我國濕地學科建設(shè)與發(fā)展的若干問題探討

劉興土，姜 明，文波龍

（中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130012）

我國濕地學科建設(shè)與發(fā)展的若干問題探討

劉興土，姜 明，文波龍

（中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130012）

濕地科學是由地理學、生態(tài)學、水文學、生物學、環(huán)境科學等多學科融匯的邊緣交叉科學，是研究濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、形成演化規(guī)律及保護與利用的科學.中國濕地研究最早起步于全國范圍內(nèi)沼澤和泥炭資源的綜合考察，目前則更多在沼澤濕地、湖泊濕地、河濱河口濕地、海岸紅樹林濕地等不同類型濕地方面開展了基于生態(tài)過程的研究工作，在濕地概念、濕地分類、濕地系統(tǒng)綜合研究、濕地與全球變化、濕地恢復及工程濕地建設(shè)等研究領(lǐng)域取得了重要研究進展.未來我國濕地研究還要進一步界定濕地的科學概念，建立完善的濕地學科體系；加強濕地水、土、生物的三大要素及其相互關(guān)系的綜合研究；強化濕地生態(tài)水文、濕地對全球變化影響與響應(yīng)、退化濕地恢復的理論、技術(shù)與途徑研究；開展?jié)竦乇Ｗo、管理與資源可持續(xù)利用的研究與示范.

濕地概念；生態(tài)過程；濕地系統(tǒng)；濕地與全球變化；退化濕地恢復

1 我國濕地研究與學科發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 濕地研究與學科建設(shè)現(xiàn)狀

濕地科學是地球科學的一個分支，是由地理學、生態(tài)學、水文學、生物學、環(huán)境科學等多學科融匯的邊緣交叉科學，是研究濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、形成演化規(guī)律及保護與利用的科學.濕地科學可分為濕地學、濕地生態(tài)學、濕地資源學、濕地環(huán)境學、濕地管理學以及濕地工程學等，其中濕地生態(tài)學是濕地科學的核心.中國濕地研究起步于20世紀50年代，1958年，中國科學院確定沼澤為新成立的長春地理研究所（現(xiàn)中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）的主攻方向與特色；同期東北師范大學地理系沼澤研究室成立，兩者成為中國最早的研究沼澤機構(gòu).從20世紀60～80年代，中國科學院長春地理研究所的科研人員以及東北師范大學等科研、教學部門，展開了全國范圍內(nèi)沼澤和泥炭資源的綜合考察，先后對若爾蓋高原、東北地區(qū)、西藏、新疆、橫斷山區(qū)的沼澤和泥炭進行了綜合考察[1－6].同時中國科學院南京地理與湖泊研究所、南京大學、華東師范大學河口海岸研究所、廈門大學等科研單位及高校也在湖泊濕地、河口濕地、海岸紅樹林濕地等方面做了大量的研究工作[7－9].

在 Web of Science（v 5.3）文獻數(shù)據(jù)庫中，利用Thomson Data Analyzer（TDA）檢索1899—2010年間所有的文獻類型，對全球前10位濕地研究論文發(fā)表的國家、機構(gòu)進行了統(tǒng)計，由表1[10]可以看出，近100多年來，濕地研究領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量處于前幾位的國家主要有美國、加拿大、英國、澳大利亞、德國和中國等.其中美國地質(zhì)調(diào)查局位居第一，中國科學院位居第五.

表1 全球前10位濕地研究論文發(fā)表的國家、機構(gòu)Tab.1 Global top10countries，institutions of wetland research papers published

1992年，我國成為《關(guān)于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》（簡稱《濕地公約》）的簽約國，世界環(huán)境與發(fā)展大會之后，我國制定了《中國21世紀議程》，將濕地的保護與合理利用列為優(yōu)先項目計劃，并在國家林業(yè)局的主持下，于2000年組織了《中國濕地保護行動計劃》[11]，開展了全國濕地資源調(diào)查.我國第一個有關(guān)濕地的專業(yè)性學術(shù)期刊《濕地科學》于2003年創(chuàng)刊.中國科學院濕地研究中心于1996年成立，實行柔性聯(lián)合的方式，由院內(nèi)從不同方面研究濕地的17個研究所組成.1996年，濕地國際亞太濕地局中國辦事處成立，2007年，國家林業(yè)局濕地管理中心正式組建.

1.2 濕地概念界定

濕地是介于陸地系統(tǒng)和水體系統(tǒng)之間的過渡帶，并兼有兩種系統(tǒng)的某些特征，濕地的定義多種多樣，目前已統(tǒng)計到的濕地定義近60種，因此濕地概念的界定是濕地學科體系建設(shè)亟待解決的問題.國際上的濕地定義可概括為廣義與狹義兩類.廣義的濕地定義是《濕地公約》的濕地定義，即“濕地是指天然或人工的、永久或暫時的沼澤地、泥炭地或水域地帶，具有靜止或流動的淡水、半咸水或咸水體，包括低潮時水深不超過6m的海域”.狹義的濕地定義主要是從濕地的三大構(gòu)成要素來進行闡述.美國魚類與野生動物保護協(xié)會在1956年提出了濕地定義，即“表面暫時或永久性積水，以挺水植物為特征，包括各種類型的沼澤、濕草地、淺水湖泊，而河溪、水庫和深水湖等水體不包括在內(nèi)”.加拿大國家濕地工作組1987年對濕地進行定義：濕地是一種土地類型，其主要標志是土壤過濕，地表積水（小于2m，有時含鹽量很高），土壤為泥炭（厚度大于40cm）或潛育化沼澤土，生長水生植物、濕生植物或植物貧乏.2011年由中國科學院和國家自然科學基金委主辦的“濕地學科發(fā)展戰(zhàn)略研討會”上，陳宜瑜院士針對目前濕地科學發(fā)展面臨著濕地定義不統(tǒng)一、濕地功能不明確等問題，提出了：濕地是在水分過飽和土壤上發(fā)育，以高等植物為主的復雜生態(tài)系統(tǒng)，是地球上水圈、巖石圈和生物圈相互作用的特殊交錯帶.對湖泊，他認為應(yīng)以水生高等植物的分布范圍作為濕地邊界.總之，廣義的濕地定義適于濕地管理與經(jīng)營者需要，便于進行濕地集水區(qū)的統(tǒng)一管理和控制濕地的人為改變，但從科學研究和建立濕地學科體系建設(shè)的需求出發(fā)，應(yīng)進行水陸過渡區(qū)水文、土壤和植被特征的專題調(diào)查，界定濕地概念，進一步明確濕地的研究對象和研究區(qū)域.

1.3 濕地分類體系

同濕地概念一樣，目前世界上還沒有統(tǒng)一的濕地分類系統(tǒng).美國分類系統(tǒng)包括1979年Cowardin[12]、1993年Brinson[13]提出的水文地貌分類法和2000年Mitsch等[14]提出的分類體系；加拿大常用的全國濕地分類系統(tǒng)分為類（Class）、型（Form）、體（Type）三級；歐洲分類研究較早，在100多年前就開始對泥炭地的分類進行研究，提出了眾多的泥炭沼澤分類系統(tǒng)[15].目前影響較大的濕地分類系統(tǒng)是1990年制訂的《拉姆薩爾濕地公約》中的分類系統(tǒng)，將濕地劃分為三大類（海濱和海岸濕地、內(nèi)陸濕地、人工濕地）35種.我國濕地研究，特別是沼澤濕地研究開展得比較深入，分類方案也多種多樣.1983年郎惠卿等[16]從發(fā)生學角度出發(fā)，將其先劃分為富營養(yǎng)、中營養(yǎng)和貧營養(yǎng)三大類，然后依據(jù)建群植物生態(tài)型和植物群落劃分沼澤組和沼澤體.1996年陸健健[17]按照《濕地公約》確定的濕地定義將中國的濱海濕地劃分為潮上帶淡水濕地、潮間帶灘涂濕地、潮下帶近海濕地、河口沙洲離島濕地四個子系統(tǒng).1997年劉興土[18]提出了沼澤綜合分類，首先劃分為淡水沼澤及鹽堿沼澤兩大類，然后再劃分沼澤型、組、體.長春地理所在三江平原沼澤考察中，將淡水沼澤劃分為泥炭沼澤及潛育沼澤.

2 濕地學科發(fā)展的主要科學問題

2.1 濕地系統(tǒng)綜合研究

濕地水、土、生物三者之間存在著相互影響、相互制約的關(guān)系.其中水是濕地形成、演化、消亡、恢復的關(guān)鍵制約因素.濕地的水文節(jié)律、水文周期、水分梯度等水文情勢的變化，直接影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能.沼澤的蓄水與調(diào)洪功能與沼澤土壤的持水能力有關(guān).濕地水文情勢與土壤潛育化、泥炭的形成、有機質(zhì)、營養(yǎng)狀況、鹽分和濕地生物種群的組成與豐度、初級生產(chǎn)力、珍稀物種的棲息與繁殖等均有緊密聯(lián)系.不同的積水深度，形成了不同的植物群落.穩(wěn)定的積水和厭氧環(huán)境促使泥炭的形成，泥炭的孔隙度與巨大持水量（飽和持水量400%～1 030%）又帶來了巨大的蓄水能力.

濕地作為多圈層（大氣、水、生物、巖石圈）相互滲透、相互作用的一個特殊區(qū)域，其水文、植被、土壤三者之間的作用關(guān)系非常密切、復雜，因而就加大了對濕地內(nèi)部的物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律掌握的難度.而模型是一種數(shù)學的或邏輯的表示式，可以從整體上反映系統(tǒng)的主要組成部分和各部分的相互作用.系統(tǒng)與環(huán)境相互關(guān)系的模擬手段，具有高度的抽象性、精確的可解性、靈活的適應(yīng)性、處理的快速性和優(yōu)良的經(jīng)濟性，因此，數(shù)學模型在定量研究濕地各要素之間的作用關(guān)系中發(fā)揮著越來越重要的作用.目前模擬濕地生態(tài)系統(tǒng)的模型有很多種，按其結(jié)構(gòu)可以分為水文模型、生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育模型等.水文模型包括水文動力模型、泥沙沖淤模型、河流水質(zhì)模型、水量模型等[19－20].

2.2 濕地與全球變化

盡管全球濕地面積僅占陸地面積的4%～6%[14]，泥炭濕地占陸地面積約2.7%[21]，但濕地土壤碳儲量卻占全球土壤碳儲量的18%～30% （Kimble et al，2003；Smith et al，2004），泥炭地是最主要的碳庫.泥炭地的單位面積碳儲量（597.6t／hm2）相當于森林的3倍多（161.8t／hm2），在陸地上各類生態(tài)系統(tǒng)中單位面積碳儲量是最高的（表2）.泥炭地也是世界上碳積累最快的生態(tài)系統(tǒng)，如按泥炭地平均積累速率1mm／年計，全球泥炭地一年內(nèi)可積累碳3.7億噸.

表2 全球天然濕地土壤和泥炭地碳量的估算Tab.2 Global estimation of carbon content in natural wetlands and peatland

近年來，濕地國際與IPCC對泥炭濕地的碳循環(huán)與碳排放越來越關(guān)注.2009年，濕地國際向哥本哈根會議提供了一個泥炭地碳排放的數(shù)據(jù)手冊，列舉了泥炭碳儲量前20位的國家和泥炭地退化排放CO2量前10位的國家，中國列為碳儲量第10位和CO2排放量第4位.2010年4月，IPCC在德國波恩會議上達成了廣泛共識，承認排水濕地的碳排放量是巨大的（約20億噸，泥炭地排水與火災引起的CO2排放量占全球排放量的6%），泥炭地恢復對于減少濕地碳排放至關(guān)重要，并將進一步研究制定濕地溫室氣體排放監(jiān)測指南.坎昆氣候大會也將在未來的氣候協(xié)議中，列入將排干泥炭地恢復作為減少碳排放的主要措施，將鼓勵濕地保護與恢復作為減少溫室氣體排放的方法.加強濕地，尤其是泥炭地碳收支及其對全球變化影響的研究十分重要.

在全國，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所于20世紀90年代初最早在三江平原開展沼澤地碳循環(huán)和CO2、CH4排放規(guī)律的監(jiān)測研究[5].之后依托三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗站進行了多年連續(xù)研究，結(jié)果表明，三江平原沼澤濕地在生產(chǎn)季內(nèi)CO2凈吸收量在198～47g CO2m－2，即沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為CO2的凈吸收.但在非生長季則表現(xiàn)為CO2的凈排放.沼澤濕地墾殖明顯增加CO2排放通量.濕地是最大的天然CH4排放源，沼澤濕地CH4排放主要集中在植物生長旺盛期的7～9月份，此外，春季融凍期（4月底至5月）也有短暫的排放峰值出現(xiàn)[28].不同沼澤類型CO2、CH4排放和凈固碳量有所差異，如表3所示[27].

表3 三江平原沼澤濕地NPP、CO2、CH4釋放和凈固碳量Tab.3 The emission of NPP，CO2and CH4as well as net carbon fixation content in the wetlands of the Sanjiang Plain ／（g C·m－2·a－1）

2.3 退化濕地恢復與工程濕地建設(shè)

在濕地恢復與重建方面，美國開展得較早.從1975—1985年的10年間，聯(lián)邦政府環(huán)境保護局（EPA）清潔湖泊項目（CLP）的313個濕地恢復研究項目得到政府資助，包括控制污水的排放、恢復計劃實施的可行性研究、恢復項目實施的反應(yīng)評價、湖泊分類和湖泊營養(yǎng)狀況分類等.同時歐洲的一些國家如瑞典、瑞士、丹麥、荷蘭等在濕地恢復研究方面也有了很大進展，濕地的恢復主要集中對泛濫平原濕地以及淺湖濕地的恢復上.1993年，大約200多位學者聚集在英國謝菲爾德大學討論了濕地恢復問題，在1995年，出版了這次會議的論文集《溫帶濕地的恢復》，從沼澤濕地恢復的基本理論到實踐，文中都有詳盡的論述.

我國濕地退化的問題也很突出，主要退化類型有：缺水萎縮型、污染退化型、泥沙淤積退化型、疏干排水退化型、濕地生物資源的過度利用與生物多樣性受損型、紅樹林破壞型、生物入侵退化型.目前我國仍將沼澤地、灘地、葦?shù)亓袨槲蠢猛恋?，這也意味著濕地仍是后備耕地資源，被開墾的威脅仍然存在.因此，亟待加強濕地保護與恢復的研究.濕地恢復包括水文條件的恢復、水質(zhì)的恢復、土壤的修復、生物多樣性的恢復和景觀恢復等.我國對濕地恢復的研究開展得比較晚.20世紀70年代，中國科學院水生生物研究所首次利用水域生態(tài)系統(tǒng)藻菌共生的氧化塘生態(tài)工程技術(shù)，使污染嚴重的湖北鴨兒湖地區(qū)水相和陸相環(huán)境得到改善，推動了我國濕地恢復研究的開展.

工程濕地是指由人工改造的自然濕地或人工構(gòu)建的、可控制的和工程化的濕地系統(tǒng).主要類型包括濕地凈化污水生態(tài)工程、濕地農(nóng)業(yè)生態(tài)工程和濕地景觀生態(tài)工程.我國應(yīng)用濕地處理面源污水的生態(tài)工程主要是利用基質(zhì)、植物及其根際圈微生物種群的攔截、吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、降解的作用來消減環(huán)境中的污染物質(zhì).中國科學院東北地理所科研人員應(yīng)用生態(tài)學的生物共生、物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)位原理，堅持生態(tài)、經(jīng)濟與社會效益相統(tǒng)一的原則，在松嫩平原霍林河畔實施了退化蘆葦濕地恢復和葦－蟹（魚）農(nóng)業(yè)生態(tài)工程示范，蘆葦產(chǎn)量由建示范區(qū)前0～350t增至2008年的8 300t，增長了16倍以上.葦田養(yǎng)魚養(yǎng)蟹取得了顯著效益[27].廣西紅樹林研究中心科研人員經(jīng)過十幾年努力建成了“地埋式管網(wǎng)紅樹林原位生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)”，實現(xiàn)了紅樹林保護與經(jīng)濟效益雙豐收.國內(nèi)濕地農(nóng)業(yè)生態(tài)工程建設(shè)還有多種模式：桑基魚塘生態(tài)工程、淡水湖泊生態(tài)養(yǎng)殖、沿海灘涂池塘養(yǎng)殖、稻田復合養(yǎng)殖、水生經(jīng)濟植物種植等，均取得了顯著的社會經(jīng)濟和生態(tài)效益.

3 我國濕地學科建設(shè)的幾點建議

3.1 根據(jù)濕地學科體系建設(shè)需求，進一步界定濕地的科學概念

建議組織多學科的濕地研究隊伍，進行水陸過渡區(qū)水文、土壤、植被特征的專題調(diào)查，對濕地的科學概念及其特定的研究區(qū)域和研究對象進行界定，明確濕地學與湖泊學、和河流學等學科的聯(lián)系與區(qū)別.

3.2 加強濕地水、土、生物三大要素及其相互關(guān)系的綜合研究

狹義的濕地定義是水飽和淺淹水、水成土和水生植物都具備的土地稱為濕地，故水土生物是濕地的三大要素.水是濕地形成、演化、消亡和恢復的關(guān)鍵性制約因素，保持合理的水位、水文節(jié)律和自凈能力是濕地健康的保證，水文情勢的變化直接影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，要加強水、土、生物之間相互影響、相互制約關(guān)系定量研究.

3.3 加強濕地生態(tài)水文研究

濕地的主導因素是水文要素，濕地研究要將生態(tài)水文作為更高的研究重點；濕地是不斷變化的，因此在重視濕地現(xiàn)代過程研究的基礎(chǔ)上，也要從歷史過程角度來看待濕地科學問題，這樣才具有更廣闊的研究視角.

3.4 加強濕地對全球變化影響與響應(yīng)研究

濕地具有重要的碳匯功能，但由于濕地的排水、開發(fā)、火災等導致濕地CO2排放增加，加上濕地類型的復雜性、觀測數(shù)據(jù)的缺乏及評估方式的不同，評估濕地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能及其對氣候變化的影響還存在許多的不確定性.因此，有必要通過基于臺站、樣帶和網(wǎng)絡(luò)的碳收支觀測，揭示濕地溫室氣體“源”、“匯”過程與機制，定量認證我國主要類型濕地的固碳速率、年固碳量空間格局及碳增匯潛力，并進一步加強濕地對全球變化的影響與響應(yīng)研究.

3.5 加強濕退化濕地恢復的理論、技術(shù)與途徑研究

重點開展多因子作用下濕地退化的過程與機制，濕地退化狀態(tài)評價與健康評價，濕地生態(tài)恢復標準、目標，濕地水文過程的恢復與調(diào)控，退化濕地植被恢復的理論、途徑與技術(shù)，珍稀物種棲息地的生境恢復與保護、生物入侵對被入侵濕地的生態(tài)影響與經(jīng)濟影響及其防治技術(shù)等.

3.6 開展?jié)竦乇Ｗo、管理與資源可持續(xù)利用研究

濕地的保護與合理利用是保障區(qū)域生態(tài)安全和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分.濕地保護與合理利用應(yīng)該首先對濕地生態(tài)系統(tǒng)功能與價值及濕地健康狀況進行定量評價，以制定濕地保護與管理的策略.在濕地保護上，亟待進一步建立健全濕地保護的政策法規(guī)，加大資金投入，探索濕地生態(tài)效益補償機制和長效補水機制.在濕地的合理利用上，應(yīng)加強濕地資源利用有效模式的研究與試驗示范，提高可持續(xù)發(fā)展能力.

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The Discipline Construction and Development of Wetland in China

LIU Xing-tu，JIANG Ming，WEN Bo-long
（Northeast Institute of Geography and Agroecology，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130012，China）

Wetland science，as the interdisciplinary science among geography，ecology and environmental science，mainly studies the formation and evolution laws as well as the conservation and utilization of wetland.Initial studies on wetland science stepped from the comprehensive reviews of marsh and peat resource.But now the studies focus on the ecological process of different types of wetland，which include swamp，lacustrine，riverine and mangrove wetlands.Important research outcomes were made on the wetland concept，wetland classification，comprehensive study of wetland system，wetland and global changes，wetland restoration and construction.In the future，wetland researches should further identify wetland concept，construct perfect wetland discipline system，enhance complex studies on the interaction of water，soil and wildlife，intensify wetland ecological hydrology，the responses of wetland to global changes and the restoration theories as well as techniques for degraded wetland，and research on the conservation and sustainable utilization of wetland.

wetland concept；ecological process；wetland system；wetland and global change；restoration of degraded wetland quotient rings（see，e.g.Corollary 2.31[1]）.Consequently，the center C（S）of Sis von Neumman regular by Lemma 2.For any a∈C（R）?C（S），there exists s∈C（S）such that a＝asa＝a2s＝sa2.Then C（R）is reduced.By Proposition 4，Ris left AP-injective.Thus there exists a right ideal La2of Rsuch that a∈rl（a）＝rl（a2）＝a2R ⊕La2.As in the proof of Proposition 5，ais a von Neumann regular element in R.Using Lemma 2again，we conclude that ais von Neumann regular in C（R）.

Q14

A

1674-232X（2012）04-0289-06

2012-03-01

劉興土（1936—），男，中國工程院院士，研究員，博導，主要從事全國濕地和東北區(qū)域農(nóng)業(yè)研究.E-mail：liuxingtu＠neigae.ac.cn

11.3969／j.issn.1674-232X.2012.04.001