夏少霞,于秀波,王春曉

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101 2 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100049

圖1 中國不同濕地類型的面積和比例 Fig.1 Areas and proportion of different wetland types in China濕地類型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于第二次濕地資源調(diào)查[4]

圖2 中國主要濕地分布Fig.2 The distribution of wetlands in China 濕地分布數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,包括了河流和湖泊濕地、內(nèi)陸沼澤、紅樹林沼澤及濱海養(yǎng)殖塘等濕地類型[5—6]

濕地是水陸生態(tài)系統(tǒng)交界面,是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水體生態(tài)系統(tǒng)相互作用形成的自然綜合體和獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)類型,在維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡和生物多樣性方面具有重要作用[1—3]。我國擁有豐富的濕地資源,根據(jù)第二次全國濕地資源調(diào)查結(jié)果,中國濕地總面積5360.26萬hm2,其中,自然濕地占濕地總面積的87.37%,主要包括沼澤濕地、河流濕地、湖泊濕地以及近海與海岸濕地,而人工濕地占濕地總面積的12.63%(圖1和圖2)[4—6]。作為自然生態(tài)空間的重要組成部分,濕地為人類生存提供不可或缺的物質(zhì)和環(huán)境資源,為全球40%的陸地生物,特別是87%的水鳥提供生境。然而,在過去很長一段時(shí)間,濕地面臨巨大威脅,面積持續(xù)縮減、功能不斷退化,依賴濕地生存的物種種群數(shù)量呈下降趨勢(shì),其中,超過50%的水鳥種群數(shù)量明顯減少[7—8]。

濕地監(jiān)測(cè)和保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容,2012年,黨的十八大提出“建設(shè)生態(tài)文明”的理念,明確指出“擴(kuò)大湖泊、濕地面積,保護(hù)生物多樣性”；2016年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《濕地保護(hù)修復(fù)制度方案》,標(biāo)志著濕地進(jìn)入“全面保護(hù)”的新階段[9]。2020年,中國政府提出碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)和愿景,而濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的固碳潛力,特別是濱海濕地被認(rèn)為是重要的“藍(lán)色碳匯”。因此,開展?jié)竦卣{(diào)查與監(jiān)測(cè),全面了解和掌握濕地變化,從“生態(tài)系統(tǒng)整體性”角度加強(qiáng)濕地研究顯得尤為迫切[10]。而野外生態(tài)站是支撐濕地研究的基礎(chǔ)平臺(tái),可獲取濕地生態(tài)變化的第一手?jǐn)?shù)據(jù)[11],是揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)周期性規(guī)律,進(jìn)行濕地科學(xué)管理的前提和基礎(chǔ),將為國家層面濕地保護(hù)和修復(fù)及國家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供理論和技術(shù)支撐。

自20世紀(jì)50年代以來,中國野外生態(tài)站的建設(shè)取得了長足進(jìn)步。中國科學(xué)院籌建于1988年的中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò) (CERN)在我國生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究和試驗(yàn)示范等方面起到推動(dòng)作用,其制訂的生態(tài)系統(tǒng)水分、土壤、大氣、生物要素長期監(jiān)測(cè)指標(biāo),長期觀測(cè)的場(chǎng)地及設(shè)置方法,統(tǒng)一的觀測(cè)和分析的方法引領(lǐng)了野外生態(tài)站建設(shè)[12]。2005年,中國國家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò) (CNEN)成立,在國家層面對(duì)分屬于不同主管部門的、不同生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)站及其野外觀測(cè)研究基地資源、觀測(cè)設(shè)備資源、數(shù)據(jù)資源等進(jìn)行統(tǒng)一的整合和規(guī)范化[13]。2007年, 在國家林業(yè)局支持下,中國濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)(簡稱濕地生態(tài)站網(wǎng))成立,由分布于全國重要濕地區(qū)的濕地生態(tài)站組成,在國際重要濕地、國內(nèi)重要濕地優(yōu)先建站,并逐步加密完善濕地生態(tài)站的布局,對(duì)濕地的生態(tài)特征、生態(tài)功能及人為干擾進(jìn)行長期定位觀測(cè)。2013年,由中國科學(xué)院、國家林業(yè)局、中國農(nóng)科院、高校等聯(lián)合發(fā)起,成立中國濕地生態(tài)系統(tǒng)野外站聯(lián)盟(簡稱濕地聯(lián)盟),旨在制定相對(duì)統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)范,開展?jié)竦厣鷳B(tài)站長期定位觀測(cè)和多生態(tài)站聯(lián)合研究,揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能規(guī)律,為國家、部門建設(shè)野外生態(tài)站提供決策依據(jù)。上述濕地生態(tài)站/網(wǎng)的建設(shè)和探索,推動(dòng)了濕地生態(tài)學(xué)的研究,使得國內(nèi)濕地生態(tài)站得到了持續(xù)和快速的發(fā)展。

然而,當(dāng)前濕地生態(tài)站建設(shè)發(fā)展中仍面臨一些問題,規(guī)劃布局、監(jiān)測(cè)指標(biāo)規(guī)范與設(shè)施完備程度等方面仍需提升,與國家尺度濕地狀況及其變化監(jiān)測(cè)的需求仍有較大差距[14]。如濕地生態(tài)站中濕地類型及區(qū)域分布不均衡,難以反映全國濕地生態(tài)系統(tǒng)整體變化狀況；具有長期穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)費(fèi),完備的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施和指標(biāo)體系的生態(tài)站較少,濕地生態(tài)站的綜合能力有待提高；從國際發(fā)展趨勢(shì)來看,新增濕地類型生態(tài)站迫在眉睫。為響應(yīng)“山水林田湖草沙”與生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)濕地全面保護(hù)恢復(fù)以及國家“雙碳”目標(biāo),亟待建設(shè)綜合性濕地生態(tài)站。本研究歸納分析了中國濕地生態(tài)站的現(xiàn)狀與問題,并提出了濕地生態(tài)站未來的發(fā)展趨勢(shì)及空間布局。

1 中國濕地生態(tài)站現(xiàn)狀及面臨的問題

1.1 濕地類型生態(tài)站在現(xiàn)有國家野外生態(tài)站體系中存在明顯空缺

國際上,逐漸重視濕地生態(tài)系統(tǒng)研究及濕地類型生態(tài)站的建設(shè)。國際長期生態(tài)學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)(International Long-Term Ecological Research Network, ILTER)含有美洲、歐洲、非洲、東亞太平洋4個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的743個(gè)站點(diǎn)(注: 不包括海洋類型生態(tài)站),其中淡水河流與淡水湖泊站點(diǎn)共167個(gè),所占比例為22.48%[15]。英國環(huán)境變化網(wǎng)絡(luò)(Environmental Change Network, ECN)共有57個(gè)觀測(cè)站,其中湖泊站16個(gè)、河流和溪流站29個(gè),所占比例為78.95%[16]。美國國家生態(tài)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(National Ecological Observatory Network, NEON)共有106個(gè)野外觀測(cè)站,其中淡水觀測(cè)站點(diǎn)46個(gè),所占比例為43.40%(圖3)。

圖3 全球主要生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)濕地生態(tài)站分布圖Fig.3 The distribution of wetland ecological stations of the International Long-term Ecosystem Research Network資料來源于國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(https://www.ilternet.edu/)

近20年來,中國濕地生態(tài)站建設(shè)也取得了長足發(fā)展,在科學(xué)技術(shù)部、國家林業(yè)和草原局、中國科學(xué)院、中國林業(yè)科學(xué)研究院及高校的共同支持下,陸續(xù)建設(shè)了55個(gè)濕地生態(tài)站。其中,2015年和2021年,科技部先后支持和遴選了53個(gè)和69個(gè)有固定基礎(chǔ)設(shè)施和長期定位觀測(cè)數(shù)據(jù)的野外生態(tài)站進(jìn)入國家站體系(不包括海洋類型生態(tài)站),其中,濕地類型生態(tài)站為12個(gè),包括梁子湖站、東湖站、太湖站、三江站、興凱湖、盤錦站、若爾蓋站、洱海站、鄱陽湖站、洞庭湖站、長三角城市濕地站和長江河口濕地站(表1)。然而,目前國家生態(tài)站體系中,濕地生態(tài)站的比例僅為9.84%,低于國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)的平均水平。與森林、荒漠和草地等生態(tài)系統(tǒng)類型相比,濕地野外生態(tài)站的總數(shù)量和在國家站中的數(shù)量也明顯偏少。同時(shí),濕地類型代表性不足,以湖泊類型濕地站為主,河流和沼澤類型濕地生態(tài)站偏少；濕地生態(tài)站分布與濕地集中分布區(qū)不匹配,青藏高原區(qū)和蒙新干旱區(qū)濕地偏少；目前尚無河流濕地類型的國家站,且蒙新高原濕地、華南沿海和東部平原區(qū)無國家站(圖4)。

表1 中國現(xiàn)有濕地類型生態(tài)站列表

圖4 濕地類型及濕地分區(qū)及其對(duì)應(yīng)的濕地生態(tài)站數(shù)量Fig.4 Wetland types and wetland zonings and corresponding wetland ecological station numbers

1.2 現(xiàn)有濕地類型生態(tài)站布局層級(jí)結(jié)構(gòu)不合理

ILTER通常將野外生態(tài)站劃分為綜合站、常規(guī)站和衛(wèi)星站以反映不同站點(diǎn)的層級(jí)特征。綜合站通常具有全面、深入開展生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究工作所需的野外設(shè)施、研究裝置以及綜合研究能力完整的生態(tài)系統(tǒng)方法(一般相當(dāng)于國內(nèi)的國家站)；常規(guī)站原則上與綜合站一致,某些指標(biāo)可能會(huì)通過更簡單的方法進(jìn)行衡量；衛(wèi)星站通常只具備對(duì)某些生態(tài)過程或現(xiàn)象觀測(cè)的野外裝置,不具備完整的生態(tài)系統(tǒng)方法,側(cè)重于具體的科學(xué)問題或監(jiān)測(cè)重點(diǎn)[15]。以NEON為例,采用系統(tǒng)抽樣的方法,篩選了代表美國20個(gè)“生態(tài)氣候區(qū)”的站點(diǎn)作為“核心站”(相當(dāng)于綜合站或國內(nèi)的國家站),這些站點(diǎn)收集30年周期的觀測(cè)數(shù)據(jù),用以反映所在區(qū)的生態(tài)氣候變異性；同時(shí)布設(shè)了若干“可移動(dòng)站點(diǎn)”(相當(dāng)于衛(wèi)星站),這些站點(diǎn)將以3—5年的周期輪換,用來獲取特定環(huán)境梯度(如河流的上、中、下游)的數(shù)據(jù)；為了對(duì)以上兩種站點(diǎn)補(bǔ)充,NEON還建立了短期的(周或月為周期)靈活的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),進(jìn)而研究區(qū)域的一些不連續(xù)事件和變化[17]；上述“核心站”通過高速互聯(lián)網(wǎng)與一系列 “衛(wèi)星站”相連接,形成生態(tài)站的層級(jí)結(jié)構(gòu),并通過整合局地和區(qū)域的數(shù)據(jù)來量化不同研究單元對(duì)氣候變化、土地利用以及物種變化的響應(yīng)過程[17]。目前,我國濕地生態(tài)站的層級(jí)結(jié)構(gòu)不明顯,濕地生態(tài)站建設(shè)中以常規(guī)站為主,區(qū)域衛(wèi)星站明顯不足,導(dǎo)致區(qū)域觀測(cè)體系存在一定的空缺。同時(shí),達(dá)到綜合站/核心站水平的濕地生態(tài)站(如國家站)數(shù)量偏少,生態(tài)站的整體研究實(shí)力與國際長期生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)存在一定差距。因此,合理布局“核心站”(如國家站)與“衛(wèi)星站”(一般生態(tài)站),在不同濕地區(qū)內(nèi)形成層級(jí)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間的相互補(bǔ)充和聯(lián)動(dòng)性非常關(guān)鍵。

1.3 濕地生態(tài)站缺乏適用的、可操作的長期監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系

對(duì)生態(tài)站而言,長期觀測(cè)的方法體系、指標(biāo)篩選、觀測(cè)頻度都必須是穩(wěn)定的,隨意地變更某一項(xiàng)內(nèi)容都會(huì)對(duì)觀測(cè)結(jié)果造成影響,使數(shù)據(jù)不具有科學(xué)性和可比性,更無法系統(tǒng)反應(yīng)生態(tài)過程的變化[18]。制定統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系和觀測(cè)規(guī)范將有效提升生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和價(jià)值。國際上,不同的生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)研究主題的差異,監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選擇也呈現(xiàn)一定的差異性。如ILTER主要開展長時(shí)間、大空間尺度上不同的生態(tài)過程、格局和現(xiàn)象的研究[19],NEON則側(cè)重引起生態(tài)系統(tǒng)變化的不同要素,包括人文要素的監(jiān)測(cè),指標(biāo)體系涵蓋了地表水、土壤、氣象、降雨、生物類群、植被、人類活動(dòng)、土地利用、管理政策等各個(gè)方面[17]。ECN側(cè)重生態(tài)要素監(jiān)測(cè)以及大尺度的調(diào)查,監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括水體、土壤、氣象和生物等方面,其水體監(jiān)測(cè)指標(biāo)非常全面,涵蓋水體物理和化學(xué)性質(zhì)以及藻類和無脊椎動(dòng)物等[16]。歐洲長期生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)除了水分、土壤、大氣、生物等監(jiān)測(cè)指標(biāo)外,還包括能量、物質(zhì)循環(huán)的相關(guān)指標(biāo)[20]。

CERN編制了《中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)長期觀測(cè)規(guī)范》叢書,制定了水分、土壤、大氣、生物等關(guān)鍵要素觀測(cè)規(guī)范[21—24],但該規(guī)范主要適用于農(nóng)田、森林、草地/荒漠以及水域生態(tài)系統(tǒng),對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)則缺乏針對(duì)性。2011年,《重要濕地監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系》國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,從濕地類型、面積、氣象要素、水文、水質(zhì)、土壤、植被和群落、野生動(dòng)物、外來物種9個(gè)方面構(gòu)建了濕地狀態(tài)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系[25]；國家林業(yè)和草原局也發(fā)布了濕地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[26]。然而,由于濕地類型多樣,不同類型濕地的監(jiān)測(cè)指標(biāo)因濕地特點(diǎn)而異,難以完全統(tǒng)一,上述標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范在數(shù)據(jù)有效性和觀測(cè)可操作性上尚存在一定的局限性。建立適用的、可操作的濕地生態(tài)站監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系和規(guī)范非常重要,監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選擇既需要反應(yīng)濕地關(guān)鍵特征,又要盡可能簡化、長期、有效。因此,既需要設(shè)置一些共性指標(biāo),納入常規(guī)觀測(cè)(如水、生產(chǎn)力、營養(yǎng)指標(biāo)、鹽度)。也需要保留一些個(gè)性化指標(biāo),進(jìn)行自主觀測(cè)(如濱海濕地的潮汐、湖泊和沼澤濕地的積水水深和淹水時(shí)長)。

1.4 濕地生態(tài)站多站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)研究相對(duì)薄弱

生態(tài)系統(tǒng)的空間變異性是生態(tài)系統(tǒng)研究的重要問題之一,而建立站點(diǎn)-樣帶-網(wǎng)絡(luò)等不同尺度的站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)和研究是開展大尺度生態(tài)系統(tǒng)研究的重要途徑[27]。我國濕地類型多樣,分布廣泛,在氣候變化和人類活動(dòng)等多重因素影響下,濕地結(jié)構(gòu)及其生物地球化學(xué)循環(huán)過程發(fā)生了改變,為開展?jié)竦氐南到y(tǒng)性修復(fù)、濕地碳匯潛力評(píng)估帶來挑戰(zhàn)。針對(duì)不同濕地類型及特征開展有目標(biāo)的、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)是解決上述問題的必要條件,集成和整合長期觀測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)、技術(shù)和資源,對(duì)推動(dòng)濕地生態(tài)系統(tǒng)研究至關(guān)重要[28—29]。在過去的數(shù)十年間,中國森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)研究取得了長足的發(fā)展,如草地樣帶[30—31]和中國南北樣帶[32—33]。濕地生態(tài)站也于2013年發(fā)起成立野外站聯(lián)盟,以促進(jìn)濕地生態(tài)站的長期定位觀測(cè)和區(qū)域間的聯(lián)網(wǎng)研究,但是多數(shù)的研究成果仍以單站點(diǎn)的長期監(jiān)測(cè)為主,針對(duì)不同濕地類型或不同氣候區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)演變過程的大尺度聯(lián)合和對(duì)比研究尚比較薄弱,亟需加強(qiáng)。

2 濕地生態(tài)站的定位、布局原則及布局規(guī)劃

2.1 濕地生態(tài)站的定位

濕地生態(tài)站要面向濕地生態(tài)學(xué)前沿,依托穩(wěn)定的設(shè)施、固定的研究隊(duì)伍,針對(duì)典型濕地類型開展生態(tài)系統(tǒng)層面的長期觀測(cè),實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、研究、示范、服務(wù)一體化。其主要任務(wù)是積累濕地生態(tài)系統(tǒng)長期動(dòng)態(tài)觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)長期變化的規(guī)律,提煉并推廣濕地保護(hù)與修復(fù)的技術(shù)模式,為濕地生態(tài)系統(tǒng)研究共享觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)設(shè)施以及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),為濕地保護(hù)和管理相關(guān)的國家戰(zhàn)略提供決策支持。

2.2 濕地生態(tài)站的布局原則

濕地生態(tài)站應(yīng)根據(jù)濕地的分布、類型、代表性等進(jìn)行科學(xué)布局和頂層設(shè)計(jì),考慮以下原則：

第一、涵蓋我國代表性濕地生態(tài)系統(tǒng)類型。我國的濕地主要分為5大類34型,即沼澤濕地(面積占比40.68%,下同)、河流濕地(19.75%)、湖泊濕地(16.05%)、近海與海岸濕地(10.85%)和人工濕地(12.63%)。濕地生態(tài)站應(yīng)涵蓋除人工濕地外的其他濕地類型,生態(tài)站的布局?jǐn)?shù)量總體上也應(yīng)體現(xiàn)不同濕地類型所占的比例。

第二、反映我國濕地的空間分布特點(diǎn)。我國的濕地分布總體呈現(xiàn)集中成片的特點(diǎn),一般而言,全國濕地可分為七個(gè)主要分布區(qū),即東北濕地區(qū)、新疆-內(nèi)蒙濕地區(qū)、青海-西藏濕地區(qū)、云貴高原濕地區(qū)、黃河中下游濕地區(qū)、長江中下游濕地區(qū)、華南及東南濕地區(qū)。其中,東北濕地區(qū)主要是森林沼澤和草本沼澤濕地,黃河和長江中下游是河流濕地和湖泊濕地；華南及東南濕地主要是紅樹林灘涂、淤泥質(zhì)海岸等近海與海岸濕地；其余三個(gè)區(qū)則以高原草本沼澤濕地為主,濕地生態(tài)站的分布應(yīng)充分考慮濕地不同分區(qū)的特征。

第三、體現(xiàn)綜合站與衛(wèi)星站的層級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?？紤]設(shè)施投入及服務(wù)需求,針對(duì)濕地類型、分區(qū)及重要性程度進(jìn)行有目的、多層次觀測(cè)。對(duì)代表性的濕地類型應(yīng)設(shè)置一些核心站/綜合站,同時(shí),在關(guān)鍵區(qū)域和重要濕地應(yīng)設(shè)置區(qū)域站,并布設(shè)若干衛(wèi)星站,形成核心站/綜合站-區(qū)域站-衛(wèi)星站的層級(jí)結(jié)構(gòu)。

第四、響應(yīng)國家對(duì)濕地保護(hù)與恢復(fù)的戰(zhàn)略需求。當(dāng)前,黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展,京津冀協(xié)同發(fā)展與雄安新區(qū)建設(shè)、長江產(chǎn)業(yè)帶與長江綠色廊道建設(shè)以及粵港澳大灣區(qū)建設(shè)是重大國家戰(zhàn)略,在這些區(qū)域的關(guān)鍵濕地和河口區(qū),應(yīng)布設(shè)核心站/綜合站。

2.3 濕地生態(tài)站的空間布局建議

圖5 中國濕地生態(tài)站分布及其綜合性生態(tài)站布局規(guī)劃 Fig.5 The distribution of wetland ecological stations and planning of core station in future圖中黑色虛線區(qū)域?yàn)槲覈鴿竦丶羞B片分布,且具有濕地類型代表性的區(qū)域,目前已布設(shè)一般濕地生態(tài)站,但尚缺乏綜合性濕地生態(tài)站(國家站)

我國目前共有55個(gè)濕地生態(tài)站,其中納入國家站體系的濕地生態(tài)站12個(gè),其他濕地生態(tài)站43個(gè)(圖5)。按我國自然地理?xiàng)l件差異性及主要濕地分布區(qū)域,結(jié)合濕地生態(tài)站現(xiàn)狀及面臨問題,按照上述布局原則,提出如下建議：

第一、加強(qiáng)濕地生態(tài)站建設(shè),結(jié)合我國濕地類型及其分布特征,填補(bǔ)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)空缺。

與國際主要生態(tài)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)相比,我國國家級(jí)濕地類型生態(tài)站數(shù)量較少、比例偏低,在濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)布局上存在較大空缺。同時(shí),濕地類型代表性不足,以湖泊類型濕地站為主,河流和沼澤類型濕地站偏少；濕地站分布與濕地面積不匹配,青藏高原區(qū)和蒙新干旱區(qū)濕地偏少。 因此,建議進(jìn)一步增加濕地生態(tài)站布設(shè),如杭州灣以北淤泥質(zhì)灘涂區(qū)域,增設(shè)沿海灘涂濕地站；在東北平原濕地區(qū),增加森林沼澤和草本沼澤類型濕地站；在青藏高原區(qū),增加高原濕地站；加強(qiáng)河流生態(tài)站建設(shè)。形成覆蓋自然濕地類型以及濕地分區(qū)的監(jiān)測(cè)布局體系。

第二、整合我國現(xiàn)有濕地類型生態(tài)站,加強(qiáng)綜合站/核心站建設(shè),形成層級(jí)結(jié)構(gòu)合理的濕地野外站體系。

目前我國達(dá)到核心站/綜合站水平的濕地生態(tài)站數(shù)量偏少,生態(tài)站的整體綜合研究實(shí)力與國際生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)還存在一定差距。建議合理布局“核心站”(如國家站)與衛(wèi)星站(一般生態(tài)站),在不同濕地區(qū)內(nèi)形成層級(jí)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間的相互補(bǔ)充和聯(lián)動(dòng)。如加強(qiáng)蒙新高原濕地、華南沿海和京津冀區(qū)域國家站建設(shè),推動(dòng)黃河和長江流域的河流類型濕地生態(tài)站建設(shè)。同時(shí),在區(qū)域衛(wèi)星站布設(shè)中,應(yīng)依托已有一定基礎(chǔ)并具有長期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)能力的濕地生態(tài)站,進(jìn)一步培育和加強(qiáng)其監(jiān)測(cè)設(shè)施和監(jiān)測(cè)能力建設(shè),形成有層次的綜合站與衛(wèi)星站結(jié)合的野外生態(tài)站體系。

第三、服務(wù)國家重大需求,在大江大河源頭區(qū)及國家重要濕地區(qū)建設(shè)綜合性濕地生態(tài)站。

目前,長江中下游的鄱陽湖、洞庭湖、長三角及長江口等區(qū)域已布設(shè)了國家站,黃河三角洲(2009年建站,依托中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所)、杭州灣(2003年建站,依托中國林科院亞熱帶林業(yè)研究所),大灣區(qū)的廣東海豐(2013年建站,依托廣東省林業(yè)科學(xué)研究院)和廣東湛江(2017年建站,依托中國林業(yè)科學(xué)研究院)以及雄安新區(qū)白洋淀流域(中國科學(xué)院籌建)等地區(qū)目前也已布設(shè)或計(jì)劃布設(shè)生態(tài)站(見表1),但上述生態(tài)站均為部委與地方政府合作建站,尚未列入國家站建設(shè)體系。建議進(jìn)一步提高上述區(qū)域生態(tài)站監(jiān)測(cè)水平和能力建設(shè),服務(wù)于長期濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的研究及國家濕地保護(hù)和修復(fù)的戰(zhàn)略需求(圖5)。

3 濕地生態(tài)站發(fā)展展望

3.1 以濕地生態(tài)學(xué)的關(guān)鍵科學(xué)問題為導(dǎo)向,聚焦學(xué)科發(fā)展前沿

濕地生態(tài)站的建設(shè)應(yīng)滿足濕地生態(tài)學(xué)發(fā)展的需要,開展生態(tài)系統(tǒng)及其關(guān)鍵要素的長期定位監(jiān)測(cè),揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律及其過程演變機(jī)制,為濕地保護(hù)、恢復(fù)及合理利用提供理論指導(dǎo)、技術(shù)支撐及試驗(yàn)示范。建議應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下濕地科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題：

3.1.1濕地景觀格局及其環(huán)境效應(yīng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)是受人類活動(dòng)影響顯著的自然生態(tài)系統(tǒng)之一,濕地開發(fā)利用導(dǎo)致的景觀格局演變及環(huán)境效應(yīng)是濕地生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題[34]。如建壩和濕地圍墾,改變了長江中下游湖泊濕地水文過程[35], 三江平原沼澤濕地的喪失,改變了局地微氣候[36],養(yǎng)殖污染影響周邊區(qū)域的水質(zhì)等[37]。此外,濕地景觀格局的變化,也導(dǎo)致濕地景觀破碎化、物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)其它功能也受到影響。濕地景觀格局演變過程與驅(qū)動(dòng)因子之間存在著復(fù)雜關(guān)系[38],深入了解其相互關(guān)系和作用機(jī)制,是濕地保護(hù)和合理利用的前提,特別是對(duì)一些國際重要濕地和國家重要濕地應(yīng)開展持續(xù)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估,將為國際履約和政府部門決策以及濕地保護(hù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

3.1.2水體的富營養(yǎng)化變化及治理

水體富營養(yǎng)化是全球普遍的問題,對(duì)中國而言,大部分的湖泊處于中營養(yǎng)或富營養(yǎng)的水平[39],而自20世紀(jì)80年代末開始沿海富營養(yǎng)化態(tài)勢(shì)加劇[40],藍(lán)藻水華和濱海赤潮等現(xiàn)象頻發(fā),導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量急劇下降。水體富營養(yǎng)化對(duì)生物組成結(jié)構(gòu)及食物網(wǎng)、生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力以及生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)過程具有顯著的影響, 導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,生物多樣性降低[39,41]。而污染物變化及富營養(yǎng)化的形成機(jī)制、環(huán)境影響及調(diào)控對(duì)策是當(dāng)前亟待解決的難題。通過原位監(jiān)測(cè),獲取富營養(yǎng)化的關(guān)鍵環(huán)境限制因子及氮磷營養(yǎng)元素閾值是維持健康水體的前提。

3.1.3外來物種入侵的影響機(jī)制及其調(diào)控

外來物種入侵也是濕地面臨的關(guān)鍵威脅因素之一,如長江中下游湖泊中的克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)[42]、鳳眼藍(lán)(Eichhorniacrassipes)[43]以及沿海的互花米草等(SpartinaalternifloraLoisel.)[44]。此外,在資源有限的情況下,入侵物種在生長、形態(tài)和生理等性狀上具有更高的可塑性,對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性更強(qiáng),如對(duì)水分以及營養(yǎng)物質(zhì)的耐受性,從而更容易在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)[45]。此外,外來物種入侵對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)、生物群落及其環(huán)境具有顯著影響[44,46],加強(qiáng)外來物種入侵對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)影響的過程機(jī)制研究,開展調(diào)控對(duì)策及試驗(yàn)示范,對(duì)控制外來入侵物種,維持健康生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。

3.1.4濕地生物多樣性維持機(jī)制

濕地是陸地與水體的過渡地帶,具有其它任何單一生態(tài)系統(tǒng)都無法比擬的天然基因庫和獨(dú)特的生境,維持著豐富的生物多樣性,濕地與生物多樣性對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生存發(fā)展具有積極的影響。物種組成是濕地生態(tài)組分的重要內(nèi)容,特別是一些濕地重要指示物種,如濕地植被、遷徙水鳥、獸類、兩棲爬行類、魚類等關(guān)鍵物種,可反映濕地在某一時(shí)刻所處的狀態(tài),是國際重要濕地的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)[47]。然而,現(xiàn)有的濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不能滿足濕地生物多樣性保護(hù)的需要,特別是對(duì)濕地動(dòng)物的監(jiān)測(cè)和調(diào)查尚存在不足,建立統(tǒng)一的物種監(jiān)測(cè)和調(diào)查規(guī)范,加強(qiáng)生物多樣性監(jiān)測(cè)非常必要[48—49],可以為揭示生物多樣性變化機(jī)制和保護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù),也是制定合理的生物多樣性保護(hù)策略的重要前提。

3.1.5氣候變化及濕地碳匯潛力估算

濕地的各種生態(tài)服務(wù)功能為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和人類福祉提供重要保障,特別是在固碳和減緩全球氣候變化方面的作用已達(dá)成共識(shí)[50]。濱海濕地在吸收二氧化碳方面發(fā)揮重要作用,特別是紅樹林沼澤、海草床和鹽沼濕地等,其單位面積對(duì)碳儲(chǔ)存的貢獻(xiàn),要超過陸地生態(tài)系統(tǒng),被稱為藍(lán)碳[51]。而湖泊和沼澤濕地,其碳源/匯強(qiáng)度與水文條件變化密切相關(guān),碳收支估算的不確定性和難度更高,導(dǎo)致其固碳功能與固碳潛力估算存在爭(zhēng)議[52]。開展不同濕地類型碳通量原位觀測(cè)和碳儲(chǔ)量的長期定位觀測(cè)研究,有利于提高對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)中碳儲(chǔ)存的驅(qū)動(dòng)因素和影響機(jī)制的科學(xué)認(rèn)識(shí),對(duì)維持和發(fā)展?jié)竦氐墓烫紳摿? 增加陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫,達(dá)成“碳達(dá)峰， 碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要的實(shí)踐意義。

3.2 建立系統(tǒng)、科學(xué)的濕地監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,開展長期定位監(jiān)測(cè)

濕地生態(tài)系統(tǒng)研究的核心是濕地的結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)育演替等基本過程[28],濕地生態(tài)站的監(jiān)測(cè)指標(biāo)需表征和測(cè)度濕地生態(tài)系統(tǒng)特征和功能的變化,反映濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體特征,同時(shí)能服務(wù)于不同自然區(qū)或氣候帶內(nèi)同一濕地類型的自然過程或者同一個(gè)自然區(qū)內(nèi)不同濕地類型之間的對(duì)比研究。盡管不同類型濕地站監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系因濕地特點(diǎn)而異,難以完全統(tǒng)一,但是不同類型濕地站仍存在一些共性指標(biāo),如作為主要驅(qū)動(dòng)力的水文要素指標(biāo),生產(chǎn)力/生物量指標(biāo)等。將這些簡單、有效的共性指標(biāo)納入長期觀測(cè),可以提高不同濕地站之間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性和可比性。此外,根據(jù)不同類型濕地的特點(diǎn)制定一些個(gè)性化指標(biāo),作為自選性觀測(cè)指標(biāo),如濱海濕地生態(tài)站的潮汐觀測(cè)、沼澤濕地的積水水深和淹水時(shí)長等,將有利于加強(qiáng)對(duì)特定濕地生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵過程的深入理解。此外,濕地生態(tài)站監(jiān)測(cè)應(yīng)涵蓋濕地生態(tài)特征的變化, 除了濕地生態(tài)組分外,生態(tài)過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的監(jiān)測(cè)也非常關(guān)鍵,如植物物候、營養(yǎng)循環(huán)、物質(zhì)生產(chǎn)、棲息地面積等監(jiān)測(cè)指標(biāo)[53]。

3.3 推動(dòng)大尺度聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)研究,揭示濕地變化的過程機(jī)理

濕地生態(tài)站的長期建設(shè),還應(yīng)注重跨站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)研究,建立標(biāo)準(zhǔn)化的科研樣地,在區(qū)域尺度上開展時(shí)間序列的對(duì)比觀測(cè)與試驗(yàn)數(shù)據(jù),為濕地生態(tài)系統(tǒng)長時(shí)間、大尺度生態(tài)學(xué)對(duì)比研究、生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)及其功能演變研究、生態(tài)過程時(shí)空分異規(guī)律研究提供穩(wěn)定平臺(tái)[29]。濕地站的長期聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)應(yīng)注重以下方面：第一,相同濕地類型在不同自然區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)研究,如南方和北方的湖泊濕地,高原和平原的湖泊濕地,其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素可能有所不同；其次,在同一個(gè)自然區(qū)域里,生態(tài)系統(tǒng)在演變過程當(dāng)中濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化,如以流域?yàn)閱卧?研究其內(nèi)部不同濕地類型的變化；第三,開展與濕地生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)的其他類型生態(tài)站的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè),例如,沼澤濕地站還應(yīng)考慮河流、森林、農(nóng)田等生態(tài)站的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)?？傮w來講,結(jié)合我國濕地分布的特點(diǎn)和規(guī)律,可初步考慮從以下方向開展研究：第一、不同緯度梯度海陸交匯過程(營養(yǎng)輸入、水文變化)及其時(shí)滯效應(yīng)對(duì)水體富營養(yǎng)化的響應(yīng)過程與機(jī)理[40]；第二、不同濕地區(qū)營養(yǎng)(氮、磷)輸入與生產(chǎn)力及生物多樣性之間的協(xié)同作用機(jī)制；第三、水位梯度對(duì)不同類型濕地優(yōu)勢(shì)植被生物量分配及土壤微生物競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的影響[54—56]；第四、不同緯度梯度或氣候帶濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力及對(duì)氣候變化的響應(yīng)[50]等。

3.4 服務(wù)國家重大需求,支撐濕地生態(tài)修復(fù)和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

作為“山水林田湖草沙”生命共同體的重要組成部分,近年來濕地研究受到政府部門、科研機(jī)構(gòu)以及國際組織的高度重視,濕地生態(tài)系統(tǒng)研究正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期?；诓煌愋蜐竦厣鷳B(tài)站獲取的長期、連續(xù)的科學(xué)數(shù)據(jù),可為厘清陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯格局,提升濕地固碳潛力提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；為濕地生物多樣性保護(hù)和生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)模式；有力支撐“碳達(dá)峰，碳中和”、生物多樣性和國際重要濕地履約等國家戰(zhàn)略。同時(shí),濕地生態(tài)站的觀測(cè)和研究還將為京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設(shè)、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、長江大保護(hù)和長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)以及粵港澳和大灣區(qū)建設(shè)中相關(guān)政策和工程實(shí)施提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵濕地站還應(yīng)在支撐區(qū)域或地方生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程中發(fā)揮重要作用,如長江口、黃河口互花米草控制及長江中下游湖泊富營養(yǎng)化治理、白洋淀及上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理與退化濕地生態(tài)修復(fù)等。

3.5 加強(qiáng)濕地生態(tài)站科學(xué)研究的國際交流與合作

濕地生態(tài)站建設(shè)及其觀測(cè)和研究工作的開展,對(duì)解決區(qū)域內(nèi)的生態(tài)和環(huán)境問題發(fā)揮了重要作用。然而,我國濕地生態(tài)站在生態(tài)系統(tǒng)綜合觀測(cè)和系統(tǒng)研究方面與國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)尚存在差距,如美國NEON在生態(tài)系統(tǒng)“站網(wǎng)”監(jiān)測(cè)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系及數(shù)據(jù)共享建設(shè)方面起到了示范作用。加強(qiáng)同上述機(jī)構(gòu)的合作,將對(duì)提升單站點(diǎn)及濕地生態(tài)站網(wǎng)的綜合研究實(shí)力具有推動(dòng)作用。同時(shí),從國際化和全球的視野,強(qiáng)化與國際知名機(jī)構(gòu)在生物多樣性保護(hù)與觀測(cè)、氣候變化與濕地碳匯研究、跨國界濕地及遷徙物種的合作保護(hù)等領(lǐng)域的聯(lián)合研究,將為解決洲際或更大尺度濕地生態(tài)學(xué)問題做出貢獻(xiàn)。

4 小結(jié)

濕地生態(tài)站的發(fā)展方興未艾,在今后建設(shè)和發(fā)展中,應(yīng)針對(duì)不同濕地類型的特點(diǎn),建立系統(tǒng)、科學(xué)的共性和個(gè)性化監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,進(jìn)行統(tǒng)一、可比的科學(xué)監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)研究。進(jìn)一步加強(qiáng)濕地生態(tài)站建設(shè),填補(bǔ)現(xiàn)有濕地站布局的空缺,形成體現(xiàn)濕地分類和分布特點(diǎn)、具有層級(jí)結(jié)構(gòu)的濕地監(jiān)測(cè)站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)濕地長期定位監(jiān)測(cè)和聯(lián)網(wǎng)研究,服務(wù)于濕地相關(guān)的國家重大戰(zhàn)略需求。同時(shí),應(yīng)聚焦學(xué)科發(fā)展前沿,以濕地景觀格局及其環(huán)境效應(yīng)、水體的富營養(yǎng)化治理、外來物種入侵的影響機(jī)制及其調(diào)控、生物多樣性維持、氣候變化等科學(xué)問題為導(dǎo)向,制定清晰的目標(biāo)定位。此外,還應(yīng)加強(qiáng)與國際長期生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)的合作,提升濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和研究的能力,推動(dòng)在生物多樣性保護(hù)與觀測(cè)、氣候變化、跨界濕地及遷徙物種的合作保護(hù)等領(lǐng)域的國際合作。

致謝：本文寫作過程中得到中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所宋長春研究員、郭躍東研究員、復(fù)旦大學(xué)李博教授、鞠瑞亭教授、中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所張奇研究員、徐力剛研究員、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所謝永宏研究員、陳心勝研究員、中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所韓廣軒研究員、中國林業(yè)科學(xué)院濕地研究所張曼胤研究員的指導(dǎo),特此致謝。