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摘要:

隨著全球氣溫變暖，經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，三江平原濕地開發(fā)加劇，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重破壞，并影響到了整個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。為保護濕地生態(tài)系統(tǒng)，文章主要從生命系統(tǒng)和非生命系統(tǒng)兩個層面對生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動變化保護進行闡述。根據(jù)《全國濕地保護工程規(guī)劃(2002—2030年)》的要求，針對退化區(qū)域，從生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與方法的角度，加強了濕地資源進行可持續(xù)利用、以保證人與自然和諧相處、加強生態(tài)保護措施，為實現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設(shè)提供保障。

關(guān)鍵詞:

三江平原;濕地;生態(tài)系統(tǒng);物質(zhì)循環(huán);能量流動;生態(tài)保護

1概述

濕地是水陸相互作用強烈的生態(tài)系統(tǒng)，主要包括天然或人工的沼澤地、泥炭地及水域地帶。作為一種水陸過渡帶的重要生態(tài)系統(tǒng)，以其特殊的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)揮著涵養(yǎng)水源、削峰滯洪、調(diào)節(jié)氣候、凈化污染物、保持水土、存儲碳庫、為物種提供棲息地等重要的資源環(huán)境等保護作用。三江平原是我國東北地區(qū)三大平原之一，是國家商品糧重要產(chǎn)地，由黑龍江、松花江、烏蘇里江以及興凱湖沖積湖積形成的低平原，土地總面積約1088萬hm2。蘊藏著豐富的生物資源，形成了我國獨特的平原區(qū)沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)，是我國物種多樣性豐富的沼澤濕地之一［1］。建國初期，為了解決人民溫飽問題，在三江平原進行了大面積墾荒，濕地發(fā)生退化，并引發(fā)了一系列環(huán)境問題。到20世紀末，三江平原面臨著近78%的天然沼澤地退化或喪失，生態(tài)功能下降［2］;生物群落生存受到人類活動的強烈干擾［3］。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)保護，加強三江平原生態(tài)保護措施，對濕地資源進行可持續(xù)利用，實現(xiàn)濕地的生態(tài)文明建設(shè)有著重要的意義。

2三江平原沼澤濕地形成的地理條件

沼澤濕地的形成與平坦地貌特別是與負地形有密切關(guān)系，三江平原新構(gòu)造運動以下沉為主，海拔高度一般在40～60m，地勢低平，坡降很小為1/5000～1/10000，構(gòu)成主體地貌類型是一級堆積階地和高低河漫灘，其上廣泛分布各種形狀的低洼地，為三江平原沼澤濕地的發(fā)育和形成提供了良好的地貌條件。三江平原屬溫帶濕潤半濕潤季風(fēng)氣候，區(qū)內(nèi)降水量年內(nèi)分配不均，多集中于夏、秋兩季，秋季氣溫下降，大量水分來不及排除，被凍結(jié)在地表或土壤層中，水分以固體狀況保存下來，致使翌年春季解凍，導(dǎo)致地表積水或過濕，加之凍結(jié)期長，凍層厚，地面物質(zhì)組成以第四紀黏土亞黏土為主，土質(zhì)黏重，滲透能力微弱，同時地面植物根系盤結(jié)深厚達30～80cm，阻滯了地表逕流的排泄，使地表過度潮濕或積水，為沼澤濕地形成提供了充足的水分條件。

3三江平原濕地生態(tài)保護研究

濕地生態(tài)系統(tǒng)將陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動以及信息傳遞互相聯(lián)系起來的，是地球表層生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)〗。濕地生態(tài)系統(tǒng)包括生命系統(tǒng)(植物、動物和微生物等生命有機體)和非生命系統(tǒng)(水體、土壤、無機元素及有機元素)。合理地化生物多樣性以及建立非生命生態(tài)系統(tǒng)保護評價指標是目前濕地生態(tài)系統(tǒng)多樣性保護中的熱點和關(guān)鍵點。

3.1生命系統(tǒng)保護研究

生物多樣性保護是濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的一項重要的生態(tài)服務(wù)功能［5］，大多以物種生存為對象，而后強調(diào)保護生態(tài)系統(tǒng)的途徑［6］，包括與生命系統(tǒng)能量流動相關(guān)的保護問題、與生命系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的保護問題、保護生物多樣性途徑等。不同領(lǐng)域的學(xué)者對此展開了一系列的研究，從經(jīng)濟學(xué)的角度，魏強等［5］通過靜態(tài)和動態(tài)層面定量表達生物量多樣性保護價值，從而提高人類和社會的生態(tài)系統(tǒng)保護意識。從景觀學(xué)的角度，施建敏等［7］利用殘存濕地斑塊特征討論對物種多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)生物破碎化與物種多樣性有直接的影響。從生態(tài)學(xué)的角度，根據(jù)生物多樣性能夠指導(dǎo)評價生態(tài)脆弱性。劉振乾等［8］依據(jù)生態(tài)特征和發(fā)展演化規(guī)律選擇評價指標，并利用綜合指數(shù)法評價濕地生態(tài)脆弱性。對生物多樣性保護主要集中在生物多樣性的豐富程度及生命系統(tǒng)與生態(tài)之間的關(guān)系。生物多樣性研究側(cè)重于動、植物豐富程度。加強濕地生態(tài)與動植物之間關(guān)系的研究是當前的趨勢，主要是利用一些經(jīng)驗公式或者模型對動植物多樣性進行保護。以植物與生境的關(guān)系為切入點，運用GAP分析方法，分析濕地植物多樣性保護現(xiàn)狀;采用Levins公式對三江平原沼澤濕地植物群落的優(yōu)勢種群生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊值進行了劃分［9］。在動植物研究中常用的方法是調(diào)查研究，定點調(diào)查不同群落類型的β多樣性，揭示沼澤地植被演替機制［10］。也有針對三江平原環(huán)型濕地土壤—植被—動物水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)功能研究［11］。浮游植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性是反映水環(huán)境狀況的重要指標［12］。同時，土壤動物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其過渡性決定了其土壤動物類群組成的多樣性。浮游生物、土壤動物及微生物的群落構(gòu)成也是生命系統(tǒng)保護的一大研究熱點。如:計算多種生態(tài)指標對撫遠地區(qū)水域浮游植物物種豐富度和多樣性進行評價［13］;對常見藻類、苔蘚類的組成及土壤微生物的分布狀況進行了調(diào)查研究［14］。利用調(diào)查數(shù)據(jù)探究典型濕地土壤動物個體密度季節(jié)性分布［15］。

3.2非生命系統(tǒng)保護研究

非生命系統(tǒng)在濕地生態(tài)系統(tǒng)中提供物種的基本生存養(yǎng)分，控制物質(zhì)循環(huán)，能量流動過程，對于生物群落的分布的垂直性和水平性結(jié)構(gòu)有著重要的作用［16］。在濕地生態(tài)保護中，水循環(huán)與土壤碳循環(huán)在非生命系統(tǒng)保護中起到了重要的作用。濕地水體是重要的淡水資源庫，保護濕地水體對于人類的生存發(fā)展具有重要意義，同時有利于維護濕地水資源生態(tài)狀況。目前主要是對水體提取及保護方法的研究。如:根據(jù)多目標蟻群算法的原理，計算濕地內(nèi)水文調(diào)節(jié)量［17］;采用遺傳算法對SVM模型參數(shù)進行優(yōu)化選擇，對三江平原洪河自然保護區(qū)濕地進行分類［18］。除了水體提取及保護方法外，還在水含量的改變、水質(zhì)變化進行研究。常用的方式是通過建立生態(tài)試驗站采集濕地水、排水溝水、降水、保護區(qū)河流水樣進行測試，分析水樣中化學(xué)性質(zhì)［19］;利用系統(tǒng)動力學(xué)原理和方法對沼澤地蓄水量進行動態(tài)仿真，以預(yù)測三江平原濕地蓄水量的動態(tài)變化［20］;或者是以靜態(tài)補水與動態(tài)補水的定量方法，對濕地最小生態(tài)需水量進行估算［21］〗。綜上所述，研究有效動態(tài)監(jiān)測水體水量變化和水質(zhì)變化方法對于濕地水資源保護具有一定的意義。三江平原濕地類型豐富，但圍墾嚴重造成了土壤退化和碳庫損失。目前主要基于土壤學(xué)，土壤類型法、生態(tài)系統(tǒng)類型法、空間分析等方法對不同土壤類型的碳儲量進行空間變化分析，并對土壤有機碳密度的空間分布特征進行定量化的分析。如:依據(jù)三江平原不同類型和不同開墾年限的濕地土壤有機碳含量、土壤容重、土層厚度和面積的測量結(jié)果估算土壤碳儲量［22］;運用遙感和GIS技術(shù)，對1980—2010年三江平原土壤有機碳密度及其控制因子進行分析［23］。然而對于濕地生態(tài)系統(tǒng)碳源、碳匯特征及其影響因素研究較少，包括營養(yǎng)調(diào)控［24］、水文條件變化［25］、及碳匯功能［26］等。濕地碳蓄積量反映了其生態(tài)服務(wù)價值及土地資源固碳能力，在以后的研究中應(yīng)加強碳蓄積影響因子的定量化分析。

4三江平原濕地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)與方法

《全國濕地保護工程規(guī)劃(2002—2030年)》建設(shè)布局指出東北濕地建設(shè)重點在三江平原，松嫩平原等農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)域。通過濕地保護與恢復(fù)及生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面的示范工程，提供東北地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和合理利用模式。目前，三江平原有近40處各級濕地類型自然保護區(qū)，對三江平原濕地生境起到了一定的保護和恢復(fù)作用。濕地恢復(fù)是指通過生態(tài)技術(shù)或生態(tài)工程對退化或者消失的濕地進行修復(fù)或者重建，重現(xiàn)被破壞前的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)揮其應(yīng)有的作用［27］。濕地的生態(tài)恢復(fù)可概括為:濕地生境恢復(fù)、濕地生物恢復(fù)和濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)［28］。

4.1濕地生境恢復(fù)技術(shù)

濕地生境恢復(fù)主要包括濕地基質(zhì)恢復(fù)、濕地水狀況恢復(fù)、濕地植被恢復(fù)和濕地土壤恢復(fù)等。濕地生境恢復(fù)的關(guān)鍵在于地表水的攔截和利用。三江平原濕地恢復(fù)應(yīng)充分利用好過境地表水和雨水，同時考慮到農(nóng)業(yè)商品糧基地的可持續(xù)發(fā)展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高糧食產(chǎn)能、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的同時，為濕地補水;對于已經(jīng)產(chǎn)生生境破碎化地區(qū)建立重點保護機制，利用現(xiàn)有水利設(shè)施，通過蓄水、引水灌溉等方式保水;研究濕地生態(tài)需水量，建立生境水資源閾值保護措施;從源頭減少農(nóng)田面源污染問題，建立退耕還濕機制。

4.2濕地生物恢復(fù)技術(shù)

濕地生物恢復(fù)技術(shù)主要是保護物種多樣性、遺傳多樣性的技術(shù)，生物群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)，以及群落優(yōu)化配置和重組技術(shù)等。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了如DNA物種保護技術(shù)、基因重組技術(shù)等分子生物技術(shù)。不過這些技術(shù)還不成熟，有待進一步發(fā)展。遵從生物群落演替規(guī)律，對于濕地內(nèi)植被的恢復(fù)和發(fā)展有指導(dǎo)性作用。對于破碎地帶生物干擾強烈，可以針對性的進行生物群落優(yōu)化和重建。

4.3生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)主要包括生態(tài)系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與集成技術(shù)等。對于不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)，有著不同的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)技術(shù)，這是濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究中的重難點。

5結(jié)語

三江平原濕地是多種瀕危動植物尤其是鳥類的重要棲息地，也和我們?nèi)祟惻c其他生物的生存息息相關(guān)的。研究三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動過程，針對退化地區(qū)應(yīng)用生命系統(tǒng)及非生命系統(tǒng)與生態(tài)之間規(guī)律，提出合理的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與方法。三江平原沼澤濕地的形成是千萬年來自然界各種因素綜合作用的產(chǎn)物，是生態(tài)系統(tǒng)平衡中不可缺少的重要因素，保護好這塊沼澤濕地及物種資源，也就是保護了我們?nèi)祟愖陨怼?/p>

作者：韓曉君 單位：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院

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