湿地生态修复方法研究成果

8.5.1.1 湿地补水增湿措施

所有的湿地都存在短暂的丰水期，但各个湿地在用水机制方面存在很大的自然差异。在多数情况下，湿地及周围环境的排水、地下水过度开采等人类活动对湿地水环境具有很大的影响。一般认为许多湿地在实际情况下要比理想状态易缺水干枯，因此对湿地采取补水增湿的措施很有必要，但根据实践结果发现，这种推测未必成立。原因在于目前湿地水位的历史资料仍然不完备，而且部分干枯湿地是由自然界干旱引起的。有资料表明适当的湿地排水不但不会破坏湿地环境，反而会增加湿地物种的丰富度。

但一般对曾失水过度的湿地来讲，湿地生态修复的前提条件是修复其高水位。但想完全修复原有湿地环境，单单对湿地进行补水是不够的，因为在湿地退化过程中，湿地生态系统的土壤结构和营养水平均已发生变化，如酸化作用和氮的矿化作用是排水的必然后果。而增湿补水伴随着氮、磷的释放，特别是在补水初期，因此，湿地补水必须要解决营养物质的积累问题。此外，钾缺乏也是排水后的泥炭地土壤的特征之一，这将是限制或影响湿地成功修复的重要因素。

可见，进行补水对于湿地生态修复来说仅仅是一个前奏，还需要进行很多的后续工作。而且，由于缺乏湿地水位的历史资料，人们往往很难准确估计补充水量的多少。一般而言，补水的多少应通过目标物种或群落的需水方式来确定，水位的极大值、极小值、平均最大值、平均最小值、平均值以及水位变化的频率与周期都可以影响湿地生态系统的结构与功能。

湿地补水首先要明确湿地水量减少的原因。修复湿地的水量也可通过挖掘降低湿地表面以补偿降低的水位、通过利用替代水源等方式进行。在多数情况下，技术上不会对补水增湿产生限制，而困难主要集中在资源需求、土地竞争或政治因素等方面。在此讨论的湿地补水措施包括减少湿地排水、直接输水和重建湿地系统的供水机制。

（1）减少湿地排水

目前减少湿地排水的方法主要有两种：一种是在湿地内挖掘土壤形成潟湖以蓄积水源；另一种方法是在湿地生态系统的边缘构建木材或金属围堰以阻止水源流失，这种方法是一种最简单和普遍应用的湿地保水措施，但是当近地表土壤的物理性质被改变后，单凭堵塞沟壑并不能有效地给湿地进行补水，必须辅以其他的方法。

填堵排水沟壑的目的是减少湿地的横向排水，但在某些情况下，沟壑对湿地的垂直向水流也有一定作用。堵塞排水沟时可以通过构设围堰减少排水沟中的水流，在整个沟壑中铺设低渗透性材料可减少垂直向的排水。

在由高水位形成的湿地中，构建围堰是很有效的。除了减少排水，围堰的水位还应比湿地原始状态更高。但高水位也潜藏着隐患：营养物质在沟壑水中的含量高时，会渗透到相连的湿地中，对湿地中的植物直接造成负面影响。对于由地下水上升而形成的湿地，构建围堰需认真地评价。因为横向水流是此类湿地形成的主要原因，围堰可能造成淤塞，非自然性的低潜能氧化还原作用可能会增加植物毒素的产生。

湿地供水减少而产生的干旱缺水这一问题可通过围堰进行缓解。但对于其他原因引起的缺水，构建围堰并不一定适宜，因为它改变了自然的水供给机制，有时需要工作人员在次优的补水方式和不采取补水方式之间进行抉择。

减少横向水流主要通过在大范围内蓄水。堤岸是一类长的围堰，通常在湿地表面内部或者围绕着湿地边界修建，以形成一个浅的潟湖。对于一些因泥炭采掘、排水和下陷所形成的泥炭沼泽地，可以用堤岸封住其边缘。泥炭废弃地边缘的水位下降程度主要取决于泥炭的水传导性质和水位梯度。有时上述两个变量之一或全部值都很小，会形成一个很窄的水位下降带，这种情况下通常不需补水。在水位比期望值低很多的情况下，堤岸是一种有效的补水工具，它不但允许小量洪水流入，而且还能减少水向外泄漏。

修建堤岸的材料很多，包括以黏土为核的泥炭、低渗透性的泥炭黏土以及最近发明的低渗透膜。其设计一般取决于材料本身的用途和不同泥炭层的水力性质。沼泽破裂（Bog Bursts）的可能性和堤岸长期稳定性也需要重视。对于那些边缘高度差较大（＞1.5m）的地方，相比于单一的堤岸，采用阶梯式的堤岸更合理。阶梯式的堤岸可通过在周围土地上建立一个阶梯式的潟湖或在地块边缘挖掘出一系列台阶实现。前者不需要堤岸与要修复的废弃地毗连，因为它的功能是保持周围环境的高水位。这种修建堤岸方式类似于建造一个浅的潟湖。

（2）直接输水

对于由于缺少水供给而干涸的湿地，在初期采用直接输水来进行湿地修复效果明显。人们可以铺设专门给水管道，也可利用现有的河渠作为输水管道进行湿地直接输水。供给湿地的水源除了从其他流域调集外，还可以利用雨水进行水源补给。雨水补水难免会存在一定的局限性，特别是在干燥的气候条件下，但不得不承认雨水输水确实具有可行性，如可划定泥炭地的部分区域作为季节性的供水蓄水池（Water Supply Reservoir），充当湿地其他部分的储备水源。在地形条件允许的情况下，雨水输水可以通过引力作用进行排水（包括通过梯田式的阶梯形补水、排水管网或泵）。潟湖的水位通过泵排水来维持，效果一般不好，因为有资料表明它可能导致水中可溶物质增加。但若雨水是唯一可利用的补水源，相对季节性的低水位而言这种方式仍然是可行的。(www.xing528.com)

（3）重建湿地系统的供水机制

湿地生态系统的供水机制改变而引起湿地的水量减少时，重建供水机制也是一种修复的方法，但是，由于大流域的水文过程影响着湿地，修复原始的供水机制需要对湿地和流域都加以控制，这种方法缺少普遍可行性。单一问题引起的供水减少更适合应用修复供水机制的方法（如取水点造成的水量减少），这种方法虽然简单但很昂贵，并且想保证湿地生态系统的完全修复仅通过修复原来的水供给机制不够全面。

表8-1中描述了湿地类型及其修复方式。

表8-1　湿地类型及其修复方式

8.5.1.2 控制湿地营养物

许多地区的淡水湿地中富含营养物质都是由于水漉的营养积累作用（特别是农业或者工业的排放）造成的。营养物质的含量受水质、水流源区以及湿地生态系统本身特征的影响。由于湿地生态系统面积较大，对一个具体的湿地面言，一般无法预测营养物质的阈值要达到多少才能对生态修复的过程起决定性作用。

水量减少的湿地，由于干旱，沉积在土壤里的很多营养物质会被矿化。矿化的营养物质会造成土壤板结，致使排水不畅。各类报道表明排水后的湿地土壤中氮的矿化作用会增加，磷的解吸附速率以及脱氮速率可因水位升高而加快。这种超量的营养物积累或者矿化可能对生态修复造成负面的影响，因此，湿地系统中的有机物含量需人为进行调整，通常情况下是降低湿地生态系统中的有机物含量。降低湿地生态系统中有机物含量的方法包括吸附吸收法、剥离表土法、脱氮法和收割法。

8.5.1.3 改善湿地酸化环境

湿地酸化是指湿地土壤表面及其附近环境pH降低的现象。湿地酸化程度取决于湿地系统的给排水状况、进入湿地的污染物种类与性质（金属阳离子和强酸性阴离子吸附平衡）以及湿地植物组成等。在某些地区，酸化是湿地在自然条件下自发的过程，与泥炭的积累程度密不可分，但不受水中矿物成分的影响。酸化现象较易出现在天然水塘中漂浮的植物周围和被洪水冲击的泥炭层表面。湿地土壤失水会导致pH下降。此外，有些情况下硫化物的氧化也会引起酸性（硫酸）土壤含量的增加。

8.5.1.4 控制湿地演替和木本植物入侵

一些湿地生境处于顶级状态（如由雨水产生的鱼塘）、次顶级状态（如一些沼泽地）或者演替进程缓慢（如一些盐碱地），它们具有长期的稳定性。多数湿地植被处于顶级状态，演替变化相当快，会产生大量较矮的草地，同时草本植物易被木本植物入侵，从而促成了湿地的消亡。因此，控制或阻止湿地演替和木本植物入侵成为许多欧洲地区湿地修复性管理的主要工作，相比之下，这种工作在其他地方却没有得到普遍重视。部分原因在于历史上人们普遍任湿地在生境自然发展，而缺乏对湿地的有效管理或管理方式不正确。

8.5.1.5 修复湿地乡土植被

湿地植被修复主要通过两种方式进行：一种方法是从湿地系统外引种，进行人工植被修复；另一种是利用湿地自身种源进行天然植被修复。