滨海湿地生态修复若干问题探讨

　　摘要:滨海湿地是地球上生产力最高、生物多样性最丰富的生态系统之一，然而由于强烈的人为活动，滨海湿地遭到严重破坏甚至丧失。滨海湿地退化是世界各国普遍面临的问题，退化滨海湿地生态系统的修复也已成为国际上生态学研究的热点。本文在分析国内外研究进展的基础上，从生态退化诊断、修复目标、修复措施、修复监测、修复成效评估等几个关键问题对滨海湿地生态修复进行了探讨。

　　关键词:海洋环境科学;生态修复;滨海湿地;退化诊断;目标;监测;成效评估

　　滨海湿地是陆地生态系统与海洋生态系统的交错过渡地带，被认为是生产力最高、生物多样性最丰富的生态系统之一，为人类提供防止风暴和海岸侵蚀、供给水产品、净化水体和生物多样性维护等重要生态系统功能服务[1-3]。然而，由于沿海地区人口的急剧增长和社会经济的快速发展，自然资源掠夺性开发日益加剧，滨海湿地已成为全球受威胁最为严重的自然生态系统之一[4]。据统计，全球约有50%的盐沼、35%的红树林和29%的海草由于环境压力和人类干扰而丧失或退化[5]。退化滨海湿地生态系统的恢复也由此成为全球关注的热点。

　　自20世纪90年代，湿地恢复与重建一直成为国际上生态学研究的“热点”[6]。我国滨海湿地生态系统的修复也已日益得到广泛重视，在《中华人民共和国海洋环境保护法》《全国生态保护与建设规划》《海洋生态文明建设实施方案》等法律、政策、规划各方面都得到了相应的体现。近年来，我国沿海各地纷纷开展滨海湿地生态修复工作[7]，尤其是2010年中央分成海域使用金返还生态修复项目和2016年“蓝色海湾”整治行动的实施，我国滨海湿地生态修复规模和数量均急剧增长。为此，迫切需要总结国内外滨海湿地生态修复的经验，完善我国滨海湿地生态修复方法体系，为沿海地区开展滨海湿地生态修复研究与实践提供科学技术支撑，以提高生态修复成效。滨海湿地生态修复是一项系统工程，涉及了生态退化诊断、修复目标确定、生态修复措施、生态修复监测、生态修复成效评估等内容，本文重点从以上几个关键问题对滨海湿地生态修复进行论述。

　　1国内外滨海湿地生态修复现状与趋势

　　1.1国外滨海湿地生态修复现状与趋势

　　国际上，滨海湿地生态修复的研究与实践至今已有较长的历史，尤其自21世纪以后，滨海湿地生态修复得到迅速发展，生态修复的对象、内容、尺度、范围都不断延伸。滨海湿地生态修复对象逐渐多元化，已涵盖了盐沼[8]、红树林[9-10]、珊瑚礁[11]、海草床[12-13]等所有滨海湿地生境类型。在空间尺度上，滨海湿地生态修复大体经历了两个阶段:一是20世纪90年代中期以前，主要以单个生境、群落或物种、或局部小尺度的修复为主;二是20世纪90年代中期以后，统筹规划滨海湿地生态修复的重要性开始逐渐得到重视[14]，国家、区域等不同尺度的滨海湿地生态修复规划日益增多，以美国、欧洲等发达国家为主的区域性或大尺度的滨海湿地生态修复项目大量涌现[15-16]。滨海湿地生态修复的内容由传统的生态修复技术措施研究转向生态修复的系统化研究，涵盖了生态退化诊断、生态修复目标确定、生态修复技术措施、生态修复管理、生态修复监测、生态修复成效评估等内容[17-19]。

　　1.2国内滨海湿地生态修复现状与趋势

　　我国滨海湿地生态修复研究与实践最多的是红树林修复，而珊瑚礁、海草床、盐沼等类型的修复较国际起步较晚。我国规模化的红树林生态修复实践可追溯到20世纪50年代，早期红树林湿地修复仅停留在植被恢复的水平上，重点关注育苗技术和宜林地的选择;21世纪后，红树林土壤环境[20]、底栖动物群落[21]、微生物群落[22]等特征的恢复开展了一定的研究，生态系统的凋落物生产力、物质循环等生态过程和功能也受到关注[23]。我国珊瑚礁修复技术的研究始于20世纪90年代末的珊瑚移植实验，直至2008年以后逐渐开展珊瑚繁殖与人工培育的技术研究[24-25]，涠洲岛、海南岛周边、徐闻等地已开展了珊瑚礁生态修复实践。相比红树林，目前海草床生态修复学科的发展仍处于起步阶段，大多集中于对海草床资源分布、生态现状和退化原因的探讨[26]，以及海草植被修复技术的研究[27]。总体而言，我国滨海湿地的生态修复主要还集中于单个项目或局部区域、湿地植被及珊瑚的人工修复技术等，生态修复监测和效果评估也日益增多，综合、系统的区域尺度滨海湿地生态修复逐渐获得越来越多的关注。

　　2滨海湿地生态退化诊断

　　2.1退化干扰识别

　　导致生态系统退化的因素有很多，凡是干扰系统内各组成成分及其生态学过程的因素都可能引起系统退化[28]。根据生态系统的干扰动因，干扰可分为自然干扰和人为干扰，其中人为干扰是当前生态系统退化的主导因素。滨海湿地生态系统的干扰因素主要包括:围海造陆、围垦筑堤、疏浚等工程建设，如港口、农业、围垦养殖;污染，包括陆源和海上污染，如工业污水排放、养殖污染等;渔业资源过度利用，如渔业捕捞;台风、海啸等自然灾害性破坏;海岸植被砍伐或破坏;采砂;外来物种入侵;全球气候变化等等[8，29]。这些干扰因素或单一或多种、或强或弱、或间断或持续地干扰生态系统[28]，生态系统退化及其恢复在很大程度上取决于干扰的类型、强度、持续时间和频度[30]。

　　2.2参照系统选取

　　退化生态系统是相对未退化或退化前的原生态系统而言，是一个相对的概念，因此，需要选取参照系统作为生态修复的模版或目标，为生态退化诊断、生态修复目标制定、生态修复过程监测、生态修复成效评估等提供参照[9，31]。参照系统有两种类型[32]:一种是与修复区现有生态特征类似的参照系统，即作为退化生态系统的参照，用于反映生态系统的潜在恢复能力及其速率;另一种是与修复区的理想目标状态类似的参照系统，即作为目标生态系统的参照，用于反映生态修复的过程及其成效。

　　理论上，历史的、干扰前或退化前的原生态系统是最佳的目标参照系统，但由于普遍存在对退化前或干扰前生态系统的结构、功能及过程等的认识不足，选取原生态系统作为参照的难度很大。为此，目标参照系统的选取主要考虑[9，32-34]:历史自然的残留区域，或自然恢复区域;邻近未退化、或退化程度较轻的区域;根据拟修复区或邻近区域的历史和现有生态系统信息，整合构造的假设生态系统。目标参照系统的选取应充分考虑与拟修复生态系统的相似性，主要包括[35]:气象和水文特征相似，如淡水输入、潮汐等;主要的生物群落相似性，如海岸植被、海洋植物、海洋动物等;土壤和沉积环境特征相似;功能相似性;历史或潜在的人类活动和干扰相似等等。选取参照系统所考虑的相似特征应具有针对性，不同区域、不同生态系统类型或不同生态修复目标不尽相同。

　　2.3退化程度诊断

　　退化生态系统是一种“病态”的生态系统，生态退化诊断是生态修复途径及其措施制定的基础。退化生态系统是个相对的概念，因此，退化诊断主要采用参照系统类比法，即通过对比退化生态系统干扰前后、或退化生态系统与目标参照系统的生态状况诊断生态系统的退化程度。

　　生态系统退化程度的诊断需要采取科学的、合理的诊断途径[36]。理论上，退化的生态系统在生态系统的组成、结构、功能、过程等方面均有所表现，因此，滨海湿地生态系统退化诊断途径可包括:生境途径，如土壤、水质、水文;生物途径，如湿地植被、底栖生物、滨海湿地鸟类;生态系统功能途径，如湿地植被生产力、固碳量;生态系统服务途径，如海产品供给量;景观生态途径，如关键景观类型面积、景观破碎度。根据诊断途径及其筛选的诊断指标数量，诊断方法可分为单途径单因子诊断法、单途径多因子诊断法、多途径综合诊断法[36]。与单途径单因子、单途径多因子相比，多途径综合诊断相对复杂，但诊断结果通常更接近实际情况，更能反映退化情况。

　　3滨海湿地生态修复目标的确定

　　生态修复目标一直是恢复生态学领域倍受关注的热点问题。早期许多学者在生态修复的定义中对生态修复目标进行了大体的、笼统的描述。Jordan等(1990)提出生态修复是对整个生态群落的重建[37]。

　　1992年，美国国家科学研究委员会(NRC)提出生态修复是将一个生态系统恢复至与干扰前最接近的状态[38]。Cairns(1995)认为，生态修复目的是要将生态系统恢复至初始的结构和功能条件，即使修复后的各要素及组成与可能与初始状态存在显著差异，但至少应能被公众社会感觉到并确认恢复至可用的程度[39]。随着研究的深入，许多学者或国际组织对生态修复的目标进一步细化，生态修复目标逐渐明朗。

　　Hobbs(1996)指出，恢复退化生态系统的目标包括建立合理的组成(种类丰富度和多度)、结构(植被和土壤的垂直结构)、格局(生态系统组分的水平分布)、异质性(各组分由多个变量组成)和功能(如水、能量、物质流动等基本生态过程)[40]。2004年，国际生态恢复学会(SER)指出，生态修复是一个旨在加速恢复生态系统的健康(功能过程)、完整性(物种组成和群落结构)和持续性(对干扰的抵抗和恢复力)的有目的性行为，并提出修复生态系统达到健康应具备的属性包括:与参照区具相似的物种多样性和群落结构;原生物种的出现;生态区域内出现使生态系统长期稳定必需的功能群体;具有一定的环境承载能力，能够容纳人口增长;正常生态机能的恢复;景观上能与周围地貌地形融合;消除生态系统潜在的威胁;具有一定的自然灾害的抵御能力;具有可持续发展能力[41]。

　　Ruiz-Jaen等(2005)指出，生态修复最终目标不是简单地恢复生态系统结构和功能，更重要的是要建立一个能自我维持、或在较少人工辅助下能健康运行的生态系统[42]。2016年，国际生态恢复学会(SER)在出版的《生态恢复实践的国际标准》中指出，生态系统的全面恢复是指所有关键的生态系统属性类别的现状或状况均接近参照系统的水平，其重要的标准是生态系统显示出自我组织的状态并处于实现全面恢复的轨迹上[31]。此外，许多研究和实践表明，成功生态修复项目离不开社会的有力支持及广泛的公众参与[43-44]，因此，有学者提出生态修复项目的目标尽可能结合社会需求，以得到社会公众的支持，否则生态修复难以长期维持[44-45]。

　　尽管许多学者从不同角度对生态修复目标进行了论述，仍然没有统一的定论，但目前普遍得到认可的是以参照系统为模版来确定目标[31]。滨海湿地生态修复目标的确定方法可采用单个或多个参照系统的类比法，生态修复目标内容则以关键的生态结构、生态功能及生态服务为核心，兼顾社会需求。滨海湿地是一个复杂的生态系统，每个生态修复项目或工程的目标不尽相同，应因地制宜确定生态修复目标。

　　4滨海湿地生态修复措施

　　4.1生态修复模式

　　通常地，生态系统的修复遵循两个途径[46]:当生态系统受损不超过负荷且是可逆的情况下，压力和干扰消除后，恢复可以在自然过程中发生;当生态系统受损超负荷且发生不可逆变化时，仅依靠自然难以或不可能使系统恢复至初始状态，需要借助人为干扰措施，才能使其发生逆转。因此，根据生态系统的退化程度及其生态系统恢复的途径，生态修复可划分为自然恢复、人工促进生态修复和生态重建3种模式。

　　4.1.1自然恢复

　　在生态系统受损未超过负荷、轻度退化的情况下，当退化因素消除后，退化生态系统可以在自然过程中逐渐得到恢复。自然恢复是最简单的生态修复模式，即去除、减缓、控制或者更改某种关键或特定的干扰，使生态系统沿着自身正常的生态过程或演替方向发展而逐渐恢复。生态系统的自然恢复需取决于生态系统自身特性，如可恢复力、适应性及弹性等[47]。

　　4.1.2人工促进生态修复

　　当生态系统受损超过负荷并发生不可逆，局部或部分生态结构和功能出现退化，即便生态系统退化因素消除，也无法实现自然恢复。在这种情况下，生态系统受到较严重的干扰，但生态系统的生境、生物群落结构、生态功能等未遭到完全的毁灭性破坏，可以依靠生态系统的自我恢复能力，借助生物、物理、化学等一定的人工干扰措施，使生态系统退化发生逆转。

　　4.1.3生态重建

　　生态系统受损程度超过负荷，生态结构和功能完全退化或破坏，需采取人为干扰的措施重建新生态系统的过程，包括重建某区域历史上曾没有的生态系统的过程。尽管恢复生态学强调对受损生态系统进行修复，但恢复生态学更强调尊重自然规律，注重自然生态系统的保护。因此，只有在自然恢复不能实现的条件下，才考虑人工辅助的生态修复措施[31，48]。

　　5滨海湿地生态修复监测

　　滨海湿地生态修复监测分为监测计划制定、监测计划实施和数据与成果公开共享3个阶段。滨海湿地生态修复监测对生态修复成功与否起着至关重要的作用，但往往为生态修复实践中所忽略[65]。生态修复监测计划的制定是整个生态修复监测实施的基础，监测计划制定的过程包括以下步骤和内容[32]:分析生态修复项目的目标，包括总体目标和阶段具体目标;收集类似生态修复项目的监测信息;分析和描述项目区的生境类型;识别这些生境类型的结构和功能特征;收集历史数据;确定参照点;选取参数;确定监测点;确定监测时间及频率;确定监测方法。

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