上海市近40年滨海湿地时空格局及其驱动机制

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滨海湿地位于陆地与海洋生态系统的交错带,具有调节气候、维持物种多样性、提供生物栖息地、保护海岸带等多种生态服务功能。然而,受海岸圈围、城市化建设、生物入侵、泥沙沉积量减少、海平面上升等等人类活动和自然因素的共同影响,滨海湿地的格局易发生快速演变,严重影响了海岸带的稳定性和可持续发展。因此,开展滨海湿地时空格局变及其驱动机制研究,对滨海湿地的保护和可持续发展具有十分重要的指导意义。本论文选择上海市的滨海湿地作为研究对象,通过遥感解译、海图数字化、野外现场调查等方法,分析了近40年(1986—2020年)上海市滨海湿地格局的时空动态及其演变规律;并重点分析了圈围工程、水沙变化和外来物种互花米草(Spartina alterniflora)入侵等三个主要影响因素对上海市滨海湿地格局的驱动机制;在此基础上,基于滨海湿地格局动态以及未来保护发展需求,提出上海市滨海湿地保护对策与建议。研究的主要结果如下:(1)1986—2020年间,上海市滨海湿地的土地覆被面积和类型均发生了显著变化。首先,近40年间,上海市滨海湿地面积整体呈现先增加后缓慢减少的趋势,在1990年面积最大(431775.43 ha),到2020年时面积减少到355572.88ha。其次,受海岸人类活动的影响,土地覆被类型从起初单一的滨海湿地逐渐转变为滨海湿地、沼泽湿地、人工湿地、农田和建设用地等多种类型;近40年间,共有28548.95 ha、20963.50 ha和8467.22 ha的滨海湿地转变为沼泽湿地、人工湿地及农田和建设用地,其中2005—2010年间是滨海湿地转变为其他土地覆被最为显著的时期(共有17324.19 ha滨海湿地发生转变),长兴岛和横沙岛是转变面积最大的区域(有13254.16 ha滨海湿地发生转变)。(2)受海岸圈围的影响,1986—2020年间上海市滨海湿地面积累计减少了64539 ha,其中圈围面积最大的地区分别为崇明岛、南汇东滩、长兴岛和横沙岛,累计造成以上三个地区滨海湿地面积减少26440 ha、21890 ha和18754 ha。由于圈围工程主要在高潮滩,因而对生长在潮间带的盐沼植被影响较大,1986—2020年间,海岸圈围累计导致盐沼植被面积减少11364.1 ha。被圈围的滨海湿地失去了潮汐动力过程,在人类活动影响下转变为内陆湿地(草本沼泽、库塘、养殖塘)、农田和建设用地等其他土地覆被类型。受流域来沙减少的影响,1986—2020年间,上海市滨海湿地总面积(-6 m以上滩涂湿地面积)整体呈现减少趋势,尤其是2003年三峡大坝建成运行后(来长江口输沙量减少了62%),上海市滨海湿地总面积的年平均淤积速率减少到213.62 ha/a;0 m以上滩涂和盐沼植被面积仍然呈现增加趋势,但增加速率有所下降。自上世纪九十年代上海市滨海湿地引种外来物种互花米草以来,其群落面积呈现稳步增加的趋势,至2020年面积已达到15275.99 ha,占上海市滨海湿地盐沼植被总面积的46.22%,成为上海市滨海湿地面积最大的优势物种。互花米草入侵后,盐沼植被的空间分布格局也由原来的“光滩—海三棱藨草(Scirpus mariqueter)群落—芦苇(Phragmites australis)群落”转变为“光滩—海三棱藨草群落—互花米草群落—芦苇群落”或“光滩—海三棱藨草群落—互花米草群落”的格局。(3)基于以上近40年上海市滨海湿地格局演变及影响因素研究,为了实现上海市滨海湿地的高质量发展和可持续利用,建议通过科学利用和管理泥沙资源、控制外来物种入侵、科学开展滨海生物促淤工程、控制滨海湿地大规模圈围和加强对公众的宣传教育等措施保护上海市的滨海湿地资源,为我国海岸带脆弱生态系统的保护和修复提供可借鉴的成功经验和案例。
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