海岸帶的修復(fù)-coastalzonerestoration

姓名：邢勝男學(xué)號：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44×104km，是地球上海洋與陸地的分界線。中國在進(jìn)行海岸帶調(diào)查時，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)海岸帶基本組成簡示圖海岸帶由三個基本部分組成，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)勢物種，灌木帶中還生長著大量的木本植物。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)長的時間并且土壤結(jié)構(gòu)開始建立時才會形成。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全球瀕危生態(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條件水分不足/干旱鹽霧風(fēng)沙侵蝕土壤高溫營養(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。人類及其他動物活動的干擾。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)速低時單排圍欄就足以截留沙子，但風(fēng)速高時則需要兩排（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)勢植被來找出最適合在沙丘生長的物種。同時，由于多物種生長優(yōu)于單一物種生長，因此應(yīng)該在沙丘種植多種優(yōu)勢植被。

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年在美國北卡羅萊納州海岸，安裝了沙丘圍欄并種植了美國海岸草。10年后，物種豐富度平均在每平方米3個物種，在植被區(qū)域共觀察到有9個物種；20年后，物種豐富度翻倍增加到平均6.2個每平方米而物種數(shù)量達(dá)到15種。這樣便形成了一個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)沙丘植被的生長被土壤中氮含量所限，有時也被磷含量所限。氮-磷-鉀（30-10-0）肥料在植被種植2-3個月后以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。不要在播種的時候施加肥料，因為肥料會被土壤過濾掉。相反，一旦根系形成，在生長季節(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，避免對沙丘造成二次傷害。

在某些地區(qū)，食草動物的啃食會導(dǎo)致沙丘植被覆蓋率降低；同時，食草動物對維持早期植被演替又非常重要。所以，要合理控制動物的活動。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。在這些鹽度較大的潮汐濕地，植被生長比較緩慢，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/紅樹林物理條件水分過多/缺氧鹽度過多的波浪運(yùn)動土壤高溫營養(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（營養(yǎng)物質(zhì)）地理位置外部能量動物活動適當(dāng)?shù)乃闹芷凇⑺钌疃?、洪水持續(xù)時間和頻率的重建對植被修復(fù)非常重要。一個相當(dāng)大的潮汐范圍和適當(dāng)?shù)钠露龋?-3%）會為沼澤區(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)，將溴和碘化物計算為氯化物，將碳酸鹽計算為氧化物，將所有有機(jī)化合物計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。對潮間帶海拔進(jìn)行分級后發(fā)現(xiàn)地下土壤的體積密度很高，會阻礙植物生根。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。由強(qiáng)風(fēng)產(chǎn)生的海浪其能量會轉(zhuǎn)移到海岸上，加上潮汐產(chǎn)生的能量有時甚至?xí)阎脖贿B根拔起。草食性動物如海貍鼠、麝鼠等的啃食也會妨礙植被的建立。

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。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?、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的時間，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)測速度達(dá)到自然濕地狀態(tài)所需時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)功能初級生產(chǎn)3-5年二級生產(chǎn)底棲無脊椎動物10-20年長須鯨，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）已建成的

濕地上，隨著時間的推移，地上和地下生物質(zhì)的變化。利用動物來創(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)植物生長和異養(yǎng)活動而加速濕地生態(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，因此大多數(shù)工程并不采用。eg1：在特拉華灣（美國），PublicServiceElectricandGas開發(fā)了一個大規(guī)模的河口增強(qiáng)項目來減緩由發(fā)電廠冷卻水排放造成的長須鯨的減少。。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：美國國會在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