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不同立地类型红树林修复效果评价——以深圳湾为例.pdf
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1、第 卷 第 期应 用 海 洋 学 学 报,年 月 ,不同立地类型红树林修复效果评价 以深圳湾为例宋 雪,石建娅,李瑞成,肖 鑫,王 辉 收稿日期:资助项目:深圳市科技计划项目()作者简介:宋雪(),女,工程师;:通讯作者:王辉(),男,高级工程师;:(深圳中绿环境集团有限公司、广东省红树林工程技术研究中心,广东 深圳)摘要:为解明不同立地红树林生态修复效果,本研究以深圳湾滨海红树林修复工程为研究对象,选取植物生长状况、修复完成情况和沉积物环境参数 个标准层,以未修复区和裸滩区为对照,分析强风浪海滩、低潮带海滩和砾石质海滩立地条件下红树林修复后的植物群落结构特征和环境质量特征,并基于层次分析法(
2、,)对其修复效果进行综合评价。结果表明:修复 年后,强风浪海滩和低潮带海滩红树植物的保存率明显高于砾石质海滩,均高于。沉积物有机质()、总磷()、溶解无机氮()和硝酸盐()含量提高,说明红树林修复对沉积物环境质量有改善作用。深圳湾红树林修复效果评分为:砾石质海滩()低潮带海滩()强风浪海滩()。总体而言,深圳湾滨海红树林修复工程的修复效果为优良。关键词:海洋环境科学;红树林湿地;立地类型;修复效果;工程评价;深圳湾:中图分类号:文献标识码:文章编号:()红树林是分布于热带和亚热带地区潮间带以红树植物为主体的植物群落,它包括专一性生长在海岸潮间带的真红树植物,也包括既能生长于潮间带也能生长在陆地
3、的半红树植物。红树林不仅为红树林生态系统中的生物提供食物、栖息地和繁衍场所,还具有净化水质、护岸固堤等多种至关重要的生态功能。此外,红树林在减缓全球气候变暖中发挥着重要的碳汇功能,红树林固碳速率远高于泥炭沼泽和沿海滩涂盐沼。由于红树林固碳能力较强,开展红树林保护与修复成为应对气候变化中“基于自然的解决方案”的重要措施。深圳湾是一个半封闭海湾,是 多种候鸟迁徙的重要“停歇站”和“中转站”。深圳湾水体较浅,发育有宽广的淤泥滩,且咸淡水混合,伴有潮汐作用,为红树林生长繁殖提供了良好的地貌和物质环境。近 年来,受人类活动(围海造地和污染物排放)与自然演变的双重影响,深圳湾水域面积骤减,对深圳湾的纳潮能
4、力与环境容量产生了一定的影响。深圳湾沿岸原有天然红树林由于长久大面积的开发,自然环境受到了不同程度破坏,导致沿岸植被覆盖率极低,仅在靠近海岸一侧生长着少量的红树植物。为保护生态环境,深圳市实施了深圳湾滨海红树林修复工程,可恢复海岸带潮滩红树林湿地生态景观,创建具有景观功能和生态功能的城市滨海红树林湿地。近年来,全国范围内开展了大规模的红树林生态修复工程,但对修复工程效果评价的研究较少,而且并未形成较为成熟的生态修复成效评估体系,进而无法判断工程案例修复效果如何,更无法确定该工程能否为海岸带生态修复工程提供技术支持。此外,目前涉及红树林湿地健康状况和环境污染风险评价的报道较多,但对红树林人工种植
5、工程的评价有限。前人曾在对广西北仑河口盐沼红树林生态系统修复工程和深圳海上田园红树林种植养殖耦合系统生态修复效果的评估中选取了水体环境质量指标来评价环境质量状况,但由于水 应 用 海 洋 学 学 报 卷体流动性大或受环境影响变化较大,一次或数次监测数据难以反映水质真实情况。因此,开展红树林生态修复的成效评价,亟待形成系统性的、具有指导性的生态修复评估方法。为此,本研究以深圳湾滨海休闲带的红树林修复工程为研究对象,从植物生长状况、修复完成情况和沉积物环境质量参数 个方面进行分析,构建成效评估体系,可为我国华南沿海红树林资源的恢复和保护提供理论依据。研究区概况 年 月,深圳市实施了深圳湾滨海红树林
6、修复工程,修复红树林总面积约 。本研究在修复 年后选取深圳湾滨海红树林修复工程具有代表性的 个红树林修复区域(强风浪海滩、低潮带海滩和砾石质海滩),分别进行红树林生态修复效果评价(图)。强风浪海滩是位于平直海岸线上受风浪直接影响的开阔海滩;低潮带海滩是滩面高程低于红树林生长所需高程 以内的海滩;砾石质海滩是砾石、沙质含量较高,泥质的含量极少的海滩立地。在强风浪海滩,考虑到桐花树()有较强的抗风浪能力,比其它红树植物种类忍耐海水淹浸的能力强,树体的 连续浸入水中达 年仍可正常生长,因此选择桐花树作为本区域的造林树种。在低潮带海滩,鉴于深圳湾原生乡土红树种类包括秋茄()、木榄()、老鼠簕()、桐花
7、树、白骨壤()等,同时考虑到秋茄宜林滩涂的潮汐基面高程应大于 ,桐花树宜林滩涂的潮汐基面高程应大于 ,木榄宜林滩涂的潮汐基面高程应大于 ,因此选择秋茄、桐花树和木榄作为本区域的造林树种。在砾石质海滩,考虑到桐花树根系具有较浅分布、细根须根较多,移栽成活率较高,因此,选择桐花树作为本区域的造林树种。图 深圳湾滨海红树林修复工程研究样地分布位置 研究方法 指标的筛选综合考虑人工重建红树林常见的退化问题和红树林修复工程的基本目标,从沉积物环境质量、植物生长状况和修复完成情况 个方面筛选出具有代表性、普适性和可操作性等特点的指标,开展深圳湾滨海红树林修复效果的评价。沉积物环境质量清理沉积物表层植物碎屑
8、和石块等杂物后,随机采集红树林修复区和未修复区表层()沉积物,每个样点做 个重复。当天把土样运回实验室,一周内完成沉积物理化性质指标的测定。沉积物、盐度是称取 干土,加入 去离子水,振荡 后取上清液测定。沉积物有机质()的含量采用马弗炉灼烧法测定。沉积物氨盐()、亚硝酸盐()和硝酸盐()、总磷()均由紫外分光光度计(日立 比例光束分光光度计)测定。、和 采用分光光度法,沉积物 采用钼锑分光光度法。沉积物溶解无机氮()以、和 计。期宋 雪,等:不同立地类型红树林修复效果评价 以深圳湾为例 植物生长状况在红树林修复区、未修复区和裸滩区中随机设置 个 的样方,调查样地内植物的生长势和病虫害面积。病虫
9、害面积按照病虫危害面积与修复面积的占比统计。修复完成情况在研究样地内调查样地内植物的株数和盖度,并计算各树种的保存率和修复比率。保存率的确定是按工程设计植株的存活率统计。修复比率计算公式如下:()()式()中:表示修复比率(),表示修复之前红树植物盖度(),表示修复之后红树植物盖度()。指标权重的确定本研 究 依 照 层 次 分 析 法(,)的步骤,在专家咨询的基础上对构建的评估体系的各标准层及指标层相对于上一层的重要性打分,按照 比例标度法进行重要性赋值,构造判断矩阵。计算判断矩阵的特征向量和最大特征根,确定标准层和指标层的单排序权重,最后计算出指标层相对于目标层的总排序权重并进行一致性检验
10、。根据权重计算结果,得到各层次指标归一化后的权重(表)。表 红树林修复工程效果评价指标权重 目标层标准层指标层归一化权重红树林修复工程效果沉积物环境质量 ()盐度 ()()()()植物生长状况 ()生长势 ()病虫害面积 ()修复完成情况 ()保存率 ()修复比率 ()注:括号内的数值表示为权重值。评价标准及评分 沉积物环境质量评价标准及评分环境质量能反映出红树林修复工程对修复后的红树林生态系统的影响,可以用来反映环境质量的指标较多,如水质、沉积物等,考虑到水的移动性,不易反映水体环境实际情况,因此,选择沉积物质量作为本研究的评价指标。影响红树植物生长的因素有土壤养分和土壤盐度,本研究选取、和
11、土壤盐度作为评价指标。本研究根据土壤养分等级分级表,选择 评价土壤环境质量(表),并对其进行赋分(表)。参照全国第二次土壤普查的养分分级标准,选择 和 来评价土壤养分含量等级(表),并对其进行赋分(表)。根据红树林湿地健康评价技术规程对土壤盐度进行赋分(表)。表 沉积物环境质量评价标准 指标养分等级 含量()含量 含量()植物生长状况评价标准及评分考虑到修复后红树植物健康状况的改善,在评价过程中,植物生长势和病虫害可作为综合评价植物群落生长状况的指标。根据红树林湿地 应 用 海 洋 学 学 报 卷健康评价技术规程和红树林造林技术规程对植物生长势和病虫害指标进行评价。本研究将植物生长势和病虫害面
12、积分为 个等级,并对其进行赋分(表)。修复完成情况评价标准及评分参考红树林湿地健康评价技术规程中的评价方法,对红树林保存率和修复比率进行赋分(表)。表 红树林修复工程效果评价体系 目标层标准层指标层赋分红树林修复工程效果沉积物环境质量盐度 或 或 或 含量 含量()含量()植物生长状况生长势植株健壮,生长势极好植株状态一般,生长势较好植株瘦小,生长势较差植株萎蔫,生长势差植株干枯,生长势极差病虫害面积 修复完成情况保存率 修复比率 生态修复效果评价等级划分通过计算生态修复效果评分(,)评价红树林生态修复效果。获得所有指标的修复效果评分之后,将每个对象层中所有指标的修复效果评分乘以对应的权重值,
13、求和得到最终评分。具体计算公式如下:()式()中:为红树林种植工程最终修复效果评分;为评价指标项数,为正整数;为第 要素第 指标赋值;为第 要素第 指标的归一化权重。采用等间距法,按最大可能总得分(分)的、和 将 划分为 个等级(表)。表 红树林修复工程效果等级划分 修复评价等级修复效果描述优修复效果显著,植物生长状况好,修复完成情况好,沉积物环境质量好良修复效果较为显著,植物生长状况较好,修复完成情况较好,沉积物环境质量较好中修复效果一般,植物生长状况一般,修复完成情况一般,沉积物环境质量一般差修复效果较差,植物生长状况较差,修复完成情况较差,沉积物环境质量较差劣修复效果极差,植物生长状况极
14、差,修复完成情况极差,沉积物环境质量极差 数据分析本研究测得的数据采用平均数和标准差表示。采用 整理所测数据,并把所测得的数据导入 统计软件进行统计,使用单因素方差分析法()进行显著性分析()。结果与分析 修复效果 植物生长状况如图 所示,在强风浪海滩,修复前地势总体向外海倾斜,较平坦,该区域内有大量的块石、碎石及 期宋 雪,等:不同立地类型红树林修复效果评价 以深圳湾为例 砂砾,几乎无植被;修复后桐花树长势健壮,无病虫害。在低潮带海滩,修复前植被杂乱,薇甘菊()、五爪金龙()、银合欢()等外来入侵植物分布面积大,乡土红树植物覆盖面积小;修复后乡土红树植物桐花树、秋茄、木榄、卤蕨()、老鼠簕等
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