利用[20]。

生態保護紅線是以自然保護區制度為基礎,濱海濕地紅線劃定是對生態保護紅線劃定的一種細化和伸延,但紅線制度屬于強制管理制度,其管理和執行會更加嚴格。濱海濕地保護紅線的劃定需要遵循“最需要”和“最合適”的原則,例如魚蝦產卵場、育幼場和鳥類等重要保護物種遷徙停歇及棲息的濱海濕地、保護區內退化嚴重的濱海濕地、保存完好物種多樣性強的典型濱海濕地等[21]。但目前我國缺乏專門針對濱海濕地生態保護紅線劃定的標準文件及技術指南,生態保護紅線劃定也往往更多地借鑒以往的規劃,缺乏針對性。

1.3 濱海濕地開發管理

隨著沿海區域經濟快速發展,人口增長和土地稀缺的矛盾逐漸顯現,人類開始侵占開發濱海濕地,并對濕地的淺海水域進行圍填海活動,在解決人地矛盾帶來經濟效益的同時,對海洋濕地生態環境造成了嚴重破壞,例如水動力破壞、濕地面積銳減、海洋生物棲息地破壞和生物多樣性減少等[22],不利于可持續發展。國內外學者研究發現對濕地的圍填開發活動會改變地形地貌沖淤環境,改變水動力環境,破壞海洋生態環境[23]。例如,有研究發現圍填海工程改變了海水交換條件,同時施工過程中對沉積物的擾動以及施工材料會使施工區域的海水遭到污染,進而使海水水質變差,會對漁業產生嚴重的負面影響[24-26];還有研究發現圍填海活動會侵占自然濕地岸線和濕地淺海水域導致生態系統結構和功能遭到破壞,使得動植物生物多樣性降低[27-28]。

近年來,我國開始重視濱海濕地的開發管理工作,嚴格管控了圍填海活動,并對濱海濕地保護提出了更為嚴格的要求。

2 生境及生物修復技術研究

2.1 生境修復

2.1.1 水文修復

由于潮汐作用,在海岸帶區域形成了周期性的淹水區域[29],周期性的潮汐作用將河流和海洋的營養物質輸送至濱海濕地,因此形成了濱海鹽沼、紅樹林和海草床等多樣的沿海濕地環境。由于自然及人為外界干擾,造成濕地給水量減少給水條件變差引起生物多樣性降低,進而使得濕地環境逐漸退化,例如,Zhang[30]等研究發現由于持續干旱及人工濕地建設,造成濕地給水嚴重缺失,使得萊州灣濱海濕地嚴重退化。水文過程是濕地形成的重要驅動機制[31],因此修復濕地水文條件是濕地修復成功的基礎。

濕地水文修復常見的技術手段包括地形改造、堤壩溝渠引水、生態補水和河道清淤等[32]。水文修復最終的目的就是將濕地水文進行連通,在滿足濕地最低需水量的同時能夠形成周期性淹水區域[33]。濕地水文的連通程度會影響濕地的植被群落結構以及鳥類、魚類、浮游生物和底棲生物等生物的生長和分布情況,良好的水文連通情況可以維持較高的生物多樣性[34],因此水文連通對于濕地水文修復十分重要。但傳統的地形改造等工程手段缺乏對濕地生態功能的思考,對濕地植被、底質等具有較大的破壞。濕地水系恢復要以生態優先為基礎,采用“退圍還濕”、生態引水、修建生態海堤和清淤疏浚等措施恢復濕地原有給水狀態。在此基礎上優化傳統修復措施,例如可以利用濕地原有的地形材料和植被等營造水系[35]、利用清淤或黏土代替硬質材料修筑堤壩、利用混裝修復植物種子的麻袋修筑堤壩來引水等[36]。

2.1.2 水質修復

源頭治理是水質修復成功的關鍵。國內外學者普遍認為陸源污染物排放是引起濕地水域污染的主要因素之一[37]。除此之外,在潮間帶、淺海水域等區域進行圍海養殖也是造成濱海濕地水質污染的另一個主要因素。河海一體化治理、總量控制、“退養限養”能有效從源頭抑制水質惡化[38]。對于濕地水質治理,傳統的治理方法都是采用原位修復,例如清理打撈、引水沖污和絮凝沉淀等[39]。但傳統方法對濕地生境擾動較大,有可能造成二次破壞,且不能徹底解決污染問題。

自然濕地具有一定的截留、降污和調節凈化水質的功能[40]。根據濕地特點建立人工減排濕地,可以提高濕地納污能力,例如在濕地低洼處填充砂石等形成填料床,并在其上種植蘆葦、香蒲和燈芯草等濕地修復植物,構建人工減排濕地。污水通過減排濕地的過濾吸附、化學沉淀、離子交換、植物代謝和微生物分解等過程被凈化[41]。除此之外,可以在污染區域開展“健康養殖”來減少養殖污染,例如自然養殖法和魚蝦貝類藻類混養等[42]。

2.1.3 基底修復

土壤基底是濕地微生物、浮游動物、鳥類和植被等物種生存繁衍的基礎,因此基底修復顯得尤為重要。目前對基底修復的方法可分為以下幾類:物理修復、先鋒物種穩固、防護保護和生物及外源物質修復等。

通過地形改造和清淤等物理修復手段可以營造良好的地形條件協助濕地自然修復。也有研究利用河道清淤和水道開挖等水動力修復過程產生的淤泥對受損區域進行吹填來對濕地基底進行修復[43]。

對破碎濕地生境,可利用生態學的原理,通過選育種植生長快、適應性強的先鋒物種來穩定、改善基底。例如,Kenworthy等[44]選用生長快、適應性強的淺灘藻(Halodule wrightii)結合鳥糞肥來修復熱帶海草床。楊佳[45]等,利用海蓬子和堿蓬兩種耐鹽植物對濱海濕地的基底進行了修復。

對于受外界自然及人為負面擾動較強的濕地,可采取退耕還養、建設生態防護海堤等措施來保護、穩固基底[46]。研究發現利用碎石、纖維編織網和土工布等材料結合濕地植被建設生態海堤可以有效地減少岸線侵蝕過程對濕地基底的影響[47]。

對于受石油烴、有機物及重金屬污染區域,可使用吸附材料、微生物、植物、底棲動物修復以及植物-微生物聯合修復等技術手段對底質中的污染物通過吸附、轉化、分解等過程進行去除[48-49]。

2.2 生物物種修復

2.2.1 植物物種修復

濱海濕地中的各種植物在提供重要生態系統服務的同時也塑造了各種濕地類型,如濱海鹽沼、海草床、紅樹林和珊瑚礁濕地等[50]。常見的濕地植物恢復措施有播種和物種選育、移栽等。通過物種選育、移栽結合濕地植物養護管理方法可以提高濕地植物的成活率和濕地修復效果。國內外眾多學者通過育種移栽成功修復了濕地植被。裴紹峰等[51]通過育種、培育和移栽的手段修復了遼河三角洲濕地的蘆葦和翅堿蓬植物群落。Tanner等[52]研究發現人工培育海草幼苗成活率和生長趨勢都優于自然條件下的海草。但在物種選取上應選擇本地物種,限制使用外來物種。

對于生境條件較差的區域,在進行水動力、基底修復同時還應通過人為干預減少負面擾動來營造良好的生境條件協助植被的恢復。例如,唐娜等[53]通過引水降“堿”營造良好的水環境條件協助蘆葦等植被的恢復。

2.2.2 動物物種恢復

濱海濕地由于其獨特的環境條件為魚類、底棲動物和鳥類等動物提供了良好的棲息環境,但由于水質惡化和閘壩阻隔等因素破壞濕地環境,使生物多樣性驟減。

對于濱海濕地魚類及底棲生物的修復,可以采取棲息地營造、建立保護區、劃定濕地保護紅線、限制捕撈和增殖放流等措施。增殖放流雖然可以快速恢復動物物種,但不合理的投放可能會引起負面影響,因此還應對增殖放流方案進行評估,同時也要按“負責任的增殖放流”的模式對放流生物進行追蹤,例如可以通過種苗標記技術,在放流后再進行重捕來評估、優化增殖放流的方案[54]。

對于鳥類的恢復,可以通過恢復擴大濕地及綠地面積、營造良好水系狀態為鳥類提供良好的取食、營巢及越冬條件吸引更多鳥類在此棲息繁殖[39]。

3 討論與展望

正在編制的“全國濕地保護‘十四五’實施規劃”已將濱海濕地作為重要內容納入范圍,并將實施一批濱海濕地保護修復國家重點工程。未來幾年對濱海濕地的恢復保護和歷史遺留問題處理是我國海洋生態保護工作的重點。雖然目前濕地保護相關的制度與法律逐漸健全,但在管理、資金、發展與保護相協調方面還存在諸多問題。修復技術方法也多采用“見效快、療效短”的方法,生態優先的修復技術方法實踐率較低,不利于濕地自我恢復和自我維持。所以今后的工作應加強以下幾方面的研究。

(1)推進濱海濕地保護區及紅線劃定標準和技術指南的制定。以及推進濕地保護區、紅線區保護修復后相關管理工作的法規、制度和方法的研究,例如可以加強公眾濕地保護教育,加強公眾及社會團體參與濱海濕地治理,尋求濕地保護管理工作與居民生產生活共同實現的途徑。

(2)嚴格管理自然岸線的開發利用,優化利用岸線,提高生態護岸建設比例。海岸線是陸地與海洋的交界線,在潮汐海水的作用下形成了多樣的濱海濕地。各級海洋管理部門應嚴格根據海洋功能區劃對濱海濕地開發利用活動監督管理,按照嚴格保護、限制開發和優化使用3個層級對濱海濕地開發分級管理。并嚴格控制自然濕地開發,建設生態護岸保證濕地良好水文條件,提升濱海濕地的生態環境。

(3)在增加濕地保護管理相關中央資金投入的同時,拓寬濕地保護修復相關資金投入的其他來源。濱海濕地保護修復工作具有修復成本高、周期性長等特點,所以應拓寬修復資金來源,使濱海濕地保護利用工作健康持續進行下去。

(4)深入對濱海濕地生態修復的基礎理論研究,對濕地退化因素、退化機制、濕地自我恢復的機制,以生態優先為導向,以濱海濕地的自然修復為基礎,研究人工促進濕地自我修復相關的關鍵技術方法,在今后的修復實踐中提高濕地自然修復的比例。