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(tài)系統(tǒng),是自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀,也是人類最重要的生存環(huán)境之一。世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)將濕地生態(tài)系統(tǒng)與森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)并稱為三大生態(tài)系統(tǒng),濕地具有涵養(yǎng)水源、均化混水、調(diào)節(jié)氣候、凈化環(huán)境、提供野生動植物生境、提供資源和休閑觀光場所等生態(tài)環(huán)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(fā)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(qū)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(fā)利用中只注重短期效益,忽視長期的可持續(xù)性,單純地追求經(jīng)濟效益。長期以來,在圍墾、基建占用、環(huán)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(huán)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(xiàn)濕地資源的可持續(xù)性管理和合理利用已成為當務之急。濕地資源的持續(xù)利用管理就是指對濕地生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)進行觀測管理,這必須建立在濕地生態(tài)質(zhì)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(tài)系統(tǒng)的健康狀況,準確預測其可能的趨勢和反映系統(tǒng)持續(xù)利用管理的效果,便于有關部門根據(jù)系統(tǒng)預警信息及時采取管理措施,防患于未然,從而實現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康運行,促進生態(tài)、社會、經(jīng)濟的整合與協(xié)調(diào)發(fā)展。

1濕地生態(tài)系統(tǒng)預警的必要性

濕地生態(tài)質(zhì)量是濕地環(huán)境質(zhì)量的核心。它是以生態(tài)學理論為基礎,從濕地生態(tài)系統(tǒng)層次上研究系統(tǒng)各組成、變化規(guī)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(huán)境質(zhì)量,因此濕地生態(tài)質(zhì)量及其評價的綜合性極強。對濕地生態(tài)質(zhì)量進行預警,也就是對濕地生態(tài)系統(tǒng)層面上的預警研究,具有重要的現(xiàn)實意義。

1.1濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體性

濕地生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng),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(tài)系統(tǒng),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(zhì)、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(tài)質(zhì)量預警是對濕地生態(tài)系統(tǒng)各個成分進行綜合考慮,從整體上把握濕地的生態(tài)質(zhì)量。

1.2濕地生態(tài)系統(tǒng)的復雜性

生態(tài)系統(tǒng)指“物理、化學和生物學成分,如土壤、水、植物、動物和營養(yǎng)物,以及它們之間的相互作用”[7]。濕地生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)是一個復雜的非線性動態(tài)過程,其內(nèi)部各組成要素之間,以及各要素與外部環(huán)境之間是相互制約、相互作用的[8]。濕地生態(tài)系統(tǒng)構成要素發(fā)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(tǒng)整體的重大變動,這就使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)更具復雜性。濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng),以及濕地生態(tài)系統(tǒng)與其它生態(tài)系統(tǒng)之間持續(xù)不斷的進行著復雜的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息交換,從而維持系統(tǒng)的穩(wěn)定,使?jié)竦刭Y源的價值得以持久、充分的體現(xiàn),所以人們只有借助計算機系統(tǒng)才能對其復雜性有一個科學直觀的認識。

1.3濕地生態(tài)系統(tǒng)的敏感性與生態(tài)脆弱性

濕地水文、土壤、氣候相互作用,形成了濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的主要因素。單個因素的改變會引起生態(tài)系統(tǒng)的變化,通常表現(xiàn)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(tài)質(zhì)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(qū)域水文狀況,進而影響到土壤呼吸、有機質(zhì)和海洋濕地鹽度等生態(tài)系統(tǒng)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(chǎn)力、有機質(zhì)累積以及營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán),改變濕地結構和功能,導致生態(tài)質(zhì)量下降。由于濕地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性,極易造成濕地生態(tài)質(zhì)量降低。因此,必須建立濕地生態(tài)質(zhì)量預警系統(tǒng),及時預測和預報其動態(tài)變化,有效地維持濕地生態(tài)質(zhì)量,使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)得到健康運行。

1.4濕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的滯后性

由于濕地生態(tài)系統(tǒng)處在動態(tài)變化之中,人們開展了各種類型的動態(tài)監(jiān)測,但都是在濕地生態(tài)質(zhì)量退化發(fā)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(tài)系統(tǒng)結構和功能已經(jīng)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(tài)質(zhì)量的預警研究。通過研究掌握濕地生態(tài)質(zhì)量變化狀況及其規(guī)律,預測一定時期內(nèi)的變化方向與變化程度,采取適當措施進行調(diào)控,實現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的超前性,避免濕地退化,保障濕地資源的永續(xù)利用。

2濕地生態(tài)質(zhì)量預警的意義

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

3濕地生態(tài)質(zhì)量預警的基本內(nèi)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(qū)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(qū)生態(tài)評價理論的基礎上,建立了一套適合我國現(xiàn)狀的濕地生態(tài)質(zhì)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(tài)系統(tǒng)的生物區(qū)系,群落結構與所在地理省或某一生態(tài)地理區(qū)域整個生態(tài)系統(tǒng)相似程度的指標,生態(tài)系統(tǒng)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(shù)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(huán)境中的濕地面積、水質(zhì)條件和植被覆蓋率等構成;生存威脅指標的穩(wěn)定性指標反映了物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)等對環(huán)境變化的內(nèi)在敏感程度;人類威脅是指人類活動對濕地內(nèi)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]。