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红海滩湿地退化与修复



一、红海滩的形成


盘锦地处九河下梢,以河流携沙和海退为动力,在潮流加沙落淤的共同作用下使辽东湾海底不断抬升,在79km的盘锦海岸带上形成了宽阔的潮间带平原淤泥岸滩涂。随着河流淤积和海退,滩涂不断增高,在河水和雨水的淋洗下,增高的滩涂裸地盐分逐渐减少,使得滩涂先锋植物翅碱蓬生长起来。特别是自1989年蓝海大堤建成以来,从接官亭大闸至二界沟[1-11]26.3km的围海大堤外形成了连片的翅碱蓬单一植物群落,“红海滩”生态景观由此形成并有着“八大自然奇观”之一等美称。



二、红海滩主要组成—翅碱蓬


翅碱蓬(Suaeda heteroptera Kitag.),又名盐蒿、碱蓬草、盐地碱蓬、黄须菜等,植物分类学上隶属于被子植物门(Angiospermae),双子叶植物纲(Dicotyledoneae),中央种子目(Centrospermae),藜科(Chenopodiaceae),碱蓬属(Suaeda),为一年生草本植物,通常与灰绿碱蓬、芦苇和柽柳等混生。是一种适宜在盐碱土质--也是惟一一种可以在盐碱土质上存活的草,通常分布在 30cm 左右的土壤里,叶体积较小,茎直立,多分枝在生长前期通常长有红色纵向的条纹,斜生,。翅碱蓬株高通过人工栽培能够达到 120cm 以上,而自然生长时约为20cm~80cm。


三、翅碱蓬的颜色变化成因


翅碱蓬颜色变化主要有两个方面,一是其根据生长变化 3 月~6 月上中旬出苗为绿色。花期为 7~8 月为粉红色,结实期为 9~10 月为深紫红色,种子在 10 月末~11 月初之间就可完全成熟此时为浅红色。其二是在海水的冲刷和阳光的共同作用下, 碱蓬草便由绿色逐渐变成粉红色、红色,到深秋时节颜色达到最深,为深红色甚至紫红色;其原理是翅碱蓬吸收了可见光中的紫光波,海水冲刷土壤后土壤当中就会含有盐分,当土壤含盐量超过0.3%—1%时,碱蓬得以茁壮生长,整个植株呈现黄绿、翠绿或深绿色,株体高大茂盛,当含盐量为1%—1.6%时,盐地碱蓬的茎和叶片中的液泡组织形成较多的甜菜红素,从而使叶片呈现出深浅不一的浅红、赤红和紫红等颜色。



四、红海滩湿地现状


近年来,随着辽宁对海洋经济发展需求的不断提升,针对辽河口湿地的开发活动也日益频繁起来,主要是农田开垦、油气开发和近岸滩涂围海养殖活动以及旅游业发展。上述活动的开发建设导致辽河口滨海湿地的自然面积逐年下降,自然岸线严重丧失,湿地分布格局发生改变,同时该区域水体自净能力下降天然湿地退化,周围水域环境遭到污染,河流携带入海的水沙量减少、生物多样性也受到破坏,生态系统服务功能衰,翅碱蓬自然生长区域逐年锐减,芦苇生长和荒滩区域面积逐年增加。



五、湿地退化原因


主要分为两个方面一是自然因素,二是认为因素:


一、自然因素


1. 气温

气温作为气候因素的重要方面,其影响水陆面蒸发的过程和强度,对湿地景观格局有着很大的影响。盘锦湿地在 1955-2015 年期间年平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈现上升的趋势。其中,1955-1985 年的 31间年平均气温为 8.54℃,1985-2015 年的 30 年间平均气温为 9.68℃,升高 1.14℃年平均气温升高。蒸发面的饱和水汽压加大,饱和差增大,加速了蒸发过程,使得地面更容易失水,不利于湿地植物的生长,同时蒸发加快土壤盐份积累导致湿地土壤盐度越来越高,影响翅碱蓬的生长。



2. 降水 

盘锦湿地在 1955-2015 年期间的年降雨量明显减少,年平均降雨量为 211.41 mm,以每年 4.253 mm 的速率降低。1980 年以前盘锦湿地降雨量减少不明显,平均降水量为 310.06 mm,尤其在 1980 年后降雨量减少趋势尤为明显,平均降水量为 142.90 mm,降水量减少 167.16 mm。湿地的一部分水源补给依靠降水,降水减少会使得土壤含水量减少,湿地植物一般需水量比较大,土壤含水量降低会影响到湿地原有的植物等,进而影响湿地景观格局,张和平等研究发现。



二、人为因素


1.环境污染物

湿地中水环境是湿地系统中至关重要的一部分,水环境中水质的优劣将会决定整个生态系统的存亡,每年有大量的污染物质由陆地通过河水从河口流入大海,这导致了河口附近以及沿岸海域的海水和沉积物中都会有较高浓度的污染物质,且污染程度逐渐加深,污染范围不断扩大。孙圳等研究表明 水中污染物含量越高翅碱蓬面积越少。根据中华人民共和国环境保护数据中心辽河盘锦兴安站数据显示2004~2014 年水质污染物浓度呈逐年下降趋势,水质情况逐年好转,翅碱蓬植被的生长面积也呈逐渐上升的趋势。



2.人为活动

旅游资源开发,大量的游客涌入人为干扰、污染加剧,导致红海滩湿地逐步退化;盘锦市人口急剧膨胀,第六次人口普查全市人口有 139.2493 万人,与第五次相比,10 年间增加 13.0740 万人。人口增加使得人类对各种自然资源的消耗和占用增加,如居住面积、粮食以及水资源。而且随着盘锦市总人口与城镇人口的增加,城市不断发展、扩大,同时发展农牧业、石油开发等占用大量湿地。从前面分析可知盘锦降雨量的减少,加上人口的急剧增加,生活用水量加大,导致分配给湿地环境的水量减少,从而促使盘锦湿地景观格局变化。 


3.农业开发 

农田的大规模开发导致自然湿地面积减少了 67.23  km2,土地利用方式的转变导致翅碱蓬植被可生长土地面积大幅减少。辽河口东岸的自然湿地生态系统在人为干预下逐渐变化成人工生态系统,海滨盐碱土、草甸土被改造成农业用田。从 1988 年到2000 年,农田的大规模开发导致自然湿地面积减少了 67.23  km2,土地利用方式的转变导致翅碱蓬植被可生长土地面积大幅减少。 

三角洲平原水库修建工程占用了天然湿地面积为 13.6 km2,水库修建完成后开始对上游的淡水进行储蓄,上游流向海水的淡水量减少,对翅碱蓬生境土壤盐含量和物质能量的交换都造成了较大的影响。由图可见,1988 年,翅碱蓬植被生长在混江沟处的面积为 11.36 km2,到 2000 年,混江沟处翅碱蓬面积大幅度减少,衰减到只有 0.4 km2。 


六、湿地项目的工作进展


1.生态所部分成果进展

对红海滩生态环境进行评估深入了解环境对翅碱蓬发芽率的影响,以此为基础研究土壤改良剂,对盐度、埋深、翻耕及添加改良剂进行研究,结果显示(图3)盐度对翅碱蓬生长具有抑制趋势;根部埋的越深翅碱蓬生长越好;对比深翻与浅翻的处理(图4),在同样播种密度条件下的发芽率深翻的密度为1100株/m2,浅翻的苗密度只有162株;总结上述实验结果开发出土壤改良剂两种进行室内试验,结合翻耕方式发现施加调理剂1和2实验翅碱蓬的平均叶片数相比其他处理更好,长得更为茂密(图5)。在室内试验取得了较好的结果后,开展了土壤改良剂现场小区试验(图6、7),共设置了4个土壤改良剂16个修复处理现场小区,研究不同改良剂剂量及施加时间等对翅碱蓬生长的影响,通过观察发现,各处理出现明显差异,与对照相比,采取修复措施的效果明显好于未采取措施处理。




2.翅碱蓬种子催芽技术的研究

在对影响翅碱蓬种子发芽率的环境因子盐度、密度、不同肥料、不同地域等进行研究时,发现盐度对翅碱蓬种子发芽抑制作用,盐度越高翅碱蓬种子发芽率越低,盐度超过25‰种子不发芽(图8);而翅碱蓬播种密度越高种子发芽率越低,密度在400粒\m2 最为适中(图9);对比不同地域翅碱蓬种子发芽率发现种子保存年限越长发芽率越低,对比山东、辽宁、江苏三地江苏翅碱蓬种子发芽率最高(图10)。为了提高种子发芽率,减少修复过程种子使用量,降低成本开发种子催芽技术,选用不同种子处理方式、不同植物激素、不同肥料进行对比实验,分析比较结果使用次氯酸钠处理,赤霉素浸泡,同时施缓释水肥对翅碱蓬种子催芽效果显著(图11、12、13)。




3.不同环境因素情况下对翅碱蓬生长研究

为确保翅碱蓬种植成功率,研究了不同环境因素情况下的翅碱蓬生长情况,如盐度、密度、栽种方式等,在进行盐度对翅碱蓬生长影响实验对比进行了水培与土栽两种方式并进行了淡水和不同盐度海水轮流浇灌实验,得出结果相同,盐度超过20‰对翅碱蓬生长有抑制作用,土培实验翅碱蓬存活时间要长于水培但最终超过20‰全部死亡,而混合浇灌实验盐度超过20‰翅碱蓬有存活,说明适度浇灌淡水可以降低滩涂表面盐度提高翅碱蓬的存活率(图14、15);不同栽种密度实验过程中发现密度越低翅碱蓬存活率越高,且其生长情况要好于高密度密度,综合比较栽种密度为300株\m2(图16);对比4种栽种方式在栽种过程中一定要注意对翅碱蓬根部的保护,结果表明根部带有土壤且成块的移栽成活率最高(图17)。




4.湿地现场试验

在红海滩现场进项播种密度与围格搭建对比实验,与生态所和左进行了小区修复试验效果显著。



研发中心:左炳楠


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