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基于鹭类生境需求的海岸带海陆一体化修复

2021-03-26张雅棉黄智君陈志鸿王文卿

湿地科学与管理 2021年1期
关键词:滩涂河口红树林

张雅棉 黄智君 李 玉 陈志鸿 王文卿

(1 厦门大学环境与生态学院,滨海湿地生态系统教育部重点实验室,福建 厦门 361102;2 厦门市滨海湿地与鸟类研究中心,福建 厦门 361001)

滨海湿地是陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡带,是重要的生态系统,由于受城市化进程、人类活动、外来物种入侵和气候变化等影响,滨海湿地严重退化,对当地的生态环境和物种多样性造成极大影响(李云桑等, 2020; morris et al, 2002; Lu et al, 2000),退化滨海湿地的生态修复迫在眉睫。近年来,全国各地已开展多项滨海湿地修复工程,并取得明显的效果(陈彬等, 2019; 冯建祥等, 2017)。我国红树林面积从2000年的2.2万hm2增加到2019年的近3万hm2(王瑁等, 2019),成为全球红树林面积净增加的少数国家之一。但多数滨海湿地修复工程完成后,由于缺乏后续资金投入和管理,湿地修复处于停滞状态 (黄海萍等, 2015);或仅考虑湿地面积的增加,而缺乏对生物多样性和生态系统服务功能恢复的考虑(范航清等, 2017),如何有效地开展生态修复成为当下亟需解决的重要问题。

泉州湾河口湿地位于福建省东南部,其生境类型多样,该区内分布的滩涂湿地、沼泽地及鱼塘均为鸟类提供了重要栖息地(许建林, 2015)。2016年在泉州桃花山一带开展了海陆一体的修复工程,包括滩涂修复、鱼塘改造以及海陆交错带植被修复等。以泉州湾河口湿地修复区为研究区域,以鹭科鸟类为研究对象,从鹭类对栖息、觅食和筑巢等不同生境的需求方面探讨海陆一体化修复,探讨滨海湿地修复对鸟类保护的生态作用。

1 研究地概况与研究方法

1.1 研究地概况

泉州湾河口红树林湿地位于福建省泉州湾洛阳江河口区域(24°47′21″~24°59′50″N,118°37′44″~118°42′46″E),总面积约11.48 km2(李经建等, 2006)。该区原有原生红树林17.13 hm2,至2017年已恢复种植400 hm2,是目前福建省现存面积最大的连片乡土树种人工红树林,主要红树植物有桐花树(Aegiceras corniculatum)、秋茄树(Kandelia obovata)及白骨壤(Acicennia marina) (陈若海等, 2017)。泉州湾河口湿地省级自然保护区位于福建省南部泉州市的惠安县、洛江区、丰泽区、晋江市、石狮市境内,以泉州湾河口为主体,保护区总面积7008.84 hm2,其中红树林沼泽面积300.80 hm2。保护区分为洛阳红树林区、桃花山海滨水禽和蟳埔枪城河口湿地3个生态功能区,其中桃花山海滨水禽功能区位于后渚北山至前头狮山海滨,主要功能为保护鹭类繁殖地,监测水禽和滩涂养殖的关系,保护多种典型盐碱植物和盐沼。

桃花山海滨水禽功能区包括滨海低山(桃花山)、鱼塘和潮间带滩涂等地貌景观。桃花山是以台湾相思(Acacia confusa)为优势的常绿阔叶林,植被发育良好,郁闭度高。潮间带滩涂包括滩涂、红树林和互花米草(Spartina alterniflora)盐沼等,红树林人工林以秋茄树为主。2010年泉州丰海路建设将保护区原来的海陆自然过渡破坏,在道路靠海一侧(北侧)留下大面积的荒地,对鸟类尤其是水鸟的栖息和繁殖造成影响(图1)。

图1 泉州湾位置图及红树林造林范围与桃花山区域示意图Fig.1 Location of the restoration area in Quanzhou Bay estuary wetland

1.2 研究方法

1.2.1 植被修复状况分析植被修复项目开始于2016年,为评估植被修复状况,每种植物选取5株,在海陆交错区苗木种植2个月后(2016年)以及2017年(修复后第2年)、2019年(修复后第4年)调查苗木生长和成活状况。

利用Googe Earth Engine平台Landsat 7卫星数据计算修复区1999—2020年的植被指数NDVI(赵健赟等, 2016)。利用mann-Kendall检验分析NDVI的变化趋势,mann-Kendall是一种非参数统计检验方法,用来判断趋势的显著性,该方法无需样本服从一定的分布,也不受少数异常值的干扰 (袁丽华等, 2013)。

1.2.2 鹭类调查方法鸟类野外调查方法依据《全国第二次陆生动物资源调查技术规范》(国家林业局, 2011)。2008年、2017年和2019年每年1--12月对泉州湾河口湿地的鹭科鸟类群落进行监测,调查鸟类种类、数量及分布情况。重点调查惠安洛阳桥、屿头、百崎,石狮蚶江、祥芝、晋江沿海大通道、泉州凤屿、乌屿、白沙9个地方,调查生境覆盖滩涂、养殖塘、沙滩以及人工林等。

根据调查区域的大小,随机设置样点。样点一般设置在视野较为开阔的高点,观察半径为50~1000 m,每个样点的观察时间为5~30 min,观察时间取决于观察区域的大小以及鸟类数量。每月监测时间为大潮期,尽量选择晴朗的天气进行调查以提高能见度,每次调查时间为高潮前后2 h。此外,针对以台湾相思为优势种的人工林,对鹭类筑巢的树种选择开展监测,比较了不同树种鹭类巢穴的数量、鹭类筑巢材料的植物种类等。

为对比修复前后鹭类的群落组成差异,采用非度量多维尺度法(NmDS)进行分析和结果可视化。用于该分析的数据包括2008年、2017年和2019年记录到的每种鹭类的数量。采用PERmANOVA方法检验鹭类群落组成的显著差异。

2 结果与分析

2.1 红树林修复工程

2.1.1 滩涂修复在互花米草入侵的条件下,通过选择造林时间、优化造林方式和树种选择等措施,营造以乡土植物秋茄为主的红树林。滩涂修复的核心技术包括造林时机选择以及超高密度造林,以控制互花米草的再生。鸟类觅食空间的营造包括通过调控滩涂高程,将潮沟、水道及红树林外光滩作为鸟类觅食空间(图 2A,2B)。

图2 泉州湾河口湿地示范区修复措施Fig. 2 Restoration zone in Quanzhou Bay estuary wetland

2.1.2 鱼塘堤岸植被改造对现有鱼塘进行改造(退养、破堤、控制水位),将其改造为高潮位栖息地,为涨潮时鸟类觅食栖息营造空间。此外,对鱼塘堤岸植被进行改造(清除茂密的杂草),为水鸟栖息营造空间(图2C)。

2.1.3 海陆交错带植被修复对原先以类芦(Neyraudia reynaudiana)、银胶菊(Parthenium hysterophorus)、五爪金龙(Ipomoea cairica)等入侵植物为主的杂草地进行改造,选择耐盐、抗风、耐盐雾、耐瘠薄且对鸟类友好的乡土植物进行绿化,主要树种有木麻黄(Casuarina equisetifolia)、海芒果(Cerbera manghas)、杨叶肖槿(Thespedia populnea)、水 黄 皮(Sophora tomentosa)、黄槿(Hinidvud tiliaceus)、海 漆(Excoecaria agallocha)、草海桐(Scaevola sericea)等。目前已种植植物12种2000余株(图2D)。

此外,海陆交错带植被是以台湾相思为优势种的人工林,位于自然保护区的核心区,不宜开展人工造林。在修复区内根据鹭类筑巢的树种开展调查,比较了不同树种鹭类巢穴的数量、鹭类筑巢材料的植物种类等。

2.2 海陆交错区植株成活率

海陆交错区植株成活率的调查结果表明:苗木种植后2个月成活率不高,6种植物的平均成活率仅61%,水黄皮成活率最高(79%),草海桐和海漆的成活率仅30%(图3A)。造成苗木成活率低的原因包括以下2个方面:一是受客观条件影响,苗木种植错过了其最适宜的季节(春季);二是长途运输(采购于海南琼海)和高温季节种植(2016年夏季)对苗木造成影响。通过增施有机肥、种植初期浇水等措施提高苗木成活率。

苗木种植1 a后调查表明:黄槿、水黄皮和海檬果成活率均达100%,草海桐和杨叶肖槿成活率达80%,而海漆成活率仅20%(图3A)。除海漆外,各树种的成活率约92%(图3A)。2019年大部分植株的高度超过2 m,其中黄槿、台湾相思树的平均树高超过4 m,起到了较好的景观效果(图3B)。

2.3 修复前后植被覆盖情况

遥感影像分析结果表明:2011年泉州丰海路修建期间,沿海区域有较大面积的土体裸露,修复项目实施后,沿海一侧的植被覆盖度大幅提升。

NDVI分析结果表明,修复项目对该区域的植被恢复起到积极的作用(图4)。2000年以来,红树种植区内NDVI值呈上升趋势。并且,mann-Kendall 检验分析结果显示2011年以前修复区NDVI值变化不显著(UF曲线介于u 0.05=±1.96间),2011年后区域NDVI呈上升趋势,2013年后表现明显(UF曲线超过u 0.05=1.96),尤其是在2016年后(修复项目实施后),NDVI上升趋势十分显著(UF曲线超过u 0.01=2.58)。

图3 海陆交错区植物成活率Fig. 3 Rate of survival for trees planted in the marine-terrestrial interlaced zone.

图4 泉州湾河口湿地示范区植被恢复情况Fig. 4 Recovery of the vegetation at the restoration zone in Quanzhou Bay estuary wetland.

2.4 修复前后鹭类群落组成变化

2008年、2017年和2019年在泉州湾河口湿地共记录到鹭科鸟类11种、18164只次。其中,2008年全年共记录到鹭类11种、4936只次;2017年全年共记录到8种、3861只次;2019年全年共记录到8种、9367只次,鹭类数量显著增加。在所记录的全部鹭科鸟类中,珍稀濒危物种仅有1种,为黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)。黄嘴白鹭是全球易危(VU)物种,2008年在泉州湾河口湿地单次记录到的最大数量为6只,2017年单次记录到的最大数量为2只,而2019年全年无记录。数量最多的鸟类为白鹭(E.garzetta),共11955只次,占所记录到全部鸟类的65.82%;其次是苍鹭(Ardea cinerea)占 15.46%和大白鹭(E.alba)占13.91%。

从鹭类全年群落动态变化的趋势来看,春、秋迁徙季鹭类种类高于夏季和越冬期,这是由于过境期夏候鸟和冬候鸟同时在此栖息,如牛背鹭(Bubulcus ibis)和黄苇鳽(Ixobrychus sinensis),鹭类数量在越冬期达到峰值,夏季鹭类数量为最低(仅夏候鸟和留鸟)。从年际变化来看,2017年鹭类种类和数量均较2008年有所下降;2019年鹭类数量增加显著,种类变化不明显(图5)。2019年初在研究区内,部分沿海养殖塘得到退养修复,为鹭类提供了更多适宜的生境。另外,非度量多维尺度法(NmDS)分析结果显示2008年、2017年和2019年鹭类群落组成并没有显著差异 (图6,PERmANOVA, F1,35= 1.078,P=0.366,R2=0.031),大部分鹭类种类在修复前后均有记录。

图5 2008年、2017年和2019年鹭类种类和数量变化Fig. 5 Monthly species richness and individuals of Ardeidae in 2008, 2017 and 2019

图6 NMDS 分析鹭类在2008年、2017年和2019年的群落组成Fig.6 NMDS ordination of the Ardeidae communities in year 2008, 2017 and 2019 in Quanzhou Bay

海陆交错带鹭类筑巢树种调查发现,鹭类87%的巢在台湾相思,另有8%的巢在马尾松(Pinus massoniana),5%的 的 巢 在 木 麻 黄(Casuarina equisetifolia),鹭类筑巢更倾向于台湾相思这一树种。

3 结论与建议

通过海陆一体化生态修复,泉州湾河口湿地示范区的植被覆盖度显著提高,各类生境得到有效改善:(1)红树植物秋茄树的种植使滩涂中的互花米草得到有效控制;(2)鱼塘改造和退养营造了更多的自然生境;(3)海陆交错区植被修复有效清除了入侵植物,乡土植物种植改善了区域景观并营造更多适宜鸟类营巢的生境。

通过对比泉州湾河口湿地海陆一体化修复项目开展前、开展后第2年以及开展后第4年的鹭类群落组成发现,相比修复前,修复后第2年鹭科鸟类的种类、数量均有所下降,但修复后第4年鹭类数量显著增加。修复后第2年鹭类种类和数量下降的原因主要包括以下两点:(1)修复过程中人为活动增加,对鸟类产生干扰;(2)修复初期各生境类型还未得到有效修复。修复3年后,鹭类数量显著增加,修复工程的开展有效恢复了泉州湾河口湿地的生态环境,为鹭类提供了更多适宜的栖息地。一方面,滩涂是低潮时鹭类重要的觅食生境,滩涂互花米草的控制和红树林的种植能够为鹭类提供更多适宜的觅食和停歇地;另一方面,鱼塘的改造和退养为鹭类提供了更多适宜的高潮位栖息地。海陆交错带鹭类友好树种的种植,为鹭类提供了更多适宜的营巢生境。

泉州湾河口湿地是我国亚热带河口湿地的典型代表,也是鸟类重要的栖息地,其多样的生境能够满足鸟类对觅食、营巢、栖息等各方面的需求。泉州湾河口湿地仍面临着多种威胁,包括外来物种入侵、人类活动干扰以及环境污染等。建议在泉州湾河口湿地推广海陆一体化修复工程,增加更多的示范区研究,以掌握科学合理的修复方式;另外,加强对泉州湾鸟类及其栖息环境的系统调查和湿地生物多样性研究,为鸟类保护提供科学依据。泉州湾河口湿地海陆一体化修复的系统研究,能够为我国海岸带生态修复提供科学的参考依据和典型示范案例。

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