國外城市濕地研究的現狀、問題及前瞻

李春華，江莉佳，曾 廣

（1.中南林業科技大學 理學院，湖南 長沙 410004；2.北京師范大學 地表過程與資源生態國家重點實驗室，民政部/教育部減災與應急管理研究院，環境演變與自然災害教育部重點實驗室，北京 100875）

國外城市濕地研究的現狀、問題及前瞻

李春華1,2，江莉佳1，曾 廣1

（1.中南林業科技大學 理學院，湖南 長沙 410004；2.北京師范大學 地表過程與資源生態國家重點實驗室，民政部/教育部減災與應急管理研究院，環境演變與自然災害教育部重點實驗室，北京 100875）

城市濕地對城市的可持續發展起著重要作用。目前，國外學者對城市濕地的研究越來越深入，主要集中在以下三個方面：（1）城市濕地生態系統要素的研究；（2）城市生態系統的功能研究；（3）城市濕地規劃管理研究。國外學者對城市濕地的研究，主要存在兩個問題：（1）對城市濕地的定義不完善；（2）對城市濕地的研究尚集中在對濕地單要素的研究方面。以此為基礎，提出城市濕地研究的系統科學方法及研究技術路線。

城市濕地研究；國外研究進展; 功能；定義；技術路線

近幾十年來，隨著城市的發展和城市化進程的加快，城市環境問題日益突出，導致濕地被侵占、改造甚至消亡，影響到人類自身的健康發展[1]，因此提出了以城市濕地為對象的研究。隨著人類對城市問題不斷的深入認識，對城市濕地進行水質監測、園林保護，城市濕地對人類活動的影響等方面的研究日益增多[2-4]。

人們越來越認識到了城市濕地的重要性，對城市濕地的恢復和保護方面的研究越來越多。城市濕地對城市生態建設起著至關重要的作用，濕地是城市生態環境結構中十分重要的組成部分，是城市生態系統的核心內容。現代城市已不再單純追求經濟利益，而選擇走生態型、可持續型城市發展之路。濕地可以視為地球之腎，相應地，

城市濕地可以視為城市之腎。城市濕地在城市生態中起著不可替代的作用，是建立生態型和可持續型城市不可替代的生態系統。目前，世界上更多的國家都認識到濕地對建設生態城市的重要性，各種關于城市濕地保護、恢復、重建、規劃等方面的研究項目和研究組織相繼出現[5-7]，并取得了一定的研究成果，尤其是建設人工濕地進行水質凈化方面成就更為突出。

1 國外城市濕地研究進展

總的來說，國外對城市濕地這個系統的研究主要集中在以下幾個方面：（1）城市濕地生態系統要素的研究；（2）城市生態系統的功能研究；（3）城市濕地規劃管理研究。

1.1 城市濕地生態系統要素研究

1.1.1 對城市濕地水文要素的研究

濕地的水位、水量是濕地生態系統的主要因素，對濕地功能有重要影響。JESSE FOR[8]對美國阿拉斯加的濕地水文條件進行調查，特別重視對濕地水量的流入、流出和濕地高水位的調節方面的研究。通過研究發現：（1）該地區測得的年降水量大于美國大部分地區年蒸發量，為冰原濕地的發展創造條件；（2）在融雪水文循環中，土壤中的冰塊不利于蓄洪或地下水的補給；（3）在該生態系統中凍土的存在是至關重要。Catherine R.Owen[9]對美國中南部的威斯康星州的河濱城市泥炭地的水文進行預測，同時對該地區的地下水和地表水的流動模式進行了描述。James P. Gibbs[10]對美國東北部兩個地區的濕地研究發現人口密度與濕地面積和濕地的生態多樣性呈負相關。

1.1.2 城市濕地土壤或濕地中污染物及沉積物的研究

在對城市濕地的保護研究中，目前不只是集中在對城市濕地保護理論上的研究，而且許多學者重視對城市濕地周圍土壤或濕地水質中污染物及沉積物的研究。K.L. Kimbrough[11]對伊麗莎白河周圍土壤中多環芳香烴碳氫化合物（PAHs）的情況進行評估，得出濕地相鄰土壤中沉積物中PAH最大的來源是商業用地和汽車（52～69%）。Kerry A. Thurston[12]對1993年夏天城市濕地徑流中鉛和烴類進行檢測，檢測出在濕地入口附近的沉積物中該類物質濃度比其他地方高。R. G. Brown[13]對Minneapolis-St. Paul Metropolitan地區城市濕地徑流中的沉積物和營養物質的流入和流出物進行研究，發現大部分沉積物和營養物質都是在4月下旬至7月中旬沉積的。Carol A. Johnston[14]通過St.Paul, Minnesota 9個縣市的航片對濕地的水質和數量進行觀測，得出濕地要更有效地去除懸浮固體，就需在高流量期間除去全磷和氨，在低流量時段除去硝酸鹽。Elias Dimitriou[15]對高度工業化的集水區和城市濕地地下水相關性做了風險評估，表明由于現在土地利用的問題即使是較高水位的地下水層也有可能受到污染。J.E. Grayson[16]對城市濕地生境恢復進行評估分析，認為人為干擾、恢復物種不明確等導致城市濕地恢復難以進行，即使恢復成功也與自然生態不相符。城市濕地對水質起著凈化作用，在濕地對凈化水質方面研究也比較廣泛，Mbabazi Jolocam[17]對烏干達的維多利亞湖進行研究發現該湖受重金屬污染是由于土壤中的重金屬進入食物鏈造成的。

1.1.3 對城市濕地生物的研究

現在興起了對城市及其周邊動植物的研究。Ehrenfeld Joan G[18]對城市濕地外來物種入侵進行了研究，認為外來物種是影響城市濕地主要原因。Steven J. Hall[19]的研究表明，由于本土苔草植物種子枯竭導致草甸濕地逐漸消亡，可以引進適合城市徑流的外來苔草植物對草甸濕地進行恢復。Joan G. Ehrenfeld[20]對外來物種管理與城市濕地環境的關聯進行研究，結果表明城市濕地受人為干擾較多，許多原因能夠導致外來物種入侵，泥沙沉積、水文變化等自然因素和濕地周邊的城市土地利用都對外來物種入侵有影響。Finn C. Pillsbury[21]對美國愛荷華州中部的61處城鄉濕地進行調查，采用典范對應分析研究無脊椎和脊椎動物群落結構模式，結果顯示城市密度與脊椎動物豐富度呈現負相關性。Tonja Koob[22]研究發現成功設計建造濕地需要持續供應水或植物能抵御干旱條件。MELISSA E.[23]通過DNA標記對澳大利亞墨爾本地區的大搖蚊種群進行跟蹤研究，濕地中鹽度、水體深度及河岸植被都對大搖蚊的生存很重要。

國外學者對這一方面的研究較多，總體來說，在對植物的研究方面，主要集中在對外來物種對城市濕地的影響方面，城市濕地受外來物種的影響較大，可以適當地引進外來物種對城市濕地進行恢復；在對動物的研究方面，主要是研究動物群落對城市濕地生態環境的影響。

1.2 城市生態系統的功能

1.2.1 城市濕地對城市生態環境影響及城市濕地保護的研究

人們最先意識到濕地在城市建設方面起著至關重要的作用，特別是對城市的生態環境起著決定性的作用。現在，越來越多的城市建立了城市濕地公園來改善城市生態環境，對城市濕地的保護已經刻不容緩。許多學者在這方面進行了深入研究且取得了一定的成就。Qipeng Liao[24]闡述了在城市濕地公園建設中鄉土景觀元素可以發揮傳承地方文化，節約資源和提高生態效益的作用。Alison Gillespie[25]提出了城市濕地保護新方案，在對濕地進行保護是主要是對濕地生物多樣性進行保護。Craig E. Colten[26]對新奧爾良的城市濕地進行研究，提出在濕地研究中應該關注城市濕地的生態研究，建立各種濕地保護區對濕地進行保護。

1.2.2 城市濕地對房屋價格影響的研究

現階段，人們對房屋周邊環境要求越來越高，許多學者認識到了與城市濕地的距離對房價有影響。Sorada Tapsuwan[27]等人通過Hedonic資產評估方法評估澳大利亞西部的珀斯城市濕地，發現離濕地的距離越近，房屋價格越高。Brent L.Mahan[28]運用房地產價格的方法對俄勒岡州波特蘭市的城市濕地價值進行評價，濕地影響住宅物業的價值，不同類型的濕地對住宅的價格影響不同。目前濕地對房價影響的研究還較少，只集中在距離濕地遠近對房屋價格的有影響且距離濕地越近房價越高，沒有形成較為系統的研究方法。

1.2.3 城市濕地對城市熱島效應的緩解作用研究

隨著城市化進程的加快，城市濕地減少，城市熱島效應也在加劇，城市濕地對城市熱島效應緩解作用，許多學者提出了保護城市濕地及緩解城市熱島效應的相關建議及今后的研究方向。

1.3 城市濕地規劃管理

國外對城市濕地的研究，最早主要是在城市建設方面，一些學者提出了河湖水系或沼澤都是城市規劃布局的內容和對象，如古羅馬地下排水系統與河道的組成關系[29]。之后，在美國、澳大利亞、瑞典、英國等對濕地研究較為先進的國家，也最早針對城市濕地進行了研究，而且取得了一定成就。其中Laura E J和Joan G E等人[30-33]首先意識到了濕地在城市景觀規劃中的地位和作用。在一些發展中國家，如非洲的烏干達、亞洲的印度等[34-35]，也都普遍意識到了城市濕地對城市發展不可忽視的地位和作用，也針對城市濕地做了研究，取得一定的成功。

2 城市濕地研究中存在的問題

總的來說，國外對城市濕地的研究在廣度上尚未形成綜合性強的成果，在深度上有許多基礎理論問題尚在討論，目前尚缺少系統的城市濕地規劃方面的成果或專著。

2.1 城市濕地定義不完善

目前，對城市濕地的定義存在很大的爭議，最簡單的城市濕地定義為分布于城市(鎮)的濕地稱為城市濕地。這對于一個學科名詞而言是完全不夠的。在城市濕地的定義中，必須要有4大要素，即水文、地貌、植物、動物。綜合以上對城市濕地進行定義，城市濕地是指在城市境內及其周邊地區被水所覆蓋，有周期性水生植物生長，且有穩定的動物種群的自然或人工生態系統。它是城市排毒養顏的腎器官，具有重要的水源涵養、環境凈化、氣候調節、生物多樣性保護、教育科普等生態服務功能。由此可見，在對城市濕地定義中對城市濕地要素之間的關系涉及較少，濕地結構和功能之間的研究不深入。

2.2 城市濕地的研究大多涉及單要素的探討

目前對城市濕地的研究中，大多集中在對城市濕地的水文、水中動植物及功能等單要素研究方面，城市濕地進行單要素研究是城市濕地研究的基礎，但是對濕地結構研究較少。在研究中涉及濕地系統功能的研究，例如污水等的凈化和防洪抗旱等進行了比較透徹的研究，然而對結構和功能之間的關系研究較少。現有的研究往往把城市濕地作為城市規劃中一個重要因素，但是對濕地在城市規劃中景觀格局理論及方法研究不足。

2.3 景觀整體格局及變化機制研究不足

目前對城市濕地格局研究較少，要素研究為格局研究提供了基礎，但要素研究不能取代格局研究，現在對城市濕地的要素研究已經成熟，在此基礎上，對城市濕地進行格局研究已經刻不容緩。濕地景觀生態規劃更具前瞻性，對城市可持續發展起到更大作用，并對構建城市濕地景觀生態規劃研究理論框架有積極意義。

對城市濕地景觀演變驅動力研究，能夠確定目前城市濕地萎縮原因，在結合濕地當地具體情況，對城市濕地進行改造、恢復和重建，在此基礎上形成系統的研究方法，建立完善的濕地恢復成效評估標準。

3 城市濕地研究展望

3.1 城市濕地系統科學定義

圖1揭示了城市濕地的科學內涵。圖（1a）反映了城市濕地的環境因素，城市濕地位于人口密集經濟高度發達的城市化地區，與非城市濕地相比城市濕地所受人為干擾程度較大，交通、住宅等用地都會對城市濕地產生影響，城市濕地的面積、水位等基本要素的變化都會都會受到城市環境的影響；圖（1b）表示城市濕地系統的構成要素，主要包括濕地水分，水中動植物等，各種要素都有自身的特點和變化規律，示例中是城市濕地水的動態平衡狀況，包括水的流入與流出，水是濕地生態系統的核心；圖（1c）顯示城市濕地各要素及要素與濕地城市環境之間的關系，在城市大環境的影響下，城市濕地中水文、動植物和地貌影響著城市濕地的景觀和功能；圖（1d）是城市濕地的主要功能。濕地系統要素決定系統功能，不同城市化地域濕地要素及相互作用方式不同，導致城市濕地在防洪、污水凈化和城市景觀功能區別較大。

圖1 城市濕地系統的科學內涵Fig.1 Scientif i c meanings of urban wetland system

結合圖1從系統結構和功能關系的角度，可以對城市濕地內涵進行界定，城市濕地是指位于城市中，由水文、地貌、植物、動物等要素構成的，要素之間相互聯系相互作用形成的具有防洪、污水凈化和氣候調節等特定功能的一種水陸生態系統。這種定義為城市濕地的分類提供基礎，也為城市濕地景觀規劃提供理論支撐。

3.2 濕地研究的技術路線

圖2是未來城市濕地研究的理論框架。該框架由三部分組成：（1）加深對濕地單要素的研究；（2）景觀格局研究；（3）濕地規劃與格局研究相聯系。城市濕地研究的三個部分是相互聯系的，城市濕地要素研究是濕地景觀研究的基礎，景觀研究是城市濕地規劃的基礎，濕地規劃是對濕地要素與濕地功能的有機結合。

城市濕地作為一個研究系統，要素研究是系統研究的基礎，濕地系統中的養分、水、光、溫度、生物量、種群密度、植被鑲嵌體、地形、土地利用等濕地結構研究的基礎，利用遙感技術和野外考察、測量等獲取濕地要素數據為濕地系統研究提供前提。

濕地格局研究沿著兩條思路，一條是通過對濕地水生動植物、土壤等要素進行非連續性類型圖分析，求算格局指數，另一個是對濕地生物量分布、種群密度分布、地形等要素進行連續性變量分析，獲得空間變化趨勢、空間自相關等規律進行空間統計分析。兩種分析方法可以揭示城市濕地變量的空間非連續性變量和空間非連續性變量的時空演變規律，為城市規劃提供理論基礎。

在對城市濕地進行規劃時必須先確定濕地面積和濕地的空間分布，城市作為一個整體，需要多少濕地才能維持城市生態的平衡，或是凈化城市所產生的城市污水等，根據城市濕地的功能確定城市所需的城市濕地面積，另一方面根據城市濕地功能不同，對城市濕地的布局不同，如：防洪濕地分布在城市上游，景觀濕地在居民集中區等。這樣，城市濕地才能夠既滿足人們對自然環境的需求又能滿足城市生態景觀的要求。

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圖2 城市濕地研究的技術路線Fig. 2 Technical routes for urban wetland researches

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Achievements, limitation and prospectives: overseas urban wetlands researches

LI Chun-hua1,2, JIANG Li-jia1, ZENG Guang1
(1.School of Sciences, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. State Key Lab. of Earth Surface Processes and Resource Ecology, Beijing Normal University, Academy of Disaster Reduction and Emergency Management Aff i liated to Ministry of Civil Affairs & Ministry of Education, Key Lab. of Environmental Change and Natural Disaster, Ministry of Education of China, Beijing 100875, China)

Urban wetlands play an important role for city’s sustainable development. At present, wetland research abroad mainly concentrates on the following aspects: (1) urban wetland ecological system elements, (2) function of urban ecological system, and (3)urban wetland planning and management. And the limits of latest research include: (1) the def i nition of urban wetland def i nition is not well def i ned; (2) it focuses only on single factor research of wetlands. In view of this, new methods and research technical route are put forward for urban wetlands researches.

study of urban wetland research; overseas research progress; function; def i nition；technical route

S714.7

A

1673-923X(2012)12-0025-06

2012-06-13

李春華( 1970-)，男，湖北人，博士，副教授，主要從事自然災害風險評估與管理研究；E-mail: lichunhuahubu@ 126.com

[本文編校：羅 列]