長(zhǎng)江口灘涂種青效果影響因素分析

摘要：

在氣候變化和人類活動(dòng)的雙重壓迫下，長(zhǎng)江口灘涂正面臨動(dòng)力侵蝕及生物入侵等威脅，為此上海市在淤漲灘涂進(jìn)行了多次人工種青，以期恢復(fù)其濕地生境。其中，橫沙和南匯東灘促淤區(qū)的種青成效顯著，但南匯嘴和杭州灣南竹港出海閘外側(cè)區(qū)域?yàn)┩糠N青卻效果不佳?？偨Y(jié)了影響長(zhǎng)江口種青植被——蘆葦和海三棱藨草存活和擴(kuò)散的主要因素，包括灘涂高程、水體鹽度等關(guān)鍵閾值，并對(duì)種青的成功和失敗案例進(jìn)行了分析。研究表明：人工種青應(yīng)選擇在高程和鹽度合適的淤漲光灘上開展，同時(shí)還需考慮水文動(dòng)力條件和灘涂底質(zhì)的影響。近年來實(shí)施的人工種青基本實(shí)現(xiàn)了濕地營(yíng)造的預(yù)期目標(biāo)。

關(guān) 鍵 詞：

種青； 灘涂濕地； 灘涂高程； 鹽度； 長(zhǎng)江口

中圖法分類號(hào)： TV748

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.03.012

0 引 言

長(zhǎng)江口沿岸分布有廣袤的灘涂。統(tǒng)計(jì)顯示，2020年上海市0 m等深線以上的灘涂資源面積為862.29 km2，主要分布在崇明北支邊灘、崇明東灘、北港北沙、橫沙東灘、南匯東灘及九段沙等區(qū)域［1］。長(zhǎng)江口不斷淤漲的岸段具有相對(duì)較高的灘涂高程和較低的水流流速，自然發(fā)育有以蘆葦、海三棱藨草為主的鹽沼植被，也是全球候鳥遷徙的落腳點(diǎn)之一［2］。鹽沼濕地具有凈化水質(zhì)、抵御風(fēng)暴等重要功能，為海岸帶動(dòng)植物的生存提供了良好的生境。在海平面上升、臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度和頻次趨于增強(qiáng)的大背景下，鹽沼濕地為沿海城市海堤安全提供了天然緩沖屏障。

然而，長(zhǎng)江口鹽沼濕地近年來面臨沙源減少和外來物種入侵的雙重威脅。為了滿足上海城市發(fā)展的用地需求，高灘灘涂不斷被圈圍成陸，直接削減了灘涂面積。雖然這一現(xiàn)象在2018年被叫停［3］，但受上游水庫(kù)建設(shè)、河道采砂以及水土保持加強(qiáng)等因素持續(xù)影響，入海泥沙總量從2002年前年均4.27億t，銳減至目前1.31億t［4］。長(zhǎng)江口灘涂淤漲速率正在減緩，部分岸段甚至由淤轉(zhuǎn)沖。另一個(gè)威脅來自于互花米草對(duì)本地物種生境的侵占。互花米草具有較強(qiáng)的促淤固灘功能，于20世紀(jì)70年代作為保灘護(hù)岸的生物措施被引進(jìn)［5］。然而，互花米草的生境與長(zhǎng)江口本土物種海三棱藨草重疊，存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。自1995年崇明東灘首次出現(xiàn)小型互花米草斑塊，至2005年已經(jīng)達(dá)到植被覆蓋面積的25%以上［6］，嚴(yán)重?cái)D壓海三棱藨草的生境，影響了長(zhǎng)江口灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康。

為了應(yīng)對(duì)灘涂面積減少，在長(zhǎng)江口實(shí)施了多項(xiàng)保灘、促淤工程，但問題是互花米草會(huì)先于本地物種定植在新淤漲的潮灘。為了達(dá)到新生潮灘的預(yù)期生態(tài)功能，必須及時(shí)抑制互花米草對(duì)新生潮灘的侵占。上海市耗資11.6億元人民幣，建設(shè)了25 km長(zhǎng)的圍堤，從空間上阻隔互花米草的擴(kuò)張途徑，同時(shí)提出 “圍（圍堤）、割（刈割）、淹（淹水）、曬（曬地）、種（種植蘆葦、海三棱藨草）、調(diào)（調(diào)節(jié)鹽度、水位）”的總體技術(shù)線以遏制互花米草的擴(kuò)散［2］。但是，在圍堤內(nèi)部仍有零星的護(hù)花米草斑塊出現(xiàn)，需定期進(jìn)行人工刈割。

針對(duì)上述問題，上海市自2016年實(shí)施了灘涂人工種青，在長(zhǎng)江口條件適宜的灘涂上人工種植本地植被物種。人工種青可以有效塑造新淤漲光灘的濕地生境功能，抑制互花米草的入侵，形成的鹽沼濕地還具備一系列生態(tài)系統(tǒng)功能和防災(zāi)減災(zāi)功效。國(guó)內(nèi)外大量的研究表明鹽沼濕地可以大幅削弱堤前波浪，是一種有效的海岸軟防護(hù)手段［7-9］。本文基于長(zhǎng)江口種青的典型案例，厘清影響種青植物生長(zhǎng)的環(huán)境因素，以期為灘涂濕地資源的保護(hù)與恢復(fù)提供借鑒。

1 種青植物生長(zhǎng)影響因素

蘆葦、互花米草和海三棱藨草是長(zhǎng)江口三大主要植物類群。除此之外，受徑流沖淡水影響，長(zhǎng)江口還分布有小規(guī)模的藨草、糙葉苔草和白茅等種群［10］。長(zhǎng)江口淤漲潮灘上典型的潮灘植物分布格局為光灘-海三棱藨草-蘆葦（見圖1），因此人工種青主要以這兩種植物為恢復(fù)對(duì)象。影響潮灘植物生長(zhǎng)的環(huán)境因素主要包括：灘涂高程、坡度、潮差、風(fēng)浪、泥沙沉積速率及鹽度等。一般情況下，植物的生長(zhǎng)和分布取決于對(duì)外部環(huán)境的耐受度。此外，不同物種間的競(jìng)爭(zhēng)，尤其是外來物種對(duì)本地物種所處生境的占領(lǐng)，也會(huì)很大程度改變潮灘植被的分布格局［11］。

床面高程與潮灘水文動(dòng)力條件密切相關(guān)，是限制種青成活率的主要因素。海三棱藨草可以承受的淹水時(shí)長(zhǎng)高于蘆葦。例如，當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)為6 h/d時(shí)，海三棱藨草存活率為50%，而蘆葦?shù)拇婊盥蕛H為20%左右［12］。因此，海三棱藨草所處的潮灘高程要低于蘆葦［13］，具體高程區(qū)間則由當(dāng)?shù)氐钠骄蔽粵Q定。長(zhǎng)江口不同區(qū)域的平均潮位在1.79～2.35 m之間，相應(yīng)的植物適宜高程亦有區(qū)別。例如，南匯東灘的觀測(cè)結(jié)果顯示，海三棱藨草的適宜高程區(qū)間為2.5～3.4 m［14-15］，而在崇明東灘則為2.0～2.9 m［16］。蘆葦分布的下限高程一般認(rèn)為在平均潮位以上0.6 m左右［17］，在長(zhǎng)江口區(qū)域觀測(cè)到的最低高程為2.79 m［18］。

鹽度是影響海三棱藨草和蘆葦成活和擴(kuò)散的另一關(guān)鍵因素。海三棱藨草適宜生長(zhǎng)的鹽度為0～10‰，耐鹽上限為15‰～20‰［19］。另外，海三棱藨草的種子和球莖的發(fā)芽率對(duì)鹽度變化十分敏感，研究顯示，適宜發(fā)芽的鹽度為0～4‰；鹽度達(dá)到10‰時(shí)，發(fā)芽率分別降低至12.65%和6.52%［14］；鹽度高于12‰時(shí)，發(fā)芽受到抑制［20］；鹽度達(dá)到16‰即趨于死亡［16］。需要注意的是，長(zhǎng)江口枯季發(fā)生的鹽水入侵可使表層水體鹽度達(dá)到15‰［21］，可能導(dǎo)致海三棱藨草大面積死亡。蘆葦?shù)哪望}能力較弱，在鹽度超過10‰后生長(zhǎng)明顯受到抑制［22］。

互花米草是長(zhǎng)江口潮灘的主要入侵物種，其耐淹和耐鹽性均強(qiáng)于本地物種。互花米草在1.5～2.3 m高程范圍內(nèi)的灘涂均可以生長(zhǎng)，其生境與海三棱藨草存在重疊［16］。互花米草在持續(xù)淹水時(shí)長(zhǎng)為6 h條件下的存活率接近70%，遠(yuǎn)高于蘆葦和海三棱藨草。甚至在日均總淹水時(shí)長(zhǎng)達(dá)到12 h時(shí)，互花米草仍能成活?；セ撞菰?0‰鹽度條件下生長(zhǎng)不受影響［18］，而該鹽度是海三棱藨草成活的鹽度閾值。綜上，海三棱藨草在與互花米草的種群競(jìng)爭(zhēng)中極易被取代。

2 人工種青選址

人工種青適宜在淤漲的、尚無植被定居的灘涂進(jìn)行。長(zhǎng)江口地區(qū)近年依靠徑潮流輸沙，輔以人工促淤，形成了大片灘涂。例如，2005～2017年間，長(zhǎng)江口北支黃瓜沙至北八滧之間的岸段以及橫沙東灘五期大堤南側(cè)淤積厚度普遍超過2 m；2013～2017年間，南匯東灘促淤堤內(nèi)側(cè)超過2/3的區(qū)域淤積厚度超過2 m（見圖2），N1～N3區(qū)淤積平均淤積厚度為1.91 m，S1～S3區(qū)達(dá)2.74 m。這些淤漲的灘涂為植被的定植發(fā)育提供了良好基礎(chǔ)。基于已掌握的種青植物生長(zhǎng)規(guī)律，在淤漲灘涂中篩選具有適宜的灘涂高程、淹水時(shí)間和鹽度的區(qū)域，可以用于實(shí)施人工種青。

3 典型區(qū)域?qū)嵤┬Ч皾撛谟绊懸蛩胤治?/p>

近年來，上海市在長(zhǎng)江口和杭州灣進(jìn)行了大量人工種青探索，以南匯邊灘附近規(guī)模最大、橫沙東灘次之，實(shí)施的具體分布位置如圖3所示。

南匯東灘人工促淤區(qū)內(nèi)在2017，2020年和2021年分別開展了3次人工種青［23］，規(guī)模和參數(shù)如表1所列。圖4顯示了2017～2020年庫(kù)區(qū)內(nèi)植被覆蓋的變化。2017年4月人工種青實(shí)施前，S1～S3區(qū)內(nèi)潮灘經(jīng)人工促淤壩的淤積，平均灘面高程為2.36 m，近岸區(qū)超過3 m，但灘涂缺乏植被發(fā)育，以裸露光灘為主（圖4（a））。植被種植完成1個(gè)月后灘涂上可見新生的蘆葦斑塊（見圖4（b））；到2017年9月人工種青實(shí)施后5個(gè)月，光灘上基本全部被蘆葦覆蓋，斑塊抽查成活率平均達(dá)到84%（見圖4（c））；截至2020年10月，人工種青實(shí)施區(qū)域已經(jīng)從光灘轉(zhuǎn)換為鹽沼濕地（見圖4（d））。

橫沙東灘五期大堤南側(cè)的潮灘位于長(zhǎng)江口深水航道的丁壩壩田內(nèi)，是淤漲良好的灘涂，在2018，2019年分別開展了兩次種青［23］，規(guī)模和參數(shù)見表2。圖5顯示了大堤外側(cè)潮灘植被覆蓋情況的變化。2018年5月人工種青實(shí)施前，2.2 m等深線以上的灘涂發(fā)育最寬達(dá)1 km左右，但是植被覆蓋率較低（見圖5（a））；到2018年9月也即種青實(shí)施后5個(gè)月，新生的植被斑塊覆蓋率明顯提高（見圖5（b））；截至2020年10月，促淤庫(kù)區(qū)人工種青范圍內(nèi)已經(jīng)從光灘轉(zhuǎn)換為鹽沼濕地（見圖5（c））。

然而，南匯嘴外側(cè)及杭州灣南竹港出海閘外側(cè)等區(qū)域?yàn)┩康姆N青效果并不理想。南匯嘴外側(cè)進(jìn)行過多次試種［14，22］，卻只有少量植被斑塊發(fā)育；2020年南竹

港灘涂試種了5萬m2的種青植物，但以幼苗全部死亡告終。從選址區(qū)域的高程看，南匯嘴外側(cè)區(qū)域?yàn)┩扛叱淘?.0～3.0 m，南竹港水閘外側(cè)試種灘涂高程約2.0 m，均處于滿足植物存活的區(qū)間。但是，兩個(gè)區(qū)域均直面西南側(cè)的開敞海域，水文動(dòng)力較強(qiáng)，植被幼苗直接承受波浪作用。并且，杭州灣水體鹽度在10‰～25‰之間，南匯嘴鹽度在每年春季植被成活的關(guān)鍵時(shí)期也大于10‰，超過了蘆葦及海三棱藨草的成活閾值。南匯嘴地區(qū)還在2000年前后曾人工引種互花米草進(jìn)行保灘促淤，長(zhǎng)期占據(jù)了大片適宜的生境，也可能對(duì)種青植物的生存造成壓迫。值得一提的是，這兩個(gè)區(qū)域的灘涂底質(zhì)環(huán)境類似，均為所謂“鐵板砂”區(qū)域，其底質(zhì)主要由粉粒組成，密度大、顆粒粗、有機(jī)質(zhì)含量也比較低，導(dǎo)致幼苗根系難以扎入灘面下方，更增加了植被成活的難度。

4 結(jié)論與展望

通過人工種青搶占光灘是防治外來物種入侵，以及加速新淤漲光灘濕地生境形成的有效手段。人工種青應(yīng)選擇在高程和鹽度合適的淤漲光灘上開展，同時(shí)還需考慮水文動(dòng)力條件和灘涂底質(zhì)的影響。近年來實(shí)施的人工種青基本實(shí)現(xiàn)了濕地營(yíng)造的預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)，人工種青可以與灘涂淤漲相互促進(jìn)，形成良性循環(huán)，有利于灘涂濕地的修復(fù)與保護(hù)。隨著長(zhǎng)江口灘涂淤漲速率的放緩，為了保護(hù)現(xiàn)有的灘涂資源，改善灘涂生態(tài)環(huán)境，有必要對(duì)中低灘種青進(jìn)行探索。

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（編輯：黃文晉）

Analysis of factors affecting vegetation restoration on tidal flats in Yangtze River Estuary

CAI Duo1，2，JI Yongxing1，2，ZHANG Heng1，2

（1.Shanghai Water Engineering Design amp; Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200061，China； 2.Shanghai Engineering Research Center of Coastal Zones，Shanghai 200061，China）

Abstract：

Tidal wetlands are important environmental resources and land reserves，providing ecosystem functions including disaster prevention and mitigation，water purification，carbon storage and beach sequestration.Stressed by climatic and human activity disturbances，the tidal flats in the Yangtze River Estuary are threatened by coastal erosion and biological invasions.To this end，multiple artificial vegetation restorations have been carried out on the tidal flats within the Yangtze River Estuary.Hengsha and Nanhui east tidal flat have achieved remarkable effectiveness，while the restoration did not succeed on the tidal flat outside Nanhuizui and Nanzhugang of Hangzhou Bay.This study summarizes the main factors affecting the survival and dispersal of the restored vegetations，reeds and Scirpus mariqueter，including the key thresholds of bed elevation and salinity，and analyzes the cases of vegetation restoration.The results show that it is better to carry out the artificial vegetation restorations on silting mudflat and take hydrodynamic conditions and bottom sediment of the tidal flat into account.Following this guiding，we have succeeded in vegetation restoration on tidal flats in recent years.

Key words：

vegetation restoration；tidal flat wetlands；elevation of tidal flat；salinity；Yangtze River Estuary