国内外海岸带生态修复技术现状.doc

国内外海岸带生态修复技术现状海岸带(coastal area)是陆地与海洋相互作用的交接地区,是人类社会繁荣发展最具潜力和活力的地区。海岸带既具有重大的生态效益,又具有重大的经济效益,但由于人口不断地向海岸带地区集聚,使海岸带面临的压力越来越大,资源和环境问题越来越严重。目前世界各国对海岸带采取了多种保护措施,早在1972年10月27日,美国颁布了海岸带管理法(CZMA)2,随之韩国、日本、新加坡、英国等国也先后制定了海岸带管理法律、法规。同时为了减少资源破坏和避免生态进一步恶化,利用人工措施对已受到破坏和退化的海岸带进行生态恢复,由于人类对海岸带生态系统复杂性认识的局限性,目前对海岸带生态恢复的研究还主要集中在单个的生态因子上,对海岸带生态系统的综合系统的恢复技术仍处在探索研究阶段。1.国外海岸带恢复技术研究概况为了减少海岸带资源破坏和避免生态进一步恶化，利用人工措施对已受到破坏和退化的海岸带进行生态恢复是改善海岸带现状的重要途径之一。目前，国内外海岸带生态恢复的理论基础是恢复生态学，即根据生态学原理，通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法，人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其外界的物质、能量和信息的流动过程和时空次序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平。1.1人工河流水系的重新设计随着对淡水需求的日益增长,使得淡水资源量,以及泥沙等沉积物锐减,引起海岸带沉陷、海水入侵,海岸带湿地大量消失。对人工河流水系的重新设计,是海岸带生态恢复的基础。美国是世界上最早进行海岸带生态修复研究实践的国家之一。海岸带恢复计划措施主要是,重新设计河口水系,拆除海岸线和入海河流上一些障碍物重新恢复泥沙自然沉积和自然的水力平衡,从而起到控制海水入侵,防止海岸沉陷,保护海岸带湿地的目的;在美国佛罗里达为了恢复佛罗里达湾(Florida Bay)的原始的生态环境,1995年实施了佛罗里达湾和泰勒沼泽(Taylor Slough)计划,从而改善和恢复了佛罗里达湾海岸带生态环境。1.2 人工鱼礁生物恢复和护滩技术 渔民很早就发现沉船周围水域中渔获量较高,于是想到将结构物用石块加重沉到水下,来提高捕获量,这就是人工鱼礁的方法。20世纪70年代,日本提出建造新型人工鱼礁保护水生动物以提高海岸带生物量。20世纪90年代,人们利用“矿物增长”(mineral accretion)技术建造新型鱼礁,即是在人工鱼礁上通入低压直流电,利用引起海水电解析出的碳酸钙和氢氧化镁等矿物附着在人工鱼礁上,形成类似于天然珊瑚礁的生长过程,在鱼礁不断增长的同时促进周围生物量的增长,达到海岸带生物种群恢复和海岸带保护的目的。此方法在马尔代夫和塞舌尔等国家得到了成功应用。1.3 海岸带湿地的生物恢复技术 采用人工方法恢复和重建湿地是海岸带生态恢复的重要措施。在美国德克萨斯州(Taxas)加尔维斯顿(Galveston Bay)海湾,利用工程弃土填升逐渐消失的滨海湿地,当海岸带抬升到一定高度,就可以种植一些先锋植物来恢复沼泽植被。在路易斯安娜萨宾自然保护区和德克萨斯海岸带地区,利用“梯状湿地“技术(marsh terracing tech2nique),在浅海区域修建缓坡状湿地,湿地建好后在上面种植互花米草及其它湿地植被,修建梯状湿地可以减弱海浪冲击、促使泥沙沉积、保护海滩,同时也可以为海洋生物提供栖息地。2.国内海岸带恢复技术研究概况我国是世界上海岸带生态系统退化最严重国家之一,也是较早开始海岸带保护的国家之一。在20世纪50年代和20世纪90年代共开展了3次大规模海岸带、滩涂和海岛资源综合调查,为随后海岸带保护和修复工作奠定了基础。20世纪90年代以来,先后建立了昌黎黄金海岸,山口红树林,三亚珊瑚礁,南麂列岛,江苏盐城丹顶鹤等海岸带湿地自然保护区,20世纪90年代末在南海、东海、黄海、渤海等海域实施了伏季休渔制度,开展第二次全国海洋污染情况调查;制定和实施了海洋环境保护法,海域使用管理法等法律法规。虽然我国在海岸带保护工作方面取得了巨大进步,但在海岸带生态修复技术研究和应用方面工作很少,还基本处于起步阶段。目前我国生态恢复的基本思路是，根据地带性规律、生态演替及生态位原理选择适宜的先锋植物，构造种群和生态系统，实行土壤、植被与生物同步分级恢复，以逐步使生态系统恢复到一定的功能水平。海岸带生态恢复的总体目标是，采用适当的生物、生态及工程技术，逐步恢复退化海岸带生态系统的结构和功能，最终达到海岸带生态系统的自我持续状态。2.1 红树林海岸的生态恢复红树林是自然分布在热带、亚热带海岸潮间带的木本植物群落。红树林主要由几十种红树植物和半红树植物、许多藤本植物、草本植物和附生植物组成。红树林具有生物多样性高、生产力高、归还率高、分解速度快等特点。作为一种重要的海岸类型，它具有促淤沉积、护堤防波、净化水质等生态功能，为许多动物提供了重要的食物和栖息地。由于对红树林的不合理利用和破坏，导致红树林资源急剧减少，体现在面积和种类减少、结构和功能下降。红树林是属于遭受严重威胁的沿海生境之列，尤其是在热带发展中国家，这种现象尤为突出。据估计，现在亚太地区每年损失1%的红树林面积，有些地区已经失去了70%的原始红树林生境。我国红树林主要分布在广东、广西、海南、福建、台湾和香港等省区。由于滥砍、围垦等人为破坏，东南、华南沿海的红树林已从20世纪50年代初的5万hm3降至目前的1.5万hm3，现存林分中80%以上为退化次生林，立地环境恶化。红树林的减少导致海岸带地区的生态环境严重退化，动植物资源衰退，风暴潮等自然灾害增加。研究表明，红树林面临的主要威胁包括土地利用方式的改变、水污染、大气污染、人类活动干扰等，且红树林自然恢复非常缓慢。针对上述问题，可以采取的对策包括减少人类干扰、水污染治理、病虫害防治、外来入侵种的清除、开展红树林的生态恢复等。对红树林的生态恢复，必须先进行可靠性研究。根据红树林种类的适应性，进行物种特性、宜林地勘测，潮汐、海流、土壤性质和海水盐度的综合调查试验，才能实现红树林的生态恢复。研究人员开展了众多退化的红树林海岸生态恢复研究。从19世纪开始，在马来西亚、菲律宾和越南，随着以持续收获为基础的栽种和砍伐红树计划的实施，开始营造红树林（栽种、管理和收获红树）。郑德璋等在“ 八五”和“ 九五”期间系统地研究了海桑、秋茄、桐花树、白骨壤、木榄等8个主要红树林树种的造林配套技术。其研究内容主要有，红树林主要造林树种在不同地带的物候期、适宜的采种时间、不同类型种实采后处理及贮藏方法、苗圃地选择及不同树种育苗技术，并研制出适宜的光照、生长素、盐度、水分和温度等控制发芽或贮存、各树种宜林海滩划分以及提高人工林生产力等新技术。海南省东寨港红树林自然保护区于20世纪80年代对桐花灌丛进行了改造，直接在林下插入木榄、海莲、红海榄和正红树胚轴；海南省清澜港自然保护区于1987年也对榄李、瓶花木灌丛进行了改造；湛江市林业局于1985年在海康县用红海榄改造了大片白骨壤灌丛，引来水鸟和陆鸟在林内筑巢孵蛋，淤泥中出现鳝鱼，物种多样性明显升高。2.2 沙质海岸的生态恢复沙质海岸是由风和风沙流对海岸上地表松散物质的吹蚀搬运和堆积形成的地貌形态，形成于陆、海、气三大系统交互作用的特殊地带，按流动程度分为流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘3种。沙丘上的植被在沙丘的形成和保持沙丘的稳定中起了重要的作用，通常流动沙丘的植被覆盖度少于15%，半流动沙丘为15%-40%，固定沙丘在40%以上。海岸沙丘对风和海浪的影响可起到缓冲作用，具有丰富的物种和种群，且具有独特的娱乐价值。然而，由于海平面的上升，台风、风暴潮等自然干扰以及砍伐、耕作、海岸开发和休闲等人类活动，都会造成沙丘植物活力下降和生态系统的退化。一旦大风来临，飞沙走石便会吞噬农田和村庄，严重影响工农业生产，威胁人民生命财产的安全。沙丘固定是沙质海岸生态系统恢复的首要步骤，只有使沙丘固定之后，才能进行植物的重建和恢复。可设置沙障，种植蔓荆、海边月见草等固沙植物覆盖固定流沙。日本针对岛国海风大、海潮强的特点，提出了一系列治山治水和海岸林保全的对策，重视海岸防护林的树种选择与工程措施的应用，选择抗风沙、耐潮性和耐盐性强的树种，如黑松、海桐等。海岸防护林的营造，先行工程措施，后配生物措施，即先从沿海的最前沿设置防浪、消浪工程，然后隔一段距离50-100m不等）修筑混凝土的防浪堤或防浪墙，在各种工程措施的保护下，先种草，后种乔、灌木，有的地方还可用人工办法修筑沙丘。造林后缺株情况甚少，造林、种草的成活率接近100%。经过生物措施和工程措施同步整治的沙丘和沙岸区域，基本上控制了水土流失，风、沙、雾、潮等自然灾害也在不同程度上得到了控制，真正发挥了海岸林的防护作用。福建和广东在沿海沙荒地大量营造木麻黄、相思树等防风固沙林，改善了生态环境。福建省林科院开展沙荒风口困难立地造林试验，选择木麻黄抗逆品系，因地制宜确定造林方式，采用深挖整地、放客土、拌泥浆、大田深栽、冒雨造林以及培土抚育保墒、浇水保苗以及筑设风障防潮防风等工程措施相结合的方法，有效地提高了此类困难立地的造林成活率，增强了基干林带的防护效能。1996年9月9日，9651号强台风袭击粤西，虽然对沿海防护林带的破坏严重，但海岸前沿木麻黄防护林的阻隔作用，使浮沙难以穿越林带进入内陆，未造成昔日浮沙掩埋耕地、村庄的严重危害，粤西海防林在固沙减灾上发挥了显著作用。2.3 河口湿地海岸的生态恢复入海河口湿地处于江河入海的海陆交界处，是两种截然不同的大生态系统在此强烈作用形成的高物质多样性和多功能的生态边缘区，而且由于河流、潮汐等作用，面积仍在向海扩展或收缩的一种特殊湿地，其土壤多为盐渍土壤或常受内涝渍水的影响。河口湿地对自然灾害和污染起到防御和控制作用。由于滩涂开垦养殖、围海筑堤、海港建设、沿海大通道建设和排汛，以及外来物种入侵等人为活动的影响及生态环境的变化，使生态系统和生态平衡变得极为脆弱，如黄河口湿地耐盐生杞柳、柽柳等木本植物和白草、蒿草、狗尾草等草本植物被砍伐后辟为农垦用地，这不仅使可供农用的土地逐年减少，那些被毁的耐盐植物也很难在短期内得到恢复，而且土壤盐碱化日益严重。采用人工方法恢复和重建湿地是海岸带生态恢复的重要措施。在美国路易斯安娜萨宾自然保护区和德克萨斯海岸带地区，利用“ 梯状湿地”技术，在浅海区域修建缓坡状湿地，湿地建好后在上面种植互花米草及其他湿地植被，修建梯状湿地可以减弱海浪冲击、促使泥沙沉积、保护海滩，同时也可以为海洋生物提供栖息地。2000年在山东东营市开展的黄河三角洲湿地生态恢复工程，是我国近年来较为成功的海岸带生态恢复项目，工程包括引灌黄河水、沿海修筑围堤和增加湿地淡水存量，同时强化生态系统的自身调节能力。目前淡水湿地面积明显增大，植被生长旺盛，许多候鸟纷纷在此筑巢产卵。结：由于海岸带自然要素和生态过程的复杂性，海岸带成为一个既有别于一般陆地生态系统又不同于典型海洋生态系统的独特生态系统。海岸带由于其丰富的自然资源、特殊的环境条件和良好的地理位置，成为区位