国内外湿地研究进展和展望Ξ徐艳艳 徐艳东(1.临沂市苍山县实验中学,山东苍山277700;2.山东省海洋水产研究所,山东烟台264006)摘　要　主要分析了国内外湿地的概念和分类、形成和发育、湿地评价和健康评价、恢复和重建、生物地球化学过程、模型研究、人工湿地、全球变暖及湿地生态系统关系等方面研究进展,据此提出展望。

关键词　湿地　生态系统　恢复 湿地(wetland)通常包括灌丛沼泽(swam ps)、苔藓泥炭沼泽(bogs)、泥沼泽(marshes)以及其他类似区域[1]。

湿地广泛分布于地球各气候带,从赤道到极地均有分布。

据统计全世界共有湿地8.6×106km2,占陆地总面积的6.4%,以亚热带比例最高占29.3%,寒温带占13.4%,寒带占11%,热带占10.9%[2]。

湿地是由喜水生物和过湿环境构成的特殊自然综合体,它位于大气圈、岩石圈及生物圈的交汇处,是各种能量和物质交换和作用的场所。

它是地球上重要的生存环境和生态系统,具有稳定环境、物种基因保护及资源利用的功能,被誉为“自然之肾”、“生物基因库”和“人类摇篮”[3]。

因而在世界自然保护大纲中,湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统。

但是湿地也是近代史上遭受人类活动破坏最为严重的生态系统,它是继其他生态系统如农业、林业、沙漠等之后,人类重视最晚的一种资源[4]。

随着社会经济的发展,湿地的特殊性和重要性已受到全世界的关注,湿地研究已成为当前的热门研究领域。

1　国内外湿地研究进展1.1　湿地的概念和分类1.1.1　湿地的概念　由于湿地分布广泛,种类繁多,相互之间差别极大,所以很难给湿地下一个明确的定义。

目前的研究者对湿地有不同的理解,已统计到的定义近60种[5]。

总的看来,湿地的定义分为两类:一类是管理定义,通常采用的是最有代表性的国际湿地公约(Ramsar公约)中的湿地的定义:“湿地是指不论其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水,包括低潮时水深不超过6m的海水水域。

”此定义比较具体,具有明显的边界,具有法律约束力,在湿地管理工作中易于操作[5],但其未揭示出湿地的内涵实质,其内涵和外延不明确[6]。

另一类是不同学科的学者从不同角度给出的定义,从学科来看可以概括为水文学、动力地貌学、生态学、泥炭地质学、景观学、资源学[5-8]。

杨永兴先生把湿地科学的定义为:“湿地是一类既不同于水体,又不同于陆地的特殊的过渡类型生态系统,为水生、陆生生态系统界面相互延伸、扩展的重叠空间区域。

湿地应该具有3个突出特征:湿地地表长期或季节处于过湿或积水状态;地表生长有湿生、沼生、浅水生植物(包括部分喜湿盐生植物),且具有较高生产力。

生活湿生、沼生、浅水生动物和适应该特殊环境的微生物类群;发育水成或半水成土壤,具有明显的潜育化过程。

”[9]由于湿地是一个过渡带,因此范围界定比较困难,其中,1956年Circular39是美国最早的湿地定义之一;加拿大关于湿地的定义主要有:1979年Z oltai和T arnocai分别提出湿地的定义,1988年Z oltai对其前定义进行修正;[2]原苏联的沼泽概念比较全面,但语义不够确定[3]。

2.1.2　湿地的分类　同湿地概念一样,目前国际湿地学术界还没有一个公认的湿地分类标准、体Ξ作者简介:徐艳艳(1979-),女,地理教师。

系和方案[9]。

目前有代表性的分类有:《湿地公约》1990年制定的湿地分类系统、美国分类系统(包括C owardin等在1979年提出的分类体系和Bris on在1993年提出的水文地貌分类法)、加拿大全国湿地分类系统等[6]。

其中以湿地成因分类和湿地水文动力地貌学特征分类在国际湿地学术界影响较大[9]。

由于湿地在我国研究起步晚,早期的研究主要侧重于沼泽和沿海滩涂,但长期没有将湿地作为一个整体加以综合研究,因而没有建立统一、完善的湿地分类系统[10]。

关于沼泽的分类方案具有代表性的有黄锡畴(1980)、刘兴土(1997)提出的沼泽综合分类法[11]。

《中国沼泽》从发生学的角度把沼泽分为:富营养、中营养、贫营养三大类,然后根据沼泽植被的生态型和植物群落划分出沼泽亚类和沼泽组[12]。

陆健健在《中国湿地》中根据《湿地公约》的定义,将中国湿地分为22种类型。

近年来又出现了综合性更强的分类方案[3]。

可见湿地分类系统研究是湿地研究的一大领域。

1.2　湿地形成、发育演化是湿地理论研究的核心问题,当前研究更注重于形成、发育、演化与规律、详细的形成、发育与演化模式,演化韵律及其演化机制。

[5]从湿地的发育来看,湿地源于生态系统,又演化成其他的生态系统。

归纳起来,湿地的起源有三种:水体湿地化、陆地湿地化和海岸带演化。

[6]与其他自然地理系统相比,湿地更多的受突然事件的影响,比如气候变化、森林火灾、泥石流、滑坡、火山喷发等自然灾害都可以促使湿地出现[7]。

同时湿地也受到人类的影响,人类通过不同的活动直接或间接地改造着湿地。

1.3　湿地的评价和健康研究湿地评价就是评价者对湿地生态系统的属性与人类需要之间价值关系的反映的活动[15]。

湿地评价主要包括湿地功能评价和湿地影响评价[7]。

湿地功能评价主要对湿地内部过程的分析比较,以此来评价湿地的特性。

到目前为止,关于湿地评价工作大部分都是功能评价[15],像美国的Lars on和Mazzarese提出的帮助政府颁发湿地补偿许可证的快速评价模型[16];在欧洲,以Murphy为首的科学家进行的利用生物学标志评价多国河岸湿地生态系统的研究[17]。

湿地环境影响评价主要是依据实测数据和评价模型的预测结果,其评价的基本程序类似于常规的环境影响评价。

湿地环境影响评价包括湿地现状评价和预测评价,其中湿地现状评价是对湿地当前的功能、特性和利用状况进行评价。

如Sader利用GIS和T M遥感卫星对美国缅因州的森林湿地做的现状评价研究[7],湿地预测评价主要是利用湿地模型来预测湿地水文及其动力特征的变化[15],其主要取决于建立的湿地模型的可靠程度[7]。

我国湿地研究起步晚,并且湿地研究主要集中在沼泽和海岸带滩涂资源调查和开发利用上,湿地评价开展很少,而且是对湿地中某单一自然要素的评价,且多为定性评价,如对三江平原泥炭质量的评价,对新疆博斯腾湖芦苇资源的评价。

1996年,进行《中国湿地社会经济评价指标体系》的研究课题,1999年中科院长春地理所对吉林省湿地开展了调查与评价工作等。

通过湿地的功能评价可以确定该湿地生态系统是否处于健康状态。

所谓生态系统健康或湿地健康,不但表现在能够提供特殊功能的能力(如洪水调蓄和水质净化等),而且具有维持自身有机组织的能力,可以从各种不良的环境状况中自行恢复,其结构和功能达到相对最佳操作点[18],主要研究方向有诊断指标研究,总结了测度湿地生态系统的几类指标。

当通过湿地功能评价确定湿地处于非健康转台(超过了湿地自身恢复),就应考虑到对湿地进行恢复和重建。

1.4　湿地的恢复和重建研究所谓湿地恢复(wetland restoration)是指受损湿地在人工控制下恢复,使之还原至从前的湿地植被和功能状态(Malter&Johns on,1998)。

目前指导湿地恢复的理论主要有次生演替理论、自设计理论和入侵理论,采用计划、选址与整地、选材和定植/回归技术进行湿地的修复[19]。

自20世纪60年代以来,减缓和阻止自然生态系统的退化萎缩,恢复重建受损的生态系统,越来受到国际社会的广泛关注和重视[6]。

特别是自进入20世纪90年代以后,有关受损湿地的植被恢复与重建研究大量涌现,掀起了湿地研究的热潮,在国际上形成了湿地恢复研究的两大中心:一是欧洲(含加拿大北部),主要以贫营养沼泽(bog)的恢复为主;二是北美(含加拿大南部),主要以富营养沼泽(fen)的恢复为主。

我国对湿地生态系统恢复与重建研究开展较晚,十几年来,主要集中在湖泊(长江中下游典型湖泊如武汉东湖、洪湖、保安湖等,江苏太湖、安徽巢湖、淮河和太湖流域)和沿海滩涂的研究[18]。

我国政府1994年制定的“中国21世纪议程”已把水污染控制和湿地生态系统的保护和修复作为我国的长期奋斗目标[19]。

自1998年长江流域发生特大洪水以来,我国已将退田还湖作为生态重建、持续发展的主要内容。

1.5　湿地生物地球化学过程研究所谓湿地生物地球化学过程是指碳、氢(水)、氧、氮、磷和硫以及各种生命必需元素在湿地土壤和植物间进行的各种迁移转化和能量交换的过程[21]。

主要包括物理过程、化学过程及生物过程。

化学过程侧重研究各类湿地C、N、S、P等大量元素、微量元素和Hg等重金属元素循环,沉积物、枯落物的积累和降解以及微生物在养分循环中的作用,侧重研究营养元素循环与生态功能的关系,重金属元素的富集、迁移和转化,湿地净化水质的过程与机理,杀虫剂与除草剂在湿地中迁移与降解[5]。

我国在这方面的研究,如磷鹏对红树林营养元素循环研究,田均良对溪流两边的湿地及溪流含氮量的贡献做了深入研究,金泰龙对湿地植物的元素化学特征开展了广泛的研究[22],近年来由于污染加剧,研究者们加大了对湿地重金属元素的研究,特别是近年来国人用人工湿地处理污水研究进展取得了较大成就。

生物过程是生态系统生态过程的基础,主要集中在对湿地初级生产、有机质分解与积累过程[9]和人类活动与湿地的动态变化关系研究等。

初级生产是植物与其环境之间本质联系的重要标志,是生态系统中作为第一生产者的植物群落的结构与功能的综合表现,是能流和物流的基础[22]。

其研究方法以长期和模拟实验研究为主[9],如法国进行长达55年的监测研究,研究自然与人类活动对盐沼植物干扰及其响应[5]。

物理过程侧重应用于系统热力学和控制论等理论在生态系统能量流动研究[9],比如1940年Lindeman成功地进行锡达湖(Cebar Bog)生态系统各营养级之间能量流动、转化的定量研究,提出了营养动态学说,并总结出著名的“十分之一定律”[22]。

我国在这方面知道20世纪80年代才活跃起来,主要有杨国亭、黄大明、郭继勋、林鹏、姜恕等人在这方面进行了探讨研究[22],但总体比较少。

1.6　湿地模型研究在了解湿地生物地球化学过程的基础上,建立湿地模型对湿地管理极为重要[6]。

湿地模型主要包括湿地生态系统、湿地化学模型和湿地形态变化模型,建立步骤为:第一步建立模型概念,第二步以概念模型为基础采用数学语言对湿地进行定量描述(即模拟模型)[7]。

湿地模型按其在不同湿地的类型主要有:河流湿地的水文水动力学模型、泥沙淤积模型、河流水质模型;沼泽及河漫滩湿地的水量模型、生物量模型及N、P模型和湿地退化模型[23]。

湿地模型研究主要集中在湿地过程和功能研究领域[9],还可用于湿地生态系统设计、恢复和重建[23]。