滨海新区北大港湿地生态恢复技术体系研究

2012-11-16乔建哲冯海云

绿色科技 2012年6期

常华，乔建哲，冯海云

(1.天津泰达自来水公司，天津300457;2.交通运输部天津水运工程科学研究所，天津300457;3.天津天发源环境保护事务代理中心有限公司，天津300384)

1 湿地生态恢复的程序和技术体系

1.1 湿地生态系统恢复与重建的程序

目前学界普遍认为，湿地生态恢复的重要程序包括:确定恢复对象的时空范围;评价样点并鉴定导致生态系统退化的原因及过程(尤其是关键因子);找出控制和减缓退化的方法;根据生态、社会、经济和文化条件决定恢复与重建的生态系统的结构、功能目标;制定易于测量的成功标准;发展在大尺度情况下完成有关目标的实践技术并推广;恢复实践;与土地规划、管理部门交流有关理论和方法;监测恢复中的关键变量与过程，并根据出现的新情况作出适当的调整［1］，操作过程见图1。

图1 生态系统恢复与重建的重要操作程序与内容

首先应明确被恢复对象，确定退化系统的边界，包括生态系统的层次与级别、时空尺度与规模、结构与功能;然后对生态系统退化进行诊断，对生态系统退化的基本特征、退化原因、过程、类型、程度等进行详细的调查和分析。

结合退化生态系统所在区域的自然系统、社会经济系统和技术力量等特征，确定生态恢复目标，并进行可行性分析;在此基础上，建立优化模型，提出决策和具体的实施方案。

对所获得的优化模型进行试验和模拟，并通过定位观测获得在理论上和实践上都具有可操作性的恢复与重建模式。对成功的恢复与重建模式进行示范推广，同时进行后续的动态监测、预测和评价。

1.2 湿地生态恢复的技术体系

当湿地的破坏程度相对较小时，可以采用直接恢复的方法，但当湿地环境破坏已经比较严重以至于不能直接进行恢复的时候，需采用一些方法和技术来重建湿地。由于自然演替需要的时间很长，通常不会完全采用这种方法进行湿地的再生，不过演替再生可以为淡水湿地的生态恢复提供稳定、长期的基础，因为它提供了一个比较好的生态恢复起点。

进行湿地的生态恢复很可能要面对一些重要的不利因素，这些因素来源于湿地外的破坏。湿地的水和营养供给都来源于外部。因此，相对于许多其它栖息环境而言，湿地受外界影响更深。有效的修复往往需要控制整个流域，而不仅仅是湿地本身。实际上，在不同退化湿地生态系统中，其恢复目标、侧重点及其选用的配套关键技术往往会有所不同。尽管如此，对于一般退化湿地生态系统而言，大致需要或涉及以下几类基本的恢复技术体系。

从生态系统的组成成分角度看，恢复主要包括非生物和生物系统的恢复［2］。无机环境的恢复技术包括水体恢复技术(如控制污染、去除富营养化、换水、积水)、土壤恢复技术如耕作制度和方式的改变、施肥、土壤改良、表土稳定、控制水土侵蚀、换土及分解污染物等。生物系统的恢复技术包括(物种的引入、品种改良、植物快速繁殖、植物的搭配、植物的种植、林分改造等)、消费者(捕食者的引入、病虫害的控制)和分解者(微生物的引种及控制)的重建技术和生态规划技术(RS、GIS、GPS)的应用。见表 1。

表1 湿地生态恢复技术体系

2 研究区域概况

2.1 地理位置与研究范围

天津北大港湿地自然保护区位于天津市大港区的东南部，东邻渤海，与天津古海岸与湿地国家级自然保护区核心区上古林贝壳堤相邻。地理坐标:东经117°11'～ 117°37'，北纬 38°36'～ 38°57'。本区包括北大港水库、沙井子水库、钱圈水库、独流减河、官港库、李二湾水库、沿海滩涂和独流减河下游共7个区域，4种类型(即湖泊湿地、河流湿地、海岸滩涂湿地、沼泽湿地)。湿地总面积442 40hm2，约占大港区总土面积的39.7%，可蓄水5亿m3。

(1)北大港水库。北大港水库位于大港区中心地带，库区东面与津歧公路相隔1km，距渤海湾陆地界6km;西面通过马圈引河再经马圈闸与马厂减河沟通，并与原赵庄乡9个村庄毗邻;东南部隔穿港公路与大港油田毗邻;北侧与独流减河行洪道右堤紧邻。库区占地面积16 400 hm2。设计库容5.0亿m3，库区地面高程最低4.83m。

(2)沙井子水库。东围堤—北围堤—太沙路南—青静黄左堤，面积680 hm2。

(3)钱圈水库。洋苏路—205国道—西围堤外延500m—南围堤外延500m，面积1 758.3 hm2。

(4)官港湖。李港铁路—北部边界沟—西排干—李港铁路，面积2 140 hm2。

(5)李二湾。津歧路—子牙河右堤—太沙路延至北排河堤，面积 5 834.1 hm2。

(6)沿海滩涂。渤海大港低潮线—独流减河河口延长线—滨海东路以东—天津造纸厂苇场北堤—津歧路—北排河口，面积9 316.7 hm2。

(7)独流减河下游。渤海大港低潮线—独流减河北堤—万家码头大桥—独流减河南堤，面积8 111 hm2。

2.2 北大港湿地减少的原因

北大港近40年来发生了巨大的变化，由原来的洼淀、盐碱地、滩涂变为大港区政府所在地、石油基地、农田及人工水库。湿地的面积和蓄水量大幅度缩减，特别是近几年的连续干旱，使水库的蓄水量严重不足，湿地减少的主要原因有以下几种。

(1)大规模的湿地开发、石油开采、农田开垦、城镇建设使天然湿地面积大幅度减少，现存湿地只有原来的16.3%。

(2)自然降雨的减少。大港区多年平均降雨量为560mm，1997～2002年连续6年每年降雨量只有250mm左右，造成严重干旱。

(3)过境水量日益减少。独流减河、子牙新河在20世纪70年代平均入海水量为10亿m3，80年代几乎断流，90年代年平均入海量为5.6亿m3，自1996年开始近7年几乎断流。

(4)人工海挡的修建阻止了潮水上溯，使滩涂面积大大减少。20世纪70年代靠引黄和上游来水，80年代靠引黄和自然降雨及上游来水(1985～1987年干涸)，90年代靠上游来水和自然降雨(1999年干涸)，2000年至今靠引黄和自然降雨。

2.3 北大港湿地存在的主要问题

(1)水体的富营养化问题。由于北大港湿地在地质上年份较短，因此在生态上属脆弱地区。据1998年对官港湖的水质监测，水中浮游生物样品中，蓝藻类占了绝对优势，水体富营养化，对鱼、贝类会产生毒性伤害，在发展渔业生产时，应注意水体的富营养化问题。

(2)北大港水库及官港湖内偶有捕猎问题。掏鸟蛋，猎、捕鸟行为，对一些珍稀和国家保护候鸟的生存及种群繁衍已构成威胁。

(3)北大港水库围堤存在裂缝，堤北内外存在截渗、沉降问题。在其他几座水库也不同程度存在，还有水质咸化的问题。

(4)污染问题。由于今年连续干旱，库区蝗灾严重，在飞机洒药灭蝗时，药物对植被、水生生物生长造成了一定的影响。

3 北大港湿地恢复的技术体系

3.1 确定恢复对象

恢复对象即为北大港湿地，包括北大港水库、沙井子水库、钱圈水库、官港湖、李二湾、沿海滩涂、独流减河下游。

3.2 退化诊断分析

生态系统退化程度主要通过结构和功能两大类，共23项指标综合反映。对于北大港湿地生态系统的退化程度的认定，划分为稳定、临界状态、轻度退化、中度退化和严重退化5个等级。其中未退化状态具有稳定的结构和功能，在合理规划的前提下，适宜开发和利用;临界状态为退化和未退化之间的过渡状态，结构和功能状态受到人为干扰的影响比较明显，如果干扰不停止的话，将会向退化状态演替;轻度退化是指生境结构受到一定程度的破坏，服务功能价值有所下降，但消除外界胁迫后，能够实现自然恢复;中度退化状态下，系统表现为结构失调，功能衰退明显，难以自我维持，无法通过自然方式恢复，必须借助人工辅助措施强化使其逐渐恢复;严重退化则说明原有湿地生态系统已经遭到完全破坏，环境因素严重恶化，不可能再会回到原有状态。

通过退化程度诊断分析，北大港湿地各区域的生态系统现状从好到差依次为北大港水库＞官港湖＞钱圈水库＞沿海滩涂＞独流减河下游＞沙井子水库—李二湾水库。其中北大港水库、官港湖和钱圈水库处于临界状态;沿海滩涂和独流减河下游处于轻度退化;沙井子水库—李二湾水库处于中度退化状态［3］。

3.3 确定恢复目标和恢复原则

3.3.1 恢复目标

恢复湿地功能，包括其生态、经济和社会价值。保护好生物多样性。本区有水生、湿生、盐生、旱生等多种类型的植物和各类珍惜濒危物种，资源丰富，应设法保护北大港湿地生态与生物多样性资源。

3.3.2 恢复原则

(1)生态学原则。北大港湿地的恢复必须以生态学理论为基础，主要包括生态演替规律、生物多样性原则、生态位原则等。生态学原则要求根据生态系统自身的演替规律分步骤分阶段进行恢复，并根据生态位和生物多样性原则构建生态系统结构和生物群落，使物质循环和能量转化处于最大利用和最优循环状态，要求达到水文、土壤、植被、生物同步和谐演进。

(2)最小风险和最大效益原则。由于生态系统的复杂性和某些环境要素的突变性，加之人们对生态过程及其内部运行机制认识的局限性，人们往往不可能对生态恢复的后果以及最终生态演替方向进行准确的估计和把握。因此，在某种意义上，退化生态系统的恢复具有一定的风险性。这就要求对被恢复对象进行系统综合的分析、论证，将风险降到最低程度。同时，还应尽力做到在最小风险、最小投资的情况下获得最大效益，在考虑生态效益的同时，还应考虑经济和社会效益，以实现生态、经济、社会效益相统一。

(3)尊重自然、美学原则。在恢复过程中，应尽量运用自然材料和软式工程，强调植物造景，不主张完全人工化。