一种滨海人工湿地生态养护系统及生态养护方法

摘要

本发明公开了一种滨海人工湿地生态养护系统及生态养护方法，该系统包括鱼虾生态种养区、卤虫增养殖区和提溴制盐区，所述鱼虾生态种养区侧面设置进水渠，用于将海水或半咸水引入鱼虾生态种养区；所述鱼虾生态种养区与卤虫增养殖区之间设置沉降与生物净化渠，用于将鱼虾生态种养区内的含有鱼虾粪便的有机高浓度盐水输送到卤虫增养殖区；所述卤虫增养殖区与提溴制盐区之间设置排水渠，用于将卤虫增养殖区长时间蒸发形成的高卤水输送到提溴制盐区；所述鱼虾生态种养区和卤虫增养殖区内均建设有水鸟栖息岛。本发明所公开的系统及方法能够实现湿地水系、食物链双循环的生态维护，以保障其湿地属性和生物链丰富安全。

说明书

技术领域

本发明涉及湿地生态领域，特别涉及一种滨海人工湿地生态养护系统及生态养护方法。

背景技术

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，是地球上生物生产力极高和生物多样性极其丰富的生态系统类型。根据《湿地公约》的定义，湿地是指天然的或人工的，永久的或暂时的沼泽地、泥炭地、水域地带，带有静止或流动、淡水或半咸水及咸水水体，包括低潮时水深不超过6米的海域，具有巨大的生态效益与环境功能，被誉为“地球之肾”。

湿地也是鸟类及多种野生动物的繁殖栖息地，蕴藏着丰富生物多样性和水资源，在保护生态环境、保持生物多样性以及发展社会经济等方面都具有不可替代的重要作用。黄渤海沿岸是我国东部沿海候鸟南北迁徙和东亚—澳大利西亚候鸟迁徙的重要“驿站”，鸟类在此停留、涉水、栖息、取食和繁衍后代。近年来，随着港口、工业园区、沿海城市化等依托湿地环境进行的重点建设项目的实施比比皆是，不仅使得湿地面积大大减少，并且受到包围封闭、水源断流的威胁。

2017年以来，各地区对湿地保护中出现的违法违规现象进行了整改，尤其对核心区和缓冲区违法违规的水产养殖进行了五年内分期分批的退养还湿，以减轻对湿地水污染、生物多样性下降、鸟类栖息地的干扰。然而在相应的条件下，作为人工干预的湿地例如水产养殖池塘、鱼苇水塘，在不合理的干预下对湿地结构、动植物资源和生态环境将产生很大影响。当前，在渤海湾沿岸已有诸多湿地盲目退养，要么只“退养”未能得到“还湿”，形成死水不通流，湿地全面干涸、盐碱化、植被干枯；要么筑坝后大水漫灌，使得生态单一、水草消失；其最后的结局都是使湿地功能全面退化、生物链丰度锐减、无鸟类栖息等后果。所以，人工湿地的养护方法是关键。

湿地功能区域的多样性也要求湿地保护方式的多样化。在渤海湾沿岸，高咸水、半咸水、淡水交织。高咸水、半咸水湿地作为湿地的一种，主要是用来制盐、卤虫养殖或水产养殖。但随着切断水源或盲目退养，高咸水、半咸水湿地面临着无水供给、生物链锐减，最后导致盐渍化、无水草、无鱼虾、无鸟类过往迁徙的境地。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种滨海人工湿地生态养护系统及生态养护方法，实现湿地水系、食物链双循环的生态维护，以保障其湿地属性和生物链丰富安全。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种滨海人工湿地生态养护系统，包括鱼虾生态种养区、卤虫增养殖区和提溴制盐区，所述鱼虾生态种养区侧面设置进水渠，用于将海水或半咸水引入鱼虾生态种养区；所述鱼虾生态种养区与卤虫增养殖区之间设置沉降与生物净化渠，用于将鱼虾生态种养区内的含有鱼虾粪便的有机高浓度盐水输送到卤虫增养殖区；所述卤虫增养殖区与提溴制盐区之间设置排水渠，用于将卤虫增养殖区长时间蒸发形成的高卤水输送到提溴制盐区；所述鱼虾生态种养区和卤虫增养殖区内均建设有水鸟栖息岛。

上述方案中，所述卤虫增养殖区和提溴制盐区并行分布于所述鱼虾生态种养区的一侧，所述沉降与生物净化渠位于鱼虾生态种养区和卤虫增养殖区以及提溴制盐区之间，且环绕卤虫增养殖区；所述进水渠位于鱼虾生态种养区远离卤虫增养殖区以及提溴制盐区的一侧。

上述方案中，所述进水渠和排水渠以及沉降与生物净化渠上均设置提水泵。

上述方案中，所述水鸟栖息岛周边建设有浅水区和深水区。

一种滨海人工湿地生态养护方法，采用上述的一种滨海人工湿地生态养护系统，包括如下过程：

在鱼虾生态种养区进行鱼虾的生态增养殖、维护和生物量调控；在卤虫增养殖区进行卤虫的增养殖、维护和生物量调控，利用收获的卤虫为鱼虾生态种养区的鱼虾提供食物；通过沉降与生物净化渠将鱼虾生态种养区内携带有机物颗粒的高浓度盐水输送到卤虫增养殖区供卤虫利用和食用；进水渠和排水渠进行系统内维持各功能区的水源保障，起到连接各功能区及其水注入和水排出作用；水鸟栖息岛为迁徙的水鸟提供栖息场所，鱼虾生态种养区和卤虫增养殖区内的鱼虾和卤虫作为食物供鸟类摄食；卤虫增养殖区经过长时间蒸发所产生的高浓度卤水进入提溴制盐区进行提溴和制盐。

进一步的技术方案中，春季3～4月份，在卤虫增养殖区池水中投放卤虫卵并孵化幼体，生长到成虫后再孵化增殖幼体，周而复始的繁衍生长；期间为卤虫定期补充益生菌、肥藻膏和发酵有机质；5～9月上旬用拉网收取部分活体卤虫，9月下旬到10月抄网收取卤虫卵，在此期间，定期进行收获。

进一步的技术方案中，5月中旬投放对虾和鱼类苗种。

通过上述技术方案，本发明提供的滨海人工湿地生态养护系统及生态养护方法具有如下有益效果：

1、以卤虫种养为核心的湿地生态养护系统通过形成“鱼虾生态种养区→沉淀与生物净化渠→卤虫增养殖区”等几个功能区的自我水循环，经过人工管理确保水系畅通保障人工湿地的湿地保水功能，弥补了咸水人工湿地彻底退养所产生的无水补给而导致的干枯、盐渍化和湿地功能退化的不足，从根本上解决了咸水人工湿地盲目退养所面临的植被枯死、无鱼虾、无鸟类栖息的困境。该系统可实现咸水、半咸水的连接互通，通过不同盐度水资源的充分应用，水资源的自我净化和节水循环利用，基本实现了零排放。而普通养殖方式往往是大排大放或者简单利用后就排放如海，水资源利用率较低。

2、沿海湿地盐碱地海水多因不断蒸发，加之干旱地区湿地不能充分补水的实际困难，最终便形成高咸水。本发明引入卤虫增养殖的妙处在于利用这种高咸水增养殖卤虫。卤虫在系统中兼有两大作用：一是卤虫的净化作用，即摄食因长期不换水而积累的有机物以及单胞藻、桡足类、枝角类等浮游生物；二是卤虫作为食物链核心作用：为系统中虾、鱼生长提供活性饵料，替代了人工饵料的投喂。同时，虾鱼也为鸟类提供丰富的大型食材，在食物层级上构成了系统内的食物链循环。

3、本发明的生态养护系统实现了卤虫、卤虫卵、虾、鱼类等水产生物的增养殖，保障给鸟类觅食种类不同、大小兼有的多营养层级食物，为不同种类和规格的涉禽、游禽、猛禽等鸟类提供多样化生物饵料和栖息觅食场所，甚至保障低温时期供给鸟类充足的食物(如卤虫、卤虫卵)，实现了滨海湿地满足鸟类栖息、摄食、繁殖的生态功能。

4、在低密度增养殖方式下，通过提高基础生产力，不投饵、不用药，实现了人放天养的生态种养模式。由此看来，卤虫增养殖是核心环节，它既解决了池水盐度逐步升高的问题，也突破了因生态种养池水有机物过度积累的难题，为湿地退养、开展生态种养建立了新方法、新途径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的滨海人工湿地生态养护系统布局示意图。

图中，1、鱼虾生态种养区；2、卤虫增养殖区；3、提溴制盐区；31、提溴区；32、制盐区；4、沉降与生物净化渠；5、进水渠；6、排水渠；7、水鸟栖息岛；8、提水泵；9、河流；10、道路；11、挡板；12、闸门；13、拦河坝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

在唐山曹妃甸区某湿地保护区内有14000亩水产养殖区，经过退养整改形成以卤虫种养为核心的生态养护系统试验，如图1所示，该系统内布局几个功能区：鱼虾生态种养区1、卤虫增养殖区2、提溴制盐区3，提溴制盐区3分为提溴区31和制盐区32。卤虫增养殖区2和提溴制盐区3并行分布于鱼虾生态种养区1的一侧，沉降与生物净化渠4位于鱼虾生态种养区1和卤虫增养殖区2以及提溴制盐区3之间，且环绕卤虫增养殖区2；进水渠5位于鱼虾生态种养区1远离卤虫增养殖区2以及提溴制盐区3的一侧，排水渠6位于卤虫增养殖区2和提溴制盐区3之间。其中卤虫增养殖区27380亩，鱼虾生态种养区16160亩；为便于管理进行分隔成70～120亩的多个池塘，其它沟渠道及道路10占地460亩。在鱼虾生态种养区1建造5座水鸟栖息岛7，在卤虫增养殖区2建造4座水鸟栖息岛7，营造相对独立的环境，为鸟类栖息、摄食、繁殖提供空间和条件。进水渠5和排水渠6以及沉降与生物净化渠4上均设置提水泵8。沉降与生物净化渠4内间隔设置挡板11，便于大颗粒物的沉降。沉降与生物净化渠4下游设置闸门12。进水渠5一侧还布置有道路10和河流9。河流9内设置拦河坝13，将海水和半咸水隔开。

该系统的运营管理通过以下过程完成：

1、卤虫增养殖区2进行卤虫的增养殖、维护和生物量调控。在渤海湾曹妃甸，根据区域环境承载力，增殖投放丰年虫卵时间为3月～4月，水温8～13℃，投放密度为300g～500g/亩，水温13～18℃孵化出幼体。水温升高至15～30℃条件下卤虫卵孵化达到高峰，其幼体生长迅速，2～3周生长到成虫，成虫携卵后再孵化成幼体，周而复始的繁衍生长。在此生长阶段可根据水质变化情况，为卤虫定期补充益生菌、发酵有机质、肥藻膏，提高基础生产力。5～9月上旬，定期用聚乙烯密网制成的拉网在池中直接收取部分活体卤虫成体；9月下旬到10月采用80～100目的抄网收取卤虫卵。在此期间，鸟类可前来自由取食。同时，定期进行适度收获，一方面控制区域内的卤虫生物量；另一方面，应用收获的卤虫为鱼虾生态种养区1的对虾、鱼类提供食物，一般收获量为现有卤虫密度的50％～70％。

2、鱼虾生态种养区1进行鱼虾的生态增养殖、维护和生物量调控。春季水温回升至8～13℃时进行饵料生物卤虫卵的投放，投放密度为300g/亩，饵料生物培育至5月中旬投放对虾和鱼类苗种，对虾投放1.6cm的苗种，投放密度为1.5～2万尾/亩，鱼苗投放密度为200～300条/亩。并根据池塘中卤虫的数量，及时从卤虫增养殖区2收取卤虫进行饵料的补充。合理控制对虾和鱼类的生物量，定期捕获部分鱼虾出池。在此期间，卤虫虫体、对虾、不同规格鱼类等作为食物供鸟类前来自由摄食。

3、沉降与生物净化渠4为鱼虾生态种养区1与卤虫增养殖区2的联通渠道，形成“鱼虾生态种养区1→沉淀与生物净化池→卤虫增养殖区2”的水循环。鱼虾生态种养区1内形成大量颗粒物等不同形态的有机物，经过该渠道进行沉降，并经过添加芽孢杆菌、硝化细菌等进行生物降解净化，再输送到卤虫增养殖区2供卤虫食用。

4、进水渠5和排水渠6进行系统内维持各功能区的水源保障，起到各功能区水系的连接和注入排放功能；并在候鸟迁徙回归期间对系统进行水位调控(0～30cm浅水区)，为候鸟觅食提供栖息地。

5、根据各种鸟类习性营造水鸟所需栖息岛。在生物饵料多样性高的鱼虾生态种养区1内营造水鸟栖息岛7，并扩大周边浅水区和深水区。水鸟栖息岛7横切面为等腰梯形结构，高度为3m，梯形上端长度为20m，下端长度为80m，岛的坡比约1:10。水鸟栖息岛7上每平方米堆放200～300克石硝(直径大小0.5～2cm的石子)为一处巢区。水鸟栖息岛7周边留有0～30cm浅水区，为水鸟提供栖息觅食场所；此外，在栖息岛浅水区外挖掘3～4m的深水区，为保障冬季鱼虾存活提供条件。依据季节气候变化，同时根据鸟类生长和迁徙规律，适时调节、控制生物量，为鸟类提供充足的食物。

6、随着鱼虾生态种养区1池水的蒸发，盐度上升到40以上时，将部分池水排放到沉淀与生物净化渠进行有机物颗粒的沉降和净化，其后进入到卤虫增养殖区2。卤虫增养殖区2的池水盐度保持在60～120，适于卤虫的生长和繁殖。经长时间蒸发其盐度大于120时，利用管道将其排放至提溴制盐区3进行提溴和制盐，实现水资源的终极利用，在整个增养殖过程中达到零排放。

生态效益：

通过本实施例各功能区的设置，鱼虾生态种养区1、沉降与生物净化渠4、卤虫增养殖区2中的有害物质亚硝酸盐和氨氮含量较低，说明系统结构设置合理、净化功能良好。该系统通过水资源的自我净化、节水循环利用以及不同盐度水资源的充分应用，基本实现了零排放。同时，卤虫摄食有机物以及单胞藻、桡足类、枝角类等浮游生物，也为系统中虾、鱼生长提供活性饵料，虾鱼再为鸟类提供丰富的大型食材，在食物层级上构成了系统内的食物链循环。这种模式符合湿地生态维护的要求。

在生态种养过程中，丰年虫可进行适度收获，用作虾鱼生态种养区的活饵料或进行加工成为冰冻饵料。一般收获量为现有密度的50％～70％左右；鱼虾生态种养区1，一般收获量为现有密度的50％左右。鸟类食用的虾类和卤虫为投苗总量的20％到30％。此外，鱼类、小杂虾(小白虾、乌虾)、以及贝类(如蓝蛤、白蛤、花蛤、钉螺等贝类)全部供鸟类摄食，总量达到10～15公斤/亩以上。其丰富的生物饵料对鸟类的迁徙、栖息和觅食提供了良好生态环境。

根据候鸟护航行动调查数据显示，2015年曹妃甸湿地保护区东方白鹳总数量为700只，2016年为1200只，2017年数量为1800只，2018年增加至2500只以上，占全球总量的80％以上。据不完全统计，本试验系统内2015-2018年东方白鹳总数分别为200只、350只、500只和800只，约占曹妃甸湿地保护区东方白鹳总量的三分之一。2018年实施生态种养以来，招引鸟类的生态效应显著提高。

经济效益：

2018年，8～10月收获对虾总产量为14.9万公斤，亩产为41.6公斤，经济效益约1200-1500元/亩。丰年虫鲜虫收获总产量为451.2万公斤，平均亩产为940公斤，经济效益约5000-6000元/亩；丰年虫卵收获总产量为3.1万公斤，平均亩产6.46公斤。

实施例2

在唐山曹妃甸湿地保护区的西北部，前期约有8100亩进行水产养殖为主，经过退养整改形成以卤虫种养为核心的生态养护系统试验，该系统内布局几个功能区：鱼虾生态种养区1(A区)、沉降与生物净化渠4(B区)、卤虫增养殖区2(C区)、提溴制盐区3，提溴制盐区3分为提溴区31和制盐区32。卤虫增养殖区2和提溴制盐区3并行分布于鱼虾生态种养区1的一侧，沉降与生物净化渠4位于鱼虾生态种养区1和卤虫增养殖区2以及提溴制盐区3之间，且环绕卤虫增养殖区2；进水渠5位于鱼虾生态种养区1远离卤虫增养殖区2以及提溴制盐区3的一侧，排水渠6位于卤虫增养殖区2和提溴制盐区3之间。

1、鱼虾生态种养区1(A区)：项目实施地的北部区域设置鱼虾生态养殖区，该区域面积约为2600亩。根据鱼虾生态养殖的特点，建设大水面鱼虾池塘进行养殖，有利于池塘水质的稳定，减少人为对保护区的干扰。将区域内的小型池塘(20～50亩/个池)的岸堤拆除并平整，形成约850～900亩的大水面池塘3个。

2、沉降与生物净化渠4(B区)：该区域为生物饵料繁殖区，面积约为500亩。将该区域内的堤坝拆除并平整，并且对池塘进行加深，池塘深3～4m，整合成大水面的半卤水过渡池塘(半卤过渡区)，以维持湿地环境的稳定。池塘整合和加深产生的土进行堤坝维护，加固和加高周边堤坝。经过池水蒸发、有机物沉淀、饵料生物培养向卤虫养殖区输送新鲜高盐度盐水和生物饵料。

3、卤虫增养殖区2(C区)：位于项目实施地的南部，该区域面积约为5000亩，主要以高卤水增养殖卤虫为主。对该区域进行的池塘进行整合的同时，建立进排水或溢水管道，保障区域内水的稳定供给和输出，对低矮堤坝进行增高加固，防止汛期卤水的外溢。

4、利用水泵将半咸水(盐度2～3‰)泵入鱼虾生态种养区1，再把鱼虾生态种养区1含有丰富有机物的排放水排入沉降与生物净化渠4，水源在两个功能区域不断的蒸发，盐度也不断提高至30以上。在沉降与生物净化渠4和卤虫增养殖区2之间架设直径1m的排水渠6，经过蒸发后的半咸水通过提水泵8由排水渠6泵入卤虫增养殖区2。其后，卤虫增养殖区2随着水分的不断蒸发，水的盐度不断增高到100以上，其高卤水再由管道泵入提溴制盐区3进行提溴或制盐。

5、水鸟栖息岛7：项目区域内的鱼虾生态种养区1内建设3处水鸟栖息岛7，卤虫增养殖区2建设5处水鸟栖息岛7，每个直径50～60m，距基底高度3～4m左右，岸堤下边缘留有约0～30m的浅水区，呈缓坡，坡比约1:10。同时，在水鸟栖息岛7上布设人工植被、假树干、石硝、淡水洼等，利于鸟类的栖息和繁殖。

生态效益

通过鱼虾生态种养区1、沉降与生物净化渠4、卤虫增养殖区2等功能区的设置，实现了水资源自我净化、节水循环利用以及不同盐度水资源的充分应用，基本实现了零排放。小型池塘进行整合，防止人为干扰大弊端，利于池水水质稳定。同时，卤虫摄食有机物以及单胞藻、桡足类、枝角类等浮游生物，也为系统中虾、鱼生长提供饵料，虾鱼再为鸟类提供丰富的大型食材，在食物层级上构成了系统内的食物链循环。通过大水面、水鸟栖息岛7营造及人放天养措施，促进系统内水质的自净能力，提高人工湿地系统中物种的多样性，实现鸟类种类和数量的双增长。

经济效益

按照人放天养生态增殖区，鱼类苗种投放密度为300尾/亩、南美白对虾和日本沼虾苗种3000尾/亩、中华绒螯蟹20只/亩，按照成活率65％、鸟类摄食约20％，冬季留存10％，以收获其总生物量的35％计算，预计每年可捕获40kg/亩的鱼产品，虾蟹类可捕获20kg，每亩直接经济产值约2000元。该区域实际水面面积约2340亩，经济收入468万元。生物饵料繁殖区面积500亩，每亩投放梭鱼200尾，南美白对虾2000尾、中华绒螯蟹20只。同理，预计每年可捕获10kg/亩的鱼产品，虾蟹类可捕获35kg，每亩直接经济产值约3500元；实际水面面积约450亩，经济收入157.5万元。综上，湿地保护区试验区生态养护的年经济收入约625万元。

在渤海湾沿岸已有诸多湿地盲目退养，导致湿地盐碱化、植被干枯，生物多样性锐减。事实证明：以卤虫种养为核心，保障了湿地属性和生物链维护。这一系统中，有了卤虫的增养殖才会实现了湿地水系的循环净化、零排放，以及多营养层级的食物链循环。可以说卤虫是盐碱湿地活力生息的金钥匙，是“双循环”的使者。同时也表明，ABC系统应用也具有良好的生态和经济效益，为滨海盐碱湿地的退养还湿行动探索出一套新方法、新途径。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。