黄河河口湿地特色资源利用

第1章绪论 1.1背景 河口湿地是在海洋、陆地和河流多重作用下形成的，是融淡水、海水、咸淡水和潮滩湿地等为一体的系统（黄桂林等，2006;Jiang et al.，2015）。河口湿地通常具有丰富的水、油、汽、港口和生物资源，是人类活动*为集中的区域之一（宋晓林和吕宪国，2009）。黄河河口（又称黄河口）湿地位于黄河入海口处，其独*的自然地理位置和气候特征使该地区蕴藏着丰富的湿地资源。由于黄河挟带大量泥沙入海，黄河河口每年向海延伸平均达2.2km2，造陆约32.4hm2。黄河河口的面积逐年增大，是世界上土地面积自然增长*快的地区之一。1992年，国务院正式批准成立山东黄河三角洲国家*自然保护区，保护湿地生态系统及珍稀濒危鸟类为主体的多功能湿地生态系统类型。该保护区地理位置独*，地势平坦，土地辽阔，生物资源丰富，生态环境质量良好，是中国暖温带*年轻、*广阔、保存*完整、面积*大的湿地保护区。 人口增长及快速发展的社会经济，对河口湿地资源的开发利用需求日益迫切。而不合理的开发利用导致河口湿地生物量锐减，生态系统失衡。杞柳（Salix integra）和柽柳（Tamarix chinensis）灌丛是黄河河口湿地的重要植被，也是黄河三角洲湿地生态系统的重要组成部分。但自20世纪60年代以来，毁林种粮现象普遍，天然灌丛已被砍伐殆尽，现在只零星残存在自然保护区内。黄河三角洲原有草地18.5万hm2，具有大力发展天然草地畜牧业的优势。随着滩涂开发、水产养殖、道路建设和种植业的不断发展，天然草地面积急剧减小，每年减少天然草地约10000hm2，现存草场的生产力也严重退化，产草量和理论载畜量都大幅度降低。随着城镇化水平的不断提高，大片的林木、草地、池塘等湿地被工厂、村庄、城镇和道路所占用，导致湿地天然植物和动物资源受到严重威胁。此外，为黄河三角洲带来经济繁荣的石油开发也影响着湿地生态系统。油田作业及配套设施的建设，对湿地生境和生物多样性构成了威胁，尤其是原油污染和突发性环境污染，对整个湿地生态系统的破坏难以估量。 河口湿地具有特殊的地形地貌，水位和盐度存在明显的时空差异，形成了多样的生境类型，为许多生物提供了栖息和繁殖场所（黄桂林等，2006）。湿地生物资源保护与可持续利用是湿地资源保护的重要内容（刘红玉等，2009）。鉴于植物资源具有易获取、生物量大和可再生等优势，其开发利用途径较为广泛，被用于生产燃料、植物肥料、饲料添加剂、造纸、工艺品和生物质炭等（Yang et al.，2009;Toumpeli et al.，2013;孟庆瑞等，2017;侯利萍等，2019）。随着我国贝类养殖和加工业的快速发展，每年产生大量的贝壳。这是一种可开发利用的潜在资源，可用作土壤改良剂、吸附剂、建筑材料、催化剂和生物填料等（Li et al.，2012;Yao et al.，2014;代银平等，2017）。微生物资源因获取较难、产品生产过程复杂和开发技术要求高等，鲜被开发利用。 当前在河口湿地资源的开发利用中，人们重点关注的是“利用”，缺乏对可持续发展和生态保护的考虑。资源的开发利用模式不完善，可能会导致河口湿地结构和功能严重受损，影响河口湿地生态系统的健康稳定。另外，已开发的生物资源欠缺深度开发，存在资源浪费等问题。因此，实现河口湿地生物资源的可持续开发利用，急需统筹考虑开发利用效率、湿地生态系统完整性保护和生态恢复。 1.2黄河河口湿地概况 1.2.1自然地理概况 （1）地理位置 本书中黄河河口湿地是指山东黄河三角洲国家*自然保护区所在范围。该区位于山东省东营市的黄河入海口处，北临渤海，东靠莱州湾，介于东北亚内陆和江淮平原之间，地理坐标为118°33′E～119°20′E，37°35′N～38°12′N，包括黄河入海口和1976年以前引洪的黄河故道两部分。由于黄河挟带大量泥沙入海，黄河河口湿地向渤海以每年2～3km2的速度推进，形成我国暖温带保存*完整、*广阔、*年轻的湿地生态系统。 （2）气候 黄河河口湿地地处中纬度，位于暖温带，背陆面海，受欧亚大陆和太平洋的共同影响，属于暖温带半湿润大陆性季风气候区，四季分明，冬寒夏热，温差明显。黄河河口湿地年平均日照时数为2590～2930h，太阳总辐射量为514.2～543.4kJ/cm2，年平均气温为11.7～12.6℃，极端*高气温为41.9℃，极端*低气温-23.3℃，年降水量为530～630mm，且70％发生在夏季，占全年降水量的50%～70%，年平均蒸散量为750～400mm，全年平均风速为3.1～4.6m/s（张华杰，2016）。基本气候特征为：春季干旱多风，早春冷暖无常，常有倒春寒出现，晚春回暖迅速，常发生春旱；夏季炎热多雨，温高湿大，有时受台风侵袭；秋季气温下降，雨水骤减，天高气爽；冬季天气干冷，寒风频吹，雨雪稀少，主要风向为北风和西北风。 （3）地质地貌 黄河河口湿地土壤是黄河改道、尾闾摆动、海岸线变迁、海水侵袭等多种因素的综合作用结果，成土绝大部分是近百年新淤积而成，且土壤层次复杂，砂黏相间。同时，新生陆地还在不断加入到土壤演替的系列中，从而表现出各成土类型、不同成土阶段并存的分布格局，使得土壤的空间分异呈现由沿海到内陆、以黄河河床为中轴向两侧递变的“十”字形的空间格局，以黄河为基轴，向两侧延伸，盐化程度也随之加重，土壤类型也基本上依次分布着潮土、盐化潮土、潮盐土。沿海地区土壤含盐量较高，维持在0.8%以上，大部分土地为光板地，尚未进入生物成土过程，为海浸盐渍母质。 黄河河口湿地地势平坦宽广，海拔高2～5m，东西比降1/1000左右。地貌特征受近代黄河河口的形成与演变所控制，微地貌形态复杂，主要的地貌类型有河滩地（河道）、河滩高地与河流故道、决口扇与淤泛地、平地、河间洼地与背河洼地、滨海低地与湿洼地以及蚀余冲积岛和贝壳堤（岛）等。同时，人类活动（黄河改道，修建黄河大堤、海堤和高速公路，城建以及石油开采等）也在剧烈地改变着该区的微地貌形态。 （4）水文特征 流经黄河河口湿地的客水河道有黄河、小清河和支脉河，其中，黄河是流经*长、影响*深刻、*广泛的河流，在山东省东营市内控制流域面积为5400km2；小清河在东营市内控制流域面积为594km2，多年平均入境水量为5.82×109m3；支脉河在东营市内控制流域面积为1129km2，多年平均入境水量为2.86×109m3。东营市境内控制流域面积在100km2以上的排涝河道有11条，其中黄河以北有马新河、沾利河、草桥沟、挑河、草桥沟东干流、褚官河、太平河，前五条独流入海，后两条汇入潮河。黄河以南有小岛河、永丰河、溢洪河、广利河，均独流入海。 基于黄河河口水沙控制站利津站1950～2010年的水文资料（张爱静，2013），从20世纪70年代开始，由于黄河两岸工农业生产用水，特别是引黄灌溉的发展，利津站年径流量大幅度降低，1972年，黄河出现**次断流现象。1972～1999年，利津站共有22年出现断流，断流现象呈现断流年份不断增加、断流次数不断增多、断流时间不断延长、首次断流时间提前、断流河段不断上延等特点。例如，70年代断流6年14次86天，80年代断流7年15次107天，而90年代几乎年年断流，断流60次898天，其中1997年断流长达226天。自1999年黄河小浪底工程进行水量统一调度及黄河中下游协调用水后，黄河断流问题基本得到解决，2000年起断流现象消失，利津站年径流量逐渐增加，2003～2010年年平均径流量为1.83×1011m3，达到1985～1990年的年平均径流量水平。 1.2.2生物资源概况 截至2021年，黄河河口湿地现共有野生动物1630种，鸟类由1990年的187种增加到2021年的371种，其中国家一级保护鸟类由5种增加到12种，国家二级保护鸟类由27种增加到51种，数量由200万只增加到600万只。国家一级保护鸟类有丹顶鹤、白头鹤、白鹤、大鸨、东方白鹳、黑鹳、金雕、白尾海雕、中华秋沙鸭、遗鸥等，国家二级保护鸟类有灰鹤、大天鹅、鸳鸯等。珍稀濒危鸟类逐年增多，每年春、秋候鸟迁徙季节，数百万只鸟类在这里捕食、栖息、翱翔，成为东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙重要的中转站、越冬栖息地和繁殖地，被国内外专家誉为“鸟类的国际机场”。黄河河口湿地植物资源丰富，共有植物685种，以水生植被和盐生植被为主。无大面积的天然阔叶林，植被种群组成简单，草本占优，建群种较少。盐地碱蓬（Suaeda salsa）、柽柳和罗布麻广泛分布，芦苇（Phragmites australis）集中分布面积达267km2，国家二级重点保护植物野大豆集中分布面积达43km2。自然植被覆盖率达55.1%，是中国沿海*大的新生湿地自然植被区。 1.2.3土壤状况 根据已有研究，黄河三角洲自然保护区土壤碳、氮、磷含量平均值分别为4.78g/kg、0.32g/kg和0.53g/kg。土壤碳、氮含量均远低于全国平均水平（10g/kg和0.65g/kg），土壤磷含量略低于全国平均水平（0.56g/kg）（刘兴华等，2018）。 潮间带盐沼0～40cm深度土壤中，全碳、有机碳和全氮的储量分别为9489～12239g/m2、4321～8738g/m2和33～121g/m2，比其他滨海湿地略低。土壤全碳、全氮和无机氮以无机碳、有机氮和铵态氮为主，全碳、有机碳、全氮、有机氮和硝态氮含量随着土壤深度增加而降低，无机氮和铵态氮含量随着土壤深度增加先增加后减少。天然和恢复盐沼表层土壤全磷含量为416.44～714.33mg/kg，平均值为541.58mg/kg，略高于全国平均水平。除盐地碱蓬盐沼外，恢复芦苇盐沼和裸盐沼的土壤全磷含量比天然盐沼低13.86%和12.2%。在土壤各形态磷中，无机磷含量*大，其他依次为残余态磷、有机磷。恢复芦苇盐沼的有机磷含量显著低于天然盐沼，有植物盐沼的土壤磷含量高于裸盐沼（贾佳等，2015）。 黄河三角洲表层土壤（0～20cm）Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg的平均含量分别为27.87mg/kg、79.19mg/kg、69.01mg/kg、0.383mg/kg、21.98mg/kg、33.42mg/kg、13.76mg/kg、0.025mg/kg（王颜昊等，2019）。除Cd外，其他重金属含量平均值均小于国家二级标准值；各重金属空间分布均呈现自西北向东南递减的趋势，且实验区含量*高，核心区含量*低；Hakanson潜在生态风险指数评价表明，Cd为中等至较强生态危害，其余重金属单项均为轻微生态危害；保护区综合潜在生态风险为轻微至中等生态危害，呈实验区>缓冲区>核心区的规律。 2018年7月，研究团队在黄河口油田区布设了5个样地采集土壤样品测定土壤背景值，土壤的基本理化性质如pH、有机质（OM）、阳离子交换量（CEC）、有效磷（AP）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、速效钾（AK）含量以及重金属Cd和As含量（表1-1）。结果显示，黄河口油田区土壤pH为7.34～7.79，呈碱性或弱碱性。根据全国统一划分的六级制养分分级标准，黄河口油田区土壤养分含量处于中等及以下水平，其中土壤有机质含量（2.68～29.21mg/g）处于中等及以下水平，有效磷含量（14.8～18.94mg/kg）处于中等水平，全氮含量（0.4～0.9mg/g）处于缺乏及以下水平，全磷含量（0.45～0.61mg/g）处于很缺乏水平，全钾含量（14.62～16.38mg/g）处于缺乏水平，速效钾含量（49.77～118.43mg/kg）处于中等及以下水平。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618—2018），黄河口油田区Cd含量为1.19～3.47mg/kg，超过土壤污染风险筛选值（