韓曉君

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護研究進展

韓曉君

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

摘要：隨著全球氣溫變暖，經(jīng)濟和技術的發(fā)展，三江平原濕地開發(fā)加劇，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重破壞，并影響到了整個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。為保護濕地生態(tài)系統(tǒng)，文章主要從生命系統(tǒng)和非生命系統(tǒng)兩個層面對生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動變化保護進行闡述。根據(jù)《全國濕地保護工程規(guī)劃(2002—2030年)》的要求，針對退化區(qū)域，從生態(tài)恢復技術與方法的角度，加強了濕地資源進行可持續(xù)利用、以保證人與自然和諧相處、加強生態(tài)保護措施，為實現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設提供保障。

關鍵詞：三江平原；濕地；生態(tài)系統(tǒng)；物質(zhì)循環(huán)；能量流動；生態(tài)保護

1概述

濕地(Wetland)是水陸相互作用強烈的生態(tài)系統(tǒng)，主要包括天然或人工的沼澤地、泥炭地及水域地帶。作為一種水陸過渡帶的重要生態(tài)系統(tǒng)，以其特殊的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)揮著涵養(yǎng)水源、削峰滯洪、調(diào)節(jié)氣候、凈化污染物、保持水土、存儲碳庫、為物種提供棲息地等重要的資源環(huán)境等保護作用。三江平原是我國東北地區(qū)三大平原之一，是國家商品糧重要產(chǎn)地，由黑龍江、松花江、烏蘇里江以及興凱湖沖積湖積形成的低平原，土地總面積約1 088 萬hm2。蘊藏著豐富的生物資源，形成了我國獨特的平原區(qū)沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)，是我國物種多樣性豐富的沼澤濕地之一[1]。建國初期，為了解決人民溫飽問題，在三江平原進行了大面積墾荒，濕地發(fā)生退化，并引發(fā)了一系列環(huán)境問題。到20世紀末，三江平原面臨著近78%的天然沼澤地退化或喪失，生態(tài)功能下降[2]；生物群落生存受到人類活動的強烈干擾[3]。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護，加強三江平原生態(tài)保護措施，對濕地資源進行可持續(xù)利用，實現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設有著重要的意義。

2三江平原沼澤濕地形成的地理條件

沼澤濕地的形成與平坦地貌特別是與負地形有密切關系，三江平原新構(gòu)造運動以下沉為主，海拔高度一般在40～60m，地勢低平，坡降很小為1/5000～1/10000 ，構(gòu)成主體地貌類型是一級堆積階地和高低河漫灘，其上廣泛分布各種形狀的低洼地，為三江平原沼澤濕地的發(fā)育和形成提供了良好的地貌條件。

三江平原屬溫帶濕潤半濕潤季風氣候，區(qū)內(nèi)降水量年內(nèi)分配不均，多集中于夏、秋兩季，秋季氣溫下降，大量水分來不及排除，被凍結(jié)在地表或土壤層中，水分以固體狀況保存下來，致使翌年春季解凍，導致地表積水或過濕，加之凍結(jié)期長，凍層厚，地面物質(zhì)組成以第四紀黏土亞黏土為主，土質(zhì)黏重，滲透能力微弱，同時地面植物根系盤結(jié)深厚達30～80 cm，阻滯了地表逕流的排泄，使地表過度潮濕或積水，為沼澤濕地形成提供了充足的水分條件。

3三江平原濕地生態(tài)保護研究

濕地生態(tài)系統(tǒng)將陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動以及信息傳遞互相聯(lián)系起來的，是地球表層生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)〗。濕地生態(tài)系統(tǒng)包括生命系統(tǒng)(植物、動物和微生物等生命有機體)和非生命系統(tǒng)(水體、土壤、無機元素及有機元素)。合理地化生物多樣性以及建立非生命生態(tài)系統(tǒng)保護評價指標是目前濕地生態(tài)系統(tǒng)多樣性保護中的熱點和關鍵點。

3.1生命系統(tǒng)保護研究

生物多樣性保護是濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的一項重要的生態(tài)服務功能[5]，大多以物種生存為對象，而后強調(diào)保護生態(tài)系統(tǒng)的途徑[6]，包括與生命系統(tǒng)能量流動相關的保護問題、與生命系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)相關的保護問題、保護生物多樣性途徑等。不同領域的學者對此展開了一系列的研究，從經(jīng)濟學的角度，魏強等[5]通過靜態(tài)和動態(tài)層面定量表達生物量多樣性保護價值，從而提高人類和社會的生態(tài)系統(tǒng)保護意識。從景觀學的角度，施建敏等[7]利用殘存濕地斑塊特征討論對物種多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)生物破碎化與物種多樣性有直接的影響。從生態(tài)學的角度，根據(jù)生物多樣性能夠指導評價生態(tài)脆弱性。劉振乾等[8]依據(jù)生態(tài)特征和發(fā)展演化規(guī)律選擇評價指標，并利用綜合指數(shù)法評價濕地生態(tài)脆弱性。對生物多樣性保護主要集中在生物多樣性的豐富程度及生命系統(tǒng)與生態(tài)之間的關系。

生物多樣性研究側(cè)重于動、植物豐富程度。加強濕地生態(tài)與動植物之間關系的研究是當前的趨勢，主要是利用一些經(jīng)驗公式或者模型對動植物多樣性進行保護。以植物與生境的關系為切入點，運用GAP分析方法，分析濕地植物多樣性保護現(xiàn)狀；采用Levins公式對三江平原沼澤濕地植物群落的優(yōu)勢種群生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊值進行了劃分[9]。在動植物研究中常用的方法是調(diào)查研究，定點調(diào)查不同群落類型的β多樣性，揭示沼澤地植被演替機制[10]。也有針對三江平原環(huán)型濕地土壤—植被—動物水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)功能研究[11]。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性是反映水環(huán)境狀況的重要指標[12]。同時，土壤動物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其過渡性決定了其土壤動物類群組成的多樣性。浮游生物、土壤動物及微生物的群落構(gòu)成也是生命系統(tǒng)保護的一大研究熱點。如：計算多種生態(tài)指標對撫遠地區(qū)水域浮游植物物種豐富度和多樣性進行評價[13]；對常見藻類、苔蘚類的組成及土壤微生物的分布狀況進行了調(diào)查研究[14]。利用調(diào)查數(shù)據(jù)探究典型濕地土壤動物個體密度季節(jié)性分布[15]。

3.2非生命系統(tǒng)保護研究

非生命系統(tǒng)在濕地生態(tài)系統(tǒng)中提供物種的基本生存養(yǎng)分，控制物質(zhì)循環(huán)，能量流動過程，對于生物群落的分布的垂直性和水平性結(jié)構(gòu)有著重要的作用[16]。在濕地生態(tài)保護中，水循環(huán)與土壤碳循環(huán)在非生命系統(tǒng)保護中起到了重要的作用。

濕地水體是重要的淡水資源庫，保護濕地水體對于人類的生存發(fā)展具有重要意義，同時有利于維護濕地水資源生態(tài)狀況。目前主要是對水體提取及保護方法的研究。如：根據(jù)多目標蟻群算法的原理，計算濕地內(nèi)水文調(diào)節(jié)量[17]；采用遺傳算法對SVM模型參數(shù)進行優(yōu)化選擇，對三江平原洪河自然保護區(qū)濕地進行分類[18]。除了水體提取及保護方法外，還在水含量的改變、水質(zhì)變化進行研究。常用的方式是通過建立生態(tài)試驗站采集濕地水、排水溝水、降水、保護區(qū)河流水樣進行測試，分析水樣中化學性質(zhì)[19]；利用系統(tǒng)動力學原理和方法對沼澤地蓄水量進行動態(tài)仿真，以預測三江平原濕地蓄水量的動態(tài)變化[20]；或者是以靜態(tài)補水與動態(tài)補水的定量方法，對濕地最小生態(tài)需水量進行估算[21]〗。綜上所述，研究有效動態(tài)監(jiān)測水體水量變化和水質(zhì)變化方法對于濕地水資源保護具有一定的意義。

三江平原濕地類型豐富，但圍墾嚴重造成了土壤退化和碳庫損失。目前主要基于土壤學，土壤類型法、生態(tài)系統(tǒng)類型法、空間分析等方法對不同土壤類型的碳儲量進行空間變化分析，并對土壤有機碳密度的空間分布特征進行定量化的分析。如：依據(jù)三江平原不同類型和不同開墾年限的濕地土壤有機碳含量、土壤容重、土層厚度和面積的測量結(jié)果估算土壤碳儲量[22]；運用遙感和GIS技術，對1980—2010年三江平原土壤有機碳密度及其控制因子進行分析[23]。然而對于濕地生態(tài)系統(tǒng)碳源、碳匯特征及其影響因素研究較少，包括營養(yǎng)調(diào)控[24]、水文條件變化[25]、及碳匯功能[26]等。濕地碳蓄積量反映了其生態(tài)服務價值及土地資源固碳能力，在以后的研究中應加強碳蓄積影響因子的定量化分析。

4三江平原濕地生態(tài)恢復的技術與方法

《全國濕地保護工程規(guī)劃(2002—2030年)》建設布局指出東北濕地建設重點在三江平原，松嫩平原等農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)域。通過濕地保護與恢復及生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面的示范工程，提供東北地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復和合理利用模式。目前，三江平原有近40處各級濕地類型自然保護區(qū)，對三江平原濕地生境起到了一定的保護和恢復作用。濕地恢復是指通過生態(tài)技術或生態(tài)工程對退化或者消失的濕地進行修復或者重建，重現(xiàn)被破壞前的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)揮其應有的作用[27]。濕地的生態(tài)恢復可概括為:濕地生境恢復、濕地生物恢復和濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復[28]。

4.1濕地生境恢復技術

濕地生境恢復主要包括濕地基質(zhì)恢復、濕地水狀況恢復、濕地植被恢復和濕地土壤恢復等。濕地生境恢復的關鍵在于地表水的攔截和利用。三江平原濕地恢復應充分利用好過境地表水和雨水，同時考慮到農(nóng)業(yè)商品糧基地的可持續(xù)發(fā)展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高糧食產(chǎn)能、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的同時，為濕地補水；對于已經(jīng)產(chǎn)生生境破碎化地區(qū)建立重點保護機制，利用現(xiàn)有水利設施，通過蓄水、引水灌溉等方式保水；研究濕地生態(tài)需水量，建立生境水資源閾值保護措施；從源頭減少農(nóng)田面源污染問題，建立退耕還濕機制。

4.2濕地生物恢復技術

濕地生物恢復技術主要是保護物種多樣性、遺傳多樣性的技術，生物群落演替控制與恢復技術，以及群落優(yōu)化配置和重組技術等。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了如DNA物種保護技術、基因重組技術等分子生物技術。不過這些技術還不成熟，有待進一步發(fā)展。遵從生物群落演替規(guī)律，對于濕地內(nèi)植被的恢復和發(fā)展有指導性作用。對于破碎地帶生物干擾強烈，可以針對性的進行生物群落優(yōu)化和重建。

4.3生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復技術

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復技術主要包括生態(tài)系統(tǒng)總體設計技術、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與集成技術等。對于不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)，有著不同的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復技術，這是濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復研究中的重難點。

5結(jié)語

三江平原濕地是多種瀕危動植物尤其是鳥類的重要棲息地，也和我們?nèi)祟惻c其他生物的生存息息相關的。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動過程，針對退化地區(qū)應用生命系統(tǒng)及非生命系統(tǒng)與生態(tài)之間規(guī)律，提出合理的生態(tài)恢復技術與方法。三江平原沼澤濕地的形成是千萬年來自然界各種因素綜合作用的產(chǎn)物，是生態(tài)系統(tǒng)平衡中不可缺少的重要因素，保護好這塊沼澤濕地及物種資源，也就是保護了我們?nèi)祟愖陨怼?/p>

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Study on Wetland Ecological System Protection in Sanjiang Plain

HAN Xiao-jun

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute, Harbin 150080, China)

Abstract：With global warming and the economic and technological development, the wetland development is being aggravated in the Sanjiang Plain, the ecological system is damaged seriously, and sustainable development of the whole area will be affected. In order to protect the ecological system of the wetland, protection for material circulation and energy flowing change is described based on two respects including life system and non-life system in the paper. According to the demands of “National Wetland Protection Project Planning from 2002 to 2030”, aiming at the degraded area, in line with ecological rehabilitation technique and method, to strengthen the sustainable use of wetland resources, ensure harmony between human being and nature and enhance the measures for ecological protection, which provides guarantee for the ecological civilization construction of the wetland.

Key words：Sanjiang Plain；marsh；ecological system；material circulation；energy flowing；ecological protection

文章編號：1007-7596(2016)04-0115-04

[收稿日期]2016-04-25

[作者簡介]韓曉君(1962-)，女，江蘇銅山人，教授級高級工程師，注冊環(huán)境影響評價工程師；水利水電工程水土保持工程師；省水利廳第一屆水利青年學科帶頭人，曾獲省政府科技進步二等獎、中國石油化工協(xié)會科技進步二等獎。

中圖分類號：X171.4

文獻標識碼：A