江苏盐城射阳盐场1号水库生态修复工程
2018-03-29张轩波杨棠武杨烨雷玉新熊依依安树青
张轩波 杨棠武 杨烨 雷玉新 熊依依 安树青*
(1 南京大学生命科学学院湿地生态研究所,江苏 南京 210046;2 南京大学常熟生态研究院,江苏 苏州215501)
滨海湿地是介于陆地生态系统和海洋生态系统之间的自然复合体,也是生物多样性最丰富、生产力最高和最具价值的湿地生态系统之一。近50年来,由于人类对滨海湿地资源的过度开发利用,湿地资源遭受到极大破坏,滨海湿地生态系统发生了明显的退化(谷东起,2012)。滨海湿地的生态修复主要通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能。然而,对区域或大尺度的生态修复研究还很少(陈洪全等,2016),尤其是在工程应用方面。
射阳盐场1号水库位于江苏盐城国家级珍禽自然保护区缓冲区内,总面积约580 hm2。水库原为射阳盐场储存盐业生产原料水的水库,因近海滩涂淤涨、引潮河淤塞、水库库底淤抬,于2010年前后无法引水而逐步干涸沙化,导致局部生态环境恶化,丧失滨海湿地功能。水库周边缓冲区仍保留有相当面积的自然景观,如芦苇Phragmites australis群落、大米草Spartina anglica群落等,是鸟类重要的越冬区域(Su et al,2012;郑光美,2011),每年都会有100~300只丹顶鹤Grus japonensis在此寻食、栖息。因此,射阳盐场1号水库生态区位十分重要,对其进行生态修复,对鸟类保护具有重要意义,为滨海湿地修复提供参考。
1 射阳盐场1号水库的生态问题
经调查分析,射阳盐场1号水库主要存在以下生态问题:①水库引潮河淤积导致库区严重沙化、旱化;②水库盐碱化问题日益严重;③生物多样性偏低,鸟类数量逐渐减少(刘大伟等,2016);④水库埝埂存在水土流失现象;⑤水库存在较多大米草,不利于鸟类栖息(陈一宁等,2005);⑥水库周边水产养殖较为普遍,导致该处生境单一,且水产养殖废水对周边环境产生负面影响。
2 生态修复原则
(1)坚持生态优先与重点保护的原则。对重要生态功能区实施生态保护,坚持生态优先,重点保护生物多样性、鸟类栖息地等自然资源。
(2)满足低维护成本的生态工程学要求。水库位于自然保护区缓冲区内,人为活动较少,维护能力较弱。因此,在进行生态修复时应充分考虑项目后期的维护成本。
(3)坚持全面规划与合理布局的原则。考虑湿地保护、恢复、管理等各方面的需要,合理布局保护与恢复各项工程,以期实现湿地恢复建设目标。
(4)坚持因地制宜和系统平衡的原则。尊重水库独特的自然环境条件和特殊的湿地生物资源,采取相应的保护、恢复与重建措施;恢复湿地生物多样性,保护生物多样性和生态系统的完整性。
(5)遵循按现有地形设计,尽量减少工程量原则。按照生物学和景观学原理进行合理设计,尽量减少工程量,降低成本。
3 生态修复工程
3.1 引水补湿
通过引水工程解决工程区土地旱化及土壤盐碱化问题。经过西部引水渠以及沿途2个泵站将利民河的淡水引至水库南侧的进水总渠,通过泵站提水进入水库。通过水库内布设的排水支沟排水,水流入水库北部的排水干沟,经盐场海堤东排水入主通道,最终流入射阳河而排向大海。同时,建设相应的控制系统,调控进水出口,保证生态需水位。水量蒸发和下渗导致水量低于设计水位时,通过引水工程,增加水量;降雨导致水量过大及冬季需要水位降低时,可通过排水系统,降低水位。该方案一次性投资低,后期管理简便,虽然引排水费用稍高,但效果较好。
3.2 地形改造
通过地形改造,构造鸟类栖息地(图1、图2),一是构建缓坡增加竖向生境多样性,同时增加可供鸟类栖息的面积;二是打通埝埂,制造洲、岛等,创造较小的半连续水面,创造类型丰富的鸟类栖息空间。
图1 改造前的地形图Fig. 1 Topographicmap before reforming
图2 改造后的地形图Fig. 2 Topographi cmap after reforming
基于不同鸟类种群生境的需要设计不同的水深,较缓驳岸可保证各种生境水深的面积。在构建缓坡的同时,保证一定比例的敞水面区域,以利于鱼类栖息;洲、岛应有利于游禽休憩及避险,也是涉禽栖息中心区域。洲、岛等区域面积越大,越有利于食草鸟类生存,但面积过大不利于鱼类生存,也不利于食鱼鸟类栖息。此外,大的水面也会导致大风浪,侵蚀驳岸,破坏驳岸的稳定性,且过大的水面生境异质性较低,不利于生物多样性提高。地形改造包括进水渠和排水沟周边改造,挖低拓宽埝埂,深潭、浅水滩地和岛屿塑造等。
3.3 植被、底栖动物及鱼类恢复
通过引水及地形改造后,水库基本具备了鸟类栖息条件,但存在生物多样性及丰富度较低的问题。通过植物、底栖动物、鱼类恢复工程措施,加速水库湿地恢复进程,提高生物多样性及丰富度,为鸟类栖息、觅食提供足够的空间及来源。
3.3.1 植被恢复 植被恢复以盐生草本植物群落、挺水植物群落和沉水植物群落为主。图3为植被恢复平面示意图,在涉禽栖息地中心区,为满足不同涉禽需求,可种植部分浮叶植物,部分岛屿周边也可种植浮叶植物,增加景观多样性。泥滩地不种植任何植物,靠进水口水流冲击及风浪冲刷,维持泥滩地的存在。
图3 植被恢复平面布局图Fig. 3 Planar layout of vegetation restoration
3.3.2 鱼类恢复 主要投放一些体型较小的鱼类,供食鱼性鸟类食用,包括一些对半咸水适应能力较强的淡水鱼类,如鲤科、鳅科等。同时,也包括一些半咸水的虾虎鱼科Gobiidae鱼类和弹涂鱼Periophthalmus modestus。此外,可放养少量大型半咸水鱼类,丰富水生态系统。图4为鱼类栖息地分布图,幼鱼倾向于栖息在水深较浅区域,很多小型鱼类也主要栖息在水深较浅区域。在水位上涨时,很多鱼类会到原陆域进行觅食,这些区域有较多的有机质及各种小型昆虫等。深水区域主要是一些体型较大鱼类栖息,同时也是很多鱼类的避险区域。
3.3.3 底栖类恢复 根据水库设计情况,投放泥螺Bullacta exarata、中华拟蟹守螺Cerithidea sinensis、珠带拟蟹守螺C.cingulata及绯拟沼螺Assiminea latericea等在底质面上生存的软体动物,以及缢蛏Sinonovacula constrzcta、无齿螳臂相手蟹Chiromantes dehaani、天津厚蟹Helice tientsinensis、谭氏泥蟹Ilyoplax deschampsi及疣吻沙蚕Tylorrhynchus heterochaetus等在底质面下生存的软体动物、节肢动物和环节动物(图5)。
图4 鱼类栖息地分布图Fig. 4 Layout of the fish habitat
图5 底栖类栖息地分布图Fig. 5 Layout of the benthic animal habitat
3.4 水文调控
通过计算季节性需求水位,利用区域内进水渠、排水沟及水利设施,调控满足鸟类不同季节栖息地的水位需求,水文调控措施可保证水库半咸水生境,同时有效解决大米草的入侵问题。
(1)常水位。大部分区域被水淹没,仅保留生态岛及进水渠、排水沟两侧堤岸,整个区域水系连通性强。在一年中大部分时间保持常水位上下波动,可满足鸟类栖息地的生境要求。
(2)高水位。在一年中仅夏季汛期可能达到该水位。该水位下,水库大部分区域被水淹没,仅留生态岛较高区域,整个区域水系连通性强。
(3)低水位。区域内水系完全连通,是鸟类栖息地的另一种生境。此时,陆域面积增大,露出大面积浅滩,增加了涉禽的栖息地面积。
在湿地生态恢复的过程中,以上位规划为指导,通过工程措施,最终恢复水库作为鸟类栖息地的生态功能(图6)。
图6 湿地生态修复效果图Fig.6 Design sketch of the wetland ecological restoration
4 小结
(1)本项目实施可从工程建设、投资模式、协调模式上为未来滨海湿地修复提供很好参考,尤其是鸟类栖息地的修复。
(2)恢复后的海滨湿地可发挥调节气候、涵蓄水源、净化污染、减少侵蚀等生态服务功能,降低自然灾害的发生频率,保障海岸带居民的正常生产、生活。
(3)水库周边大部分地区为鱼塘,对原有湿地动植物资源保护较少。将水库恢复成近自然湿地,可作为优质动植物的资源种质库,为可持续发展提供生物种质资源。
(4)水库所处的“江苏盐城国家级珍禽自然保护区”于1992年11月被联合国教科文组织人与生物圈委员会协调理事会批准为生物圈保护区,2002年1月被列入“拉姆萨尔国际重要湿地”名录。对射阳盐场1号水库进行湿地恢复,是我国履行国际公约的实际行动。
谷东起,付军,闫文文,等.2012.盐城滨海湿地退化评估及分区诊断[J].湿地科学,10(1):1-7
陈洪全,张华兵.2016.江苏盐城沿海滩涂湿地生态修复研究[J].海洋湖沼通报(4):43-47
郑光美.2011.中国鸟类分类与分布名录(第2版)[M].北京:科学出版社
刘大伟,张亚兰,孙勇,等.2016.江苏盐城滨海湿地越冬丹顶鹤种群动态变化与生境选择[J].生态与农村环境学报,32(3):473-477
陈一宁,高抒,贾建军,等.2005.米草属植物Spartina angilica和Spartina alterniflora引种后江苏海岸湿地生态演化的初步探讨[J].海洋与湖沼,36(5):394-403
Su Li-Ying, Zou Hong-Fei. 2012. Status,threats and conservation needs for the continental population of the red-crowned crane.Chinese Birds, 3( 3): 147-164