濕地(wetlands)是地球上水陸相互作用形成的一種重要的過渡生態系統,是自然界最富生物多樣性的生態景觀,也是人類最重要的生存環境之一。世界自然保護聯盟(IUCN)將濕地生態系統與森林生態系統、農田生態系統并稱為三大生態系統,濕地具有涵養水源、均化混水、調節氣候、凈化環境、提供野生動植物生境、提供資源和休閑觀光場所等生態環境與社會服務功能,是人類共同的財富[1-3],被譽為“地球之腎”、“生命的搖籃”、“文明的發源地”和“物種的基因庫”。本文的研究對象為天然濕地。中國濕地總面積為3848.55×104hm2(指濕地斑塊面積在100hm2以上的總和),居亞洲第一位,世界第四位,具有濕地類型多[4](圖1)、分布廣、區域差異顯著,生物多樣性豐富等特點。然而,由于人們對濕地認識水平的局限性,在濕地開發利用中只注重短期效益,忽視長期的可持續性,單純地追求經濟效益。長期以來,在圍墾、基建占用、環境污染、過度捕獵、泥沙淤積、不合理水利工程建設等諸多因素的共同作用下[4](圖2),以及全球環境問題的影響下,濕地資源遭受了嚴重破壞,正以極快的速度退化和消失,濕地資源保護所面臨的任務非常艱巨[5],實現濕地資源的可持續性管理和合理利用已成為當務之急。濕地資源的持續利用管理就是指對濕地生態系統的動態進行觀測管理,這必須建立在濕地生態質量預警的基礎上才能行之有效。這樣才能正確地評價濕地生態系統的健康狀況,準確預測其可能的趨勢和反映系統持續利用管理的效果,便于有關部門根據系統預警信息及時采取管理措施,防患于未然,從而實現濕地生態系統的健康運行,促進生態、社會、經濟的整合與協調發展。

1濕地生態系統預警的必要性

濕地生態質量是濕地環境質量的核心。它是以生態學理論為基礎,從濕地生態系統層次上研究系統各組成、變化規律和相互間關系,以及人為作用下結構和功能的變化,從而評價濕地環境質量,因此濕地生態質量及其評價的綜合性極強。對濕地生態質量進行預警,也就是對濕地生態系統層面上的預警研究,具有重要的現實意義。

1.1濕地生態系統的整體性

濕地生態系統是陸地與水域之間相互作用形成的特殊綜合體,包括了所有的陸地淡水生態系統,如河流、湖泊、沼澤,以及陸地和海洋過渡地帶的濱海濕地生態系統,同時還包括海洋邊緣、部分咸水和半咸水水域,主要受地形、地質、土壤、水源、動物、植物、人類等因素的影響,應從整體上把握濕地結構、功能和變化,不能孤立地分析或研究以上因素[6]。濕地生態質量預警是對濕地生態系統各個成分進行綜合考慮,從整體上把握濕地的生態質量。

1.2濕地生態系統的復雜性

生態系統指“物理、化學和生物學成分,如土壤、水、植物、動物和營養物,以及它們之間的相互作用”[7]。濕地生態系統提供了復雜完備的動植物群落,具有極其復雜的生物多樣性。濕地生態系統是一個復雜的非線性動態過程,其內部各組成要素之間,以及各要素與外部環境之間是相互制約、相互作用的[8]。濕地生態系統構成要素發生作用的時空序列、影響強度和方向,以及它們之間的相互影響處于不斷變化之中,單個構成要素的變化也會引起其它相關要素的變化,從而導致系統整體的重大變動,這就使濕地生態系統更具復雜性。濕地生態系統內部的陸地生態系統與水域生態系統,以及濕地生態系統與其它生態系統之間持續不斷的進行著復雜的物質循環、能量流動和信息交換,從而維持系統的穩定,使濕地資源的價值得以持久、充分的體現,所以人們只有借助計算機系統才能對其復雜性有一個科學直觀的認識。

1.3濕地生態系統的敏感性與生態脆弱性

濕地水文、土壤、氣候相互作用,形成了濕地生態系統環境的主要因素。單個因素的改變會引起生態系統的變化,通常表現為對外界干擾的敏感性和受干擾后的不可恢復性,進而影響生物群落結構,引起濕地生態質量的變化。自然因素如洪水、干旱,以及人類活動如河流及地下水過度提取、水污染等嚴重影響了區域水文狀況,進而影響到土壤呼吸、有機質和海洋濕地鹽度等生態系統中的非生物因子,同時影響到濕地種群的組成和豐度、初級生產力、有機質累積以及營養物質循環,改變濕地結構和功能,導致生態質量下降。由于濕地生態系統的脆弱性,極易造成濕地生態質量降低。因此,必須建立濕地生態質量預警系統,及時預測和預報其動態變化,有效地維持濕地生態質量,使濕地生態系統得到健康運行。

1.4濕地生態系統調控的滯后性

由于濕地生態系統處在動態變化之中,人們開展了各種類型的動態監測,但都是在濕地生態質量退化發生之后才通過檢測結果得到認識并采取相應的治理措施,而此時的濕地生態系統結構和功能已經受到一定程度的破壞,利用效益降低,致使我國的濕地管理缺乏超前性和持久性。鑒于此,必須進行濕地生態質量的預警研究。通過研究掌握濕地生態質量變化狀況及其規律,預測一定時期內的變化方向與變化程度,采取適當措施進行調控,實現濕地生態系統調控的超前性,避免濕地退化,保障濕地資源的永續利用。

2濕地生態質量預警的意義

濕地生態質量預警就是在全面準確地把握區域濕地生態系統的運行狀況和變化規律的基礎上,對區域濕地生態質量的現狀和未來進行測度,預報不正常狀態的時空范圍和危險程度,提出防范措施。濕地生態質量預警理論闡明了濕地生態質量變化規律,為濕地資源的可持續利用與管理提供參考依據。管理者利用預警的超前性,可以及時掌握濕地生態質量的變化趨勢,不至于在警情爆發的情況下才采取補救措施,改變了濕地生態質量管理的滯后性。此外,濕地生態系統極其復雜,應借用一定的理論和方法對濕地生態質量進行全面的分析研究,把握濕地生態質量變化規律,以此為基礎進行科學的調控決策和生態質量預警,及時了解濕地生態質量狀況,進行科學管理,從而維持濕地生態過程的連續性、濕地生態系統結構的穩定性和功能的完整性。

3濕地生態質量預警的基本內容

3.1警義

警義即預警指標。選取預警指標時,既要結合我國不同區域的濕地狀況,同時也要考慮所選取指標的全面性、主導性、易變性、科學性和可操作性。本文采用張崢等在有關自然保護區生態評價理論的基礎上,建立了一套適合我國現狀的濕地生態質量評價指標體系(表1)。多樣性指標包括物種多樣性和生境類型多樣性[10],一般將鳥類作為濕地物種多樣性的考察對象;代表性指標是度量濕地生態系統的生物區系,群落結構與所在地理省或某一生態地理區域整個生態系統相似程度的指標,生態系統的代表性狀況需要全體物種加以反映;稀有性指標主要指濕地物種或生境等在自然界的存在數量[9],從而判斷其稀有程度;自然性指標主要由人類對濕地的干擾程度來衡量;適宜性指標主要由野生生物所生存和繁衍的濕地環境中的濕地面積、水質條件和植被覆蓋率等構成;生存威脅指標的穩定性指標反映了物種、群落、生態系統等對環境變化的內在敏感程度;人類威脅是指人類活動對濕地內生物、土壤、景觀等自然資源造成的危害情況,分為直接威脅和間接威脅[10]。