海岸带的修复-coastalzonerestoration

姓名：邢胜男学号：132200857

CoastalZoneRestoration

海岸带的修复上海师范大学环境科学专业

上海师范大学环境科学专业Introduction引言DuneRestoration

沙丘修复TidalWetlandRestoration潮汐湿地的修复231

上海师范大学环境科学专业海岸带海岸带是指海陆之间相互作用的地带，即由海洋向陆地的过渡地带。世界海岸线全长44×104km，是地球上海洋与陆地的分界线。中国在进行海岸带调查时，规定调查范围为：由海岸线向陆侧方向延伸10公里，向海至水深15米等深线处。海岸带作为第一海洋经济区，其生态系具有复合性、边缘性和活跃性的特征。一、Introduction引言

上海师范大学环境科学专业海岸带组成示意图

上海师范大学环境科学专业海岸带基本组成简示图海岸带由三个基本部分组成，即海岸、潮间带、水下岸坡。此外，海岸带还包括河口和港湾。上海师范大学环境科学专业

上海师范大学环境科学专业海岸沙丘(coastaldunes)和潮汐湿地(tidalwetlands)存在于陆地与海洋的接口。它们是动态的生态系统，并作为陆地抵御海水、风暴潮、上升海平面等的第一道防线。

上海师范大学环境科学专业二、DuneRestoration沙丘修复2.1TheDuneCommunity沙丘群落

沙丘植被由不同的植物群落：优势植被、灌木带和森林带组成，随着与海洋的距离及年份的增长而呈梯度变化。

海洋前沙丘区域沼泽地灌木带森林带

上海师范大学环境科学专业优势植被位于近海岸或前沙丘区域，最靠近海洋。植被组成包括草类、莎草类及其他草本植物。能抵御盐雾、喷沙、极端温度、干旱、洪水、低营养等恶劣环境条件。包括指示物种和构筑物种。灌木带紧靠在前沙丘区后面，由第二沙丘和低洼带组成，沼泽和平地间布其中。除了优势物种，灌木带中还生长着大量的木本植物。它有很强的适应能力，能抵御海水、盐雾、吹沙等的侵害。森林地带是最古老和最稳定的沙丘带，只有经过相当长的时间并且土壤结构开始建立时才会形成。上海师范大学环境科学专业

海岸沙丘具有沙滩海岸带的自然特征，存在于大多数的温带地区。作为沙库，在暴风雨时可以滋养海岸。

沙丘环境严峻，尤以吹沙导致的植被侵蚀、盐雾、土壤高温、水土保持能力低和低营养盐（尤其是氮）为特征。

不断改变的环境条件和城市的建设使得海岸沙丘成为一个全球濒危生态系统。

上海师范大学环境科学专业2.2LimitingFactorsforEstablishments

沙丘建立的限制因素表1海岸沙丘建立的环境限制条件限制条件沙丘物理条件水分不足/干旱盐雾风沙侵蚀土壤高温营养氮（磷）缺乏干扰践踏/车载交通放牧/食草侵蚀疾病病原真菌/疥虫上海师范大学环境科学专业沙源和植被：沙丘的建立需要沙源和沙土植被截留并稳固沙子。营养物质：沙质土的保肥性较差，氮、磷等含量较低。环境条件：沙质土的蓄水性较差，存在盐雾、土壤高温及风沙的侵扰，另外还有病虫害的影响。人类及其他动物活动的干扰。上海师范大学环境科学专业2.3RestorationandEcosystemDevelopment

沙丘修复和生态系统的发展在欧洲，几世纪以来，海岸沙丘被用于低强度农业，如畜牧业。进入二十世纪，随着日益增加的城市入侵和破坏，公众开始逐渐意识到沙丘在保护海岸、自然栖息地以及美学等方面的重要性，由此引起了人们对修复这些生态系统的兴趣。经过几十年的发展，海岸沙丘的修复已经被广泛应用于包括欧洲、北美洲、南美洲、新西兰及其他地区在内的世界各地以帮助稳定海滩和屏障岛（堰洲岛）。上海师范大学环境科学专业沙丘围栏常用于捕捉沙子和开启沙丘建设。建造围栏的材料包括木桩、木板、竹子、芦苇、编织物或其他如树枝这样可以改变风向、降低风速的材料等。一旦修建沙丘的地址确定，就会安装围栏来捕捉沙子。使用孔隙率为40%-50%的围栏以保证最有效地截留沙子与海岸线平行安装围栏风速低时单排围栏就足以截留沙子，但风速高时则需要两排（1）围栏使用指南（3）（2）上海师范大学环境科学专业图2（a）1978年1月安装的沙丘修复围栏（b）1981年10月相同的地点上海师范大学环境科学专业以科学为基础的修复工作首先是种植各种优势植被来找出最适合在沙丘生长的物种。同时，由于多物种生长优于单一物种生长，因此应该在沙丘种植多种优势植被。

互花米草滨草上海师范大学环境科学专业监测研究表明，多种群植被在聚集沙子、建筑沙丘和提供良好的植被覆盖方面是最成功的。1966年在美国北卡罗莱纳州海岸，安装了沙丘围栏并种植了美国海岸草。10年后，物种丰富度平均在每平方米3个物种，在植被区域共观察到有9个物种；20年后，物种丰富度翻倍增加到平均6.2个每平方米而物种数量达到15种。这样便形成了一个3米高的沙丘，并向海域拓展了30—40米。上海师范大学环境科学专业沙丘植被的生长被土壤中氮含量所限，有时也被磷含量所限。氮-磷-钾（30-10-0）肥料在植被种植2-3个月后以23kgha-1（23千克/公顷，合50磅/英亩）的比率播撒，来促进植物的生长。不要在播种的时候施加肥料，因为肥料会被土壤过滤掉。相反，一旦根系形成，在生长季节肥料要以三倍（69千克/公顷，总）的比率应用。磷氮钾营养物质上海师范大学环境科学专业由于沙丘环境脆弱，因此在修复沙丘的工程中要严格控制人类活动，避免对沙丘造成二次伤害。

在某些地区，食草动物的啃食会导致沙丘植被覆盖率降低；同时，食草动物对维持早期植被演替又非常重要。所以，要合理控制动物的活动。上海师范大学环境科学专业三、TidalWetlandRestoration潮汐湿地的修复

潮汐湿地由常见于温带的盐沼地和常见于热带亚热带的红树林组成。

与沙丘类似，几世纪以来，潮汐湿地一直被用于放牧、造林及收集柴火。在某些地区，人们还建筑堤坝将湿地大海隔开用于农业种植。

现在，潮汐湿地和红树林正处在一个由于人类入侵而被压缩和破坏的脆弱环境中。3.1TidalMarshandMangroveCommunities潮汐湿地和红树林带潮汐湿地的植被经常生长在由潮汐洪水和盐度决定的不同的地带。湿地植被根据潮汐洪水的频率分为低位植被和高位植被。潮汐湿地的植被随着潮汐洪水的盐度而变化。盐度主要是氯化钠，通过改变由水和氮含量决定的渗透性影响植被生长。在这些盐度较大的潮汐湿地，植被生长比较缓慢，植被覆盖比较稀疏。类似于沼泽地，红树林植被生长的地域与水文和盐度相关。3.2LimitingFactorsforEstablishment潮汐湿地建立的限制因素

表2潮汐湿地建立的环境限制条件限制条件潮汐沼泽/红树林物理条件水分过多/缺氧盐度过多的波浪运动土壤高温营养氮（磷）缺乏酸性土壤干扰放牧/食草侵蚀潮汐能过多疾病

限制条件水文条件盐度土壤适宜度（营养物质）地理位置外部能量动物活动适当的水文周期、水深深度、洪水持续时间和频率的重建对植被修复非常重要。一个相当大的潮汐范围和适当的坡度（1-3%）会为沼泽区域的重新恢复提供最大的可能。确定合适的盐度对潮汐湿地植被的修复非常重要。平草与红树林在淡水与海水混合后盐度介于20-30ppt

并定期发生洪水的地方生长良好。其它的物种不耐盐，应该种植在盐度低的地方，即从无盐（0ppt）到微咸（15-20ppt）的地方。盐度的一般定义是：每一千克的水内，将溴和碘化物计算为氯化物，将碳酸盐计算为氧化物，将所有有机化合物计算为完全氧化的状态，溶解物质的克数。

ppt，即千分之一（partperthousand)在高地和陆地上建立湿地存在很大的问题。对潮间带海拔进行分级后发现地下土壤的体积密度很高，会阻碍植物生根。地下土壤也基本不含有机质和氮。而酸性硫酸盐土壤的pH很低(pH=2—3)，且含有浓度较高的能杀死植被的亚铁离子(Fe2+)。图3（b）分级旱地土壤土壤适宜度也决定了湿地植被能否建立，尤其是氮元素含量限制了植被的生长。由强风产生的海浪其能量会转移到海岸上，加上潮汐产生的能量有时甚至会把植被连根拔起。草食性动物如海狸鼠、麝鼠等的啃食也会妨碍植被的建立。

大规模的潮汐湿地修复工作开始于上世纪，通过在全世界范围内种植沼泽和红树林植被来控制海岸侵蚀和土地开垦。有记录的红树林种植开始于19世纪末。潮汐湿地植被的修复需要水文条件、盐度还有其它的因素的重新建立与恢复，以支持沼泽地和红树林的植被的生长。3.3RestorationandEcosystemDevelopment修复和生态系统的发展最早创建和恢复潮汐湿地的系统方法之一是由美国陆军工程兵团（COE）在20世纪60年代开始的，它主要是用疏浚物建立盐沼泽。COE通过在从航道中疏浚出来的污泥上种植互花米草等植被来稳定疏浚污泥。图3（c）修复7年后的疏浚弃土潮汐湿地20世纪80年代，盐水和微咸水被用于减轻或替换被采矿、公路和管道建设、疏浚活动、石油泄漏和海岸发展所占用的湿地。这些湿地的大多数都是用疏浚物或分级旱地或者通过恢复围垦湿地的水文条件来创建的。图3（d）修复7年后的分级旱地潮汐湿地但是，水文周期和植被的成功恢复不能确保湿地功能的立即恢复。创建和恢复的潮汐湿地比那些年久的、成熟的湿地稚嫩，有些时候必须在像生产力、生物地球化学循环和栖息地这样的生态功能发展到年久而成熟的湿地的水平后，其功能才能恢复。生物地球化学功能如泥沙沉降、碳循环、氮磷在土壤中的积累及微生物固氮也会在3-5年内形成。异养微生物过程（分解，甲烷化和反硝化）和土壤无脊椎动物与土壤有机质含量密切相关，因此必须积累足够的有机质来维持这些过程，通常需要5-15年。土壤的形成需要更长的时间，一般需要数十年到数百年。表3

盐水沼泽建立后湿地功能发展的预测速度达到自然湿地状态所需时间水文功能能量耗散1-3年沉积物稳定3-5年生物地球化学功能沉淀物，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年生态功能初级生产3-5年二级生产底栖无脊椎动物10-20年长须鲸，贝类2-15年水禽，水鸟1-3年鸣禽10-15年图4在北卡罗莱纳（美国）已建成的

湿地上，随着时间的推移，地上和地下生物质的变化。利用动物来创建和恢复湿地取决于它们分散和占领土地的能力。氮肥和腐熟的有机质可以促进植物生长和异养活动而加速湿地生态系统的发展。但是，用有机质修复土壤既昂贵又费时，因此大多数工程并不采用。eg1：在特拉华湾（美国），PublicServiceElectricandGas开发了一个大规模的河口增强项目来减缓由发电厂冷却水排放造成的长须鲸的减少。。作为增强工作的一部分，潮汐洪水被用于恢复1800公顷的干旱盐沼泽地，来创造新的栖息地，提高河口的渔业生产。eg2：美国国会在1990年颁布沿海湿地规划、保护和恢复法案（CWPPRA），旨在通过