湿地被誉为“地球之肾”,是一种重要的自然资源,也是人类及许多野生动物、植物的重要生存环境之一,是地球表层系统中物质与能量交换最为活跃和复杂的生态系统,具有极其重要的作用。

同时,湿地还是地球上最脆弱的生态系统之一,除自然原因外,人类对湿地资源的不合理利用都会造成湿地某些功能的改变或丧失,使湿地生物多样性降低、水质改变,严重威胁到人类自身的可持续发展[1-2]。

目前,新乡市黄河湿地面积的减少、土壤盐碱沙化、生物多样性的降低已成为湿地退化的主要过程[3-4]。

因此,保护现有湿地、恢复退化的湿地,已经成为发挥湿地生态效益、经济效益和社会效益的最重要途径。

为防止这些过程的进一步恶化、湿地进一步退化,现将新乡黄河湿地恢复研究概况总结如下,以期为湿地恢复提供参考。

1湿地恢复的概念所谓湿地恢复,是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能,以及相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作用[5-6]。

包括提高地下水位来养护沼泽;增强调蓄功能;迁移湿地水域中的富营养沉积物和有毒物质;提供野生生物栖息地等。

目前的湿地恢复实践主要集中在沼泽、湖泊、河流及滩涂湿地的恢复等方面[7]。

一般在许多情况下,湿地受扰前的状态是湿林地、沼泽、滩涂或开放水体等,湿地恢复为哪一种状态在很大程度上取决于湿地恢复管理者和计划者的选择。

在湿地恢复过程中,由于许多物种的栖息地需求和耐性不能被完全了解,因而恢复后的栖息地无法完全模拟原有特性[8]。

因此,湿地恢复是一项复杂而又艰巨的工程,需要全面了解受扰前湿地的环境状况、特征生物以及生态系统功能和演替、发育特征,以更好地完成湿地的恢复和重建过程。

2存在的主要问题2.1湿地范围逐渐萎缩围河造田、建设用地、泥沙淤积,使区内湿地面积萎缩,削弱了湿地对洪水的调蓄和缓冲功能[9-10]。

据调查,20世纪90年代新乡黄河湿地面积达2.478万hm2,估计目前该湿地面积不足1.5万hm2,由一个完整的通江河的大面积湿地被分割为几部分,面积明显缩小。

2.2野生动植物濒危,生物多样性降低随着生态环境日趋恶化,生物群落受到严重影响,湿地内鸟类由156种减少至130多种,被国家列入重点保护鸟类由39种减少至29种;鱼类由7目10科32种减少到25种;组成本区湿地植物有多种,水域分布主要为眼子菜科、金鱼藻科、睡莲科和浮萍科植物;沼泽地分布则以香蒲科、禾本科和莎草科植物为多,这些植物也大量减少[11-15]。

分析其原因主要是人类的过度开发建设、生境的破碎、环境污染和外来种入侵。

2.3水源干枯,沙荒盐碱面积扩大湿地的需水量是湿地为维持自身存在和发展以及发挥其应有的功能而需要的量,可以分为生态需水量和环境需水量。

生态需水量是维持自身存在、发展过程和保护生物多样性所需要的水量,环境需水量则侧重支持和保护自然生态系统生态过程及改善环境而需要的水量。

由于新乡黄河湿地水源补给的季节性、不稳定性和地方对水资源的过度开发,导致湿地水源问题的可持续性受到严重威胁,进而影响生态系统的功能退化和丧失,最终导致沙荒盐碱地面积扩大[12-15]。

3湿地恢复的原则和目标3.1湿地恢复的基本原则3.1.1可行性原则。

湿地恢复的可行性主要包括环境的可行性和技术的可操作性。

现时的环境状况是自然界和人类社会长期发展的结果,其内部组成要素之间存在着相互依赖、相互作用的关系,尽管可以在湿地恢复过程中人为创造一些条件,但只能在退化湿地基础上加以引导,而不是强制管理,只有这样才能使恢复具有自然性和持续性[16]。

不同的环境状况,花费的时间也就不同,甚至在恶劣的环境条件下恢复很难进行。

新乡黄河湿地具有暧温带内陆平原湿地生态系统类型气候条件,春季一般降雨较少,通常偏干旱,多风沙;夏季炎热多雨,春末夏初植被自然恢复速度比较快。

另一方面,一些湿地恢复的愿望是好的,设计也很合理,但操作非常困难,恢复实际上是不可行的。

因此,全面评价可行性是湿地恢复成功的保障。

3.1.2区域性和优先性原则。

为充分保护区域湿地的生物多样性及湿地功能,在制定恢复计划时应全面了解区域湿地的广泛信息。

新乡黄河湿地是国家鸟类自然保护区,是鸟类等野生物高价值的保护区,是内陆平原湿地的典型代表,是鸟类迁徙的重要通道[17-18]。

新乡黄河湿地恢复的目的是恢复湿地的动态平衡而阻止陆地化过程,但轻重缓急在恢复前必须明确。

湿地中一些濒临灭绝的动植物种,它们的栖息地恢复就显得非常重要,即所谓优先性。

3.1.3最小风险和最大效益原则。

由于生态系统的复杂性和某些环境要素的突变性,加之人们对生态过程及其内部运行机制认识的局限性,人们往往不可能对生态修复的后果以及最终生态演替方向进行准确把握。

因此,退化的新乡黄河湿地生态系统恢复具有一定的风险性。

这就要求对被修复的生态系统进行综合分析、论证,将风险降到最低程度;同时,还应尽力做到在最小风险、最小投资的情况下获得最大收益,在考虑生态效益的同时,还应考虑经济和社会效益,以实现三者的统一[19]。

3.1.4美学原则。

湿地具有多种功能和价值,不但表现在生态环境功能和湿地产品的用途上,而且具有美学、旅游和科研价值。

因此,在许多湿地恢复研究中,特别注重对美学的追求,如国内外许多国家对湿地公园的恢复。

美学原则主要包括最大绿色原则和健康原则,体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性、可观赏性等许多方面[20]。

3.2湿地恢复的目标3.2.1湿地生态恢复的要求。

为了推动新乡黄河地区生态-社会-经济复合系统的有序、健康发展,有必要对区域湿地生态系统演化与修复的关系进行研究,探索湿地生态健康评价、预警机制,寻找适合当地社会经济协调发展的生态恢复对策与措施,并通过生态景观设计与规划,为湿地资源的合理利用、有效保护和管理提供科学依据[21]。

新乡黄河湿地生态恢复的基本要求是:实现生态系统地表基底的稳定性、改善湿地的水环境质量、恢复植被和土壤、实现生物群落的恢复、恢复湿地的景观、实现区域社会和经济的可持续发展。

3.2.2湿地生态恢复的具体目标。

恢复湿地的功能,特别是有助于小气候生态环境的调节和改善,例如有助于调控水资源供给,也是大气中二氧化碳重要的汇,湿地还带动了当地经济的发展,如渔业等;保留和恢复自然湿地,为特有的目标种或目标群落设置特定生存空间,例如新乡黄河湿地成为鸟类栖息的芦苇床,同时也大大恢复了生物多样性;恢复传统景观与土地利用方式,从湿地形成与发展来看,目前新乡黄河湿地特征是传统的土地利用方式形成的,例如夏秋收割湿地植物,有些湿地也被改造成了低湿度的草地、农田[22-23]。

4湿地恢复的关键技术以湿地的构成和生态系统特征为依据,新乡黄河湿地的生态恢复可概括为湿地的生境恢复、湿地的生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复[24-25]。

4.1湿地生境恢复4.1.1生物栖息地恢复。

通过合理设计物种与生境间搭配关系、种的生态学特征和生境大小等,恢复和改善生物栖息环境[24]。

利用新乡黄河湿地自然景观要素,如农田、芦苇地、沼泽、滩涂地等,营造鸟类理想的栖息地;沼泽湿地种植芦苇、苦草、莎草、微齿眼子菜等湿地植物,滩涂盐碱地种植白茅、沙蓬、猪毛菜、碱蓬等,为水禽和候鸟提供良好的生活环境;通过天然、招引和人工放养手段,经过一段时间抚育和自我繁衍平衡后,形成鱼类、两栖类、水禽等的自然栖息环境,构成较完善的湿地生态链,恢复湿地生态稳定性和自维持能力。

4.1.2土壤和基底恢复。

新乡黄河湿地地表土壤为粉质黏土或粉土,一般为3～15 cm,在埋深50～70 cm处有1层厚8 cm左右的粉土、粉质黏土底板。

黄河背河洼地土壤为褐色、灰黄色粉质黏土,土质结构一般较松软,局部夹黑色淤泥。

黄河滩地地表土为粉砂、细砂[12]。

由于围垦、废水排放,造成土壤污染和肥力下降。

其恢复措施主要有:在土壤里加入修复剂,转化和驱除污染物;利用具有超积累功能的植物吸收一些重金属污染物;在土层缺乏的地方采取客土移植,增加土壤厚度和肥力。

湿地基底恢复是通过工程措施,对湿地地形和地貌进行改造,维护基底稳定与湿地面积,包括基底改造、清淤等技术[26]。

新乡黄河湿地为自然形成的黄河泥沙沉积,后经围垦造田,大部分湿地已经陆地化,很难完全恢复到以前的自然状况。

基底恢复主要包括人工湿地建设、陆地生物本土化等。

规划采取合理配置陆地、渠、沼泽、滩涂,形成以湿地为主的多元景观元素嵌套,各要素互相协调,最终实现生态平衡。

4.1.3水体恢复。

新乡黄河湿地水体恢复包括水文条件恢复和水环境质量改善。

湿地水文条件的恢复,原则上要利用黄河水资源,利用各种工程和管理措施引黄河水灌湿地,减少湿地排水,拦蓄洪水,改善池塘、洼地的水面景观,从而达到保护、恢复和重建湿地的目地。

具体措施有:筑坝以抬高水位,修建堤坝材料用低渗透膜;堵塞排水沟以减少湿地横向排水,修建引水渠等。

湿地水环境质量改善以生物措施为主,如在景观设计中有意识仿效自然,种植芦苇、香蒲等一些既有良好景观效果,又能有效净化水质的湿地植物,它们根系发达,能吸附水中悬浮物[27];也能对水体污染物质逐级吸收和降解。

4.2湿地生物恢复4.2.1提高植被覆盖率。

新乡黄河湿地植被恢复可采取物种选育、培植、引入和移植,以及种群动态调控、群落优化配置与组建等技术,使植被覆盖率达到60%以上。

在工程实施中,可将水生、湿生植物的种子、鳞茎、根系、幼苗和成体作为湿地植被恢复的材料。

植被恢复优先利用原有种子库,短期恢复可选择育苗。

在没有表面水情况下,可撒播种子。

滩涂盐碱地种植白茅、莎草、沙蓬、碱蓬等。

湿地恢复初期,沉水植物因漂浮及水分浑浊存在生存和繁殖困难的问题,通常不被考虑使用,但在湿地恢复中、后期引入可有效维持底泥稳定。

4.2.2控制外来物种。

新乡黄河湿地对外来物种实施防范性控制和实时控制。

防范性控制是从源头上杜绝外来有害物种和病源虫源入侵,物种引进要经过严格的专家论证和病虫害检疫;实时控制是对已发现的外来物种,评价其环境效应和危害性,对有害外来物种采取生态控制为主、人工控制为辅的手段,最大程度降低其危害性[22,28]。

湿地恢复建设尽量使用丰富的天然种质资源,若当地物种具有同种功能则不选外来种;同时,物种引入要实施严格的物种筛选与安全测试,建立数据库,为风险评估提供咨询,以确保湿地的生态安全。

4.3湿地结构与功能恢复4.3.1生态系统恢复。

农田、芦苇沼泽和河漫滩涂地是新乡黄河湿地典型的生态系统,也是水禽和鸟类的乐园,其规模结构和质量直接关系到整个湿地的生态功能[8,22]。

但是,长期以来在自然和人为因素影响下,新乡黄河湿地芦苇沼泽和草本滩涂地规模不断减少,质量不断降低,严重影响了湿地生态功能和生物多样性。

因此,恢复新乡黄河湿地生态系统是生态恢复不可缺少的内容。