上海崇明东滩互花米草生态控制与鸟类栖息地优化工程

上海崇明东滩互花米草生态控制与鸟类栖息地优化工程汤臣栋【摘要】崇明东滩鸟类国家级自然保护区是迁徙水鸟的重要栖息、地。近10余年来，保护区面临着互花米草Spartinaalterniflora的入侵、鸟类栖息、地退化、土著植被萎缩等生态问题。通过实施崇明东滩互花米草控制和鸟类栖息、地优化工程，新建了25km长的围堤从空间上阻断了互花米草扩张途径，并形成了“围、割、淹、晒、种、调”的生态治理方针。工程在鸟类栖息地优化区内营造了鸻鹬类主栖息区、苇塘区、雁鸭类主栖息区、鹤类主栖息区和科研监测管理区，并总结出各生境类型的地形要素与群落要素配置特点与管理要求。工程还支持了潮间带滩涂土著植物海三棱藨草Scirpusmariqueter的种群重建与复壮任务。最后，通过规范工程的后续管理和成效监测，为保护区的后期建设规划和科学管理提供了实践经验。%ChongmingDongtanNationalNatureReserve(aRamsarwetland)serversasanimportanthabitatfortheinternationalmigrantsandresidentbirds.However,thereservewasconfrontedwiththeecologicalrisksofinvasionbySpartinaalternilfora,degradationofbirdhabitatsandshrinkingofnativevegetation.ByimplementingtheprojectofecologicalcontrolofSpartinaalternifloraandimprovementofbirdshabitats,a25-kilometre-longdikehasbeenbuiltinordertocutofftherouteofexpansionofS.alterniflora,andthecontrollingstrategyof“enclosure,cutting,inundation,solarization,cultivation,adjusting”wasconductedsuccessfully.AftertheeradicationofS.alterniflora,shorebirdshabitats,reedbeds,waterfowlhabitats,craneshabitatsandmonitoringzonewereconstructedforimprovementofbirdhabitats,andtheconfigurationcharacteristicsandmanagementrequirementsofeachhabitattypeweresummarized.Atthesametime,theprojectalsosupportedre-vegetationpracticesofnativeScirpusmariqueterattheintertidallfats.Standardizedfollow-upmanagementactivitiesandmonitoringofeffectivenessoftheprojectwill,providepracticalexperiencesfordevelopmentalplanningandscientiifcmanagementoftheChongmingDongtanNationalNatureReserve.【期刊名称】《湿地科学与管理》【年(卷)，期】2016(012)003【总页数】5页(P4-8)【关键词】崇明东滩;外来物种治理;栖息地优化;土著植物恢复;湿地管理【作者】汤臣栋【作者单位】上海市崇明东滩鸟类自然保护区管理处，上海202183【正文语种】中文上海崇明东滩湿地是由长江径流夹带的巨量泥沙在江海的相互作用下沉积而成，目前仍以每年80~110m的淤长速度向东海推进。它是长江口规模最大、发育最完善的河口型潮汐滩涂湿地(葛振鸣等，2008)。崇明东滩同时也位于全球八大候鸟迁徙路线之一的〃东亚一澳大利西亚”路线中段，是候鸟迁徙路线上的重要驿站。目前，崇明东滩湿地已记录到的鸟类有17目50科288种。列入《中国濒危动物红皮书》的鸟类20种；列入中日、中澳政府间候鸟及其栖息地保护协定的鸟类分别为156种和54种，每年在崇明东滩过境中转和越冬的水鸟总量逾百万只（黄正一等，1993;谢一民等，2004;汤臣栋，2012）。此外，崇明东滩还具有丰富的鱼类、两栖爬行类、无脊椎动物资源和以芦苇Phragmitescommunis、藨草Scirpustrigueter、海三棱藨草Scirpusmariqueter群落为主的高生产量的植物资源（徐宏发等，2005）。特殊的地理位置和快速演化的生态系统特征使崇明东滩成为具有国际意义的重要生态敏感区。上世纪70年代开始我国为了海岸带保滩护堤的需要，从北美引入了互花米草Spartinaalterniflora。随后因其迅速的自然扩散，互花米草现已成为我国海岸带生态系统最典型的入侵植物之一（关道明，2012）。互花米草的生态竞争优势显著大于本土物种芦苇和海三棱藨草，近10多年来侵占了大量海三棱藨草、芦苇、漫滩的分布区，部分区域海三棱藨草甚至消失（Lietal，2009）。因此如何尽快控制互花米草的扩张，改善入侵地生态系统质量，稳定鸟类栖息地和食物来源，是摆在崇明东滩湿地保护与管理单位面前最紧迫的问题。国家林业局和上海市政府2012年12月批准启动了〃上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区互花米草控制和鸟类栖息地优化工程”。该工程的三大主要任务：①互花米草的生态治理；②鸟类栖息地的优化；③土著植物种群的恢复。本生态工程针对崇明东滩湿地所面临的生态威胁，开展有针对性的生态调控措施，为崇明东滩湿地后期开展建设规划、生态化管理和可持续发展积累了较丰富的实践经验。崇明东滩鸟类国家级自然保护区是以迁徙鸟类及其栖息地为主要保护对象的湿地类型自然保护区，位于长江入海口，在中国第三大岛崇明岛的最东端（东经121。50'~122。05',北纬31。25'~31。38'），由崇明东滩团结沙外滩、东旺沙外滩、北八效外滩及其相邻的吴淞标高零米线外侧3000m以内的河口水域四大部分组成，在海堤外呈半椭圆形分布。保护区区域面积241.55km2，约占上海市湿地总面积的7.8%。其中核心区165.92km2、缓冲区10.7km2、试验区64.93km2（图1）。1995年在崇明东滩湿地北部海三棱藨草群落和光滩发现呈小斑块生长的互花米草群落。2000年互花米草群落主要以斑块状镶嵌于东滩湿地北部东旺沙一带的芦苇和海三棱藨草群落中。至2011年，互花米草群落扩散至东滩湿地中部地带，其中东旺沙和捕鱼港区域的中、高潮滩大部分生境被其占据，面积已达1487hm2，并形成了较多大面积的单优势群落（图2）。在2000-2011年间，互花米草面积增加了近8倍，互花米草种群的扩散速度远高于土著物种。近10余年来，互花米草侵占了大量海三棱藨草群落的分布区，海三棱藨草群落不断被排挤，有些区域甚至消失。由于海三棱藨草群落和漫滩是水鸟的传统栖息地，海三棱藨草的球茎、幼苗、种子是雁鸭类、鹤类的主要食物。互花米草入侵不利于水鸟栖息。在美国旧金山海湾、英国河口湿地，相关报导也指出米草属植物入侵影响了涉禽的觅食。互花米草还会堵塞潮沟，减少潮沟内鱼类、底栖动物的物种多样性。对于鸟类而言，潮沟也是其觅食地和休憩场所。互花米草的入侵还改变了潮沟的发育状态和速度，严重影响到了潮沟生境中的各种生物以及以潮沟中生物为食的其它生物的生存状态。3.1工程概况该工程于2013年12月正式开工。项目实施范围位于崇明东滩鸟类国家级自然保护区内。北面自北八滧水闸开始，南部大致接崇明东滩1998大堤中部，西以崇明东滩1998大堤为界，东边界为2007年4月互花米草集中分布区外边界以外约100m处。项目实施总面积24.19km2，其中8.98km2位于保护区核心区，5.33km2位于缓冲区；9.88km2位于实验区。项目范围内各分区和自然保护区功能区的关系见表1。工程主要内容包括互花米草生态治理、鸟类栖息地优化、土著植物种群恢复（图3）。3.1.1互花米草生态治理①控制形式：新建25km长的围堤构成整个项目实施范围的夕卜边界，从空间上阻断互花米草继续向夕卜扩张；②清除、控制措施：近期以物理控制法为主，通过刈割、水淹、晒地清除互花米草；远期以生物控制法为主，采用定植、调节盐度与水位控制互花米草。3.1.2鸟类栖息、地优化①鸟类栖息地分区：从有利于鸟类群落稳定，栖息地改造的可行性和工程成本等方面考虑，设置鸻鹬类主栖息区（A区）、苇塘区（B区）、雁鸭类主栖息区（C区）、鹤类主栖息区（D区）和科研监测管理区（E区）；②优化措施：通过在98大堤内开挖环形随塘河，在项目实施范围内补植芦苇、海三棱藨草，设置粗放型生态鱼塘等措施来优化鸟类栖息地。3.1.3土著植物种群恢复①本工程同时还支持了潮间带滩涂土著植物海三棱藨草的种群重建与复壮任务。恢复地点为东旺沙涵闸口外滩地，面积约为20hm2；②实施措施：根据已试验成功的移植模式进行大面积植被恢复。3.2互花米草生态治理工程与效果国际上治理入侵植物一般采用物理方法（人工或机械刈割、掩埋、拔除植株、水淹、火烧）、化学方法（喷洒除草剂）、生物方法（施放植食性昆虫），但清除效果不一。相关研究发现刈割、掩埋、淹水等单一方式可能无法有效控制入侵的互花米草。经过工程队伍和科研人员的反复探索，形成了“围、割、淹、晒、种、调”六字方针的综合生态治理方案，即先围剿，再割除，用水淹残根，太阳暴晒，种上海三棱藨草、芦苇等乡土植物，调节水系盐度，达到生态修复的目的。淹水处理是对互花米草进行控制的关键，一般淹水时间需超过6个月，水深保持在40cm以上。如刈割后没有立即淹水或水位不能保持容易导致控制失败。所以在淹水期间，工程部安排专人负责现场观测，由于蒸发或隔堤渗水，水位降低时立即进行及时补水，以保持水位误差不大于5cm。目前，保护区形成了2000hm2相对封闭、水位可调控管理的互花米草生态治理区（图4），其灭除率达95%以上。此外，工程区域有部分面积的互花米草无法进行淹水治理，主要有两种情况。一种是分布在新建大堤外的海滩边，另一种分布在淹水分隔堰外的漫滩区域。由于分布分散且都是小斑块，使用〃围一割一淹”的灭草方式成本太高且效率低下，故使用药剂灭除互花米草。3.3鸟类栖息、地优化工程与效果在互花米草生态治理的同时，开展了鸟类栖息、地优化工程。考虑该优化工程时，需要确定优先目标种类和类群并考察鸟类目前所利用生境的生态要素需求。而且，在生境营造工程实施后通过管理措施，确保其有益于其它种类。项目组通过研究后提出了6种主要的栖息、地营建类型，即芦苇带、滨海草滩湿地、有生态小岛的开阔水域、生态小岛、漫滩、灌丛/林地（表2）。目前，保护区形成了2000hm2相对封闭、水位可调控管理的鸟类栖息、地优化区。在优化区域内建成了长达万余米、相互连通的骨干水系，营造了总面积近18万m2的生境岛屿，为迁徙过境的鸻鹬类和越冬的雁鸭类提供了良好的栖息环境。成功控制了项目实施区域内的互花米草生长和扩张，优化区内自然生境明显改善，鸟类种群数量显著增加。据调查，优化区内水鸟已达38种，成为部分夏候鸟繁殖的筑巢场地，还吸弓|到大量越冬雁鸭类在此栖息，水鸟栖息、地的效果已经初步显现（图5）。表2总结了每种生境类型地形要素与群落要素的配置特点与管理要求。3.4土著植物种群恢复工程与效果海三棱藨草作为中国的特有属种，主要分布于江苏、上海和浙江等省市的海岸带区域。海三棱藨草是整个长江口滨海湿地的重要建群种，是湿地水鸟最重要的栖息、地和觅食地。然而，互花米草的引入和快速蔓延对海三棱藨草生境造成极大的威胁，其分布面积急剧减少（Chenetal,2004;Lietal,2009）。凭借互花米草生态治理工程的开展，对崇明东滩湿地互花米草进行了圈围处理，阻断了互花米草进—步扩散的途径。工程区域以外由于泥沙不断淤积，形成了大面积的新生湿地，为海三棱藨草种群的恢复提供了良好条件。海三棱藨草在自然状态下一般通过地下根茎的营养繁殖策略形成密集植株种群，相对于种子种植策略和实生苗种植策略，球茎种植策略更能抵抗潮汐冲刷和泥沙沉积的干扰，将带土的海三棱藨草球茎微系统作为人工植被恢复的种植材料时，多数球茎经过接近一个月的短暂适应期后能实现定居并开始出苗，再通过营养分蘖和地下根茎发育形成斑块。因此，在崇明东滩湿地采用带土球茎的海三棱藨草恢复方法较为可行（Huetal，2015）。目前，保护区东旺沙潮间带区域形成了约15hm2的海三棱藨草恢复区，植被群落重建和复壮的效果比较明显（图6）。4.1水文管理水文管理是鸟类栖息地管理的一个关键节点。涵闸纳潮可以保障灌浆纳苗，并减轻水体停滞现象。适时的降低水位可以促进芦苇带凋落物的氧化分解，并为需要不同觅食水深的鸟类提供无脊椎动物食物资源。各管理单元的水文管理节律可归纳为：①1-3月水位要满足越冬水禽需求，保持最高水位（50cm）:②4-7月下旬使水位通过自然蒸发等途径缓慢下降，最低到20cm（满足雀形目、须浮鸥等繁殖鸟类需求）；③8-10月保持20cm的水位（满足迁徙涉禽需求）；④11月，提高水位至50cm（满足越冬水禽需求）。4.2外围互花米草防控互花米草二次入侵对于工程区内鸟类栖息地是一个很大的威胁。新建防浪堤具有良好的通行条件，保护区工作人员能够方便地监测互花米草二次入侵状况并及时实施控制措施。实践证明，在崇明东滩通过使用除草剂灭杀小斑块互花米草是可行的，因此建议在工程区范围内实施互花米草监测。发现小斑块互花米草可通过喷洒除草剂加以控制，以防止其进一步扩散，最后逐步加以根除。4.3成效监测该工程是我国第一个以治理互花米草和优化鸟类栖息、地为目的的建设项目。对工程效果的持续监测能够获得重要的鸟类和环境数据，并对于在环境条件发生变化时及时改进管理计划起着至关重要作用。推荐监测指标：鸟类栖息、地优化区内是否有互花米草二次入侵情况；潮间带滩涂上互花米草是否扩散；越冬水鸟种群数量是否上升并更加稳定；鸻鹬类是否利用优化后的栖息、地，是否有取食行为；芦苇带中是否有稳定的震旦鸦雀种群；是否吸引黑嘴鸥在优化区进行繁殖；是否吸引须浮鸥在优化区进行繁殖；稻田栖息、地是否吸引越冬鸟类进入觅食；生态小岛是否为鹭类提供繁殖/栖息的场所；公众的自然体验是否得到加强(通过问卷调查)。致谢：感谢上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区管理处的所有工作人员以及崇明东滩鸟类国家级自然保护区互花米草生态控制与鸟类栖息、地优化工程项目组所有成员。葛振鸣，王天厚，王开运，等.2008.长江口滨海湿地生态系统特征及关键群落的保育[M].北京：科学出版社关道明.2012.中国滨海湿地[M].北京：海洋出版社黄正一，孙振华，虞快.1993.上海鸟类资源及其生境[M].上海：复旦大学出版社汤臣栋.2012.崇明东滩鸻鹬类迁徙的环志研究[J].湿地科学与管理，8(1)：38-42徐宏发，赵云龙.2005.上海市崇明东滩鸟类自然保护区科学考察集[M].北京：科学出版社谢一民，杜德昌，孙振兴，等.2004.上海湿地[M].上海，上海科技出版社ChenZY,LiB,ZhongY,ChenJK.2004.LocalcompetitiveeffectsofintroducedSpartinaalternifloraonScirpusmariqueteratDongtanofChongmingIsland,theYangtzeRiverestuaryandtheirpotentialecologicalconsequences[J].Hydrobiologia,528:99-106HuZJ,GeZM,MaQ,etal..2015.Revegetationofanative