鄱阳湖湿地生态修复理论与实践_刘青、鄢帮有、葛刚、谭晦如_9787030342782

鄱阳湖湿地生态修复理论与实践

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鄱阳湖湿地生态修复理论与实践是在国家科技支撑计划“鄱阳湖生态保护与资源利用研究”项目的“湿地生态修复、重建技术集成研究与示范”课题研究的基础上编撰而成。全书共分3个部分，第一部分是湿地退化与湿地修复概论，主要介绍湿地的功能、退化与修复以及湿地植被恢复技术；第二部分是关于鄱阳湖湿地演替与修复重建技术，主要介绍鄱阳湖湿地及其特征、鄱阳湖湿地景观格局及其动态、鄱阳湖湿地退化现状及其原因、鄱阳湖湿地生态修复技术；第三部分是鄱阳湖湿地修复与资源高效利用实践，主要介绍两个试验示范研究案例的情况，一个是在鄱阳湖双退区和退化湿地进行生态修复与重建试验示范的案例，另一个是在鄱阳湖单退区开展湿地修复与资源高效利用试验示范的案例。
鄱阳湖湿地生态修复理论与实践可供相关专业的科研和管理人员及高等院校本科生、研究生参考。

第一章　湿地功能、退化与修复
第一节　湿地生态系统及其主要生态功能
一、湿地与湿地生态系统
湿地的概念有广义和狭义之分。在狭义上一般被认为是陆地与水域之间的过渡地带；在广义上则被定义为地球上除海洋（水深6m以上）外的所有大面积水体。1971年在拉姆萨尔通过了《湿地公约》，该公约将湿地定义为：“天然或人造、永久或暂时之死水或流水、淡水、微咸或咸水沼泽地、泥炭地或水域，包括低潮时水深不超过6m的海水区”。《湿地公约》中的湿地定义是广义定义。一般而言，湿地的起源分为水体湿地化、陆地湿地化和海岸带演化3种类型（马学慧和牛焕光，1990）。水体湿地化包括湖泊湿地化、河流湿地化、水库湿地化等；陆地湿地化包括森林湿地化、草甸湿地化、冻土湿地化等；海岸带湿地的发育则包括三角洲湿地、潮间带湿地、海岸?湖湿地和平原海岸湿地等（殷康前和倪晋仁，1998）。
按照湿地的广义定义，全世界约有天然湿地85580万hm2，占地球陆地总面积的6.4%（王宪礼和李秀珍，1997）。我国是世界上湿地资源最为丰富的国家之一，湿地面积仅次于加拿大、俄罗斯和美国，位居世界第四（赵魁义，1999）。我国湿地众多，从寒温带到热带、从沿海到内陆、从平原到高原山区都有湿地分布，一个地区内常常有多种湿地类型，一种湿地类型又常常分布于多个地区。根据1995～2003年全国湿地资源调查统计结果表明，我国现有100hm2 以上的各类湿地总面积为3848万hm2（不包括香港、澳门和台湾的数据，也不包括水稻田湿地），包括近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和库塘湿地五大类。其中，自然湿地面积为3620万hm2，占全国湿地面积的94.07%；库塘湿地面积为228万hm2，占全国湿地面积的5.93%。自然湿地中，近海与海岸湿地面积为594万hm2，占全国湿地面积的15.44%；河流湿地面积为821万hm2，占全国湿地面积的21.34%；湖泊湿地面积为835万hm2，占全国湿地面积的21.70%；沼泽湿地面积为1370万hm2，占全国湿地面积的35.60%。
湿地是地球表层生态系统的重要组成部分，它是水陆相互作用形成的具有特殊功能的自然综合体，它包括所有的陆地淡水生态系统（如河流、湖泊、沼泽）以及陆地和海洋过渡地带的滨海湿地生态系统，同时还包括了海洋边缘部分咸水和半咸水水域（吕宪国和刘晓辉，2008）。湿地生态系统支持了全部淡水生物群落和部分盐生生物群落，它兼有水域和陆地生态系统的特点，具有极其特殊的生态功能，是地球上最重要的生命保障系统。因此，国际上通常把森林、海洋和湿地并称为全球三大生态系统。一般来讲，湿地生态系统具有如下特征（江春波等，2007；吕宪国和刘晓辉，2008）：
（1）独特的自然环境。湿地表面长期或季节性处于过湿或积水状态，发育了水成或半水成土壤，生长了湿地植物。
（2）丰富的生物多样性。由于湿地是陆地与水体的过渡地带，因此它同时兼具丰富的陆生和水生动植物资源，形成了其他任何单一生态系统都无法比拟的独特生境。湿地具有复杂的动植物群落，对于保护物种、维持生物多样性具有难以替代的生态价值。
（3）高效的生产力。湿地生态系统与其他任何生态系统相比，初级生产力较高。据报道，湿地生态系统每年平均生产蛋白质9g/m2，是陆地生态系统的3.5倍。
（4）系统的多变性。湿地生态系统是水文、土壤、植物、气候等因素相互作用所形成的自然综合体。当这些因素受到自然或人为活动干扰时，都会或多或少地导致生态系统的变化。特别是水文状态的显著改变会直接影响生物群落结构，改变生态系统状态。当水量减少以至干涸时，湿地生态系统演变为陆地生态系统；当水量增加时，又会逐渐恢复为湿地生态系统。
（5）突出的综合效益。湿地具有综合效益，它既有调蓄洪水、涵养水源、调节气候、净化水质、保存物种、提供栖息地等众多生态功能，发挥着无可替代的生态效益；也为工业、农业、能源、医疗业等提供大量生产原料，产生直接的经济效益；同时，作为科学研究、教育基地和休闲娱乐的重要场所，具有显著的社会文化效益。
二、湿地生态系统组成与结构
根据生态学的定义，湿地生态系统是由湿地生物群落与无机环境相互作用而形成的统一整体。生态系统的基本组分通常包括非生物的物质与能量、生产者、消费者与分解者等。由于分解者消耗的物质通常直接或间接来自于生产者，因此有时也将分解者视为消费者。
在湿地生态系统中，非生物环境主要包括大气环境、水环境和土壤环境3个方面。独特的水文环境使得湿地生态系统既不同于排水良好的陆地生态系统，又不同于开放式的水生生态系统。湿地水文过程通过改变湿地的理化环境来影响湿地生态系统的类型、结构与功能，进而控制着湿地生态系统的形成与演化（章光新等，2008）。一般来讲，湿地至少具备以下3个环境特征之一（贾忠华等，2001）：①至少间歇地具有适宜湿地植物生长的环境；②基层主要是未被排水的湿地土壤；③若基层不是土壤，则在每年生长期的一段时间内处于水饱和状态或被浅水所覆盖。
在湿地生态系统中，生产者是指将无机物合成有机物的生物，主要包括光合细菌、小型藻类和大型水生植物等。大型水生植物是指除小型藻类以外的所有水生类群，包括非维管束植物、低级维管束植物和高级维管束植物，这类植物的一部分或全部永久或至少一年中数月沉没于水中或漂浮在水面上。按生活型，一般把大型水生植物分为湿生植物、挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物。在稳定的湖体中，水生高等植物的分布规律是自沿岸带向深水区呈同心圆式的分布，各种生活型带间是连续的，从沿岸向湖心方向各生活型的位置依次为湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物，漂浮植物则分布其间。大型水生植物的植被结构比陆生植被简单，一般各层片基本不重叠，植物群丛基本为单优势群丛或两种共同优势群丛。植被类型分为湿生、挺水、根生浮叶、漂浮和沉水等类型。
浮游植物则是另一种重要的生产者，在清水湿地中大型水生植物是主要生产者，而在浊水湿地中浮游植物转化为主要生产者。
在湿地生态系统中，消费者是指以其他动植物为食的各种动物，主要包括浮游动物、底栖动物、鱼类、虾蟹类、爬行类、鸟类等。直接吃植物的动物是一级消费者，如鲢鱼、草鱼等植食性鱼类；以植食性动物为食的动物是二级或二级以上消费者，如鳜鱼、鲶鱼、乌鳢等肉食性鱼类和部分水禽；有些鱼类是杂食性的，如各种鲤科鱼类，它们吃水藻、水草，也吃无脊椎动物。
在湿地生态系统中，分解者（氧化还原者）是指将有机物分解为无机物的生物，主要包括细菌、真菌和腐生动物等。分解者对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义，是生态系统不可缺少的一个组成成分。由于有机物分解是一个非常复杂的逐步降解过程，除了细菌和真菌两类主要分解者外，其他大大小小以动植物残体为食的各种动物也在物质分解过程中发挥着独特的作用。
湿地生态系统结构复杂，随着时间（或季节）的不同，会出现不同的生态景观类型，包括水域景观、陆地景观、水陆交替的景观、不同生物类群组合的景观等。在空间上，表现出水平分布上的水、陆及其植被的镶嵌性，垂直分布上的深水、浅水、地面、空中的成层性等。同时，湿地生态系统的营养结构也非常复杂，湿地生态系统中的各种生物组分通过取食与被取食构成了复杂的食物链。一个湿地生态系统中常存在着许多条食物链，由这些食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系称为食物网。食物网能直观地描述生态系统的营养结构，是进一步研究生态系统功能的基础。一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭（孙儒泳等，1993）。湿地生态系统通过食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，并以食物营养为纽带形成湿地生态系统基本的物质循环与能量流动（图1.1）。
三、湿地生态系统服务功能①
生态系统服务研究始于20世纪70年代，到了90年代，随着《自然的服务：人类社会对自然生态系统的依赖性》一书的出版和“世界生态服务和自然资本的价值”一文的发表，生态系统服务才得到广泛的认可和重视（Costanzaetal.，1997；Daily，1997）。由于生态系统服务的广泛性和多样性，人们对生态系统服务理解的深度和广度不同。目前，生态系统服务的定义和分类体系还不是非常明确和严密，千年生态系统评估（millenniumecosystemassessment，MA）综合了Daily和Costanza等的研究成果，将生态系统服务定义为人们从生态系统中所获得的利益（ecosystemservicesarethebenefitspeopleobtainfromecosystems），并按照功能的不同将生态系统服务分为供
①在本书中，“生态系统服务功能”、“生态服务”等中文术语所表达的意思基本上与“生态系统服务”（eco-systemservice）一词相似。准确地说，生态系统功能（ecosystemfunction）才是提供生态系统服务的基础。湿地生态系统功能是指在湿地生态系统中发生的一般或特征化的自然过程。而湿地生态系统服务是功能所导致的对人类生存有益的结果，如较干净的水、较好的景观以及人类健康风险的减小等。
给服务、调节服务、文化服务和支持服务（MA，2003）。
虽然MA的生态系统服务分类还存在着一定的缺陷（Wallace，2007），但它是目前最系统的分类体系。供给服务（provisioningservice）是指从生态系统中获取的产品，包括食物、纤维、淡水、燃料、基因资源、生化药剂、天然药物等；调节服务（regulatingservice）是指从生态系统过程的调节作用中获得的利益，包括空气质量调节、气候调节、水文调节、侵蚀控制、人类疾病控制、生物控制、授粉等；文化服务（culturalservice）是指人类通过丰富精神生活、发展认知、思考、娱乐和审美等活动从生态系统获得的非物质利益，包括文化多样性、精神和宗教价值、教育功能、激励功能、社会关系、故土情、文化遗产、娱乐和生态旅游等。支持服务（supportingservice）是其他各种生态系统服务的基础。其他各种服务对人类产生直接的和短期的影响，而支持服务通过影响其他各种服务对人类产生间接的、长期的影响。例如，人类并不直接利用形成土壤的服务，但是土壤形成功能的变化通过影响供给服务中的食物生产功能将间接影响到人类。有些服务，如侵蚀控制，如果它对人类产生直接影响且影响是短期的，则属于供给服务；如果它对人类产生间接影响且影响是长期的，那么就属于支持服务。支持服务包括初级生产、制造氧气、形成土壤和保持、养分循环、水循环和提供栖息地等。
根据MA的分类，湿地生态系统的主要服务功能及其关系如图1.2所示。下面主要介绍一些重要的湿地生态系统服务功能。
（1）初级生产：湿地接纳来自水陆和大气沉降的营养物质，肥力好，初级生产力高。据测算，辽河口湿地芦苇群落初级生产力达8.3～20.0t/（hm2?a）；三江平原沼泽湿地植被初级生产力平均为3.74t/（hm2?a）（国志兴等，2008）。全球沼泽生态系统的平均净初级生产力为200kg/（hm2?a）（干重），湖河生态系统的平均净初级生产力为50kg/（hm2?a）（干重）（LiethandWhittaker，1985）。湿地的次级生产力目前尚不十分清楚，有待今后加强这方面的研究。
（2）提供产品：湿地生态系统能够为人类提供大量的农产品和原材料（傅娇艳和丁振华，2007）。这里的农产品是指大农业中的农产品，包括种植业、林业、牧业和渔业等方面的产品。此外，湿地特殊的生境使得大部分有机残体沉积于冷渍厌氧环境中形成泥炭或腐泥。泥炭或腐泥是宝贵的矿产资源，在农业、工业、能源和环保等方面具有广阔的应用前景。
（3）调节气候：湿地是全球气候的“稳定器”，它可以吸收和转换温室气体CO2和CH4，对全球气候变化有重要影响（孟宪民，1999；王毅勇等，2003）。外来物质进入湿地后，一部分在湿地土壤中沉积下来，一部分成为生物生产的物质基础。其中，泥炭湿地是陆地表面最大的碳储存库，是CO2、NO2、CH4等温室气体的最重要的汇，对调节全球气候变化具有重要的作用（刘兴土和吕宪国，2004）。另外，湿地还可以影响局地小气候。湿地一般有加大的水面或者较高的潜水位，水分供应非常充足，近岸区域湿地植物茂密，水面蒸发和植物的蒸腾作用都很强烈，使得湿地周围的局地气候比其他区域略微湿润。而且，由于湿地中有大量的热容量较大的水，夏季对周边地区有降温的作用，冬季有增温的作用。
（4）调蓄洪水，涵养水源：湿地是流域水资源和水循环的重要组成部分，它可以调蓄洪水、涵养水源（补充地下水），其独特的水文功能对维持流域生态系统的健康具有十分重要的意义（张明祥，2008）。我国的降水季节和年际分配不均，在洪水季节湿地可以起到容蓄洪水，在干旱季节湿地又可以补给河川径流，通过湿地的调节可以避免或弱化旱涝灾害。在各类湿地中，河流、湖泊和沼泽的蓄水能力较强。此外，湿地植物能够减轻或防止水流冲击堤岸，起到护堤作用，沿海红树林在这方面的作用尤为突出。
（5）净化水质：湿地生态系统通过物理、化学和生物过程的组合来实现降解污染物、净化水质的功能（Moore，2008）。对于湖泊湿地，由于能够承纳大量的河水，有着巨大的稀释作用；同时，河流入湖后流速骤减，有利于水中悬浮物和溶解物的混合与沉积，部分营养物、有害物与沉积物结合起来沉降在水底，使水体得到净化。另外，湿地中的水生和湿生植物能够吸收或吸附水体或沉积物中的营养物、重金属元素以及其他的有害物质，从而降解污染，净化水质。因此，湿地也被誉为大自然的“肾脏”。

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