孫湘儒，陳佳勃，王艷杰

(遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001)

遼河是中國七大江河之一，為了鞏固“十一五”期間遼河流域水污染治理取得的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)，遼寧省于2010 年成立了國內(nèi)第一個(gè)以流域綜合管理為目標(biāo)的行政機(jī)構(gòu)保護(hù)區(qū)管理局，并于當(dāng)年劃定了遼河保護(hù)區(qū)[1-2]。 遼河保護(hù)區(qū)(圖1)跨越寒溫帶、溫帶和暖溫帶[3]，始于東西遼河交匯處的鐵嶺福德店，終于盤錦入?？冢婕拌F嶺、沈陽、鞍山和盤錦4 市，保護(hù)區(qū)河長538 km，流域面積為1 869.2 km2[4]。

圖1 遼河保護(hù)區(qū)地理位置

濕地是發(fā)育于水陸過渡帶的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)[5-6]，具有削減上游污染負(fù)荷、水源涵養(yǎng)、調(diào)洪蓄洪、氣候調(diào)節(jié)、固碳、生物多樣性維持等多重作用，為許多野生生物提供食物和棲息場所[1，6-8]。 依據(jù)成因?qū)⒅袊鴿竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)分為自然濕地和人工濕地兩大類型；按地貌特征將自然濕地分為沼澤濕地、湖泊濕地、河流濕地和近海與海岸濕地四類；依據(jù)主要功能用途將人工濕地分為水庫、運(yùn)河、淡海水養(yǎng)殖場、農(nóng)用池塘、灌溉用溝渠、稻田、季節(jié)性洪泛農(nóng)業(yè)用地、城市人工景觀水面與娛樂水面和鹽田等12 個(gè)類型(圖2)[9]。 遼河保護(hù)區(qū)濕地從沿海到內(nèi)陸、從平原到山區(qū)都有分布，主要分布在遼河沿岸與河口區(qū)域[10]； 遼河保護(hù)區(qū)濕地類型豐富，主要包括湖泊濕地、河流濕地、沼澤濕地、河口濕地、海岸灘涂、淺海水域、水庫、池塘、稻田等[3]。 本文討論的濕地不包括稻田。

圖2 濕地分類[9]

2010 年以來，遼河保護(hù)區(qū)陸續(xù)開展了自然封育、退耕還濕工作，綜合實(shí)施支流河口、牛軛湖、坑塘、閘壩回水段等濕地建設(shè)，構(gòu)建保護(hù)區(qū)河流濕地網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前已基本形成不同規(guī)模、錯(cuò)落有致、結(jié)構(gòu)功能多樣的保護(hù)區(qū)河流濕地生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，濕地恢復(fù)已取得明顯效果[10-14]。 然而，遼河保護(hù)現(xiàn)狀與《水污染防治行動計(jì)劃》提出的水質(zhì)考核目標(biāo)要求尚有一定差距[4]，遼河保護(hù)區(qū)一些濕地出現(xiàn)了污染負(fù)荷削減能力有待提高、部分生態(tài)功能弱化或喪失等生態(tài)環(huán)境問題[2，15-16]。 因此，本文綜述了遼河保護(hù)區(qū)近40 年濕地生態(tài)環(huán)境演變過程，分析了濕地演變的自然和人為驅(qū)動因子，并以此為依據(jù)提出濕地保護(hù)措施與未來研究展望，以期為今后開展遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)功能提升工作提供科技支撐。

1 遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境演變過程

1.1面積變化

面積變化是濕地生態(tài)環(huán)境演變最明顯的一個(gè)特征[17]。 1986—2000 年，遼河中下游大面積的農(nóng)田開發(fā)和水利設(shè)施建設(shè)使土地覆被發(fā)生顯著變化，遼河干流河道內(nèi)河槽以外大部分河灘地被開墾種植了農(nóng)作物，約有128.81 km2的各類濕地被開發(fā)成耕地，其中水田為86.65 km2，加上油田占用和水產(chǎn)養(yǎng)殖等原因，濕地面積縮小[3，18-20]。 2007 年遙感解譯結(jié)果顯示，遼河保護(hù)區(qū)濕地總面積為879.04 km2，占保護(hù)區(qū)總面積的47.03%，主要的濕地資源包括蘆葦濕地、河流濕地、潮間帶、坑塘濕地、翅堿蓬濕地、灘地和沼澤濕地，分別占保護(hù)區(qū)總面積的18.33%、10.27%、11.87%、3.48%、0.51%、2.56% 和0.01%[21]。 2018 年濕地總面積(含水面面積)為1 169 km2，占遼河保護(hù)區(qū)面積比為62.5%[22]。2010 年以來對遼河干流河道兩側(cè)河灘地實(shí)施退耕還河、退養(yǎng)還灘、自然封育治理、建設(shè)生態(tài)廊道工程，在遼河兩岸分別建設(shè)500 m 寬的封育帶，形成440 km2的生態(tài)廊道，在沿海地區(qū)恢復(fù)自然灘涂約20 km2[21-23]；同時(shí)還完成了遼河干流11 座生態(tài)抗旱臨時(shí)蓄水橡膠壩工程[22]，并通過恢復(fù)與建設(shè)河口濕地、牛軛湖濕地、坑塘濕地和回水段濕地等構(gòu)建遼河保護(hù)區(qū)濕地網(wǎng)絡(luò)，以上工程極大地促進(jìn)了人工濕地面積的增加，進(jìn)而帶動區(qū)域內(nèi)自然濕地的恢復(fù)[1，10，16，21，24-25]。

1.2 水文變化

濕地水文條件是濕地類型和濕地過程的建立與維持的最重要的決定因子，是濕地生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別于陸生生態(tài)系統(tǒng)和深水生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特物理化學(xué)屬性，對濕地生物系統(tǒng)起著決定性的選擇作用[11，26-27]。 1956—2018 年遼河徑流量總體上呈現(xiàn)出減少趨勢[28-29]，年降水量也表現(xiàn)出周期性變化特征，且與徑流量變化有較強(qiáng)的一致性[29-30]。 遼河流域徑流量年內(nèi)分配極不均勻，6—9 月多年平均徑流量占全年的72.0%，7—8 月多年平均徑流量占全年的50.5%，l—2 月枯水期徑流量僅占全年的1.7%[19，29]，降水的時(shí)空分布決定了徑流在年內(nèi)、年際及地域上的明顯變異[19]，進(jìn)一步導(dǎo)致濕地水文劇烈變化。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，1951—2011 年遼河鐵嶺站年最大洪峰流量呈下降趨勢，與20 世紀(jì)80 年代前相比，2001—2011 年遼河年最大洪峰流量下降50% ～65%[31]。 遼河徑流量變化與遼河流域內(nèi)土地覆被類型變化有一定關(guān)系，新世紀(jì)以來，各地積極響應(yīng)退耕還林還草政策，遼河流域部分地區(qū)林草地面積逐年增加，下墊面對降雨滯留能力有所增加，面對極端降雨，特別是對于洪水的滯蓄作用增強(qiáng)[32]。 此外，從20 世紀(jì)50 年代起，遼河流域共興建大中小型水庫973 座，其中大型水庫17 座，控制流域面積占全流域面積的28%，總庫容165 ×108m3，中型水庫76 座，總庫容24 ×108m3，并且已建成長達(dá)1.8 ×104km的堤壩[18，27，33-34]，遼河保護(hù)區(qū)內(nèi)大量建設(shè)的用于上下游水量調(diào)度的堤壩和水庫，是引起濕地水文變化的重要因素[18，26-27，35]。

1.3 水質(zhì)變化

濕地水質(zhì)是濕地生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，是其形成、持續(xù)演替、消亡與再生的關(guān)鍵[36]。 遼河部分匯入河流污染物濃度較高，經(jīng)過濕地凈化作用，在濕地中部及出口處濃度明顯降低，生長季濕地內(nèi)污染物濃度較低，流域濕地對污染物有明顯的去除作用，能有效阻控支流污染物向干流遷移，不同河段濕地對污染物的去除效果有所差異[12]。 通過對2006—2019 年遼河保護(hù)區(qū)福德店等8 個(gè)國控?cái)嗝娴乃|(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，2006—2008 年遼河保護(hù)區(qū)干流水體COD和氨氮較高，各斷面數(shù)值波動范圍較大，均超過V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最高值為2006年的三合屯斷面；2011—2015 年，水體COD持續(xù)降低，尤其是2013 年各斷面數(shù)值相近且均未超過Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮濃度快速降至2 mg/L以下，并一直維持平穩(wěn)降低趨勢；2016—2019 年，各斷面COD和氨氮略有波動，呈微弱上升趨勢，2018 年略有波動，稍高于2010 年后其他年份的COD和氨氮濃度；遼河保護(hù)區(qū)主要污染物COD與氨氮濃度從上游至下游均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化趨勢[4]。

1.4 土壤變化

濕地土壤是濕地化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的介質(zhì)和濕地植物營養(yǎng)物質(zhì)的儲存庫[20]。 遼河保護(hù)區(qū)主要土壤類型為草甸土、潮土和沼澤土[4]。 1986—2000 年遼河三角洲濕地大面積半自然濕地(葦田)向人工濕地(稻田)轉(zhuǎn)化，自然濕地(主要是灘涂景觀)向半自然及人工濕地轉(zhuǎn)化[3，20，37]。 大量研究顯示隨著退化程度的增加，土壤含水量降低[38-40]，土壤有機(jī)碳庫顯著減少[6，39，41-42]， 更多的土壤碳釋放到大氣中[41-44]，速效磷減少，速效鉀增加，濕地土壤有機(jī)質(zhì)和全氮呈逐漸減少趨勢[6，44-45]，與赤堿蓬濕地和蘆葦濕地土壤相比，水稻田土壤在每層容重值均為最大，并隨著深度的增加而逐漸增大[45]。 濕地土壤退化原因除了受水質(zhì)和植被的影響外，還易受到石油開發(fā)、化石燃料不完全燃燒和三廢排放等產(chǎn)生的多環(huán)芳烴等污染物質(zhì)的影響[46-47]；人類活動改變了濕地土壤氮礦化過程，例如由徑流攜帶的大量營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)導(dǎo)致的鹽水入侵對蘆葦和翅堿蓬濕地的氮礦化有促進(jìn)作用，而對裸灘濕地氮礦化有抑制作用[48]；在受到不同程度人類干擾的河口濕地，影響土壤C/N、C/P和N/P比的因子隨干擾程度的變化而改變，土壤C/N比表現(xiàn)出隨著干擾程度和土壤深度的變化相對較小，C/P和N/P比的變異性相對較大[49]。

1.5 動植物變化

2000—2018 年遼河保護(hù)區(qū)植被覆蓋度總體呈略微增加趨勢，有78.81% 的區(qū)域植被覆蓋度基本不變；13.65% 的區(qū)域(84.67 km2)植被覆蓋度呈降低趨勢，主要分布在中游河段河流潮間帶；7.54%的區(qū)域(55.52 km2)呈增加趨勢，主要分布在遼河入海口岸邊帶和上游河段[50]。

歷史上遼河干流流域內(nèi)動植物種類豐富，有記載的植物種類為41 科230 種，代表性的建群種有蘆葦、菖蒲、小葉章等；遼河干流流域內(nèi)最多共發(fā)現(xiàn)脊椎動物434 種，隸屬36 目94 科；鳥類有16 目56 科340 種；哺乳動物有6 目11 科24 種；爬行動物有3目5 科21 種[23]。 2000—2010 年，除了雙臺河口自然保護(hù)區(qū)以外的遼河保護(hù)區(qū)平原地區(qū)植物資源稀少且種類單一，原有的鄉(xiāng)土植被已基本破壞殆盡，主要是楊、柳樹等外來的速生品種和雜草，不適宜大部分鳥類等動物的繁衍生息，魚類資源急劇減少，僅剩耐污染的種類[23]。 2016—2017 年共監(jiān)測到植物234種，昆蟲350 種、魚類34 種、兩棲動物2 種、爬行動物3 種、鳥類不少于85 種、哺乳動物9 種[4，51]。 與2010 年前相比，宏觀植被群落結(jié)構(gòu)及多樣性明顯改善，二年生和多年生植物種類明顯增加，大面積的野艾蒿群落、小葉章群落等多年生植物群落在群落中逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，遷徙鳥類的種群數(shù)量明顯增多，對棲息地環(huán)境要求較高的國家一級保護(hù)鳥類白頭鶴、東方白鸛、遺鷗和國家二級保護(hù)鳥類白尾鷂、縱紋腹小鸮、巖鷺和短耳鸮等在保護(hù)區(qū)內(nèi)多處出現(xiàn)[23，52-53]，水體中食物鏈也更加完善，遼河入?？诘陌吆１N群在逐步擴(kuò)大，河刀魚已開始洄游，銀魚、沙塘鱧繁殖數(shù)量顯著增加[10，16]。

2 驅(qū)動因子分析

2.1 自然驅(qū)動因子

自然驅(qū)動因子常常在較大的時(shí)空尺度上作用于景觀，在大的環(huán)境背景上控制著濕地景觀變化；自然驅(qū)動因子主要包括氣候、水文、地質(zhì)、土壤、植被等[54]。 濕地的變化與氣象因子中的溫度、降水、日照時(shí)長等因素密切相關(guān)[55-57]。 遼河流域氣候變暖明顯，氣候傾向率為0.32 ℃/10a，增溫幅度遠(yuǎn)高于全球和中國的同期增溫幅度[29，58]。 溫度的緩慢增加有利于濕地植被生長，同時(shí)也會使?jié)竦厮w的潛在蒸發(fā)量迅速上升并可能產(chǎn)生巨大的補(bǔ)水差額，只有相當(dāng)充沛的水資源補(bǔ)給才能滿足生態(tài)用水的基本要求。 因此，氣溫上升會進(jìn)一步拉大蒸發(fā)和降水之間的差值并導(dǎo)致水系統(tǒng)的脆弱性增加，影響濕地面積[33，56]。 降水量減少嚴(yán)重影響遼河干流對遼河保護(hù)區(qū)濕地水系統(tǒng)的補(bǔ)給能力，加劇干旱程度[30，58]。缺水直接改變濕地的物理、化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而對濕地生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)力、有機(jī)物質(zhì)的積累、營養(yǎng)循環(huán)、物種組成和豐度產(chǎn)生決定性影響，最終導(dǎo)致濕地退化[20，59]。 在氣候變化背景下自然濕地由于缺水而轉(zhuǎn)變?yōu)楹档亍⑺?、裸地等，面積逐漸減少[60]。 因此，氣溫升高和降水量減少是導(dǎo)致遼河保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境演變過程的主要自然驅(qū)動因子[18，37，50，58]。

2.2 人為驅(qū)動因子

人為驅(qū)動因子是在較短的時(shí)間尺度上影響濕地生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化[58]，人為驅(qū)動因子主要包括農(nóng)業(yè)開發(fā)、城鎮(zhèn)化、油氣開發(fā)和水利工程修建等[62]。20 世紀(jì)80 年代以來，遼河保護(hù)區(qū)自然濕地及其周圍包括毀葦種稻和濱海灘涂開發(fā)蝦蟹田等大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)加劇濕地的圍墾程度，水稻田、蝦蟹田和庫塘等人工濕地為人工定向管理，導(dǎo)致生物多樣性降低和生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力下降[20，61]；遼河保護(hù)區(qū)內(nèi)大量建設(shè)了用于上下游水量調(diào)度的堤壩和水庫，大量水利工程的建成與投入運(yùn)行在為建立完善防洪體系、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定供水和當(dāng)?shù)鼐用裉峁╋嬘盟确矫姘l(fā)揮重要作用[33-34]；然而，由于遼河流域農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)化率高導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)發(fā)展用水量巨大，水資源利用率較高[18]，生態(tài)用水嚴(yán)重不足(生態(tài)用水占比低于4%)，生態(tài)基流保障困難，棲息地水脅迫是構(gòu)成濕地退化的主因之一[10，34，37，62]；石油開發(fā)為主的工業(yè)開發(fā)活動和交通、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)等城鎮(zhèn)化建設(shè)造成了濕地景觀破碎現(xiàn)象，破壞了濕地的原有生境，加劇濕地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，是造成濕地生態(tài)系統(tǒng)退化和葦田減產(chǎn)的主要驅(qū)動因子[20，46-47，58，60，63]；此外，遼河保護(hù)區(qū)部分地區(qū)受到外來入侵植物的嚴(yán)重威脅[64]，2014—2016 在遼河保護(hù)區(qū)調(diào)查共發(fā)現(xiàn)入侵植物21 種，分屬8 科，18 屬；整體來看，入侵物種數(shù)呈現(xiàn)增長趨勢，本地物種恢復(fù)速度放緩[65]，外來種入侵抑制和排斥其他物種的生長，可大幅度加快物種滅絕速率，是造成生物多樣性、穩(wěn)定性和生態(tài)系統(tǒng)功能失衡的重要原因[51，66-67]。 因此，大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)、水利工程修建、油氣開發(fā)、城鎮(zhèn)化和外來物種入侵等人為驅(qū)動因子在遼河保護(hù)區(qū)濕地近40 年生態(tài)環(huán)境演變過程中起主導(dǎo)作用[18，58，60，68]。

3 遼河保護(hù)區(qū)濕地保護(hù)措施

近年來遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境演變積極向好，但濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生物物種數(shù)與歷史上最好水平相比尚有不小差距。 根據(jù)近40 年遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境演變過程及驅(qū)動因子分析，當(dāng)前可重點(diǎn)從以下幾方面開展遼河保護(hù)區(qū)濕地保護(hù)工作。

a)生產(chǎn)生活節(jié)約用水，科學(xué)保障生態(tài)需水。 提倡遼河全流域生產(chǎn)和生活節(jié)約用水[16]，科學(xué)編制各行業(yè)用水定額，以其為主要依據(jù)核定取水量并嚴(yán)格執(zhí)行[69]；科學(xué)計(jì)算并保障各類型濕地生態(tài)環(huán)境需水量[70]，特別是嚴(yán)格保障丹頂鶴、黑嘴鷗等國家珍稀野生生物生命周期各階段的水質(zhì)、水域與水位需求。

b)強(qiáng)化城鄉(xiāng)污染治理，確保污水達(dá)標(biāo)排放。 嚴(yán)格執(zhí)行國家產(chǎn)業(yè)政策，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)土地集約利用、資源能源高效利用、廢棄物資源化利用；加快農(nóng)村生活垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理設(shè)施建設(shè)，防止垃圾直接入河或在水體岸邊隨意堆放；加快城鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)建設(shè)，加快實(shí)施農(nóng)村水環(huán)境治理，實(shí)施城鄉(xiāng)生產(chǎn)與生活污水達(dá)標(biāo)排放[71]。

c)多層次構(gòu)建水生植被，全面削減干流污染負(fù)荷。 實(shí)施水陸交錯(cuò)帶水生植物優(yōu)配、多樣群落構(gòu)建與穩(wěn)定化、高藻敞水區(qū)水生植被重建、多樣性穩(wěn)定維持與生態(tài)調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水陸交錯(cuò)帶及敞水區(qū)水生植被多層次重建，有效提高遼河保護(hù)區(qū)水陸交錯(cuò)帶和敞水區(qū)植被覆蓋度[72]，全面削減遼河干流污染負(fù)荷。

d)物化與生態(tài)防治并重，穩(wěn)定控制外來入侵物種。 適時(shí)采取人工拔除和化學(xué)防治的方法有效控制三裂葉豚草等外來入侵物種在遼河保護(hù)區(qū)的蔓延趨勢；根據(jù)群落演替的自身規(guī)律，用植物替代等生態(tài)防治方法增加環(huán)境脅迫，穩(wěn)定控制外來入侵物種的危害[64，73]。

e)綜合利用濕地植物，提高濕地凈污效率。 應(yīng)用適時(shí)輪作、斑塊等刈割方式收獲蘆葦?shù)葷竦刂参颷74]，將濕地植物桔桿加工成植物有機(jī)肥、飼料添加劑、生物質(zhì)能源燃料、造紙和生態(tài)修復(fù)材料等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)有供有求的濕地優(yōu)勢植物資源化利用的良性循環(huán)[8]，在實(shí)現(xiàn)群落健康維持目標(biāo)的基礎(chǔ)上提高濕地凈污效率[74]。

f)提高濕地生境質(zhì)量，加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)。開展遼河保護(hù)區(qū)濕地核心生境區(qū)域破碎化因子人工拆除或廢棄，靈活運(yùn)用塑造淺灘、緩坡、生境島等地形改造措施修復(fù)因農(nóng)業(yè)開墾、水產(chǎn)養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)化等人類活動影響造成的生境破壞，恢復(fù)濕地原有基質(zhì)與水文地貌結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)濕地生物多樣性保護(hù)[60，75]。

4 結(jié)語與展望

濕地生態(tài)環(huán)境演變過程及其驅(qū)動因子相關(guān)研究對下一步遼河保護(hù)區(qū)大型流域濕地保護(hù)與恢復(fù)有重要的支撐和現(xiàn)實(shí)意義。 當(dāng)前相關(guān)研究主要集中在遼河保護(hù)區(qū)，這其中又以遼河口保護(hù)區(qū)段居多，而從更大的流域尺度上開展的相關(guān)研究還較少。 未來對遼河保護(hù)區(qū)濕地保護(hù)與恢復(fù)研究可重點(diǎn)關(guān)注以下方面:一是開展基于流域尺度的寒冷地區(qū)大型濕地發(fā)育機(jī)制研究，闡明流域特有的氣候環(huán)境特征與北方寒冷地區(qū)濕地形成、演化及其生態(tài)功能的關(guān)系；二是大力開展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)節(jié)水抗旱稻的選育[76]和節(jié)水灌溉水稻栽培技術(shù)方面的相關(guān)研究[77]，探索有效解決農(nóng)業(yè)用水?dāng)D占濕地生態(tài)用水問題；三是開展基于大型流域濕地生態(tài)功能提升的遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)需水保障、生境條件改良、植物種類配置與群落構(gòu)建和生態(tài)修復(fù)長效運(yùn)行管理等技術(shù)集成方面的相關(guān)研究。