湿地生态退化分析与恢复探讨--以白龟山库区为例

湿地生态退化分析与恢复探讨--以白龟山库区为例
关键词:湿地自然保护区;生态退化;湿地恢复;白龟山水库
摘要:白龟山库区湿地自然保护区在淮河流域上游地区具有一定的典型性和代表性。

由于湿地及周边土地利用变化、环境污染等原因,白龟山库区湿地存在着湿地生态系统受损、生物多样性下降以及水体污染等生态退化问题,应从水土保持生态建设和生态林业建设、生态农业建设、“山水城市”建设、保护区生态旅游以及保护区管理等方面加强湿地恢复。

湿地是地球上重要的生存环境和生态系统,具有稳定环境、保护物种基因等功能,被誉为自然之肾,是近年来备受关注的一个新领域[1-2]。

白龟山库区湿地于2007年被批准为河南省省级自然保护区,是平顶山市主要的饮用水源地,其自然生态系统在淮河流域上游地区具有一定的典型性和代表性,对涵养水源、保持水土、保护生物多样性及淮河上游湿地生态系统,促进当地社会、经济可持续发展以及改善当地生态环境具有重要意义。

随着近年来城市建设压力和人为活动干扰不断增大,白龟山库区湿地面临着巨大的生态压力。

因此,加强对白龟山库区湿地的保护、管理以及退化生态系统恢复具有重要的现实意义。

1 湿地保护区概况
1. 1 地理位置及土地利用状况白龟山库区湿地位于平顶山市区中心西南约6 km处,地理坐标在北纬33°42′14〃—33°46′16〃、东经113°02′31〃—113°14′45〃之间,地处淮河流域沙颍河水系沙河支流上,由库区河汊、河滩湿地组成。

保护区总面积为7 790 hm2,东西长20. 9 km,南北跨度7. 4 km,其中有林地420 hm2、滩地1 170 hm2、水域6 200hm2。

1. 2 自然与社会经济条件气候特征:保护区属暖温带大陆性季风气候区, 6—8月份盛行南风或偏南风,其他月份均为东北风、西北风,年平均风速
2. 5 m /s。

年平均气温14. 9℃,极端最高温度4
3. 4℃,极端最低温度-19. 7℃,年均降水量650~800 mm,无霜期214 d。

地势:白龟山水库北侧和西北侧为低山丘陵,东侧为平原,水库由北侧的低山、西部的丘陵、南部的顺河坝(长16. 2 km)、东部的拦河坝(长1. 46 km)围成,整个地势西北高、东南低。

水文特征:水体主要来源为上游沙河水,澎河、应河、大浪河等入库河流是主要补给河流。

水库汇流面积1 380 km2,水库占地70 km2,总库容6. 49亿m3,常年蓄水量为2. 5亿m3。

社会经济条件:保护区东北紧邻现代化新城区,西南部是传统农业区,东南侧分布有电力、建材等工业企业。

保护区周边分布有2区1县7个乡镇28个行政村,人口密度大,周边经济发展对水库的依赖性极强。

1. 3 生物多样性特征保护区主要生态类型有湿地、森林、灌草丛和农田,区内物种丰富,分布集中。

据调查,保护区内有陆生野生脊椎动物239种,其中鸟类186种、兽类20种、两栖类10种、爬行类23种。

国家一级重点保护动物有白鹳、黑鹳、大鸨、金雕等4种,国家二级重点保护动物有鸳鸯、大天鹅、小天鹅、苍鹰等23种。

属中日候鸟保护协定中保护的鸟类有86种,属中澳候鸟保护协定中保护的鸟类有18种。

从鱼类区系组成情况看,以中国江淮平原鱼类为主,其次是南方热带复合体鱼类,分属5目12科。

区内植被类型可分为落叶阔叶林、灌草丛、湿地草甸、沼泽植被、水生植被
等5个植被型、16个群系。

有维管束植物67科186属391种,约占全省植物总种数的8. 7%。

其中蕨类植物6科6属10种,占河南省蕨类总科数的20. 7%,总属数的8. 6%,总种数的4. 9%;被子植物61科180属381种,占河南省植物总科数的38. 6%,总属数的17. 2%,总种数的9. 1%。

2 湿地生态退化特征及影响因素
2. 1 湿地生态系统受损,生物多样性下降近年来,由于土地利用变化所引起的湿地生态功能受损,是白龟山库区湿地生态退化的重要特征。

湿地及周边土地利用变化主要表现在3个方面。

(1)平顶山市新城区建设。

新城区建设紧邻库区湿地实验区的北部,部分湿地、耕地、荒草地及坑塘等转变为城市建设用地,土地利用的变化直接导致土地覆被的变化,严重威胁湿地及生态交错带的生物多样性。

如新城区西侧滍阳镇大量湿地被建筑垃圾填平,生物多样性消失殆尽。

为了景观美化并改善新城环境,新城区沿库岸栽植了栾树、桂花、银杏、雪松、女贞等10余种绿化树种,但原来由构树、苦楝、黄荆、酸枣、水柳、黄背草、茅草、臭草、芦苇、连线草等组成的天然乔灌草植物群落被完全破坏。

人工栽植的植被抵抗病虫害能力较差,需要经常喷洒杀虫剂,不仅危害非靶标动植物,而且农药残留污染土壤,并随降雨径流进入水库,造成水体污染。

另外,道路作为一种典型的人工干扰廊道,不仅直接占用土地,使自然生态系统面积减少,原有土地利用方式转化为人工裸地,而且噪声、废气和水污染以及人工灯光也会造成生境破碎化和生态系统功能下降[3],给外来物种入侵创造机会。

如新城区湖滨大道距离水体过近,最近距离不超过10 m,使该区域湿地人工化严重,生境破碎。

(2)非法采沙。

受利益驱使,库区非法采沙活动近年来异常猖獗,虽当地政府屡次取缔,但收效甚微。

采沙不仅会改变水体的运移平衡,直接影响水库行洪安全,造成水库水质污染,对水生生态系统产生不利影响,而且长期采沙致使库岸受侵蚀严重,部分库岸发生崩塌,大量湿地被破坏,从而导致湿地鸟类、湿生植被等随其生境面积减少而迁徙或丧失。

如位于湿地核心区的沙岛是保护区天然植被和鸟类密度最大的区域之一,由于非法采沙,致使其面积不断萎缩,天然植被遭到破坏。

加上库区周边网箱养鱼、围网捕鱼、猎捕野生动物等行为,造成水库鱼类自然增殖能力变小、种类趋于单一,大型野生动物数量锐减。

据调查,近年由于大量捕捞,水库鱼类产量逐年下降,捕获个体与同类相比也逐渐变小。

采沙在加剧水土流失的同时,占用了大量湿地及周边耕地、林地、草地等,使土地利用性质发生改变。

据调查,研究区库滨带有非法采沙点数十个,每个采沙点面积从600 m2到6 000 m2不等,沙堆周围植物枯死、土壤沙化,严重威胁库滨带生态安全。

(3)湿地围垦。

受多种因素影响,近年来入库河流及水库水位持续下降,出露的库底、河口滩地及原来的部分湿地大部分被开垦为耕地,而且大规模的土地整理使库区湿地的条块性分割越来越严重。

据研究[4], 1994—2002年,白龟山水库水域面积呈减小态势, 8年内减少了542. 47 hm2,其中库区西侧沙河入库河口露出的库底有306. 92 hm2被开垦为耕地, 93. 1 hm2滩地成为荒草地。

库区湿地的农业化利用和条块性分割使原湿地生境破碎或发生根本性变化,从而导致生物多样性的变化甚至某些生物种的灭绝[5]。

2. 2 水体污染相关研究表明,白龟山水库水质指标如BOD5、CODMn、氨氮、总磷、氟化物和pH值等指数近年来均呈上升趋势,而DO则呈逐年递减趋势[6]。

由此可见,保护区内水质已经有所下降,主要体现在生活污染、农业污染、工业热污染和河流污染等,污染源主要有:(1)随着新城区开发建设的推进,保护区周边
入住人口迅速增加,部分未经处理的生活污水和生活垃圾直接进入水体,而且在水库周边还分布着众多餐饮、娱乐等场所,形成多点污染;同时,由于湿地北岸的石质低山丘陵与坡地植被覆盖率低,水土流失严重,增大了水体富营养化的潜在发生率。

另外,由于近年来水库水位下降,库区东北侧靠近姚孟电厂处出露的41.
73 hm2库底也被改为工业用地[4],加之受火电厂及周边建材等工业影响,库滨带生态环境明显恶化。

这主要是因为湿地利用属性的改变以及建设用地、工矿用地的侵占,破坏了原有水系格局和交换能力,降低了库区水环境容量和对污染物的稀释、净化和吸纳能力。

据2009年5月实地调查,白龟山水库浅水区部分水域水藻滋生,沿库岸蔓延,宽度达数百米。

(2)近年来保护区周边农业生产中化肥施用量逐年增加,但利用率较低,只有40% ~50%被植物吸收, 50%以上的化肥被农田灌溉水和地表径流冲走,最终汇入水库。

加之农业病虫害较多,农药用量也在不断增加,农田被污染,随降雨淋洗后汇入水库形成污染。

(3)湿地周边水域水产养殖和畜禽养殖,对水质产生了严重影响,损害了饮用水源地功能。

(4)作为国家重点火力发电基地的姚孟电厂所排放的废热水,未经任何降温处理和废热利用便通过明渠直接排入水库,引起水温增高、DO下降,造成生物量改变,破坏水生生态环境[7]。

(5)据当地环境监测中心站对入库河流水质监测,生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数等指标均符合《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准,水质较好,但氮、磷等营养指数均较高(资料来源于平顶山市环境保护局发布的平顶山市2006年环境状况公报)。

其主要原因是:入库河流上游所流经的地区工业水平薄弱、经济发展落后,加上受国家《饮用水水源保护区污染防治管理规定》约束,尚无大量工业污染进入上游河流,但受沿岸居民生活和农业生产的影响,入库河流富营养物质均有所增加,从而在一定程度上对白龟山水库水质构成了潜在危害。

3 保护区湿地恢复策略
3. 1 加强保护区水土保持和生态林业建设库区北岸石质低山丘陵生态退化、水土流失非常严重,而南岸是大型人工顺河坝。

基于这一重要特征,白龟山库区湿地恢复的一项重要内容是库区周边区域的水土保持和生态林业建设。

(1)低山丘陵石多土少,土壤贫瘠,既怕旱又怕涝,天然植被经过长期的采伐早已消失殆尽,到处呈现出裸露的石
质坡地或旱生杂草。

加之由于新城区建设,使原有地形和植被发生了很大变化,建筑地形开挖使得尚未绿化的坡地到处堆满了碎石渣土,挖高垫低人为再造地形也使得某些地方大面积基岩裸露,以致每到雨季,北岸坡地水土流失严重,造成湿地生态功能萎缩。

因此,水库北岸应从植树造林、绿化荒山、保持水土、涵养水源等入手,以抗逆性植物(如适于本地生存的刺槐、臭椿、侧柏、紫穗槐、锦鸡儿等乡土树种,紫云英、油菜、绿豆、黄豆、沙打旺、紫花苜蓿等豆科植物)为主,重点进行生态林建设,并适当发展林产业。

(2)人工顺河坝坝体较高,外侧为农田,大部分堤段无林地或只有少量郁闭度较低的疏林地,受地下水渗漏影响,周边农田存在着土壤盐渍化等潜在次生生态危害。

因此,应根据堤防干渠及外缘的地势,针对不同性质的土壤,并从城市景观特点方面考虑,着重构建生态防护林、生态经济林和景观生态林。

如在堤岸沿线以乔木、灌木为主,配置杨树、柳树、白蜡、银杏、杜仲、国槐、枫树等乔木以及柽柳、月季、黄杨、紫穗槐、木槿等灌木。

同时在堤岸外围
营建小带距、小网格生态林带,在周边农田建设高标准农田防护林网,对生态景观区的堤坝等地进行规划栽植,以改善顺河坝沿线的生态环境和景观。

3. 2 保护区周边生态农业建设库区西侧湿地面积较广,是保护区的核心区域,当前水体质量并未出现明显恶化,但由于周边区域为农田,农用化肥、农药的大量施用势必通过降雨径流等进入水库,使库区湿地存在着潜在的水体富营养化及水体污染危害。

与此同时,农田的不断围垦,使湿地资源不断遭受破坏。

为防止库区湿地生态系统功能退化,首要措施是对该区域进行退耕还湿地,以恢复原有的自然景观。

除此之外,更主要的途径应是控制湿地周边区域农田的开发规模,走内涵式农业道路。

既要发展生态型绿色农业,又要兼顾湿地的潜在景观旅游功能,依据人类与自然共生原理,把地理学研究空间关系与生态学研究结构功能所用方法结合起来,进行适应型景观生态设计,建立多种复合高效生态系统,实现有限湿地资源的综合开发与循环利用。

其侧重方向可以考虑在周边区域农田建立生态农业示范基地,倡导绿色农业,减少农药、化肥施用量,推广综合防治和生物防治措施,防止农业氮、磷及农药残留对环境的影响,最大程度地减轻农业活动对水源区的污染。

3. 3 “山水城市”建设新城区沿保护区北侧呈带状布局,依山傍水,是对旧城格局优化调整的重要战略。

通过几年的建设目前已初具规模,有效地缓解了长期以来平顶山市资源环境与社会发展的矛盾。

但由于新城区距离水库太近,不可避免地会给水库水质带来不利影响,而且部分新建项目如住宅开发依水而建,距离湿地边缘不足100 m,不仅破坏了湿地原有的自然景观,而且对湿地保护构成了严重威胁。

钱学森先生在20世纪90年代就提出了建设“山水城市”的思想,平顶山市新城区依山傍水,具有建设“山水城市”的优势。

但如果将建设“山水城市”理解为匆忙地在这些地区搞开发,实际上背离了“山水城市”的方向[8]。

因此,新城区的建设必须严格限制项目开发对湿地的侵占,应在湿地外围至少200 m的范围内设立缓冲区,对湿地生态进行严格保护,而不是盲目开发,只有这样平顶山市才可能建设成为名副其实的“山水城市”。

3. 4 保护区生态旅游保护区内湿地资源和人文景观资源丰富,加强湿地资源的保护,不是只保护不利用,而是要在湿地资源保护发展的基础上,做好湿地资源的综合开发[1]。

区内历史文化悠久,水库北岸有应国古墓群遗址、北宋废墟遗址、千年古刹香山寺等古迹。

应在科学的旅游规划基础上,在保护区实验区将湿地景观资源、文化资源开发与周边低山丘陵旅游资源开发进行整合,开展生态旅游活动。

3. 5 进行水污染控制虽然当前库区水质状况尚未受到明显污染,但人为活动干扰压力越来越大。

南水北调中线输水干线工程计划从白龟山水库上游穿沙河,利用该水库进行调节并向周边城市供水。

工程实施后,白龟山水库下泄水量将减少,直接后果是沙河中下游水资源总量减少、承载力降低,水质从上游向下游势必出现下降的趋势。

因此,应加大水污染控制力度,从入库河流上游到水库周边农田、城市建设用地、工矿用地、居民生活等方面由线到面、多点监控,对水质进行监测、控制与处理。

3. 6 保护区管理对策从保护区自身建设等方面规范、约束保护区管理,包括:编制保护区生态规划,制定严格的管理措施,打击湿地破坏活动;将保护区内的围垦农田因地制宜地退耕还林(湿)或退耕还湖;对湿地周围的建筑、交通等基础设施进行限制性规划、改造,以防止保护区过多的人为活动带来更大的破坏性
扰动;对库区周边湿地的采沙船、沙场、捕鱼船、养鱼网箱等进行清理,增强管理执法的力度和长效性;建立固定的监测点,定期对区域内的野生动物进行监测,制定固定的巡护路线,使现存的稀有野生动物得到保护,并加强巡逻和检查,确保生物多样性不遭受破坏;加强生态环境监测、预报,为湿地生态环境保护和建设提供连续、立体、动态的监测信息,以确保生态环境建设的持续性、安全性和高效性;加大宣传力度,提高公众的参与意识与生态意识。

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