濱海新區(qū)北大港濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系研究

常 華，喬建哲，馮海云

(1.天津泰達(dá)自來(lái)水公司，天津300457;2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300457;3.天津天發(fā)源環(huán)境保護(hù)事務(wù)代理中心有限公司，天津300384)

1 濕地生態(tài)恢復(fù)的程序和技術(shù)體系

1.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的程序

目前學(xué)界普遍認(rèn)為，濕地生態(tài)恢復(fù)的重要程序包括:確定恢復(fù)對(duì)象的時(shí)空范圍;評(píng)價(jià)樣點(diǎn)并鑒定導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化的原因及過(guò)程(尤其是關(guān)鍵因子);找出控制和減緩?fù)嘶姆椒?根據(jù)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化條件決定恢復(fù)與重建的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能目標(biāo);制定易于測(cè)量的成功標(biāo)準(zhǔn);發(fā)展在大尺度情況下完成有關(guān)目標(biāo)的實(shí)踐技術(shù)并推廣;恢復(fù)實(shí)踐;與土地規(guī)劃、管理部門(mén)交流有關(guān)理論和方法;監(jiān)測(cè)恢復(fù)中的關(guān)鍵變量與過(guò)程，并根據(jù)出現(xiàn)的新情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整［1］，操作過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的重要操作程序與內(nèi)容

首先應(yīng)明確被恢復(fù)對(duì)象，確定退化系統(tǒng)的邊界，包括生態(tài)系統(tǒng)的層次與級(jí)別、時(shí)空尺度與規(guī)模、結(jié)構(gòu)與功能;然后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)退化進(jìn)行診斷，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)退化的基本特征、退化原因、過(guò)程、類(lèi)型、程度等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析。

結(jié)合退化生態(tài)系統(tǒng)所在區(qū)域的自然系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和技術(shù)力量等特征，確定生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)，并進(jìn)行可行性分析;在此基礎(chǔ)上，建立優(yōu)化模型，提出決策和具體的實(shí)施方案。

對(duì)所獲得的優(yōu)化模型進(jìn)行試驗(yàn)和模擬，并通過(guò)定位觀測(cè)獲得在理論上和實(shí)踐上都具有可操作性的恢復(fù)與重建模式。對(duì)成功的恢復(fù)與重建模式進(jìn)行示范推廣，同時(shí)進(jìn)行后續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

1.2 濕地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)體系

當(dāng)濕地的破壞程度相對(duì)較小時(shí)，可以采用直接恢復(fù)的方法，但當(dāng)濕地環(huán)境破壞已經(jīng)比較嚴(yán)重以至于不能直接進(jìn)行恢復(fù)的時(shí)候，需采用一些方法和技術(shù)來(lái)重建濕地。由于自然演替需要的時(shí)間很長(zhǎng)，通常不會(huì)完全采用這種方法進(jìn)行濕地的再生，不過(guò)演替再生可以為淡水濕地的生態(tài)恢復(fù)提供穩(wěn)定、長(zhǎng)期的基礎(chǔ)，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)比較好的生態(tài)恢復(fù)起點(diǎn)。

進(jìn)行濕地的生態(tài)恢復(fù)很可能要面對(duì)一些重要的不利因素，這些因素來(lái)源于濕地外的破壞。濕地的水和營(yíng)養(yǎng)供給都來(lái)源于外部。因此，相對(duì)于許多其它棲息環(huán)境而言，濕地受外界影響更深。有效的修復(fù)往往需要控制整個(gè)流域，而不僅僅是濕地本身。實(shí)際上，在不同退化濕地生態(tài)系統(tǒng)中，其恢復(fù)目標(biāo)、側(cè)重點(diǎn)及其選用的配套關(guān)鍵技術(shù)往往會(huì)有所不同。盡管如此，對(duì)于一般退化濕地生態(tài)系統(tǒng)而言，大致需要或涉及以下幾類(lèi)基本的恢復(fù)技術(shù)體系。

從生態(tài)系統(tǒng)的組成成分角度看，恢復(fù)主要包括非生物和生物系統(tǒng)的恢復(fù)［2］。無(wú)機(jī)環(huán)境的恢復(fù)技術(shù)包括水體恢復(fù)技術(shù)(如控制污染、去除富營(yíng)養(yǎng)化、換水、積水)、土壤恢復(fù)技術(shù)如耕作制度和方式的改變、施肥、土壤改良、表土穩(wěn)定、控制水土侵蝕、換土及分解污染物等。生物系統(tǒng)的恢復(fù)技術(shù)包括(物種的引入、品種改良、植物快速繁殖、植物的搭配、植物的種植、林分改造等)、消費(fèi)者(捕食者的引入、病蟲(chóng)害的控制)和分解者(微生物的引種及控制)的重建技術(shù)和生態(tài)規(guī)劃技術(shù)(RS、GIS、GPS)的應(yīng)用。見(jiàn)表 1。

表1 濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系

2 研究區(qū)域概況

2.1 地理位置與研究范圍

天津北大港濕地自然保護(hù)區(qū)位于天津市大港區(qū)的東南部，東鄰渤海，與天津古海岸與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)上古林貝殼堤相鄰。地理坐標(biāo):東經(jīng)117°11'～ 117°37'，北緯 38°36'～ 38°57'。本區(qū)包括北大港水庫(kù)、沙井子水庫(kù)、錢(qián)圈水庫(kù)、獨(dú)流減河、官港庫(kù)、李二灣水庫(kù)、沿海灘涂和獨(dú)流減河下游共7個(gè)區(qū)域，4種類(lèi)型(即湖泊濕地、河流濕地、海岸灘涂濕地、沼澤濕地)。濕地總面積442 40hm2，約占大港區(qū)總土面積的39.7%，可蓄水5億m3。

(1)北大港水庫(kù)。北大港水庫(kù)位于大港區(qū)中心地帶，庫(kù)區(qū)東面與津歧公路相隔1km，距渤海灣陸地界6km;西面通過(guò)馬圈引河再經(jīng)馬圈閘與馬廠減河溝通，并與原趙莊鄉(xiāng)9個(gè)村莊毗鄰;東南部隔穿港公路與大港油田毗鄰;北側(cè)與獨(dú)流減河行洪道右堤緊鄰。庫(kù)區(qū)占地面積16 400 hm2。設(shè)計(jì)庫(kù)容5.0億m3，庫(kù)區(qū)地面高程最低4.83m。

(2)沙井子水庫(kù)。東圍堤—北圍堤—太沙路南—青靜黃左堤，面積680 hm2。

(3)錢(qián)圈水庫(kù)。洋蘇路—205國(guó)道—西圍堤外延500m—南圍堤外延500m，面積1 758.3 hm2。

(4)官港湖。李港鐵路—北部邊界溝—西排干—李港鐵路，面積2 140 hm2。

(5)李二灣。津歧路—子牙河右堤—太沙路延至北排河堤，面積 5 834.1 hm2。

(6)沿海灘涂。渤海大港低潮線—獨(dú)流減河河口延長(zhǎng)線—濱海東路以東—天津造紙廠葦場(chǎng)北堤—津歧路—北排河口，面積9 316.7 hm2。

(7)獨(dú)流減河下游。渤海大港低潮線—獨(dú)流減河北堤—萬(wàn)家碼頭大橋—獨(dú)流減河南堤，面積8 111 hm2。

2.2 北大港濕地減少的原因

北大港近40年來(lái)發(fā)生了巨大的變化，由原來(lái)的洼淀、鹽堿地、灘涂變?yōu)榇蟾蹍^(qū)政府所在地、石油基地、農(nóng)田及人工水庫(kù)。濕地的面積和蓄水量大幅度縮減，特別是近幾年的連續(xù)干旱，使水庫(kù)的蓄水量嚴(yán)重不足，濕地減少的主要原因有以下幾種。

(1)大規(guī)模的濕地開(kāi)發(fā)、石油開(kāi)采、農(nóng)田開(kāi)墾、城鎮(zhèn)建設(shè)使天然濕地面積大幅度減少，現(xiàn)存濕地只有原來(lái)的16.3%。

(2)自然降雨的減少。大港區(qū)多年平均降雨量為560mm，1997～2002年連續(xù)6年每年降雨量只有250mm左右，造成嚴(yán)重干旱。

(3)過(guò)境水量日益減少。獨(dú)流減河、子牙新河在20世紀(jì)70年代平均入海水量為10億m3，80年代幾乎斷流，90年代年平均入海量為5.6億m3，自1996年開(kāi)始近7年幾乎斷流。

(4)人工海擋的修建阻止了潮水上溯，使灘涂面積大大減少。20世紀(jì)70年代靠引黃和上游來(lái)水，80年代靠引黃和自然降雨及上游來(lái)水(1985～1987年干涸)，90年代靠上游來(lái)水和自然降雨(1999年干涸)，2000年至今靠引黃和自然降雨。

2.3 北大港濕地存在的主要問(wèn)題

(1)水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。由于北大港濕地在地質(zhì)上年份較短，因此在生態(tài)上屬脆弱地區(qū)。據(jù)1998年對(duì)官港湖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，水中浮游生物樣品中，藍(lán)藻類(lèi)占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，水體富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)魚(yú)、貝類(lèi)會(huì)產(chǎn)生毒性傷害，在發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)注意水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

(2)北大港水庫(kù)及官港湖內(nèi)偶有捕獵問(wèn)題。掏鳥(niǎo)蛋，獵、捕鳥(niǎo)行為，對(duì)一些珍稀和國(guó)家保護(hù)候鳥(niǎo)的生存及種群繁衍已構(gòu)成威脅。

(3)北大港水庫(kù)圍堤存在裂縫，堤北內(nèi)外存在截滲、沉降問(wèn)題。在其他幾座水庫(kù)也不同程度存在，還有水質(zhì)咸化的問(wèn)題。

(4)污染問(wèn)題。由于今年連續(xù)干旱，庫(kù)區(qū)蝗災(zāi)嚴(yán)重，在飛機(jī)灑藥滅蝗時(shí)，藥物對(duì)植被、水生生物生長(zhǎng)造成了一定的影響。

3 北大港濕地恢復(fù)的技術(shù)體系

3.1 確定恢復(fù)對(duì)象

恢復(fù)對(duì)象即為北大港濕地，包括北大港水庫(kù)、沙井子水庫(kù)、錢(qián)圈水庫(kù)、官港湖、李二灣、沿海灘涂、獨(dú)流減河下游。

3.2 退化診斷分析

生態(tài)系統(tǒng)退化程度主要通過(guò)結(jié)構(gòu)和功能兩大類(lèi)，共23項(xiàng)指標(biāo)綜合反映。對(duì)于北大港濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化程度的認(rèn)定，劃分為穩(wěn)定、臨界狀態(tài)、輕度退化、中度退化和嚴(yán)重退化5個(gè)等級(jí)。其中未退化狀態(tài)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能，在合理規(guī)劃的前提下，適宜開(kāi)發(fā)和利用;臨界狀態(tài)為退化和未退化之間的過(guò)渡狀態(tài)，結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)受到人為干擾的影響比較明顯，如果干擾不停止的話，將會(huì)向退化狀態(tài)演替;輕度退化是指生境結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞，服務(wù)功能價(jià)值有所下降，但消除外界脅迫后，能夠?qū)崿F(xiàn)自然恢復(fù);中度退化狀態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)失調(diào)，功能衰退明顯，難以自我維持，無(wú)法通過(guò)自然方式恢復(fù)，必須借助人工輔助措施強(qiáng)化使其逐漸恢復(fù);嚴(yán)重退化則說(shuō)明原有濕地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到完全破壞，環(huán)境因素嚴(yán)重惡化，不可能再會(huì)回到原有狀態(tài)。

通過(guò)退化程度診斷分析，北大港濕地各區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀從好到差依次為北大港水庫(kù)＞官港湖＞錢(qián)圈水庫(kù)＞沿海灘涂＞獨(dú)流減河下游＞沙井子水庫(kù)—李二灣水庫(kù)。其中北大港水庫(kù)、官港湖和錢(qián)圈水庫(kù)處于臨界狀態(tài);沿海灘涂和獨(dú)流減河下游處于輕度退化;沙井子水庫(kù)—李二灣水庫(kù)處于中度退化狀態(tài)［3］。

3.3 確定恢復(fù)目標(biāo)和恢復(fù)原則

3.3.1 恢復(fù)目標(biāo)

恢復(fù)濕地功能，包括其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。保護(hù)好生物多樣性。本區(qū)有水生、濕生、鹽生、旱生等多種類(lèi)型的植物和各類(lèi)珍惜瀕危物種，資源豐富，應(yīng)設(shè)法保護(hù)北大港濕地生態(tài)與生物多樣性資源。

3.3.2 恢復(fù)原則

(1)生態(tài)學(xué)原則。北大港濕地的恢復(fù)必須以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，主要包括生態(tài)演替規(guī)律、生物多樣性原則、生態(tài)位原則等。生態(tài)學(xué)原則要求根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)自身的演替規(guī)律分步驟分階段進(jìn)行恢復(fù)，并根據(jù)生態(tài)位和生物多樣性原則構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生物群落，使物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化處于最大利用和最優(yōu)循環(huán)狀態(tài)，要求達(dá)到水文、土壤、植被、生物同步和諧演進(jìn)。

(2)最小風(fēng)險(xiǎn)和最大效益原則。由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和某些環(huán)境要素的突變性，加之人們對(duì)生態(tài)過(guò)程及其內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制認(rèn)識(shí)的局限性，人們往往不可能對(duì)生態(tài)恢復(fù)的后果以及最終生態(tài)演替方向進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)和把握。因此，在某種意義上，退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。這就要求對(duì)被恢復(fù)對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)綜合的分析、論證，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低程度。同時(shí)，還應(yīng)盡力做到在最小風(fēng)險(xiǎn)、最小投資的情況下獲得最大效益，在考慮生態(tài)效益的同時(shí)，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益相統(tǒng)一。

(3)尊重自然、美學(xué)原則。在恢復(fù)過(guò)程中，應(yīng)盡量運(yùn)用自然材料和軟式工程，強(qiáng)調(diào)植物造景，不主張完全人工化。

3.4 北大港濕地恢復(fù)技術(shù)體系

由于北大港水庫(kù)、官港湖和錢(qián)圈水庫(kù)處于臨界狀態(tài)，因此應(yīng)采取保護(hù)為主的措施;沿海灘涂和獨(dú)流減河下游處于輕度退化，基本可采取自然恢復(fù)的方法;沙井子水庫(kù)—李二灣水庫(kù)處于中度退化狀態(tài)，應(yīng)考慮人力的介入，具體恢復(fù)技術(shù)體系見(jiàn)表2。

表2 北大港濕地恢復(fù)技術(shù)體系

3.5 實(shí)施生態(tài)恢復(fù)的后續(xù)監(jiān)測(cè)

在北大港濕地恢復(fù)項(xiàng)目實(shí)施后，定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，各種需要監(jiān)測(cè)的表觀指標(biāo)包括監(jiān)測(cè)水文狀況、水質(zhì)、生物狀況等。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果隨時(shí)調(diào)整恢復(fù)的目標(biāo)和選用的技術(shù)方法，以達(dá)到最優(yōu)的恢復(fù)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

會(huì)失去原有的效果。因而恢復(fù)后長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)對(duì)于評(píng)價(jià)和理解濕地恢復(fù)計(jì)劃的成功或失敗是非常重要的。監(jiān)測(cè)應(yīng)該記錄的是恢復(fù)后長(zhǎng)時(shí)期的自我持續(xù)狀態(tài)。

恢復(fù)后監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)同樣是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。它能夠使管理者和決策者知道何時(shí)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為自我持續(xù)性狀態(tài)或者已達(dá)到什么程度，恢復(fù)的趨勢(shì)過(guò)程是否是有效的［4］。如果通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)與希望中的狀態(tài)不相吻合或不能發(fā)揮有效的功能，就需要即時(shí)予以診斷并采取相應(yīng)措施。

同時(shí)，必須保證恢復(fù)后監(jiān)測(cè)的持續(xù)性。因?yàn)樵S多恢復(fù)項(xiàng)目在一個(gè)較短時(shí)期內(nèi)已經(jīng)被判斷是成功的，但往往恢復(fù)后的幾年里，特別在沒(méi)有水文管理的狀態(tài)下

［1］李洪遠(yuǎn)，鞠美庭.生態(tài)恢復(fù)的原理與實(shí)踐［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］趙曉英，孫成權(quán).恢復(fù)生態(tài)學(xué)及其發(fā)展［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，1998，13(5):474 ～481.

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