滨海滩涂湿地现状及互花米草的生态机制研究进展
Research Progress on the Current Situation of the Wetland and the Ecological Mechanism of the Spartina alterniflora
DOI: 10.12677/ojns.2024.123058, PDF, HTML, XML, 下载: 111  浏览: 344 
作者: 高 媛:哈尔滨师范大学地理科学学院,黑龙江 哈尔滨
关键词: 土地利用滨海湿地互花米草研究进展生态恢复Land Use Coastal Wetlands Spartina alterniflora Research Progress Ecological Restoration
摘要: 随着气候的变化以及社会经济的迅速发展,全球的湿地资源正在不断萎缩,研究自然和人为因素双重影响下的湿地变化过程和未来演变趋势,对湿地资源的保护、规划和管理等具有重要意义。随着人类活动对滨海湿地的持续影响,它们正面临着严峻的资源限制、环境污染以及生态功能衰退的挑战。为此,本文将以中国滨海湿地的现状为基础,深入探讨人类活动如何影响湿地的关键过程,以及如何利用空间格局和生物量反演来恢复和提高湿地的生态功能。
Abstract: The rapid growth of social economy and the alteration of climate have caused the global wetland resources to dwindle. It is of utmost importance to investigate the safeguarding, organizing and administering of wetland resources, as well as the potential for wetland resources to evolve in tandem with natural and human resources. The ever-growing impact of human activity on coastal wetlands has caused them to confront bottleneck issues, including more stringent resource restrictions, extreme environmental contamination and ecological function deterioration. Beginning with the current state of coastal wetlands in China, we shall explore how human activity affects the key processes and functions of these wetlands, the spatial pattern and biomass inversion of Spartflora, as well as the restoration and enhancement technology of their ecological purpose.
文章引用:高媛. 滨海滩涂湿地现状及互花米草的生态机制研究进展[J]. 自然科学, 2024, 12(3): 505-509. https://doi.org/10.12677/ojns.2024.123058

1. 引言

湿地具有多种价值,从湿地的存在状态来看,湿地属于一种自然综合体,其主要是在水体与陆地之间的相互作用之下形成。我国关于湿地的建设工作从未停止,现有的湿地资源被开发,很多湿地被转变为生态旅游资源,拉动了所在地的旅游业发展的同时也使生态环境的质量被提升。

我们的祖国拥有丰富的海洋和陆地,第二届我国湿地资源调查结果表明,我们的内陆湿地资源总量高达5360.26万hm2。滨海滩涂是一个复杂的生物多样性区域,既有海洋的活力,也有陆地的活力。这里的海滩、沙滩、湖泊、河道等构成了滨海滩涂的多样化景观,并且在海岸线上形成了一个复杂的生物多样性区域。滨海滩涂的自然状况与众不同,不仅要承担季节性洪涝灾害的威胁,而且要应对海岸线上的侵蚀,保护海滩的完整,维护海岸线的平衡。由于环境污染、土壤退化、水源枯竭等原因,滨海湿地的植被结构变得越来越单调,容易遭到外部生物的破坏。特别是互花米草的出现,更是给滨海湿地的生态环境带来严重的破坏,甚至可以说是滨海湿地中最容易遭到破坏的环境 [1] 。

滨海湿地的生态系统正面临着复杂的挑战,包括持续的洪水、极端的盐度、径流淤积以及海浪的冲击。这些因素使得滨海湿地的植被结构变得更加脆弱,容易受到外来物种的侵害 [2] 。近年来的研究发现,外来物种如互花米草等已经严重破坏了滨海湿地的生物多样性和生态功能,使得它们变得更加脆弱。

为了更好地保护滨海滩涂湿地,不仅必须建立在严谨的科学原则上,而且还必须积累大量的实际操作经验。因此,世界上的许多国家都在努力开展相关的研究,以期望能够有效地拯救濒临灭绝的滨海湿地资源。通过采用综合的技术措施,如自然修复、人工修复、科学管控、严格的法律法规等,本次研究的目的是加快滨海滩涂湿地的生态的改善,增加其服务功能,保持其生物多样性,从而推动其发展成一个具有竞争力的生态服务产业。本文将从以下三个方面对我国滨海滩涂湿地的现状及相关研究进展进行综述。

2. 滨海滩涂湿地功能和关键过程受人类活动的影响

滨海湿地的稳定性会受到长期人类干扰的影响,从而对滨海湿地生态系统的关键生态过程产生改变近年来,随着海洋地区的快速发展,以及人们的快速移民,滨海滩涂沼泽地的作用受到了极大的影响。它们的重要性体现在物质的生成、营养的循环、能量的传输以及水的运行,这些都是自然湿地环境保护的组成部分。因此,自然湿地环境保护的必要性已被充分肯定。由于大规模的围垦活动,潮滩无法正常地收集、利用及消减潮汐能,从而使得剩余的潮汐能被再次利用,从而大大提高了海岸灾难的风险。另外,由于围垦活动使得土地的肥力大幅度提升,但是却伴随着大量的盐分流失,从而使得土地上的污染物,特别是重金属、有机质等,大大地丰富了近海的生态环境。随着围垦的推进,黄河三角洲的沼泽地土壤变得越来越干燥,从而促使耐盐性较强的植物群落迅猛增长,但是芦苇等湿性植被却开始出现明显的衰退 [3] 。

由于人类活动的影响,滨海滩涂湿地的水文过程、营养元素循环、有机物降解等多个环节发生了变化。湿地的水文周期和水位也因此发生了改变 [4] 。近年来,气候变化和人类活动使得许多湿地面临地表水和地下水位下降的问题。黄河三角洲湿地的近岸海域出现了明显的富营养化现象,其中无机氮的陆源输入是主要原因之一,而表层沉积物则受到了轻微的氮和磷污染 [5] 。杭州湾湿地被认为是中国南部与东部的一道独特的风景,但近期的研究发现,该区的污染指数居于整个省份的前列,甚至超过了三类污染的限制。这可能与当地的生态系统有关,比如水体的酸碱度、植被的生长情况以及人类的开发等。

人类活动对滨海滩涂湿地的生物多样性产生了显著影响。滨海滩涂湿地的环境恶劣,不仅会显著降低其内部的多样性,还会引发大范围的外部物种入侵,从而削弱当地的自然环境,并对当地的生态系统产生重大的负面影响,从而使得滨海滩涂湿地的环境日益恶劣。滨海湿地的生态系统发展受到外来的干扰,特别是对于那些在该区域繁衍的植物,它们可能会产生有害的物质,这些物质可能对当地的环境造成破坏,甚至引起水体的流失。因此,对于这类环境问题的深入探讨,需要考虑到它们的生态学作用,比如群落的演替、种群的存活率、物种的多样性、生态位等。另一个重点,就在于湿地的生物地球化学特征。这些特征会影响到水体的营养成分的吸收、传输以及堆积,从而改变水体的结构、特征,并最终导致水体的功能减弱。通过定量分析,我们可以更好地了解湿地的生物地球化学特征,从而更深入地探索其中的环境变迁机制。

3. 互花米草的空间格局及生物量反演

近年来,互花米草的空间格局及其生物量反演是近年来生态学研究的重要领域,人们越来越关注互花米草的空间变化。这种物种的生长和繁殖往往会受到多种因素的限制,例如气候、土壤条件、河流和湖泊的流量 [6] 。它们通常生长在潮湿的海岸线附近,并且具有较强的生物多样性。借助遥感与GIS技术,我们可以清晰地观察到互花米草在不同地理区域的分布情况,从而揭示其空间格局的复杂性。这些技术不仅能够帮助我们绘制出互花米草的分布地图,还可以分析其生长趋势和变化规律。在生物量反演方面,通过卫星遥感数据,我们可以获取到互花米草的叶绿素含量、植被指数等信息,进而估算其生物量。这种方法不仅快速高效,而且能够在大范围内进行连续的监测。通过反演生物量,我们可以更好地了解互花米草的生态功能,以及其对环境的适应能力。此外,生物量反演还可以帮助我们评估互花米草在生态系统中的作用,以及其与其它物种的相互作用 [7] 。这对于制定有效的生态保护和管理策略具有重要意义。因此,未来的研究应进一步加强遥感与GIS技术在互花米草研究中的应用,以推动我们对这一物种的深入了解和保护。随着科学技术的飞速发展,未来的生态遥感技术与方法的应用,有望使我们获取到关于互花米草的实时、持久的数据,这也就有助于我们深入洞察它的环境演替及其影响。

4. 滨海滩涂湿地生态功能恢复与改善

随着滨海滩涂生态体系的日益衰落,学界开展了大量的研究,旨在采取有效的技术手段来抑制这一问题的发展。学界认识到,应该采用自然恢复的原则,结合人工修复的手段,来实现滨海滩涂生态体系的发展 [8] 。因此,学界开始深入探索各种滨海湿地生态系统的恢复与优化技术,其中包含岛屿生物地理学理论、生态位理论、物种学说、营养级学说等。通过运用演替理论、侵袭学说、洪水脉冲学说、边缘效应学说及其他相关的学说,我们能够有效的引领人们走向生态系统的完整性 [9] ,从而实现对退化湿地保护区的有效修复。

当前修复科技重点是面向滨海滩涂湿地类型的三个要素,即动植物、土地和水文地质开展研究。水文地质工作过程对湿地类型的植物、种类体系及土壤性质起着决定性作用,因此在湿地类型修复中,科学掌握水文地质阶段、依据湿地类型衰退发展程度及情况采取适当的外部供水供给等措施成为关键问题 [10] 。目前,沼泽地的水文功能修复大多采取提高水平、修筑引水渠等水利工程措施,以达到湿地水环境的连一般涉及的技术手段还有沼泽地水文功能连接技术、蓄水防渗工程方法和生态补水工艺方法等。这些技术手段一般是利用筑坝、建设引水渠、修改地貌及提高水平等技术手段来维护沼泽地、改变水鸟栖息地、增大河床水深和长宽。

黄河三角洲湿地的恢复可以通过多种方法实现,其中包括建设堤坝、蓄水、引入外部水源、改善微地形等,以达到洗碱和脱盐的目的 [11] 。此外,采取水位控制的生态修复模式,不仅可以有效改善景观,还可以保护植被,改善鸟类栖息地,从而达到生态功能的完整恢复。通过应用先进的生物和工程技术,有效地净化水体,有效抑制或消除污染物,为湿地植物提供良好的生长环境,保证湿地水质的持续稳定。

在湿地恢复方面,需要优化当前的恢复技术,进一步改进和完善相关措施,以提高湿地恢复的效果和持久性 [12] 。为了确保湿地生态系统的可持续发展,我们必须加强对湿地的监测、评估和保护,并采取有效措施,以便更好地保护这一重要自然资源。

湿地恢复的一项主要任务是恢复湿地植被。小兴安岭地区的湿地植被恢复是至关重要的,它不仅能够阻止水土流失、防洪和固沙,而且还可以有效减少火灾造成的乔木破坏,从而降低水位。因此,应当优先考虑恢复当地的本地树种,以期达到最佳的生态效果 [13] 。通过应用湿地修复技术,我们能够有效抑制人类活动对湿地植物的破坏,从而促进它们的生长和恢复。此外,辅助人工种植和湿地植物的栽培也可以用于湿地植被的恢复。专家们提出“红树林种植—养殖耦合系统”,旨在通过恢复华南沿海地区的红树林,减少陆源污染,以改善这一濒临消亡的湿地环境。筛选适应恒定水位生境的强大红树植物对于确保耦合系统的稳定运行起着重要作用。湿地环境的保护需要采取多种措施,从而减少对环境的破坏。滨海滩涂湿地的特殊性质使得它们更容易受到污染 [14] 。因此,开发出适当的湿地保护措施是非常必要的。这些措施包括使用植物提取液、微量元素提取液、微量元素螯合剂等。近年来,为了有效地治理污染土壤,研究者们开始大力推广各类植被恢复技术,其中,采用上农下渔、整地、深松土壤、结合耐盐牧草种植的措施,均获得了显著的成功 [15] 。此外,还有一些新兴的生物治理手段,比如利用高科技的植物来降解石油烃和重金属的污染,也受到了广泛的关注。

5. 结论与展望

5.1. 结论

我国滨海滩涂湿地资源丰富且重要,是生态多样性保护的关键区域。然而,受环境污染、土壤退化、水源枯竭等威胁,滨海湿地生态系统正面临严峻挑战,尤其是外来物种如互花米草的入侵,加剧了生态系统的脆弱性。为保护这些珍贵的湿地资源,需要基于科学原则,结合实际操作经验,采取综合技术措施进行修复和管理,包括自然修复、人工修复、科学管控和严格法规等,以维护生物多样性,提升生态服务功能,推动滨海湿地生态服务产业的可持续发展。

5.2. 展望

随着技术的发展,越来越多的研究开始探索互花米草的入侵机制,并且深入探讨它与水文、土壤等环境因子之间的量化关系,但是,对于它的入侵背后的生态水文驱动机制的研究仍然相当有限。因此,进一步的研究是迫切需要的。未来的研究通过利用实验技术,如野外定向、遥感、数值模型等,深入了解不同水文、土壤环境条件对互花米草植物群落的影响,从而更好地掌握它们的生理及其发展规律,并有助于更有效的控制它们的数量,从而更好的保护滨海湿地。由于滨海湿地的生态系统非常复杂,因此我们还有很多工作要去探索。为此,未来的研究应聚焦于以下科学问题:

1) 研究人类活动对滨海滩涂湿地的破坏作用及其影响机理;

2) 借助互花米草等植被的分布模拟和分析,全面了解滨海湿地的生态环境,以进一步发展生态保护和恢复理论,探索更有效的生态恢复与提升途径。

目前,滨海滩涂湿地的有效开发与经济效益仍然存在着许多挑战,其中包括如何实现有效的资源配置、实施有效的经济增长政策、构筑有效的环境友好型经济体制、推行有效的社会治安综合治理等。另一个重要的问题是,滨海滩涂湿地的智慧决策系统还不够完善,无法满足其需求。过去,学者们主要从定性研究关键生态过程转向了以模拟模型为工具进行定量研究,尤其关注滨海湿地碳循环和水文过程模拟。未来的研究应该着重于滨海湿地的物质生产资源流动,并利用大数据技术和生态情景模拟技术,构建一个全新的、可持续发展的生态智能管理和决策体系。

参考文献

[1] 崔丽娟, 张岩, 张曼胤, 等. 湿地水文过程效应及其调控技术[J]. 世界林业研究, 2011, 24(2): 10-14.
[2] 巩晋楠, 王开运, 张超, 等. 围垦滩涂湿地旱生耐盐植物的入侵和影响[J]. 应用生态学报, 2009, 20(1): 33-39.
[3] 郭岳, 徐清馨, 佟守正, 等. 黄河三角洲滨海湿地退化原因分析及生态修复[J]. 吉林林业科技, 2017, 46(5): 40-44.
[4] 韩大勇, 杨永兴, 杨杨, 等. 湿地退化研究进展[J]. 生态学报, 2012, 32(4): 1293-1307.
[5] 黄翀, 刘高焕, 张海龙, 等. 黄河河口湿地景观变化影响丹顶鹤生境的评价分析[J]. 地球信息科学学报, 2009, 11(4): 491-497.
[6] 康晓明, 崔丽娟, 岳兴亮, 等. 黄河三角洲芦苇湿地大气调节价值评价研究[J]. 湿地科学与管理, 2015, 11(4): 23-25.
[7] 康晓明, 崔丽娟, 赵欣胜, 等. 辽宁双台河口芦苇湿地固碳价值评价研究[J]. 湿地科学与管理, 2016, 12(2): 15-18.
[8] 李凯, 崔丽娟, 李伟, 等. 辽宁双台河口湿地能值评价[J]. 湿地科学与管理, 2015, 11(4): 9-12.
[9] 李伟, 崔丽娟, 赵欣胜, 等. 中国滨海湿地及其生态系统服务功能研究概述[J]. 林业调查规划, 2014, 39(4): 24-30.
[10] 牟晓杰, 刘兴土, 阎百兴, 等. 中国滨海湿地分类系统[J]. 湿地科学, 2015, 13(1): 19-26.
[11] 潘旭, 岳兴亮, 崔丽娟, 等. 辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值评价[J]. 湿地科学与管理, 2015, 11(4): 20-22.
[12] 彭少麟, 任海, 张倩媚. 退化湿地生态系统恢复的一些理论问题[J]. 应用生态学报, 2003, 14(11): 2026-2030.
[13] 徐东霞, 章光新. 人类活动对中国滨海湿地的影响及其保护对策[J]. 湿地科学, 2007, 5(3): 282-288.
[14] 张晓龙, 李培英, 李萍, 等. 中国滨海湿地研究现状与展望[J]. 海洋科学进展, 2005, 23(1): 87-95.
[15] 张长宽, 陈欣迪. 海岸带滩涂资源的开发利用与保护研究进展[J]. 河海大学学报: 自然科学版, 2016(1): 25-33.