《湿地创建与恢复：从理论到实践》出版

#    为什么人们会对恢复湿地感兴趣？主要基于两方面原因。①湿地正面临大规模快速退化，而所有的湿地损失几乎都是人类活动的结果，如排水、填筑及泥炭开采、采沙等人类活动，都是导致湿地损失的主要因素，老话说“失去方知珍惜”。②湿地具有多种社会效益，而这些效益过去多数被人们所忽视，但其重要性正逐渐凸显，如湿地在提供生物生产力、调控和缓解外部干扰（海岸线保护和蓄滞洪水）、净化改善水质（泥沙截留和反硝化）、提高生境及生物多样性等方面的珍贵价值。

#    人们已认识到不同类型的湿地所能提供的生态服务功能的种类和水平具有差异性。湿地与水域生态系统（如漫滩/河岸、潮汐沼泽和红树林）保持着密切联系，湿地通过对污染物拦截滞留，来维持和提升水质状态。湿地也可以通过蓄滞洪水、消浪耗能和保护海岸线，来调节和减缓自然干扰。很多湿地具有高的初级生产力，这对维持商业和娱乐性鳍鱼种群的养殖、贝类捕捞及水禽种群繁殖等极为重要。美国中北部和加拿大的草原坑洼地区的淡水沼泽是北美野鸭的重要繁殖栖息地。加拿大北部和西伯利亚的湿地对鹤类的繁殖至关重要。滨海湿地、盐沼和红树林，可为鱼类和甲壳动物提供栖息地，并通过输出有机物质来促进水生食物网。森林湿地、河岸地区和漫滩森林，则是维持包括溪流和河流在内的水生生态系统食物网的重要部分。泥炭地等类型的湿地可能缺少强烈的地表径流过程，但滞留大量的碳，并维持了高水平的湿地植物生物多样性。

# 湿地恢复项目从目标、范围到成本各不相同，由于很难做出对不同类型湿地生态服务功能经济价值的评估，湿地恢复项目的成本与效益分析也较为困难。Bernhardt等（2005）分析了大量美国水生态系统和湿地修复项目及其恢复成本，大多数项目都与水质管理有关，其次是河岸带管理、堤岸加固、流量调节和漫滩水系连通重建等方面的项目。相对于水质管理项目而言，河岸带管理和堤岸加固的技术成本较低（每个项目的造价为19000～41000美元），而流量调节和漫滩水系连通重建则是规模更大、价格更昂贵（每个项目造价为198000～207000美元）。这些项目大多数的恢复目标与水质管理相关。在湿地损失规模较大和损失速度较快的路易斯安那州，不同成本效益的恢复措施多样，从900美元的小规模湿地植物种植，到2000～4000美元的水系或沉积物较大规模的疏导工程。

#    为了成功恢复湿地，需要在一开始就制订明确的恢复目标（图1）。理想情况下，恢复目标以特定类型湿地的自然生态功能为标准，当然在很多情况下这种标准已较难找到，因此必须人为确定可以实现的目标并以此为恢复工作的参照。恢复目标确立后，就需要明确对系统产生影响的胁迫因素及其减缓措施。为此，有必要全面地理解湿地的生态系统动力学、环境模式及重新引种植物的生活史特征，以了解哪些物种会繁衍，哪些物种不会繁衍。采取播种、种植和改良等技术，可以加快植被演替和生态系统发展，建立小规模的试验体系可以用来验证各种恢复技术是否可行，并筛选、改进更适合恢复工作的方法。通过实施持续监测，以掌握湿地自我维持系统的重建情况，同时还需要辅助维护使湿地的生物群落发展为理想的顶级群落。

#    有时如存在无法减缓的外部胁迫或入侵种在系统内成功定居，就需要重新评估恢复目标。维持生物多样性和改善水质是两个不相容的目标，在富营养化环境中，通过去除营养物质来实现湿地的恢复，必然会导致生物多样性的丧失。恢复生物多样性应该是没有营养负荷问题的地区的目标，并且恢复区域可以形成可健康持续、完整的湿地、高地和水生栖息地。

#    对与动植物群落结构有关的干扰、演替和生态系统发育等关键生态过程的理解，构成了恢复生态学及湿地恢复的基础。干扰的大小、强度和频率决定了生态系统恢复后的发展速度。干扰的大小决定了某一地点繁殖体定植的速度，繁殖体在干扰小的区域重建植被的速度比干扰较大区域更快；干扰的强度决定了繁殖体在种子库或植物碎片上的定植程度；干扰的频率决定了区域在受到二次干扰之前演替过程的时长。湿地水文变化是最常见的干扰，而这个干扰往往是长期的，也就是说，这种干扰持续不断地影响整个系统，所以这个干扰没有干扰的频率，其他长期影响湿地的压力源包括富营养化、放牧和外来物种入侵。对于水生生态系统包括与其紧密联系的湿地，减缓产生自上游或陆地生态系统的外部胁迫在湿地系统内的传播影响至关重要。

# 演替是大尺度上受到强烈干扰的植物（及动物）群落随时间发生变化的缓慢过程。演替理论包括两大派系：Clements（1916）的机体理论学派和Gleason（1917）的个体理论观点。Clements认为，植物群落演替是随时间推移而发生的有序、可预测的变化，早期的“殖民者”改善了环境，为后继生物铺平了道路。Clements的理论模型非常适用于解释泥炭湿地的演替过程，如湿地植物群落形成泥炭改变水文条件、控制土壤化学性质，进而改变土壤环境。Gleason的理论模型包括了抑制与耐受性（Connell and Slatyer，1977）、接力植物区系学说（Egler，1954）、组合规则（Weiher and Keddy，1995）等，该理论模型假设环境条件或随机事件决定了谁是最初的“殖民者”，以及哪种植物（如果有的话）将接踵而至，环境压力、洪水和盐度都很高的潮汐沼泽和红树林湿地较为符合Gleason理论模型分析。

#    生态系统发育主要是描述了能量（常以碳为对象）和营养循环如何随时间变化的过程。Odum（1969）在《生态系统发育策略》中预测了群落活力、群落结构、生活史特征、营养循环等属性如何随着生态系统从年轻到成熟的变化。Odum的观点倾向于Clements的有机体生物观。在他的论文中，Odum引入了“波动稳定性”的概念，即具有定期可预见的干扰并且其生物已适应于该干扰的生态系统，处于演替中的最佳效益阶段，同时拥有年轻生态系统的高生产力及成熟生态系统的高多样性。Odum将这些年轻和成熟的系统分别描述为生产系统和保护系统。从恢复的角度来看，波动稳定性适用于许多湿地类型，包括潮汐沼泽、红树林和河漫滩湿地。

#    生态系统发育依赖于生物过程和物理化学过程。生物过程，尤其是与养分积累有关的生物过程，对于一个生态系统的正常运转和发育至关重要。土壤中的有机碳和有机氮的积累过程与此关系密切。湿地中几乎所有的氮都以有机氮的形式存在于土壤有机质中，土壤有机氮被微生物缓慢矿化成铵、硝酸盐，然后被植物利用；而有机碳则是维持湿地和陆地森林生态系统的必需条件。生物过程比物理过程变化迅速，植物的迁移和蔓延相对较快，伴随着土壤有机质、有机氮快速沉积积累。随着土壤基本性状的形成，尤其是有机质的初步形成，土壤动植物就会出现。而对土壤长期发育具有促进作用的理化性质变化所需时间较长，湿地中水的渗透性导致可溶物质特别是还原态铁的快速浸出、岩石风化（所有土壤都有这个特征）、无机养分释放和土层形成等过程，需要几十年到几百年的时间完成。

主要参考文献

BERNHARDT E S, PALMER M A, ALLAN J D, et al., 2005. Synthesizing U.S. river restoration efforts. Science, 308: 636-637.

CLEMENTS F E, 1916. Plant Succession. Washington D. C.: Carnegie Institute.

CONNELL J H, SLATYER R O, 1977. Mechanisms of succession in natural communities and their role in community stability and organization. American naturalist, 111: 1119-1144.

EGLER F E, 1954. Vegetation science concepts I. Initial floristic composition, a factor in old-field vegetation development. Vegetatio, 4: 412-417.

GLEASON H A, 1917. The structure and development of the plant association. Bulletin of the torrey botanical club, 43: 463-481.

ODUM E P, 1969. The strategy of ecosystem development. Science, 164: 262-270.

WEIHER E, KEDDY P A, 1995. The assembly of experimental wetland plant communities. Oikos, 73: 323-335.

本文摘编自《湿地创建于恢复：从理论到实践》一书译者序和第1章，有删减，图片来源于本书。

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