海岸带范围与边界的划定研究进展

海岸带是陆地与海洋交互作用的过渡区域,不仅是全球最具经济活力的区域,也承载丰富的自然资源和生物多样性。长期以来,有关海岸带范围的划定存在多种观点,成为制约海岸带系统科学与工程体系建立的瓶颈问题。本文从地理学、地质学和社会经济辐射范围等角度综述了海岸带边界的定义,提出了从海岸带功能视角确定边界的思路,并以海岸带生态屏障功能为依据,对海岸带边界划定方法进行了初步分析和讨论。鉴于生态屏障功能是我国开展海岸带生态保护修复的着眼点和着力点,本文提出在生态屏障这一功能导向下,海岸带的范围和边界的划分依据:陆域以各类保护区、滨海防护林的范围作为海岸带向陆侧的边界标准,并结合人类活动、海岛等区域对海岸带向陆一侧进行界定;海域以藻潮等海洋生态灾害暴发区域,以及红树林、海藻场、海草床、牡蛎礁、珊瑚礁等典型海洋生态系统的边界作为依据,同时充分考虑候鸟迁徙在河口、海岛等海岸带区域特殊的路径需求,综合划定海岸带向海侧的边界。以此供大家商榷,为我国海岸带范围的科学划定提供有益的思路借鉴。

我国海湾型城市海岸带生态保护修复面临的难题与对策建议

海湾型城市是连接陆地和海洋的具有特定结构和功能的城市单元,因其优越的地理位置、发达的内陆腹地、强大的港口功能、良好的人文环境,海湾型城市发展具有特殊性。海湾型城市海岸带生态保护修复面临的主要难题及其对策建议如下:①发展产生的生态问题如何解决?因早期拓展城市发展空间进行的围海造地、围海筑堤、砍伐红树林等造成城市海岸带生态环境不同程度受损。应科学编制生态保护修复规划,根据受损区域,制定一区一策,因地制宜开展保护修复,可有效保障海岸带生态廊道连通性;②生态产品价值如何提升?海岸带保护修复生态产品价值实现路径尚不成熟,导致海岸带生态保护修复项目投资收益无法形成闭环,很难缓解保护修复资金来源单一、后期维护资金不足的问题。创新海洋生态产品价值实现机制,推进生态环境导向的开发模式和投融资模式创新,可成为促进海洋生态产品价值实现的有效途径;③系统性保护如何实施?部分城市海岸带生态保护修复项目存在修复内容缺乏整体性设计,修复区域单一分段,拼凑性明显,片面追求单一目标、忽视水土气候等立地条件种树种草等现象。应从海岸带生态系统整体性出发,探索建立“流域-河口-海湾”的生态保护修复联动机制,可有效促进陆海统筹、系统性保护修复理念实践;④公众参与度如何提高?保护修复项目实施过程中,项目前期评审和后期监管目前尚没有涉及公众参与环节。应坚持以人为本,增强公众和社会团体生态保护意识,充分发挥区域合作优势,有助于保护修复工作顺利开展;⑤保护修复成果长效性如何保证?部分生态保护修复项目因前期论证不足、设计不合理,导致实施过程中方案变更,影响整体修复进度和修复效果。应综合运用多种监测监管手段,科学构建生态保护修复综合技术体系,有助于修复见实效。厦门市作为我国海湾型城市高质量发展的代表,其在发展过程中形成的“厦门经验”,对于解决海湾型城市海岸带生态保护修复面临的难题具有很强的参考价值。做好海湾型城市海岸带生态保护修复工作,有助于提高城市海岸带生态廊道连通性,为建设美丽中国、美丽海湾提供重要支撑。

基于景观生态风险和生态系统服务价值的上海市海岸带生态保护修复分区识别与优化策略研究

在国土空间陆海统筹的背景下,科学评估海岸带现有生态环境,以降低因土地利用变化产生的景观生态风险、提升生态系统服务供给能力是海岸带生态环境管理的重要方向。聚焦如何通过探究海岸带生态系统服务价值和景观生态风险的空间相关性,为科学构建海岸带生态保护修复安全格局提供支撑,本文以上海市海岸带为研究对象,基于150 m×150 m的评价单元,定量评价研究区的景观生态风险和生态系统服务价值,采用双变量空间自相关分析法揭示二者的局部空间关联性,以此为基础进行生态保护修复分区并提出优化策略。研究结果表明:“高生态系统服务价值-高景观生态风险区”具有资源禀赋优势,但受港口、码头建设活动和海洋自然灾害影响严重;“低生态系统服务价值-低景观生态风险区”承载少量生产活动,受周边景观生态高风险地区影响,生态风险可能增加;“低生态系统服务价值-高景观生态风险区”人类生产生活活动密集,对原有自然环境改造程度高,对区域生态风险影响程度大;“高生态系统服务价值-低景观生态风险区”旅游业发达,游客居民活动频繁,但周围已完成或正在开展生态修复项目,生态环境良好。基于以上结果,将上海市海岸带地区划分为生态脆弱保护区、生态涵养防控区、生态风险修复区、生态潜力发展区、生态过渡区5类生态保护修复分区,并提出相应的修复措施,为超大城市海岸带生态修复精细化分区规划和管理提供参考。

基于小流域尺度的临港新片区陆海联通水系生态质量综合评价

临港新片区作为典型陆海联通区域,陆域水系经农田、商业区、居民区、湿地等区域携带污染物经南汇东滩湿地汇入海洋,近年来,经济迅猛发展所带来的环境问题不容小觑。为了解临港新片区从陆到海的生态环境状况,本研究开展了水环境、沉积物环境以及生物生态群落结构调查,采用多种指数模型对临港新片区生态系统健康进行了综合评价。结果表明:总氮(TN)为水体的主要营养元素,与施用氮肥等农业活动、生活污水排放以及建筑施工导致的点源污染有关;总磷(TP)是影响滴水湖区水质的主要指标;水体中重金属整体污染水平较低。沉积物中TP是主要营养元素,重金属含量呈现出Cd>Cu>Cr>Pb的规律。虽然潜在生态风险指数(RI)表明研究区域整体处于低风险水平,但Cd导致的较高的潜在生态风险仍值得关注。从陆到海的种类多样性指数(H′)逐渐升高,生物多样性逐渐增加。总体来看,从陆到海水体生态质量整体呈现波动变好的趋势,但营养元素N、P及重金属Cd污染需重点关注。对研究区域进行的风险预警评价表明,陆域水体为较安全状态,近岸海域为安全状态,N、P元素可能引起的富营养化是临港新片区现阶段面临的关键问题。因此,针对性地确定生态优化与恢复策略以提升临港新片区的整体环境质量至关重要。

福建漳江口滨海湿地稳态结构演替及其驱动因素

滨海湿地多稳态是动力、地貌、植被长期互馈耦合的结果,其与生态系统景观结构、生态功能及系统健康可持续发展密切相关,也是滨海湿地生态研究的基础核心问题。围绕滨海湿地多稳态结构演变,本文选取漳江口滨海湿地作为多稳态研究典型靶区,基于多年遥感影像的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)“峰态”判定法、信息熵理论等方法,辨识不同时期生态系统稳态特征,分析稳态结构演变的主要驱动因素,并基于稳态面积信息熵变化趋势分析滨海湿地生态系统稳态结构的有序性。结果表明,漳江口滨海湿地从单稳态向多稳态结构转换,稳态结构具有显著的阶段性变化特征;互花米草入侵导致生态系统稳态结构逐步转换并最终形成“红树林-互花米草(Spartina alterniflora)-光滩”多稳态,而滩涂养殖抑制了互花米草扩张,某种意义上维持着系统稳态结构稳定。在自然演替与人类活动共同作用下,生态系统稳态信息熵呈波动熵增趋势,表明漳江口滨海湿地处于自适应调整阶段,生态系统正处于无序发展,稳态结构尚不稳定,后续应密切研判互花米草扩散动态并设计有关生态修复预案,以保障生态系统平稳有序发展。

水文连通对盐沼湿地固碳减排功能的影响

海堤、防波堤等硬质化人工设施阻碍了盐沼湿地水文连通,影响了盐沼湿地植被恢复和生态功能发挥。目前已有大量生态工程通过水文调控恢复湿地,但这些工程效果研究多聚焦于水文条件对生物多样性的影响,而对固碳减排功能的影响方面则较为欠缺。本研究在杭州湾北岸鹦鹉洲湿地开展大规模控制实验,以探究水文连通对盐沼湿地植物生长、温室气体排放及土壤有机碳含量的影响。结果显示,水文连通区盐沼芦苇(Phragmites australis)株高、生物量和净初级生产力显著大于水文静止区;两个研究区年均CO_(2)吸收通量无显著差异,但连通区CH_(4)排放通量显著低于静止区。这表明水文连通能够促进芦苇的生长,并增加净初级生产力,同时可有效抑制CH4排放,进而促进湿地的固碳减排功能。

城市海岸带三维绿量时空动态及其对近岸鸟类生境质量的影响——以上海临港新片区为例

全球约三分之一的人口居住于沿海地区,海岸带既是全球快速城市化的典型区域,也是陆海联动一体化协同发展复合生态功能的关键区域。本研究以上海市快速城市化陆海联动区域的临港新片区为研究区域,基于高分辨率的航空遥感影像提取了1987、2010、2015、2020年4期的三维绿量及鸟类生境质量信息,以探索快速城市化过程中海岸带三维绿量的时空动态及其对鸟类生境质量的影响。研究结果表明:①临港新片区绿地面积和三维绿量逐年增加,33年间绿地面积增长了4.44倍,三维绿量增长了5.98倍;临港新片区平均生境质量呈V型变化趋势,分为1987—2015年的下降期和2015—2020年的回升期。受围填海扰动,近33年陆海演替的城市化过程中,高生境质量区域的面积逐渐减少。②利用300 m×300 m网格和相关性分析显示,在2015年之前,临港新片区三维绿量与鸟类生境质量呈显著负相关关系,但此后呈显著正相关关系,呈现明显的V型反转趋势。海岸带三维绿量的持续增加对于改善生境质量起到了显著的促进作用,因此,三维绿量可以作为鸟类生态廊道构建的重要依据。

陆海生态廊道节点引鸟效果及其生境功能提升策略——以建成5年后的鹦鹉洲湿地为例

鹦鹉洲湿地是杭州湾北岸陆海生态廊道上兼顾人类利用和生物多样性保护的重要生态节点,自建成以来已逾5年,湿地内鸟类多样性显著提高,吸引大量游客进行亲自然游憩活动。本研究采用样线法调查湿地内的鸟类资源和植物生境,结合湿地内各生境的鸟类分布情况分析鸟类对植物生境的偏好,并通过分析湿地内游客可达面积与鸟类惊飞范围之间的关系,探讨人为干扰对鸟类多样性的影响。2023年各季节共4次观测结果表明:观测到的鸟类共33种720只,归属于9目22科,其中雀形目种类居多,非雀形目中水鸟占比较高;各季节湿地内鸟类种数由多到少依次为冬季、春季、秋季、夏季。各植物生境的鸟类多样性指数不同,表明其引鸟效果存在差异;将湿地内游客可达面积与鸟类惊飞范围进行叠加分析发现,分区控制游客可达范围,可降低人为活动对鸟类栖息活动干扰的概率和程度。最后总结湿地的引鸟效果,对兼顾人类利用和生物多样性保护的陆海生态节点设计提出以下策略建议:基于场地的本底资源调查、基于“鸟类选择”的植物设计、核心引鸟区的分期管控策略以及低人为干扰的道路规划策略。

基于海岸带生态功能评估的陆海连通生态廊道识别与优化研究

海岸带是陆海连接的重要区域,通常受到人类活动的影响最为突出,识别和优化陆海连通生态廊道,能够有效地保护和恢复生态系统连通性和完整性,对陆海生态流通、区域生态网络构建、开展关键生态节点保护修复也尤为重要。本研究基于“生态源地识别-阻力面构建-生态廊道提取-夹点、障碍点影响因素分析”的框架,以罗源湾海岸带为研究区,在海岸带生态功能评估基础上,结合Linkage Mapper模型和电路理论识别陆海连通区域生态廊道,并提取生态夹点、障碍点以及关键生态节点,分析节点区影响因素,提出廊道优化的建议。结果表明:①研究区共分布25条生态廊道,潜在14处生态夹点和生态障碍点,6处陆海连通关键节点;②生态廊道多分布于生态源地斑块连接处,生态夹点和障碍点多分布于廊道中生态阻力值较高的区域;③人类活动主导的驱动因子对关键生态节点的影响更多,自然因素为主的因子也有一定程度影响,但两者间的交互作用并不显著;④以“点-线-面”结合的廊道优化策略能够较好地实现海岸带陆海连接区域蓝绿生态网络格局构建。整体上,研究能够促进罗源湾海岸带生态源地斑块的连通性和完整性,保障陆海生态流通,提升海岸带区域生物多样性,维持海岸带生态系统健康和稳定状态。

陆海连通潮汐生物通道构建及其对内陆水体影响——以长江口北支和北湖为例

在陆海交界区域有效构建生物通道可以丰富该区域生物多样性,提升滨海生态品质与综合服务功能,推动海陆空间联动高质量发展。本研究以位于崇明岛北侧的北湖为例,研究利用既有沟槽和涵闸构建潮汐生物通道的可行性方案,基于二维水动力数值模型和盐度模型,分析不同潮汐生物通道规模下的水动力特性及其对内陆水体的影响,探讨生物通道植物配置和运行管理措施。结果表明:①选择合适的生物通道长度和堰坝间距、缝宽,可使生物通道在涨落潮一定时间内获得适宜鱼类等生物通行的流速;②构建适宜规模的陆海连通生物通道,既可以满足陆海连通生物通道要求,又可以防止风暴潮灾害风险;③崇明北湖遭遇长江口北支10年一遇重现期典型潮汐情况下水位变化约20 cm,遭遇100年一遇风暴潮情况下水位仍能控制在设防水位以下;④受长江口北支每天两涨两落咸潮、浑水和污染水体影响,建议在生物通道开展生境营造、在北湖湖区开展生境修复,植物配置应考虑流速、水位变化和咸淡混合区的特点。

海洋生态廊道研究进展:概念、方法与展望

作为一种有效的生物多样性保护模式,生态廊道已经成为全球生态学研究的热点之一。然而,目前大部分研究侧重于陆地生态廊道,有关海洋生态廊道的理论和实践均较少。我国对海洋生态廊道的研究才进入起步阶段,是海洋生态保护修复和管理必须加强的领域。本文对生态廊道的国内外研究进展进行了综述,介绍了生态廊道的概念与演变,阐述了海洋生态廊道的定义和内涵。结合VOSviewer知识图谱可视化软件,系统分析了1995—2023年国内外海洋生态廊道领域发表的文献,梳理了近30年该领域研究的热点和趋势。收集了代表性的海洋生态廊道研究案例,凝练归纳出了通用的研究思路和具体技术方法,即首先选择目标物种并分析生活史等数据,其次编制并论证海洋生态廊道识别具体方案,然后进行相关补充调查与调研,最后对海洋生态廊道进行空间边界识别和绘制。在此过程中采用的具体技术方法包括包络边界法、最低成本路径法与水文-生态耦合模型法等。本文还进一步从四个方面提出研究建议:一是加强全球变化背景下不同尺度不同生物类群连通性维持机制研究,为生态廊道的识别与构建打下坚实的科学基础;二是基于多学科交叉建立可覆盖多种海洋物种应对全球变化的生态廊道时空识别技术;三是探索适用的管理模式与管控方法,强化对生态廊道的保护修复与监测预警;四是建立有效的国际合作框架,研发国际通用的技术指南,以期为海洋生物多样性和生态系统的整体保护、系统修复和综合治理提供科学参考。

基于海域管理模式的长江口海洋生态保护空间格局及连通性分析

生态保护空间格局及其连通性对保护生物物种和维持局域生物多样性具有重要作用。本研究以长江口海域空间利用管理模式为基础,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)和景观连通性模型,研究长江口海域生境特征,识别重要生态源地及其连通性,并分析其与现有保护格局的匹配性,以期为长江口海域生态系统整体保护、系统修复、综合治理提供支持。研究结果表明:长江口海域15块保护空间中,识别重要生态源地12个,总面积约为3080 km^(2),占上海市海洋功能区划面积的28.6%。重要源地主要分布于长江口南支及附近海域。连接12个生态源地的生态廊道23条。本研究识别的长江口门内生态源地空间与上海市最新公布的海洋生态保护红线空间匹配性较好,但连接南支和北支口门附近的重要保护空间不足。

海南麒麟菜保护区大型海藻分布特征及碳储量研究

大型海藻构成的海藻场是近岸海岸带重要的生物栖息地,其生态功能可与珊瑚礁、红树林、海草床和盐沼湿地等生境媲美,也是蓝碳的重要组成部分。本文以海南麒麟菜省级自然保护区琼海海域海藻场为例,对该海域海藻场的大型海藻分布特征及其碳储量进行调查与评估。本次调查研究结果表明:麒麟菜省级自然保护区(琼海)海域海藻场潮下带大型海藻平均覆盖度达50%;大型海藻为23属34种,优势种为圈扇藻(Zonaria diesingiana)、匍枝马尾藻(Sargassum polycystum)等;大型海藻平均生物量为267.75g·m^(-2);定量分析了其中的17种大型海藻,干湿比为11.58%~43.54%,有机碳含量为14.25%~39.19%;研究区域大型海藻平均碳密度为(0.49±0.004) Mg C·hm^(-2),碳储量总量为(2252.77±19.37)MgC。本文的相关研究结果为建立热带海域海藻场碳储量调查和评估方法提供了科学数据和研究基础。

基于VSD模型的乐清湾生态系统脆弱性评价

为探明海湾生态系统脆弱性及主要影响因素,以乐清湾生态系统为研究对象,基于“暴露程度、敏感性和适应能力”的VSD(vulnerability scoping diagram)模型,应用层次分析和模糊综合评价法定量评价了2010—2012、2015—2017、2020—2022年乐清湾生态系统脆弱性状况。结果表明,乐清湾生态系统在3个阶段均处于“中度脆弱”水平,综合得分逐渐降低,呈逐步改善趋势。3个阶段中,暴露程度总体变化不大,敏感性逐步改善,适应能力逐步提升,主要人为胁迫因子为工业产值占GDP比例、滩涂围垦面积占海湾面积比例和海水养殖密度,主要敏感因子为生物量、生物多样性综合指数和水生境综合指数。为提升乐清湾生态系统健康水平,应优化产业布局、调整海水养殖结构、加强海岸带综合整治修复、推进生物多样性保护专项立法、加大生态监管力度和提高公民参与程度。

基于U-NET的双分支海上SAR溢油检测模型

为提高海上溢油SAR(Synthetic Aperture Radar)检测的准确率,本文提出一种基于U-NET和注意力门的海上溢油SAR检测模型(AW-net),该模型将U-NET中传统的单输入编码器替换为双分支编码器,分别输入纹理特征和SAR灰度特征,并进一步采用注意力门融合纹理信息和灰度信息。实验利用1景海丝一号(HISEA-1)SAR数据构建样本训练集进行AW-net模型训练,分别应用1景HISEA-1 SAR数据和1景Radarsat-2SAR数据开展模型测试,溢油检测准确率均优于U-NET、AttentionU-NET和FCN等语义分割模型,说明该模型具有较强的强鲁棒性和应用潜力。

近岸旅游型海岛韧性评价体系构建及空间要素影响机制研究

随着对海岛开发建设活动逐渐增加,我国部分近岸旅游型海岛规划呈现出缺乏科学指导的低效盲目开发局面,严重影响海岛的可持续发展。此外,传统陆地的韧性量化研究在近岸旅游型海岛存在不适用性,海岛空间要素对韧性的影响机制亦尚不明晰。本文通过总结国内外使用的韧性评价指标,结合旅游型海岛空间布局的量化测度研究及其特殊性,从承载力、适应力和恢复力三个韧性侧重维度,构建了适用于近岸旅游型海岛的韧性评价指标体系。通过研究分析明确了影响近岸旅游型海岛韧性的三个关键空间要素,分别为功能混合度、路网连通度和核心组团布局。本文选取12个典型海岛作为实证对象,基于多源数据计算海岛韧性水平,探究三个关键空间要素对韧性的影响机制。结果表明:(1)中等功能混合度、高路网连通度、海岛核心组团布局位于海岛几何中心三种空间布局状况下海岛韧性最高。(2)功能混合度的变化主要影响适应力和承载力两个维度,且对适应力的影响程度更强;路网连通度的变化主要影响恢复力、承载力和适应力三个维度,且对恢复力的影响程度更强;核心组团布局的变化主要影响承载力和恢复力两个维度,且对承载力的影响更强。

海洋命运共同体视域下中国参与全球海洋污染治理的现实基础和路径选择

当前全球海洋污染形势严峻,复杂的国际局势阻碍海洋污染治理合作,打破僵局,建构全球海洋污染治理体系具有紧迫性和必要性.基于全球海洋污染治理困境,运用地缘影响力模型分析中国参与全球海洋污染治理的现实基础,在海洋命运共同体视域下设计我国参与全球海洋污染治理的路径.主要结论如下:①全球海洋污染面临海洋污染治理滞后化,规则制定不合理化以及治理格局差异显著的困境;②我国参与全球海洋污染治理的现实基础包括日益夯实的经济发展基础,“一带一路”建设过程中提升的蓝色影响力以及在国际海洋污染治理合作,国内海洋污染治理中的经验积累;③我国参与全球海洋污染治理的主要路径是依托“一带一路”构建海洋污染治理平台,通过规则制定全局化,治理过程丰富化,体系革新阶段化焕新全球海洋污染治理体系.

深海科学实验装备发展研究

深海孕育了世界上最大的生态系统,对深海相关演变规律的深刻认知将支撑人类社会的可持续发展;深海极端环境条件决定了开展原位实验作业非常困难,也对深海科学实验装备提出了苛刻的要求。本文从深海科学实验研究的视角出发,按照深海试验装备及试验场、深海原位探测与实验装备、深海环境模拟实验装备的主要划分,系统梳理了国内外深海科学实验装备的发展态势和面临的问题。我国在深海科学实验装备领域已形成了一批自主研发的装备技术,推动了深海科学研究进步,部分优势方向已跻身国际先进水平;但在高精尖装备及其关键核心技术方面未能构建成熟的产业链,导致部分装备发展受限、一些技术薄弱环节凸显。需要加强顶层谋划、协调技术攻关,建立激励机制、推动创新转化,建设示范平台、形成标准体系,突破传感技术、加快国产进程,加强国际合作、提升创新能力,以深海科学实验装备高质量发展推动深海科学研究和海洋强国建设。

长江口滨海湿地有机碳循环过程及影响因素研究进展

滨海湿地是“蓝碳生态系统”的重要组成部分。综述了长江口滨海湿地土壤有机碳时空分布及含量、碳汇速率、有机碳横向输入输出通量及量化方法、有机碳循环定量分析模型以及有机碳储量和组分对不同影响因素所做出的动态响应规律,发现在土壤有机碳水平空间分布上,崇西湿地>崇明东滩>九段沙>南汇潮滩;有机碳通量和浓度变化主要受到植物生物量和结构、水和土壤的理化性质、陆源输入和潮汐动力、间隙水交换以及人类活动和全球气候变化的影响。未来应加强长江口湿地土壤碳库和有机碳输运通量统一观测,准确量化各主要因素对有机碳的贡献,这对研究盐沼湿地的碳循环机理和碳汇评估具有重要意义。

唐山市乐亭县附近海域表层海水与沉积物中重金属污染评价

为分析人类活动对海洋环境的影响程度,评价潜在重金属污染风险,本文根据2022年5月和9月的调查监测数据对唐山市乐亭县附近海域的表层海水和沉积物中的铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)和砷(As)等重金属污染情况进行分析,表层海水的重金属污染分析采用单项污染物指数法进行分析,沉积物中的污染物采用潜在生态危害指数(Ecological Risk Index,ERI)进行分析。分析结果表明:对于表层海水而言,春季海水中的各重金属污染物浓度符合海水水质标准中的Ⅰ类海水水质的要求,秋季海水除Pb超标外,其余元素也均符合Ⅰ类海水水质要求,表层海水污染主要是由陆源污染物排放、远洋航运和渔船捕捞所致。调查海域表层沉积物的污染水平不高,对生态环境的危害较为轻微,污染类型为轻微污染。沉积物中的污染物防治需要重点关注Cd,秋季还需要注意防范Hg、Cd、Pb的潜在污染风险。