长江口横沙浅滩区域湿地生物多样性和生态环境现状调查与评估

2013-10-31周云轩赵云龙陈亚瞿

华东师范大学学报（自然科学版） 2013年4期

田波，周云轩，袁琳，赵云龙，陈亚瞿，袁晓，曹勇

（1.华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200062；2.华东师范大学生命科学院，上海 200062；3.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；4.上海野生动植物保护管理站，上海 200023；5.上海市环境科学研究院，上海 200233）

0 引言

横沙浅滩区域位于上海崇明县横沙岛周缘湿地内，主体为横沙岛以东的滩涂区域，含横沙东滩、横沙浅滩、白条子沙.该区域受河口工程如深水航道工程建设、青草沙水库影响以及长江径流和东海潮流影响，生物多样性类型、结构和空间分布以及生态环境状况不断发生变化，是目前长江口受人类活动和自然要素影响较为严重的区域［1］.

横沙浅滩区域地貌类型为河口，是长江入海口受海水顶托作用发育而成，地势低洼.土壤母质多为长江沉积物，碳酸盐含量比较丰富，类型主要为滨海盐土.该区域属亚热带海洋性湿润气候，受季风环流分配并受冷热空气交替影响，四季分明.年平均气温为16.70℃，变化范围为16.40～17.20℃.0℃及以上年均积温为6 191.10℃，10℃及以上年均积温为5 564.30℃.年平均降水量为1 105.30 mm，变化范围为933.00～1 329.70 mm.年均蒸发量为1 239.60 mm，变化范围为1 213.10～1 266.40 mm.每年12月到翌年4月长江枯水期间，咸潮上溯，受到影响较大，平均为83 d，最严重在1979年，影响天数长达142 d.

为掌握横沙岛周缘特别是横沙东滩、横沙浅滩湿地生物多样性和环境状况，评估河口工程对该区域的生物多样性及生态环境的潜在影响和威胁，在上海市第二次湿地资源调查支持下，由华东师范大学河口海岸学国家重点实验室牵头，根据《全国湿地资源调查技术规程》（2010），于2012年对该区域实施了地形地貌、植被及植物群落、鸟类、兽类、鱼类［2］、底栖生物［3］、水环境及社会经济状况调查.

1 方法

（1）自然环境要素调查

自然环境要素主要通过野外调查和收集最新资料获取.野外调查是通过对该区域设立一定的典型样地进行调查，典型样地的数量要求包含整个区域的各种资源和生境类型.对野外难以获取的数据，可以从附近的气象站和生态监测站等收集.

（2）水环境要素调查

现场观测为主，资料收集为辅.地表水质调查则在野外选取典型地点采集地表水和地下水的水样，由上海市环境科学研究院进行化验分析，获取相关数据.地下水主要由上海市地质调查研究院实测数据得到.

（3）鸟类调查

鸟类调查采用直接计数法，实地调查并记录区域内样线覆盖范围鸟的种类、分布、数量和迁徙情况［4］.根据上海野生鸟类资源的特点，分别于2011年10月、2012年1月、2012月4月和2012年7月，对该区域进行了4次调查.鸟类调查共设置样线4条.调查时以步行为主，选择在高潮位期，采取同步调查记录野生鸟类；借助单筒或双筒望远镜进行计数，记录线路两侧鸟类种类和数量.如果群体数量极大，或群体处于飞行、取食、行走等运动状态时，以5、10、20、50、100等为计数单元来估计鸟类的群体数量.

（4）鱼类调查

鱼类调查以收集2008年以来文献资料为主，并开展补充调查.对于近海与海岸湿地，收集凤鲚（Coilia mystus）、刀鲚（Coilia nasus）、前颌间银鱼（Hemisalanx prognathus）、日本鳗鲡（Anguilla japonica）、河鲀等5种主要经济鱼类近三年来的渔获量数据.对湖泊湿地，收集产量位列前三位的淡水鱼渔获量信息.对中华鲟（Acipenser sinensis）、白鲟（Psephuyrus gladius）和松江鲈鱼（Trachidermus fasciatus）等三种国家重点保护鱼类，调查其分布状况及最近三年来的捕获量（数量）.

（5）底栖生物调查

根据《海洋调查规范》（GB／T12763.9－2007）底栖动物调查方法及横沙岛周缘的具体生境，2011年5月（春季）、7月（夏季）、10月（秋季）和12月（冬季）对横沙岛周缘湿地大型底栖动物［5］进行野外调查.横沙边滩围垦潮滩设置3个采样断面（S1、S2和S3），自然潮滩也设置3个采样断面（N1、N2和N3）.每个断面分别在其高、中、低潮带各设置1个样点.每个样点定量取样重复3次，样方大小为25 cm×25 cm×30 cm，用1.0mm筛网筛洗后拣取底栖动物，同时在周围尽可能地获取定性样本.所获底栖动物标本经75%乙醇固定后，带回实验室进行鉴定、计数和称量［6］.

（6）植物及植被群落调查

主要采取样带和样方现场布设调查法，本次调查共设置2条样带、111个样方.样带设置时尽可能地选择未受或少受人为干扰的地段，并考虑到潮水和水深的影响，包括各个不同梯度.调查样带确定后，利用GPS按一定间距均匀布设样方.确定调查样方位置时考虑到典型性、代表性、自然性和可操作性原则.每一个植物群系布设样方数量不少于10个.样方面积设置依照草本植物分级标准，即平均高度≥2 m的样方面积4 m2（2 m×2 m），平均高度在1～2 m范围的样方面积为1 m2（1 m×1 m），平均高度＜1 m的样方面积为0.25 m2（0.50 m×0.50 m）.本次上海市湿地植被群落调查在2012年5月全面开展（主要是二年生草本），并在9至10月对定位样地进行跟踪调查（主要为一年生草本以及多年生草本）.

（7）地形地貌及湿地生境变化调查

主要采用多年度的中分辨率卫星遥感影像如美国Landsat TM，近期则采用高分辨卫星影像图如空间分辨率为2 m的福卫二号，同时结合不同时期海图，在ArcGIS平台支持下，采取统一地理坐标系统，进行不同时间数据校正.根据遥感图人工和计算机交互解译该区域水上部分的地形地貌单元和生境类型，对历史海图则进行数字化，同时收集最新长江口水下地形实测资料，构建不同时其覆盖该区域的水下和水上部分地形变化空间数据库，以此为基础分析该区域近十年来的地形地貌及湿地生境变化.

2 结果与分析

2.1 区域地形与滩涂湿地变化

近年来横沙岛东滩和浅滩区域不断被围垦［7］，1990年至2005年横沙岛围垦面积939 hm2，2005年以后在横沙东滩促淤圈围工程3 467 hm2，中央沙促淤圈围工程1 533 hm2，大量围垦使近海及海岸湿地盐沼植被退化较严重，自然盐沼植被分布面积受到影响.现有自然植被分布较少，相对较多的分布在横沙东滩和横沙岛南侧，近一步的围垦将会影响到现有的自然植被的分布，长兴横沙边滩也面临围垦带来的更大的威胁.通过对2000年、2010年夏季陆地卫星遥感影像进行分析，由于近十年来横沙东滩和浅滩圈围工程影响（见图1），横沙东滩与浅滩区域湿地面积有明显增长，其面积变化分析如表1所示.

图1 长江口横沙浅滩区域圈围工程TM遥感影像图Fig.1 The Landsat TM remote sening map of Hengsha East shoal，Yangtze estuary

表1 1990年至2010年来该区域滩涂湿地变化分析表Tab.1 Wetland change at Hengsha East shoal from1990 to 2010 year hm2

2.2 底栖生物

（1）主要物种与分布

横沙东滩及浅滩区域主要物种有11种，其中绯拟沼螺（Assiminea latericea）、河蚬（Corbicula fluminea）、黑龙江河篮蛤（Potamocorbula amurensis）、谭氏泥蟹（Ilyrplax deschampsi）和无齿螳臂相手蟹（Chinomantes dehaani）为主要物种［8］.绯拟沼螺在潮滩芦苇带和互花米草带均有分布，常在蟹类洞口活动，以浮游生物为食，低潮时在潮滩上活动，涨潮时被淹没于水中，在水中生活，主要分布在周缘湿地的高、中潮带；河蚬栖息于淡水的湖泊、沟渠、池塘及咸淡水交汇的江河中，穴居于水底泥土表层，以浮游生物为食料，主要分布于低潮带光滩；黑龙江河篮蛤栖息于江河口附近水域的软泥底质海底，壳前部插入泥内，后部外露，环境恶劣时，钻进泥中穴居，冬季可借助潮流的运动向深水区移动，食物为硅藻类和有机碎屑，主要分布于低潮带光滩；无齿螳臂相手蟹和天津厚蟹为方蟹科蟹类，体型均较大，以植物为食，主要分布在沿海高潮带和中潮间带，如沿岸石缝中、沙滩碎石下或滩涂洞穴里.横沙岛其余主要物种为丝异蚓虫、拟沼螺、缢蛏和泥螺4种.

横沙东滩及浅滩区域主要经济物种有泥螺、中华绒螯蟹和脊尾白虾3种，其中泥螺数量级为“＋＋”，为常见种；中华绒螯蟹数量级为“＋”，为稀有种；脊尾白虾数量级为“＋”，为稀有种.

（2）密度、生物量及多样性指数

横沙东滩及浅滩区域大型底栖动物年平均密度和生物量分别为60.13 g／m2.横沙岛的年均密度和生物量88.12ind／m2和31.64 g／m2.密度方面，横沙岛为秋季（126.28ind／m2）＞夏季（122.79ind／m2）＞春季（64.73ind／m2）＞冬季（38.67ind／m2）；生物量方面，横沙岛为秋季（39.36 g／m2）＞夏季（36.21 g／m2）＞春季（27.86 g／m2）＞冬季（23.10 g／m2）.

横沙东滩及浅滩区域大型底栖动物的年均Shannon－Wiener多样性指数（H′）、Margalef丰富度指数（d）和Pielou均匀度指数（J）分别为2.32、1.16和0.76.横沙岛周缘湿地多样性指数为2.41、1.15和0.80.

横沙东滩及浅滩区域在不断进行着快速演替，大型底栖动物物种组成、生物多样性都在发生着剧烈变化［9］.长江口深水航道建设以及横沙圈围促淤等人类活动对区域范围内大型底栖动物群落结构的影响十分明显，在岛屿周缘湿地大范围种植海三棱藨草等盐沼先锋植物，有利于加速泥沙的沉降，高程升高，稳定底质环境［10］.同时，保持围垦湿地与自然水系的流通、适当降低促淤高程和保留部分潮间带可能是原湿地底栖动物群落不剧烈变动的有效方法.

2.3 鱼类生物现状与分析

通过2012年3月、5月间2个航次的补充调查，共鉴定出该区域内鱼类主要有8目10科33种，其中河口鱼类8种，淡水性鱼类25种，近海性鱼类1种，洄游鱼类2种，优势种为刀鲚.长兴岛和横沙岛周缘湿地水域有捕鱼行为，但并未对整个水域造成过度捕捞.如果缺乏有效管理，长期无序捕捞也会导致鱼类小型化以及鱼类种质资源退化和渔产品质量下降，存在潜在物种和生物量降低风险.

此外，该区域为长江口拦门沙区域，长江水流源源不断向该区域输送大量营养生源物质，给各类水生生物及鱼类的生存提供了有利条件，具有较丰富的生物资源，水域生产力较为丰富［11］.该区域是一些溯河性和降海性游泳动物洄游的必经之路，包括珍稀水生生物（如中华鲟）和经济鱼种（如中华绒螯蟹、日本鳗鲡、松江鲈鱼），是许多优良水产生物的繁衍栖息地、产卵场和育肥场，如日本鳗鲡、中华绒螯蟹、刀鲚、凤鲚和长吻鮠等，同时也是国际候鸟的重要迁徙路断（见图2）.

2.4 鸟类状况

长兴岛和横沙岛周缘湿地共记录到108种11 551只鸟类，其中水鸟61种10 957只，主要以迁徙旅鸟为主，横沙岛东滩及浅滩围垦工程为大量鸻鹬类提供觅食栖息栖息地［12］.留鸟19种、旅鸟40种、冬候鸟35种、夏候鸟14种；国家二级保护动物7种，IUCN濒危级动物1种、易危级3种、近危级2种.记录到的鸟类主要集中在横沙岛东部围垦区和滩涂区域［13］.由于横沙岛围垦区人为干扰相对较少，2012年夏季每个月可以发现黑脸琵鹭亚成鸟种群在此栖息.调查时未曾发现哺乳类，在非调查日发现有褐家鼠和黄鼬，估计是附近渔民及工人丢弃和遗漏的生活品及鱼虾，成为吸引鼠类及黄鼬的潜在原因.

2.5 主要植物及植被群系

横沙岛东滩及浅滩区域设置2条调查样带，111个调查样方，共记录到高等植物22科47属53种，其中被子植物17科42属48种，苔藓植物5科5属5种，无裸子植物、蕨类植物.主要优势物种为芦苇（Phragmites australis）、海三棱藨草（Scirpus×mariqueter）、藨草（Scirpus triqueter）、菰（Zizania latifolia）等.该区域自然野生的植物群系4种，有芦苇群系（盖度60%±15%，高度（235±63）cm，密度（184±68）株／m2）、菰群系（盖度60%±5%，高度（164±18）cm，密度（216±42）株／m2）海三棱藨草群系（盖度60%±10%，高度（90±7）cm，密度（870±583）株／m2）和藨草群系（盖度60%±10%，高度（85±33）cm，密度（657±231）株／m2）.

图2 长江河口水产生物索饵、产卵、洄游路线（引自李道季，2009）Fig.2 The forage，spawning and migration routine of aquatic organisms in Yangtze estuary

2.6 水环境状况

受长江径流和东海潮波的影响，横沙浅滩区域潮水为不正规半日潮.2012年6月开展了该区域水质调查，共布设了5个点位.现场监测结果表明，各点位的矿化度都不高，最高达到810 mg／L，平均值为472 mg／L，都属于盐水范围内.与长江口其他区域类似，该区域水域COD也比较低，低于15 mg／L，达到地表水Ⅱ类水要求.5个点位的TP含量都不高，基本都能满足Ⅲ类水要求.TN受各点位污染排放影响，变动较大.由于长江水含有大量泥沙，湿地各部分透明度都较低，处于浑浊－很浑浊范围，透明度都处于10～30 cm之间.

3 讨论

（1）与周边自然保护区的关系

横沙浅滩区域位置和地位特殊，区域周缘北部和南部分布有二个国际重要湿地和三个自然保护区，其中北部有崇明东滩国际重要湿地、长江口中华鲟国际重要湿地，以及崇明东滩鸟类国家级自然保护区、长江口中华鲟省级自然保护区，南部则有九段沙湿地国家级自然保护区（见图3）.崇明东滩自然保护区位于低位冲积岛屿崇明岛东端，面积326 km2.在长江泥沙的淤积作用下，形成了大片淡水到微咸水的沼泽地、潮沟和潮间带滩涂.保护区内沼生植被繁茂，底栖动物丰富，是亚太地区春秋季节候鸟迁徙极好的停歇地和驿站，也是候鸟的重要越冬地.上海九段沙湿地国家级自然保护区位于长江口外南北槽之间的拦门沙河段，地处东经121°46′～122°15′、北纬31°03′～31°17′之间，东西长46.30 km、南北宽25.90 km，由上沙、中沙、下沙、江亚南沙及附近浅水水域组成，东濒东海，西接长江，西南、西北分别与浦东和横沙岛隔水相望，总面积约420.20 km2.上海长江口中华鲟自然保护区位于上海市崇明县长江口，总面积276 km2，以中华鲟及其赖以栖息生存的自然生态环境为主要保护对象，是是中华鲟集中产卵及幼鱼生长的水域，也是其他鱼类洄游的重要通道和索饵产卵的重要场所.这是中国水生野生动物保护区中的第一块国际重要湿地.

图3 长江口河口三大自然保护区Fig.3 The nature reserve zone in Yangtze estuary

（2）规划横沙浅滩挖入式港池工程对生态环境影响的初步评估

为避开长江口拦门沙和外海恶劣自然条件影响，实现上海20万～30万t，直至50万t超大型深水泊位的新港区建设，提升和完善上海国际航运中心的功能.中交第三航务工程勘察设计院与华东师范大学河口海岸科学研究院（河口海岸学国家重点实验室）提出了横沙浅滩挖入式港池规划方案，该规划将建设水深23 m深水大港，规划中的横沙浅滩挖入式港池和人工岛方案离长江河口三大自然保护区均有较远距离，对保护区造成影响不太大.规划中拟建在20 m水深附近的人工岛四面开阔，远离河口水产生物的索饵、产卵场及栖息地，工程所占面积不大，但对长江河口生态与环境可能会带来一定影响，可研究采用生态工程或生态补偿措施降低影响范围和程度.

横沙浅滩的圈围及挖入式港池的建设［14］对于一些水产生物的栖息、索饵与洄游估计会有所妨碍，在未来施工和营运期间，可能对于周边生态与环境有一定影响，具体对生物多样性和生态环境影响程度有多大，涉及面有广，需要对横沙浅滩的生态与环境，特别是横沙浅滩挖入式港池工程建设对生态与环境的影响进行持续监测和科学评估研究［15］.

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［4］张斌，袁晓，裴恩乐，等.长江口滩涂围垦后水鸟群落结构的变化——以南汇东滩为例［J］.生态学报，2011，31（16）：4599－4608.

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