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中图分类号 S714 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)07-0081-05
Abstract:The methods of field sampling and laboratory analysis were used to analyze 0~60cm soil from sampling point of gold P.euphratica forest of Zepu County in Southern Xinjiang,Yigal Town of Shache County,Yarkant River Bridge of Mengaiti County,and Sharma forest farm of Bachu County. Results show average pH value of the soil layers is over 8. Salt ions include K+,SO42-,Cl-,Na+ and HCO3-,he salt content is in 1.409g/kg~ 6.953g/kg. Soil pH,electrical conductivity and salt ions have decreased with the sampling depth increases,and the conductivity,SO42-,Cl- and Ca2++Mg2+ are strong correlation with the sampling depth,he correlation between other indexes is not strong. The soil salt ions in the vertical direction show the law,in the distribution of horizontal direction is more complex;The degree of soil salinization in the ecotone between oasis and desert is not serious,Carbonate and bicarbonate in salt are the most. As the depth increases,he proportion of carbonate and bicarbonate increases firstly and then decreases. The upper soil is mainly sodic saline soil,he middle layer is soda saline soil,and lower soil is the primary of pure soda saline soil. Cl-/SO42- value is between 0~1,revealing the upper is mainly chloride sulfate saline soil,he middle lower is mainly sulphate saline soil. EC25 and SO42-,Cl-,Na+ are significantly positively correlated in the 0~20cm layer,also affected by CO32-. It is significantly negatively correlated with K+ with low content,but show a significant positive correlation between EC25 and total salt.
Key words:Southern Xinjiang;Oasis desert zone;Soil;Salinization
土壤的}碱化近年来越来越受到全世界科学家的关注,盐碱土分布十分广泛,全世界盐碱土约占土地总面积的10%,而我国的盐碱土地几乎为耕地总面积的1/3[1]。土壤的盐碱化已经直接对我国的农业产生了有害影响,同时也对生态系统和生物圈造成了压力,对经济的发展构成了威胁,制约着现代农业和畜牧业的发展[2]。经过国内外学者长期以来的研究,目前在盐碱化土壤的形成、分类、分布、利用[3-4]及改良等方面已经取得了丰富的成果。
新疆幅员辽阔,其面积占全国的1/6,具备丰富的土地资源,是我国重要的农业产区。但是新疆的土地受自然因素和气候条件的影响普遍存在盐碱化的现象,新疆各类盐碱土总面积约占土地面积的1/8,占平原地区土地面积的1/4[5]。以天山为界线,新疆分为北疆和南疆,南疆地域广袤,气候干旱,降雨极少,土壤盐碱化现象具有普遍性、严重性和多样性,塔里木盆地和塔克拉玛干沙漠周围有许多绿洲。因此,研究南疆绿洲-荒漠过渡带土壤的盐碱化对南疆盐碱化土地的综合利用和改良具有重要意义。
1 研究区概况
南疆通俗指的是新疆境内天山以南的地区,包括昆仑山脉新疆部分,塔里木盆地甚至吐鲁番盆地。南疆的温带大陆性干旱气候非常典范,年降水量不足100mm。南疆有中国最大的沙漠――塔克拉玛干沙漠和中国最长的内陆河――塔里木河。
2 土壤样品的采集和研究方法
2.1 土壤样品的采集
2.1.1 土壤采样点的布设 通过综合考虑,选取了处于绿洲与荒漠过渡带的泽普县金胡杨林、莎车县依盖尔其镇、麦盖提县叶尔羌河特大桥和巴楚县夏玛勒林场4个采样区域,每个采样区根据区域的大小分别布设了相应数量的采样点,目的是为了所得到的数据具有代表性和特征性。
2.1.2 土壤样品的采集和预处理 采样点避开了道路两旁、田地边缘、化粪池旁等一些会造成干扰的特殊的地形部位。为研究各采样点盐碱化的特征,分0~20cm、20~40cm和40~60cm 3层采取土样,从下向上依次采样,每层采样质量约1kg,放置在自封袋中,用记号笔标记编号、深度、时间,每个采样点须用GPS记录准确的坐标。
2.2 样品的测定 土壤酸度的测定采用pH计测定法,使用仪器为上海雷磁PHS-3C型pH计;土壤电导率的测定,使用仪器为上海雷磁DDS-307电导仪;土壤速效钾的测定采用1mol・L-1NH4Ac浸提-火焰光度法,使用仪器为Thermo Ice3000 Series火焰光度计;土壤钙和镁的测定采用EDTA滴定法;土壤交换性钾和钠的测定采用火焰光度法,使用仪器为Thermo Ice3000 Series火焰光度计;土壤碳酸根和重碳酸根的测定采用双指示剂-中和滴定法;土壤氯离子的测定采用硝酸银滴定法;土壤硫酸根的测定采用EDTA间接络合滴定法。
3 结果与分析
3.1 土壤盐离子含量分析 由表2可知:土壤各层pH值均值>8、盐离子以K+、SO42-、Cl-、Na+、HCO3-为主,Na+含量很高,钠碱化度(ESP)>5%属于盐碱土范围[6];根据李述针对新疆情况提出的分级方案,测试土样属于碱土(ESP>40%)[7]。土壤含盐量在1.409~6.953g/kg,HCO3-在0.114~0.424g/kg,Cl-在0.005~0.062g/kg,SO42-在0.039~0.082g/kg,Ca2++Mg2+在0.073~1.153/kg,K+在0~2.49g/kg,Na+在0.91~3.393g/kg。研究地区表层土样含盐量最高,平均为4.728g/kg,中层次之,平均为4.216g/kg,下层最少,平均为3.434g/kg,且含盐量和深度呈负相关。
通过观察数据发现,土壤pH、电导率及盐离子随采样深度增加均有降低趋势,且其中电导率、SO42-、Cl-以及Ca2++Mg2+与采样深度呈负相关,其他指标相关性不强。在各项指标中,上中下层pH的变异系数1,认为强变异性;上中下层HCO3-、上中下层Cl-、中层K+、上中下层SO42-、上层Ca2++Mg2+、上中下层Na+和上中下层全盐量的差异系数介于0.1~1,认为中等变异性。总体来说,土壤盐分离子在垂直方向变化有规律,在水平方向分布情况比较复杂。
3.2 土壤盐渍化程度及盐渍化类型分析 根据刘国华[8]等的研究成果,对本研究的土壤样品进行分类(表3)。研究地区土壤盐分为1.409~.953g/kg,在非盐渍化和轻度盐渍化范围。由表3得知,0~20cm和20~40cm层有轻度盐渍化,,所占比例为30.8%~33.3%,远小于非盐渍化的66.7%~69.2%;40~60cm盐分含量均
参考相关文献[9-10],对土壤盐渍化进行划分,各盐分类型所占比例(表4)显示,研究地区的各个土层中CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-值大于4的土样占16.7%~76.9%,为纯苏打盐土,CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-值介于1~4的土样所占比例为23.1%~100%。表明上层土样以苏打盐土为主,中层全为苏打盐渍化土,下层以纯苏打盐渍化土为主。仅在上层出现8.3%的土样CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-1,说明盐分中碳酸盐和重碳酸盐最多。同时CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-值介于1~4的土样所占比例占总土样的66.0%,说明氯化盐和硫酸盐所占比例接近碳酸盐和重碳酸盐。随着深度增加碳酸盐和重碳酸盐所占盐分比例先增大后变小。
Cl-/SO42-的值在0~1,上层:氯化物-硫酸盐盐渍化土 占91.67%,硫酸盐盐渍化土占8.33%;中层:氯化物-硫酸盐盐渍化土占38.46%,硫酸盐盐渍化土占61.54%;下层氯化物-硫酸盐盐渍化土占30.77%,硫酸盐盐渍化土占69.23%。在上层氯化物-硫酸盐盐渍化土为主,中下层以硫酸盐盐渍化土为主,且随着土壤深度增加,氯化物-硫酸盐盐渍化土的比例在减少,这与Cl-、SO42-与土壤深度相关性大小有关。
3.3 土壤盐离子之间相关性分析 土壤盐离子之间的相关分析有助于了解}分在土壤里的存在形态,进而帮助了解盐分的运动趋势[11]。通过Excel进行相关性分析,相关系数0.3为相关。再用Excel进行显著性分析,P
由于采样土壤中个别样品K+含量极低,接近空白,致使实验结果出现偏差,出现0~20cm、20~40cm层EC25与K+负相关的结果。总的来说,EC25与SO42-、Cl-、Na+呈极显著正相关,总盐与Cl-、K+、Ca2++Mg2+极显著正相关,EC25与总盐呈极显著正相关,与巴建文等[13]的研究结果基本一致。在0~20cm,EC25与CO32-极显著正相关,说明EC25除受SO42-、Cl-、Na+影响外,也受CO32-影响[12]。
4 结论与讨论
本次采集的绿洲-荒漠过渡带土壤样品经实验测定土壤各层pH值均值>8、盐离子以K+、SO42-、Cl-、Na+为主,Na+含量很高,钠碱化度(ESP)>5%属于盐碱土范围;根据李述针对新疆情况提出的分级方案,测试土样属于碱土(ESP>40%)。土壤含盐量在1.409~6.953g/kg。土壤pH、电导率及盐离子随采样深度增加均有降低趋势,且其中电导率、SO42-、Cl-以及Ca2++Mg2+与采样深度相关性较强,其他指标相关性不强。研究表明该地区土壤盐分离子在垂直方向变化有规律,在水平方向分布情况比较复杂。
通过分析结果表明,南疆绿洲-荒漠过渡带土壤上层盐渍化程度不严重,盐分中碳酸盐和重碳酸盐最多,随着深度增加碳酸盐和重碳酸盐所占盐分比例先增大后变小。上层土样以苏打盐土为主,中层全为苏打盐渍化土,下层以纯苏打盐渍化土为主。经分析,Cl-/SO42-的值在0~1,表明在上层氯化物-硫酸盐盐渍化土为主,中下层以硫酸盐盐渍化土为主,且随着土壤深度增加,氯化物-硫酸盐盐渍化土的比例在减少,这与Cl-、SO42-与土壤深度相关性大小有关。可有针对地采用技术手段对盐碱化现状进行改良。
总的来说,EC25与SO42-、Cl-、Na+呈极显著正相关,在0~20cm层EC25除受SO42-、Cl-、Na+影响外,也受CO32-影响,在K+含量极低的情况下可能出现与K+显著负相关情况,但是EC25与总盐呈极显著正相P。因此,在南疆绿洲-荒漠过渡带用电导率表征土壤含盐量具有可行性[13]。该区域HCO3-和Ca2++Mg2+很高,总盐与Cl-、K+、Ca2++Mg2+极显著正相关。分析上、中、下3层的相同盐离子含量的相关性,结果表明:HCO3-在上层与下层的含量呈现极显著正相关,SO42-在上层与中层的含量呈现极显著正相关,在中层与下层的含量呈现极显著负相关,总盐在上层和下层的含量呈现极显著正相关。
由于南疆绿洲-荒漠过渡带地域广大、地形复杂、分布零乱,受自然、人为影响具有多样性,导致盐碱化特征并不完全重合。
参考文献
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二、知能构建
三、图表剖析
1.“3S”技术的核心功能
GPS:定位和导航――“在哪里”。全球定位系统广泛应用于军用、民用两领域,无论在哪一领域,其考查的功能都是确定某地的纬度、经度、高度、速度、航向、时间等信息,充分体现了GPS的两大核心功能――定位和导航,简单理解为GPS负责“找”位置,解决“在哪里”的问题。
RS:信息收集――“是什么、有什么”。遥感是人视力的延伸,它侧重于收集信息,通过传感器接收地物辐射或反射的电磁波来获得信息,并经过简单处理后获得资料,如胶片、卫星云图等,其本质是“看”的过程,解决“是什么、有什么”的问题。
GIS:分析计算――“为什么、 怎么样、 如何办”。地理信息系统本身主要表现在对地理信息的处理上,主要功能有数据采集、数据更新、数据存储、数据分析、数据输出等,能解决的主要问题包括地理空间分布及位置分析、趋势分析、模式分析、模拟结果(如利用数据模拟预测区域范围、危害程度,给受灾人员、财产的安全有效转移提供依据)。地理信息系统(GIS)是在一定数据源的基础上进行分析、对比、计算,得出有益于人类生产生活的结论。GIS如人脑,侧重于“分析、计算”,相当于人的“想、算”活动,解决为什么、怎么样、如何办的问题。例如,将遥感获得的卫星云图与地面上实际测到的气温、湿度、风向等信息经过计算、分析、处理,得出天气情况的预测是GIS技术的应用。
2.“3S”技术的联系与区别
(1)“3S”技术的联系。“3S”技术既独立发展又相互促进。RS用于提供大量实时、动态的地理信息;GPS用于空间快速定位,为遥感数据提供空间坐标,并对遥感数据进行校正和检验;GIS不能直接获取信息,信息获取依靠GPS和RS,用于对空间数据进行存贮、管理、查询、分析和可视化,将大量抽象的统计数据变成直观的专题图和统计报表等。例如,“某山区森林火灾发生后,扑救工作动用了卫星监测定位,并运用计算机软件对火势情况进行了分析和预报”这一事件中,使用卫星监测是RS技术的应用,卫星定位则是GPS技术的应用,计算机处理预报信息则是GIS技术的应用。
(2)“3S”技术的区别(如表2)。
3.“3S”技术与数字地球
RS、GIS、GPS的结合,实际上是将空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,实现对空间信息的采集、处理、管理、分析。“3S”技术具有获取信息的实时性、准确性、便捷性、综合性等特点,为各种应用提供科学的决策咨询,以解决用户可能提出的各种复杂问题。数字地球的核心技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段,如图3所示“3S”技术与数字地球的关系。
四、技巧点拨
“3S”图像往往作为考查的载体,主要考查“3S”技术的应用。在遥感图像中,主要是遥感影像图及根据遥感影像绘制的图形;GIS图像主要是根据GIS的图层叠加原理,展示不同的图层;GPS多以材料为背景,图像呈现不多,一般仅通过手持机界面图或工作流程图来考查,但与RS及GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的呈现方式。这类图像在判读时,一定要利用题干和图中的信息,结合“3S”技术各自的特点和功能,准确判断出所属的图像类型,再进一步分析其基础应用或原理。
1.遥感图像的判读
(1)一般地物遥感影像的简易判读标志。遥感影像图的考查主要从形状特征或借助色调的深浅进行判读。一般地物,如水体、城市、道路、农业用地、林业用地等的简易判读标志(如表3)。
(2)遥感影像图的判读方法。①读图名,知主题。首先,明确遥感影像图片的主题内容,这是进行准确判读的前提。如图4“格陵兰岛冰原面积变化遥感图”中需判读出格陵兰岛冰原面积的变化特征。②明色调,辨地物。其次,了解掌握遥感影像图片的基本解译标志,从而了解影像图片中各种地物的差别及特征,包括形状、大小、色调、图案、位置和布局等。如图4中可根据色调和形状进行判读,依据色调可确定图中的白色区域为冰原部分,依据形状的变化可推测冰原面积的变化趋势。③看变化,找原因。最后,对主题判读地物进行分析、推理,得到结论。如对上图中两幅图的对比,可以发现格陵兰岛的冰原面积明显减少,说明是全球气候变暖导致的,其冰原面积的减少必然会对全球的生态环境带来一定影响。
2.GIS图层叠加示意图的判读
①明确GIS图层叠加示意图由哪些专题地图组成(如图5)。由于这些专题地图是由许多具有空间属性的数据在计算机中生成,所以它们分别反映了某种专题地理事物的空间分布特征。②明确不同专题地图反映的地理事物之间的空间联系。如在地形图中可以找到等高线较密集且数值较大的地方为山地,而山地往往是河流的发源地或者上游,等高线较稀疏且数值较小的地方为平原,往往是河流的中下游,该地区在土壤分布图上则常常表现为土层深厚肥沃,在居民区分布图上表现为聚落或者城市密集的特点。③明确图层叠加之后会形成一个新地图。新地图可以反映多个地理要素分布特征,解题时综合各要素进行人类生产、生活场所的选址分析,如表4所示。
五、典题精练
阅读材料,回答问题。
材料1:咸海面积变化图(如图6)。
材料2:中亚农业区域分布图(如图7)。
(1)写出获取咸海图像信息的最主要的地理信息技术名称,列举该技术2种或以上的应用实例。
(2)描述1989―2009年咸海面积发生变化特点,并结合中亚农业区域分布图简要分析其变化成因。
(3)结合图6,推断1989―2009年湖水盐度变化特点,比较湖床(底)东西部海拔的高低。
(4)近年来咸海一带空中盐粒飞舞,被称为“白风暴”,结合材料分析“白风暴”中可能盐粒的来源。
解析:考查遥感技术的核心功能及应用,从咸海的遥感影像图中明显看出其面积不断缩小,且东部湖床先于西部干涸,结合全球气候变暖和人为引水灌溉两个因素分析其面积变小的原因。咸海面积缩小,意味着入湖水量减小,蒸发加剧,故湖水盐度逐渐增大;湖床东西部干涸速度的不同,反映了湖床地势高低的不同。从咸海面积变化的遥感影像图看出,湖床部分显示为白色,再结合题干分析白色部分为盐粒,说明湖床部分提供一部分盐分,另一部分盐分则是湖泊上游地区因大面积开垦和不合理灌溉导致的土地盐碱化使盐分在地表积累。
湿地,顾名思义,就是湿浸的土地。湿地对人类来说并不陌生,就在仅仅五十多年前,人们用在湿地之上最多的字眼还是诸如“荒芜”“蛮荒”“开垦”等词眼。开垦、填埋、抽取,是当时人们对待湿地的主旋律。好在终于有人意识到了这一点,在上世纪50年代,“湿地(wetland)”这个词语首次出现了,1971年2月2日在伊朗的海滨城镇拉姆萨尔,多个国家签订了国际湿地公约,公约给出了对“湿地”的广义定义:不论天然或人工的、长久或暂时性的沼泽地、碱沼地、泥炭地或水域,并且具有静止或流动的淡水、半咸水或咸水水体,包括低潮时水深不超过六米的海域。湿地公约的宗旨是“通过地方性或国家性的行为以及国际合作来保护和合理利用湿地,以助于全球范围的可持续性发展”。迄今为止,湿地国际公约已经有168个成员国,2127块湿地一共205448714公顷。我国也于1992年加入该公约,现在已经有4l块国际重要湿地,共计3709853公顷。
湿地公约还相应地制定了一个湿地类型的分类系统,一共包含了42种类型的天然湿地和人工湿地,其中天然湿地32种。湿地按照成因大致可以分为河流、湖泊和水库、沼泽、海岸和近海。从湿地的广义定义我们又可以推出,河流包括了常年性河流、季节性或暂时性河流、泛洪河滩等,湖泊包括了常年性淡水湖或咸水湖、季节性或暂时性的淡水湖或咸水湖,水库是人类为了灌溉、饮用、发电以及防洪而修建的蓄水设施,沼泽则包括了沼泽草甸或草地、苔藓沼泽、草本沼泽、灌木沼泽、森林沼泽以及盐沼地、温泉地热湿地、地下泉水汇聚地或绿洲湿,海岸和近海则包括了浅水海域、潮汐下水生层、珊瑚礁海域、岩石性海岸、沙石海滩、淤泥海滩、盐水沼泽、红树林沼泽、海岸性淡水湖或咸水湖、河口水域、河口三角洲等。
我国的湿地,几乎囊括了所有的湿地种类,长江和黄河是最著名的河流湿地,而青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊类湿地,长江中下游的洞庭湖和鄱阳湖则是著名的通江淡水湖泊类湿地,若尔盖是典型的高原泥炭沼泽类湿地,而三江平原则是河流冲积湿地,香港米埔是海湾湿地的典型代表,福建漳江口则是日渐稀少的滨海红树林沼泽。
当我们把这些湿地类型与自己身边的生活环境逐个对照,不难发现,其实我们每个人的身边都或多或少有某种或某几种类型的湿地存在,它和人类的生存环境几乎无法割离。没有湿地,就没有我们赖以生存的水资源,也没有我们健康的生存环境。
湿地广泛分布于全球各地,在中国,从雪线以上的冰川到海平面,从最东部的滨海滩涂到最西部的贫瘠戈壁,甚至在最干旱的沙漠中,也有湿地的存在——绿洲湿地,承载着整个干旱沙漠的生命。湿地从未离开过我们的视线,它们以各种方式存在着。湿地的种类如此多样,其形式的多样性决定于其成因的多样性,地表水径流和雨水、地下水、潮汐海水、人工导渠等等,都是湿地水的来源。
湿地过去在人类眼中是充满了毒虫和瘴气的蛮荒之地,其实湿地是水陆之间相互作用而形成的一种独特的生态系统,在自然生态和人文景观方面都有着其他系统所不能替代的作用,但直到近几十年人类加强对其研究以后才发现。其生态作用之大,与森林和海洋一起并称为地球的三大生态系统。
湿地给人们的第一印象就是多水。一部分水积存在湿地地表,还有大量的水储存在植物内部、土壤的泥炭层和草根层中,因此人们把湿地称之为“天然蓄水池”或“生物蓄水库”。湿地特别是湖泊湿地,是显而易见的天然水库,我国现有湖泊的总蓄水量约为7077亿立方米,其中淡水蓄水量占31.8%,而长江中下游湖群就占有其中的10%,约750亿立方米。
而在蓄水方面起到巨大作用的另外一种湿地类型是大面积的沼泽湿地,沼泽湿地土壤具有特殊的水文物理性质,土壤中草根层和土壤缝隙能够吸收大量的水分。此类湿地虽然水位不高,但大多土壤处于水饱和状态,此类土壤具有其水文特性,土壤中的挺水植物和泥炭层孔隙使得每公顷沼泽湿地可蓄存2000~15000立方米的水量。不过往往这部分类型的湿地,在蓄水功能方面容易被人们所忽视。
湿地在拦蓄洪水、调节径流、补充地下水方面也有重要作用。湿地中蕴藏了大量的水资源,这些水资源不但可以参与水的生态循环,同时还能涵养地下水,在枯水季节予以补给。湿地不但能储水,还能净水。湿地具有强大的沉积和净化作用,有“地球之肾”的美誉。流水进入湿地后,各种物质随水流缓慢而沉积,成为湿地植物的养料,其中的有毒物质被迅速分解。现在各地都已经在尝试建立人工湿地来处理污水。
湿地还是调节小气候的天然空调,特别是在干旱地区尤为显著,湿地的周边区域显得比其他区域的空气更为湿润。如今特别是在大型城市,随着排放污染的增加和城市河流的干涸,人们正在刻意营造大型的人工湿地来调节城市的气候和空气质量。沿海湿地还有防止海水侵蚀海岸,减少海水向内河的倒灌、抵御台风、降低土壤的盐碱化等作用。
湿地中的矿产资源同样非常丰富,不仅有泥炭、矿砂和盐碱资源,同时也是重要的石油蕴藏库,我们所熟知的大庆油田就建立在东北的湿地之上。
有水的地方也是生命存在的地方,湿地几乎是地球上物种最丰富的地区,甚至超过雨林。我国的湿地从海滨红树林到高山冰川,湿地类型多样,具有众多独特的生境,由此决定了生物多样性的丰富。据统计,全国湿地有高等植物2000余种,鱼类1000余种,两栖类300余种,爬行类100余种,鸟类300余种,哺乳类30余种,这其中有不少都是珍稀、濒危的物种。
在水下,湿地是大量鱼类的繁殖地和产卵场所,特别是沼泽湿地和湖泊湿地,水系发达、河网密布、水生植物繁茂,鱼类的食物丰富,是大量鱼类优良的栖息地和繁殖场所,在我国长江中下游最大的两个淡水湖洞庭湖和鄱阳湖,均有上百种鱼类,这里丰茂的水草和挺水植物是它们产卵繁衍的绝佳之地。
水陆之间则是两栖和爬行动物的领地,特别是我国湿地的龟鳖类。湿地的龟鳖类在湿地生态系统中占有的重要地位还未被人类所知晓就已经丧失,值得一提的是,我国的一些珍稀龟类,如我国的绝大多数Cuora属闭壳龟种类,均被IUCN列为极危物种。
湿地由于其处于水陆过渡的特殊性,动植物既有水生特征,也有陆生特征,从而具有极高的生物多样性,同时也提供了大量独特而且丰富的遗传基因。我国对湿地基因最大的利用莫过于杂交水稻。著名农学家袁隆平教授在杂交水稻的培育中,利用南方多个省份的野生水稻进行杂交实验,最后利用出自海南岛湿地野生稻的优良基因,培育出了三系杂交水稻,大幅降低了制种成本,使水稻产量成倍提高,开创了大面积种植杂交水稻的新局面,每年的增产量解决了几千万人的粮食问题。而在我国湿地,还存在大量的野生经济作物的基因资源,例如野生大豆等等,光是农作物对于野生湿地的基因利用和改良,就有大量的潜力值得我们去挖掘。
湿地在人文方面也有其独特的魅力。某些湿地还具备人类文化遗产或自然文化遗产的属性,能够营造出极具欣赏效果的自然景观,若尔盖花湖、东洞庭湖、青海湖鸟岛、都因为其优美的湿地景观和独特的鸟类资源而吸引着广大的游客。同时湿地对于居住在其周围的人类来说,提供了一个良好的自然生态环境。
湿地公约,全称是“关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约”。显而易见,湿地最开始的保护重点在与水有着密切依赖性的鸟类。保护湿地内的野生动植物,始终是湿地保护的主旋律。作为全球最具生产力的生态环境,它是生物多样性的摇篮,提供了无数植物和动物所赖以生存的水和有机养分。湿地蕴含了丰富度极高的鸟类、哺乳动物、爬行动物、两栖动物、鱼类以及无脊椎动物。同时,湿地也是重要的植物基因库,比如我们所吃的大米,水稻就来源于湿地,这几乎是全球一半以上人类的主食。
湿地既然如此有用,那是不是在到处都被视若珍宝呢?可事实恰恰相反,湿地现在虽然正吸引着全世界环境保护的目光,但是同样湿地也正遭受着前所未有的威胁,特别是人为的威胁,如果用几个关键词来概括的话,那么“减少”“退化”“破坏”是主旋律。
湿地系统的多种角色和对于人类的价值在最近几十年中正越来越多地被人类所认知,对于丧失的或退化的湿地恢复将需要大量的开支,但是仅仅这些还不够,同时也是在和日益加速的水危机和气候变化比赛。
湿地的减少主要表现在大面积的“开荒”,以我国最著名的沼泽湿地东北三江平原为例,平原面积约650万公顷,在1949年以前,其中有一半以上被由黑龙江、乌苏里江和松花江冲积而成的中国最大的低地沼泽特别是苔草沼泽所覆盖,绝大多数地方人类都难以通行,而到了21世纪初,天然沼泽湿地仅存134.7万公顷,1949年以来,农业开垦306.7万公顷,在我们国家加入拉姆萨尔公约18年后,2010年,这个数字已经降到了91万公顷,天然沼泽湿地面积减少80%多。而在南方的长江中下游平原,围湖造陆是最主要的威胁,在“千湖之省”的湖北,上世纪50年代初,尚有湖泊1066个,总面积约83万公顷,而现在仅存约300个,面积缩小到26.6万公顷,缩减近70%。
当前湿地的大面积减小现象略有减弱,但仍有大量中小规模的开垦和不合理开发,特别是针对自然湿地的开垦和开发,使得已经稀少的自然湿地面积仍旧在持续萎缩。
退化是湿地的另一个重要威胁,虽然表面上湿地的面积不变或减少较小,但湿地本身的功用已经大大减小,同时受气候、季节等变化带来的负面影响的程度继续加大。以若尔盖为例,这片时多次跨过的高原沼泽,自上世纪50年代以来,被大面积开挖沟槽进行大规模排水,疏干沼泽以开辟为牧场,近年来又在开沟排水的同时,修建拦水设施,开源的同时节流,加速了沼泽湿地的干涸和退化过程。而随之而来的并不是丰美的草场,沼泽在地表失去积水之后,植被向草甸变化,由于土壤的有机质大量减少,草甸的草生长高度明显变矮,同时土壤开始局部出现碱化,沙化面积也大幅度增加。湿地退化不光是表现在对湿地的不合理开发,过度地取水和调水、肆意地排污排洪,都是导致湿地功能严重退化甚至丧失的重要原因。
偷梁换柱式的破坏则是现在普遍存在的现象,因为如今湿地还缺乏一个通用的、立体化的综合评估机制,往往湿地面积作为单一的评估指标占了很大的比重,因此,简单地追求面积,将相同面积的人工湿地和天然湿地等同,将退化的湿地和健康的湿地等同,为了给利益开道,将优良的天然湿地围垦填埋,而花更多的钱建设人工的湿地公园取而代之。这在以前的耕地管理中普遍存在,现在又沿用到了湿地管理中来。
湿地的威胁,不仅仅在于直接破坏,因为阻止破坏是湿地保护的共识,现在更大的误区在于误以为已经进行保护下的破坏,这种破坏,让湿地在保护声的笼罩下遭受着毫无任何前景的破坏。我们前面已经提到,湿地不仅仅只是水和土地,它是复杂庞大而又有序的生态系统,它通过水与土壤的承载,包含了微生物、植物、动物以及人类自身。而我们现在保护的误区多在于,把人类自身凌驾于湿地之上而没有意识到自己也是湿地系统的一个环节,也在参与里面的能量交换。另一方面,只重视水和土壤,而对里面的微生物、植物和动物视而不见,特别是一些以保护湿地生态系统而非某个特定物种为主要目的湿地,网捕鱼、电捕鱼、猎杀野生动物特别是雁鸭类、偷拾鸟卵、在产卵季捕鱼,特别是电捕,对整个水域的水生动物,甚至包括鸟类都产生了灭绝性的影响,而这些,几乎没有任何监管,我们往往看到的是,水还在,土还在,鱼没了,鸟没了,蛙没了……修筑的大坝也许在湿地的外延,但是大坝蓄水淹没了保护区的溪流,特有的鱼类与两栖类适应不了库区生境,尚没有被人类认识便有可能已经消亡,完全依赖湿地的爬行动物包括水龟和鳄鱼,在国内已经消失殆尽,最后残留的南方种群也正在遭受着极大的捕捉压力,正以极快的速度消失,也许不出几年,不光是早已龟类踪迹不觅的平原湿地,就连山区湿地,也无从看到野生龟类的身影,而迄今为止,我们连最基本的法律和监督机制都没有建立起来。这些近乎疯狂的掠夺性开发湿地的野生动物资源,不仅仅是简单地造成了生物资源的衰竭,同时会对湿地的整个生态系统带来一系列的负面连锁反应,造成湿地生物多样性的严重衰退。
湿地所遭受的威胁所带来的负面影响是巨大的,就河流中下游的沼泽和湖泊湿地来说,调节洪水的功能严重下降,因为长江中下游湖泊的大面积减少,导致长江中下游湖泊的储水量在近几十年中丧失近350亿立方米,其中鄱阳湖45亿立方米,洞庭湖96.5亿立方米。与此同时,河流上游的森林遭到破坏,大量的泥沙被带入河流,导致河流含沙量增大,淤积在河流的中下游,这也在一定程度上造成了湿地的退化同时降低了泄洪能力,而1998年的特大洪水,在安徽大通水文站所获得的60天洪水总量超过4000亿立方米,平均每天约60多亿立方米。
随着全球人口的增加和水资源的日益恶化,湿地作为水资源的存储和补给资源显得越来越突出。湿地对环境变化的适应能力,特别是对气候变化的适应,将对人类的生活产生重要影响。如此一来,全球如今都在极度关注湿地及其保护和利用也就不足为奇了。
与此同时,我们看到,我国也于2007年成立了国家林业局湿地保护管理中心(中华人民共和国国际湿地公约履约办公室),承担组织、协调全国湿地保护和有关国际公约履约具体工作。国家为湿地保护投入的资金逐年加大,截至2012年,已经投入近50亿元的保护资金,预计到2015年,将投入100多亿元资金到湿地保护上来。中国现有550多处湿地或以湿地为主要保护对象的自然保护区,国家湿地公园210多处,其中41处湿地加入《湿地公约国际重要湿地名录》。虽然每年的保护经费都在增加,但收效如何,我们也许应该进行更多的反思:我们保护湿地到底在保护什么。如今最大的威胁,不是在我们没有采取保护的行动,而是在一系列保护行动的落地上,是否保护了和湿地相关的水环境、土壤环境和动植物?是否有有效的监管?是否在人工湿地和天然湿地之间移花接木?
对于国内的政策制定者来说,简单的财政数字往往更为受到关注,而湿地对于人类社会和环境的重要性往往只得到很低的评估,这不单单是因为不重视,从另一方面来说,湿地系统在生态价值和效益方面的评估也很难转化成财政数字。因此,越来越多的经济学家和其他科学家正致力于对生态系统服务所进行的价值评估从而推动湿地的保护工作。这是一项艰难的工作,但是这可以让决策者能够获取正确的信息,关于一个健康的湿地生态系统和一个丧失或者退化了的湿地系统所带来的截然不同的经济价值,从而影响湿地的保护进程。近来有研究者指出全球的生态系统每年能够创造33万亿美元的价值,其中4.9万亿是湿地所带来的。
虽然以前我们已经就湿地的定义有了详细的阐述,但是保护湿地,并不仅仅是保护满足定义的这片地域这么简单,保护湿地,是个四维的工作,我们既要保护立体的,不管是地上的还是地下的、水下的还是水面的、甚至湿地上空的,而且还要分时段分季节。湿地的保护,是一个综合的多维的工作。