山西省濕地研究進展

李 靜，王 恒，胡 杰，翟畢嬌，任香凝，王春玲

(1.山西農業大學林學院，山西 太谷 030801；2.吉林省長春市電力設計院，吉林 長春 130021； 3.山西農業大學城鄉建設學院，山西 太谷 030801)

濕地被譽為“地球之腎”，其不僅是自然保護區生態系統的重要組成部分，能有效保護野生動物種群的棲息地或覓食地，而且濕地植物的物種多樣性豐富度很高，對于保護區甚至區域性的水源涵養、水土保持、生態平衡的維系和環境的改善等均起到非常重要的作用[1-6]。濕地形成的原因很多，一般來講，自然濕地除包括一些天然河流所形成的濕地，比如河流濕地、河口濕地等，還包括地殼運動產生的(如平原)和河道擺動形成(河漫灘濕地)的濕地；人工濕地中水庫和池塘是其重要的組成部分，是與沼澤相類似的地面，由人類建造并控制其運行，與自然濕地結合發揮著重要作用[7]。20世紀80年代以來，關于濕地生態系統的研究越來越受到重視[8]。山西省位于黃土高原的東邊，黃河中游東岸，土地面積達15.66萬km2，其中各類型濕地總面積約 1 519 km2，分布較分散，主要包括河流濕地、河口(內陸)濕地、水庫濕地、湖泊濕地、草甸和沼澤濕地等類型，占全省國土面積的0.97%[9-10]。近些年來，由于人類對濕地保護不夠重視、對濕地資源不合理的開發利用，加之自然因素變化等原因，造成山西濕地生態環境出現了各種程度的退化，使其資源功能、生態功能和環境功能均受到嚴重破壞，局部地區生態環境已面臨重度惡化甚至喪失的危險[11]。

1 濕地類型及分布區域

山西省境內的大部分地區屬半干旱氣候，多年來全省年降水量穩定在500 mm左右，濕地僅占全省面積的0.97%，是濕地資源最缺乏的省份。山西省的濕地主要分布在各河流流域、水庫和湖泊以及周圍區域，主要包括河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地四大濕地類12種濕地型[10,12]。具體分布及類型見表1。

表1 山西省重點濕地類型及分布區域

2 濕地研究現狀

2.1 生物物種組成

2.1.1植物物種組成

目前很多研究學者對山西省濕地植物物種組成進行了研究，包括對維管束植物的研究[10,40,41]。據前人研究結果，山西省濕地維管束植物有79科298屬609種(包括變種、變型)，分別占全省高等植物科、屬、種總數的43.40%、38.45%、22.20%。其中蕨類植物6科6屬12種，分別占全省蕨類植物科、屬、種的27.27%、16.67%、12.90%；裸子植物1科1屬1種，分別占全省裸子植物科、屬、種的11.11%、6.67%、2.78%；被子植物72科291屬596種(其中雙子葉植物55科215屬449種[10,42]，單子葉植物17科76屬147種[10,40])，分別占全省被子植物科、屬、種的47.68%、40.19%、22.80%。在這些植物中被列入國家和省級重點保護的濕地植物有10種，占濕地植物總數的1.64%，分別為國家Ⅰ級野生保護植物南方紅豆杉(Axuschinensisvar.mairei)和國家Ⅱ級野生保護植物凹舌蘭(Coeloglossumviride)、火燒蘭(Epipactishelleborine)、角盤蘭(Herminiummonorchis)、手參(Gymnadeniaconopsea)、綬草(Spiranthessinensis)、沼蘭(Malaxismonophyllos)、野大豆(Glycinesoja)以及被列入山西省重點保護野生植物名錄的反曲貫眾(Cyrtomiumrecurvum)和山茱萸(Cornusofficinalis)[7,10,41,43]。

2.1.2動物物種組成

據前人研究成果，山西省共有濕地脊椎動物26目52科232種，約占全省脊椎動物總種數的42.26%，主要包括兩棲類、鳥類、爬行類、哺乳類和魚類[10,43]。山西省濕地鳥類共有10目25科129種，占全省鳥類總種數(357種)的36.13%，其中被列入國家Ⅰ級重點保護動物的有白尾海雕(Haliaeetusalbicilla)、黑鸛(Ciconianigra)、遺鷗(Larusrelictus)3種，被列入國家Ⅱ級重點保護動物的有角(Podicepsauritus)、白額雁(Anseralbifrons)、灰鶴(Grusgrus)、蓑羽鶴(Demoisellecrane)、鴛鴦(Aixgalericulata)、鶚(Pandionhaliaetus)、小杓鷸(Numeniusminutus)、小鷗(Larusminutus)、斑嘴鵜鶘(Pelecanuscarbo)、白琵鷺(Platalealeucorodia)、大天鵝(Cygnuscygnus)、小天鵝(Cygnuscolumbianus)12種；兩棲動物有2目3科6種，占全省兩棲類總種數(13種)的46.15%，其中大鯢(Andriatdavidianus)被《中國瀕危動物紅皮書》列為極危種；爬行動物有3目7科18種，占全省爬行類總種數(32種)的56.25%，其中倉山龍蜥(Japalura)、銅蜒蜥(Sphenomorphusindicus)為山西省新記錄種；魚類有9目17科82種，其中人工養殖種16種，野生種66種[10,43]。此外，山西濕地中哺乳類動物有5目10科17種，其中水獺(Lutralutra)是國家Ⅱ級重點保護野生動物；底棲動物有157種，分別歸屬6門10綱，其中節肢動物門昆蟲綱的數量最多；浮游動物有83種[9-10]。

2.1.3微生物物種組成

微生物是濕地生態系統中不可或缺的組成部分，其在物質循環、能量流動、信息傳遞中扮演著至關重要的角色[44]。目前尚無學者對山西濕地的微生物物種組成及多樣性進行相關研究，該研究領域還處于空白狀態。

2.2 研究方法

2.2.1植物物種組成及多樣性研究

對于濕地植物物種組成及多樣性的研究方法目前已很成熟，物種組成主要采用樣方法、樣線法等方法，其中樣方法得到了最廣泛應用[45-47]。樣方法是一種最基本的調查取樣方法，適用于草本植物、灌木和喬木。一般采用正方形樣方，調查時可將樣方大小設置為草本植物樣方1～4 m2[48-49]，灌木樣方16～40 m2，喬木和大型灌木樣方100～200 m2。

濕地植物的物種多樣性測度一般采用TWINSPAN分類[50-51]、豐富度指數 R、綜合多樣性指數(λ，H′)和均勻度指數E等方法進行分析[52]。植物群落的種間關系可以采用χ2檢驗、Pearson積矩相關系數和Spearman秩相關系數檢驗等方法進行研究[53-55]。植被優勢種群的分布格局一般采用方差/均值比(擴散系數)的t檢驗、平均擁擠度、聚集指數、Green指數、聚塊性指數和負二項分布的聚集強度等方法進行分析[56-57]。

2.2.2動物物種組成及多樣性研究

濕地動物物種組成與植物一樣主要采用樣線法和樣方法進行研究。

樣線法(Line transect method)指的是在某一個植物群落內部或穿過幾個植物群落取一直線，用測量繩或卷尺等工具沿這條直線記錄所遇到的植物種類及數量并進行群落結構分析的方法[58]。例如在研究滹沱河濕地石家莊段水鳥群落的結構和多樣性時，依據水域面積的大小來決定乘船或步行行進，速度可設為2～2.5 km /h。此外，在計數時要采用精確計數與估算相結合的方法，對數量比較小的群體可采用直接計數法，對數量比較大的群體可采用“集團統計法”[59]。

在樣方法中，針對土壤動物可在每個樣區內根據對角線法設置5個樣點，每個樣點可設置大小為25 cm×25 cm×10 cm的樣方1個，采用篩網和手檢2種方法分別提取該土樣中的大型土壤動物和中型土壤動物，并將每個樣點所提取的土壤動物分別存放起來，以便做進一步的分析鑒定。對于小型土壤動物可采用漏斗集蟲法：先用圓形采樣器在各樣點從土壤表面垂直向下采集容量為100 ml的土樣，隨后采用烘干法提取獲得小型土壤動物；針對草叢動物則可在每個樣區內隨機設置大小為4 m×4 m的樣方1個，利用昆蟲網掃取獲得樣方里的草叢動物，分別存放起來并帶回實驗室繼續做進一步鑒定并計數[60]。對樣本中的動物進行分離并鑒定時，昆蟲可鑒定至目，其它動物可用類群表示[61]。最后結果中土壤動物或者草叢動物的數量均用該樣區實際采樣面積內的數量之和來表示。此外，土壤動物和草叢動物的群落多樣性可采用Shannon-Wiener指數來進行計算[51,62,63]。

2.2.3物種與環境之間的關系研究

研究物種和環境因子之間的關系時常需要采用Canoco軟件進行統計分析[64]。常用的分析方法有：主成分分析PCA(Principal components analysis)，也稱主分量分析，目的是利用降維的思想，可以把多指標轉化為少數幾個綜合指標；典范對應分析CCA(Component Cost Analysis)[55]；去趨勢對應分析DCA(Detrended correspondence analysis)[55]；冗余分析RDA(Redundancy analysis)，是一種將回歸分析與主成分分析相結合的排序方法，同時還是多響應變量回歸分析的拓展，故從概念上來講，RDA在某種程度上也是PCA分析。對濕地草本植物的優勢種群和群落的分布格局進行分析，可以采用除趨勢對應分析(DCA)與雙項軌跡方差法(TTLQV，Two-term local quadrat variance technique)相結合的方法[5,6,65,66]。

3 濕地存在的問題及解決措施

鑒于濕地生態系統中蘊含有豐富的自然資源，且其中許多自然資源均與人類生活和國民經濟建設息息相關，因此，人類對濕地的開發利用已具有悠久歷史[11]，也相應出現了一些問題。

3.1 濕地面積日趨減少

據1997年山西省第一次濕地資源調查數據，全省除鹽堿地外的濕地總面積為21.46萬hm2，占全省國土總面積的1.36%；據2012年調查結果，全省濕地總面積為15.19萬hm2，占全省國土總面積的0.97%[10]。濕地面積不斷減少的主要原因為人類對濕地的盲目開墾、改造以及對水資源的不合理利用[11]。據統計，山西省天然濕地的40%已經或者正在面臨被人類開墾、改造的威脅，一些河流和湖泊也相繼被圍墾，將要變為農田，加之人類對地下水的超采，使得潛水面不斷下降，在其對濕地的頂托作用缺失的同時又缺少地表水的補給，導致濕地出現不斷萎縮，甚至即將干涸的可能。據統計，2003年時山西省濕地面積比20世紀90年代初約減少15×104hm2，平均每年約減少 10 000 hm2。濕地面積出現萎縮，不但使濕地的調蓄能力降低，整體上加重了洪澇災害的發生，而且相應帶來了生物多樣性降低、物種結構發生改變等一系列問題。例如滹沱河兩岸原來有 7 560 km2河漫灘，近年來由于人類的過度開墾，已使其90%的河漫灘成為農田，原有的物種種類豐富、結構比較復雜的河漫生態系統已不復存在，取而代之的是結構單一的農田生態系統，不僅造成對景觀的嚴重破壞，而且導致生物多樣性嚴重降低[67]。

3.2 濕地污染嚴重

以重工業為支柱的產業結構直接導致山西省濕地的嚴重污染。從歷史來看，山西省是一個將煤炭、重化工和冶金產業作為支柱的省份[11,67]。政府和企業并沒有足夠多的財力投入煤炭、冶金、化工等污水處理工程，加之環保意識不夠強，使很多企業直接將未經處理的企業污水排入河流，導致許多湖泊、河流以及水庫的生態環境遭到不同程度的污染，最終使河流濕地生態功能受到嚴重損壞，有的甚至已徹底喪失[11]。例如伍姓湖，位于永濟市，是涑水河匯集成的一個天然湖泊，因其上游聞喜縣的許多小造紙廠的污水未經處理便直接排入湖中，使本就不斷縮小的湖區受到更加嚴重污染，湖水的富營養化程度愈加嚴重，原來規模宏大的漁業水產，現已幾近捕不到魚[42]；汾河中游的太原段已成為汾河流域污染最嚴重的河段之一，其河水已變得黑而臭，某些大型化工廠以及小造紙廠 、小煤窯、土法煉焦小廠等排出的污水是其主要污染源[42,67]。河水中酚的含量已遠遠超過國家的相關標準，汾河灌溉、休閑、改善環境等生態功能已瀕臨喪失[11,67]。

3.3 解決措施

山西省濕地生物多樣性已面臨很多方面的威脅，因此，保護濕地生物多樣性將是山西省經濟以及環境、資源可持續發展所要面臨的嚴酷現實，同時這也是政府主管部門面臨的當務之急。采取積極措施全面開展濕地生物多樣性保護已急不可待[9]。

面對山西省濕地喪失速度不斷加快的現狀，可采取“退耕還湖還濕”政策，按照計劃將一些產量較低的農田分期分批地進行退湖或退濕，人工恢復河漫灘和湖泊等類型的濕地[11]。例如，可以在黃河中游、滹沱河中上游和伍姓湖等仍然殘留部分香蒲沼澤地、蘆葦沼澤的地方率先開始實施退耕還濕，盡快恢復其原有植被[35]。還可考慮將一些不能立刻退耕還湖或還濕的農田開辟為稻田或魚塘，從而增加人工濕地面積。此外，對于各種類型的草甸濕地可采取不同的放牧政策，例如，采用輪牧制，將夏秋季牧場和冬春季牧場設定為不同的區域，使草甸濕地的自然資源有休養生息的機會，從而促進飼草資源的可持續利用[43]。

企業排放的廢水是造成山西省濕地生態環境污染、惡化甚至喪失的首要原因，因此，加強相關企業的環保意識，增加其對治污資金的投入，盡可能地實現污水達標后再排放，是使濕地生態環境得以恢復的首要措施。對已經受到污染的濕地要加快治理進度，不經處理的企業污水禁止直接排放；對凈化處理能力不足或污水超標的企業應立即關停并轉，促使濕地生態環境逐漸得到改善，從而利于提高濕地生物多樣性[11]。據了解，山西省對污染比較嚴重的汾河已著手進行治理，這對汾河流域濕地生物多樣性保護和恢復無疑是一項重大舉措[67]。據報道，洪洞縣在1999年一年就關閉了向汾河直接排放企業污水且年產量比較小的造紙廠達13家，并且已督促用水實行閉路循環的洗煤廠達56家，山西焦化廠和山西維尼綸廠已實現污水達標排放，使汾河流域洪洞段的生態環境得到顯著改善[11]。

加強濕地生物多樣性的保護與管理，因地制宜地建立各種濕地類型的自然保護區、濕地公園、保護小區及其他保護形式，實施濕地生物多樣性重點保護工程，采取多種行之有效的措施和對策，可有效遏制濕地及其生物多樣性的喪失和生態功能的退化[10,67]。政府應加大對濕地保護的投入，定期撥款進行濕地保護與管理活動，推動現有濕地自然保護區的運轉，并盡快籌建新的濕地自然保護區[42]。

4 濕地未來研究趨勢

綜上所述，山西省濕地研究內容比較單一，大多數學者集中于對濕地植物物種多樣性研究，而對濕地動物物種多樣性的研究相對較少，對濕地微生物物種多樣性的研究還處于空白狀態，因此，今后的研究應著重濕地動物物種多樣性和微生物物種多樣性及其與環境因子之間的關系研究，進而更深度地了解濕地物種多樣性，為山西省濕地保護和修復重建提供科學依據和支撐。