青藏高原生態環境惡化狀況尚未根本扭轉,河流源區高寒溼地應實行統一管理

2020-09-25 科技導報

近日,青藏高原又「火」了一把。9月20日的《極限挑戰寶藏行》中嘉賓前往高原「採摘雪蓮」,有網友發現節目中採摘的「雪蓮」,實際上是被列入《國家重點保護野生植物名錄(徵求意見稿)》中的國家二級保護植物——水母雪兔子,孕育這些珍惜植物的生態環境要求是相當苛刻的,因此雖然節目組有致歉,但依舊被網友認為誠意缺失。

國家近20年來在青藏高原實施的生態保護、修復及生態工程項目取得了一定的成效,但生態退化情況依然存在,高寒溼地生態系統的形勢並不樂觀。

趙志剛,史小明於2020年《科技導報》第17期刊發了《青藏高原高寒溼地生態系統演變、修復與保護》一文,探討了青藏高原高寒溼地的動態變化及演變趨勢,分析了溼地面積變化、生態系統結構與功能退化現狀與原因。

青藏高原擁有世界上獨特的高原溼地,面積超過1×105 km2,佔全國溼地面積的近30%,要包括沼澤溼地、湖泊溼地、河流溼地3類,具有生態蓄水、水源補給、氣候調節等重要的生態功能。

在日益加劇的氣候變化和人類活動下,青藏高原面臨嚴峻的生態與環境問題,如自然災害增加、冰川退縮、生物多樣性受到威脅、草地退化和沙化、溼地萎縮退化,嚴重威脅青藏高原江河源區的水源涵養功能和生態屏障功能。

溼地演變動態及成因

01、溼地萎縮與水文變化

近幾十年來,青藏高原氣候變化表現出「暖溼化」趨勢,即溫度升高,降水量增多,而典型高寒溼地總體上卻呈現退化趨勢

由於青藏高原面積廣泛、地形複雜,高寒溼地變化動態的一個顯著特點是呈現「東-西」差異。在青藏高原西北部,氣候呈現「暖溼化」,使湖泊溼地水位上升、沼澤溼地儲水量增加,湖泊水位和水量總體呈升高趨勢。而在青藏高原東部,若爾蓋高原近30年來呈現出「暖幹化」趨勢,沼澤溼地蒸散量增大、水位下降,因而沼澤溼地的儲水量明顯減少。

1991—2016年川西北和甘南地區沼澤溼地面積共減少了1090 km2,沼澤溼地主要演變為高寒草地,沼澤溼地的破碎程度增大,人為因素(如畜牧業生產總值和人口數量)是影響該地區沼澤溼地面積變化的首要原因,其次是氣候因素(溫度和蒸發量)的影響。

高原溼地承接和調節著高原山區的冰雪融水、地表徑流,控制著土壤侵蝕,對維持水量平衡等生態水文過程起著重要作用。氣溫的增加使每年非冰期(地表未結冰)時間延長,導致植物生長季變長,年蒸散速率增大,地表水和地下水減少。


02、溼地生態系統退化

從影響因素來看,青藏高原高原溼地變化態勢總體上受氣候變化控制,自然驅動力(如全球氣候變暖)是青藏高原溼地變化的主導因素,但是高強度的人類活動(如人工排水、放牧、泥炭開採等)是局部地區溼地嚴重退化的重要因素

根據水文變化,青藏高原溼地的退化可以分為3個階段:第1個階段是長期積水的沼澤(完整的溼地),第2個階段為季節性積水的沼澤(沼澤化草甸,中度退化的溼地),第3個階段是地表無積水的溼地(較乾旱的草甸,嚴重退化的溼地)。

溼地的要素包括溼地水文、溼地植被和溼地土壤,水分的平衡關係決定了溼地的消長,水文特徵的微小變化會導致溼地生態系統的變化。溼地植物是溼地生態系統的生產者,也是溼地其他生物所需能量的主要來源,在維護溼地生態系統平衡方面發揮重要的作用。

溼地生態系統退化主要表現為伴隨著水文變化出現的群落、土壤以及生態系統功能(如碳排放)的退化。

(1)群落及土壤變化

青藏高原高寒沼澤溼地的演變一般表現為沼澤-沼澤化草甸-典型草甸-退化草甸的退化過程;在一些極端情況下(如放牧嚴重),沼澤溼地也可直接退化為黑土灘、或者沙化土地。

而土壤一般經歷泥炭土-沼澤土-草甸土-風沙土的退化過程。隨著溼地的退化、土壤水分的降低,以溼生和水生植物為主的植物群落逐漸向中生和旱生植物演變,而土壤理化性質的變化驅動植物群落的演變。

沼澤溼地退化後,植物群落的物種多樣性通常會增加,群落內物種組成也發生變化,禾草類植物減少,而雙子葉的非禾草類增加,這類植物的水分利用效率較低,增大了土壤水分的蒸騰散失,進一步加劇群落生境的「幹化」。在溼地保護和退化溼地恢復過程中,對典型溼地土著物種的保護和補充也要引起重視。

(2)碳排放

在全球氣候變化過程中,溼地對CH4和CO2等氣體的固定和釋放起著重要的開關作用,被稱之為「轉換器」。溼地退化嚴重影響其碳庫功能,主要表現為CO2、CH4和N2O等溫室氣體的固定和釋放,進而影響陸地碳循環過程。

全球氣候變化背景下溼地生態系統的演變會改變碳源/匯關係。地下水位降低,溼地逐漸乾涸,土壤中氧化作用增強,所累積的有機碳釋放回大氣中;相反,降雨增多將導致溼地面積的擴張,水淹程度的加深也將導致更多的溫室氣體釋放到大氣中。

放牧是影響土壤碳源/匯的關鍵因素之一,對青藏高原土壤碳排放的影響巨大。放牧顯著降低了溼地的CO2吸收量,增加CH4排放量。因此在監測溼地類型、水文、植被等的變化的同時,要研究CO2、CH4排放量的動態變化,特別要加強研究溼地生態系統不同演變階段(自然溼地和退化溼地)CO2、CH4排放的過程和機理,評估這種變化對區域乃至全球的氣候和環境的影響。


生態修復與保護


近20年來,國務院及地方政府部門批准並實施了一系列的生態保護規劃、建設及生態工程項目,取得了一定的成效。各類重大生態保護規劃與工程建設項目的實施,各類生態系統恢復技術和可持續管理措施的示範與推廣,獲得了一批階段性成果,取得了較高的生態、社會、經濟效益。

總體上,青藏高原生態系統退化趨勢得到初步遏制,但是生態環境惡化狀況並未根本扭轉。根據青藏高原高寒溼地的現有研究結果看,在全球氣候變化背景下,高寒溼地面積呈現總體減少、局部增加趨勢,植被覆蓋度總體呈增加趨勢,但植物群落和土壤總體呈退化趨勢,土壤含水量降低,蒸發量增大,河流徑流量減少,碳排放增大,高寒溼地生態系統功能持續退化,形勢依然嚴峻。


問題與建議


從各類生態保護、修復項目與工程建設項目的實施效果看,項目間存在脫節現象,加性效應不顯著。

要加強生態修復技術研發項目與工程類項目的銜接,建立長效管理機制,提高退化生態系統的自然恢復能力。

退化溼地保護與修復的重大生態工程應該請技術研發項目的主要科研人員全程參與,整合已有的、或開展針對性的基礎研究和技術研發,提高科學家的話語權,確保各項新技術的綜合應用和有效實施。

同時,地方政府要主動協調、發揮積極作用,除了嚴禁開渠排水、開礦、泥炭開採、減少放牧壓力、保護溼地以外,要配套相應財政補償和工程投入,積極引入社會資本,要特別重視築壩工程後期的監管維護,以較小的維護代價換取更長期的生態效益。

以往實施的生態保護規劃、建設及生態工程項目普遍缺乏科學、系統、有效、長期的監測與評價,而這是形成生態建設與環境保護決策的重要前提。

特別是溼地生態修復與保護建設成效的監測與評估仍不完善,缺乏系統、全面的評價模式和指標體系。

例如,排水導致溼地退化、水位下降是逐漸發展的過程,而人工恢復後可以在短期內使水位快速上升,恢復溼地功能顯然不是簡單的逆向變化,這需要監測不同恢復階段的生態水文和碳排放過程,分析影響碳循環的主要因素,才能準確評價溼地恢復的短期和長期效應。

基於監測的結果,採用先進評估方法構建適於青藏高原高寒溼地的保護效應的評價模型和指標體系。而且,中國高寒溼地修復與保護方面的研究還處於初級階段,急需加強過程機理及應用基礎方面的研究項目,培養一批溼地修復、保護與評價方面的專業人才。

黃河流域生態保護和高質量發展已經成為重大國家戰略,習近平總書記特別強調治理黃河,重在保護,要在治理。

要堅持山水林田湖草綜合治理、系統治理、源頭治理,加強協同配合。

三江源區已是國家公園試點,而同等重要的黃河首曲溼地、若爾蓋溼地這兩個國家級自然保護區亦是黃河、長江的關鍵水源補給區,同樣具有代表性、原真性和完整性,應該考慮納入國家公園管理體系,統籌規劃。

將青藏高原整個河流源區的高寒溼地統一管理,實行分類、分區治理,可以劃分為不同功能區,比如核心保育區、生態保育修復區、傳統利用區等,可以解決不同溼地類型交叉重疊、管理不到位等突出問題。

同時,在長江、黃河上遊源頭,由國家林草局牽頭布局溼地生態系統的長期監測站點,健全科技服務平臺和服務體系,建立部門間信息共享機制。


本文作者:趙志剛,史小明

作者簡介:趙志剛,蘭州大學生命科學學院,草地農業生態系統國家重點實驗室,教授,研究方向為植物生態學、恢復生態學。

本文發表於《科技導報》第17期,歡迎訂閱查看。

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