刘峰，高云芳，李秀启 (山东省淡水渔业研究院，山东 济南 250013 山东省淡水水产遗传育种重点实验室，山东 济南 250017)

湿地退化是湿地生态系统逆向演替或异常演替过程，是指在自然、人为或者两者兼有的干扰下导致湿地生态系统结构变化和功能失衡的过程[1]。21世纪以来，受全球气候变化、城市化加速、经济高速发展的影响，世界范围内湿地退化呈普遍化、加速化、严重化的趋势，已成为一种全球现象[2,3]。世界各国湿地退化严重，美国、荷兰、法国、德国、西班牙、意大利、希腊等国家在20世纪均有超过50%的湿地消失；亚洲红树林退化严重，如越南红河三角洲湿地濒临消失，印度尼西亚、新加坡、菲律宾和泰国红树林湿地分别消失了31%、97%、78%和22%[4]。我国40%的重要湿地也受到退化威胁，如东北三江平原沼泽湿地、长江中游地区湖泊湿地、洞庭湖湿地和江汉湖群湿地面积分别缩减了53.4%、59.4%、47.2%和51.1%左右[5～8]。沿海滩涂湿地破坏最严重，滨海湿地丧失面积约为50%，红树林面积减少了53%[4,9～11]。

一直以来，湿地损失缺乏长久准确的统计数据、标准和方法，尤其是20世纪以前，损失情况难以确知。据估计，由于自然和人类活动的影响，过去150年间全球范围内50%以上的湿地正在退化或者已经显著退化[12,13]，主要集中在以水利文明为主的欧洲和人口聚居的海岸带、湖区和河区[14]。不同国家、不同类型湿地退化的原因、过程和方式及重建恢复手段各不相同，因而湿地退化的研究也逐渐成为热点。

我国湿地研究起步较晚，湿地退化研究尚处于初级阶段[15]。至今为止，湿地退化的基础理论研究还未取得突破性进展，目前主要侧重不同类型湿地退化的特征、实证分析、恢复、重建与保护对策等[16]。但我国湿地退化研究迅速发展并形成诸多领域，其中湿地退化机理、退化过程与特征、退化标准与分级、退化评价、退化湿地恢复与重建等是研究热点。笔者根据国内外相关调查和研究资料，对我国湿地退化研究现状进行阐述，并对今后的研究方向进行了展望。

1 湿地退化机理

湿地生态系统退化机理即退化驱动力，可以分为自然因素、人为因素干扰等方面。湿地退化的自然因素具体包括全球或区域性气候变化(气候变暖、降水不均等)，海平面上升、海岸侵蚀和风暴潮等海洋灾害，水土流失、河流淤积、断流和径流量减少等内陆灾害和新构造运动等地质灾害。气候变化主要影响水体生物地球化学过程(碳循环)、水生食物网结构、动态和生物多样性、初级及次级生产以及水文过程[17]，不同类型湿地对气候变化具有不同的响应。新构造运动是指通过地壳隆起、沉降作用和河流侵蚀作用从而显著地控制地形和水系格局的形成，使湿地趋向自然疏干发生退化，是导致湿地自然退化的关键诱因之一，如欧洲潘诺尼亚盆地和匈牙利平原湿地呈现旱生化的趋势[18～20]、我国黄河源区生态环境恶化、若尔盖高原沼泽湿地退化[21～26]，新构造运动上升加剧高原湿地退化已成为新的研究点。人为因素具体包括围垦(养殖池、种植农田、盐田)、农牧业、城镇化、港口码头、水利堤坝、污染、地下水超量开采、地下卤水和盐水入侵、过度利用生物资源等一系列人为干扰，涉及生物学、土壤学、生态学和生物地球化学等退化机理研究。

湿地退化的生物学机理是指在湿地退化过程中,人为活动如何通过改变原生湿地植物种间关系、导致外来种入侵、减少植物和土壤微生物种类和数量、改变生态系统营养结构等方式导致湿地生态系统退化，如外来种的他感作用和种间竞争是其中最重要的两种机制；土壤退化机理研究的主要内容包括土壤有机质、营养元素含量变化及其与植物、土壤动物、微生物、真菌等生物类群之间的关系；湿地退化的生态学机理研究主要包括生物群落结构、演替、种群存活率、物种多样性、生态位等内容,其中物种生态位是核心研究内容；生物地球化学机理研究进一步明确物质循环过程在湿地生态系统退化中的功能[18]。湿地生态系统退化的前提是湿地生态环境的脆弱性，脆弱性是相对而言的，不存在绝对稳定的生态系统[27]。外在干扰超过湿地生态系统的自我调节能力，是湿地退化的外部驱动因素；湿地系统脆弱性是湿地退化的内因。湿地一旦退化，便会对内因和外因变化表现出更低的抗性、更弱的缓冲能力以及更强的敏感性和脆弱性[16]。湿地退化机制研究关注的是某些导致湿地退化的主导因子与湿地退化表征具体指标间的响应机制。部分学者认为我国湿地退化机制研究应关注以下热点[28,29]：即通过实验手段区分人为干扰的直接作用和全球气候变化对湿地生态系统产生的影响；构造湿地的物质循环和净污能力及其对全球变化的响应；湿地退化诊断与评价等。

2 湿地退化特征与过程

湿地退化特征早期多关注湿地面积缩减，主要包括水质恶化、植被退化、蓄水力下降、水生生物多样性和系统生产力降低等表观退化特征[30]，后来开始关注湿地退化的定量化特征。湿地退化特征与退化过程是对应的，如Chapman[31]和Daily[32]认为湿地退化的表征包括湿地水体、土壤和生物三部分，韩大勇[18]认为湿地退化过程包括水文过程、土壤过程、生物过程、生理生化过程和生物地球化学过程。水文退化过程是湿地退化的主要标志和直观体现，主要影响径流、蒸发、降水截留、补给和水循环动态，水文退化特征表现为水位下降、面积缩小、径流量减少、补充水源不足、水质污染、水平衡破坏和水环境质量下降等；土壤过程和生理生化过程是揭示湿地植被与土壤退化微观过程的关键点，主要集中在植物生理生化和土壤生化过程研究上，其退化特征表现为土壤干旱化、盐碱化，土壤氮磷有机质、重金属等过量导致的土壤污染及其植物逆向演替响应等；生物退化过程主要表现在生物群落的初级、次级生产和污染物生物降解方面，生物退化特征包括生物多样性、系统生产力下降、生物群落及结构改变等方面，如植物覆盖度、高度、生产力、演替等退化，动物种类和数量的退化，大型动物向小型动物的优势转化等；生物地球化学过程包括系统营养元素的收支、循环、转化和积累，凋落物分解、沉积物、温室气体排放和碳负荷量、生产力、重金属污染定量分析等，其湿地退化的深层次特征(相对表征而言)可以总结为4个方面，即湿地功能面积减少、系统物质能量流失衡、组织结构破坏、生态功能减弱[18,33]。

湿地退化的全过程研究报道很少，从单一或多个角度对湿地退化过程及特征进行研究的报道较多。如尚文等[34]从植被演替的角度研究滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程；任国华等[23]研究了黄河源区沼泽湿地退化过程中植物群落空间分布特征的变化；唐明艳等[35]研究分析了3种人为干扰下滇西北高原纳帕海湖滨湿地植被和土壤退化特征，刘凯等[24]研究黄河源玛多县湖泊湿地退化过程植被和土壤变化特征并探讨湖泊湿地退化机理，黄蓉等[36]研究甘南尕海洪泛湿地退化过程中土壤理化性质的变化特征。张绪良等[4]把湿地退化过程与特征分为物理、化学、生物3个方面，进行了较为全面的研究，其中物理方面包括湿地面积减少、景观破碎化、地表干旱化、人工湿地代替自然湿地等；化学方面包括水体、底质、生物污染、富营养化、赤潮和土壤盐碱化等；生物方面包括生物多样性、生产力、生物产量下降，生物群落分布、演替、结构及功能趋于退化。

3 湿地退化标准与分级

对湿地退化状态进行科学合理的界定、分级，是湿地退化、恢复、重建与保护研究的前提和基础。不同类型湿地的生态特征、退化原因和方式等各异，其退化标准与分级标准尚在发展完善中。目前各国尚未公布官方的湿地退化标准、分级方法及方案，指标选取也没有达成共识，区域性的退化标准分级无法统一适用。但获得一致认可的是湿地退化标准应包括湿地本质属性特征和生态环境功能特征，且各种类型湿地退化标准度量应存在一定差异。如湿地水文、水质、面积、生物群落结构、物种入侵、功能与价值、物质能量平衡、持续发展能力、外界胁迫压力等方面，还有湿地处理污水、碳储存、为野生动物提供栖息地等功能特征以及社会服务、旅游等服务特征，均可作为湿地退化评价标准[1, 18,37～39]。湿地退化分级以湿地特征定性划分居多，但随着微观特征的深入研究，定量分级方法及区域性分级方案开始崭露头角。如基于生态数据的湿地退化分级法[40]、基于植被分类树快速评价法[41]、基于功能评价的水文地貌法，在地理尺度上对退化湿地进行定量、一致的评价[42]等，其中水文地貌法被广泛采用[43]。国内学者对三江平原湿地退化状况、珠江口红树林湿地和辽河三角洲湿地、若尔盖高原湿地健康状况进行了分级[26,44～47]。张晓龙等[1]将湿地退化标准的内容定为：面积的变化、组织结构(包括生物群落和生态景观结构)变化、功能特征的变化、物质能量平衡(包括水的动态变化和生物地球化学循环)变化、社会价值(包括观赏、教育以及研究价值)的变化以及持续发展能力变化(即适应环境变化，维持自身平衡的自我调控能力，但仅是定性研究)。

4 湿地退化恢复与重建

退化湿地恢复与重建是指通过适当的恢复技术对退化湿地进行修复或重建，逐步恢复湿地原有的结构、功能及特性，包括湿地的生境、生物和生态系统结构与功能恢复与重建3个方面[48，49]。自20世纪70年代西方国家学者已针对沼泽、湖泊和河流、河口湿地等开展研究。与此同时，我国学者也对富营养化湖泊和滩涂治理与恢复进行了研究，尤其是红树林退化恢复与利用研究，之后研究的重点逐渐向河流、河口湿地、沼泽等领域延伸[50～54]。由于研究起步晚、时间短，我国湿地恢复的理论与技术体系尚不完善，但技术应用已显成效，如人工湿地净化污水、土壤微生物降解以及滨海红树林、芦苇、翅碱蓬湿地植被恢复等技术应用效果显著。如周新伟等[55]研究表明，多级串联表面流人工湿地对总氮和总磷含量的去除率分别为87.03%和77.21%，说明该人工湿地能有效处理养殖尾水中的氮、磷污染物；徐华林等[56]基于红树林种植的滨海湿地恢复效果研究中，认为人工恢复的红树林湿地可有效改善污染的4类海水指标，溶解氧、化学需氧量分别净化为Ⅱ类和Ⅲ类；许妍等[57]对天津市滨海新区芦苇湿地恢复适宜性进行评价，认为芦苇湿地能有效地减少入海排污压力和污染物对近岸海域环境质量的影响；季洪亮等[58]对滨海盐碱地生态修复效果评价中指出翅碱蓬栽植区全盐平均降低0.204%。鲁青原[59]通过对辽河三角洲滨海湿地微生物群落组成及其环境意义的研究得出：芦苇和翅碱蓬土壤样品中存在大量的硫酸盐还原菌，对硫酸盐的还原作用可能会导致产甲烷菌可利用的基质减少，抑制甲烷的产生；翅碱蓬土壤样品中几乎不存在产甲烷菌，没有检测出甲烷氧化菌。

5 湿地退化评价

湿地退化评价是应用生态学、数学等方法对湿地生态环境污染和破坏程度、生物和资源退化现状、甚至湿地周边社会经济等方面的综合评价，是对湿地生态系统质量下降程度的定量描述[60,61]。湿地退化可从湿地功能、价值和环境3个方面进行评价，也有对退化湿地的生态系统健康和外源驱动力胁迫下湿地退化生态风险进行综合评价[62]。湿地退化评价是湿地退化研究的重要内容，是开展退化湿地恢复、重建、保护与管理的前提。湿地评价研究应侧重于湿地评价理论、指标体系和模型、湿地对比评价研究、退化湿地评价研究、湿地与全球气候变化以及新技术和新方法应用等方面[63]。

美国学者20世纪初就开展了湿地评价工作，并率先提出第一个湿地快速评价模型，开展湿地退化等级定量评价工作，之后印度、泰国等国学者也分别进行了湖泊、红树林的评价与恢复研究[64～67]。湿地退化评价研究虽然起步较晚，但随着研究深入，湿地退化评价方法、指标和体系等研究快速发展并逐步完善，退化指标大体包括生物、土壤、水体和景观和社会经济指标。目前较为系统、完善的有Chow-Fraser等针对加拿大劳伦森大湖湿地评价提出的水质指数(WQI)、水生植物指数(WMI)、湿地鱼类指数(WFI)和湿地浮游动物指数(WZI)等一系列定量指标[68]；应用于各种生物类群的生物完整性指数(IBI)评价指标；以植被、土壤、水体等指标为基础的湿地退化快速评价指标体系等[18]。

我国学者在湿地退化评价指标、体系和评价方法的确定和利用研究领域也取得了重要进展。他们认为湿地退化指标选择与体系建立能反映湿地退化的动态变化、演变序列和发展趋势，目前学术界普遍认为湿地系统退化标准应包括湿地面积变化、组织结构状况、湿地功能、社会价值、物质能量平衡、持续发展能力、外界胁迫压力等方面[69]，但应当具有显著的区域性和类型化特征。目前研究多侧重于生态系统内各项指标，如水质、土壤和生物等单项指标或多项指标方面的比较研究，且定性指标多于定量指标，而且缺乏对湿地生态系统退化的综合评价指标研究，且存在指标选取过于专业化、细致化以及缺乏宏观性、系统性和全面性的问题，易造成评价指标缺乏代表性。如崔丽娟[60,61]、高士武等[70]选取的湿地景观指标、生态特征指标和生态系统功能服务指标(见表1)。陈颖等[71]根据评价目的和原则建立具有区域特征的评价指标体系，分别设立了滨海湿地(见表2)、内陆湿地退化评价指标，建立了综合评价系统和子系统，运用专家咨询和层次分析法进行指标量化处理并进行等级赋分，并按分值不同划分出湿地退化评价等级，其中滨海湿地具有7项评价指标，分为未退化(减少率<1%，15分)、轻度退化(1%<减少率<5%，12分)、重度退化(5%<减少率<10%，9分)、极度退化(5%<减少率，6分)4个等级，而内陆湿地还有水源补给、水质质量和富营养化等共计10项指标，但其划分标准不够系统、全面和细致，有待继续探讨。

表1 湿地生态系统退化指标体系

表2 滨海湿地退化评价指标

目前，我国湿地退化评价方法主要有单要素指标对比分析方法、模糊评价方法、基于层次分析法(AHP)的综合评价指数法和景观生态学方法等[70](见表3)。其中综合评价指数法体现了生态系统评价的整体性、综合性和层次性，应用较为广泛。如曹志鹏等[72]采用层次分析法确定了洪河湿地退化评价指标及各指标权重，用综合指标法进行评价和退化分级；华国春等[73]选取环境、生物及湿地系统特征等建立评价指标体系，采用基于层次分析法的综合评价指数法对青藏高原拉鲁湿地生态恢复进行了评价；田昆[74]提出了纳帕海湿地土壤退化的综合评价指标体系并进行退化评价。近年来，基于遥感影像的景观生态学方法在湿地退化评价中应用愈加广泛。如兰天慧[47]利用遥感影像获取辽河口湿地数据，建立了湿地退化等级评价体系；赵小萱等[75]通过黄河三角洲湿地遥感影像，选取指标构建湿地退化评价指标体系进行了退化评价。

表3 湿地评价常用方法

此外，PSR模型在湿地退化评价中也得到了应用。PSR模型最早由联合国经济合作与发展组织(OECD)提出，并逐步发展修订为PSIR、DSR、DPSIR等完善模型，即驱动力(driving forces)-压力(pressure)-状态(state)-影响(impact)-响应(responses)，其中驱动力是压力产生的原因，压力是影响系统状态导致退化、进而影响人类的直接原因，影响结果是人类调整自身行为和活动，对系统驱动力进行反馈与修正。即人类对环境施加压力，使其改变了原有的性质或自然、资源数量或状态；人类又通过环境、经济和管理等相关策略等对这些变化作出反应，以恢复环境质量或防止环境退化[67]。DPSIR模型强调生态系统、社会经济及其与环境之间的互动，具有综合性、系统性、整体性、灵活性等特点，能揭示生态环境与社会经济的因果关系，并有效地整合资源、发展、环境与人类健康等问题[76]，在我国环境管理能力分析、农业和水资源可持续发展、土地可持续利用、生态安全评价等方面应用十分广泛[77～82]。

随着湿地退化与保护研究逐步深入，多方法交叉和模型综合应用引起关注并获得广泛认可，如基于3S技术的景观生态学与综合评价指数法的结合、PSR模型等[83～90]。申格[85]基于3S技术，将景观生态学与综合评价指数法相结合，对2000～2015年若尔盖高原湿地生态退化过程进行了遥感监测，利用层次分析法选取湿地退化综合指数，从研究区、县和重点乡镇3个层次对湿地退化程度进行分析评价，并确定驱动湿地退化的主导因素；李文艳[86]参照PSR框架，利用3S技术得到天津滨海湿地景观(面积、格局)、植被演替变化数据、实验测定的水文、土壤污染数据，历史资料搜集的社会发展数据，设计了湿地退化评价指标体系，运用综合指数法进行了定性评价，明确其退化程度、机制及主控因子，并据此提出了恢复及保护对策；李永建[90]参照PSR框架，从拉鲁湿地人类干扰、环境、生物、功能和景观结构等湿地系统层面选择12个环境质量评价指标因子，建立湿地退化评价指标体系并进行了退化评价；但DPSIR模型在湿地退化评价领域中的应用尚未见到。

6 研究展望

针对目前的研究现状，笔者认为今后我国的湿地退化研究应着重从以下2个方面开展工作。

1)深入研究湿地退化的影响和退化机理。湿地退化的全过程研究报道很少，应从生态系统层面研究其整个过程，并考虑不同尺度的外界影响因素，如区域尺度的污染以及全球尺度的全球气候变化的影响，如生物入侵、海平面上升等。

2)建立系统性的湿地退化评定理论与技术及评价体系。首先是对湿地退化状态进行科学合理的界定、分级，即对综合运用生态系统内的多种指标进行定量分级，然后建立适用不同湿地退化类型的多角度且具有代表性的综合评价体系，包括生态、经济、社会等诸多因素，并根据评价结果制定相应的修复措施。目前，国内研究多为某区域、单一或多个因素或者方法的研究，如何建立一套完整而科学的理论、评价及修复技术体系，值得进一步研究。