朱正杰 张轩波 忻 飞 傅海峰 安树青*
(1 南京大学常熟生态研究院,南大(常熟)研究院有限公司,江苏 苏州 215500;2 南京大学生命科学学院,江苏 南京 210046)
“ 基于自然的解决方案”(Nature-based Solution, NbS)的理念以保护、可持续管理和恢复生态系统为首要任务,以应对社会挑战为前提,以提供人类福祉和保护生物多样性为重要目标,与我国生态文明理念高度契合(IUCN, 2016; 王旭豪等,2020; 忻飞等, 2021)。《IUCN 基于自然的解决方案全球标准》和《IUCN 基于自然的解决方案全球标准使用指南》的发布为我国开展基于NbS 理念的生态文明建设提供了有效的指导和评估工具(IUCN,2021)。
盐城国家级珍禽自然保护区是我国最大的滨海湿地保护区,处于“东亚—澳大利西亚”迁飞路线上,是许多珍稀濒危鸟类的重要繁殖地和越冬地(张正旺, 2017; Xiao et al, 2021)。保护区的白鹤(Grus leucogeranus)、勺嘴鹬(Eurynorhynchus pygmeus)、丹顶鹤(Grus japonensis)、小青脚鹬(Tringa guttifer)、白枕鹤(Grus vipio)、白头鹤(Grus monacha)、遗鸥(Larus relictus)、黑嘴鸥(Larus saundersi)等属于我国国家I 级重点保护动物,同时收录到《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)。白鹤和勺嘴鹬被IUCN 列为极危鸟类,丹顶鹤和小青脚鹬被IUCN 列为濒危鸟类,种群现状非常危险,亟待加强保护(鲁长虎, 2017)。响水光伏发电项目位于盐城保护区内,对鸟类迁徙栖息有影响,特别对雁鸭类和鸻鹬类影响较大。采用就近异地生态补偿的方式,在项目周边开辟生态补偿区,保护修复生态补偿区的湿地生态系统服务功能,为迁飞鸟类提供丰富的食物资源和栖息地,是符合NbS 理念的应对方式(UNCBD Secretariat, 2020;TNC, 2021)。
盐城湿地生态补偿区有光滩、草甸、芦苇荡、避风港、深水区、浅滩区等多种栖息生境,充分满足迁徙鸟类的觅食需求、繁殖需求和避险需求。本研究以盐城湿地生态补偿区为例,遵循NbS 理念,通过营造泥滩地、生态岛等多样的地形,恢复灌丛、草本植物、挺水植物、沉水植物等丰茂的植被,恢复丰富的鱼类和底栖动物,构建健康的滨海湿地生态系统。生态补偿区的湿地生态修复在一定程度上弥补了光伏项目造成的生态损失,提高了生态补偿区现有鸟类和潜在珍稀濒危鸟类的种类和数量,实现了生物多样性保护和人与自然和谐共处,是基于NbS 的滨海湿地生态修复典型案例。
生态补偿区位于响水县城东北侧的三圩盐场内、江苏省盐城国家级珍禽自然保护区北实验区范围,占地面积2 km2,为东亚—澳大利西亚候鸟迁徙大通道上的主要停歇地和重要越冬地,具有滨海滩涂湿地的自然属性。2017 年,生态补偿区修复前实验区多为深水精养鱼糖,不仅存在人为干扰,且生物多样性较低。养殖塘外的埂很多已经被水泥护坡硬化,未硬化的部分塘埂两侧分布有碱蓬(Suaeda glauca)、盐角草(Salicornia europaea)、中华补血草(Statice sinensis)等少数草本植物,且分布面积较小,大部分区域为裸土,沟渠中分布有少量的芦苇(Phragmites australis)等湿地植物以及部分沉水植物,基本未见浮叶植物。调查发现补偿区共有鸟类4 目6 科15 种563 只,水鸟多样性和数量相比光伏发电区要丰富,鸟类有䴙䴘目、鹈形目、雁形目和鸻形目。鸻形目数量最多,占总数的86.15%,鸻形目中最多为鸥科,以红嘴鸥(Larus ridibundus)为主,占26.6%;游禽中青脚鹬(Tringa nebularia)最多,占8.9%。鉴于生态补偿区的生态区位明显,对补偿区进行生态修复,构建多样的鸟类栖息生境对鸟类资源保护具有重要意义。
生态补偿区为养殖塘,适合部分游禽栖息,但存在生境单一、生物多样性不足、污染物排放以及人为干扰严重等问题。作为光伏发电的生态补偿区,应当在现有鸟类数量的基础上,增加鸟类的种群和个体数量,同时构建光伏发电区所缺少的近自然湿地的生境,才能满足生态补偿和湿地生态修复的要求。生态补偿区具有十分有利的自然条件和生物资源,结合自然保护区的设立意义及重点保护鸟类的分布特性,将补偿区恢复为以游禽、涉禽栖息为主要功能的滨海湿地生态系统。
补偿区的游禽以鸥科与鸭科为主,食性区别较大,鸥科为肉食性,鸭科为杂食性。这2 种游禽栖息地倾向也不同,鸥科以滩地为主要休憩地,鸭科以水面为主要休憩地。
鸥科包括红嘴鸥(Larus ridibundus)、灰林银鸥(Larus heuglini)等,以鱼类、少量水生昆虫、水生无脊椎动物等为主要食物,觅食最佳水深0 ~10 m,觅食半径5 km 左右。鸥科以光滩、泥滩、沙滩为主要栖息生境,栖息地最佳水深1.5 m 以上,交配、筑巢、育雏场地是裸地,没有遮蔽物。幼鸟选择植物稀疏、零星水塘用以栖息和避险。鸥科需要恢复深水水域作为觅食区,光滩、泥滩等作为栖息地(颜凤等, 2018)。
鸭科包括浮水鸭类和潜水鸭类,具有不同的食性。浮水鸭类主要是鸭属的绿翅鸭(Anas crecca)、罗纹鸭(Anas falcata)等,以各种谷物、禾本科的种子、块茎等为主要食物,螺类、蚌、小鱼、小虾、水生昆虫等为次要食物,觅食最佳水深0 ~0.4 m,觅食半径20 ~60 km 左右。潜水鸭类包括红头潜鸭(Aythya ferina)、斑背潜鸭(Aythya marila)等,以螺类、蚌、小鱼、小虾、水生昆虫等为主要食物,谷物、沉水植物的叶、块茎等为次要食物,觅食最佳水深0 ~0.4 m,觅食半径20 ~60 km 左右。鸭类觅食区需恢复挺水植物、沉水植物植被,投放底栖生物恢复水生动物。鸭类白天可利用州、滩休息,夜晚漂浮在小岛周边的开阔水面休息,栖息地最佳水深1.6 ~1.8 m。鸭科越冬选择躲避风浪的静水区为休憩地及避险地,需要恢复高地后面的滩地及水塘(赵怡蕾, 2018)。
生态补偿区的涉禽以鸻鹬类及鹭类为主,体型、食性不同,鸻鹬类为小型涉禽,肉食性,鹭类为大型涉禽,杂食性,肉食为主。不同涉禽栖息地倾向也不同,鸻鹬类以滩地为主要休憩地,鹭类以草本、灌丛及乔木为主要休憩地。
鸻鹬类包括金眶鸻(Charadrius dubius)、黑 腹 滨 鹬(Calidris alpina)、 红 颈 滨 鹬(Calidris ruficollis)、泽鹬(Tringa stagnatilis)等,以小型无脊椎动物、小型鱼类为主要食物,觅食水深0 ~5 cm,觅食半径5 km。鸻鹬类栖息于芦苇地、泥滩地、沙地等,不需要植物,只需要光滩。需要恢复浅水水域滩地作为觅食区,光滩、泥滩等作为栖息地(Nebel et al, 2007; 张亚楠等, 2020)。
鹭类包括白脸琵鹭(Platalea leucorodia)、苍鹭(Ardea cinerea)、大白鹭(Ardea alba) 和白鹭(Egretta garzetta)等大型涉禽,以鱼类、水生无脊椎动物等动物性食物为主,也吃少量谷物等植物性食物,觅食水深0 ~30 cm,觅食半径15 ~20 km。鹭类栖息于水上的芦苇、芦竹(Arundo donax)、碱蓬、香蒲等草本植物,夜栖于柳树、池杉等高大乔木。部分鹭类较敏感,需要距离人类干扰100 m 以上,需要恢复敞水区为作为觅食区,茂密植被等作为栖息地(Lantz et al, 2011; 戈萍燕等, 2021)。
总体来说,鸟类需要光滩、草甸、芦苇荡、避风港、深水区、浅滩区等多种栖息生境。随着生境异质性的增加,鸟类群落的分布也将体现出异质性。
可通过构建生态岛设立鸟类避险区,给涉禽及游禽提供避险、休憩及繁殖生境(图1)。考虑水流方向、水力冲刷等情况,生态岛采用肾形形状,高程设置在-3 ~-0.5 m。根据水深不同,在高程1.0 m以上种植碱蓬、盐角草、中华补血草为主的盐地草本植物,在高程-2.0 m 到-1.0 m 之间种植以芦苇、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为主的挺水植物,在高程-2.0 m 以下种植以川蔓藻(Ruppia maritima)和大叶藻(Zostera marina)为主的耐盐沉水植物。
可通过构建敞水面区设立游禽觅食区,高程-3.0 m,冬春水深1.5 m,夏秋水深2 m,主要种植沉水植物(图1)。沉水植物为游禽提供植物类食物,也为鱼类提供大量的有机碎屑作为食物,并消耗水中营养物种,净化水质。当觅食区的20%为植物区域、80%为开敞水面时,水生植物及水生动物的多样性及丰富度较高,有利于鸟类栖息。
图1 功能分区图Fig1 Functional zoning map
通过塑造坡度不同的浅滩驳岸构建涉禽觅食区,其中最缓驳岸的坡度在1:30 左右,最陡驳岸的坡度在1:8 左右。在水位变化的情况下营造多种水深生境(图1),中心区浅滩高程在-3 m ~-1.0 m 之间,周边浅滩驳岸高程在-3 ~0 m 之间,根据不同水深种植不同的水生植物,在高程-1.0 m 以内种植盐地草本植物,高程-2.0 ~-1.0 m 之间种植挺水植物,高程-2.0 m 以下种植沉水植物。部分浅滩主要种植芦苇,形成芦苇湿地,茂密的芦苇荡为鸟类提供了庇护所和栖息地,芦苇地下茎的鲜嫩部分为雁鸭类所喜爱。生态补偿区中2 个浅滩不种任何植物,构建光滩生境,投放螺类、蛏类、虾类、蟹类、沙蚕类多种底栖动物,为游禽、涉禽提供食物。
构建深水区,高程-3.5 m,冬春水深2 m,夏秋水深2.5 m,不种任何植物,为鱼类避险区,同时也是鱼类越冬场,避免鱼类被鸟类一次性吃完(图1)。投放海水鱼类、半咸水鱼类、小型鱼类、大型鱼类幼苗等,恢复鱼类多样性。
加高四周堤岸, 种植以柽柳(Tamarix chinensis)为主的灌木,与外围沟渠一起作为隔离带,减缓噪音污染,避免人类进入湿地内部,增加鸟类的安全感(图1)。
生态修复后,生态补偿区植物多样性显著提升,生态岛上形成了以碱蓬为优势种,伴生盐角草、中华补血草等盐生植被。生态补偿区的鸟类由4 目6 科15 种增加到12 目30 科76 种,包括国家Ⅰ级重点保护动物丹顶鹤和东方白鹳(Ciconia boyciana),国家Ⅱ级重点保护动物白琵鹭(Platalea leucorodia)、鹗(Pandion haliaetus)和红隼(Falcotinnunculus)。生态补偿区鸟类数量大幅提升,数量最多是鸥类,其次是鸻鹬类、鹭类和雁鸭类。
生态补偿区的生态系统服务功能提升,不仅具有物质生产的供给功能,且提供了污染净化、抗风削浪、促淤造陆和调蓄洪水等调节功能。营养循环、生物栖息地和生物多样性维持的支持功能得到大幅提升,支撑了滨海湿地生态系统的营养物质循环,为不同物种提供丰富的食物资源以及适宜的栖息生境。另外,修复后滨海湿地为人们提供观鸟、摄影等休闲场所,并为研究学者和学生提供科学研究、野外实践等活动场所(赵士洞等, 2007)。
采用《IUCN 基于自然的解决方案全球标准使用指南》对响水光伏发电项目补偿性生态修复进行自评估(图2),评估总分值为90.42%,与8 条准则的匹配程度远大于75%,属于高度匹配(IUCN, 2021;罗明等, 2021)。生态修复的干预措施符合IUCN 的NbS 全球标准,是NbS 在中国滨海湿地生态保护与修复的成功实践。
图2 基于NbS 全球标准的补偿性生态修复项目自评估Fig2 Self-assessment of compensatory ecological restoration projects according to global standards of NbS
响水光伏发电项目开展补偿性生态修复,通过构建鸟类适宜生境,提高生态补偿区生态系统服务功能,为东亚—澳大利西亚迁飞路线上的候鸟提供了适宜的停歇地和补给站,为全球生物多样性保护做出了贡献。该案例是应对生物多样性保护与人类福祉双重挑战的有效途径,可实现人与自然和谐共生的可持续发展模式,是NbS 在中国滨海湿地生态保护与修复的成功实践。