间歇性湿地研究进展

陈 波 陈文瑾 罗毓彬

(1 贵州财经大学，贵州 贵阳 550025；2 贵州罗甸蒙江国家湿地公园管理处，贵州 贵阳 550100)

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，间歇性湿地(Temporary wetlands)作为湿地的重要类型之一，具有显著的季节性干旱特征。间歇性湿地通常水位较浅，至少有一年一次的完全干旱期，是野生动植物的重要生境(Calhoun et al,2017)。间歇性湿地作为陆地生态系统中的小型水生地貌景观，能保障生态系统的生物多样性，同时影响水循环所驱动的生物地球化学过程(Vanschoenwinkel et al, 2009; Sim et al, 2013)，具有调节径流、改善水质和调节小气候等功能，在水资源稀缺地区(即干旱或半干旱区)表现尤为明显(Williams, 1985)。

间歇性湿地分布范围广泛，在全球范围内、覆盖总面积大于湖泊总面积(Downing et al, 2006)。全球间歇性湿地覆盖面积约为81万km2，在过去30 a约有7.2万km2湿地转化为间歇性湿地，且大多为不可逆过程(Pekel et al, 2016)，因此对间歇性湿地的研究具有一定挑战。随着科技的进步，“3S”技术、光探测以及激光雷达测距技术的逐渐普及，有助于监测到更多间歇性湿地的数量和形态变化(Gómez-Rodríguez et al, 2010; Rhazi et al, 2012)。自18世纪初以来，全球内陆范围内间歇性湿地数量流失超过80%，到20世纪末流失速度几乎增长4倍(Davidson, 2014)，间歇性湿地的生境受到严重威胁。

1 间歇性湿地类型

间歇性湿地分类方法复杂多样，根据间歇性湿地所在生物群落，例如冻土带、温带草原、地中海灌丛、热带稀树草原等进行分类；根据间歇性湿地面积大小，可分为微型、中型、大型生境；根据其水文特征可分为季节性湿地、周期性湿地、间断性湿地等；根据水体盐度可分为淡水和盐水间歇性湿地；根据起源可分为自然间歇性湿地和人工间歇性湿地，且人工间歇性湿地可根据人类对其使用程度和利用方式进行再分类(Rheinhardt et al, 2018)。

研究发现，流水湿地系统和静水湿地系统在生态系统功能和群落结构上截然不同，这是由于气候变化会导致常流水域出现周期性干旱现象，显著改变水体的滞留时间和周转速率，进而会影响水生生态系统类型(Williams, 2006; Wetzel, 2001)。因此研究中常基于淹水和干旱时间间隔、持续时间和干旱暴露频率对间歇性湿地提出分类。

Brock等(1999)提出的分类标准被生态学教材广泛运用，该分类标准将间歇性湿地分为5个类型(图1)：(1)暂时性湿地。通常在突发降雨后形成水体或小型池塘，降雨过后水体在几天内干枯，与水文周期较长的水域相比，生境内生物种群种类较少；(2)周期性湿地。以10 a为一个周期，干旱期大多为9 a或10 a，不规则蓄水期可持续数月，生境内多为陆地植物，水生物种较少，浮游生物大多具有抗旱、分散的特点；(3)间断性湿地。通常干湿交替，蓄水期相对季节性湿地较为不规则，可达数月或数年；(4)季节性湿地。生境内大多为内陆水生植物，浮游生物依靠水体觅食以及繁殖生存。每年按季节干湿交替，湿润期通常为雨季，旱期具有一定规律性且可预测，其水文周期长，通常为数个月，生境内动植物能够完成一定的生命周期；(5)近永久性湿地。蓄水区规律可预测，水位根据实际情况有所变化，10年中9年的年输水量大于排水量。

图1 全球气候变化背景下的间歇性湿地类型Fig.1 Changes among temporary wetland types in some future climate scenarios

2 间歇性湿地的生态社会功能

2.1 间歇性湿地影响水-碳循环过程

间歇性湿地面积相对较小，在全球水-碳循环循环中的作用容易被忽视(Downing, 2010; Hunter et al, 2017)。全球湿地碳储量约为770亿t，每衰退1 hm2湿地将增加超过万吨的CO2排放量，加速全球变暖效应(高云芳等, 2020)。间歇性湿地处于干旱期促进了CO2的排放，被认为是二氧化碳源，而在蓄水期则成为二氧化碳汇(Obrador et al, 2018)，在碳减排与碳中和过程中作为重要的碳库之一，能够调节气候、缓解全球变暖。间歇性湿地与反硝化、沉积物埋藏、农药转化、磷和其他污染物的吸收等地球化学过程密切相关 (Teng et al, 2013)。间歇性湿地除了发挥源汇和缓冲功能，还是天然的“海绵”，对下游水域起到海绵调节的作用(Rains et al, 2016)，应对雨水、洪涝、水土流失等自然灾害具有较好的平衡效果。

2.2 间歇性湿地增强生物多样性保护

间歇性湿地为一些独特稀有的生物群落提供了独特的生存环境(Williams, 2000)。法国间歇性湿地仅占0.05%，但生境中约35%的稀有物种和5%的受保护植物物种在此生存(Sophie, 2002)。间歇性湿地作为陆地生态系统的水生跳板，具有丰富的碳源(即卵块、两栖类幼虫和成虫、无脊椎动物、藻类和植物),可为野生动物提供食物来源(Paton, 2005)，为许多陆生哺乳动物、非繁殖的两栖类动物、爬行类动物以及鸟类提供栖息、迁徙、越冬以及繁殖的生境，也为研究群落结构演替提供了理想的天然场所(Pazin et al, 2006; Laufer et al, 2009)。在欧洲地区，捷蛙(Rana dalmatina)根据不同年份在间歇性水塘中繁殖(Guyetant,1997)；掌欧螈(lissotriton helveticus)也在间歇性湿地有所分布(Isselin-Nondedeu et al, 2017)；在美国大部分地区，北方豹蛙(Lithobates pipiens)和牛蛙(Lithobates catesbeianus)迁徙到间歇性湿地繁殖或觅食后，返回深水生境冬眠(Mushet et al, 2013)。随着时间周期的变长，间歇性湿地中的生物种群数量也随之增加(Mushet et al, 2019)。因此，与常覆水域湿地相比，间歇性湿地对维持生物多样性更具有重要性。

2.3 间歇性湿地促进社会经济发展

间歇性湿地为野生生物提供生境、过渡带生态系统养分循环、蓄水防洪、涵养水源和文化服务等生态系统服务价值(Turner et al, 2008)。间歇性湿地是自然景观的重要组成部分，可通过人工干预提高其社会经济价值。随着季节的变化，间歇性湿地的自然风光形态千变万化，动植物种类丰富，具有休闲娱乐旅游的景观价值，可推动旅游业的发展，促进地方政府财政收入(Bauer et al, 2017)。

3 间歇性湿地生态功能影响因素

影响间歇性湿地生态功能的环境因素主要有淹水和干旱时间间隔、持续时间、干旱暴露频率和水生生物群落结构的变化，同时还受水文及地貌的差异控制。随着降雨季节、暴雨以及河流涨水、地下水补给的增多致使间歇性湿地周期发生变化，周期性湿地转变为季节性湿地或永久性湿地。极端气候同样影响着间歇性湿地生态系统的结构和功能，随着夏季气温升高，致使间歇性湿地水域干涸；蒸发散的调节作用使间歇性湿地蓄水和地表水、地下水发生变化，周期性湿地转化为暂时性湿地，季节性湿地成为间断性湿地，在干旱地区表现得尤为明显。引水灌溉、抽取地下水为主的农业经济活动都会导致间歇性湿地水文周期发生改变。

4 间歇性湿地保护管理存在的问题

4.1 间歇性湿地水资源监管有待加强

小型水生境的保护缺乏严格性和一致性是全球的普遍现象(Acuña et al, 2017)。在法国，对小于0.1 hm2的永久性和间歇性水生境的用途改变不需要报告。美国现有的联邦法规对小型水生境也缺乏系统保护措施 (Cohen et al, 2016)。降水是间歇性湿地主要的水源来源(LaBaugh et al, 2018)，例如雨水、融雪、溪流和地下水。全国可利用淡水资源中湿地维持量约占96%，其中82.1%来源于天然湿地(安树青等, 2007)。我国间歇性湿地利用过程中存在监管部门多头管理、责任不清的现象，农业灌溉及工业生产的重复使用和污水排放，导致了间歇性湿地水体的污染。

4.2 间歇性湿地易受土地用途改变与外来物种入侵威胁

由于间歇性湿地面积小且动态性强，易受到土地利用变化的影响，土地管理手段、资源开采、城市化发展以及农业、畜牧业等也威胁着间歇性湿地的生态系统功能。入侵物种对湿地生物多样性造成主要威胁(Brinson et al, 2002)。在我国长江口水域，原产于南美洲热带和亚热带地区水葫芦(Eichhornia crassipes)的快速繁殖已破坏水生态系统的结构稳定和功能完整(高宇等, 2017)，小龙虾(Procambarus clarkii)以及一些两栖动物的入侵也会导致了间歇性湿地物种、生态功能、食物网以及栖息地结构发生变化(Escoriza et al, 2014)。

4.3 间歇性湿地管理易受资金投入的影响

间歇性湿地为具有双向复杂生活史的野生动物提供相应的栖息地，致使邻近的陆生生境也成为生态环境保护的一部分(Semlitsch, 2002)，从而增加了生境保护成本。保护生态系统的优先次序、资金充足性和研究趋势使得间歇性湿地研究缺乏关注。经费投入和设备的严重不足也制约了湿地的保护管理工作的开展，且间歇性湿地的成本收益问题也令管理工作复杂化(Marton et al, 2015)，使许多间歇性湿地保护项目和行动难以实施。

4.4 间歇性湿地修复与治理缺乏技术支撑

我国湿地威胁加剧，以自然修复为主的湿地修复难以满足湿地恢复的需求(安树青等，2007)，需采用一些物理、化学和生物技术或生态工程手段，提高生境的异质性和稳定性，从而达到保育间歇性湿地的目的。水文恢复所需资金和科学技术往往是间歇性湿地能否恢复或重建成功的重要因素(Petranka et al, 2007; Drayer et al, 2016)。北美草原间歇性湿地在恢复后植物群落的植物区系质量远低于未受干扰的湿地植物群落(Mushet et al, 2002)，所以即便在恢复重建后较长的时间内，大部分间歇性湿地的群落和生态功能也不能完全恢复到原状态(Matthews et al, 2010)。

5 研究展望及对策建议

间歇性湿地作为生态安全的重要屏障，国外已采取措施对间歇性湿地进行抢救性保护和管理。例如澳大利亚政府收购了部分含有间歇性湿地的土地作为存量资产，以此来保护间歇式湿地的数量和质量(Fitzsimons et al, 2003)。根据我国间歇性湿地存在的主要威胁，提出以下间歇性湿地资源保护和管理的对策建议(图2)。

图2 间歇性湿地保护战略示意图Fig.2 Temporary wetlands protection strategy schematic diagram

5.1 强化科学支撑、加大资金投入

可采用水文修复、水环境修复、生境修复、生物资源恢复等工程模式进行人工干预，恢复或重建间歇性湿地生态系统，例如土壤基质的恢复、植被恢复、生境恢复与改善、间歇性湿地水域管理等。建立间歇性湿地恢复补偿机制、水资源监控机制以及生态考核机制等非工程模式，对因城镇化进程经济发展而不得不转化为其他类型用地所产生的生态损耗予以补偿、修复和维护。中国通过实施世界上最严格的耕地保护制度，守住了120万km2耕地红线，因此可通过参考借鉴我国耕地补偿制度、退耕还林的经验，制定完善的间歇性湿地生态补偿政策体系(孙博等, 2016)，实现区域可持续发展的长期战略目标。

5.2 修复与治理采取因地制宜的模式

间歇性湿地在干旱、高温、酸雨、盐碱等不同环境下需要采取不同的工程措施，还需要自然资源部、生态环境部、水利部、财政部等多部门管理联动，建立和完善湿地保护的政策和法规体系。同时，对各地区间歇性湿地的生态现状进行评价，准确识别出关键的环境胁迫因子，以便采取更有针对性的修复措施(吴次芳等, 2019)，结合当地水土资源和野生动植物生境特点，制定科学合理的间歇性湿地修复管理计划，并定期对修复区域进行维护和监测。

5.3 重视宣传教育，做好信息化普及

以政府为主导，大力宣传间歇性湿地价值，采用与当地社区合作的方式，开展适宜的体验活动，使公众更好地了解间歇性湿地恢复需要。在项目上可建立公共论坛和委员会，吸引各地方团体和个人的参与。地方政府也可通过论坛、公众号等自媒体文化宣传推广机制，联合开发项目、联合教育培训，推动间歇性湿地生态文化发展，实现人类与自然的和谐共生。