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        小微濕地修復(fù)技術(shù)要素探討

        2021-10-08 05:36:54付元祥張大才韓瑩瑩郭輝軍
        濕地科學(xué)與管理 2021年3期
        關(guān)鍵詞:水深小微植物

        付元祥 張大才 韓瑩瑩 楊 鉞 郭輝軍

        (1 西南林業(yè)大學(xué),云南 昆明 650221;2 國家林業(yè)和草原局昆明勘察設(shè)計(jì)院,云南 昆明 650031;3 昆明市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,云南 昆明 650051;4 鄱陽湖南磯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局,江西 南昌 330100)

        目前我國建立了國家級(jí)、省級(jí)重要濕地和一般濕地分級(jí)分類管理體系,設(shè)立了一批濕地自然保護(hù)地,但作為國土空間中分布最為廣泛的小微濕地鮮少得到關(guān)注,小微濕地保護(hù)是我國濕地保護(hù)修復(fù)工作的重要補(bǔ)充。小微濕地是指自然界在長期演變過程中形成的小型或者微型濕地等。2018年《濕地公約》(COP13)通過我國提出的“小微濕地保護(hù)”決議草案,指出濕地的空間分布是由大量的小微濕地和少數(shù)大型濕地組成的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò),在維持生境或群落水平生物多樣性方面發(fā)揮著重要作用。目前,我國小微濕地的基礎(chǔ)研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)方法等還在探索階段,結(jié)合濕地公園建設(shè)、退耕還濕、河道治理、黑臭水體治理等展開一系列小微濕地生境恢復(fù)、生態(tài)提質(zhì)工作,對(duì)全面保護(hù)濕地,提升濕地生態(tài)總功能,重塑景觀生態(tài)格局,實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

        1 小微濕地修復(fù)原則

        1.1 適地適法,堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先

        應(yīng)尊重現(xiàn)有地形肌理,充分結(jié)合現(xiàn)狀水力梯度,將恢復(fù)原有的生態(tài)服務(wù)功能作為第一要?jiǎng)?wù),減少對(duì)原有單元生態(tài)系統(tǒng)的干擾,注重濕地生態(tài)系統(tǒng)抵抗力、恢復(fù)力等穩(wěn)定性。

        1.2 科學(xué)布局,避免過度修復(fù)

        對(duì)水文水質(zhì)、水源水量、服務(wù)對(duì)象、資源本底以及脅迫因子等進(jìn)行研判,防止次生破壞。對(duì)已遭侵占和破壞的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)排查,避免二次破壞。在小微濕地規(guī)模上進(jìn)行適度控制,科學(xué)配置,預(yù)判種群數(shù)量增長,并對(duì)預(yù)期效果進(jìn)行測算,確保合理的環(huán)境容納量。

        1.3 流域考略,重視斑塊聯(lián)系

        應(yīng)重視與周邊現(xiàn)狀濕地間的聯(lián)系,從小流域的角度進(jìn)行考量,消除由于小微濕地面積較小,分布不均,斑塊割裂,而造成的物質(zhì)、能量、信息等方面與外圍環(huán)境之間的斷裂,確保地表徑流、物質(zhì)交換、生物遷移的互通。

        1.4 持續(xù)發(fā)展,兼顧其他功能

        在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和功能恢復(fù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)兼顧水源涵養(yǎng)、景觀游憩、自然教育功能,發(fā)掘其在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中的獨(dú)特價(jià)值,以及濕地動(dòng)植物產(chǎn)品的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,形成多樣化的綜合效益。

        2 小微濕地修復(fù)要素

        2.1 濕地水要素

        小微濕地修復(fù)中應(yīng)確保有穩(wěn)定的水源,暢通的水道,以確保修復(fù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)及生物群落的正常演替,為野生動(dòng)植物創(chuàng)造多樣化的生境條件。

        2.1.1 厘清水文,暢通水道在水道聯(lián)通方面應(yīng)進(jìn)行排查,依據(jù)現(xiàn)有地形、地貌進(jìn)行疏通,避免進(jìn)、出水道瘀滯,水系不暢,生境單元之間聯(lián)系性差,依托地形形成自然的水文動(dòng)力條件。

        2.1.2 因勢利導(dǎo),塑造地形在遵從地理單元地形、地貌的基礎(chǔ)上,土方的挖取和堆放應(yīng)注重微地形的塑造和組合,包含陸地微地形和水下微地形,改善水力連通性(崔麗娟等, 2011)。坡度、地表微高程及粗糙程度有助于土壤中營養(yǎng)成分的積累(白先發(fā)等, 2015);不同微地形組合能夠創(chuàng)造出不同的地表微生境和局地小氣候,從而增加微景觀的異質(zhì)性,植被的豐度和物種多樣性(Deák et al, 2015)。氣流和水流速度的控制,能影響濕地水文循環(huán)和物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)換規(guī)律,增加降雨入滲比率20%~200%(Courtwright, 2011),還可減緩降雨后土壤水分的消退,延長土壤水分滯留時(shí)間,對(duì)植物的吸收利用更加有利(李艷梅等, 2005)。

        2.1.3 保水保濕,科學(xué)調(diào)控根據(jù)區(qū)域地形變化,構(gòu)建多層級(jí)、多單元、多組合方式的洼地、坑塘、泡沼、溝溪小微濕地,使其既是一個(gè)獨(dú)立的蓄水結(jié)構(gòu),也是一個(gè)排水單元。遭遇極端天氣時(shí),還需科學(xué)調(diào)控水位,增減排水量。水的調(diào)配應(yīng)圍繞植物生長,為鳥類、魚類提供生存繁衍庇護(hù)場所。根據(jù)植物的需求進(jìn)行水深調(diào)節(jié),挺水植物初植時(shí)水深應(yīng)控制在10 cm左右;植物成活后,適生水深控制在50 cm以內(nèi);部分高大的挺水植物,可適度放寬水深。沉水植物須控制在2.5 m以內(nèi),浮葉植物一般在1~1.5 m。

        2.1.4 充分調(diào)查,科學(xué)測算開展小微濕地水質(zhì)高錳酸鹽、氨氮、總氮、總磷、生化需氧量(BOD)等調(diào)查分析,以確定水的沉淀時(shí)間、滯留循環(huán)時(shí)間和污染承載力,使水中污染物得到充分?jǐn)r截、吸納和降解,從而確定進(jìn)水量和出水量。通常,表面流濕地總水力停留時(shí)間在24~72 h之間為宜;潛流濕地總水力停留時(shí)間24~48 h為宜。

        2.2 濕地植物要素

        植物作為第一生產(chǎn)者,是濕地發(fā)揮生態(tài)功能的基礎(chǔ)。濕地植物類型、密度及分布均能影響水質(zhì)凈化效果(Sabokrouhiyehet al,2020; 何露露等,2019)。濕地植物的種植可使局部區(qū)域流速降低,顆粒態(tài)物質(zhì)沉降,起到水質(zhì)凈化的作用。植物的根系也為微生物等分解者提供適宜的碳源和好氧環(huán)境,增加微生物的活性及數(shù)量。

        2.2.1 適地適生,綜合全局小微濕地的植被修復(fù)是以群落為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),對(duì)原有群落中的優(yōu)勢種予以保留。此外,考慮到植物的化感作用,盡可能選擇共生植物或鄉(xiāng)土植物;在植物配置上構(gòu)成復(fù)層植物群落,充分考慮不同物種的生態(tài)位,避免種間直接競爭(陶蘇芹, 2020)。

        2.2.2 有的放矢,準(zhǔn)確配置盡可能選擇對(duì)水污染或土壤污染具有較強(qiáng)凈化和吸附作用的物種,如香蒲(Typha orientalis)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)、水蔥(Scirpus validus)、燈心草(Juncus effusus)、千屈菜(Lythrum salicaria)等。任全進(jìn)等(2015)發(fā)現(xiàn)美人蕉(Canna indica)對(duì)BOD的去除率高于蘆葦(Phragmites communis)和旱傘草(Cyperus involucratus)。同時(shí)還應(yīng)注重植物的抗逆性,如黃菖蒲(Iris pseudacorus)、蘆葦(Phragmites communis)、蘆竹(Arundo donax)、柳樹(Salix matsudana)等植物既能夠短期淹水,又能抗旱。

        2.2.3 精細(xì)管控,定期巡護(hù)植物在栽植初期和后期需進(jìn)行精細(xì)化管控,定期巡護(hù)。生物量的控制是首要任務(wù),密度過大應(yīng)合理間苗、分栽,密度過小或空隙地過大應(yīng)及時(shí)補(bǔ)植,確保通風(fēng)、透光正常。通常種植超過2 a后,植株擁擠影響通風(fēng)透光。另外,植物生長茂盛、成熟后應(yīng)及時(shí)收割,以防枯死植株分解釋放污染物質(zhì)。地表植物腐爛會(huì)向水中釋放大量的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮,影響凈化效果(張建等, 2006)。此外,水體中的重金屬離子可以被水生植物吸收并積累在其組織器官內(nèi),通過收割能將部分重金屬從水體中分離。

        2.2.4 及時(shí)優(yōu)化,注重需求針對(duì)由于客觀原因?qū)е聛硭廴倔E然加重,處理負(fù)荷變大的小微濕地,可適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化濕地植物品種配置結(jié)構(gòu),合理替換生物量小、生長周期較短、凈化能力較強(qiáng)的物種;對(duì)于凈化壓力一般的濕地修復(fù)區(qū),可兼顧景觀觀賞效果和經(jīng)濟(jì)效果,合理增植觀賞性強(qiáng)的觀賞品種和水生經(jīng)濟(jì)作物。

        2.3 濕地動(dòng)物要素

        濕地動(dòng)物是濕地生態(tài)系統(tǒng)重要的營養(yǎng)級(jí),對(duì)維持濕地健康具有重要作用??茖W(xué)投放一定量具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生動(dòng)物,可實(shí)現(xiàn)多重積極效果,這也是利用生物食物鏈關(guān)系,穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的一種生物修復(fù)技術(shù)。

        2.3.1 營造生境,分類投放隨機(jī)播撒螺螄(Sinotaia quadrata)(25 g/m2)、水 絲 蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)(5 g/m2)、鮰(Leiocassis longirostris)(10 g/m2)、泥 鰍(Misgurnus anguillicaudatus)(10 g/m2)與河蝦(Macrobranchium nipponense)(5 g/m2)等濾食性動(dòng)物在沉水植物帶和深水區(qū)(水深3.4 m)濾食水藻和污泥,可抑制水華的發(fā)生(嚴(yán)軍, 2008)。修復(fù)初期,投放適量的清潔水體能力強(qiáng)的底棲生物,配合水質(zhì)、基質(zhì)和岸坡的改造,營造適合底棲生物棲息、繁殖和覓食的場所,可達(dá)成底棲生物種群數(shù)量和生物多樣性不斷提高的目標(biāo)。根據(jù)食物鏈、食物網(wǎng)的物質(zhì)流動(dòng)原理,在保證水體充足溶氧和水深的情況下,適當(dāng)營建供魚類隱蔽的水下溝槽等生境,分時(shí)分期投放一定量比的腐食性、草食性、植食性、肉食性魚類及其他水生動(dòng)物,補(bǔ)充完善各營養(yǎng)級(jí)功能團(tuán),可激發(fā)濕地自然演替和自我維持能力。

        調(diào)查當(dāng)?shù)刂饕B種類,根據(jù)其繁殖習(xí)性和覓食習(xí)性,為其營造水深、坡比適宜的棲息覓食場所和繁殖交配場所,可達(dá)到鳥類多樣性恢復(fù)的目的。對(duì)于鷺類為主的涉禽,應(yīng)設(shè)置一定面積水深為10~23 cm的淺水區(qū),并成片種植挺水植物,圍合出小面積的內(nèi)部安全水域,基底增加沙石,以便涉禽站立(李偉強(qiáng)等,2012)。以雁鴨類為主的游禽,在水深為50~200 cm的水域棲息和活動(dòng),在水深為30 cm以內(nèi)的淺水區(qū)域覓食,需營建水深較深的開闊水面(崔麗娟,2006)。

        2.3.2 定時(shí)監(jiān)測,動(dòng)態(tài)管理投放的物種可兼顧經(jīng)濟(jì)效益,水深較深的區(qū)域可采用鰱(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Hypophthalmichthys nobilis),淺水區(qū)可適當(dāng)配置鯽(Carassius auratus)。為避免濕地植物被過度消耗,修復(fù)初期應(yīng)謹(jǐn)慎配置草食性魚類;在濕地動(dòng)植物種群密度較大時(shí),可適量增加肉食性和草食類性水生動(dòng)物(表1)。

        表1 濕地修復(fù)魚類配置模式表Table 1 Fish allocation model for wetland restoration

        此外,濕地生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜,外源輸入、環(huán)境變化、水量變化等都可以隨時(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,要定時(shí)監(jiān)測,實(shí)行動(dòng)態(tài)管理,關(guān)注重要水環(huán)境指標(biāo),適時(shí)、適量投放雜食性、腐食性等各種魚類。

        2.4 濕地防控要素

        對(duì)于修復(fù)區(qū)的動(dòng)植物資源,要防治病蟲害,警惕外來物種入侵,尤其是入侵種伴隨植物運(yùn)輸?shù)叫迯?fù)區(qū)(胡敏等, 2021)。上個(gè)世紀(jì)80年代初,70萬尾太湖銀魚引入滇池,產(chǎn)量一度達(dá)到3 500 t,導(dǎo)致滇池豐富的水生植物快速消退,外來物種的副作用顯現(xiàn)。上世紀(jì)90年代,滇池水草僅占水面的20%,滇池多種本土魚種生存空間一再壓縮,直至消亡。昆明漁業(yè)部門上個(gè)世紀(jì)60年代跟蹤記錄的土著魚種26種,90年代初至少有15種瀕臨滅絕,其中包括中臀擬鲿(Pseudobagrus medianalis)、中鯉(Cyprinus micristius)、滇池銀白魚(Anabarilius alburnops)等,如今僅剩4種。使用生物法和物理法進(jìn)行病蟲害防治,當(dāng)修復(fù)區(qū)較大面積(成片0.5 hm2以上)種植單一濕地植物品種時(shí),應(yīng)密切觀察病蟲害情況。

        2.5 濕地景觀要素

        在水安全的基礎(chǔ)上應(yīng)保持水質(zhì)良好,維持適度的景觀用水,預(yù)判生態(tài)補(bǔ)引水,有條件的可增加氧化塘或深水區(qū)的面積比重,增強(qiáng)蓄水保濕能力,維持良好的濕地水體景觀??茖W(xué)布置游憩、宣教、體驗(yàn)設(shè)施,確保其色彩、材質(zhì)、風(fēng)格與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),重視野趣,避免“園林化”,注重知識(shí)傳達(dá),提高公眾的濕地保護(hù)意識(shí)。

        2.6 濕地管理要素

        定期巡護(hù),防止亂墾濫挖、偷獵濫捕、無序排污、放生等破壞濕地行為的發(fā)生;有明確管理單位的小微濕地,可根據(jù)《國家濕地公園監(jiān)測指南》《濕地生態(tài)狀況評(píng)定規(guī)范》等規(guī)范系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測,為小微濕地管理提供依據(jù)。

        3 研究展望

        小微濕地作為生態(tài)系統(tǒng)中分布最為廣泛的生態(tài)單元和鄉(xiāng)村可見生活質(zhì)量的一部分,由于歷史原因和多種因素的影響,正面臨巨大的威脅與挑戰(zhàn)。小微濕地的修復(fù)是完善我國濕地保護(hù)管理體系、確保濕地保護(hù)目標(biāo)的重要抓手,將其與周邊鎮(zhèn)、村、寨和山水田園景觀生態(tài)充分耦合,是踐行“三生融合”理念的重要體現(xiàn),對(duì)人居環(huán)境質(zhì)量提升、生物多樣性提高,水質(zhì)水量、小氣候調(diào)蓄調(diào)節(jié)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),構(gòu)建人與自然和諧發(fā)展的自然景觀生態(tài)格局具有重要作用。

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