评估滨海湿地应对海平面上升的脆弱性的研究范式

滨海湿地是海陆交界的生态过渡带,也是对气候变化极为敏感的、脆弱的生态系统,海平面上升对全球滨海湿地构成了严重威胁。为了精确预测未来海平面加速上升背景下滨海湿地的变化趋势,有必要深入开展滨海湿地应对海平面上升的脆弱性评估研究。概述了评估滨海湿地应对海平面上升的脆弱性的研究范式,评估过程包括4个步骤:确定滨海湿地的高程资本;分析滨海湿地高程相对海平面上升的变化趋势;揭示控制高程变化的地表和地下过程;使用前3个步骤中的数据校准和验证模型,预测未来滨海湿地对海平面上升的响应。相关研究将为应对气候变化的滨海湿地适应性管理提供决策支持。     

气候变化对中国滨海湿地的影响及对策

我国滨海湿地面临着持续退化和损失的风险,其中气候变化通过海平面上升、海水表层温度上升、风暴潮、海水入侵和海岸带侵袭,以及海洋酸碱度变化等一系列影响,导致了沿海湿地的退化与消失,制约了沿海地区的可持续发展。在总结中国湿地退化现状的基础上,分析了气候变化对中国湿地的影响,并从自发性适应和计划性适应两个方面探讨了潜在的滨海湿地气候变化适应性对策。认为将来可进一步加强对滨海湿地气候变化影响与响应机制的监测和研究,为制定相关政策和培养相关管理人员提供依据。     

海岸挤迫现象对滨海湿地丧失的影响及对策研究综述

受海平面上升和海岸带人类活动加剧的双重胁迫,国内外滨海湿地退化严重。海岸挤迫(coastal squeeze)现象研究成为国内外学者研究滨海湿地退化或丧失的重要方向之一。基于国内外相关文献,总结了滨海湿地对海平面上升的适应机制,阐释了海岸挤迫的成因、表现和影响,列举了不同代表性国家因海岸挤迫造成的湿地受损情况,以及相应的评估方法和应对策略。综述海岸挤迫现象的成因、影响和对策,可以为气候变化背景下中国滨海湿地的保护、恢复和修复提供借鉴。     

6个时期盐城滨海湿地植物碳储量变化

基于遥感影像提取6个时期(1987年、1992年、1997年、2002年、2007年和2012年)盐城滨海湿地土地覆被变化信息,结合收集的资料,估算不同时期植物碳储量的变化,分析了植物碳储量的变化特征、原因及其对整个生态系统固碳的影响。结果表明,1987~2012年期间,盐城滨海湿地植物碳储量不断增长,净增长6.56×105t,年平均增长0.26×105t;土著种[獐茅(Aeluropus sinensis)、芦苇(Phragmites australis)和碱蓬(Suaeda salsa)]的碳储量所占比例不断下降,外来种互花米草(Spartina alterniflora)的碳储量所占比例显著上升,农田碳储量所占比例也有所上升;围垦和互花米草扩张是导致盐城滨海湿地植物碳储量变化的两个主要原因。     

气候变化下湿地生态系统碳、氮循环研究进展

湿地是陆地生态系统重要的碳库和氮库,气候变化显著影响了湿地中的植物和土壤微生物,改变了湿地生态系统的碳、氮循环过程,而且日趋增强的人类活动更加剧了这种变化。综述了湿地中地上和地下生物过程、地上与地下生物过程交互作用对气候变化的响应及其对土壤碳、氮循环的影响、气候变化与人类活动叠加对湿地植物和土壤营养物质可利用性的交互影响,指出了相关研究中存在的不足,展望了未来相关研究的趋势。     

黄河三角洲湿地中4种典型植物地上生物量随地表高程的变化规律

为了研究黄河三角洲湿地中互花米草(Spartina alternifora)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)和芦苇(Phragmites australis)的地上生物量随高程的变化,利用2020年8月的野外实地调查、高程测量和植物样品地上生物量测定数据,建立了黄河三角洲湿地中4种植物地上生物量与地表高程间的一元二次拟合方程。研究结果表明,在黄河三角洲湿地,入侵物种互花米草占据了地表高程最低的近海区域,在垂直河道的自潮滩向河流的方向,依次自然分布着盐地碱蓬群落、柽柳群落、芦苇群落;在采样带上,互花米草、盐地碱蓬、柽柳和芦苇生长区域的高程范围分别为-0.38～0.40 m、0.36～0.74 m、0.15～1.15 m和0.14～3.72 m;当互花米草、盐地碱蓬、柽柳和芦苇生长区域的地表高程分别为0.00 m、0.55 m、0.65 m和1.92 m时,其地上生物量达到最大值。     

盐度对滨海湿地土壤碳库组分及稳定性的影响

从土壤有机碳含量和活性组分出发,分析了湿地土壤碳库组分对盐度变化的响应特征。同时分析了土壤有机碳3种稳定机制,评述了土壤碳稳定性与盐分中主要离子的博弈。并在基于研究滨海湿地碳固定与稳定的基础上,提出了土壤碳稳定与营养元素循环的相互作用机制研究、土壤碳稳定与微生物及酶学机制的关系研究、借助稳定同位素技术多要素多过程耦合研究等科学问题展望。以期为了解未来中国海平面上升背景下湿地碳截获潜力的可能演变趋势及其应对策略,为发展和完善中国湿地土壤碳循环理论奠定科学基础。     

海平面上升风险中国大陆沿海地区人口与经济暴露度

基于全球潮汐和浪涌再分析数据集,利用数字高程模型在ArcGIS空间分析工具支持下,提取了中国大陆沿海11个省市海平面上升可能淹没范围,结合人口、经济、土地利用数据构建海平面上升风险暴露度评估模型,评估中国大陆沿海地区海平面上升风险的人口和经济暴露度。结果表明：① 海平面上升风险可能淹没范围主要集中在长三角及苏北沿海、珠三角和环渤海等滨海平原地区,其中可能淹没范围最大的是江苏、上海等长三角地区;土地利用类型中受影响最严重的为耕地,约占受影响总面积的65%,其次为建设用地;② 基于2015年人口、经济统计数据,随着海平面上升水位值重现期的变化（10 a一遇至1000 a一遇）,海平面上升风险影响的人口和经济总量逐渐增加;对海平面上升风险暴露度而言,广州是暴露度等级最高的城市,高暴露度等级的区域仍集中于长三角及苏北沿海、珠三角、环渤海地区;③ 基于5种共享社会经济路径预估的人口和经济统计数据,随着海平面上升水位值重现期的变化,2025年和2100年受影响的人口、经济总量在不同路径下均呈增长趋势,常规发展路径下受影响的人口和经济总量最大,局部或不一致发展路径和不均衡发展路径下受影响的人口、经济低于其他3种路径;从重现期角度看,10 a一遇至1000 a一遇海平面上升风险的人口、经济暴露度向高暴露度等级转移;对比2025和2100年两时段的人口、经济暴露度,2100年的暴露度等级整体低于2025年。     

典型滨海湿地植被演替研究进展

湿地植被是滨海湿地生态系统的重要组成部分,对滨海湿地生态功能的发挥起了重要作用。在分析不同类型典型滨海湿地的环境特征基础上,从滨海湿地植被的物种组成、空间分布、演替特征和主要影响因素等方面,综述了国内外滨海湿地植被演替研究现状及动态,提出未来滨海湿地植被演替研究的方向:滨海湿地植被演替与生态恢复、滨海湿地植被演替对全球变化的响应。     

两个时期福建省滨海湿地景观格局的比较

以2000年7幅Landsat7 ETM+影像和2009年12幅ALOS AVNIR-2影像为主要数据源,通过景观格局指数和转移矩阵,对福建省滨海湿地2000年和2009年两个时期的景观格局进行定量分析和比较。结果表明,与2000年相比,2009年福建省天然滨海湿地面积减少了44 296.6 hm2,人工滨海湿地面积增加了31 583 hm2,滨海湿地面积共减少了12 713.6 hm2;红树林、水田、库塘和盐田的保留率较低,滨海湿地大面积向非湿地转移,天然湿地向人工湿地转移;边缘密度指数升高、斑块结合度指数降低,景观格局破碎化程度加深;湿地与非湿地之间的转移过程所占比重最大,整体转移过程以水产养殖和非湿地为优势转出类型,说明了随着滨海地区的发展,人类对环境的改造强度不断加大,特别是养殖业的发展,是滨海湿地景观格局变化的最主要影响因素。     

海南岛海岸带滨海湿地资源现状与保护对策

海南岛为海南省的主体,也是我国第二大岛,地理位置与地形独特,拥有丰富的海岸带滨海湿地类型与资源。近年来受到海平面上升、沿岸风暴潮灾害等自然因素以及旅游开发活动、港湾工程建设和围垦、养殖等人类活动共同作用,红树林、珊瑚礁以及砂质海岸等海岸带滨海湿地遭到大面积破坏,退化趋势明显。通过对海南岛海岸带滨海湿地类型、分布特征以及存在问题的深入分析,提出科学合理的保护对策。     

苏北低地系统及其对海平面上升的复杂响应

苏北低地位处我国沿海中部，地面平均高程３ｍ左右，平均坡降多在０．２‰－２‰之间，河渠水面比降平均迷０．０４‰，极易发生洪涝灾害。未来海平面上升，将对这一洪涝灾害频发地区带为严重的危害。本文通过剖析苏北低地系统状态与结构，考察低地系统对海平面上升的复杂响应过程，以寻求系统对未来全球变化的积极适应方式。     

水生植物耐盐性及其在滨海湿地生态修复中的应用

水体与土壤盐碱化是滨海湿地的显著特征。水生植物作为滨海湿地水生态系统的重要组成部分,其分布与丰度受到水体盐碱度的强烈限制。依据盐碱耐受性,将水生植物分为淡水类、寡盐类、中盐类和高盐类4类。综述了水生植物对滨海湿地盐碱化的胁迫响应、水生植物的盐碱耐受性及渗透调节机制、湿地硫化物的植物毒性及其对湿地植物生态分布的影响,并对挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物的盐碱耐受性进行了归纳。基于国内外水生植物耐盐性研究进展,总结了滨海湿地生态修复的先锋物种和潜力物种,并建议在滨海湿地水生植物资源调查、耐盐碱机理研究、水生植物群落的生态评价等方面加强研究力度。     

挠力河流域湿地景观演变的累积效应

基于累积效应方法和原理,利用遥感和GIS技术,分析了挠力河流域湿地景观时空演变过程及其产生的累积效应。结果显示,该流域湿地景观变化是人类土地开发活动不断叠加、影响强度和空间范围不断扩大的结果。产生的直接累积效应包括湿地景观面积丧失、景观结构破碎化、水文情势变化和生态系统退化;间接的累积效应主要包括生物多样性下降和区域气候趋暖变干。目前,挠力河流域湿地景观变化已经超过了阈值条件,累积效应达到了极为显著的程度。其中,湿地景观多样性趋于丧失,植物物种多样性发生显著变化,某些珍稀水禽种群数量显著下降,有些保护物种已经消失,流域湿地生态正面临极为严重的形势。     

20世纪60年代以来6个时期长江三角洲滨海湿地变化及其驱动因素研究

以长江三角洲滨海湿地为研究区,利用长江三角洲地区1∶10万地形图数据、Landsat遥感影像数据和其它专题统计数据,采用人机交互的遥感解译方法,参照滨海湿地分类系统,对长江三角洲滨海湿地进行了分类;应用地理信息系统,分析研究区滨海湿地变化、围填海活动和景观格局变化。对比20世纪60年代、1980年、1990年、2000年、2010年和2015年6个时期的长江三角洲滨海湿地分布和面积发现,随着时间的推移,其总面积在减小,其中,天然湿地面积在减小,人工湿地面积在增加;研究区内的湿地类型转变主要是天然湿地转变为人工湿地,在天然湿地中,泥质海滩多转为淡水沼泽和盐水沼泽,在人工湿地中,水田主要变为城镇建设用地、工业用地和养殖用地,2000年之后,水田面积开始减少;影响长江三角洲滨海湿地变化的自然驱动因素主要为长江流域径流量、输沙量的变化,长江三角洲淤积量的增、减造成了长江三角洲滨海湿地演化,其人为驱动因素主要是围填海活动。     

入侵种互花米草影响我国滨海湿地土壤生态系统的研究进展

互花米草Spartina alterniflora已成为我国海岸滩涂湿地生态系统最主要的入侵植物之一,对我国沿海湿地土壤生态系统产生了重大的影响。为进一步探究互花米草的入侵机理,选择滨海湿地土壤生态系统为切入点,拟从互花米草入侵我国滨海湿地对土壤生态系统物质循环(土壤有机碳、土壤氮和重金属)和土壤生物(底栖动物和土壤微生物)两方面的影响进行归纳总结,阐明互花米草入侵后土壤生态系统的变化过程,并重点对互花米草入侵后土壤有机碳的增减变化进行系统梳理,为互花米草的生态治理和湿地生态系统的保护与恢复提供参考。     

基于GIS的辽河三角洲潜在海平面上升淹没损失评估

辽河三角洲是海平面上升的主要脆弱区。本文以GIS为平台 ,以盘锦市 1∶10 0 0 0 0地形图和土地利用图作为底图 ,结合社会经济统计数据 ,获得地面 1km× 1km范围高程值以及评估单元基础数据 ,并计算出在没有防护、不同潮位背景、海平面上升不同高度的条件下 ,辽河三角洲未来海平面上升将淹没的土地面积、受灾人口和经济损失、生态损失 ,以及不同土地利用类型的淹没面积及相应的经济价值。可为制定区域减灾防灾战略提供科学依据     

江苏滨海潮滩湿地对潮位变化的生态响应

通过江苏滨海平原典型淤泥质潮滩湿地断面定位观测和样品测试数据与潮位变化关系研究，探讨海平面上升导致淤泥质潮滩湿地生态演替的可能情景，结果表明，淤泥质潮滩湿地的潜水水位和水质，土壤盐分和养分以及潮滩植物种类和生产量等生态组分与潮位变化之间均存在良好的相关关系，据此关系推断，海平面上升，不仅将直接通过增加潮滩湿地的潮浸频率，而且还通过抬高潜水的水位与矿化度，引起潮滩湿地表土积盐和植被退化，进而导致潮滩湿地生态发生逆向演替；生物多样性减少，生产量下降和生态类型趋于单一，上部的茅草滩，已淋洗脱盐的表土因重新返盐（次生盐渍化作用），茅草生长受到抑制，将逐步被较低一级的盐蒿取代，同时由于海堤的阻碍，损失的草滩得不到相应的补偿，最终将可能消失；下部的大米草沼泽，其外缘将不断为光滩所取代，内缘上侵由于受到其繁殖速度的限制，在海平面上升速率军装大时补偿速度可能赶不上其退化速度，而导致其分布逐渐变窄，甚至消失，中部的盐蒿滩则由于得到上部草滩退化的补偿和下部大米草沼泽退化的缓冲，范围不断扩大，生态类型多样的潮滩湿地最终将由单一的盐蒿控制。     

人为补水对扎龙河漫滩湿地植被的影响

通过对扎龙河漫滩湿地植被定位观测,对比研究人为补水对湿地植被的影响。人为补水后,湿地植被发生了湿生化演替趋势。湿草甸植物生活型谱中,地面芽植物有所增加,挺水植物沼泽则无明显变化;湿地与草地过渡带植物生活型组成对水位增加反应敏感,典型湿地植被生活型组成变化不大。研究表明,水位波动强烈的河漫滩湿地中,水文学的微弱改变可以导致湿地植被的明显变化。湿地的人为补水应结合准确的气候预测,进行湿地生态需水量研究,确定合理的补水量和补水时间。     

天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响

水文过程在湖泊和湿地形成、发育、演替甚至消亡过程中起重要作用,探讨天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响有利于天目湖的保护和利用。利用1960~2001年实测的水文和气象资料,研究了天目湖的水文特征及其变化。42 a来,天目湖区的降水量略有增加,蒸发量逐渐减少,入湖水量不断增多,水位明显上升。采用吴淞高程对典型枯水年、平水年和丰水年天目湖湿地出露情况进行了分析,结果表明,枯水年17 m高程以下,平水年19 m以下,丰水年21 m以下为湿地,湿地面积在不同水分状况年份差别较大。水位上升引起的湿地面积增加丰富了湿地生态系统生物多样性。天目湖水文特征变化对湖泊水质有一定影响,一方面,由于径流量增加,入湖水携带了更多外界的污染物使湖泊污染加剧;另一方面,入湖水量增加和水位上升又会稀释湖中的污染物浓度。近年来天目湖水质总体上呈下降趋势。根据天目湖水文特征的变化和湖泊生态环境状况,提出了建立湿地公园、退渔还湖,调整湖泊水位等湿地管理和湖泊水质改善对策。