湿地生态系统水文过程研究综述
- 湿地生态系统
- 湿地的定义
关于湿地生态系统，至今为止仍没有一个被学术界和管理部门所一致认可的概念。1971年在拉姆萨尔通过了《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《湿地公约》),该公约将湿地定义为:'不问其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域[1]。我国对沼泽、滩涂等湿地研究具有丰富的经验积累,在实践中形成了具有中国特色的湿地分类系统,通常认为'湿地系指海洋和内陆常年有浅层积水或土壤过湿的地段[2] 。'
- 湿地的功能
湿地是一种特殊的生态系统，介于陆地生态系统和水生生态系统之间的，处于过渡区，因此具有陆生生态系统及水生生态系统的部分特征，但又具有独特的水文、土壤、生物特征。它既是过渡带又是大气圈、水圈、土壤圈和生物圈相互作用的敏感地带，在形成发育、时空演化及分异等方面与陆地生态系统和深水水体生态系统存在明显差异[3]。湿地功能是指湿地实际上或者潜在的对人类的生存发展、社会经济活动及生态环境与生态系统的功能、结构的保护与支持功能。在众多的生态功能中，湿地生态系统的维持生物多样性、固定CO2、调节区域气候、降解污染和净化水质、减缓径流和蓄洪防旱、水资源功能、产品资源、社会功能等7个方面的功能尤其突出[4]。
湿地作为一种独特的生态系统是各种主要温室气体的“源”与“汇”，因而在全球气候变化中有着特殊的地位与作用。一方面，湿地开发利用将直接导致温室气体排放增加，影响全球气候变化；另一方面，全球气候变化又有可能对湿地面积、分布、结构、功能等造成巨大影响。因此，湿地与全球气候变化研究已经成为21世纪人类共同关注的研究课题[5]。
- 湿地的现状
由于全球经济的快速发展及城市化进程的加快，城市扩展导致人为活动加剧，对湿地生态系统的结构、功能和过程产生了较大影响[6]。首先，城市化进程导致地下水的输入量减少，使用量急剧增多；地表水、地表径流等湿地水输入减少，即地下水和地表补给水源减少，导致湿地面积急剧减少，对其的蓄洪防旱等功能造成严重影响[7]。未处理的工业污水及生活污水的过量排放，超出了湿地生态系统的自我净化的能力范畴，造成湿地水污染，进而使得湿地生态系统的生物多样性及抗干扰能力下降。湿地开垦后，使得湿地生境破碎化，导致湿地生态系统的自然性、结构性、整体性的破坏[8]。
控制湿地发育和演化的降水和蒸散作用之间平衡的脆弱性决定了湿地对气候变化的脆弱性[9]。气候变化对湿地生态系统的重要影响主要体现在使植物群落和种群发生变化，进而影响生态系统内的生物多样性、生态系统的结构、功能，导致生态环境的恶化[10, 11]。 湿地生态环境恶化又导致了生物多样性受到严重威胁，一些以高寒湿地为栖息地的生物种群数量呈现锐减状态。如三江源沼泽化草甸湿地的退化，导致优质牧草资源大面积消失;一些药用的湿地植物越来越少，有的甚至是还没有发现就已经消失;扎陵湖、鄂陵湖的丰富的渔业资源由于过度开发而遭到极大的破坏;一些湿地的干枯，直接导致了一些物种消失。生境破碎化、岛屿化直接使得源区生物物种普遍受到威胁，源区受威胁的生物物种占总种数的15%-20%，高于世界10%-15%的平均水平，一些适应高寒生境的遗传基因也因高寒生物物种资源的灭绝而可能消失[12]。
- 湿地生态系统水文研究
- 湿地水文的重要性
湿地水文过程直接控制着湿地生态系统的形成与演化，是影响湿地类型分异的重要因子，因而被诸多湿地科学研究者应用于湿地分类之中[13]。湿地水文情势制约着湿地土壤的诸多生物化学特征，从而影响到湿地生物区系的类型、湿地生态系统结构和功能等[14]；湿地水文情势还直接制约着湿地的地下水补给、径流调蓄和气候调节等水文功能；水又是湿地生态系统中最重要的物质迁移的媒介，与其它环境因子、生物因子耦合作用于湿地的生物地球化学循环过程，影响湿地中元素循环与转化、物质的滞留和去除、污染物净化、沉积物拦截等功能。因此，湿地水文研究是认识湿地生态系统特征、进行湿地生态系统功能研究的前提，是湿地(生态)科学研究的重要基础[15-19]。
不同的水文情势 (水浸没或浸没土壤的时机、频率、周期和强度等)可以直接改变湿地土壤中的理化特性，决定铁元素等的氧化还原和迁移累积过程，从而对不同价态铁含量的空间分异产生深刻影响[20]。湿地通过水文过程如降雨、地表径流、地下水、潮流、河流与洪水等进行能量和营养物交换。水深、水流形式、淹没程度和洪水频率这些都是水文输人和输出的结果，是土壤的生物化学特性和湿地最终生物种类选择的主要影响因则湿地将会长期维持其生态结构和完整的功能[21] ；当水文状况变化时，则导致湿地类型、过程和功能的变化[22]。
- 湿地水文的研究进展
湿地的水文过程研究需要建立在有大量的可靠数据进行分析，而精确的描述一个湿地的局部水流是很难的，现有的气象数据不足以精确的分析到全部的情形。所以研究进程较为迟缓。前苏联学者曾对泥炭沼泽进行大量研究，取得一批有价值的科研成果，但其研究对象只局限在泥炭较厚的沼泽湿地类型。Shaikh M.等人使用陆地卫星MSS图像建立了澳大利亚Great Cumbung森林湿地淹没、流域径流、气象数据之间的关系模型[23]。该模型定量评价了湿地植被对湿地水文淹没的反映。我国学者结合实验研究，在三江平原沼泽湿地重点进行沼泽水文物理特性、产流过程及河川径流关系、沼泽湿地生态特征等方面的研究，对其水文过程的详细机制还有待于深入探讨。
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