1、人工溝渠濕地的現(xiàn)實(shí)意義與存在的問(wèn)題關(guān)鍵詞 人工溝渠濕地;污染物;物種多樣性1 定義與內(nèi)涵 人工溝渠濕地主要指以排水和灌溉為目的人工挖掘的水道,作為排水和引水的廊道改善了土壤的結(jié)構(gòu),促進(jìn)了作物的生長(zhǎng),從而提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。同時(shí),人工溝渠這種景觀的存在對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生了巨大的影響1。 2 價(jià)值與意義 對(duì)近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究成果進(jìn)行分析,總結(jié)人工溝渠濕地對(duì)生態(tài)環(huán)境的重要意義。了解國(guó)內(nèi)外的對(duì)人工溝渠濕地的研究狀況有助于提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。 2.1 去除污染物 由于排水中含有的各種各樣的污染物,因此具有排水功能的人工溝渠濕地研究的比較多。Bouldin等評(píng)估了農(nóng)業(yè)溝渠對(duì)砷的去除能力,研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)溝渠

2、能夠有效的去除有毒元素砷2。Louchart等人在地中海地區(qū)研究了水流中鋅元素的遷移情況,溝渠能有效降低進(jìn)入河流的農(nóng)業(yè)排水溝渠系統(tǒng)中污染物潛在毒性影響。Smith對(duì)瓦溝水中有機(jī)碳顆粒物和磷的研究表明,溝渠對(duì)有機(jī)碳顆粒物和磷有重要的滯留作用。 在國(guó)內(nèi)也有大量的有關(guān)排水溝對(duì)排水中污染物去除的研究。尹澄清等對(duì)白洋淀水陸交錯(cuò)帶對(duì)陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的截留作用進(jìn)行了初步研究。曲向榮對(duì)遼東灣蘆葦濕地對(duì)陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)凈化作用進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明溝渠對(duì)各種形態(tài)的氮、磷具有很好的滯留作用。姜翠玲等人對(duì)溝渠濕地作了長(zhǎng)期大量的試驗(yàn)研究,如溝渠濕地對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物的凈化能力3。 人工溝渠可以對(duì)各種污染物進(jìn)行截流和去除,但

3、是管理不當(dāng)也可能導(dǎo)致整個(gè)溝渠系統(tǒng)物質(zhì)元素的單向喪失和溝渠系統(tǒng)外環(huán)境的污染和破壞,具有排水功能的溝渠,如果管理不善,可能導(dǎo)致污染物對(duì)水土環(huán)境產(chǎn)生二次污染。Mats Astrom4在西芬蘭通過(guò)兩小溪流水的物理化學(xué)屬性對(duì)比,研究發(fā)現(xiàn)雖然人工排水溝對(duì)流量過(guò)程線沒(méi)有任何重要影響,但是它導(dǎo)致水中Mn、Ca、Mg懸浮物質(zhì)和堿度的增加,TOC和H3O 濃度的降低,而對(duì)Al和Fe來(lái)說(shuō)有一個(gè)控制機(jī)制的變化。Minh和Tucker的研究結(jié)果表明如果不對(duì)溝渠流出物進(jìn)行處理,將會(huì)給溝渠及其周圍的環(huán)境帶來(lái)危害。其中,Jan等人的研究表明其會(huì)造成溝渠富營(yíng)養(yǎng)化。在國(guó)內(nèi),張蕓通過(guò)研究三江平原排水溝渠,得出溝渠排水導(dǎo)致大量離子、

4、營(yíng)養(yǎng)元素和重金屬元素喪失是造成沼澤退化的原因之一5。 2.2 保持物種多樣性 據(jù)加拿大南部魁北克農(nóng)業(yè)景觀物種統(tǒng)計(jì),臨近水溝的濕地本地種比臨近農(nóng)田要多,所以溝渠保存了濕地的種源13。Grootjans等在研究長(zhǎng)期排水對(duì)濕地物種豐富度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),沼澤地中喪失的許多物種在溝渠中存活了下來(lái),溝渠保留了濕地30%上的物種。 在國(guó)內(nèi),費(fèi)永俊等對(duì)荊州市西郊鄉(xiāng)村溝渠濕地植物種類、數(shù)量特征、物種多樣性指數(shù)和植被類型進(jìn)行了初步的研究,研究結(jié)構(gòu)表明:溝渠岸邊植物種類分屬17科35屬39種,群落結(jié)構(gòu)水平分布格局為斑塊狀;溝渠濕地植物10科16屬18種,分為3種生活型,即挺水植物、浮水植物和沉水植物6。 3 存在的問(wèn)

5、題 截止目前,已有相當(dāng)數(shù)量的人工溝渠濕地應(yīng)用于實(shí)際,但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中還是存在各種各樣的問(wèn)題。 3.1 計(jì)算模型研究的滯后 在人工溝渠相關(guān)的模型研究上面也有一些成果。法國(guó)利用修改了的TOPOG水文模型計(jì)算出了人工網(wǎng)絡(luò)(包括溝渠、樹(shù)籬、公路和河流)的匯水面積,并得出溝渠收集的水量要大于公路和樹(shù)籬但是小于河流的一般結(jié)論。Adrian Armstrong利用DITCH模型成功的預(yù)測(cè)了英國(guó)Norfolk Broads和Somerset Levels區(qū)域兩塊濕地水位行為模式,其中土壤的水力導(dǎo)度很大程度上影響著溝渠水位對(duì)潛水位的控制程度7。目前,國(guó)外有關(guān)人工溝渠的水文效應(yīng)研究比較多,但是研究不系統(tǒng),僅停留在

6、某一方面和某一個(gè)過(guò)程的研究上,極不利于人工溝渠水文效應(yīng)的發(fā)揮。國(guó)內(nèi)對(duì)該方面的研究更少,尚屬空白,極不利于濕地、農(nóng)田保護(hù)與管理工作的開(kāi)展。同時(shí),也給設(shè)計(jì)部門(mén)造成了不小的難題。 3.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)較困難 生態(tài)效益評(píng)價(jià)比較困難,目前還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此,人工溝渠濕地的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)顯得比較困難。而且,在人工溝渠的基礎(chǔ)上建立溝渠濕地,難以避免給溝渠的功能產(chǎn)生一定得影響,如何在充分發(fā)揮溝渠輸水功能的前提下,將生態(tài)效益最大化也難于定量計(jì)算與評(píng)價(jià)。經(jīng)濟(jì)效益難于評(píng)價(jià),給溝渠濕地的應(yīng)用與推廣造成了一定的困難。 參考文獻(xiàn) 1郗敏,呂憲國(guó),劉紅玉.人工溝渠的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究綜述J.生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(

7、12):1471-1476. 2Bouldin JL,Milam CD,Farris JL.Evaluating toxicity of Asana XL (esfenvalerate) amendments in agricultural ditch mesocosms J.Chemosphere,2004,56(7):677-683. 3姜翠玲,崔廣柏,范曉秋,章亦兵.溝渠濕地對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物的凈化能力研究J.環(huán)境科學(xué),2004,25(2):125-128. 4Astrom M,Aaltonen EK,Koivusaari J.Effect of ditch in operations

8、on stream-water chemistry in a boreal forested catchment J.Sci. Environ,2001,279(1=3):117=129。5張蕓.排水對(duì)三江平原沼澤濕地土壤中化學(xué)元素的影響J.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2001,17(1):9=12. 6費(fèi)永俊,劉志雄,葉玉娥.荊州市西郊鄉(xiāng)村溝渠濕地植物群落結(jié)構(gòu)初步研究J.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào):自然版,2005,2(2):10-15. 7Bierkens MFP,Wesseling JG.Comparison of two modes of surface water control using a soil water model and surface e