|
潮灘，是指沿海的大潮高潮位與低潮位間的潮浸地帶，雖然這里植被覆蓋不多，但卻有著非常重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。2018年12月，《自然》周刊在線(xiàn)發(fā)表了一份全球潮灘地圖，描述了海岸生態(tài)系統(tǒng)的變化，1984~2016年間，16%的潮灘已經(jīng)消失。潮灘減少的原因眾多，包括河流沉積物減少、地面沉降、海平面上升、工程建設(shè)、生物入侵等，其中最重要的兩個(gè)因素就是圍墾和植物入侵，這在我們的研究區(qū)域——長(zhǎng)江口潮灘濕地，是兩個(gè)最為明顯的影響因素。之前的許多研究工作，顯然也關(guān)注到了這兩個(gè)因素，但是很可惜，大多只是孤立討論了某種因素對(duì)潮灘的影響。我們經(jīng)過(guò)多次野外考察，感覺(jué)入侵與圍墾的影響可能不是相互獨(dú)立的兩種作用，因此就決定在這方面開(kāi)展一些工作。進(jìn)展一切順利，該工作的結(jié)果最后發(fā)表在2020年的Remote Sensing上?？措s志名稱(chēng)大家就知道是通過(guò)遙感方法進(jìn)行分析，但我們今天這篇文章并不想解析遙感的技術(shù)細(xì)節(jié)。曾幾何時(shí)，互花米草入侵幾乎可以成為崇明東灘的代名詞，這是一種原產(chǎn)于北美的植物，1997年作為促淤植物引種到九段沙，2001年引種到東灘。其強(qiáng)大的繁殖能力和生長(zhǎng)速度，還有高耐鹽堿性特征，很快一枝獨(dú)秀，取代了本地的蘆葦和海三菱藨草，成為長(zhǎng)江河口的優(yōu)勢(shì)種。而崇明東灘被認(rèn)為是東亞-澳大利西亞遷徙水鳥(niǎo)的重要站點(diǎn)，互花米草入侵可能會(huì)影響遷徙水鳥(niǎo)的中途棲息地。在復(fù)旦大學(xué)等的積極建議下，2013年崇明東灘開(kāi)始了最大規(guī)模的生態(tài)修復(fù)工作。崇明東灘的圍墾，在歷史上也是非常有名的，自上世紀(jì)50年代以來(lái)，崇明島的面積增加了一倍多，其中圍墾功不可沒(méi)。早期的圍墾，主要是為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，把潮灘圍起來(lái)瀝干，變成農(nóng)田、魚(yú)塘等，之后慢慢又變成建筑用地或者改造成人工濕地或林地。當(dāng)然，現(xiàn)在針對(duì)互花米草的生態(tài)治理工程，從工程角度來(lái)看，也屬于一種圍墾。 于是，這塊經(jīng)歷了圍墾與互花米草入侵，然后又進(jìn)行生態(tài)治理的區(qū)域，就進(jìn)入我們的法眼，被選中作為第一條考察樣帶（2km寬），稱(chēng)為東灘（DT）。另兩條樣帶，一個(gè)是僅僅經(jīng)歷互花米草入侵而沒(méi)有人工圍墾的九段沙（JDS），當(dāng)然還要找一條沒(méi)有圍墾也沒(méi)有被互花米草入侵的對(duì)照樣帶（CG）。當(dāng)然，周邊還有兩個(gè)小島——長(zhǎng)興島和橫沙島，也可以用于整體上的比較分析。 樣帶位置：a) 淺藍(lán)色的框是圖b和c的位置；b) 紅色框是東灘樣帶，橙色框是對(duì)照組樣帶；c）白色框是九段沙 如前所述，涉及遙感影像處理的具體過(guò)程，這里就不贅述了，有對(duì)分析方法感興趣的朋友可以去找原文看看。這里僅僅對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析。 （1）長(zhǎng)江河口潮灘沿著長(zhǎng)江的流向展現(xiàn)出明顯的淤積趨勢(shì)。 1996~2018年間，隨著崇明島和九段沙島嶼面積不斷增加，潮灘總面積表現(xiàn)出較大的年際變化，這是自然潮灘變化的特征。而同期，周邊長(zhǎng)興島的潮灘面積非常穩(wěn)定，2009年因青草沙水庫(kù)圍堤使島嶼面積驟然增加。同樣，2006年前橫沙島的面積也是很穩(wěn)定的，直到2017年因圍墾導(dǎo)致面積持續(xù)增加，圍墾后的橫沙島面積比長(zhǎng)興島還大了！這可能就顛覆很多人的常識(shí)了。長(zhǎng)江河口潮灘1996-2018年動(dòng)態(tài)變化 
(a)崇明島、(b)長(zhǎng)興島、(c)橫沙島和(d)九段沙1996-2018年圍墾、潮灘和島嶼的面積 就三個(gè)樣帶潮灘累計(jì)面積而言，DT的潮灘面積2006年前快速增長(zhǎng)，之后緩慢增長(zhǎng)；CG的潮灘面積在2002年前快速增長(zhǎng)，2009年之后穩(wěn)定在10.7 km2；JDS的潮灘面積1996-2018年增長(zhǎng)速度持續(xù)增加。下圖中DT（↑）和CG（↓）1998年累積潮灘面積速度減緩之后增加，這是因?yàn)?8大堤穿越了這兩個(gè)樣帶。而DT在2013年急劇增加0.91 km2（↓），正是互花米草治理工程的貢獻(xiàn)。
1996~2018年樣帶潮灘累積面積 （2）入侵互花米草有顯著的促淤效果，可增加2.54倍。 鑒于互花米草2001年引種，對(duì)其治理2013年開(kāi)始，我們將研究時(shí)間分成三個(gè)階段：1996~2001年（圍墾+入侵），2002~2012年（無(wú)控制條件），以及2013~2018年（入侵治理）。在這三個(gè)時(shí)間段，DT的新增淤積面積先增后減，JDS的趨勢(shì)剛好相反，而CG在整個(gè)時(shí)間段呈明顯下降趨勢(shì)。這不同的趨勢(shì)變化，恰好說(shuō)明了圍墾與入侵的存在聯(lián)合影響。
各樣帶三階段的淤積面積 要分析互花米草的促淤效果，不得不先說(shuō)一下潮灘淤積的物質(zhì)基礎(chǔ)，那就是長(zhǎng)江的輸沙量。上世紀(jì)的后半世紀(jì)，崇明東灘因長(zhǎng)江龐大的輸沙量而快速增長(zhǎng)；進(jìn)入21世紀(jì)，長(zhǎng)江沉積物開(kāi)始減少（據(jù)大通水文站數(shù)據(jù)），崇明北部潮灘增長(zhǎng)速度放緩甚至出現(xiàn)侵蝕。我們觀(guān)察到，三個(gè)樣帶潮灘累積面積與年輸沙量、年平均含沙量之間都存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。可以據(jù)此推論：河流輸沙量的減少是潮灘淤積速度減緩的重要原因之一。
2000-2018年長(zhǎng)江年輸沙量和年平均含沙量 那么，為了量化河流輸沙量、互花米草入侵和圍墾對(duì)各島嶼的影響，最簡(jiǎn)單也是最合適的分析就是多元線(xiàn)性回歸。分析的細(xì)節(jié)大家可以慢慢看下面的表格，這里直接說(shuō)我們的結(jié)論：崇明島（全島）、橫沙島和對(duì)照樣帶的潮灘淤積主要受河流輸沙量的影響；雖然入侵互花米草對(duì)東灘樣帶的影響在2013年生態(tài)工程前后變化顯著，但是對(duì)九段沙以及九段沙樣帶的影響是主要因素；長(zhǎng)興島則主要受?chē)鷫ǖ挠绊憽?/span>四個(gè)島嶼和三個(gè)樣帶多元線(xiàn)性回歸的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 
我們的這項(xiàng)研究分析了長(zhǎng)江河口潮灘的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)比較三個(gè)樣帶分析了互花米草入侵和圍墾對(duì)潮灘的共同作用，并指出了四個(gè)島嶼潮灘淤積的主要驅(qū)動(dòng)因素，可為未來(lái)長(zhǎng)江河口海岸帶管理和生物多樣性保護(hù)提供依據(jù)。對(duì)于保護(hù)遷徙水鳥(niǎo)而言，未來(lái)保持對(duì)東灘互花米草的監(jiān)測(cè)是非常必要的，并且每年應(yīng)清除新增的斑塊。對(duì)于非鳥(niǎo)類(lèi)棲息地，且近期已明確規(guī)劃為農(nóng)田或魚(yú)塘的圍墾區(qū)，在可控范圍內(nèi)保留互花米草加速淤積速度也不失為一種有效途徑。
Liu Y-F, Ma J, Wang X-X, Zhong Q-Y, Zong J-M, Wu W-B, Wang Q, Zhao B*. Joint Effect of Spartina alterniflora Invasion and Reclamation on the Spatial and Temporal Dynamics of Tidal Flats in Yangtze River Estuary. Remote Sensing. 2020, 12(11):1725. https:///10.3390/rs12111725
|
