李永麗，殷昊源

(1．河南省水文水資源局，河南 鄭州450003;2．鄭州黃河工程有限公司，河南 鄭州450003)

(責(zé)任編輯 徐素霞)

城市濕地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有獨(dú)特的環(huán)境和生物組成特征以及城市其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的多種生態(tài)服務(wù)功能，被認(rèn)為是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最佳利用方式［1］。與自然濕地相比，人類(lèi)更強(qiáng)烈地影響城市濕地的水文特征、物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境。目前，城市濕地正面臨著最為嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題，如濕地面積減少、功能退化、生物多樣性降低、水質(zhì)改變、富營(yíng)養(yǎng)化、外來(lái)物種的入侵等。城市濕地的退化、消失與城市化密切相關(guān)，如北京從20 世紀(jì)60年代至70年代中期，有8 個(gè)湖泊共計(jì)33．4 hm2濕地面積被填沒(méi)，具有500年歷史的護(hù)城河現(xiàn)在剩下的總長(zhǎng)度不到原來(lái)的一半［2］。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的調(diào)查顯示，在所有被調(diào)查的流域中，濕地的喪失幾乎都與城市化有關(guān)，美國(guó)已喪失了58%的濕地［3］。

城市如何在發(fā)展中保護(hù)現(xiàn)存濕地以及如何恢復(fù)已受損的濕地，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共存與發(fā)展，成為亟待解決的問(wèn)題。本文對(duì)城市濕地面臨的生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行了診斷，并探討了城市濕地恢復(fù)的模式、措施和恢復(fù)效果的評(píng)價(jià)理論與方法。

1 城市濕地生態(tài)問(wèn)題診斷

城市濕地受自然和人為雙重因素(特別是人為因素)的影響，其生態(tài)學(xué)屬性已經(jīng)留有人工改造的痕跡，面臨許多嚴(yán)峻的問(wèn)題。

(1)人工化特征明顯，人為干擾的強(qiáng)度大。在城市建設(shè)過(guò)程中，大部分城市都對(duì)河道進(jìn)行了裁彎取直，河湖管理部門(mén)為減少河湖水量的蒸發(fā)、滲漏損失，對(duì)城市河湖用混凝土進(jìn)行了襯砌，諸如此類(lèi)大量的城市建設(shè)工程、河湖整治工程等，使得目前絕大部分的城市濕地都帶有非常明顯的人工化特征。此外，城市濕地還不斷遭受到人類(lèi)活動(dòng)的干擾，例如污染、生境破壞及土地利用類(lèi)型改變等。

(2)面積萎縮，內(nèi)部生境破碎化，生態(tài)系統(tǒng)完整性遭到破壞。城市濕地受不合理的城市水利工程、河湖改造工程和城市建成區(qū)擴(kuò)張的影響，一方面造成城市濕地自身生態(tài)系統(tǒng)破碎化，另一方面使其與周?chē)h(huán)境割裂，導(dǎo)致城市濕地面積減少，分布不均勻，形成孤島式的生境斑塊，妨礙了城市濕地之間及其與周?chē)h(huán)境間物質(zhì)、能量及信息的交換［4］;濕地內(nèi)部生境的破碎化較為嚴(yán)重，如河湖岸襯砌、河湖底硬化等，都使城市濕地生態(tài)系統(tǒng)失去完整性。

(3)水量短缺，水質(zhì)污染嚴(yán)重。近年來(lái)由于城市水資源的日益匱乏，人類(lèi)生產(chǎn)、生活用水?dāng)D占生態(tài)用水的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，因此保證濕地生態(tài)用水是其功能得以發(fā)揮的前提和保障。此外，城市的快速發(fā)展使得大量的工業(yè)廢水、生活污水、生產(chǎn)與生活垃圾等大量污染物質(zhì)排入河流、湖泊等城市濕地中，外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(主要是氮、磷)負(fù)荷的過(guò)量輸入，造成水生生物大量繁殖，引起水生態(tài)系統(tǒng)失衡，加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化，部分水體甚至還出現(xiàn)了水華。

(4)物種多樣性降低，優(yōu)勢(shì)物種瀕危。城市的快速發(fā)展使得濕地資源遭到掠奪式的開(kāi)發(fā)利用，濕地的生物資源和生境因此受到不同程度的破壞，導(dǎo)致生產(chǎn)力下降、生物多樣性降低。在城市濕地恢復(fù)過(guò)程中，盲目引進(jìn)外來(lái)物種，導(dǎo)致土著種的滅絕，更給濕地生物多樣性帶來(lái)了威脅。此外，人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致濕地生境的破壞，也給濕地優(yōu)勢(shì)物種帶來(lái)很大威脅。

(5)濕地功能?chē)?yán)重退化。城市濕地的消失和生態(tài)退化，導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性、整體性和自然性的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致生物多樣性和生產(chǎn)力降低，濕地生態(tài)服務(wù)功能下降。

2 退化城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)

針對(duì)受損的城市濕地，有必要對(duì)其進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。濕地恢復(fù)是指通過(guò)生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對(duì)退化或消失的濕地進(jìn)行恢復(fù)或重建，以再現(xiàn)干擾前的結(jié)構(gòu)和功能，以及相關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用，并實(shí)現(xiàn)濕地生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，為人類(lèi)提供可持續(xù)利用的生活資源和種質(zhì)資源［5］。在我國(guó)，許多地區(qū)都開(kāi)展了城市濕地的恢復(fù)研究［6－8］，松花江流域的長(zhǎng)春、哈爾濱，海河流域的天津，黃河流域的濟(jì)南，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的杭州、上海等，西北地區(qū)的西安，以及青藏高原的拉薩拉魯濕地區(qū)，都實(shí)施了城市濕地恢復(fù)的重大生態(tài)工程。

2．1 恢復(fù)模式

由于城市濕地的類(lèi)型不同、退化程度不同，為達(dá)到最佳的投入產(chǎn)出效益，在具體實(shí)施濕地恢復(fù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)濕地水環(huán)境特點(diǎn)、濕地污染類(lèi)型、污染物遷移轉(zhuǎn)化特征以及濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能特征制定恢復(fù)目標(biāo)，選擇相應(yīng)的恢復(fù)模式，并制定詳細(xì)的恢復(fù)方案。

(1)自然恢復(fù)。沒(méi)有任何人為的撫育恢復(fù)措施或其他活動(dòng)的影響，讓退化生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)。

(2)低人工干預(yù)恢復(fù)。主要依賴(lài)于生態(tài)系統(tǒng)的固有演替潛力完成生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)?？赏ㄟ^(guò)人工建立一定的理化環(huán)境條件，或人工輔助引進(jìn)一些關(guān)鍵物種源，適“機(jī)”地促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的形成，從而在一定程度上誘導(dǎo)、增強(qiáng)退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)潛力。

(3)適度人工干預(yù)恢復(fù)。依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)演替狀況和一定的人類(lèi)價(jià)值目標(biāo)，以一定頻率、強(qiáng)度和不同方式的正向干預(yù)來(lái)調(diào)節(jié)、修復(fù)、補(bǔ)償、重建其原有的演替能力，生態(tài)系統(tǒng)可以沿原有演替路徑或其他路徑演化，能夠形成一定的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。

(4)高度人工干預(yù)恢復(fù)。依據(jù)人類(lèi)自身的價(jià)值目標(biāo)需要，在頻率、強(qiáng)度和方式上，強(qiáng)烈干預(yù)和控制其演替，最終形成人類(lèi)所期望的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，并具有一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

2．2 恢復(fù)措施

濕地的恢復(fù)措施通常包括工程措施、生態(tài)措施和管理措施。工程措施是實(shí)施生態(tài)措施的前提和條件，適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┛梢愿纳茲竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)的地表基質(zhì)和環(huán)境條件，為生物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件;而管理措施可以為工程措施和生態(tài)措施的實(shí)施提供必要的保障。在實(shí)際應(yīng)用中，多采用工程措施、生態(tài)措施和管理措施相結(jié)合的方針，可大大縮短生態(tài)恢復(fù)的時(shí)間。

(1)工程措施。工程措施是在人為干預(yù)下，建造有利于生態(tài)修復(fù)和污染削減的各種工程，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染水環(huán)境的治理。在城市濕地污染修復(fù)過(guò)程中，根據(jù)引起濕地生態(tài)系統(tǒng)退化的原因，通過(guò)一定的人工設(shè)計(jì)工程，消除各種不利因素的影響，從而改善地表基質(zhì)和環(huán)境條件，為生物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，是目前濕地污染修復(fù)中較常用的方式之一。常見(jiàn)的濕地恢復(fù)工程措施有:退耕還濕工程、保護(hù)區(qū)水源補(bǔ)給工程、水質(zhì)改善工程。

(2)生態(tài)措施。生態(tài)措施屬于生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的范疇。生物修復(fù)技術(shù)主要是利用濕地植物的凈化功能來(lái)實(shí)現(xiàn)污染治理的目的，一方面可以將濕地中的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到濕地植物中，形成濕地植物的生物量，使得水體中的污染物濃度降低，水環(huán)境質(zhì)量得以改善;另一方面，對(duì)濕地植物進(jìn)行收割還可以獲取經(jīng)濟(jì)價(jià)值。近年來(lái)，隨著研究的不斷深入，有學(xué)者嘗試?yán)蒙锬ぜ夹g(shù)治理水環(huán)境，主要用于濕地水環(huán)境中重金屬污染物的去除，這同樣屬于生物修復(fù)技術(shù)的范疇。

(3)管理措施。管理措施主要包括生態(tài)系統(tǒng)管理和保護(hù)、立法及教育。通過(guò)建立濕地修復(fù)示范區(qū)或自然保護(hù)區(qū)，并對(duì)濕地保護(hù)進(jìn)行立法，做到利用法律保護(hù)濕地生態(tài)環(huán)境。另外，在恢復(fù)過(guò)程中，往往僅有政府、專(zhuān)業(yè)部門(mén)、專(zhuān)家學(xué)者等參與其中，而公眾缺乏參與機(jī)會(huì)，只有通過(guò)大力的宣傳教育，使城市居民切實(shí)認(rèn)識(shí)到濕地的功能和濕地在區(qū)域生態(tài)環(huán)境平衡中所起的重要作用，將濕地環(huán)境改善、濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與公眾利益統(tǒng)一起來(lái)，才能促進(jìn)公眾參與恢復(fù)的積極性;同時(shí)應(yīng)努力為公眾提供參與濕地恢復(fù)的機(jī)會(huì)和渠道，從而推動(dòng)濕地恢復(fù)工作的開(kāi)展。

3 城市濕地生態(tài)恢復(fù)效果評(píng)價(jià)

以什么指標(biāo)衡量濕地恢復(fù)和達(dá)到何種程度可算濕地恢復(fù)成功是生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中人們較為關(guān)心的問(wèn)題，其中，關(guān)鍵是指標(biāo)體系的建立和參照系統(tǒng)的確定［9］，其直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性與科學(xué)性。陳波［10］對(duì)恢復(fù)評(píng)價(jià)體系關(guān)注的3 個(gè)方面做了論述，通過(guò)選擇參照系、構(gòu)建評(píng)價(jià)指數(shù)、建立響應(yīng)構(gòu)建了理論評(píng)價(jià)體系。目前，大多研究還集中在恢復(fù)理論和恢復(fù)措施的研究上，關(guān)于恢復(fù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，關(guān)于恢復(fù)效果的評(píng)價(jià)多為單一因子恢復(fù)前后的簡(jiǎn)單比較，如生物數(shù)量和種類(lèi)的變化、水環(huán)境質(zhì)量改善等［［11］。本研究從外部環(huán)境要素、生物生態(tài)要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素3 個(gè)方面構(gòu)建了3 個(gè)層次的指標(biāo)體系，并提出恢復(fù)潛力指數(shù)、恢復(fù)指數(shù)和恢復(fù)速度用以直觀地評(píng)價(jià)恢復(fù)效果。

3．1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的狀況隨系統(tǒng)內(nèi)部物理、化學(xué)及生物因素的變化而改變，同時(shí)又受到周?chē)h(huán)境及人類(lèi)活動(dòng)的影響。評(píng)價(jià)指標(biāo)除具備一般指標(biāo)體系設(shè)計(jì)所要求的科學(xué)性、代表性、綜合性和可操作性之外，還應(yīng)有較強(qiáng)的可比性，能對(duì)城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的初始狀態(tài)和最適狀態(tài)作出準(zhǔn)確描述，可以指示生態(tài)系統(tǒng)的變化程度，且對(duì)生態(tài)特征的變化具有敏感性。應(yīng)以國(guó)家水資源、環(huán)境及其相關(guān)部門(mén)規(guī)定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主，選取定量和半定量化指標(biāo)。遵循以上原則，綜合考慮城市濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部及周?chē)h(huán)境、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)城市濕地的影響，從外部環(huán)境要素、生物生態(tài)要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素3 個(gè)方面進(jìn)行篩選，構(gòu)建了3 個(gè)層次的城市濕地生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 城市濕地生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3．2 參照系統(tǒng)的確定

城市濕地生態(tài)系統(tǒng)由于受到人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，要恢復(fù)到受干擾前的原始狀態(tài)是不現(xiàn)實(shí)的，而且選用歷史資料進(jìn)行對(duì)照也存在歷史資料信息不全的問(wèn)題，因此應(yīng)將健康的生態(tài)系統(tǒng)作為城市濕地生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)。健康的生態(tài)系統(tǒng)不一定是原始的生態(tài)系統(tǒng)，但它必須是一個(gè)相對(duì)完整的生態(tài)系統(tǒng)［12］。城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康特性包括5 個(gè)方面:①結(jié)構(gòu)完整性;②功能協(xié)調(diào)性;③穩(wěn)定性;④開(kāi)放性;⑤景觀美學(xué)性。根據(jù)城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康特性，綜合考慮城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性、多樣性，確定評(píng)價(jià)的參照系統(tǒng)。

3．3 評(píng)價(jià)模型

3．3．1 評(píng)價(jià)指數(shù)

(1)恢復(fù)潛力指數(shù)(RP):退化城市濕地組成、結(jié)構(gòu)、功能上與參照系統(tǒng)的差異程度。

(2)恢復(fù)指數(shù)(RD):退化生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)自然和人工恢復(fù)過(guò)程在組成、結(jié)構(gòu)、功能上與參照系統(tǒng)的相似程度。

(3)恢復(fù)速度(RS):單位時(shí)間內(nèi)恢復(fù)指數(shù)(或各特征指標(biāo)恢復(fù)指數(shù))向參照系統(tǒng)方向發(fā)生的位移。

3．3．2 計(jì)算方法

假定A 是恢復(fù)前的退化城市濕地生態(tài)系統(tǒng);B 是評(píng)價(jià)時(shí)刻處于中間狀態(tài)的城市濕地生態(tài)系統(tǒng)，是一個(gè)隨時(shí)間推移變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng);C 是參照系統(tǒng)，即恢復(fù)成功后設(shè)想達(dá)到的參照系統(tǒng)。X1，X2，X3，…，Xn是A、B、C 的共同特征，即所選取的評(píng)價(jià)生態(tài)恢復(fù)的n 個(gè)指標(biāo)，則A 到B 的絕對(duì)距離為B(Xi)－A(Xi)，A 到C 的絕對(duì)距離為C(Xi)－A(Xi)，其中i=1，2，3，…，n。

A 系統(tǒng)，i 特征指標(biāo)的恢復(fù)潛力指數(shù)為

B 系統(tǒng)，i 特征指標(biāo)的恢復(fù)指數(shù)為

采用層次分析法確定各指標(biāo)值的權(quán)重。設(shè)各評(píng)價(jià)指標(biāo)X1，X2，X3，…，Xn分別對(duì)應(yīng)的權(quán)重為ω1，ω2，ω3，…，ωn(ω1+ω2+ω3+…+ωn=1)，則A 系統(tǒng)的恢復(fù)潛力指數(shù)為

A 到B 的恢復(fù)指數(shù)為

恢復(fù)速度為恢復(fù)指數(shù)/恢復(fù)時(shí)間，即

式中:T 為評(píng)價(jià)時(shí)刻;T0為恢復(fù)措施實(shí)施前的時(shí)刻。

通過(guò)以上模型，可以計(jì)算出目標(biāo)層和各要素層的恢復(fù)潛力指數(shù)、恢復(fù)指數(shù)、恢復(fù)速度。不同特征指標(biāo)的恢復(fù)指數(shù)可以反映該指標(biāo)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的貢獻(xiàn)和重要性，從而明晰影響生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵因子，為恢復(fù)措施的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

城市濕地是一個(gè)生態(tài)價(jià)值與人類(lèi)價(jià)值相統(tǒng)一的整合性的概念，隨著城市的發(fā)展，人們要求城市濕地提供越來(lái)越多的服務(wù)功能，因此對(duì)于受損城市濕地要積極地進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)應(yīng)根據(jù)濕地水環(huán)境特點(diǎn)、濕地污染類(lèi)型、污染物遷移轉(zhuǎn)化特征以及濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能特征制定恢復(fù)目標(biāo)，選擇相應(yīng)的恢復(fù)模式，采用工程措施、生態(tài)措施和管理措施相結(jié)合的綜合恢復(fù)措施，才能達(dá)到抑制濕地退化和恢復(fù)濕地健康的目的。

城市濕地的生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)是一個(gè)正在逐步發(fā)展完善的理論體系，其應(yīng)用目前還存在諸多爭(zhēng)議。對(duì)于城市濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)成功的判定及量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，目前尚未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。這一方面是由于城市濕地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性、多樣性造成的，另一方面也說(shuō)明對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)退化和恢復(fù)的研究尚不夠深入，仍需要進(jìn)一步深入研究濕地退化的機(jī)制、特征和規(guī)律。

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