加强红树林典型海洋生态系统监测与保护——国际经验与启示<br/>

加强红树林典型海洋生态系统监测与保护——国际经验与启示

2015-03-14汉春伟丁大勇

环境与可持续发展 2015年6期

闫枫汉春伟丁大勇

(1.中国-东盟环境保护合作中心，北京 100035;2.国际关系学院，北京 100091)

引言

红树林(Mangrove Forest)属于生长在热带、亚热带海岸潮间带或河流入海口的木本植物群落，是一种适应陆地与海洋过渡带的特殊森林类型。红树林与海岸湿地、上升流和珊瑚礁被认为是最具生命力的四大海洋自然生态系统，也是全球在湿地生态保护和生物多样性保护的重要对象。

从监测的角度，红树林的分布特点使得实地调查方法难以进行，常规手段进行准确定位和描绘较为困难，且周期长，时效性差，对其生态系统进行野外调查、制图等工作，难度较大。因此，国际上逐渐开始利用遥感技术监测红树林湿地，以期达到节省时间、人财物力，并进行快速而准确制图的目的。遥感技术监测使用地理信息系统技术结合生态学原理，从时间轴的水平和垂直两个方向，定量分析不同地域的红树林生态系统景观空间模式的变化，进行综合对比分析，从而得到较长时间序列上红树林整体的时空变化特性，将红树林湿地作为开放的系统，综合自然因素和红树林周边社会经济发展因素，以定性和定量分析相结合的方式，探讨红树林时空动态变化的驱动机制，以期为红树林湿地保护、利用和生态恢复提供科学依据，为红树林保护区的管理提供理论依据，为促进生态环境与社会经济协调发展提供参考。

1 国外利用空间遥感技术对红树林的监测分析

1.1 红树林遥感监测发展概述

欧美发达国家凭借技术优势，在利用遥感技术对红树林湿地进行调查与评估等方面的研究起步较早。1979年，Lorenzo等利用Landsat MSS数据监测菲律宾某地红树林湿地的退化情况，第一次将遥感技术应用于红树林湿地动态变化监测中。进入21世纪以来，米级和厘米级高分辨率数据、SAR雷达数据和高光谱数据的应用进一步提高了红树林遥感图像信息的质量。

联合国环境规划署(UNEP)近期发布了卫星遥感技术对于区域红树林变化情况研究的报告，采取时域分析法对来自6个不同国家(塞内加尔、阿拉伯联合酋长国、马达加斯加、肯尼亚、所罗门群岛和印度尼西亚)的10个项目的24个红树林试点情况进行分析，以期获得修复项目实施后红树林的恢复情况。项目采取卫星影像和地理信息系统(GIS)技术对红树林的增长或者减少进行测绘和监测，并尝试评估相关方法的潜在效益。

在红树林恢复项目中，选址考虑了相关参数，即:选址的稳定性、淤积量、土壤特性(如盐度、pH值、营养成分和粒度)、暴露于海浪和海流的程度、潮汐高度、地下水位、水的盐度、淡水供应量、病虫害程度、树苗存活率、自然再生趋势等。根据此研究中引用的文献，检测红树林最常见的远程遥感数据来自高分辨率(0.45m到1m的分辨率)(如:WorldView，Quickbird，IKONOS)和中等分辨率(如 Landsat，ASTER，IRS，SPOT)的卫星图像。高分辨率的图像使用虚拟划分的分类方法。

影响选址的第一个因素是年度红树林恢复项目的完成情况，原因是红树林的树冠至少需要3～5年的时间生长才能够被卫星检测到。因此，许多近期内完成的项目还未纳入该研究的样本中。

影响选址的第二个因素是获得精确位置。项目用地是根据它们的投资者和位置细分的。如果几个位点都出现于同一张图像并且它们都是由同一个机构资助，这些位点将会被合并成。

评估选址的大小也具有重要意义。通过高分辨率的图像(0.45m到1m分辨率)能够对非常小的选址(例如20～500公顷和500～20，000公顷)进行直观分析。而中等至较大的选址则通过使用更低分辨率的图像处理技术进行评估。

由于自然红树林生态系统特性有很大的区别形态，这对描述选址的形状和结构是具有一定挑战性。选址结构的非连续性和混合性越大，对其进行自动评估的难度就越高。一般情况下，小规模的选址需要高分辨率的图像。同时，须对图像进行全色锐化处理，这一过程是通过装有粗频带和一个全色波段、拥有更高分辨率的多谱卫星传感器进行。通过使用相关的遥感技术，有可能引入高分辨率全色频带的亮度信息并使其转换成其他的波段，从而使研究过程中能够生成一个多光谱高分辨率图像。

表1 阿联酋项目相关信息数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表2 阿联酋项目的监测数据数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表3 2000-2013年Jubai地区红树林面积变化数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

红树林位于马达加斯加西南部的北方。经观测到的红树林范围长约3100米，宽350米，面积超过500公顷。该地区红树林范围只增加了3.4公顷，其他植被似乎明显减少(-73.8%)。

表4 马达加斯加项目相关信息数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表5 阿联酋项目的监测数据数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表6 2003-2013年Mamelo Onko地区植被覆盖的面积变化数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表7 印度尼西亚Lhok Nga地区相关信息数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

表8 2005——2012年Lhok Nga地区植被覆盖率变化情况数据来源:Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space，UNEP，2014

2012年和2005年的对比表明，该地区红树林覆盖取得了显著改善。2004年印度洋海啸破坏了低洼地区的植被覆盖，而近期这一地区的植被恢复良好，已经恢复了约38公顷的红树林。

研究结论显示:即使没有对研究区域进行明确的标识，或者没有进行实地调查，使用遥感数据技术能够有效评估红树林修复活动也能够绘制地表变化的图片。随着卫星传感器数量的增加，获取无云卫星图像更加容易，这就极大丰富了目标地区卫星图像的数量。与实地调查相比，遥感能够提供当地的全面视图，而且通过辅助数据还有可能观测到当地历史状态。但应该认识到卫星图像并不能直接说明不同地区修复项目失败或成果的原因，实地调查和遥感技术都是必要的补充过程，地面调查能够帮助理解修复项目的实际情况，没有实地调查，就无法进一步评估研究分类的精确性，高分辨率卫星获得的原始数据将被用于检测运算法则的质量。同时，还必须注意红树林和其他热带作物的区分，因为无论是在沿岸还是在内陆，二者在卫星图像中都很容易被混淆，而且把它们与空间进行有效区分也具有挑战性。

1.2 国外红树林保护与碳汇的相关实践

红树林系统是世界上碳汇储量最为丰富的生态系统之一，并能提供宝贵的生态系统产品和服务，例如渔业资源、稳固海岸线、沉积营养物质和提供生态多样性栖息地。

联合国环境规划署于2014年发布了研究报告3，在喀麦隆、加蓬共和国，刚果民主共和国和刚果共和国等中非国家开展评估碳库、生态系统和综合效益的情况。研究表明，中非地区红树林的碳储量高出世界其他生态系统。REDD+机制能够鼓励并支持森林的保护、可持续管理以及森林碳储量的增长。对国家REDD+机制下红树林发展强有力的案例分析，可成为未来红树林生态系统地区研究和国内研究的重要参考，同时也能成为制定减缓和适应气候变化战略的基线参考。

表9 中非国家红树林覆盖变化

表10 保护区内红树林损失率

报告还指出，由于REDD+进程不仅有潜力为红树林发展吸引额外的资金支持，还可针对红树林砍伐现象设计一个综合全面且基于政策的解决方案。

2 我国红树林监测与保护的现状

中国红树林生长区，包括中国大陆南部和东南部海岸，以及海南岛全部海岸和台湾西部海岸，岸线长度约为14000公里，主要分布于东南沿海8个省区，涉及:广西、广东、海南、福建、浙江，还包括香港、澳门和台湾地区，共同构成了南部和东南部海岸保护带。从中国红树林监测结果分析，2000年前存在面积大幅下降的过程，全国红树林面积目前不足230平方公里。有数据显示，红树林带宽度100m，高度4～6m，消浪效果可达80%以上。同时，其盘根错节的根系，能有效滞留陆地来沙，减少近岸海域的含沙量，加速海滩淤泥的沉积，使海岸不断向大海延伸。

据统计，1980年、1990年、2000年、2010年和2013年，中国红树林的总面积分别为22450、20430、18587、20776和32077平方公里。通过对景观格局指数变动的分析，2000年后虽然红树林的面积剧烈增加，但景观破碎程度并没有改善。中国红树林斑块不断碎片化，形状趋于不规则，复杂度增加，红树林斑块离散程度增大，连通性降低，景观结构变化，在一定程度上影响其生态系统功能。

红树林面积的迅速减少已引起政府和地方对红树林生态系的保护，开展了一些相应的工作，如建立保护区、人工种植等，但也面临一些其他问题。例如成规模的原生红树林已所剩不多，红树林质量比较差，衰退速度很快，树的种类越来越少，生物多样性减弱，常见种类不断减少。大规模海堤建设对红树林的负面作用开始显现。海堤断阻隔了海洋生态系统与陆地生态系统的能流、物流和信息流，改变了红树林区的水文特征。

目前，我国还没有建立起红树林长期跟踪的监测系统，对于红树林的容量和密度还缺乏系统的监测和规划。从保护实践效果上，较好的做法是通过配套建设适应红树林地区生态化的服务设施、生态旅游设施等，形成生态和经济效益，从而转变当地经济及生产方式，更好地保护红树林生态系统。

3 结论

从全球已有对红树林生态系统监测和分析研究结论看，红树林对于沿海生态和居民安全具有重要意义，红树林被认为是高效的海洋生态系统。同时，红树林地处海陆交错带，系统缓冲能力弱，极易遭到破坏，破坏后很难恢复原状。过去几十年，人类对红树林的侵占和砍伐、水文条件的改变、气候变化和水域污染等原因致使红树林资源急剧减少，在此期间全球约35%的红树林消失，其破坏和消失的速率大于热带雨林和其他内陆森林。

从今后的研究和管理方式上，应把握红树林生态系统及其变动规律，并以此提出一系列量化指标，掌握红树林的重要物种、重要过程、重要机制，并建立红树林管理体系。采取综合措施，加强对红树林管理与保护研究、开展对红树林退化及敏感生态区域进行污染治理和生态修复，恢复红树林功能和其生物多样性，提高湿地净化功能，优化湿地生态系统。同时，加大对红树林地区的动态监测，并在对红树林湿地资源调查和监测的基础上，建立和更新红树林地区的综合环境监测档案，以便长周期比较。借鉴相关国际经验，统筹考虑外围保护水域、湿地公园和红树林湿地景观控制区内的开发建设活动。同时，对红树林湿地实行分区管理，按照核心区、缓冲区和实验区的划分，进行分类保护管理，并构建与红树林保护相关的生态补偿配套办法。

［1］ Monitoring the restoration of Mangrove Ecosystems from Space［R］.UNEP，2014.

［2］Carbon pools and multiple benefits of mangroves in Central Africa［R］.UNEP，2014.

［3］中国红树林保育联盟2013年年度报告［R］.中国红树林保育联盟，2014.

［4］刘斌.中国南部沿海红树林保护和管理问题与对策探讨［J］.海洋管理，2004.5，43-46.

［5］王朕，金东洪.我国红树林发展状况以及未来的发展潜力［J］.农林科技，2013，30:41-43.

［6］吕宪国.湿地生态系统保护与管理［M］.化学工业出版社，2004.

［7］王燕.红树林保护的意义和建议［J］.森林工程，2008.7，19-21.

［8］夏光.建立系统完整的生态文明制度体系［J］.环境与可持续发展，2014，39(2):9-11.

［9］周珂.生态文明建设与环境法制理念更新［J］.环境与可持续发展，2014，39(2):72-74.

［10］罗丽.论生态文明理念指导下的环境法体系的完善［J］.环境与可持续发展，2014，39(2):75-78.

［11］杨朝霞.破解生态文明法制建设的五大瓶颈问题［J］.环境与可持续发展，2014，39(2):82-85.

［12］中国环境与发展国际合作委员会.中国环境与发展国际合作委员会2013年年会给中国政府的政策建议［J］.环境与可持续发展，2014，39(4):10-14.