2016年01月13日 星期三

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滨海湿地领域研究迈向新征程

——中国地质调查局青岛海洋所开展滨海湿地研究纪实

来源:中国矿业报 作者:张立 张淑胜 赵广明 丁喜桂 发布时间:2019-01-07

作为“地球之肾”和“生物基因库”,湿地的生态系统环境变化引起了国内外的高度重视。通过多年调查,青岛海洋所滨海湿地团队掌握了第一手野外观测数据,肯定了我国滨海湿地巨大的储碳空间和固碳能力,并开发了具有自主知识产权的10多项关键技术。湿地的调查与研究不仅能有效改善滨海湿地的生态环境,而且还能产生很好的社会效益和经济效益。

在盐城湿地,做碳分解实验

因湿地破坏而导致的全球生态环境问题,不仅是一个科学问题,更是政治、经济社会发展中的焦点问题。

特别是在我国,过去几十年,我国海岸带地区生态系统的结构发生了很大变化,对盐沼湿地生态系统的健康产生了深刻影响。

2018年7月,国务院印发了《关于加强滨海湿地保护 严格管控围填海的通知》(国发〔2018〕24号)》,要求统一湿地技术标准,对包括滨海湿地在内的全国湿地进行逐地块调查,对湿地保护、利用、权属、生态状况及功能等进行准确评价和分析,并建立动态监测系统,进一步加强围填海情况监测,及时掌握滨海湿地及自然岸线的动态变化。

2018年12月20日,自然资源部、国家发展和改革委员会发布关于贯彻落实《国务院关于加强滨海湿地保护 严格管控围填海的通知》的实施意见(自然资规〔2018〕5号),要求沿海各地深入贯彻习近平生态文明思想,坚决落实党中央、国务院重要决策部署,切实加强围填海管控。

近年来,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所(以下简称“青岛海洋所”)长期致力于滨海湿地生态系统综合地质调查与研究工作。通过国际合作,青岛海洋所滨海湿地团队先后开展了《黄河三角洲滨海湿地生态系统综合地质调查与评价》《辽河三角洲海岸带综合地质调查与监测》《滨海湿地生态系统固碳能力的探测与评价》《江苏滨海湿地多圈层交互带综合地质调查》等项目,卓有成效地执行了黄河三角洲、辽河三角洲、江苏盐城滨海湿地生态系统的地质调查研究工作,取得了大量第一手资料,同时获得多项具有国内领先水平的成果,部分成果具有世界先进水平。

保护滨海湿地刻不容缓

湿地与森林 、海洋一起并称为全球三大生态系统类型,被誉为“地球之肾”。湿地广泛分布于世界各地,是地球上最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。

滨海湿地是海岸带地区最重要的生存环境和生态系统。它是分布于陆地生态系统与水生生态系统之间的具有独特水文、土壤、植被与生态特征的生态系统,具有稳定环境、保护物种基因及生产可再生资源的功能,被誉为“生物基因库”,是影响地球生态平衡的重要条件。

青岛海洋所滨海湿地重点实验室主任叶思源向记者介绍称,滨海湿地分布于经济发达区的特殊地理位置,对缓解经济发达区温室气体的排放、近海水生系统的环境清洁、保护海岸的稳定以及抵抗沿海风暴潮的袭击等方面具有更为重要的意义。另外,滨海湿地在地貌单元上通常处于对气候变化响应最为敏感、对全球变化最脆弱、经济发展最快和人类活动最强烈的地带。

记者了解到,滨海湿地(含沿海滩涂、河口、浅海、红树林、珊瑚礁等)是近海生物重要栖息繁殖地和鸟类迁徙中转站,是珍贵的湿地资源,具有重要的生态功能。由于长期以来的大规模围填海活动,近年来滨海湿地大面积减少,自然岸线锐减,对海洋和陆地生态系统造成损害。

“滨海湿地调查是海岸带生态环境地质调查的关键,也是推进生态文明建设、保护海岸带生态环境的关键。”叶思源介绍称,湿地已成为地理、生态、环境保护、气候、水资源和生物多样性等诸多领域研究的热点和前沿科学,对滨海湿地的调查和研究具有重要科学价值。

她进一步解释称,目前服务沿海生态地质环境保护和优化国土空间开发建设布局,也要求提高滨海湿地调查力度,需要地质资源环境信息支撑。低碳经济的发展及滨海湿地蓝碳固碳,急需加强滨海湿地固碳的调查研究。沿海重大工程规划布局和建设,需要全面提升湿地区域地质安全保障水平。

国家高度重视湿地保护

湿地生态系统环境的变化已经引起了国内外的高度重视。

需要正视的是,与发达国家相比,我国在滨海湿地领域的调查和研究还有一定差距。我国湿地研究是从上世纪60年代对沼泽研究开始的,急需在借鉴国外先进经验的基础上,形成适合于我国实际的湿地研究的科学体系和开发治理有效模式。

黄河三角洲在我国滨海湿地研究中具有特殊的地位,已成为近年来滨海湿地研究的热点地区。2005年,中国地质调查局启动了“黄河三角洲滨海湿地系统综合地质调查与评价”项目。

2010年,青岛海洋所组织了“美国滨海湿地可持续发展与全球变化学术前沿青岛夏季讲习班”,10多名欧美顶尖湿地科学家齐聚青岛,交流湿地调查研究的经验、方法,拓宽研究思路,帮助湿地团队建立了立足于国际前沿的学科发展平台。

在黄河三角洲,做地表高程标志

2012年,中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室挂牌成立。实验室以“滨海湿地地质、环境、生态、资源”为特色,围绕国际滨海湿地生物地质科学技术发展前沿和热点,突出国家中长期国民经济建设和开发管理需求,集中力量开展滨海湿地基础地质与沉积环境演化、地表过程与生态地质遥感、水动力环境、生物地球化学过程、生态系统固碳功能评价、生态环境地质监测以及生态修复技术等调查和研究,为地质调查事业长远发展提供知识储备、技术储备和专业技术人才储备,引领中国地质调查局滨海湿地研究走向国际先进水平。

2016年,中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室在江苏常熟成功承办了第十届国际湿地大会的“全球变化和环境因子对滨海湿地服务功能的影响”分会。来自欧美国家的23位学者齐聚江苏常熟,围绕滨海湿地地质学、生物学、生态学、生物地球化学等多个学科展开研讨。

多项斐然成果转化应用

“通过多年调查,我们掌握了第一手野外观测数据,肯定了我国滨海湿地巨大的储碳空间和固碳能力。”叶思源介绍说。

据介绍,近年来青岛海洋所滨海湿地团队围绕科技创新和成果应用转化,开发了具有自主知识产权的10多项关键技术,开创性地将自主研发的滨海湿地生态功能探测技术应用于湿地资源调查评价,获得国内外专家高度评价。项目组连续获得了“土壤未扰动沉积物柱样采集”“湿地地表高程监测仪”“浮游植物反应釜及采用该反应釜的连续培养恒化装置”“利用碳-14示踪技术测定海洋初级生产力现场模拟培养装置”和“黑白瓶溶解氧法现场模拟测海洋初级生产力装置”等多项国家发明专利,为相关研究提供科学支撑。

尤为一提的是,项目组首次评估了我国滨海湿地土壤碳埋藏通量,填补了我国在全球碳收支平衡研究中滨海湿地土壤固碳方面的空白;首次提出了我国滨海湿地在没有外来物质供应时,其有机质自身的加积速率可与全球海平面上升保持同步,为我国湿地保护与管理提供了依据。他们利用分批培养与连续培养技术,解决了困扰科学界半个多世纪的碳-14示踪技术测定海洋初级生产力的争议问题。

记者了解到,这一团队提出并主导实施滨海湿地生态系统全球监测网大科学计划,该监测体系横跨亚、欧、美三大洲,可同时开展不同纬度带、不同生境、不同历史演化阶段地质体对比研究,每天可以获得46个环境参数66240个数据,并基于大数据分析和挖掘,创新了滨海湿地水生系统演化和碳循环理论。他们还编制完成全国8个国际重要滨海湿地生境演变图,探索创新了“从地质自然演化角度”确定湿地类型分类标准,发现北方盐沼自然湿地面积在1995~2015年期间平均减少49%,南方红树林湿地减少40%。沿海地区的养殖业极速扩张侵占了大面积的湿地,引起湿地水文过程、土壤质量等生境发生变化,是导致湿地退化的根本原因,对湿地不同的地质单元提出了保护与修复治理的针对性对策建议,为滨海湿地自然资源保护和空间规划用途管制提供了科学支撑。

同时,他们推动滨海湿地生态地质三位一体调查评价,成功研发了地表高程监测系统和水域初级生产力探测装置,创新提出了温室气体测量、土壤固碳评估、海域静力触探原位观测技术,形成了水、土、气、生各圈层生态要素探测体系。

“在江苏盐城、美国密西西比河三角洲、西班牙埃布罗三角洲湿地等地得到了成功实践。”叶思源介绍说,团队研制的设备为滨海湿地生态功能监测提供了新的技术方法和调查手段,并且获得多项具有国内领先水平的成果,部分成果处于世界先进水平。

开启湿地绿色利用新征程

湿地的调查与研究不仅能有效改善滨海湿地的生态环境,而且还能产生很好的社会效益和经济效益。

据了解,青岛海洋所滨海湿地团队在辽宁盘锦和山东莱芜建成两个全球芦苇同质园,从全球范围内选取91个芦苇基因种,经过种植对比实验,优选出耐盐性高、生物量大、抗病能力强的品种。与此同时,在两个面积为100亩的芦苇和翅碱蓬示范区开展修复实践,通过水文调节、改变土壤基质、优选种子源等多手段结合,初步形成人为干预条件下的滨海湿地修复关键技术,并在辽宁省盘锦地区推广使用,修复芦苇和翅碱蓬湿地3万亩,给当地的旅游产业、芦苇造纸产业带来巨大的经济价值。以辽河三角洲芦苇造纸的湿地生态系统智慧管理为案例,他们提出了“开发性保护”的新理念和湿地植被芦苇纤维生长新技术,通过湿地植物资源开发,带动当地就业与工业经济发展,支撑服务全国正在开展的“退耕还湿”活动,开辟了湿地资源绿色利用新途径,为地方经济建设和科技扶贫带来了可观的经济效益,并为国家开发利用和保护湿地资源提供了新思路。

此外,项目组在黄河三角洲重新规划了景点设置,黄河三角洲滨海湿地自然保护区的游客人数逐年上升,门票收入增幅约16%,除了迎来湿地的“第二春”,还带动了生态旅游,推动了当地经济发展。

“目前,我们建设了国内领先,国际先进的有关碳循环研究的野外观测基地。”叶思源介绍说,通过国际合作,团队在辽河三角洲建设了较为完善的碳循环研究的野外观察基地,包括温室气体监测、土壤环境因子监测、孔隙水化学监测、湿地地下水水位水质监测等,特别是利用RSET技术对湿地有机质加积速率的监测在我国还属首次。这些监测为丰富全球碳循环评价数据库提供了重要保障,也为我国政府在国际环境中的谈判提供了科学数据。

2014年4月,在辽河三角洲湿地开展rSETs和温室气体监测工作

据她介绍,将利用5~10年时间汇聚国际一流滨海湿地多学科创新人才和团队,培养具有国际视野和杰出创新能力的领军人才和国际一流专业团队,打造一支人员精干、高素质、高水平、装备精良的具有较高水平和国际影响的科研队伍,创新一套国际化运行机制与管理体制,将围绕国际滨海湿地科技前沿热点和我国滨海湿地资源、环境、灾害等地质问题,致力于滨海湿地前沿领域国际合作调查和研究,主导实施全球典型滨海湿地地质演化及生态环境效应对比研究大科学计划。

“依靠科技进步和创新,我们将在解决全球变化和生态环境效应等一些关键问题上获得充足发展,引领国际滨海湿地领域研究。”她最后表示。

滨海湿地项目介绍

中国地质调查局青岛海洋地质研究所自2006年在山东东营黄河三角洲开始从事滨海湿地地质调查工作,到2018年开展江苏滨海湿地调查工作,已有12个年头了。期间,该所先后完成了国家专项(海洋地质保障工程)“黄河三角洲滨海湿地系统综合地质与评价项目(2006年-2009年)”、原国土资源部公益性行业科研专项(重点)“滨海湿地生态系统的固碳能力探测与评价(2011年-2013年)”、国家专项(海洋地质保障工程)“辽河三角洲海岸带综合地质调查与监测(2012年-2015年)”、海洋基础性公益性基础地质调查项目“渤海湾西部等重点海岸带综合地质调查(2016年-2017年)”、科技部重点研发计划“滨海湿地固碳效率精准评价与加强碳汇对策(2017年-2019年)”、海洋基础性公益性基础地质调查项目“江苏滨海湿地海陆交互带多圈层综合地质调查(2018年-2020年)”,总经费13300万元。

目前,中国地质调查局青岛海洋地质研究所滨海湿地项目组研究区包含了跨越不同纬度带的我国北方典型盐沼湿地区:辽宁盘锦、山东东营、江苏盐城滨海湿地,研究范围包括-6米等深线到陆域湿地范围,涉及典型湿地被的芦苇生境、翅碱蓬生境、大米草生境,工作内容包括了水、沉积物、大气、生物多个圈层,工作手段包括基础地质取样、温室气体监测、地表高程监测、碳循环评估、侵蚀淤积调查与监测、水质调查、海上地球物理调查、沉积动力调查等;旨在开展滨海湿地核心区与缓冲区生态地质调查,摸清生态地质环境现状,建设滨海湿地野外生态地质观测基地,开展湿地功能原位监测,滨海湿地生态系统固碳效率影响因素调查与监测,初步查明湿地水-沉积物-生境生态环境地质特征;同时开展滨海湿地生态地质环境对气候变化、海平面上升及人类活动响应等领域研究,建立滨海湿地生态系统固碳效率评价技术方法体系。

目前,服务沿海生态地质环境保护和优化国土空间开发建设布局,也要求提高滨海湿地调查力度,需要地质资源环境信息支撑。同时,低碳经济的发展及滨海湿地蓝碳固碳,急需加强滨海湿地固碳的调查研究;沿海重大工程规划布局和建设,也需要全面提升湿地区域地质安全保障水平。

滨海湿地调查是海岸带生态环境地质调查的关键,也是推进生态文明建设、保护海岸带生态环境的关键。湿地已成为地理、生态、环境保护、气候、水资源和生物多样性等诸多领域研究的热点和前沿科学,对滨海湿地的调查和研究具有重要科学价值。