長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的雙重壓迫下，長江口灘涂正面臨動力侵蝕及生物入侵等威脅，為此上海市在淤漲灘涂進行了多次人工種青，以期恢復其濕地生境。其中，橫沙和南匯東灘促淤區的種青成效顯著，但南匯嘴和杭州灣南竹港出海閘外側區域灘涂種青卻效果不佳。總結了影響長江口種青植被——蘆葦和海三棱藨草存活和擴散的主要因素，包括灘涂高程、水體鹽度等關鍵閾值，并對種青的成功和失敗案例進行了分析。研究表明：人工種青應選擇在高程和鹽度合適的淤漲光灘上開展，同時還需考慮水文動力條件和灘涂底質的影響。近年來實施的人工種青基本實現了濕地營造的預期目標。

關 鍵 詞：

種青； 灘涂濕地； 灘涂高程； 鹽度； 長江口

中圖法分類號： TV748

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.03.012

0 引 言

長江口沿岸分布有廣袤的灘涂。統計顯示，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域［1］。長江口不斷淤漲的岸段具有相對較高的灘涂高程和較低的水流流速，自然發育有以蘆葦、海三棱藨草為主的鹽沼植被，也是全球候鳥遷徙的落腳點之一［2］。鹽沼濕地具有凈化水質、抵御風暴等重要功能，為海岸帶動植物的生存提供了良好的生境。在海平面上升、臺風的強度和頻次趨于增強的大背景下，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。雖然這一現象在2018年被叫停［3］，但受上游水庫建設、河道采砂以及水土保持加強等因素持續影響，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］。長江口灘涂淤漲速率正在減緩，部分岸段甚至由淤轉沖。另一個威脅來自于互花米草對本地物種生境的侵占。互花米草具有較強的促淤固灘功能，于20世紀70年代作為保灘護岸的生物措施被引進［5］。然而，互花米草的生境與長江口本土物種海三棱藨草重疊，存在競爭關系。自1995年崇明東灘首次出現小型互花米草斑塊，至2005年已經達到植被覆蓋面積的25%以上［6］，嚴重擠壓海三棱藨草的生境，影響了長江口灘涂濕地生態系統的健康。

為了應對灘涂面積減少，在長江口實施了多項保灘、促淤工程，但問題是互花米草會先于本地物種定植在新淤漲的潮灘。為了達到新生潮灘的預期生態功能，必須及時抑制互花米草對新生潮灘的侵占。上海市耗資11.6億元人民幣，建設了25 km長的圍堤，從空間上阻隔互花米草的擴張途徑，同時提出 “圍（圍堤）、割（刈割）、淹（淹水）、曬（曬地）、種（種植蘆葦、海三棱藨草）、調（調節鹽度、水位）”的總體技術線以遏制互花米草的擴散［2］。但是，在圍堤內部仍有零星的護花米草斑塊出現，需定期進行人工刈割。

針對上述問題，上海市自2016年實施了灘涂人工種青，在長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系統功能和防災減災功效。國內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手段［7-9］。本文基于長江口種青的典型案例，厘清影響種青植物生長的環境因素，以期為灘涂濕地資源的保護與恢復提供借鑒。

1 種青植物生長影響因素

蘆葦、互花米草和海三棱藨草是長江口三大主要植物類群。除此之外，受徑流沖淡水影響，長江口還分布有小規模的藨草、糙葉苔草和白茅等種群［10］。長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對象。影響潮灘植物生長的環境因素主要包括：灘涂高程、坡度、潮差、風浪、泥沙沉積速率及鹽度等。一般情況下，植物的生長和分布取決于對外部環境的耐受度。此外，不同物種間的競爭，尤其是外來物種對本地物種所處生境的占領，也會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力條件密切相關，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長高于蘆葦。例如，當淹水時長為6 h/d時，海三棱藨草存活率為50%，而蘆葦的存活率僅為20%左右［12］。因此，海三棱藨草所處的潮灘高程要低于蘆葦［13］，具體高程區間則由當地的平均潮位決定。長江口不同區域的平均潮位在1.79～2.35 m之間，相應的植物適宜高程亦有區別。例如，南匯東灘的觀測結果顯示，海三棱藨草的適宜高程區間為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為在平均潮位以上0.6 m左右［17］，在長江口區域觀測到的最低高程為2.79 m［18］。

鹽度是影響海三棱藨草和蘆葦成活和擴散的另一關鍵因素。海三棱藨草適宜生長的鹽度為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芽率對鹽度變化十分敏感，研究顯示，適宜發芽的鹽度為0～4‰；鹽度達到10‰時，發芽率分別降低至12.65%和6.52%［14］；鹽度高于12‰時，發芽受到抑制［20］；鹽度達到16‰即趨于死亡［16］。需要注意的是，長江口枯季發生的鹽水入侵可使表層水體鹽度達到15‰［21］，可能導致海三棱藨草大面積死亡。蘆葦的耐鹽能力較弱，在鹽度超過10‰后生長明顯受到抑制［22］。

互花米草是長江口潮灘的主要入侵物種，其耐淹和耐鹽性均強于本地物種。互花米草在1.5～2.3 m高程范圍內的灘涂均可以生長，其生境與海三棱藨草存在重疊［16］。互花米草在持續淹水時長為6 h條件下的存活率接近70%，遠高于蘆葦和海三棱藨草。甚至在日均總淹水時長達到12 h時，互花米草仍能成活。互花米草在20‰鹽度條件下生長不受影響［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爭中極易被取代。

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行。長江口地區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淤積厚度普遍超過2 m；2013～2017年間，南匯東灘促淤堤內側超過2/3的區域淤積厚度超過2 m（見圖2），N1～N3區淤積平均淤積厚度為1.91 m，S1～S3區達2.74 m。這些淤漲的灘涂為植被的定植發育提供了良好基礎。基于已掌握的種青植物生長規律，在淤漲灘涂中篩選具有適宜的灘涂高程、淹水時間和鹽度的區域，可以用于實施人工種青。

3 典型區域實施效果及潛在影響因素分析

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

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

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

然而，南匯嘴外側及杭州灣南竹港出海閘外側等區域灘涂的種青效果并不理想。南匯嘴外側進行過多次試種［14，22］，卻只有少量植被斑塊發育；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。從選址區域的高程看，南匯嘴外側區域灘涂高程在1.0～3.0 m，南竹港水閘外側試種灘涂高程約2.0 m，均處于滿足植物存活的區間。但是，兩個區域均直面西南側的開敞海域，水文動力較強，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鍵時期也大于10‰，超過了蘆葦及海三棱藨草的成活閾值。南匯嘴地區還在2000年前后曾人工引種互花米草進行保灘促淤，長期占據了大片適宜的生境，也可能對種青植物的生存造成壓迫。值得一提的是，這兩個區域的灘涂底質環境類似，均為所謂“鐵板砂”區域，其底質主要由粉粒組成，密度大、顆粒粗、有機質含量也比較低，導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。人工種青應選擇在高程和鹽度合適的淤漲光灘上開展，同時還需考慮水文動力條件和灘涂底質的影響。近年來實施的人工種青基本實現了濕地營造的預期目標。同時，人工種青可以與灘涂淤漲相互促進，形成良性循環，有利于灘涂濕地的修復與保護。隨著長江口灘涂淤漲速率的放緩，為了保護現有的灘涂資源，改善灘涂生態環境，有必要對中低灘種青進行探索。

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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