南流江河口桐花樹生物動(dòng)力地貌過程研究

王日明，戴志軍，黃鵠，龍楚琪，梁喜幸，黎樹式

( 1.北部灣大學(xué) 廣西北部灣海岸科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室/欽州市環(huán)境生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535011；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)

1 引言

生長于熱帶、亞熱帶海岸潮間帶的桐花樹（Aegiceras corniculatum）是紅樹林重要的先鋒植物，在河口城市安全中起到防浪護(hù)岸[1-4]、凈化灘涂環(huán)境[5-6]及改善水質(zhì)[4-5]等作用。然而，桐花樹種群結(jié)構(gòu)簡單、齡級(jí)單一，且以集聚狀態(tài)位于河口前沿，易遭受極端風(fēng)暴及高強(qiáng)度人類活動(dòng)的影響而出現(xiàn)損失。故桐花樹生長與發(fā)育、衰退與更新等一直受到較多關(guān)注[7-10]。不少研究者對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、紅樹林群落結(jié)構(gòu)[8-9,11]、紅樹林群落演替與桐花樹生理生態(tài)[7,12]進(jìn)行研究，先后提出氣候變化所導(dǎo)致的海平面上升影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)脆弱性[13-14]、淹水時(shí)間影響桐花樹生長與生理過程[15]以及群落演替進(jìn)展中，群落高度級(jí)、立木級(jí)、蓋度、密度與其優(yōu)勢(shì)種群等變化特點(diǎn)[16]。同時(shí)，部分工作關(guān)注于潮流底層動(dòng)力過程[17]、潮灘沉積過程與環(huán)境的關(guān)系[18-21]。此外，也有成果集中在紅樹林對(duì)波浪耗散[22]、潮灘表層沉積物顆粒特征[23]、土壤肥力[24]的影響及元素化學(xué)計(jì)量特征對(duì)紅樹林[25-26]影響等。先前工作在較大程度上增進(jìn)了對(duì)紅樹林生態(tài)及紅樹林與棲息環(huán)境相互作用研究的理解，但較為缺乏對(duì)紅樹林與立地潮灘地貌的耦合分析。作為我國桐花樹分布極廣的北部灣河口更是如此，特別是桐花樹成長與潮灘淤漲的聯(lián)動(dòng)機(jī)制研究尚未見報(bào)道。與此同時(shí)，國家“十三五”規(guī)劃中提出的“南紅北柳”濕地修復(fù)工程，把在南方以種植紅樹林為主作為有效恢復(fù)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要措施。自然資源部、國家林業(yè)和草原局關(guān)于印發(fā)《紅樹林保護(hù)修復(fù)專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃（2020-2025年）》的通知，要求到2025年人工恢復(fù)紅樹林，通過營造和修復(fù)紅樹林，使其面積達(dá)到18 800 hm2，其中營造紅樹林9 050 hm2，修復(fù)現(xiàn)有紅樹林9 750 hm2，廣西要求營造桐花樹、白骨壤（Avicennia marina）及秋茄（Kandelia candel）等本地紅樹林1 000 hm2，修復(fù)現(xiàn)有紅樹林3 500 hm2[10]。基于此，本文以南流江河口潮灘桐花樹種群為研究對(duì)象，探討河口桐花樹種群分布與潮灘向海前展的耦合過程，旨在探明桐花樹種群擴(kuò)張與潮灘發(fā)育的內(nèi)在關(guān)聯(lián)機(jī)制，為保護(hù)與恢復(fù)熱帶中、小河口紅樹林潮灘生態(tài)系統(tǒng)及制定紅樹林保護(hù)管理措施提供理論依據(jù)。

2 研究區(qū)域

南流江是廣西獨(dú)流入海第一大河，有5條支流在合浦縣城西南入海，入海河口依次是干流河口、木案江河口、叉隴江河口、針魚墩河口與尿燕子河口，在出海口形成面積約5 500 hm2以紅樹林為主的粉砂質(zhì)潮灘（圖1）。該區(qū)域位于北熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。河口潮汐屬于不正規(guī)全日潮，平均潮差約為2.5 m，海域冬半年以北向浪為主，平均波高0.8 m，夏季以西南向浪為主，最大波高為4.8 m[27-28]。位于南流江三角洲合浦縣西南的南流江河口潮灘分布的植物自海向陸主要分布紅樹林桐花樹、秋茄和無瓣海桑（Sonneratia apetala），其間參生草本植物茳芏（Cyperus malaccensis），區(qū)域潮灘以桐花樹種群為主。

圖1 研究區(qū)域和觀測(cè)位置Fig.1 Research area and observation stations

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法

為較好地分析南流江河口桐花樹擴(kuò)張與潮灘淤漲的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，本研究主要進(jìn)行2個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。第1個(gè)基于當(dāng)?shù)睾Ｆ矫嫖恢茫ㄆ骄谐蔽唬▓D1c），于2019年10月2日在南流江河口七星島尾堤外淺灘向潮溝方向布置12條斷面，間距約10 m，并按高位、中位、低位布置3排沉積板（面積為50 cm×50 cm的瓷磚）（圖1b），并用RTK測(cè)定各站點(diǎn)高程，每月大潮低潮位時(shí)收集采沙板上所沉積的泥沙。高位站點(diǎn)標(biāo)高（以平均海平面為基準(zhǔn)面，下同）約+0.12 m，分布有自然生長的一年生桐花樹小苗，是桐花樹宜林灘地前緣；中位站點(diǎn)標(biāo)高約+0.02 m（處于平均海平面位置附近的中潮灘偏高潮灘位置），上緣有少量一年生小苗，另有桐花樹胚胎分布（尚未形成小苗）；低位站點(diǎn)標(biāo)高約-0.08 m（為平均海平面和平均低潮線之間的中潮灘偏低潮灘位置），無植被分布（圖1c）。

沉積板沉積物采集自2019年10月2日至2020年10月7日，持續(xù)時(shí)間約1 a，采集的泥沙被運(yùn)回室內(nèi)干燥稱重。第1次于2019年11月3日收集編號(hào)為高位、中位及低位01號(hào)站點(diǎn)沉積物，第2次于2019年12月4日收集編號(hào)為高位、中位及低位01號(hào) 、 02 號(hào) 站 點(diǎn) 沉 積 物 ······依 此 類 推 ， 第 12 次 于2020年10月7日收集高位、中位及低位01～12號(hào)站點(diǎn)沉積物。顯然，每個(gè)站點(diǎn)第1次采集的是前幾個(gè)月累積沉沙，如2019年11月3日收集的高位、中位及低位01號(hào)站點(diǎn)沉積物為2019年10月2日至11月3日這1個(gè)月來的累計(jì)沉沙量，而2019年12月4日收集高位、中位及低位02號(hào)站點(diǎn)沉積物為兩個(gè)月的累積沉沙量······2020 年 10 月 7 日收集 12 號(hào)站點(diǎn)的沉積物為12個(gè)月累計(jì)的沉沙量。有必要指出的是，第4次本應(yīng)于2020年2月收集沉沙，但受新冠疫情影響而沒有收集數(shù)據(jù)。第5次采樣的高位05站點(diǎn)、第6次采樣的高位03站點(diǎn)、中位04站點(diǎn)、低位06站點(diǎn)、第8次采樣的低位07站點(diǎn)、中位08站點(diǎn)、第10次采樣的中位01站點(diǎn)、中位02站點(diǎn)、第11次采樣的中位11站點(diǎn)受漁民人為干擾嚴(yán)重，沉積板采集的數(shù)據(jù)無效，在此采用內(nèi)插值法補(bǔ)全所缺數(shù)據(jù)。

簡而言之，這些沉積板采集的泥沙分別反映不同潮灘位置逐月泥沙沉積量，表征潮灘不同部位淤積或侵蝕狀態(tài)。例如，當(dāng)月累積沉沙量（SCm）減去上月累積沉沙量（SCm-1）即為當(dāng)月凈沉沙量（SDNm），即

式中，SDNm為第m月凈沉沙量；SCm為第m月的累積沉沙量；SCm-1為第m-1月的累積沉沙量。如第12次收集的高位累積沉沙量為10 707.7 g，第11次收集的高位累積沉沙量為10 374.6 g，則2020年10月高位的凈沉沙量為333.1 g。

同時(shí)，在沉沙收集區(qū)潮灘隨機(jī)取5個(gè)500 cm3的標(biāo)準(zhǔn)土樣烘干后稱重，計(jì)算出每立方米潮灘土平均干重P為1 368.6 kg。假設(shè)研究區(qū)內(nèi)沉積物容重保持恒定，則潮灘淤漲或侵蝕高度H為

式中，H為潮灘淤漲或侵蝕高度；P為每立方米潮灘土平均干重；G為沉積板采集土壤干重。

對(duì)每個(gè)土樣采用篩分法，分別以20目、40目、60目、80目、100目、120目、140目、170目、200目、230目的網(wǎng)篩進(jìn)行篩分處理，分析不同潮位沉沙的顆粒組成。

設(shè)計(jì)的第2個(gè)方案是桐花樹樣方統(tǒng)計(jì)。即2020年10月19日在七星島尾堤外淺灘的桐花樹宜林潮灘外緣，以沉積板為中心設(shè)計(jì)5 m×5 m的生態(tài)樣方，統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣方內(nèi)二年生、一年生桐花樹小苗與停留的胚胎數(shù)量（圖1b）。

此外，還收集南流江河口2005年4月29日、2009年12月5日、2013年10月20日、2017年11月1日和2019年10月26日谷歌歷史影像，分辨率為2.22 m，所收集的5景遙感影像瞬時(shí)成像時(shí)刻的潮位均較低。基于收集的5景高分辨率影像和實(shí)地勘探，隨后利用ENVI和ArcGIS對(duì)原影像進(jìn)行幾何糾正和地理配準(zhǔn)、裁剪和鑲嵌、彩色增強(qiáng)和濾波等預(yù)處理。在不同季節(jié)對(duì)研究區(qū)用無人機(jī)航拍獲取正射影像數(shù)據(jù)與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合，確定潮灘解譯標(biāo)志與桐花樹的解譯標(biāo)志[29]，并核查區(qū)域內(nèi)潮灘與桐花樹的分布狀態(tài)。再對(duì)經(jīng)預(yù)處理的5景遙感影像采用目視解譯，得到較為準(zhǔn)確的潮灘分布矢量數(shù)據(jù)與桐花樹分布矢量數(shù)據(jù)。然后利用ArcGIS的ArcToolbox工具，計(jì)算各年度桐花樹分布的平均中心，并推導(dǎo)出重心轉(zhuǎn)移軌跡[30]。

4 結(jié)果分析

4.1 潮灘地貌變化分析

通過對(duì)南流江河口5景歷史影像分析與現(xiàn)場觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，2005-2019年南流江河口潮灘自陸向海展現(xiàn)蒲扇狀，且主軸向東南方向偏轉(zhuǎn)。其間，河口潮灘整體呈現(xiàn)向海快速淤漲的趨勢(shì)，中潮灘發(fā)育增長主要集中在七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘（圖2）。

這4個(gè)堤外潮灘面積依次增長656.37 hm2、766.45 hm2、346.71 hm2及 658.36 hm2（表1），相當(dāng)于每年平均增加面積11.73%、5.89%、6.27%與3.68%。特別是，堤外潮灘向海淤漲方向與河口延伸方向基本平行，表現(xiàn)為自西北向東南淤積（圖2）。此外，4個(gè)干流河口的江心洲面積增長緩慢。2005-2019年，這4個(gè)江心洲面積增加為0.4～4.60 hm2，江心洲面積年均增長基本都不到1%，遠(yuǎn)小于河口堤外淺灘面積的增長率（表1）。

表1 2005-2019年南流江河口潮灘面積變化Table 1 Changes in tidal flat areas in the Nanliu River Estuary from 2005 to 2019

圖2 2005-2019年南流江河口潮灘淤積狀態(tài)Fig.2 The tidal flat accretion status in the Nanliu River Estuary from 2005 to 2019

與此同時(shí)，基于七星島尾堤外東側(cè)淺灘布置的沉積板所采集的沉沙數(shù)據(jù)見圖3。不同高程位潮灘年累積沉沙量不同，高位、中位及低位的年累積沉沙量分別為 10 707.7 g、15 755.1 g、16 042.6 g（圖3a），按公式（1）折算成淤漲厚度即高位、中位及低位潮灘年增長高度分別為0.031 m、0.046 m、0.047 m。低位及中位潮灘年增長略高于高位潮灘。同時(shí)，不同季節(jié)各站點(diǎn)沉沙量不同。11月（第1次取樣）至翌年4月（第6次取樣），潮灘處于緩慢淤漲階段，高位、中位、低位每月凈沉沙量基本上小于1 000 g；而5（第7次取樣）-8月（第10次取樣）處于快速淤漲階段，并逐月增加，并且低位的淤漲量明顯大于中位和高位；9（第11次取樣）-10月（第12次取樣）處于侵蝕階段，低位的侵蝕量大于中位與高位（圖3b）。總體上，月凈沉沙量表現(xiàn)為5-8月較多，9-10月表現(xiàn)為侵蝕，11月至翌年4月淤漲少。

圖3 站點(diǎn)沉沙量與侵蝕量Fig.3 Amounts of both deposition and erosion at the observation sites

以上表明，南流江河口七星島尾堤外淺灘豐水季沉沙量大于枯水季，枯水期凈沉沙量由多到少依次為高位、中位、低位，而豐水季節(jié)則為低位、中位、高位。

此外，南流江河口七星島尾堤外淺裸灘沉積物顆粒較粗，高位、中位、低位沉沙粒徑大于0.125 mm所占比例分別為53.14%、52.18%與47.78%；粒徑0.125～0.063 mm所占比例分別為43.61%、44.34%與45.09%。沉積物屬細(xì)沙質(zhì)，且高位沉積物的顆徑稍粗于中位與低位（圖4）。

圖4 沉積物顆粒組成Fig.4 The composition in sediments of the tidal flat

4.2 研究區(qū)內(nèi)桐花樹分布特征

南流江河口桐花樹面積由2005年263.36 hm2增長到2019年1 387.76 hm2，年增長率為12.6%。桐花樹擴(kuò)張整體上呈隨潮灘發(fā)育向海擴(kuò)張趨勢(shì)。

4.2.1 江心洲桐花樹種群擴(kuò)張?zhí)卣?/p>

干流河口兩個(gè)江心洲A與B在2005年基本沒有桐花樹分布，而在2013年江心洲出現(xiàn)稀疏的桐花樹群，面積分別為 2.11 hm2和 1.14 hm2（圖5，圖6）。隨后向陸側(cè)江心洲A分布的桐花樹以團(tuán)塊狀向海方向擴(kuò)張，而江心洲B桐花樹覆蓋的范圍基本不變，但以內(nèi)插形式向中心空地帶成長，到2019年桐花樹面積達(dá)到3.30 hm2與4.80 hm2。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，目前兩處江心洲桐花樹均為2011年生的桐花樹苗，可見在15年期間，兩處江心洲已完成桐花樹建群發(fā)育過程。同時(shí)，干流河口向外縱向分布的江心洲C、江心洲D(zhuǎn)在2005年已滿布桐花樹（圖5），面積分別為12.86 hm2與4.11 hm2（圖6）。經(jīng)過15 a的發(fā)展，直至2019年兩個(gè)江心洲桐花樹面積分別為 16.76 hm2與 4.75 hm2（圖6），增幅僅23.27%與15.57%，年平均增長率約為1%。

4.2.2 堤外潮灘桐花樹種群擴(kuò)張?zhí)卣?/p>

南流江河口桐花樹面積擴(kuò)張主要集中在七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘，沿原種群前緣呈帶狀向海擴(kuò)展（圖5）。七星島尾堤外淺灘桐花樹面積由2005年的0.84 hm2增加到2019年的47.65 hm2（圖6），增加了55倍，是南流江口潮灘桐花樹面積增長速度最快的區(qū)域。針魚墩堤外淺灘2019年桐花樹的面積為646.62 hm2（圖6），比2005年的135.77 hm2增加了511.15 hm2，是南流江口潮灘桐花樹面積增長最多的區(qū)域。

2005-2009 年間南流江河口七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘桐花樹面積快速增長，4年時(shí)間增加了235.12 hm2（圖6）。2009-2013年與2013-2017年是七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘桐花樹緩慢增長期，且增速越來越慢。2009-2013年增加了147.21 hm2，增幅為30.6%，2013-2017年僅增加了73.65 hm2，增幅僅為11.7%。2017-2019年是桐花樹加速發(fā)展時(shí)期，兩年時(shí)間由702.37 hm2增加到1 358.15 hm2（圖6），約增加了1倍。這4個(gè)區(qū)域桐花樹面積的增加都是呈現(xiàn)向海擴(kuò)張趨勢(shì)（圖5）。

圖5 2005-2019年南流江河口桐花樹種群分布變化過程Fig.5 The variations in population distribution of Aegiceras corniculatum in the Nanliu River Estuary from 2005 to 2019

圖6 2005-2019年南流江河口潮灘桐花樹面積變化Fig.6 The area changes of Aegiceras corniculatum in the Nanliu River Estuary from 2005 to 2019

4.2.3 不同潮灘分帶桐花樹種群擴(kuò)張?zhí)卣?/p>

2020年10月19 日，實(shí)測(cè)高位、中位、低位沉積板附近潮灘高程分別為+0.16 m、+0.07 m、-0.04 m（圖1c）。以沉積板為中心的5 m×5 m生態(tài)樣方內(nèi)二年生、一年生桐花樹小苗與停留的胚胎數(shù)量統(tǒng)計(jì)見圖7。

高位每個(gè)25 m2的樣方內(nèi)平均有桐花樹二年生苗27.0棵（圖7），株高約為30 cm，分枝較多，冠幅為20～30 cm；而中位僅 3.7棵（圖7），株高約為 20 cm，冠幅為15～20 cm；低位1.7棵（圖7），株高為15～20 cm，分枝少，冠幅為10～15 cm。表明，在2019年高位是桐花樹的宜林灘地前緣，中位、低位還不適合桐花樹的生長。2020年10月，中位平均每個(gè)樣方內(nèi)有桐花樹一年生苗14.8棵，低位也有10.7棵，且大多分布在高、中位之間區(qū)域，表明到2020年10月，中位潮灘已發(fā)育成桐花樹的宜林灘地，低位內(nèi)緣已發(fā)育成桐花樹宜林灘地前緣（圖8）。

圖7 桐花樹宜林灘地前緣種群擴(kuò)張樣方Fig.7 Population expansion quadrate in front of the suitable flat for Aegiceras corniculatum appropriate forest beach

圖8 潮灘桐花樹種群擴(kuò)張F(tuán)ig.8 The population expansion of Aegiceras corniculatum over the tidal flat

4.3 南流江河口桐花樹種群重心轉(zhuǎn)移

以斑塊面積為權(quán)重計(jì)算各年度桐花樹斑塊的幾何中心，并計(jì)算各年度桐花樹的分布重心（圖5f）。2005-2009 年，桐花樹分布重心向南偏東 71°44′49″方向轉(zhuǎn)移了985.30 m，而2009-2013年、2013-2017年，重心分別向北偏西89°00′12″方向轉(zhuǎn)移236.27 m與北偏西 77°49′47″方向轉(zhuǎn)移 673.68 m。2017-2019年，呈現(xiàn)快速向海（東南）擴(kuò)張的趨勢(shì)，重心向南偏東46°15′23″方向轉(zhuǎn)移了 478.57 m（圖5f）。2005-2019年的15年間，南流江河口桐花樹重心總體上向東南偏東偏移了 38°05′21″，遷移距離為 626.91 m。

5 討論

5.1 水動(dòng)力作用對(duì)紅樹林生物地貌的影響

潮灘是紅樹林立地的基本條件，南流江河口宜林潮灘總體上呈自西北向東南方向淤漲趨勢(shì)，各個(gè)區(qū)域淤漲情況有所不同（表1，圖2）。南流江河口潮灘的發(fā)育進(jìn)程和河水含沙量、徑流與潮汐交匯作用的水動(dòng)力相關(guān)。干流河口的4個(gè)江心洲周圍水動(dòng)力較強(qiáng)、沉沙少、灘涂發(fā)育速度緩慢，尤其是向海側(cè)的兩個(gè)江心洲位于主干河口入海急流區(qū)（圖1），受上游河水與漲落潮水動(dòng)力的綜合作用，該區(qū)域水動(dòng)力強(qiáng)，洲灘周邊泥沙沉積少，洲灘幾乎不發(fā)育。因而在2005-2019年，這兩個(gè)江心洲面積僅增加0.79 hm2與0.12 hm2（表1），桐花樹面積增加極為有限（圖7）。然而，受向海兩個(gè)江心洲遮蔽效應(yīng)，向陸側(cè)的兩個(gè)江心洲洲尾形成緩沖區(qū)，水動(dòng)力相對(duì)較弱，這有利于泥沙沉積而致使向陸側(cè)兩個(gè)江心洲灘尾潮灘延展發(fā)育。15年來，向陸側(cè)的兩個(gè)江心洲面積分別增加0.4 hm2、4.6 hm2（表1），相應(yīng)的桐花樹范圍亦明顯擴(kuò)大。

七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘4個(gè)堤外潮灘受南流江5個(gè)入海口水流與潮汐的綜合作用，在該區(qū)域形成混流區(qū)，水動(dòng)力相對(duì)較弱，沉沙作用明顯，灘涂向海發(fā)育較快。自2005年以來，七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘的潮灘面積明顯增加，這亦導(dǎo)致生長在弱動(dòng)力條件的桐花樹面積也隨之增大（表1）。

5.2 河口潮灘變化與紅樹林?jǐn)U張的耦合機(jī)制

從潮灘發(fā)育進(jìn)程角度分析，4個(gè)江心洲位于干流河道中心，四周受河水與潮汐漲落的沖刷，灘涂發(fā)育慢甚至不增長，不能為桐花樹提供適宜的立地灘涂，桐花樹面積增加也極為有限。然而，如上所述，在5個(gè)入海河道水流的沖刷與潮汐漲落的綜合作用下，4個(gè)堤外潮灘向海快速發(fā)育。同時(shí)，七星島尾堤外淺灘的沉沙試驗(yàn)與生態(tài)樣方試驗(yàn)也表明了桐花樹向海快速擴(kuò)張。七星島尾堤外淺灘桐花樹宜林灘地前沿在平均海平面+0.020～+0.12 m，且在灘宜林灘地前沿-0.08～+0.02 m的潮灘發(fā)育速度較快，一年凈增高約0.05 m。經(jīng)過1 a的發(fā)育，原來不適于桐花樹生長的中位灘涂已達(dá)+0.07 m，從高程（潮位）對(duì)桐花樹生長的影響角度看，該區(qū)域已發(fā)育成了宜林灘地（圖8）。

潮灘的快速發(fā)育為桐花樹提供更多立地灘涂。高位、中位、低位潮灘沉積物顆粒分析表明，當(dāng)年沉積的顆粒在高位較粗，沉積物粒徑大于0.125 mm的占總體沉積物的53.14%（圖4），更有利于灘涂透水透氣，對(duì)桐花樹幼苗的根系生長更為有利；中位、低位沉積物的顆粒較細(xì)，粒徑大于0.125 mm的占總體沉積物的52.18%與47.78%（圖4），更有利灘涂保肥與桐花樹胚胎在灘涂的附著，從而促使胚胎快速發(fā)育成小苗。原標(biāo)高為+0.3～+0.4 m的中、低潮灘經(jīng)過1 a的發(fā)育，較細(xì)顆粒的沉積物為胚胎在灘涂著陸提供機(jī)會(huì)；高程分別增加到+0.07 m、-0.04 m，延長了停留在潮灘的胚胎露出水面的時(shí)間，為胚根與胚芽萌動(dòng)提供了可能；細(xì)顆粒沉積物較好的保水保肥能力，為胚胎發(fā)育成桐花樹小苗提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。基于此，七星島尾堤外淺灘原高程為+0.02 m的灘涂區(qū)域已完全發(fā)育成桐花樹的宜林灘地。

此外，南流江河口桐花樹的生物學(xué)習(xí)性與潮灘發(fā)育的季節(jié)變化高度吻合。七星島尾堤外東側(cè)淺灘2019年11月至2020年4月發(fā)育較慢，5-8月快速增長，9-10月又減緩發(fā)育速度。主要原因在于，11月至翌年4月是南流江枯水季，該時(shí)段河流徑流量小、流速慢，水體中所攜帶的泥沙量少導(dǎo)致該時(shí)段沉沙量少。豐水季河流徑流量大、水流速快，水體中所攜帶的泥沙量多，導(dǎo)致該時(shí)段沉沙量顯著增多（圖3，圖4）。9-10月由于受“海高斯”“紅霞”“浪卡”“沙德爾”等多次臺(tái)風(fēng)的作用，這時(shí)期的侵蝕量較大（圖3），潮灘發(fā)育表現(xiàn)為沖刷狀態(tài)。該區(qū)域桐花樹胚胎成熟期在7-9月。+0.02 m的中位、低位潮灘在5-8月快速發(fā)育成宜林灘地，為胚胎在灘涂附著、萌動(dòng)、小苗發(fā)育提供了機(jī)會(huì)，9-10月胚胎已發(fā)育成完整的植株，扎根于潮灘，在一定程度上可抗拒潮灘的沖刷侵蝕。潮灘發(fā)育與桐花樹生物學(xué)習(xí)性耦合，促進(jìn)桐花樹向海快速擴(kuò)張。

研究時(shí)段5景遙感影像的分析也表明，堤外潮灘桐花樹分布面積大、發(fā)育速度快。同時(shí)，成片的桐花樹林也充分發(fā)揮出其消浪促淤功能，促進(jìn)泥沙在林緣潮灘沉積，進(jìn)一步促進(jìn)灘涂發(fā)育。顯然，2005年以來，七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘4個(gè)堤外潮灘面積增長迅速，桐花樹分布面積也有大幅度增長。潮灘向海發(fā)育是桐花樹向海擴(kuò)張的物質(zhì)基礎(chǔ)，南流江河口堤外潮灘桐花樹呈帶狀由西北向東南方向快速擴(kuò)張與堤外潮灘潮灘發(fā)育趨勢(shì)保持高度一致，桐花樹種群的擴(kuò)張速度與宜林潮灘的發(fā)育速度也緊密相關(guān)。此外，予以指出的是，當(dāng)全球氣候變暖引起海平面上升，但南流江口七星島周邊桐花樹向海淤積較平穩(wěn)，七星島以東區(qū)域則處于快速擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，其緣由主要是2002年以后廣西強(qiáng)化紅樹林恢復(fù)政策，并在這些區(qū)域進(jìn)行較大規(guī)模的人工栽培，導(dǎo)致紅樹快速促淤而引起區(qū)域潮灘向海迅速推進(jìn)。隨著 2020 年廣西紅樹林新的政策實(shí)施，預(yù)期人工栽培將導(dǎo)致區(qū)域紅樹林潮灘可能會(huì)進(jìn)一步向海推進(jìn)。

5.3 南流江河口桐花樹潛在分布區(qū)

2005-2019 年，南流江河口桐花樹種群呈自西北向東南方向（向海）擴(kuò)張趨勢(shì)。桐花樹重心向南偏東偏移，平均每年向海推進(jìn)約40 m。其中，2009-2013年、2013-2017年，重心向北偏西轉(zhuǎn)移，但這并不能說明桐花樹在該時(shí)段內(nèi)向陸遷移。經(jīng)分布重心分析可知，南流江河口桐花樹重心位于針魚墩堤外淺灘，而尿燕子河口淺灘在重心的東南向，干流河口4個(gè)江心洲與七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘位于重心的西北向（圖5）。2009-2013年與2013-2017年，位于2009年重心東南向的尿燕子河口淺灘區(qū)域，桐花樹面積僅分別向海擴(kuò)張?jiān)黾恿?5.26 hm2與16.17 hm2，而位于2009年重心的西北向干流河口4個(gè)江心洲與七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘，桐花樹面積向海擴(kuò)張的總和分別為73.93 hm2與10.73 hm2，結(jié)合重心所在區(qū)域針魚墩堤外淺灘這兩時(shí)段內(nèi)桐花樹的向海擴(kuò)張面積分別為42.31 hm2與49.91 hm2，由重心計(jì)算面積加權(quán)，桐花樹重心向西偏北方向偏移，也正說明了南流江河口西北向潮灘桐花樹種群的快速向海呈帶狀擴(kuò)張。

七星島尾堤外淺灘的沉沙試驗(yàn)表明，相對(duì)較細(xì)的顆粒為桐花樹胚胎著陸提供了可能。原標(biāo)高為+0.02 m的中位經(jīng)過1 a的發(fā)育，高程已達(dá)+0.07 m, 為桐花樹胚胎發(fā)育提供了適宜的浸淹水條件。同時(shí)，生態(tài)樣方試驗(yàn)表明，中位與低位上緣已具有較多桐花樹一年生苗（圖8），即E區(qū)潮灘桐花樹宜林灘地向外推進(jìn)到低位上緣，向海推進(jìn)了16 m。

在桐花樹種群擴(kuò)張與潮灘淤漲的相互促進(jìn)作用下，可以預(yù)見七星島尾堤外淺灘、木案堤外淺灘、針魚墩堤外淺灘、尿燕子河口淺灘4個(gè)堤外潮灘外緣是南流江河口桐花樹向海推進(jìn)的潛在發(fā)育區(qū)（圖9）。

圖9 南流江河口桐花樹潛在發(fā)育區(qū)Fig.9 Potential development region of Aegiceras corniculatum in the Nanliu River Estuary

6 結(jié)論

河口復(fù)雜的水文與地貌條件限制紅樹林在潮灘的分布與擴(kuò)張。本文利用15 a南流江河口影像數(shù)據(jù)，結(jié)合沉沙取樣實(shí)驗(yàn)與種群擴(kuò)張樣方統(tǒng)計(jì)，通過對(duì)南流江河口桐花樹種群的空間分布分析，主要結(jié)論包括：

（1）南流江河口桐花樹種群總體上呈現(xiàn)帶狀向海擴(kuò)張的趨勢(shì)，經(jīng)歷2013-2017年的緩慢擴(kuò)張后，2017-2019年快速發(fā)育。同時(shí)，不同區(qū)域桐花樹面積增長存在較大差異。其中堤外潮灘是南流江河口桐花樹主要分布區(qū)，發(fā)展速度快；江心洲分布相對(duì)較少，發(fā)展速度慢。

（2）水體所攜帶的泥沙在潮灘淤積導(dǎo)致河口潮灘灘位升高成為宜林灘地是桐花樹向海擴(kuò)張的前提。南流江河口桐花樹種群的擴(kuò)張趨勢(shì)與潮灘呈自西北向東南方向發(fā)育趨勢(shì)保持高度一致。

（3）河道水流與潮汐交匯于河口，在桐花樹的消浪作用下，堤外潮灘形成混流區(qū)，水動(dòng)力相對(duì)較弱，促進(jìn)了水體中泥沙在此區(qū)域沉積，加速堤外潮灘發(fā)育，進(jìn)而為桐花樹種群擴(kuò)張?zhí)峁┝⒌貤l件。江心洲區(qū)域由于四周水動(dòng)力強(qiáng)、泥沙沉積少、灘涂發(fā)育慢，限制了桐花樹種群的擴(kuò)張。南流江河口桐花樹潛在發(fā)育區(qū)主要分布在堤外潮灘向海區(qū)域。