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    洪泽湖湿地生态脆弱性的理论与实践

    来源:bbin下载 | 作者:admin | 本文已影响

    随着全球环境变化影响研究的加强,特别是对于人类活动以及人地关系研究的深入,生态脆弱性、生态脆弱区、脆弱性评估等的研究越来越广泛。它作为一个新的研究领域,其发生机制和影响因素仍然处于探讨之中。1905年,Elements将Ecotone这一术语引入生态学,并被生态学家用来专指不同群落间的交错带,是两个相对均匀的相邻群落相互过渡的突发转换区域,是边缘效应产生区和生物多样性出现区,同时也是生物分布、动物活动范围的重要限制区域。1987年,Ecotone作为新概念“生态交错带”被确认[1~3]。20世纪80年代以来,随着生态学的发展,特别是景观生态学的兴起,Ecotone得到了生态学界新的关注。20世纪80年代后期至90年代中期,中国地学、环境等领域学者将Ecotone中过渡地带的思想引入各自的研究中,形成生态环境脆弱带或生态脆弱带或生态环境过渡带等概念,因此生态脆弱性是由群落交错带演变而来。

            1 生态脆弱性的解释

          1. 1 生态脆弱性的内涵
        我国目前对生态脆弱环境的认识有多种解释,本文则认为生态脆弱环境应该属于广义的自然和人文理解的范畴,是生态环境固有的自然属性。生态系统的正常功能被打乱,超过了弹性自我调节的“阀值”,并由此导致反馈机制的破坏,系统发生了不可逆的变化,从而失去恢复能力;超过现有社会经济和技术水平下能长期维持目前人类的利用和发展水平时,称为生态脆弱环境。也就是在保持和增强人类利用环境的程度、扩大利用规模的条件下,可以通过经济、技术改革和调整,也可以靠输入或输出资源来缓解环境退化和资源耗竭,以此将区域和全球问题联系起来。这种对生态脆弱环境的广义理解具有普遍的意义。因此,当生态环境退化超过了现有社会经济和技术水平时且不能长期维持目前人类利用和发展水平的区域,称为“生态脆弱环境区”。
        生态脆弱性作为一种在时空尺度上的特定生态系统相对于外界干扰的响应而存在,它是自然因素或人类短期经济行为作用的结果。严格的生态脆弱性概念侧重于突出生态系统偏离原生环境的程度,即生态环境受外界干扰后所表现出的不稳定性特征。生态环境脆弱性包括结构型脆弱性和胁迫型脆弱性。结构型脆弱性主要是由系统自身的结构决定的,主要体现在系统自身的不稳定性和敏感性;胁迫型脆弱性是指导致系统脆弱的驱动力主要是外部环境扰动对系统造成的不利影响。根据诱发系统脆弱性的各种力量来源,胁迫型脆弱性又可分为人类活动胁迫型和环境胁迫型两类[3~5]。所以,并非所有生态交错带都是生态脆弱环境,它仅是敏感性环境的一个类型,只有具有退化趋势的敏感性环境才称之为生态脆弱环境。所谓生态脆弱性是指在生态环境脆弱带或生态脆弱带中,由自然与人类包括社会、经济、技术等活动相结合造成的环境退化、景观变坏、土地生产力下降、土地资源丧失等,所表现出来的不能长期维持目前人类利用和发展水平的一种特性。

          1. 2 生态脆弱性的机理与特征
        生态环境的脆弱性来自于环境的敏感性,指的是环境对外界干扰反应的灵敏程度,脆弱性是某些生态系统固有的特性,但同时又与外在干扰保持着直接或间接的联系。脆弱性说明一个生态系统、景观或某一区域环境对外界干扰所产生的应变及其能力,具体说是在同样的非良性人类活动强度影响或外力作用下产生环境问题的概率大小,侧重于突出生态系统偏离原生环境的程度。脆弱性越大,对非良性干扰越敏感,具有放大效应;对良性干扰(恢复重建)则表现出钝化,转化效率低。脆弱性生境的环境现状取决于土地利用方式的影响程度,可以是优、中、劣,但其抗逆力是脆弱的,其易损性、敏感性、难恢复性决定了脆弱性生境绝大多数是退化的生境。生态脆弱性环境与自然、社会、经济紧密联系,是自然环境条件、生产活动及历史发展过程相互联系和相互作用的结果。它反映了不同景观类型、地理系统和区域的自然人口承载力,反映了自然环境对人类干扰的敏感性及人类经济的弱点[5,6]。对经济发达地区,人为脆弱因子起主导作用,生态环境同样表现出脆弱性。
        生态环境脆弱带具有以下基本特征:①可被代替的概率大,竞争的程度高,恢复原状的机会小;②抗干扰的能力弱,对于改变界面状态的外力,只具有相对低的阻抗;③界面变化速度快,空间移动能力强;④是非线性的集中表达区和非连续性的集中显示区,是突变的产生区;⑤是生物多样性的出现区。在自然生态环境里地质地貌、气候、水文、土壤组合表现出不同的特殊性,所以宏观上的生态环境脆弱带有以下的空间表达:城乡交接带、干湿交替带、农牧交错带、水陆交界带、森林边缘带、沙漠边缘带、梯度连接带及地貌板块接触带[6,7]。湿地被誉为“自然之肾”,是水陆交互作用下形成的独特水体资源和生态系统,是典型的水陆交界区域。近数十年来,由于受人类活动的频繁干扰,湿地表现出各自的生态脆弱性特征,因此我们有理由相信,研究湿地的生态脆弱性有助于对湿地资源的合理开发和保护,对实现湿地的可持续发展有着重要的现实意义。

            2 洪泽湖湿地概况

          2. 1 地理特征
        洪泽湖湿地是淮河流域最大的湖泊类型湿地,同时也是我国五大淡水湖之一,为第四大淡水湖,位于江苏省的西北部,地理位置在北纬33°06′ ~33°40′、东经118°10′~118°52′之间。湿地分属洪泽、淮阴、盱眙、泗阳和泗洪五县所辖。南望低山丘陵,北枕废黄河,东临大运河,西接岗波状平原。洪泽湖湿地西纳淮河,南注入长江,东贯黄海,北连沂沭水系,承接淮河上、中游15.8万km[2]流域面积的来水,是淮河中游、支流与下游河道的联结点。自然区划上属暖温带黄淮海平原区域北亚热带长江中下游的过渡带。作为平原地区的大型浅水湖泊型水库,洪泽湖湿地水域面积1597km[2],容积135亿m[3][8~10]。这里地处我国北亚热带与南暖温带的过渡地带,四季分明,季风显著,动植物资源丰富,其地理位置独特,功能多样,是江淮地区乃至长江中下游地区典型的湿地。

     2. 2 生物多样性特征
        洪泽湖湿地物种多样性包括植物多样性和动物多样性两方面。湿地自然保护区生态系统地域宽广,水陆交错,气候适中,生物种类丰富多样,拥有浮游植物8门 141属165种,在湿地浮游植物中以藻类为主,有藻类7门36科98属,其中以绿藻门种类最多,其次为蓝藻和硅藻,金藻和隐藻种类最少。浮游植物在全湖几乎皆有分布。湿地水生植物种多量大、面积广,有水生高等植物36科61属81种,以芦苇、菖蒲等属最多,不同科植物属有各自的生长与分布规律。
        洪泽湖湿地的鸟禽兽类丰富,有浮游动物35科63属91种,底栖动物3纲6科7属7种,软体动物2纲11科25属43种,节肢动物3纲22科25属25 种,候鸟种群数量5万多只,其中包括国家Ⅰ类重点保护鸟类5种和国家Ⅱ类重点保护鸟类26种。生物种类多,数量大,保存较为完整。丹顶鹤、白鹤、小天鹅、白枕鹤等每年10月中旬后皆来此地越冬,此外湿地还有野鸭、野雁、巨蜥、獾和刺猬等动物。洪泽湖湿地珍稀濒危保护物种较多(表1)。据1992年洪泽湖湿地调查记录显示,湿地有鱼类16科84种,是我国重要的淡水鱼区,素有“活鱼库”之称。经济鱼类以鲤鱼、鳜鱼、鲫鱼、银鱼属居多,其中银鱼有较高的营养价值。湿地草多虾多,有虾5种,即青虾、白虾、锯齿新米虾、草虾和喇咕,其中青虾最多,占其总虾量的38%。蟹类则以中华绒螯蟹最多。此外,湿地还有浮游动物4门32科69属,底栖动物76种[8~13]。因此,保护好洪泽湖湿地将对保护苏北地区重要的战略水资源地——洪泽湖起着积极作用,同时还能改善南水北调东线工程的调水水质。1994年我国制定的《中国生物多样性保护行动计划》,将“江苏洪泽湖湿地”列入了“在生物多样性迫切需要保护的地区建立新的自然保护区”的优先重点名录中,同时《中国自然保护区发展规划》也把洪泽湖湿地列入了国家级自然保护区的建设规划中。但是,由于洪泽湖属淮河流域中下游湖泊,旱涝灾害频繁,湿地生态脆弱性特性主要表现为自然本性的脆弱性和人为干扰的脆弱性两大类,具体特性及成因如下所述。

        表1 洪泽湖湿地国家重点保护野生动物 中文名    保护级别   中文名   保护级别
    白鹤        一级     小天鹅     二级
    丹顶鹤      一级     大天鹅     二级
    大鸨        一级     鸳鸯       二级
    黑鹤        一级     灰鹤       二级
    白头鸨      一级     白枕鹤     二级

     3 洪泽湖湿地生态脆弱性特点

        洪泽湖湿地生态脆弱性按成因可分为基底性脆弱、界面性脆弱、波动性脆弱等方面。基底性脆弱主要强调湿地的特殊地质生态环境,界面性脆弱强调湿地空间方向上要素的梯度变化,波动性脆弱强调时间序列上要素的剧烈变化。

          3. 1 地貌基底的脆弱性
        基底性脆弱强调的是洪泽湖形成的特殊地理本底。洪泽湖是个比较年轻的湖泊,约在公元十二世纪时才初步形成。由于历史上多次受到黄河夺淮入海的干扰,使洪泽湖在形成以后成为有名的“地上湖”。洪泽湖之所以成为“地上湖”,是古黄河侵占淮河入海通道所致。800多年前,淮河还是一条独流入海的大河,南宋建炎二年(公元1128年),黄河夺淮河水道带来大量泥沙沉积于淮河,使淮河逐渐水流不畅。公元1194年,黄河再次夺淮河下游河道入海,使淮河更加宣泄不畅。淮河上中游流下来的水最后在盱眙以东滞留,很快成为水面宽大的洪泽湖。黄河夺淮直到1850才改道北上,其间淮河的泥沙含量越来越高。洪泽湖形成后,淮河上中游水来到这里流速顿时慢下来,输沙能力更弱,大量泥沙沉于湖底,使湖底日益升高,湖周围的人们只得不断加高加固大堤以防洪水。现今洪泽湖的大堤已经加高到了16m的高度,而湖底高度也在海拔10.5m以上,超过了湖周围东部平均海拔小于9m的里下河平原,成为“悬湖 ”[11,12]。
        现在的洪泽湖湖盆为浅碟形,湖底平坦,湖底海拔10.5m左右。而洪泽湖西部则是冈洼相间的波状地形,并行排列着系列沿西北-东南向延伸的四道冈和三道浅洼。不仅如此,其总体趋势是西低东高、北高南低,湖盆由西北向东南倾斜,与洪泽湖所处的黄淮平原地势的总趋势一致。此外,由于洪泽湖地处淮河中下游地区,其上游干流全长850km,但是坡降却只有0.03%~0.5%,这种西高东低、坡降极小的地貌基底以及“悬湖”特征,使洪泽湖本身成为脆弱体,不利于洪水的宣泄,一旦上游来水过大或发生强降水过程,都会使湖区成为易受洪涝灾害影响的区域,因此洪泽湖具有地貌基底成因的脆弱性特征[8~10]。

          3. 2 过渡带界面的脆弱性
        界面一般被理解为相对均衡要素之间的突发转换或异常空间的邻接,有时也被称之为“过渡地带”或者“边缘地区”。洪泽湖作为水体,是水-陆-气三相交界的界面,影响因子广泛。从地理位置上来说,洪泽湖位于我国亚热带的最北端和暖温带最南端的衔接带,是亚热带和暖温带气候带之间的过渡带。同时,洪泽湖又处于我国南北过渡带自然地理重要分界线秦岭-淮河一线上,属于比较典型的边缘过渡地带。在此带上,其自然地理的诸多要素包括气候的、水文的、植被的甚至包括人文的要素在内都具有普遍的特殊性。
        洪泽湖湖区平均日照率为52%;年平均气温为14.8℃,最低气温-16.1℃,最高气温39.8℃;多年平均水温为15.6℃。湖区的水汽来源主要是来自西南印度洋孟加拉湾和西太平洋的水汽,随西南季风和东南季风输入,同时也有部分黄海、东海方向输入的水汽。湖区降水的主要天气系统是切变线、低涡、台风、低槽冷风、北槽南涡等。洪泽湖流域季风显著,屈东南季风北跳南退必经之地,干湿、冷暖年际差异较大。夏秋季节,受太平洋暖湿气流和北方冷空气的影响,常有集中暴雨和连绵阴雨,并经常遭受台风影响;冬季北方冷空气南侵,气候干冷,降水稀少。而在降水上,洪泽湖区处于雨量丰沛的南方和干旱少雨的北方的过渡区,降水的时空分布不均,年际变化剧烈,最大年降水量为1240.9mm(1965年);最小年降水量为532.9mm(1978年)。每年一般有3个雨季,即春雨(5月)、梅雨(6-7月)和秋雨(9月)。尤其值得注意的是,6~7月份的梅雨,有些年份梅雨在江淮停滞,形成长时间、大范围的降水,从而造成洪涝灾害。然而有些年份因副热带高压过强或西伯利亚冷气团势力过强,形成干旱气候。洪泽湖水域这些气象因子都体现了过渡带的界面性脆弱性的特点 [8,12,13]。

      3. 3 旱涝灾害交替波动的脆弱性
        波动性脆弱的特点是在客观实体数量上作为不同状态的重复组合,而性质上没有实质的改变。波动是脆弱的表现,又是脆弱的原因。历史上,洪泽湖地区旱灾和洪涝灾害多发[12~15],这也是导致洪泽湖地区脆弱性表现明显的主要原因。
        据杨庆萍等研究洪泽湖近50年水位变化发现,洪泽湖水位≤11.3m的年份有1957年、1959年、1961年、1962年、1965~1968年、1977~1982 年、1988年、1992年、1994年、1995年、1997年、1999年、2001年共20年,其中洪泽湖水位≤11.0m的年份有1955年、 1959年、1962年、1965~1968年、1978年、1979年、1992年、1994年、1997年、1999年、2001年共14年。而对 1736以来的洪泽湖水情资料进行分析可以看出,1736年以来洪涝的发生大致可分为以下几个阶段:①1736~1804年。年最高水位大于15.0尺(清朝营造尺,每尺折合0.32m,下同)的洪水年份为1742年、1753 年、1755年、1771年、1773年、1778年、1779年、1782年、1786年、1796年、1799年、1803年和1804年,其中以 1786年(清乾隆五十一年)为最高,高堰水志桩长至16.3尺。②1805~1851年。年最高水位大于20.0尺的洪水年份为1831~1833年、 1839年、1840年、1841年、1843年、1848年、1850和1851年,其中以1851年(清咸丰一年)为最高,高堰水志桩长至23.4 尺,洪泽湖石工及大堤悉行入水,甚是危险。③1852~1911年。以1906年(清光绪三十二年)的洪水水位最高,该年夏秋季节,大雨时行。洪泽湖上游来水甚旺,高堰水志桩积至16.1尺。④自1912年至今。近100年以来,其中出现1916年、1921年、1931年、1950年、1954年、 1956年、1975年、1982年、1991年、2003年多次高洪水位和严重灾害事件[12~15]。结合洪泽湖历史旱涝灾害来看,100年来的洪涝灾害在时间上具有显著的历史继承与延续性特点,这种旱涝灾害交替发生的局面,使洪泽湖湿地呈现出显著的波动性特征。洪泽湖水域旱涝灾害发生的原因是多种多样的,再此不赘述。

          3. 4 水质污染的介入性脆弱
        洪泽湖地处淮河中下游,了解洪泽湖水质污染的状况,必须从洪泽湖周边地区尤其是上游来水考虑。淮河从安徽大柳巷进入江苏地界,经盱眙、洪泽龙子山流入洪泽湖。李波等人研究发现,淮河干流入湖水量占洪泽湖周边河流总汇入水量的70%以上,入湖污染物占全湖的80.4%。洪泽湖的水质基本上取决于淮河入湖径流的污染状况,包括沿湖各县随洪泽湖水系输入,山包括外省市通过淮河、濉河、新汴河及支流输入,最终从淮河、溧河洼等入湖口进入洪泽湖。但污染物主要来自于淮河口与溧河洼,分别占80.4%和14.39%,其它入湖河道仅占1.57%。在本地入湖污染源中则以湖西的泗洪、盱眙、泗阳三县为主,废水排放分别占 56.38%、32.49%和11%。湖东的洪泽、淮阴区多为出湖河道,入湖污染物很少,所占份额一般都小于0.1%[13,15,16]。
        淮河流域水污染有越来越严重之势,“50年代淘米洗菜,60年代洗衣灌溉,70年代水质变坏,80年代鱼虾绝代”是对淮河干流水污染的真实写照。20世纪80年代以后,许多地方部门和企业没有认真执行环境保护政策,盲目发展污染严重的小造纸厂、小化肥厂、小制革厂等,大量污水、废水直接排入河湖,导致流域内水体普遍受到污染。典型案例是,1994年7月的特大污染事故,持续时间长达55d,污染物浓度高,毒性危害大,对生态环境破坏严重,经济损失巨大。盱眙县2天内死鱼约7万kg、螃蟹约3000kg,全县渔业直接损失6350万元,累计造成的直接经济损失超过1.7亿元。1996年,淮河流域水质劣于Ⅳ类水的河段占全河段的79.7%,其中Ⅴ类+超Ⅴ类占64.1%。流域内发生的较大污染事故高达160起[15,17]。
        据不完全统计,20世纪70年代以来,洪泽湖水系污染事故主要有:①淮河口。1975年5月、1982年5月、1986年3~4月、1989年2月、 1989年10月、1992年2月、1994年7~9月、1995年10月。②溧河洼入湖口。1974年7月、1980年10月、1981年10月、 1986年5月、1987年4月、1988年3月、1990年5月[18~20]。可以看出,洪泽湖作为一个过水性湖泊,其水质的变化主要受上游淮河来水控制,洪泽湖水质的变化过程也是淮河流域水污染形势的集中体现。这种外来水质污染使整个洪泽湖水域的生态环境极其脆弱,水质被污染,直接破坏了湖区水生生态系统和水陆交界生态系统的稳定性。

          3. 5 人类活动综合影响的干扰性脆弱
        随着社会经济活动的发展,人类活动的各种影响迅速渗透到洪泽湖湿地流域生态系统的每一个部分。人类活动的影响主要包括滩涂的开发、围湖垦殖、湖区网箱养殖、化肥和农药的使用等,当然也包括上述的各种水质污染事件。
        洪泽湖堤的演化历史本身在很大程度上就是人类影响的一个结果。为了抵御洪涝灾害的侵害,人类修筑了洪泽湖大堤,并在不断加高,如果一旦发生较大洪涝灾害,其危害更大。由于洪泽湖属于冈、洼相间的缓坡状地形,使其具有易开发的特点。20世纪50年代以后,由于滩涂开发和围垦,尤其是近年来在湖中采用网箱养殖鱼类、贝类、蟹类、虾类等影响,洪泽湖内溧河洼、安河洼和成子洼三大湖湾的水域形态发生了明显的改变,范围日益缩小。目前,溧河洼、成子洼还基本保持着其大体的湖湾形态,但成子洼水域面积仅为350km[2],安河洼则基本上消失。湖区面积的缩小,尤其是入湖水道的变窄,在上游来水下泄入湖时,更容易发生洪涝灾害,影响到水生生态系统尤其是湖区人们的生命财产安全[21,22]。
        1984年以后,湖区围网养殖的密度过大,使水体中氮、磷等营养盐的含量增高,加快了湖泊富营养化的进程,促进部分藻类的生长繁殖;围湖造田改变了底栖动物、浮游动植物和植被的生长条件,导致物种减少,湿地生态环境失衡;乱捕滥捞导致渔业资源枯竭和水生动物的栖息地被破坏;农田灌溉充分利用了湖泊水资源,但也降低了湖区的环境容量,出现了水产养殖与农田灌溉的用水矛盾[23,24]。因此在人类开发活动中,必须以恢复和发展洪泽湖的生物资源、建立良性循环的湿地生态系统为前提,坚持开发与保护并举,才能使湖区经济得到可持续发展。

            4 小结与讨论

        洪泽湖湿地作为典型的Ecotone,具有敏感性、脆弱性和反馈调节机制弱、稳定性较差等特征[25]。其基底地貌的独特性,以及处于我国自然地理重要分界线秦岭-淮河地理位置的特殊性、旱涝灾害的交替多发性、人类活动影响的日益频繁,尤其是淮河流域以及洪泽湖水质的波动性大、稳定性差、时空分异性强等这些特点,是造成洪泽湖流域脆弱、敏感和不稳定生态环境的反映和主要原因。因此可以认为,洪泽湖湿地生态环境脆弱性表现为结构型脆弱性和外界干扰胁迫型脆弱性两种形式。
        由于洪泽湖湿地生态系统类型复杂,有着多样化的植物群落和种类繁多的动植物资源,为调节地区水资源和水热平衡等方面发挥着重要作用,是我国需要保护的重要湿地生态系统之一。针对洪泽湖湿地脆弱性特征,湿地保护对策主要包括控制上游来水质量,尽量减少入湖污染;加强生态监测与研究;制定湿地保护规划,加强和完善管理制度;坚持开发与保护并举,从而实现湖区的可持续发展。洪泽湖湿地脆弱性的表现要求我们要更好的保护湿地资源,这也是未来研究的重点之一 。


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