海岸帶的修復(fù)-coastalzonerestoration

姓名：邢勝男學(xué)號(hào)：132200857

CoastalZoneRestoration

海岸帶的修復(fù)上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)Introduction引言DuneRestoration

沙丘修復(fù)TidalWetlandRestoration潮汐濕地的修復(fù)231

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)海岸帶海岸帶是指海陸之間相互作用的地帶，即由海洋向陸地的過渡地帶。世界海岸線全長(zhǎng)44×104km，是地球上海洋與陸地的分界線。中國(guó)在進(jìn)行海岸帶調(diào)查時(shí)，規(guī)定調(diào)查范圍為：由海岸線向陸側(cè)方向延伸10公里，向海至水深15米等深線處。海岸帶作為第一海洋經(jīng)濟(jì)區(qū)，其生態(tài)系具有復(fù)合性、邊緣性和活躍性的特征。一、Introduction引言

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)海岸帶組成示意圖

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)海岸帶基本組成簡(jiǎn)示圖海岸帶由三個(gè)基本部分組成，即海岸、潮間帶、水下岸坡。此外，海岸帶還包括河口和港灣。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)海岸沙丘(coastaldunes)和潮汐濕地(tidalwetlands)存在于陸地與海洋的接口。它們是動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，并作為陸地抵御海水、風(fēng)暴潮、上升海平面等的第一道防線。

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)二、DuneRestoration沙丘修復(fù)2.1TheDuneCommunity沙丘群落

沙丘植被由不同的植物群落：優(yōu)勢(shì)植被、灌木帶和森林帶組成，隨著與海洋的距離及年份的增長(zhǎng)而呈梯度變化。

海洋前沙丘區(qū)域沼澤地灌木帶森林帶

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)優(yōu)勢(shì)植被位于近海岸或前沙丘區(qū)域，最靠近海洋。植被組成包括草類、莎草類及其他草本植物。能抵御鹽霧、噴沙、極端溫度、干旱、洪水、低營(yíng)養(yǎng)等惡劣環(huán)境條件。包括指示物種和構(gòu)筑物種。灌木帶緊靠在前沙丘區(qū)后面，由第二沙丘和低洼帶組成，沼澤和平地間布其中。除了優(yōu)勢(shì)物種，灌木帶中還生長(zhǎng)著大量的木本植物。它有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能抵御海水、鹽霧、吹沙等的侵害。森林地帶是最古老和最穩(wěn)定的沙丘帶，只有經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間并且土壤結(jié)構(gòu)開始建立時(shí)才會(huì)形成。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)

海岸沙丘具有沙灘海岸帶的自然特征，存在于大多數(shù)的溫帶地區(qū)。作為沙庫，在暴風(fēng)雨時(shí)可以滋養(yǎng)海岸。

沙丘環(huán)境嚴(yán)峻，尤以吹沙導(dǎo)致的植被侵蝕、鹽霧、土壤高溫、水土保持能力低和低營(yíng)養(yǎng)鹽（尤其是氮）為特征。

不斷改變的環(huán)境條件和城市的建設(shè)使得海岸沙丘成為一個(gè)全球?yàn)l危生態(tài)系統(tǒng)。

上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)2.2LimitingFactorsforEstablishments

沙丘建立的限制因素表1海岸沙丘建立的環(huán)境限制條件限制條件沙丘物理?xiàng)l件水分不足/干旱鹽霧風(fēng)沙侵蝕土壤高溫營(yíng)養(yǎng)氮（磷）缺乏干擾踐踏/車載交通放牧/食草侵蝕疾病病原真菌/疥蟲上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)沙源和植被：沙丘的建立需要沙源和沙土植被截留并穩(wěn)固沙子。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：沙質(zhì)土的保肥性較差，氮、磷等含量較低。環(huán)境條件：沙質(zhì)土的蓄水性較差，存在鹽霧、土壤高溫及風(fēng)沙的侵?jǐn)_，另外還有病蟲害的影響。人類及其他動(dòng)物活動(dòng)的干擾。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)2.3RestorationandEcosystemDevelopment

沙丘修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展在歐洲，幾世紀(jì)以來，海岸沙丘被用于低強(qiáng)度農(nóng)業(yè)，如畜牧業(yè)。進(jìn)入二十世紀(jì)，隨著日益增加的城市入侵和破壞，公眾開始逐漸意識(shí)到沙丘在保護(hù)海岸、自然棲息地以及美學(xué)等方面的重要性，由此引起了人們對(duì)修復(fù)這些生態(tài)系統(tǒng)的興趣。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，海岸沙丘的修復(fù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于包括歐洲、北美洲、南美洲、新西蘭及其他地區(qū)在內(nèi)的世界各地以幫助穩(wěn)定海灘和屏障島（堰洲島）。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)沙丘圍欄常用于捕捉沙子和開啟沙丘建設(shè)。建造圍欄的材料包括木樁、木板、竹子、蘆葦、編織物或其他如樹枝這樣可以改變風(fēng)向、降低風(fēng)速的材料等。一旦修建沙丘的地址確定，就會(huì)安裝圍欄來捕捉沙子。使用孔隙率為40%-50%的圍欄以保證最有效地截留沙子與海岸線平行安裝圍欄風(fēng)速低時(shí)單排圍欄就足以截留沙子，但風(fēng)速高時(shí)則需要兩排（1）圍欄使用指南（3）（2）上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)圖2（a）1978年1月安裝的沙丘修復(fù)圍欄（b）1981年10月相同的地點(diǎn)上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)以科學(xué)為基礎(chǔ)的修復(fù)工作首先是種植各種優(yōu)勢(shì)植被來找出最適合在沙丘生長(zhǎng)的物種。同時(shí)，由于多物種生長(zhǎng)優(yōu)于單一物種生長(zhǎng)，因此應(yīng)該在沙丘種植多種優(yōu)勢(shì)植被。

互花米草濱草上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)監(jiān)測(cè)研究表明，多種群植被在聚集沙子、建筑沙丘和提供良好的植被覆蓋方面是最成功的。1966年在美國(guó)北卡羅萊納州海岸，安裝了沙丘圍欄并種植了美國(guó)海岸草。10年后，物種豐富度平均在每平方米3個(gè)物種，在植被區(qū)域共觀察到有9個(gè)物種；20年后，物種豐富度翻倍增加到平均6.2個(gè)每平方米而物種數(shù)量達(dá)到15種。這樣便形成了一個(gè)3米高的沙丘，并向海域拓展了30—40米。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)沙丘植被的生長(zhǎng)被土壤中氮含量所限，有時(shí)也被磷含量所限。氮-磷-鉀（30-10-0）肥料在植被種植2-3個(gè)月后以23kgha-1（23千克/公頃，合50磅/英畝）的比率播撒，來促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。不要在播種的時(shí)候施加肥料，因?yàn)榉柿蠒?huì)被土壤過濾掉。相反，一旦根系形成，在生長(zhǎng)季節(jié)肥料要以三倍（69千克/公頃，總）的比率應(yīng)用。磷氮鉀營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)由于沙丘環(huán)境脆弱，因此在修復(fù)沙丘的工程中要嚴(yán)格控制人類活動(dòng)，避免對(duì)沙丘造成二次傷害。

在某些地區(qū)，食草動(dòng)物的啃食會(huì)導(dǎo)致沙丘植被覆蓋率降低；同時(shí)，食草動(dòng)物對(duì)維持早期植被演替又非常重要。所以，要合理控制動(dòng)物的活動(dòng)。上海師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)三、TidalWetlandRestoration潮汐濕地的修復(fù)

潮汐濕地由常見于溫帶的鹽沼地和常見于熱帶亞熱帶的紅樹林組成。

與沙丘類似，幾世紀(jì)以來，潮汐濕地一直被用于放牧、造林及收集柴火。在某些地區(qū)，人們還建筑堤壩將濕地大海隔開用于農(nóng)業(yè)種植。

現(xiàn)在，潮汐濕地和紅樹林正處在一個(gè)由于人類入侵而被壓縮和破壞的脆弱環(huán)境中。3.1TidalMarshandMangroveCommunities潮汐濕地和紅樹林帶潮汐濕地的植被經(jīng)常生長(zhǎng)在由潮汐洪水和鹽度決定的不同的地帶。濕地植被根據(jù)潮汐洪水的頻率分為低位植被和高位植被。潮汐濕地的植被隨著潮汐洪水的鹽度而變化。鹽度主要是氯化鈉，通過改變由水和氮含量決定的滲透性影響植被生長(zhǎng)。在這些鹽度較大的潮汐濕地，植被生長(zhǎng)比較緩慢，植被覆蓋比較稀疏。類似于沼澤地，紅樹林植被生長(zhǎng)的地域與水文和鹽度相關(guān)。3.2LimitingFactorsforEstablishment潮汐濕地建立的限制因素

表2潮汐濕地建立的環(huán)境限制條件限制條件潮汐沼澤/紅樹林物理?xiàng)l件水分過多/缺氧鹽度過多的波浪運(yùn)動(dòng)土壤高溫營(yíng)養(yǎng)氮（磷）缺乏酸性土壤干擾放牧/食草侵蝕潮汐能過多疾病

限制條件水文條件鹽度土壤適宜度（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）地理位置外部能量動(dòng)物活動(dòng)適當(dāng)?shù)乃闹芷?、水深深度、洪水持續(xù)時(shí)間和頻率的重建對(duì)植被修復(fù)非常重要。一個(gè)相當(dāng)大的潮汐范圍和適當(dāng)?shù)钠露龋?-3%）會(huì)為沼澤區(qū)域的重新恢復(fù)提供最大的可能。確定合適的鹽度對(duì)潮汐濕地植被的修復(fù)非常重要。平草與紅樹林在淡水與海水混合后鹽度介于20-30ppt

并定期發(fā)生洪水的地方生長(zhǎng)良好。其它的物種不耐鹽，應(yīng)該種植在鹽度低的地方，即從無鹽（0ppt）到微咸（15-20ppt）的地方。鹽度的一般定義是：每一千克的水內(nèi)，將溴和碘化物計(jì)算為氯化物，將碳酸鹽計(jì)算為氧化物，將所有有機(jī)化合物計(jì)算為完全氧化的狀態(tài)，溶解物質(zhì)的克數(shù)。

ppt，即千分之一（partperthousand)在高地和陸地上建立濕地存在很大的問題。對(duì)潮間帶海拔進(jìn)行分級(jí)后發(fā)現(xiàn)地下土壤的體積密度很高，會(huì)阻礙植物生根。地下土壤也基本不含有機(jī)質(zhì)和氮。而酸性硫酸鹽土壤的pH很低(pH=2—3)，且含有濃度較高的能殺死植被的亞鐵離子(Fe2+)。圖3（b）分級(jí)旱地土壤土壤適宜度也決定了濕地植被能否建立，尤其是氮元素含量限制了植被的生長(zhǎng)。由強(qiáng)風(fēng)產(chǎn)生的海浪其能量會(huì)轉(zhuǎn)移到海岸上，加上潮汐產(chǎn)生的能量有時(shí)甚至?xí)阎脖贿B根拔起。草食性動(dòng)物如海貍鼠、麝鼠等的啃食也會(huì)妨礙植被的建立。

大規(guī)模的潮汐濕地修復(fù)工作開始于上世紀(jì)，通過在全世界范圍內(nèi)種植沼澤和紅樹林植被來控制海岸侵蝕和土地開墾。有記錄的紅樹林種植開始于19世紀(jì)末。潮汐濕地植被的修復(fù)需要水文條件、鹽度還有其它的因素的重新建立與恢復(fù)，以支持沼澤地和紅樹林的植被的生長(zhǎng)。3.3RestorationandEcosystemDevelopment修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展最早創(chuàng)建和恢復(fù)潮汐濕地的系統(tǒng)方法之一是由美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（COE）在20世紀(jì)60年代開始的，它主要是用疏浚物建立鹽沼澤。COE通過在從航道中疏浚出來的污泥上種植互花米草等植被來穩(wěn)定疏浚污泥。圖3（c）修復(fù)7年后的疏浚棄土潮汐濕地20世紀(jì)80年代，鹽水和微咸水被用于減輕或替換被采礦、公路和管道建設(shè)、疏?；顒?dòng)、石油泄漏和海岸發(fā)展所占用的濕地。這些濕地的大多數(shù)都是用疏浚物或分級(jí)旱地或者通過恢復(fù)圍墾濕地的水文條件來創(chuàng)建的。圖3（d）修復(fù)7年后的分級(jí)旱地潮汐濕地但是，水文周期和植被的成功恢復(fù)不能確保濕地功能的立即恢復(fù)。創(chuàng)建和恢復(fù)的潮汐濕地比那些年久的、成熟的濕地稚嫩，有些時(shí)候必須在像生產(chǎn)力、生物地球化學(xué)循環(huán)和棲息地這樣的生態(tài)功能發(fā)展到年久而成熟的濕地的水平后，其功能才能恢復(fù)。生物地球化學(xué)功能如泥沙沉降、碳循環(huán)、氮磷在土壤中的積累及微生物固氮也會(huì)在3-5年內(nèi)形成。異養(yǎng)微生物過程（分解，甲烷化和反硝化）和土壤無脊椎動(dòng)物與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，因此必須積累足夠的有機(jī)質(zhì)來維持這些過程，通常需要5-15年。土壤的形成需要更長(zhǎng)的時(shí)間，一般需要數(shù)十年到數(shù)百年。表3

鹽水沼澤建立后濕地功能發(fā)展的預(yù)測(cè)速度達(dá)到自然濕地狀態(tài)所需時(shí)間水文功能能量耗散1-3年沉積物穩(wěn)定3-5年生物地球化學(xué)功能沉淀物，磷保留1-3年碳，氮固定3-5年微生物作用5-15年土壤形成10-100年生態(tài)功能初級(jí)生產(chǎn)3-5年二級(jí)生產(chǎn)底棲無脊椎動(dòng)物10-20年長(zhǎng)須鯨，貝類2-15年水禽，水鳥1-3年鳴禽10-15年圖4在北卡羅萊納（美國(guó)）已建成的

濕地上，隨著時(shí)間的推移，地上和地下生物質(zhì)的變化。利用動(dòng)物來創(chuàng)建和恢復(fù)濕地取決于它們分散和占領(lǐng)土地的能力。氮肥和腐熟的有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)和異養(yǎng)活動(dòng)而加速濕地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。但是，用有機(jī)質(zhì)修復(fù)土壤既昂貴又費(fèi)時(shí)，因此大多數(shù)工程并不采用。eg1：在特拉華灣（美國(guó)），PublicServiceElectricandGas開發(fā)了一個(gè)大規(guī)模的河口增強(qiáng)項(xiàng)目來減緩由發(fā)電廠冷卻水排放造成的長(zhǎng)須鯨的減少。。作為增強(qiáng)工作的一部分，潮汐洪水被用于恢復(fù)1800公頃的干旱鹽沼澤地，來創(chuàng)造新的棲息地，提高河口的漁業(yè)生產(chǎn)。eg2：美國(guó)國(guó)會(huì)在1990年頒布沿海濕地規(guī)劃、保護(hù)和恢復(fù)法案（CWPPRA），旨在通過