崇明海岸濕地現(xiàn)狀及其在生態(tài)島建設(shè)中的作用

楊世倫，吳秋原，張賽賽，范吉慶，張文祥，史本偉

（1. 華東師范大學(xué)崇明生態(tài)研究院，上海 200062；2. 華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062）

生態(tài)文明建設(shè)愈來愈受到政府和民眾的重視，是當(dāng)前國內(nèi)外的發(fā)展潮流。崇明世界級(jí)生態(tài)島建設(shè)是上海乃至全國的戰(zhàn)略目標(biāo)。作為世界上最大的河口沖積沙島之一，崇明生態(tài)島建設(shè)在國際上具有重要示范作用，而這種示范作用應(yīng)充分體現(xiàn)河口特色。淡—咸水過渡的潮間帶海岸濕地生態(tài)環(huán)境就是河口沙島的重要特色。崇明島是1300多年來長江入海泥沙在河口逐漸堆積形成的產(chǎn)物[1-2]。實(shí)際上，現(xiàn)今崇明島上的陸地都是來自對(duì)海岸濕地的圍墾。僅上世紀(jì)50年代以來圍墾的土地就占崇明島面積的一半以上。

海岸濕地是地球上最有價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)之一[3]。它擁有豐富的生物物種，具固碳功能，為近海魚類提供初級(jí)產(chǎn)品，是魚類的產(chǎn)卵和育嬰場所，能凈化水體，還有消浪護(hù)岸作用[4-7]。鑒于此，海岸濕地應(yīng)成為崇明生態(tài)島建設(shè)的重要內(nèi)容。而其前提是了解海岸濕地的現(xiàn)狀。

本文基于最新遙感影像和海圖的分析以及2018年5月的現(xiàn)場勘測取樣，計(jì)算崇明島潮間帶濕地（理論最低潮位與海堤之間區(qū)域）和鹽沼濕地（潮間帶上部生長高等植物的地帶）的面積，揭示代表性潮間帶斷面的地形、沉積物和植被分布特征，旨在為崇明生態(tài)島建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并豐富學(xué)術(shù)界對(duì)河口濕地的認(rèn)識(shí)。

1 研究區(qū)域

長江是世界級(jí)大河，其長度居世界第三，流域面積居世界第九，徑流量居世界第五，輸沙率（下降前）居世界第四[8]。長江入海泥沙中99%以上為懸沙[9]，多年平均懸沙中值粒徑約為10um[10]，反映大河入海泥沙中細(xì)顆粒組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的特色。

長江河口是典型分汊河口，崇明島位于一級(jí)分汊河槽南、北支之間（圖1）。長江口為中—強(qiáng)潮河口，崇明島四周潮位站的多年平均潮差分別為：徐六涇（南、北支分汊口）2.0m，南門（崇明南岸上游段）2.4m，堡鎮(zhèn)（崇明南岸下游段）2.5m，佘山島、三條（北支下游段）3.0m，靈甸（北支中段）3.1m，青龍（北支上游段）2.6m[11]。豐富的流域來沙和顯著的潮汐作用在長江口塑造了寬闊的潮間帶濕地。在漫長的歷史時(shí)期中，長江三角洲不斷淤漲擴(kuò)大，為人類的生存和發(fā)展提供了廣袤的土地。長江流域人口（目前4.5億）居世界第一[12]。在上世紀(jì)60年代以前，隨著流域土地開墾面積的擴(kuò)大，長江入海泥沙通量增大，三角洲淤漲加快。但是，自那以后（特別是90年代以來），流域建壩和水土保持等人類活動(dòng)導(dǎo)致入海泥沙通量急劇下降，三角洲淤漲速率減小，并于近年出現(xiàn)淤—蝕轉(zhuǎn)型[13-16]。

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Sketch map of study area

2 研究方法

針對(duì)崇明島及其周邊海域，搜集了最新的國家專業(yè)部門測繪的海圖以及谷歌（Google）衛(wèi)星影像圖?，F(xiàn)場標(biāo)定衛(wèi)星影像圖上的潮間帶植被—光灘分界線。采用ArcGIS軟件計(jì)算0 m等深線與岸線（海堤）之間的潮間帶面積以及堤外植被分布面積。現(xiàn)場采用實(shí)時(shí)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（RTK-GPS）測量代表性斷面灘面高程，取灘面表層（5 mm）沉積物樣品，拍攝測量點(diǎn)景觀照片。在室內(nèi)采用美國Coulter激光粒度儀（LS-100Q）測量沉積物粒徑[17]。

3 結(jié)果

3.1 海岸濕地面積和寬度

當(dāng)前崇明海堤外潮間帶面積共425km2，相當(dāng)于海堤以內(nèi)陸地面積（1370km2）的31%。大多數(shù)岸段的潮間帶上部分布著植被（圖2、圖3），植被總面積88.9km2，相當(dāng)于海堤以內(nèi)陸地面積的6.5%。潮間帶濕地的寬度從數(shù)百米至數(shù)千米不等，總體上，崇明東灘最寬，北岸次之，南岸最窄（圖2）。

3.2 海岸濕地植被

崇明潮間帶濕地主要的植被景觀有森林、蘆葦沼澤、海三棱草沼澤、草沼澤、互花米草沼澤。森林分布在崇明島南岸西部和中部鄰近海堤的數(shù)十米至數(shù)百米寬的范圍內(nèi)，尤以崇明西沙濕地（圖2和圖3中斷面S1）的森林發(fā)育最盛。蘆葦是崇明潮間帶分布最廣的植物，除了崇明東灘北部因近期旨在消除入侵互花米草的工程導(dǎo)致植被帶被完全圈圍而僅留下光灘（圖2中的N5、E1和E2斷面）外，在環(huán)島的其他岸段都有蘆葦生長。海三棱草和草都是潮間帶濕地的先鋒植物，通常出現(xiàn)在蘆葦帶的向海一側(cè)（侵蝕岸段例外）。所不同的是，前者分布在鹽度較高的崇明東灘和北岸，而后者分布在鹽度很低的崇明南岸。互花米草出現(xiàn)在崇明北岸東部的N4斷面，反映該入侵種尚未被完全清除（圖2、圖3）。植物種類遠(yuǎn)不只上述幾種，森林中通常還生長著其他低矮植物（例如圖3中S1、S3和S5斷面）。

3.3 海岸濕地地貌

總體上平坦（坡度很?。┑哪酁┦浅缑骱０稘竦刂蟹植甲顝V的地貌。在崇明南岸和北岸西端海岸濕地的泥灘與沼澤之間廣泛發(fā)育侵蝕陡坎，其高度通常數(shù)十厘米（圖2A、F-K，圖3中的N1和S1斷面）。侵蝕陡坎上方往往發(fā)育高于向陸一側(cè)的沖越沉積帶（一般寬數(shù)米）。潮溝在崇明東灘南部（E3斷面）十分發(fā)育，在西沙濕地（S1斷面）也有出現(xiàn)，但在其他岸段少見。人工堆砌的與岸線垂直的塊石—混凝土結(jié)構(gòu)丁壩（長數(shù)百米、寬數(shù)米、高約1米），廣泛見于崇明島南岸。在崇明南岸的某些侵蝕陡坎或其上方相鄰的沼澤中還見有人工堆砌的與岸線平行的防波堤（圖2K）。

3.4 海岸濕地沉積物

崇明海岸濕地沉積物總體上較細(xì)，平均中值粒徑20.4 um，砂、粉砂、黏土的平均含量分別為11.5%、66.5%和22.1%。崇明南岸（中值粒徑27.8um）和東灘（中值粒徑27.1um）濕地沉積物明顯粗于北岸濕地沉積物（中值粒徑8.9 um）（表1、圖4），這與南岸總體上處于侵蝕過程、北岸總體上處于淤漲過程、東灘面向開敞海域（波浪作用較強(qiáng)）密切相關(guān)。除了個(gè)別斷面靠近海堤部分沉積物較粗（是受風(fēng)暴影響所致），橫斷面上沉積物總體上有自岸向海變粗的趨勢(shì)，盡管變化的細(xì)節(jié)過程比較復(fù)雜。最粗的沉積物見于沼澤前緣侵蝕陡坎上方的沖越沉積沙壩（圖5）。

圖2 崇明島潮間帶濕地典型觀測斷面高程 植被帶和地貌景觀Fig.2 Elevation, vegetation and morphological landscape along typical cross-shore intertidal wetland profiles in Chongming Island

圖3 崇明島潮間帶濕地典型景觀Fig.3 Typical landscapes in the intertidal wetlands in the Chongming Island

表1 崇明島潮間帶濕地表層沉積物粒徑參數(shù)特征值統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of grain-size parameters for intertidal wetland sediments in the Chongming Island

圖4 崇明島潮間帶濕地典型觀測斷面沉積物中值粒徑Fig.4 Medium diameter of sediments along typical cross-shore intertidal wetland profiles in Chongming Island

圖5 沼澤前緣沖越沉積沙壩Fig.5 Washover sand bar found at the low marsh edge

4 討論

顯著的潮汐作用和豐富的泥沙來源在崇明島四周塑造了廣袤的淤泥質(zhì)潮間帶濕地。細(xì)顆粒底床沉積物中富含營養(yǎng)物質(zhì)，滋生和維持著從低等藻類到高等鳥類和哺乳動(dòng)物的完整生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的物種具有強(qiáng)烈的溫帶河口濕地特色。調(diào)查結(jié)果表明，崇明島潮間帶濕地面積達(dá)海堤內(nèi)陸地面積的31%，其中潮間帶上部的沼澤—植被帶面積達(dá)海堤內(nèi)陸地面積的6.5%，這就相當(dāng)于在崇明島四周鑲嵌了一個(gè)巨大的自然生態(tài)系統(tǒng)裙邊。崇明生態(tài)島建設(shè)中應(yīng)該充分重視海岸濕地的保護(hù)和利用。其理由如下：（1）海岸濕地是崇明島的重要組成部分，它與堤內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)一樣具有固碳和凈化環(huán)境的功能。（2）海岸濕地具有堤內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)不可替代的特色，包括周期性的潮漲潮落動(dòng)態(tài)過程，廣闊的泥灘、沼澤景觀，豐富的野生動(dòng)植物，獨(dú)特的侵蝕陡坎等地貌景觀。此外，海岸濕地還是崇明島抵御暴風(fēng)浪襲擊的前沿屏障。

崇明生態(tài)島建設(shè)的目標(biāo)是清潔的水、土、氣和高植被覆蓋率，它是通過控制污染性企業(yè)來實(shí)現(xiàn)的。如何使建成的崇明生態(tài)島產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)重大科學(xué)問題。崇明現(xiàn)有的人口密度是上海各區(qū)中最低的。崇明生態(tài)島不僅僅是為崇明人建的，應(yīng)該把崇明生態(tài)島建設(shè)與旅游島、科教文化島建設(shè)有機(jī)聯(lián)系起來。

從崇明生態(tài)—旅游—科教島建設(shè)的角度考慮海岸濕地的定位，需要做到兩點(diǎn)：（1）首先是要保護(hù)海岸濕地。崇明南岸是自然侵蝕后退—人工穩(wěn)定岸段，不能圍墾，圍一點(diǎn)就會(huì)少一點(diǎn)。崇明東灘是自然保護(hù)區(qū)，且近期已出現(xiàn)淤—蝕轉(zhuǎn)型跡象[15]，也不能圍墾。崇明北岸西段（例如N1、N2斷面）一般潮間帶寬不足1km，岸線（海堤）與對(duì)岸相隔僅2-3km，也不宜圍墾。崇明北岸東段（例如N3、N4斷面）潮間帶寬2-3km，江面寬10余km，潮間帶還有一定淤漲或促淤空間，在長江口綜合治理規(guī)劃允許的前提下，可以適度圍墾，但圍墾高程不能太低，至少要保留500m寬的沼澤植被帶。其次是要充分利用海岸濕地。除了受保護(hù)的海岸濕地本身發(fā)揮的生態(tài)環(huán)境效益外，還可利用其旅游、科教價(jià)值。崇明海岸濕地具有生物多樣性和景觀多樣性，且空氣清新，是休閑旅游的好去處。在不影響海堤防洪功能的前提下，可以把環(huán)島海堤建設(shè)成休閑旅游長廊，舉辦諸如國際自行車邀請(qǐng)賽、馬拉松比賽、徒步等賽事。選擇特色鮮明的岸段建造在海岸濕地上穿行的觀賞棧橋（采用崇明本地的樹木作為原料）。崇明西灘濕地是一個(gè)成功的例子，但僅僅有崇明西灘濕地是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在其他岸段可以仿效崇明西灘濕地的某些做法，但規(guī)模可以減小，結(jié)構(gòu)簡易，供游人自由出入，不用專職人員管理。這方面的規(guī)劃可以和旅游度假村、會(huì)議中心、科技基地建設(shè)等結(jié)合起來考慮。