天津古海岸与湿地国家级自然保护区沙井子实验区陆生生态环境现状评价

姜云鹏　乔　玉　张　扬　李云霞

天津古海岸与湿地国家级自然保护区沙井子实验区陆生生态环境现状评价

姜云鹏乔玉张扬李云霞

贝壳堤是我国乃至全世界相对重要的地质遗迹，对古海岸及第四系地质研究有着重要的价值。为了保护贝壳堤，国家划定了天津古海岸与湿地国家级自然保护区。在现有研究成果的基础上，结合生态现状调查结果，对自然保护区沙井子实验区陆生生态环境现状进行评价，并提出相关影响因素。

贝壳堤古海岸陆生生态环境现状评价

“天津古海岸与湿地国家级自然保护区”于1992年 10月经国务院批准建立。2009年12月，天津古海岸与湿地国家级自然保护区范围调整获得国务院批复，沙井子实验区并未有所变动。沙井子实验区位于天津市滨海新区海滨街沙井子村，面积为100.48 hm2，主要保护对象为贝壳堤，在地下2～3 m处埋藏有大量的不同时代的古贝壳。区内人为活动频繁，分布有沙井子三村居民居住用地、旱地、大港油田以及部分工厂所属工矿用地。

本文通过对现有资料研究的基础上，结合现场详细调查结果，根据沙井子实验区范围内人类活动情况及植被现状，分析评价沙井子实验区受附近人类开发活动的影响情况，为天津古海岸与湿地国家级自然保护区的环境保护和环境管理提供一定的科学依据和支持。

1　研究方法

1.1植物群落调查

本次采用查阅资料和野外调查相结合的方式。野外调查于2015年9月进行。结合不同土地利用类型，布置2个1 m×1 m草本样方，用于群落调查。目前，实验区内基本为草本植物，所以野外植被调查只涉及草本。调查样方内植物总盖度、植物物种名、密度、物种盖度和高度等。

1.2生物多样性指数计算

式中，Pi为物种i的重要值；S为物种数目；N为所在群落的所有物种的个体数之和。

1.3景观生态学相关计算

景观生态学 （Landscape Ecology）将景观定义为：“一个空间异质性的区域，由相互作用的拼块 （patch）或生态系统组成，以相似的形式重复出现的生态体系”。景观生态体系的组成即生态系统或土地利用类型组成，因而可以用评价范围内的主要土地利用类型——草地植被、旱地植被、河流坑塘水库、建筑用地以及未利用地等生态系统作为景观体系的基本单元——拼块来进行景观分析。

在景观频率的评判中，采取在微机上的土地利用图上取样的方法，即在典型地段上各随机取4 个1 km×1 km样地；在4个典型样地共选取20个小样方，每个小样方面积为1 hm2。

景观生态体系稳定性评价方法采用HJ 19—2011《环境影响评价技术导则——生态影响》中推荐的优势度计算法，各参数计算公式如表1。

表1　优势度计算法各参数计算公式

1.4土地自然生产力

土地的自然生产力是指单位面积土地在当地自然环境的水热条件下，在单位时间 （年）内生产有机物质的质量 （干重），通常用t/（hm2·a）表示。本文采用Halite生物生产力的经验公式，估算出该评价区域土地的自然生产力，计算公式为：

式中 Y1——根据年平均温度估算的热量生产力，g/（m2·a）；

Y2——根据年平均降水量估算的水分生产力，g/（m2·a）。

2　调查结果

2.1占地类型

本次评价采用卫星影像资料，结合滨海新区海滨街土地利用现状总体布置图、土地利用总体规划图及实测1/10 000地形图，在现场比对核准的基础上对沙井子实验区范围内土地利用状况进行分析计算。

评价范围内土地利用现状主要包括城市建设用地、油气开采工矿用地、农作物用地和水域等。其中工矿用地、城市建设用地、栽培作物用地等受人类活动影响显著的区域占评价范围的73%。沙井子实验区内土地利用现状情况见表2。

表2　沙井子实验区范围内土地利用现状

2.2植物物种

结合有关研究成果与本次现场查勘采样，得到沙井子实验区内各植被类型植物物种情况。根据相关资料，进行生物量核算。样方调查结果分布见表3和表4，生物量计算结果见表5。

3　计算结果

3.1生物多样性指数计算结果

根据前文相关公式计算得出的结果见表6。

根据表6可知，1#样方各指数均小于2#样方。各指数均较小，生物多样性一般，表明实验区内人类活动对植物物种生物多样性影响较大。

3.2景观生态学分析结果

表3　1#植物实测样方表

根据海滨街 （原港西街）土地利用现状图，结合卫星图片、评价区万分之一地形图及现场踏勘调查分析可知，评价范围内景观生态体系由以下组分组成。

3.2.1以碱蓬、芦苇等为主的草丛拼块

属于人类活动影响下形成的干扰拼块，多分布在建设用地边缘地带或沼泽，由于人类活动频繁，受干扰程度高，水土流失和生物多样性受损较严重。该拼块面积为21.48 hm2，占影响区域总面积的21.38%，是区内重要的拼块之一。

表4　2#植物实测样方表

表5　评价区生物量计算结果表

表6　评价区生物量计算结果表

3.2.2以玉米为主的旱地植被拼块

属于人工引进的种植拼块。该拼块的生境、外貌及结构与其他拼块均有明显区别，其生境一般比较干燥，作物种类比较多样化，并形成多种组合。此类拼块在区内的分布范围最广，面积相对较大，在评价区域范围内地势略微平缓的地方都有分布，作物形成以玉米为主。其面积为27.08 hm2，占全区面积的26.95%，是区内人、畜重要用粮之地。

3.2.3以河流、坑塘、水库等为主的水面拼块

为自然或人工形成的水生生态系统，属环境资源拼块。河流以排污河渠为主，坑塘以项目评价范围低洼地带形成的废弃坑塘为主，北大港水库面积在本评价区域内所占的水面拼块面积相对较大。水面拼块总面积为6.05 hm2，占全区面积6.02%。

3.2.4住宅用地为主的乡镇人工生态系统拼块

为人工建造引进的拼块，为人类的聚居地，是拼块中受人类干扰最明显的组分之一，表现在拼块外貌和结构上不再具有自然属性，更具社会性。该拼块在区内分布比较局限，在本项目涉及的3个村庄所在地有成片分布。该拼块面积约为45.87 hm2，占全区总面积的45.65%。

以上拼块类型构成了本区景观生态体系，它们之间既相互联系又相互制约。以碱蓬、芦苇等为主的草地拼块等陆地生态系统决定了以河流、水库、坑塘为主的水生生态系统状况，同时对以玉米为主的旱地植被的生产力水平有着重要影响，这3种类型拼块的总面积为54.61 hm2，占所有拼块总面积的54.35%，其自然生产能力和稳定性的维护是决定本区生态环境质量的主导性因素。同时人为活动影响产生的拼块占有较大的比重，表明本评价区域范围内人为活动频繁。评价区域内以上各景观拼块相应特征见表7。

表7　评价区域内拼块类型及其特征一览表

在景观频率的评判中，采取在微机上的土地利用图上取样的方法，即在典型地段上各随机取4 个0.5 km×0.5 km样地；在4个典型样地共选取24个小样方，每个小样方面积为1 hm2。统计各类拼块出现的小样方数，得出各个拼块的频度，计算出主要拼块的优势度，结果见表8。

表8　评价区域各类景观拼块优势度值一览表

从表8可知，在本评价区域，各类拼块的优势度值差异较大，连通程度较低，拼块多数都较为破碎，但它们之间都存在一定差异。其中乡镇人工生态系统拼块的优势度Do值最高，达58.77%，景观比例值Lp为45.65%，出现的频率为95.83%；其次是旱地拼块，优势度Do值33.21%，其频率Rf为62.5%，景观比例Lp为26.95%o

该评价区域的草丛拼块的优势度Do值为33.18%，景观比例值Lp为21.38%，出现频率为66.67%。优势度在出现的拼块类型中居第3位，表明草丛植被在区域生态环境质量的维系上仍然发挥着一定作用，因此，要着力保护有限的草丛植被，极力扩大草丛面积对生态环境恢复和建设尤为重要。

3.3生物生产力计算结果

3.3.1土地自然生产力

本区域多年平均降水量556.4 mm，多年平均气温12.9℃，经计算得区内热量生产力为1 664.41 g/（m2·a），水分生产力为926.66 g/（m2·a），区内热量生产力大于水分生产力。评价区域范围内热量条件与水分条件相差较大，相对而言，土地自然生产力受水分条件限制稍大些，因此，从这个角度来看，本区土地自然生产力以其平均的水分生产力926.66 g/（m2·a）来表示。

3.3.2拼块实际生产力

拼块实际生产力是指拼块在现实生态环境中，由于受到水分、热量以外的其他环境因素以及人为活动的影响而具有的实际生产能力。根据评价区域各类土地的现状调查数据，以森林、灌丛、灌草丛等的生物量、耕地的近年平均粮食产量等参数来推算其实际生产力。由于在实际取样中难以从土地所生产出来的全部物质加以采集，故仅以其有效部分的生物量为依据，称之为净生产力。通过野外调查获得灌丛、灌草丛拼块的实测净生物量 （包括地下部分），从而得到评价范围内各拼块的实际净生产力，如表9。

由表9可知，评价区域内各拼块的生产力具有以下特征：

（1）所有拼块中，以栽培植被（旱地）的平均净生产力最高，这表明该拼块自然生产力高，在当地农民有效的生产管理中得到了最佳的发挥，且其面积较大，致使其总净生产力也最大，为304.65 t/a，占总净生产力的55.22%。

（2）自然拼块中，沼泽植被的平均净生产力最高，其总净生产力达247.02 t/a，占所有拼块生产力总量的44.78%。

（3）区内各拼块的平均净生产力较低，为11.36 t/（hm2·a），说明本区受自然条件及人类行为活动干扰影响较大。

表9　评价区域内各类拼块实际净生产力一览表

4　结语

运用现场样方调查、卫星图及土地利用现状图进行识别，通过使用生物多样性指数、景观分析法和生物生产力计算对天津古海岸与湿地国家级自然保护区沙井子实验区生态环境进行现状评价，表明了该区域受人类活动影响较大，生物多样性较为一般，草丛植被在区域生态环境质量的维系上仍然发挥着一定作用，因此，相关部门需要控制人工占地范围，着力保护现有的自然植被，维持并扩大草丛面积对保护区内生态环境恢复尤为重要。

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姜云鹏男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

乔玉女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

张扬女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

李云霞女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

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