海岸工程及生物入侵对上海南汇东滩海岸带格局演变的影响

受人类活动与自然因素的双重影响,海岸带的格局易发生快速演变,从而直接或间接地影响海岸带生态系统的结构、功能和可持续发展.本研究以上海市南汇东滩的海岸带为典型研究区,通过遥感解译、海图数字化、野外现场调查等方法获取海岸带格局的时空分布数据,分析了近20年(2000—2020年)海岸带空间格局变化及其演变规律,并重点分析了海岸工程(圈围工程和促淤工程)和外来物种互花米草(Spartina alterniflora)入侵两个主要影响因素对海岸带格局的影响.结果表明:①自2000年以来,受海岸人类活动的影响,南汇东滩海岸带的土地利用类型逐渐增加,从以近海与海岸湿地为主的简单格局逐渐转变为近海与海岸湿地、内陆湿地、人工湿地、农田和建设用地等多种土地利用类型共存的复杂格局.②2000—2005年的海岸圈围工程导致南汇东滩海岸带近海海岸湿地面积减少11894.7 hm^(2),被圈围的近海海岸湿地转变为水稻田、库塘、农田等土地利用类型;圈围初期淤泥质海滩(0 m以上)和潮间盐水沼泽出现淤涨和发育(淤涨速率分别为320.5 hm^(2)/a和110.9 hm^(2)/a),但随后(至2015年)淤涨速率缓慢下降至286.8 hm^(2)/a和15.7 hm^(2)/a;圈围工程实施后,经过10年(2005—2015年)的自然恢复,近海与海岸湿地的面积也未达到圈围前2000年的水平.③南汇东滩实施了海岸硬质促淤工程和生物促淤工程两种促淤工程,均显著促进了近海与海岸湿地的快速发育,但硬质促淤工程对于格局演变的影响更显著,工程后淤泥质海滩(0 m以上)和潮间盐水沼泽向海推进速率分别为516.9 hm^(2)/a和915.7 hm^(2)/a,分别是非促淤区自然淤涨速率的5.4倍和13.9倍.引种互花米草的生物促淤工程,仅在海堤至促淤堤内的有限范围内促进了互花米草的快速扩散和格局演变.④外来物种互花米草在2020年已成为南汇东滩盐沼植被第一大优势植物,占盐沼植被总面积的56%,并显著改变了近海与海岸湿地的生态结构和功能.由此可见,海岸工程和生物入侵对海岸带格局演变产生了明显的动态影响.尽管海岸带生态系统对海岸人类活动表现出一定的恢复力,但湿地类型、面积和功能的变化是未来花很大代价都很难或无法恢复的.如何整合海岸带近海与海岸湿地和内陆湿地的生态功能,通过实施海岸带保护修复、生态补偿等措施实现海岸带可持续健康发展,是未来陆海统筹需要解决的重要问题.

南汇东滩土地利用面积与鸟类数量的关系研究

南汇东滩位于上海东南沿海,是上海一大重点发展地区。南汇东滩富含极丰富的自然资源,主要包含水源及湿地。其湿地也是东亚-澳大利亚鸟类迁徙路线上重要位置。然而,经历持续高频率的人工作业,南汇东滩湿地正面临着土地面积减少、土地斑驳化等环境问题。这也导致近些年鸟类数量据报道正在减少。本文利用谷歌地图以及中国鸟类记录中心探究南汇东滩不同土地利用方法面积以及鸟类数量的关系。研究表明,近些年来湿地面积大幅度降低,取而代之的是水源、建筑、农业用地等人工土地。鸟类数量在近些年呈现波动趋势,未有明显的增减现象。

基于公民科学方式的上海南汇东滩湿地鸟类多样性研究

南汇东滩湿地是长江口区域鸟类重要栖息地,鸟类多样性官方数据已有近10 a没有更新。为厘清南汇东滩湿地鸟类的资源现状,设计8条线路调查鸟类多样性,涵盖了该地区所有典型的栖息地类型。2020年9月—2021年8月,218名公民科学家参与调查,记录到野生鸟类18目55科237种,包括水鸟7目15科99种。按居留类型分,迁徙鸟类205种(占86.50%),其中旅鸟115种(占48.52%),冬候鸟72种(占30.38%),夏候鸟18种(占7.60%),留鸟28种(占11.82%),迷鸟4种(占1.68%)。从统计到的鸟类数量上看,迁徙鸟类占总数的81.88%。调查5种生境的鸟类多样性,芦苇地鸟类Simpson指数和Shannon-Wiener指数最高,分别为0.78和5.48;芦苇地和基本农田鸟类Pielou均匀度指数最高,均为0.75。南汇东滩湿地对于迁徙鸟类的保育非常重要,该项目提高了公民科学家对湿地和野生动物保护的意识。

上海南汇东滩湿地不同植被沉积物孔隙水的地球化学特征及对碳循环过程的指示

滨海湿地有较高的沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥重要作用。研究碳沉积埋藏过程对理解滨海湿地碳收支具有重要意义。前人对长江口湿地碳循环的研究较为广泛,但对沉积物孔隙水溶解无机碳(DIC)来源及影响因素鲜有报道。本研究分析了位于长江口南侧的南汇东滩湿地5个不同植被覆盖站位沉积物的孔隙水阴阳离子(SO_(4)^(2−)、Cl^(−)、Mg^(2+)、Ca^(2+))、DIC浓度及δ^(13)C_(DIC)等地球化学特征,探讨影响孔隙水DIC的生物地球化学过程及其来源。结果表明,南汇东滩湿地DIC主要来源于上覆水体和沉积物有机质的早期矿化,并受不同植被和在潮滩中的位置控制。位于低潮滩的光滩站位的沉积物孔隙水SO_(4)^(2−)和DIC浓度在剖面上基本保持不变,δ^(13)C_(DIC)为−7.7‰~−6.1‰,有机质硫酸盐还原(OSR)作用产生的DIC约占孔隙水的20%,海水来源占80%。位于中潮滩的海三棱藨草和堤内芦苇站位沉积物孔隙水SO_(4)^(2−)浓度在浅表层快速下降,δ^(13)C_(DIC)分别为−12.5‰~−7.5‰和−16.7‰~−11.5‰,存在较强的OSR作用。海三棱藨草站位的OSR作用和海水来源DIC分别约为43%和57%,堤内芦苇沉积有机质的OSR作用产生了约59%的DIC,上覆水体来源的DIC约41%。位于高潮滩的堤外芦苇和互花米草站位沉积物孔隙水的SO_(4)^(2−)浓度在浅表层快速下降,δ^(13)C_(DIC)在剖面上大部分为正值,最大值分别为10.8‰和5.4‰,表明存在产甲烷作用,SO_(4)^(2−)浓度在浅表层的快速下降可能同时与OSR和甲烷缺氧氧化(AOM)作用有关。了解湿地沉积物孔隙水地球化学特征及其影响因素,为深入研究滨海湿地碳的生物地球化学循环及准确评估滨海湿地碳的来源具有重要意义。

超长排距沉管的敷设

上海南汇东滩促淤圈围(四期)工程堤身取土区距离大堤较远,约5～12km,供砂任务重,时间紧。考虑到施工海域自然条件差,如果水上敷设5km浮管容易折断、漂失,且岸边滩地较缓利于敷设沉管,因此决定敷设沉管。结果显示,长距离沉管敷设技术解决了绞吸船在开敞海域施工时水上管线维护难的问题,同时减少了浮管的使用,降低了成本,提高了船舶的时间利用率。

上海南汇东滩鸟类栖息地营造工程的生境评价

为应对长江口日益严峻的滨海湿地和鸟类栖息地丧失问题,上海南汇东滩鸟类栖息地营造工程采取地形构建与水位调控技术,营造了适宜鸟类栖息觅食的生态修复示范区。本项研究自2009年8月至2010年6月,跟踪监测了生态修复示范区内的植被生长参数(株高、密度、叶面积指数、地上生物量)、水体质量参数(氮磷营养盐和叶绿素a含量)以及土壤环境参数(电导率、pH值和重金属含量),分析和评价了该工程实施后的生态修复效果。结果表明,生态修复措施有效促进了本地物种芦苇群落的生长,一定程度上明显改善了示范区内的水体质量,维持了土壤重金属的低污染状态,有利于鸟类生物多样性的提高。说明南汇东滩鸟类栖息地营造工程取得了初步成效,呈现出较好的湿地修复效果。同时,应采取刈割与水位调节技术抑制外来物种互花米草,控制生态养殖规模,进一步改善鸟类栖息地生境质量。

湿地中的庇护所--上海浦东新区南汇东滩禁猎区工作站

介绍了上海南汇东滩野生动物禁猎区工作站的设计过程与成果。在复杂的技术措施与预制装配的生产组织之外,空间、流线、材料的计划主要围绕着地形、景观的因素制定。设计者通过这一微型的项目探讨了自然与建筑的互相尊重与促进,以及它们与附近都市的有机关系。这些思考主要得益于早期对沿海湿地的研究与理解。

东海大桥海上风电场对鸟类组成的影响

以东海大桥海上风电场2007年开工建设为分界点,收集区域附近南汇东滩1997—2006年鸟类观测资料、洋山港2005—2006年周年鸟类观测资料,并与相同调查区域2012年5月—2013年6月观测资料进行物种数、种类组成及数量组成等比较分析,结果表明:区域鸟类的物种数并未产生明显的变化,鸻形目鸟类种类比例有所下降,雀形目种类增加明显,但鸻形目鸟类数量仍占明显优势,这一变化是由风电场建设、近岸其他工程建设、区域陆化发展、生境条件改变等综合作用的结果。风电场区域的视频观测没有记录到鸟类活动的情况,推测风电场场址已避开迁徙主要通道,或表明鸟类对其产生规避。

快速城市化背景下南汇东滩景观格局变化及鸟类种群数量响应

为了阐明城市化背景下上海市浦东新区南汇新城镇东滩的景观格局变化及其对水鸟种群数量的影响,利用2005年、2013年和2020年每年5月的Landsat 7/Landsat 8遥感影像数据,研究了各时期东滩的景观格局特征,分析了东滩景观格局的变化与鸟类种群数量变化的关系。研究结果表明,东滩的湿地面积由2005年的69.55 km^(2)减少到2020年的30.09 km^(2),这是因为一些湿地被开发为农田和建筑用地;随着时间的推移,3个时期东滩的景观由以湿地为主,转变为以农田为主,再转变为以建筑用地和农田为主,湿地明显破碎化,人类活动是导致东滩景观改变的主要因素;2005年5月至2020年4月,东滩中的雁形目和其它鸟类的种群数量总体在增大,鹤形目、鸥形目、鹳形目和鸻形目鸟类的种群数量总体在减小。