滨海湿地生态保护及修复研究进展

刘书锦,曹海,李丹,王厚军,王秋妍

(1.国家海洋技术中心 天津 300112;2.唐山市自然资源和规划局 唐山 063000)

0 引言

滨海湿地是指低潮位水深小于6 m的水域及其沿岸的湿地地带[1]。潮汐使海水与淡水交融形成了多样的湿地环境和丰富的物种资源[2]。滨海湿地具有岸线保护、生物多样性保育、物质生产能量交换、改善水环境状态、维持元素循环、提供栖息地、保持海陆动态平衡以及提供休憩科研空间等多种生态服务功能[3-4]。虽然滨海湿地面积仅占全球陆域面积的4%,但却供养着全球近1/3的人口[5]。有资料显示,在人为和自然因素的影响下,滨海湿地生态系统逐渐退化、湿地面积骤减[6-8]。

近年来,各国相继提出湿地保护政策,1971年,来自18个国家的科学家代表在伊朗共同签署了世界湿地保护领域的首要公约《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《拉姆萨尔湿地公约》)[9];1999年韩国颁布了《湿地保护法》来保护因大面积围垦被破坏的滨海湿地。1979年我国开展了全国滨海湿地调查,并提出保护和利用对策[10];2017年我国发布《海岸线保护与利用管理办法》并提出应严格保护滨海湿地;2018年国务院发布了《国务院关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》[11],对滨海湿地的保护和治理提出了要求。近年来我国开展了“蓝色海湾整治行动”和“渤海综合治理攻坚战行动计划”等专项整治活动。为保护湿地生态环境及其生物多样性,我国制定了《中华人民共和国湿地保护法》,并于2022年6月实施。滨海湿地的保护、修复工作逐渐走上正轨。

生态优先、保护优先的理念逐渐深入人心,本文首先对湿地保护技术方面进行论述。国内外研究者通常把水文、湿地土壤和湿地植被作为健康湿地的“三要素”,因此本研究还从湿地水文水质、基底和生物等几个方面对湿地修复技术进行探讨,并在此基础上分析目前滨海湿地保护及修复存在的问题与不足。

1 滨海湿地生态保护研究

1.1 滨海湿地保护区建设

1962年,在第一届世界国家公园与保护区大会上正式提出了海洋自然保护区的定义[12]。海洋保护区是指通过一定的程序和方式建立的对部分或全部海洋环境进行封闭保护的潮间带及潮下带的陆架、水体和动植物群落[13]。建立滨海湿地保护区可以隔绝人为因素对湿地环境破坏,是保护海洋及湿地生物多样性的有效手段[14]。通过建立滨海湿地保护区不但可以保护脆弱敏感的海洋及滨海湿地生态系统、保护恢复濒危物种及提高生物多样性,还可使退化的生态系统恢复一定的生态系统服务[15]。

国际上对于保护区的建设有不同的构想,例如菲律宾对于保护区建设追求“小而精”,通过社区化管理在实现保护的同时加强公众参与、提升保护效果[16],该方法有利于发展中国家构建海洋湿地保护区。而国际自然保护联盟(ICUN)更加鼓励在全球范围内建立大规模海洋自然保护区(大于15万m2),建立大型保护区有利于国际间海洋保护目标的实现。根据ICUN大规模海洋保护区建设管理指南统计,全球已建成16个大规模海洋保护区[17]。

2016年国家海洋局印发的《关于加强滨海湿地管理与保护工作的指导意见》提出应建立海洋保护区,将重点滨海湿地纳入保护范围。自20世纪80年代起,我国海洋保护区建设脚步逐渐加快,截至2019年年底,我国已建立271个海洋自然保护区,总面积约12.4万km2,占管辖海域面积的4.1%。但目前我国海洋保护区建设与管理并不完善,存在重建设轻管理、保护与经济发展难以平衡、资金制约和管理部门不统一等问题[18]。

1.2 滨海湿地保护红线

党的十八大提出了“建立生态保护红线制度”。2011年《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》首次提出了“海洋生态保护红线”的概念[19]。2016年国家海洋局发布了《关于全面建立实施海洋生态红线制度的意见》提出了海洋生态保护红线划定的宗旨和标准。2018年国务院发布的《国务院关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》强调了加强湿地保护以及严守生态保护红线。

生态红线的划定是为了兼顾发展的同时保住生态底线,因此以生态分区和分级保护理论为基础对目标湿地划定生态保护红线具有重要的意义。通过划定滨海湿地保护红线将重要湿地生态功能区、生态脆弱区、生物多样性保育区以及人居环境保障区等划定为重点管控的区域,并对划定区域进行严格分类管控,来实现对滨海湿地的保护和可持续利用[20]。

生态保护红线是以自然保护区制度为基础,滨海湿地红线划定是对生态保护红线划定的一种细化和伸延,但红线制度属于强制管理制度,其管理和执行会更加严格。滨海湿地保护红线的划定需要遵循“最需要”和“最合适”的原则,例如鱼虾产卵场、育幼场和鸟类等重要保护物种迁徙停歇及栖息的滨海湿地、保护区内退化严重的滨海湿地、保存完好物种多样性强的典型滨海湿地等[21]。但目前我国缺乏专门针对滨海湿地生态保护红线划定的标准文件及技术指南,生态保护红线划定也往往更多地借鉴以往的规划,缺乏针对性。

1.3 滨海湿地开发管理

随着沿海区域经济快速发展,人口增长和土地稀缺的矛盾逐渐显现,人类开始侵占开发滨海湿地,并对湿地的浅海水域进行围填海活动,在解决人地矛盾带来经济效益的同时,对海洋湿地生态环境造成了严重破坏,例如水动力破坏、湿地面积锐减、海洋生物栖息地破坏和生物多样性减少等[22],不利于可持续发展。国内外学者研究发现对湿地的围填开发活动会改变地形地貌冲淤环境,改变水动力环境,破坏海洋生态环境[23]。例如,有研究发现围填海工程改变了海水交换条件,同时施工过程中对沉积物的扰动以及施工材料会使施工区域的海水遭到污染,进而使海水水质变差,会对渔业产生严重的负面影响[24-26];还有研究发现围填海活动会侵占自然湿地岸线和湿地浅海水域导致生态系统结构和功能遭到破坏,使得动植物生物多样性降低[27-28]。

近年来,我国开始重视滨海湿地的开发管理工作,严格管控了围填海活动,并对滨海湿地保护提出了更为严格的要求。

2 生境及生物修复技术研究

2.1 生境修复

2.1.1 水文修复

由于潮汐作用,在海岸带区域形成了周期性的淹水区域[29],周期性的潮汐作用将河流和海洋的营养物质输送至滨海湿地,因此形成了滨海盐沼、红树林和海草床等多样的沿海湿地环境。由于自然及人为外界干扰,造成湿地给水量减少给水条件变差引起生物多样性降低,进而使得湿地环境逐渐退化,例如,Zhang[30]等研究发现由于持续干旱及人工湿地建设,造成湿地给水严重缺失,使得莱州湾滨海湿地严重退化。水文过程是湿地形成的重要驱动机制[31],因此修复湿地水文条件是湿地修复成功的基础。

湿地水文修复常见的技术手段包括地形改造、堤坝沟渠引水、生态补水和河道清淤等[32]。水文修复最终的目的就是将湿地水文进行连通,在满足湿地最低需水量的同时能够形成周期性淹水区域[33]。湿地水文的连通程度会影响湿地的植被群落结构以及鸟类、鱼类、浮游生物和底栖生物等生物的生长和分布情况,良好的水文连通情况可以维持较高的生物多样性[34],因此水文连通对于湿地水文修复十分重要。但传统的地形改造等工程手段缺乏对湿地生态功能的思考,对湿地植被、底质等具有较大的破坏。湿地水系恢复要以生态优先为基础,采用“退围还湿”、生态引水、修建生态海堤和清淤疏浚等措施恢复湿地原有给水状态。在此基础上优化传统修复措施,例如可以利用湿地原有的地形材料和植被等营造水系[35]、利用清淤或黏土代替硬质材料修筑堤坝、利用混装修复植物种子的麻袋修筑堤坝来引水等[36]。

2.1.2 水质修复

源头治理是水质修复成功的关键。国内外学者普遍认为陆源污染物排放是引起湿地水域污染的主要因素之一[37]。除此之外,在潮间带、浅海水域等区域进行围海养殖也是造成滨海湿地水质污染的另一个主要因素。河海一体化治理、总量控制、“退养限养”能有效从源头抑制水质恶化[38]。对于湿地水质治理,传统的治理方法都是采用原位修复,例如清理打捞、引水冲污和絮凝沉淀等[39]。但传统方法对湿地生境扰动较大,有可能造成二次破坏,且不能彻底解决污染问题。

自然湿地具有一定的截留、降污和调节净化水质的功能[40]。根据湿地特点建立人工减排湿地,可以提高湿地纳污能力,例如在湿地低洼处填充砂石等形成填料床,并在其上种植芦苇、香蒲和灯芯草等湿地修复植物,构建人工减排湿地。污水通过减排湿地的过滤吸附、化学沉淀、离子交换、植物代谢和微生物分解等过程被净化[41]。除此之外,可以在污染区域开展“健康养殖”来减少养殖污染,例如自然养殖法和鱼虾贝类藻类混养等[42]。

2.1.3 基底修复

土壤基底是湿地微生物、浮游动物、鸟类和植被等物种生存繁衍的基础,因此基底修复显得尤为重要。目前对基底修复的方法可分为以下几类:物理修复、先锋物种稳固、防护保护和生物及外源物质修复等。

通过地形改造和清淤等物理修复手段可以营造良好的地形条件协助湿地自然修复。也有研究利用河道清淤和水道开挖等水动力修复过程产生的淤泥对受损区域进行吹填来对湿地基底进行修复[43]。

对破碎湿地生境,可利用生态学的原理,通过选育种植生长快、适应性强的先锋物种来稳定、改善基底。例如,Kenworthy等[44]选用生长快、适应性强的浅滩藻(Halodule wrightii)结合鸟粪肥来修复热带海草床。杨佳[45]等,利用海蓬子和碱蓬两种耐盐植物对滨海湿地的基底进行了修复。

对于受外界自然及人为负面扰动较强的湿地,可采取退耕还养、建设生态防护海堤等措施来保护、稳固基底[46]。研究发现利用碎石、纤维编织网和土工布等材料结合湿地植被建设生态海堤可以有效地减少岸线侵蚀过程对湿地基底的影响[47]。

对于受石油烃、有机物及重金属污染区域,可使用吸附材料、微生物、植物、底栖动物修复以及植物-微生物联合修复等技术手段对底质中的污染物通过吸附、转化、分解等过程进行去除[48-49]。

2.2 生物物种修复

2.2.1 植物物种修复

滨海湿地中的各种植物在提供重要生态系统服务的同时也塑造了各种湿地类型,如滨海盐沼、海草床、红树林和珊瑚礁湿地等[50]。常见的湿地植物恢复措施有播种和物种选育、移栽等。通过物种选育、移栽结合湿地植物养护管理方法可以提高湿地植物的成活率和湿地修复效果。国内外众多学者通过育种移栽成功修复了湿地植被。裴绍峰等[51]通过育种、培育和移栽的手段修复了辽河三角洲湿地的芦苇和翅碱蓬植物群落。Tanner等[52]研究发现人工培育海草幼苗成活率和生长趋势都优于自然条件下的海草。但在物种选取上应选择本地物种,限制使用外来物种。

对于生境条件较差的区域,在进行水动力、基底修复同时还应通过人为干预减少负面扰动来营造良好的生境条件协助植被的恢复。例如,唐娜等[53]通过引水降“碱”营造良好的水环境条件协助芦苇等植被的恢复。

2.2.2 动物物种恢复

滨海湿地由于其独特的环境条件为鱼类、底栖动物和鸟类等动物提供了良好的栖息环境,但由于水质恶化和闸坝阻隔等因素破坏湿地环境,使生物多样性骤减。

对于滨海湿地鱼类及底栖生物的修复,可以采取栖息地营造、建立保护区、划定湿地保护红线、限制捕捞和增殖放流等措施。增殖放流虽然可以快速恢复动物物种,但不合理的投放可能会引起负面影响,因此还应对增殖放流方案进行评估,同时也要按“负责任的增殖放流”的模式对放流生物进行追踪,例如可以通过种苗标记技术,在放流后再进行重捕来评估、优化增殖放流的方案[54]。

对于鸟类的恢复,可以通过恢复扩大湿地及绿地面积、营造良好水系状态为鸟类提供良好的取食、营巢及越冬条件吸引更多鸟类在此栖息繁殖[39]。

3 讨论与展望

正在编制的“全国湿地保护‘十四五’实施规划”已将滨海湿地作为重要内容纳入范围,并将实施一批滨海湿地保护修复国家重点工程。未来几年对滨海湿地的恢复保护和历史遗留问题处理是我国海洋生态保护工作的重点。虽然目前湿地保护相关的制度与法律逐渐健全,但在管理、资金、发展与保护相协调方面还存在诸多问题。修复技术方法也多采用“见效快、疗效短”的方法,生态优先的修复技术方法实践率较低,不利于湿地自我恢复和自我维持。所以今后的工作应加强以下几方面的研究。

(1)推进滨海湿地保护区及红线划定标准和技术指南的制定。以及推进湿地保护区、红线区保护修复后相关管理工作的法规、制度和方法的研究,例如可以加强公众湿地保护教育,加强公众及社会团体参与滨海湿地治理,寻求湿地保护管理工作与居民生产生活共同实现的途径。

(2)严格管理自然岸线的开发利用,优化利用岸线,提高生态护岸建设比例。海岸线是陆地与海洋的交界线,在潮汐海水的作用下形成了多样的滨海湿地。各级海洋管理部门应严格根据海洋功能区划对滨海湿地开发利用活动监督管理,按照严格保护、限制开发和优化使用3个层级对滨海湿地开发分级管理。并严格控制自然湿地开发,建设生态护岸保证湿地良好水文条件,提升滨海湿地的生态环境。

(3)在增加湿地保护管理相关中央资金投入的同时,拓宽湿地保护修复相关资金投入的其他来源。滨海湿地保护修复工作具有修复成本高、周期性长等特点,所以应拓宽修复资金来源,使滨海湿地保护利用工作健康持续进行下去。

(4)深入对滨海湿地生态修复的基础理论研究,对湿地退化因素、退化机制、湿地自我恢复的机制,以生态优先为导向,以滨海湿地的自然修复为基础,研究人工促进湿地自我修复相关的关键技术方法,在今后的修复实践中提高湿地自然修复的比例。