国外城市湿地研究的现状、问题及前瞻

李春华，江莉佳，曾 广

（1.中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004；2.北京师范大学 地表过程与资源生态国家重点实验室，民政部/教育部减灾与应急管理研究院，环境演变与自然灾害教育部重点实验室，北京 100875）

国外城市湿地研究的现状、问题及前瞻

李春华1,2，江莉佳1，曾 广1

（1.中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004；2.北京师范大学 地表过程与资源生态国家重点实验室，民政部/教育部减灾与应急管理研究院，环境演变与自然灾害教育部重点实验室，北京 100875）

城市湿地对城市的可持续发展起着重要作用。目前，国外学者对城市湿地的研究越来越深入，主要集中在以下三个方面：（1）城市湿地生态系统要素的研究；（2）城市生态系统的功能研究；（3）城市湿地规划管理研究。国外学者对城市湿地的研究，主要存在两个问题：（1）对城市湿地的定义不完善；（2）对城市湿地的研究尚集中在对湿地单要素的研究方面。以此为基础，提出城市湿地研究的系统科学方法及研究技术路线。

城市湿地研究；国外研究进展; 功能；定义；技术路线

近几十年来，随着城市的发展和城市化进程的加快，城市环境问题日益突出，导致湿地被侵占、改造甚至消亡，影响到人类自身的健康发展[1]，因此提出了以城市湿地为对象的研究。随着人类对城市问题不断的深入认识，对城市湿地进行水质监测、园林保护，城市湿地对人类活动的影响等方面的研究日益增多[2-4]。

人们越来越认识到了城市湿地的重要性，对城市湿地的恢复和保护方面的研究越来越多。城市湿地对城市生态建设起着至关重要的作用，湿地是城市生态环境结构中十分重要的组成部分，是城市生态系统的核心内容。现代城市已不再单纯追求经济利益，而选择走生态型、可持续型城市发展之路。湿地可以视为地球之肾，相应地，

城市湿地可以视为城市之肾。城市湿地在城市生态中起着不可替代的作用，是建立生态型和可持续型城市不可替代的生态系统。目前，世界上更多的国家都认识到湿地对建设生态城市的重要性，各种关于城市湿地保护、恢复、重建、规划等方面的研究项目和研究组织相继出现[5-7]，并取得了一定的研究成果，尤其是建设人工湿地进行水质净化方面成就更为突出。

1 国外城市湿地研究进展

总的来说，国外对城市湿地这个系统的研究主要集中在以下几个方面：（1）城市湿地生态系统要素的研究；（2）城市生态系统的功能研究；（3）城市湿地规划管理研究。

1.1 城市湿地生态系统要素研究

1.1.1 对城市湿地水文要素的研究

湿地的水位、水量是湿地生态系统的主要因素，对湿地功能有重要影响。JESSE FOR[8]对美国阿拉斯加的湿地水文条件进行调查，特别重视对湿地水量的流入、流出和湿地高水位的调节方面的研究。通过研究发现：（1）该地区测得的年降水量大于美国大部分地区年蒸发量，为冰原湿地的发展创造条件；（2）在融雪水文循环中，土壤中的冰块不利于蓄洪或地下水的补给；（3）在该生态系统中冻土的存在是至关重要。Catherine R.Owen[9]对美国中南部的威斯康星州的河滨城市泥炭地的水文进行预测，同时对该地区的地下水和地表水的流动模式进行了描述。James P. Gibbs[10]对美国东北部两个地区的湿地研究发现人口密度与湿地面积和湿地的生态多样性呈负相关。

1.1.2 城市湿地土壤或湿地中污染物及沉积物的研究

在对城市湿地的保护研究中，目前不只是集中在对城市湿地保护理论上的研究，而且许多学者重视对城市湿地周围土壤或湿地水质中污染物及沉积物的研究。K.L. Kimbrough[11]对伊丽莎白河周围土壤中多环芳香烃碳氢化合物（PAHs）的情况进行评估，得出湿地相邻土壤中沉积物中PAH最大的来源是商业用地和汽车（52～69%）。Kerry A. Thurston[12]对1993年夏天城市湿地径流中铅和烃类进行检测，检测出在湿地入口附近的沉积物中该类物质浓度比其他地方高。R. G. Brown[13]对Minneapolis-St. Paul Metropolitan地区城市湿地径流中的沉积物和营养物质的流入和流出物进行研究，发现大部分沉积物和营养物质都是在4月下旬至7月中旬沉积的。Carol A. Johnston[14]通过St.Paul, Minnesota 9个县市的航片对湿地的水质和数量进行观测，得出湿地要更有效地去除悬浮固体，就需在高流量期间除去全磷和氨，在低流量时段除去硝酸盐。Elias Dimitriou[15]对高度工业化的集水区和城市湿地地下水相关性做了风险评估，表明由于现在土地利用的问题即使是较高水位的地下水层也有可能受到污染。J.E. Grayson[16]对城市湿地生境恢复进行评估分析，认为人为干扰、恢复物种不明确等导致城市湿地恢复难以进行，即使恢复成功也与自然生态不相符。城市湿地对水质起着净化作用，在湿地对净化水质方面研究也比较广泛，Mbabazi Jolocam[17]对乌干达的维多利亚湖进行研究发现该湖受重金属污染是由于土壤中的重金属进入食物链造成的。

1.1.3 对城市湿地生物的研究

现在兴起了对城市及其周边动植物的研究。Ehrenfeld Joan G[18]对城市湿地外来物种入侵进行了研究，认为外来物种是影响城市湿地主要原因。Steven J. Hall[19]的研究表明，由于本土苔草植物种子枯竭导致草甸湿地逐渐消亡，可以引进适合城市径流的外来苔草植物对草甸湿地进行恢复。Joan G. Ehrenfeld[20]对外来物种管理与城市湿地环境的关联进行研究，结果表明城市湿地受人为干扰较多，许多原因能够导致外来物种入侵，泥沙沉积、水文变化等自然因素和湿地周边的城市土地利用都对外来物种入侵有影响。Finn C. Pillsbury[21]对美国爱荷华州中部的61处城乡湿地进行调查，采用典范对应分析研究无脊椎和脊椎动物群落结构模式，结果显示城市密度与脊椎动物丰富度呈现负相关性。Tonja Koob[22]研究发现成功设计建造湿地需要持续供应水或植物能抵御干旱条件。MELISSA E.[23]通过DNA标记对澳大利亚墨尔本地区的大摇蚊种群进行跟踪研究，湿地中盐度、水体深度及河岸植被都对大摇蚊的生存很重要。

国外学者对这一方面的研究较多，总体来说，在对植物的研究方面，主要集中在对外来物种对城市湿地的影响方面，城市湿地受外来物种的影响较大，可以适当地引进外来物种对城市湿地进行恢复；在对动物的研究方面，主要是研究动物群落对城市湿地生态环境的影响。

1.2 城市生态系统的功能

1.2.1 城市湿地对城市生态环境影响及城市湿地保护的研究

人们最先意识到湿地在城市建设方面起着至关重要的作用，特别是对城市的生态环境起着决定性的作用。现在，越来越多的城市建立了城市湿地公园来改善城市生态环境，对城市湿地的保护已经刻不容缓。许多学者在这方面进行了深入研究且取得了一定的成就。Qipeng Liao[24]阐述了在城市湿地公园建设中乡土景观元素可以发挥传承地方文化，节约资源和提高生态效益的作用。Alison Gillespie[25]提出了城市湿地保护新方案，在对湿地进行保护是主要是对湿地生物多样性进行保护。Craig E. Colten[26]对新奥尔良的城市湿地进行研究，提出在湿地研究中应该关注城市湿地的生态研究，建立各种湿地保护区对湿地进行保护。

1.2.2 城市湿地对房屋价格影响的研究

现阶段，人们对房屋周边环境要求越来越高，许多学者认识到了与城市湿地的距离对房价有影响。Sorada Tapsuwan[27]等人通过Hedonic资产评估方法评估澳大利亚西部的珀斯城市湿地，发现离湿地的距离越近，房屋价格越高。Brent L.Mahan[28]运用房地产价格的方法对俄勒冈州波特兰市的城市湿地价值进行评价，湿地影响住宅物业的价值，不同类型的湿地对住宅的价格影响不同。目前湿地对房价影响的研究还较少，只集中在距离湿地远近对房屋价格的有影响且距离湿地越近房价越高，没有形成较为系统的研究方法。

1.2.3 城市湿地对城市热岛效应的缓解作用研究

随着城市化进程的加快，城市湿地减少，城市热岛效应也在加剧，城市湿地对城市热岛效应缓解作用，许多学者提出了保护城市湿地及缓解城市热岛效应的相关建议及今后的研究方向。

1.3 城市湿地规划管理

国外对城市湿地的研究，最早主要是在城市建设方面，一些学者提出了河湖水系或沼泽都是城市规划布局的内容和对象，如古罗马地下排水系统与河道的组成关系[29]。之后，在美国、澳大利亚、瑞典、英国等对湿地研究较为先进的国家，也最早针对城市湿地进行了研究，而且取得了一定成就。其中Laura E J和Joan G E等人[30-33]首先意识到了湿地在城市景观规划中的地位和作用。在一些发展中国家，如非洲的乌干达、亚洲的印度等[34-35]，也都普遍意识到了城市湿地对城市发展不可忽视的地位和作用，也针对城市湿地做了研究，取得一定的成功。

2 城市湿地研究中存在的问题

总的来说，国外对城市湿地的研究在广度上尚未形成综合性强的成果，在深度上有许多基础理论问题尚在讨论，目前尚缺少系统的城市湿地规划方面的成果或专著。

2.1 城市湿地定义不完善

目前，对城市湿地的定义存在很大的争议，最简单的城市湿地定义为分布于城市(镇)的湿地称为城市湿地。这对于一个学科名词而言是完全不够的。在城市湿地的定义中，必须要有4大要素，即水文、地貌、植物、动物。综合以上对城市湿地进行定义，城市湿地是指在城市境内及其周边地区被水所覆盖，有周期性水生植物生长，且有稳定的动物种群的自然或人工生态系统。它是城市排毒养颜的肾器官，具有重要的水源涵养、环境净化、气候调节、生物多样性保护、教育科普等生态服务功能。由此可见，在对城市湿地定义中对城市湿地要素之间的关系涉及较少，湿地结构和功能之间的研究不深入。

2.2 城市湿地的研究大多涉及单要素的探讨

目前对城市湿地的研究中，大多集中在对城市湿地的水文、水中动植物及功能等单要素研究方面，城市湿地进行单要素研究是城市湿地研究的基础，但是对湿地结构研究较少。在研究中涉及湿地系统功能的研究，例如污水等的净化和防洪抗旱等进行了比较透彻的研究，然而对结构和功能之间的关系研究较少。现有的研究往往把城市湿地作为城市规划中一个重要因素，但是对湿地在城市规划中景观格局理论及方法研究不足。

2.3 景观整体格局及变化机制研究不足

目前对城市湿地格局研究较少，要素研究为格局研究提供了基础，但要素研究不能取代格局研究，现在对城市湿地的要素研究已经成熟，在此基础上，对城市湿地进行格局研究已经刻不容缓。湿地景观生态规划更具前瞻性，对城市可持续发展起到更大作用，并对构建城市湿地景观生态规划研究理论框架有积极意义。

对城市湿地景观演变驱动力研究，能够确定目前城市湿地萎缩原因，在结合湿地当地具体情况，对城市湿地进行改造、恢复和重建，在此基础上形成系统的研究方法，建立完善的湿地恢复成效评估标准。

3 城市湿地研究展望

3.1 城市湿地系统科学定义

图1揭示了城市湿地的科学内涵。图（1a）反映了城市湿地的环境因素，城市湿地位于人口密集经济高度发达的城市化地区，与非城市湿地相比城市湿地所受人为干扰程度较大，交通、住宅等用地都会对城市湿地产生影响，城市湿地的面积、水位等基本要素的变化都会都会受到城市环境的影响；图（1b）表示城市湿地系统的构成要素，主要包括湿地水分，水中动植物等，各种要素都有自身的特点和变化规律，示例中是城市湿地水的动态平衡状况，包括水的流入与流出，水是湿地生态系统的核心；图（1c）显示城市湿地各要素及要素与湿地城市环境之间的关系，在城市大环境的影响下，城市湿地中水文、动植物和地貌影响着城市湿地的景观和功能；图（1d）是城市湿地的主要功能。湿地系统要素决定系统功能，不同城市化地域湿地要素及相互作用方式不同，导致城市湿地在防洪、污水净化和城市景观功能区别较大。

图1 城市湿地系统的科学内涵Fig.1 Scientif i c meanings of urban wetland system

结合图1从系统结构和功能关系的角度，可以对城市湿地内涵进行界定，城市湿地是指位于城市中，由水文、地貌、植物、动物等要素构成的，要素之间相互联系相互作用形成的具有防洪、污水净化和气候调节等特定功能的一种水陆生态系统。这种定义为城市湿地的分类提供基础，也为城市湿地景观规划提供理论支撑。

3.2 湿地研究的技术路线

图2是未来城市湿地研究的理论框架。该框架由三部分组成：（1）加深对湿地单要素的研究；（2）景观格局研究；（3）湿地规划与格局研究相联系。城市湿地研究的三个部分是相互联系的，城市湿地要素研究是湿地景观研究的基础，景观研究是城市湿地规划的基础，湿地规划是对湿地要素与湿地功能的有机结合。

城市湿地作为一个研究系统，要素研究是系统研究的基础，湿地系统中的养分、水、光、温度、生物量、种群密度、植被镶嵌体、地形、土地利用等湿地结构研究的基础，利用遥感技术和野外考察、测量等获取湿地要素数据为湿地系统研究提供前提。

湿地格局研究沿着两条思路，一条是通过对湿地水生动植物、土壤等要素进行非连续性类型图分析，求算格局指数，另一个是对湿地生物量分布、种群密度分布、地形等要素进行连续性变量分析，获得空间变化趋势、空间自相关等规律进行空间统计分析。两种分析方法可以揭示城市湿地变量的空间非连续性变量和空间非连续性变量的时空演变规律，为城市规划提供理论基础。

在对城市湿地进行规划时必须先确定湿地面积和湿地的空间分布，城市作为一个整体，需要多少湿地才能维持城市生态的平衡，或是净化城市所产生的城市污水等，根据城市湿地的功能确定城市所需的城市湿地面积，另一方面根据城市湿地功能不同，对城市湿地的布局不同，如：防洪湿地分布在城市上游，景观湿地在居民集中区等。这样，城市湿地才能够既满足人们对自然环境的需求又能满足城市生态景观的要求。

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图2 城市湿地研究的技术路线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

李春华( 1970-)，男，湖北人，博士，副教授，主要从事自然灾害风险评估与管理研究；E-mail: lichunhuahubu@ 126.com

[本文编校：罗 列]