江蘇省沿海灘涂濕地景觀變化及環(huán)境效應(yīng)

摘要：近20年來由于江蘇省沿海灘涂濕地的開發(fā)，灘涂濕地景觀發(fā)生了很大的變化。利用遙感技術(shù)（RS技術(shù)）和地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS技術(shù)）對(duì)江蘇省沿海灘涂濕地20世紀(jì)80年代以來三期近20年遙感影像進(jìn)行分析，結(jié)果表明，1987-1997年自然濕地面積減少了28.3%，1997-2007年又減少了26.7%。景觀主要轉(zhuǎn)化特征是以堿蓬濕地、蘆葦濕地和米草濕地為代表的自然濕地轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖塘、鹽田和農(nóng)用地為代表的人工濕地。這種灘涂濕地土地利用方式的轉(zhuǎn)變同時(shí)引起了灘涂濕地的水質(zhì)、土壤、生物生境變化以及海岸線淤蝕等一系列環(huán)境的變化。掌握灘涂濕地變化趨勢以及研究相應(yīng)的環(huán)境變化，對(duì)江蘇省沿海灘涂濕地的合理開發(fā)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：灘涂濕地；景觀變化；環(huán)境效應(yīng)；江蘇省

中圖分類號(hào)：X24；S19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）04-0821-05

The Landscape Changes of Intertidal Wetland in Jiangsu Province and Its Environmental Effects

HUANG Hui，QIAN Yi，GU Jin-wei

（School of Geography Science，Nanjing Normal University，Nanjing 210046，China）

Abstract： For the past 20 years，the landscape changes greatly due to the development of the intertidal wetland in Jiangsu province. Three Jiangsu coastal beaches’ remote sensing images since the 1980s were selected to be analyzed with RS and GIS technology. Results showed that natural wetland areas decreased by 28.3% and 26.7% in 1987-1997 and 1997-2007， respectively. The major transformation characteristics inclucting salsa， reeds and spartina represented the natural wetlands were changed into aquaculture ponds，salt pan and agricultural land represented artificial wetlands. As the result of the land-use changed in intertidal wetland，a series of the environmental effects including water， soil， habitats conditions’ change and coastal erosion were aroused. Mastering the changing trend of intertidal wetland and studying the corresponding environment change is important for the rational development of the intertidal wetland in Jiangsu province.

Key words： intertidal wetland； landscape change； environmental effect； Jiangsu province

灘涂濕地是近海岸帶的重要組成部分，它在維持生物多樣性、生產(chǎn)食物、調(diào)節(jié)氣候、提供旅游觀光等方面具有巨大的生態(tài)服務(wù)功能[1]。目前，沿海灘涂濕地研究已成為熱點(diǎn)，包括灘涂濕地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、景觀格局優(yōu)化研究、灘涂生態(tài)保護(hù)與管理等[2-4]。隨著沿海灘涂濕地不斷被開發(fā)，自然濕地面積不斷減少，景觀格局破碎化嚴(yán)重，引起了濱海濕地生態(tài)過程變化、濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低、珍稀瀕危物種滅絕加速、有害物種入侵等諸多問題[5]。特別是近年來，中國沿海各地紛紛加快建設(shè)“海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省”，海洋經(jīng)濟(jì)成為中國國民經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。與海洋經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展同步，沿海灘涂濕地的開發(fā)也在明顯加速。

這些開發(fā)行為使得沿海灘涂濕地景觀的結(jié)構(gòu)、格局、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)生了較大的變化，由此引起區(qū)域資源、環(huán)境、生態(tài)問題日漸突出。研究海岸帶土地利用變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響對(duì)于了解區(qū)域的生態(tài)環(huán)境演變乃至全球變化具有重要的意義[6]。因此，從江蘇省沿海灘涂景觀變化和發(fā)展趨勢的角度分析灘涂景觀動(dòng)態(tài)變化過程中產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)，可為促進(jìn)江蘇省沿海灘涂濕地的科學(xué)合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 灘涂濕地景觀變化

1.1 研究區(qū)域界定與概況

江蘇省沿海灘涂濕地面積約占全國沿海灘涂濕地總面積的1/4。江蘇省沿海灘涂濕地不僅是陸地和海洋之間的重要生態(tài)功能區(qū)域，還孕育了豐富的自然資源，如丹頂鶴、麋鹿?jié)竦貒易匀槐Ｗo(hù)區(qū)使江蘇省沿海灘涂濕地聞名世界，同時(shí)，由于其特殊的地貌特征，使其成為江蘇省重要的后備土地資源。江蘇省海濱包括連云港市、鹽城市和東臺(tái)市3個(gè)行政區(qū)，研究區(qū)域范圍為北至連云港市贛榆縣，南至南通市啟東市，西至海堤公路向陸地1 km附近（具體與鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政界線一致），東至光灘邊緣（圖1）。沿海灘涂濕地生境類型主要包括潮間帶、潮上帶、海濱濕地區(qū)以及部分農(nóng)田等人類活動(dòng)區(qū)。行政區(qū)域包括15個(gè)縣及部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)和部分國營農(nóng)場等。研究區(qū)域內(nèi)的各縣市主要包括連云港的贛榆縣、東海縣、連云港市轄區(qū)、灌云縣、灌南縣，鹽城市的響水縣、濱海縣、射陽縣、大豐市及東臺(tái)市，南通市的海安縣、如東縣、通州市、海門市及啟東市。

1.2 江蘇省沿海灘涂濕地景觀面積統(tǒng)計(jì)

1.3 江蘇省沿海灘涂濕地土地資源的變化趨勢

由圖2可知，1987-2007年，整個(gè)江蘇省沿海灘涂濕地土地資源的組成發(fā)生了顯著的變化，1987-2007年，耕地、建設(shè)和居民用地以及人工濕地持續(xù)增加，米草沼澤、堿蓬沼澤和蘆葦沼澤為代表的自然濕地持續(xù)顯著減少，主要轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖塘、鹽田和耕地，其他類型變化不大。這種變化與江蘇省沿海灘涂濕地圍墾的政策導(dǎo)向一致。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、人口的急劇增長以及灘涂圍墾的加速，從江蘇省濱海區(qū)域的土地利用變化趨勢來看，未來仍然是耕地、養(yǎng)殖塘、鹽田等人工濕地持續(xù)增加，自然濕地持續(xù)顯著減少。

2 環(huán)境影響分析

2.1 對(duì)水質(zhì)環(huán)境的影響

目前沿海灘涂濕地大面積轉(zhuǎn)化為耕地等農(nóng)用地這種趨勢，尤其是農(nóng)用地增加引起的化肥、農(nóng)藥的大量使用產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染，已成為影響沿海灘涂濕地水體環(huán)境質(zhì)量的重要污染源。有學(xué)者研究表明水質(zhì)中營養(yǎng)元素含量與土地利用密切相關(guān)。如Mattikalli等[8]對(duì)英國Glen 河流近60年的N、P等營養(yǎng)元素含量負(fù)荷進(jìn)行了估算，并對(duì)土地化肥施用量和土地利用單因子變化的非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行情景分析，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)中營養(yǎng)元素含量與土地利用變化的關(guān)系密切。

2007年8月，對(duì)研究區(qū)域江蘇省海濱地區(qū)河流、養(yǎng)殖水體、鹽田、潮灘、運(yùn)鹽水道等不同土地利用類型區(qū)域水體分布的51個(gè)樣點(diǎn)取樣分析了TN、NH3-N、TP、DO等水質(zhì)指標(biāo)。結(jié)果表明，江蘇省海濱各水體中TN、TP的超標(biāo)率較高，66.7%的TN監(jiān)測點(diǎn)位、49.0%的TP監(jiān)測點(diǎn)位超過了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）；其次是NH3-N和DO的監(jiān)測點(diǎn)超標(biāo)率也分別達(dá)到了3.9%和21.6%。檢測結(jié)果表明，土地利用方式不同對(duì)水體水質(zhì)的影響也存在明顯差異，監(jiān)測點(diǎn)內(nèi)河流水質(zhì)相對(duì)較差，TN、TP和DO的超標(biāo)率分別達(dá)到了90.3%、67.3%和29.0%；位于企業(yè)排污口水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位，TN和TP的超標(biāo)率分別達(dá)到了66.6%和33.3%；養(yǎng)殖類水體的水質(zhì)相對(duì)較好，TN、TP和DO的超標(biāo)率分別為30.4%、30.0%和10.2%；監(jiān)測區(qū)域內(nèi)潮灘、運(yùn)鹽水道、鹽田等基本未出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)情況。隨著河流自西向東延伸，水體水質(zhì)逐漸變差，而水體中N、P超標(biāo)的污染現(xiàn)象與沿海灘涂濕地景觀變化過程中以耕地為代表的農(nóng)用地?cái)U(kuò)大而導(dǎo)致的化肥使用增加直接相關(guān)。

2.2 對(duì)海岸線淤蝕的影響

20世紀(jì)80年代以來，隨著沙質(zhì)海岸和生物海岸的開發(fā)，原來長期相對(duì)穩(wěn)定的沙質(zhì)海岸和生物海岸開始普遍發(fā)生侵蝕。除原有的侵蝕岸段繼續(xù)發(fā)生侵蝕外，原來的穩(wěn)定甚至淤長型海岸也陸續(xù)被侵蝕，導(dǎo)致新的侵蝕岸段不斷出現(xiàn)，如廢黃河三角洲侵蝕岸段南界在20世紀(jì)60年代還在射陽港以北，目前已擴(kuò)展到了射陽鹽場，近年來侵蝕的南移趨勢加快。有研究表明，1855-1972年南移速度僅為每年0.23 km，1972-1988年的南移速度為每年1.10 km[9]，說明近年的南移速度明顯加快。但海岸灘涂濕地開發(fā)也并不都是加速海岸侵蝕。

潮灘圍墾活動(dòng)通過對(duì)潮灘高程、水沙動(dòng)力條件、沉積物特征等多種環(huán)境因子的改變，促進(jìn)生態(tài)演替，并通過墾區(qū)土地的人為利用，對(duì)海岸環(huán)境演變產(chǎn)生了重要影響[10]。灘涂圍墾對(duì)近海岸線的淤長和侵蝕作用呈現(xiàn)出兩種截然相反的環(huán)境效應(yīng)：①灘涂圍墾活動(dòng)在平均高潮位線以上淤長岸段進(jìn)行時(shí)，將會(huì)加快灘涂淤積成陸地的速度，并促進(jìn)灘涂淤長和向海不斷延伸。比較典型的如大豐港一帶海岸，它的形成是由于在平均高潮位線以上的圍墾活動(dòng)和淤長而逐漸形成的海岸線外移。②灘涂圍墾活動(dòng)如果在平均高潮位線以下侵蝕海岸段，這將有利于加速海岸帶的侵蝕。灘涂圍墾活動(dòng)等在短時(shí)間內(nèi)使海岸線迅速向外延伸，灘涂面積急劇減小，這種變化改變了海岸帶自然演變的漸進(jìn)過程，導(dǎo)致海岸帶沖淤狀況的驟變，特別是當(dāng)圍墾的起圍高程降低到平均高潮線以下的時(shí)候，導(dǎo)致侵蝕海岸段的侵蝕作用加劇，如20世紀(jì)70年代至80年代鹽城海岸在平均高潮線以下因近堤開挖池塘形成的跳躍式侵蝕。

2.3 對(duì)區(qū)域內(nèi)土壤環(huán)境變化的影響

海濱土地利用方式的改變是影響沿海灘涂濕地土壤環(huán)境變化的主要影響因素，特別是近20年，江蘇省沿海灘涂自然濕地景觀不斷向養(yǎng)殖塘和耕地轉(zhuǎn)變。江蘇省沿海灘涂濕地墾區(qū)在開發(fā)利用前，土地覆被類型主要為蘆葦?shù)亍Ⅺ}蒿地、堿蓬和光灘，土壤層主要為草甸海濱鹽土，土壤中鹽分含量高、土壤肥力較低。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們開始不斷加大灘涂濕地的圍墾，這種土地利用方式的變化改變了灘涂濕地的土壤環(huán)境。使得江蘇省沿海灘涂濕地土壤最顯著的特征就是鹽分含量偏高，加上沿海灘涂濕地墾殖時(shí)間較短、土壤耕作層尚未完全形成，導(dǎo)致土壤層次發(fā)育不全，而且土壤肥力水平普遍低下。楊桂山[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，江蘇省沿海灘涂濕地自然覆被下土壤鹽分高，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量就會(huì)受到抑制，且隨著距海距離的增加，土壤含鹽量逐漸降低，有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加。

對(duì)江蘇省海濱研究區(qū)域內(nèi)40個(gè)位點(diǎn)的不同土地利用方式下土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行實(shí)測，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖3）顯示，在不同土地利用類型下，土壤中有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢為鹽田<近岸海底<潮灘<運(yùn)鹽水道<海水養(yǎng)殖場<河海交匯處<農(nóng)田。鹽田、海水養(yǎng)殖場和運(yùn)鹽水道等土壤含鹽量較高的地區(qū)有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，其中鹽田是土壤含鹽量最高的土地利用類型，其有機(jī)質(zhì)含量也是最低的，約為2.67 g/kg。高建華等[12]對(duì)鹽城海岸帶的沿海灘涂濕地圍墾前后土壤鹽分和有機(jī)質(zhì)含量的對(duì)比研究結(jié)果也表現(xiàn)出相似的特點(diǎn)。對(duì)土壤中全氮、全磷的含量進(jìn)行分析，在各土地利用類型下，全氮、全磷的含量普遍較低，為0.05%～0.08%，可知江蘇省海濱地區(qū)土壤肥力同其他海濱地區(qū)特征相似，土壤肥力都較低，而排污口附近土壤中的全氮、全磷含量相對(duì)較高，其原因可能是受排放的污水影響。

這種自然濕地景觀在向開挖養(yǎng)殖塘和圍墾的土地利用轉(zhuǎn)變，使得沿海灘涂濕地土壤向著兩種截然不同的特征轉(zhuǎn)變：①在以海水為背景的土地利用方式（鹽田、海水養(yǎng)殖、運(yùn)鹽水道等）下，土壤含鹽量會(huì)隨著利用時(shí)間和強(qiáng)度的增加而增加，有機(jī)質(zhì)含量降低，且有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低，產(chǎn)生聚鹽降肥性的特點(diǎn)；②在以種植、淡水養(yǎng)殖或兩者兼而有之的土地利用方式下，土壤中含鹽量不斷減少，有機(jī)質(zhì)含量不斷上升，表現(xiàn)出淋鹽增肥性的特征。

2.4 對(duì)生物生境的影響

隨著江蘇省沿海灘涂濕地開發(fā)強(qiáng)度不斷加大，伴隨著灘涂濕地景觀變化、自然濕地面積逐漸減少、帶來生境喪失等問題，為妥善協(xié)調(diào)圍海造地與原生濕地減少之間的矛盾，1983年建立了鹽城沿海珍禽自然保護(hù)區(qū)，現(xiàn)已成為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。通過對(duì)保護(hù)區(qū)丹頂鶴的數(shù)量監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，1991-2005年丹頂鶴的數(shù)量呈向左傾斜的“Z”形變化（圖4），2000年以后波動(dòng)幅度下降，2003年達(dá)到最低點(diǎn)612只，隨后有上升趨勢。

雖然近年保護(hù)區(qū)的丹頂鶴種群數(shù)量基本穩(wěn)定，但其在各個(gè)地區(qū)的分布很不平衡：2001-2005年，保護(hù)區(qū)管理處調(diào)查統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，保護(hù)區(qū)內(nèi)丹頂鶴分布主要集中于射陽鹽場、灌東鹽場、黃沙港、蘆葦基地與核心區(qū)、王港、東川、竹川、笆斗8個(gè)區(qū)域，其中核心區(qū)包括蘆葦基地與核心區(qū)，緩沖區(qū)包括射陽鹽場、黃沙港及王港，實(shí)驗(yàn)區(qū)包括灌東鹽場、東川、竹川、笆斗，并且表現(xiàn)出明顯的集聚特點(diǎn)，在聚集區(qū)域內(nèi)丹頂鶴分布呈現(xiàn)出向核心區(qū)以及兩側(cè)緩沖區(qū)集聚的趨勢特征。利用集聚度（指該功能區(qū)中某物種的個(gè)體數(shù)占整個(gè)功能區(qū)該物種總個(gè)體數(shù)的百分比）來表征，如圖5所示，1991-2005年間鹽城珍禽自然保護(hù)區(qū)內(nèi)丹頂鶴在核心區(qū)內(nèi)的集聚度及核心區(qū)和緩沖區(qū)的集聚度呈穩(wěn)步上升的趨勢，2005年核心區(qū)和緩沖區(qū)的丹頂鶴集聚度為94.8%，較1991年的71.3%提高了23.5個(gè)百分點(diǎn)。保護(hù)區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，自1998年后，位于保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)的弶港、頭灶、六灶3個(gè)丹頂鶴分布區(qū)域內(nèi)丹頂鶴越冬的數(shù)量一直為0。說明由于人類活動(dòng)的干擾，保護(hù)區(qū)內(nèi)的丹頂鶴分布逐漸向核心區(qū)和緩沖區(qū)等人為擾動(dòng)比較小的區(qū)域集中。隨著江蘇省沿海灘涂濕地圍墾開發(fā)的深入，原來復(fù)雜多樣的自然濕地植被大部分被農(nóng)作物、人工水域等取代，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生物賴以生存的生境條件發(fā)生了較大的變化，已經(jīng)開始威脅到了江蘇省沿海灘涂濕地的生物生境和種群分布。

3 小結(jié)與討論

從目前江蘇省濱海土地利用、濕地景觀轉(zhuǎn)移趨勢和環(huán)境效應(yīng)變化狀況來看，主要存在的問題有：自然濕地面積迅速減少，人工濕地和非濕地比重增加，開挖養(yǎng)殖塘和圍墾為代表的開發(fā)活動(dòng)對(duì)濕地景觀干預(yù)強(qiáng)度逐漸增加，不僅加劇了海岸侵蝕、改變了濕地水質(zhì)和土壤的理化條件，而且也改變了濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，造成了鳥類適宜性生境不斷減少以及生物多樣性的變化。

為了促進(jìn)江蘇省濱海區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)濕地資源，江蘇省濱海城市應(yīng)該采取以下措施。

1）控制濕地開發(fā)規(guī)模，遏制掠奪性開發(fā)。由于向海發(fā)展戰(zhàn)略直接需求是圍墾造地用于發(fā)展濱海城市與港口工業(yè)，灘涂濕地開發(fā)利用與天然濕地保護(hù)的矛盾加劇。為了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定以及濕地資源的再造機(jī)能，應(yīng)該積極尋求濕地與周邊非濕地地區(qū)之間互利互惠、克服破壞性干擾、協(xié)調(diào)發(fā)展的途徑，保障濕地資源的可持續(xù)利用和人類的代際公平原則。注意人工濕地的負(fù)面影響，對(duì)于生產(chǎn)開發(fā)中出現(xiàn)的自然濕地退化、環(huán)境污染等問題要積極防治，協(xié)調(diào)好開發(fā)利用與濕地環(huán)境之間的關(guān)系，減緩濕地退化，加強(qiáng)對(duì)濕地的綜合保護(hù)治理。

2）多種開發(fā)方式結(jié)合，發(fā)展?jié)竦厣鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)。目前江蘇省沿海灘涂濕地的圍墾及農(nóng)業(yè)開發(fā)利用形成的農(nóng)業(yè)景觀，存在著土地利用方式單一、生產(chǎn)率低下、經(jīng)濟(jì)效益差等問題。因此，亟須根據(jù)不同海岸段的濕地景觀特征進(jìn)行景觀生態(tài)的再設(shè)計(jì)，并且采取多種多樣的人工濕地開發(fā)模式，發(fā)展林畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的同時(shí)開展生態(tài)旅游等第三產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建一個(gè)集經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益于一體的自然濕地和人工濕地相結(jié)合的濕地景觀。充分發(fā)揮沿海灘涂濕地景觀的綜合價(jià)值。

3）建立灘涂濕地資源信息管理系統(tǒng)。通過建立和完善江蘇省濱海灘涂濕地資源信息管理系統(tǒng)，對(duì)區(qū)域內(nèi)全部可利用資源進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，并且對(duì)資源的開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測分析，建立綜合的、可持續(xù)發(fā)展型資源利用體系，為今后灘涂濕地資源的開發(fā)利用決策提供科學(xué)依據(jù)，減少盲目無規(guī)劃地開發(fā)灘涂濕地資源。

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