廈門濱海濕地紅樹林資源與互花米草入侵分布

劉亞軍，鄭秋燕，郭玉清，汲珊珊，陳建春，李 軍，劉愛原

(1.集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，福建 廈門 361021；2．廈門市海洋與漁業(yè)研究所，福建 廈門 361008；3.集美大學(xué)圖書館，福建 廈門 361021)

0 引言

紅樹林是生長在熱帶與亞熱帶海灣、河口潮間帶灘涂上特有的木本植物群落，處于陸地與海洋的過渡區(qū)域[1]。紅樹林濕地具有防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護(hù)堤、凈化海水和空氣等多種生態(tài)功能，同時(shí)還具有重要的科研、科普教育與旅游價(jià)值。由其主導(dǎo)形成的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)在維持濱海濕地生產(chǎn)力、生物多樣性、環(huán)境及海岸安全等方面發(fā)揮著巨大的作用[2]。

大約25%的世界海岸線有紅樹林的分布，涉及112個(gè)國家或地區(qū)。我國紅樹林分布區(qū)域位于世界紅樹林分布區(qū)的北緣[3]。近幾十年來，我國紅樹林地區(qū)遭受到嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致紅樹林大面積減少[4]。同時(shí)，互花米草作為全球性的入侵種，對(duì)我國海洋生物多樣性和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響[5]。

廈門海岸線長達(dá)254 km，灘涂面積廣闊，加上又位于九龍江出海口，有淡水補(bǔ)充，適用于紅樹林生長的天然宜林地面積巨大。過去由于港灣圍海造田、圍灘養(yǎng)殖和填灘造陸等，廈門海岸紅樹林面積從20世紀(jì)60年代初的320 hm2降至2004年的43 hm2[6]。紅樹林的消失嚴(yán)重影響了廈門海灣的生態(tài)系統(tǒng)，使得生物多樣性和濱海環(huán)境質(zhì)量下降。與此同時(shí)外來物種互花米草入侵，使紅樹林的保護(hù)和恢復(fù)重建迫在眉睫[7]。但目前還沒有廈門灣紅樹林資源面積、分布及生長狀況的完整數(shù)據(jù)，也缺乏互花米草入侵區(qū)域、面積及分布的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。本研究擬采用無人機(jī)巡視、衛(wèi)星遙感圖像分析等信息化技術(shù)與傳統(tǒng)方法集成的方式，調(diào)查廈門灣濱海濕地紅樹林面積、分布及生長狀況，以及互花米草入侵現(xiàn)狀，研究結(jié)果將對(duì)廈門市濱海濕地保護(hù)與修復(fù)方案的提出具有重要參考價(jià)值，對(duì)今后紅樹林濕地的恢復(fù)與重建、紅樹林資源的保護(hù)和管理產(chǎn)生積極的影響。

1 調(diào)查區(qū)域與方法

本研究從2017年3月到12月，在查閱前人資料的基礎(chǔ)上，對(duì)廈門6個(gè)行政區(qū)進(jìn)行無人機(jī)攝影與錄像、衛(wèi)星遙感圖像分析、集思寶GPS手持機(jī)測量和沿海岸實(shí)地調(diào)查，對(duì)比分析判別紅樹林分布區(qū)域。

紅樹植物種類的鑒定：通過拍照和實(shí)地觀測植株的葉脈、胚軸、花蕊等外部形態(tài)，并參照對(duì)比相關(guān)文獻(xiàn)[8-10]對(duì)各紅樹植物形態(tài)特征描述，然后才確定紅樹植物的種類。

面積測量的方法視紅樹林面積大小及區(qū)域地形特點(diǎn)而定。在研究人員可到達(dá)的紅樹林分布區(qū)域，使用集思寶GPS測量儀圍繞紅樹林實(shí)際形狀進(jìn)行沿途數(shù)據(jù)采集，即在每一個(gè)折轉(zhuǎn)彎和每間距5 m處采集經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，采集到的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)在信息采集完畢會(huì)生成一個(gè)地理信息文件，最后把這個(gè)文件加載到ArcGIS軟件中，利用軟件的面積測量功能，即可得出該紅樹林區(qū)域的面積。對(duì)灘涂零散分布的小面積區(qū)域，使用軟尺測量。對(duì)大面積飛行器可飛區(qū)域，使用大疆精靈Phantom 3無人機(jī)(分辨率:4000 px×3000 px)低空飛行進(jìn)行影像連續(xù)采集，對(duì)采集出來的影像利用Agisoft Photo Scan軟件將多幅相互重疊的圖像序列進(jìn)行空間配準(zhǔn)，經(jīng)圖像融合后，即可形成一張寬視角場景的正射影像圖，最后在ArcGIS平臺(tái)下對(duì)正射影像圖像進(jìn)行幾何校正后，準(zhǔn)確地提取紅樹林的邊界并計(jì)算其面積。對(duì)無法人工測量且禁飛區(qū)域，使用水經(jīng)注和Google Earth衛(wèi)星遙感圖像對(duì)比分析，以確定紅樹林區(qū)域面積，再用ArcGIS進(jìn)行面積測量。紅樹林植株高度采用軟尺和博士能Bushnell測距儀測量。

2 結(jié)果

2.1 廈門紅樹植物的種類與分布

在5個(gè)行政區(qū)共發(fā)現(xiàn)29個(gè)站位有紅樹林的分布，通過紅樹植物形態(tài)生物學(xué)鑒定，掌握了廈門野外共有真紅樹林植物5科7屬7種，分別是紅樹科(Rhizophoraceae)的秋茄(Kandeliaobovata)、紅海欖(Rhizophorastylosa)、木欖(Bruguieragymnorrhiza)，馬鞭草科(Verbenaceae)的白骨壤(Avicenniamarina)，紫金?？?Myrsinaceae)的桐花樹(Aegicerascorniculatum)，海桑科(Sonneratiaceae)的無瓣海桑(Sonneratiaapetala)和使君子科(Combretaceae)的拉關(guān)木(Lagunculariaracemosa)。文獻(xiàn)[6]記載，廈門還有老鼠簕(AcanthusilicifoliusL.)、海漆(ExcoecariaagallochaLinn.)和欖李(LumnitzeraracemosaWilld.)[6]，但本次調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)。7種紅樹植物的分布見圖1，具體分布站位見表1。

從表1中可以看出秋茄和白骨壤在廈門沿海岸廣泛分布。其中紅樹植物秋茄分布在27個(gè)站位且以3種形式出現(xiàn)：1)秋茄純林，主要分布于海滄區(qū)未來海岸站位和翔安區(qū)下潭尾站位的部分地塊；2)秋茄與無瓣海?；旖涣郑饕植荚诩绤^(qū)的集美大橋北端、鳳林、廈門大橋北端3個(gè)站位和翔安區(qū)下潭尾“我愛中國”3個(gè)圖案的地塊；3)以秋茄為主，稀疏種植有木欖、紅海欖、無瓣海桑、拉關(guān)木和白骨壤的混交林，主要分布在思明區(qū)筼筜湖區(qū)域(包括筼筜湖內(nèi)、外導(dǎo)流堤和筼筜湖白鷺洲島三個(gè)站位)。

表1 廈門紅樹植物分布情況

說明：“*”表示該種植物的優(yōu)勢度超過90%，“-”表示該站位這種植物不存在，“√”表示該站位這種植物存在。

Notes:“*” indicates that the plant has a dominance of more than 90%，“-” indicates that the plant does not exist at the station，“√” indicates that the plant exist at the station.

紅樹植物白骨壤分布在20個(gè)站位且主要分布在翔安區(qū)的九溪河口、大嶝島和鱷魚嶼站位，集美區(qū)的月美池公園和杏林南路立交站位，海滄區(qū)的大兔嶼站位。其中月美池公園內(nèi)的白骨壤是廈門最古老的紅樹植物。

外來引種拉關(guān)木主要分布在集美區(qū)的聯(lián)發(fā)杏林灣一號(hào)站位，思明區(qū)的筼筜湖區(qū)域和南湖公園站位，海滄區(qū)的泰地站位，以及翔安區(qū)下潭尾站位的1個(gè)地塊。外來引種的無瓣海桑分布在思明區(qū)筼筜湖區(qū)域、湖里區(qū)的五緣灣站位和集美區(qū)部分站位。

紅海欖分布在思明區(qū)的筼筜湖區(qū)域和海滄區(qū)的大嶼島站位。桐花樹主要出現(xiàn)在海滄區(qū)的火燒嶼站位和思明區(qū)的南湖公園與江頭公園站位。木欖出現(xiàn)在思明區(qū)的筼筜湖區(qū)域、南湖公園和江頭公園站位，海滄區(qū)的大嶼島站位和泰地站位，以及下潭尾站位的1個(gè)地塊。

2.2 各行政區(qū)紅樹植物的面積及其主要分布

廈門的紅樹植物分布在思明、湖里、集美、海滄和翔安5個(gè)行政區(qū)，同安區(qū)沒有分布。各行政區(qū)紅樹林的總面積為760 536 m2，所占比例見表2。

表2 廈門各行政區(qū)紅樹林的面積及占比

思明區(qū)紅樹林的面積為34 849 m2，該區(qū)紅樹林面積占廈門紅樹林總面積的4.58%。其中筼筜湖區(qū)域紅樹林面積最大，為33 498 m2。紅樹植物群落優(yōu)勢種為秋茄，伴有少量紅海欖、木欖、無瓣海桑、白骨壤和拉關(guān)木。秋茄的平均高度為4.0 m。該區(qū)的紅樹植物從水到岸，分為低潮位、中潮位、高潮位3個(gè)種植層次。

集美區(qū)紅樹林的面積為49 722 m2，占廈門紅樹林總面積的6.54%。鳳林紅樹林面積最大，為26 799 m2。紅樹植物群落為秋茄和無瓣海桑的混交林，其中秋茄平均高度為4.0 m，無瓣海桑平均高度為7.0 m，林間光灘上零散分布有自然繁殖的秋茄和白骨壤幼苗，幼苗藤壺附著且嚴(yán)重彎曲倒伏。

海滄區(qū)紅樹林的面積為95 950 m2，占廈門紅樹林總面積的12.62%。未來海岸紅樹林種植時(shí)間不足1年的未成林面積為46 555 m2，占廈門紅樹林總面積的6.12%，為單一種植的秋茄林，平均高度為0.5 m，有小部分樹根裸露、藤壺附著。發(fā)現(xiàn)少量的無瓣海桑幼苗。

翔安區(qū)紅樹林的面積為573 899 m2，占廈門紅樹林總面積的75.46%。下潭尾站位的紅樹林面積最大，為504 403 m2，占廈門紅樹林總面積的66.33%。該站位由17個(gè)大小不一的紅樹島嶼組成[11]，紅樹植物群落優(yōu)勢種為秋茄和無瓣海桑，構(gòu)成一定的分布圖案。其中秋茄平均高度為1.5 m，無瓣海桑平均高度為3.5 m?；鹁娲髽蛭鞅卑哆吅Ｓ虬l(fā)現(xiàn)白骨壤、拉關(guān)木，以及少量的木欖和桐花樹。

2.3 廈門濕地互花米草生態(tài)入侵分布現(xiàn)狀

廈門互花米草分布在集美、海滄和翔安3個(gè)行政區(qū)的17個(gè)站位，總面積696 800 m2。各行政區(qū)互花米草入侵的分布見圖2。

集美區(qū)互花米草的面積為130 m2。只出現(xiàn)在鳳林灘涂的互花米草入侵形成6個(gè)小斑塊，最大的有53 m2，最小的僅有1.8 m2，平均密度為150株/m2，平均株高為1.0 m。有些斑塊內(nèi)互花米草和秋茄、白骨壤幼苗共生。

海滄區(qū)互花米草的面積為6525 m2，占廈門互花米草總面積的0.94%(見表3)。在海滄大橋南公交場站、海岸1號(hào)公交站、未來海岸、泰地和東嶼村站位發(fā)現(xiàn)，互花米草主要出現(xiàn)在紅樹林的林邊。通過無人機(jī)拍攝和登島調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在寶珠嶼、火燒嶼、大兔嶼、小兔嶼、白兔嶼和雞嶼也有分布，并且在雞嶼和小兔嶼上斑塊面積大，表明互花米草已經(jīng)入侵到廈門的無人島嶼。

表3 海滄區(qū)互花米草入侵分布區(qū)的位置和面積

說明：“-”表示沒有野外人工實(shí)地測量。

Note:“-”indicates that there was no field survey.

翔安區(qū)互花米草的面積為690 145 m2，占廈門互花米草總面積的99.04%(見表4)。廈門互花米草面積的81.42%分布在翔安區(qū)大嶝大橋兩側(cè)和九溪河口。大嶝大橋兩側(cè)互花米草入侵到稀疏紅樹林區(qū)域，排擠紅樹植物的空間，威脅紅樹林的擴(kuò)張；九溪河口則入侵到河流入?？诘挠倌噘|(zhì)海灘。

表4 翔安區(qū)互花米草入侵分布區(qū)的位置和面積

說明：“-”表示沒有野外人工實(shí)地測量。

Note:“-”indicates that there was no field survey.

3 討論

3.1 廈門紅樹林資源量及其變化原因

廈門灣紅樹植物分布于廈門市轄的思明、湖里、集美、海滄和翔安5個(gè)行政區(qū)的29個(gè)站位，面積共76.1 hm2。其中位于未來海岸種植不足1年的未成林面積占總面積的6.12%，位于翔安區(qū)下潭尾的紅樹林面積占總面積的66.33%，位于九溪河口的白骨壤面積占總面積的4.03%，位于島嶼上的紅樹林面積占總面積的3.25%。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前廈門紅樹植物的人工恢復(fù)重建以秋茄純林，以及秋茄與無瓣海?；旖环N植為主，主要分布在鳳林灣、廈門大橋北端和下潭尾站位。在思明區(qū)的筼筜湖區(qū)域、南湖公園和江頭公園站位，以及湖里區(qū)的五緣灣站位，以秋茄為主，混種有少量木欖、紅海欖、無瓣海桑、拉關(guān)木和白骨壤。廈門本地物種白骨壤林主要分布在翔安區(qū)九溪河口、大嶝島、月美池公園和鱷魚嶼，其間多混雜有少量秋茄和桐花樹，這些站位是廈門紅樹林中存在時(shí)間最長的區(qū)域。

廈門紅樹林面積變化的原因與城市建設(shè)發(fā)展有密切聯(lián)系。鳳林紅樹林于1989—1993年間種植白骨壤純林，植株呈低矮叢狀，2004年引種擴(kuò)建后，新增物種秋茄、無瓣海桑、海桑、老鼠簕和紅海欖，面積達(dá)到8.4 hm2[6]。本次調(diào)查該站位紅樹植物以秋茄為優(yōu)勢種，伴有無瓣海桑，僅發(fā)現(xiàn)少量白骨壤。該站現(xiàn)存面積僅為2.7 hm2。濱海大道、集美大橋、污水處理廠的修建是造成此地紅樹林面積減少的主要原因。

互花米草入侵嚴(yán)重影響紅樹林的生長發(fā)育。互花米草和紅樹植物的生態(tài)位重疊[12]。1997—1998年在大嶝海堤兩頭的灘涂上人工種植了秋茄和白骨壤，2004年4月在實(shí)地勘察過程中發(fā)現(xiàn)秋茄長勢較差，植株矮小呈灌叢狀，葉片肉質(zhì)化程度大(葉片小而厚)，并且死亡個(gè)體較多，但未報(bào)道有互花米草的出現(xiàn)。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大嶝島海域現(xiàn)有紅樹植物2種，以白骨壤為主伴有少量秋茄，面積為3.4 hm2，周圍互花米草入侵現(xiàn)象嚴(yán)重，入侵面積達(dá)到24.4 hm2?；セ撞莸娜肭謱?duì)沿岸灘涂濕地生物多樣性的維持構(gòu)成威脅，嚴(yán)重影響灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.2 廈門紅樹植物種類的變化

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)廈門灣共有真紅樹林植物5科7屬7種，以秋茄和白骨壤為優(yōu)勢種類，此外還有桐花樹、木欖、紅海欖、無瓣海桑和拉關(guān)木。文獻(xiàn)[6]記載廈門還有老鼠簕、海漆和欖李，但本次調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)。

本次調(diào)查在筼筜湖區(qū)域、南湖公園、鳳林和下潭尾濕地公園等6個(gè)站位發(fā)現(xiàn)人工種植的兩種非胎生紅樹物種——無瓣海桑與拉關(guān)木，這兩種植物生長速度超過本地鄉(xiāng)土樹種成為各調(diào)查區(qū)域最高大的植物。黃曉敏等[13]、方精云等[14]探究了引種無瓣海桑對(duì)廈門海灣產(chǎn)生的生態(tài)影響問題，表明該人工引種15年的無瓣海桑對(duì)鄉(xiāng)土紅樹植物秋茄的天然更新成長和擴(kuò)散未產(chǎn)生影響；譚芳林等[15]對(duì)福建省外來紅樹植物引種及擴(kuò)散狀況進(jìn)行的調(diào)查表明，外來紅樹植物無瓣海桑和拉關(guān)木2個(gè)樹種引種取得了一定程度的成功，在裸灘造林和互花米草入侵灘涂造林實(shí)踐中效果也十分明顯。但是，安東等[16]在珠海淇澳二斜灣發(fā)現(xiàn)無瓣海桑已出現(xiàn)一定規(guī)模的自然更新幼苗種群，呈現(xiàn)出較明顯的入侵性。鐘才榮等[17]在海南東寨港、廣東電白紅樹林灘涂和福建莆田也發(fā)現(xiàn)拉關(guān)木抗鹽能力比國內(nèi)原分布種強(qiáng)，且其生長速度超過我國大部分原生的紅樹植物種類，存在造成物種入侵的可能性。對(duì)于無瓣海桑和拉關(guān)木是否為入侵種，學(xué)術(shù)界還存在一些爭議，應(yīng)該引起長期關(guān)注。

3.3 人工紅樹林幼林中藤壺的危害

隨著近年來紅樹林恢復(fù)性造林面積的擴(kuò)大，海洋污損生物藤壺對(duì)紅樹林幼林的危害問題日益突出[18]。藤壺成為危害紅樹林面積最大、程度最高的污損生物，是嚴(yán)重影響人工紅樹林幼林正常生長發(fā)育的關(guān)鍵脅迫因子之一[10]。本調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，除南湖公園和江頭公園站位外，其他地方都有秋茄和白骨壤植物被藤壺附著，在廈門大橋北端站位更為明顯，藤壺幾乎全部附滿了幼樹的莖、枝和葉，造成了植株生長變形或者倒伏死亡。李云等[19]在海南東寨港紅樹林自然保護(hù)區(qū)的研究中表明，藤壺附著的數(shù)量多少與海水鹽度、潮水淹浸深度存在密切關(guān)系。

3.4 廈門互花米草的入侵狀況

互花米草是影響中國紅樹林最嚴(yán)重的海洋入侵物種，直接危害中國紅樹林的生態(tài)健康，威脅著生態(tài)位相近的紅樹林。廈門地區(qū)關(guān)于互花米草的報(bào)道最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代末，其種群的建立亦是人為引種的結(jié)果，部分種群是由九龍江口上游和泉州等地的種子漂移過來而自然建立的[20]。2005年初廈門市海洋與漁業(yè)局測算，廈門市互花米草總面積約有3 hm2。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)廈門市互花米草面積已達(dá)到69.7 hm2，已經(jīng)成功侵占光灘、紅樹林的邊緣，甚至入侵到紅樹林內(nèi)的林窗。調(diào)查還在許多島嶼上發(fā)現(xiàn)小面積的互花米草入侵。當(dāng)初引入互花米草的目的是保灘護(hù)岸、改善海灘生態(tài)環(huán)境，不料卻給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和生態(tài)帶來了災(zāi)難?；セ撞萑肭制茐慕Ｉ飾h(huán)境，改變或破壞濱海灘涂濕地的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)，威脅紅樹林的生長，嚴(yán)重影響廈門灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。

4 關(guān)于廈門紅樹林恢復(fù)與互花米草控制的建議

秋茄和白骨壤為本地物種，現(xiàn)為廈門紅樹林的優(yōu)勢物種，對(duì)廈門各區(qū)生態(tài)環(huán)境具有較大的適應(yīng)能力，兩者皆可作為紅樹林生態(tài)恢復(fù)的首選物種。但發(fā)現(xiàn)目前紅樹植物的人工恢復(fù)重建以秋茄種植為主，白骨壤的種植很少。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅樹幼苗藤壺危害嚴(yán)重。因此建議，要加強(qiáng)本地物種白骨壤苗種繁育技術(shù)及其藤壺防治技術(shù)研究，解決當(dāng)前造林實(shí)踐所急需。

紅樹植物對(duì)互花米草具有顯著的控制效果，且在珠海淇澳島已經(jīng)試種成功[21-22]。建議在九溪河口和大嶝海域大力種植白骨壤和秋茄這些本地紅樹植物，以生態(tài)方法控制互花米草蔓延，同時(shí)采用人工去除、覆蓋遮蔭、水淹或施用除草劑等措施，滅除現(xiàn)有互花米草，并監(jiān)測其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。還建議加強(qiáng)對(duì)外來物種無瓣海桑和拉關(guān)木的種植地點(diǎn)、數(shù)量等信息登記和管理，建立防控體系。