崇明海岸湿地现状及其在生态岛建设中的作用

杨世伦，吴秋原，张赛赛，范吉庆，张文祥，史本伟

（1. 华东师范大学崇明生态研究院，上海 200062；2. 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200062）

生态文明建设愈来愈受到政府和民众的重视，是当前国内外的发展潮流。崇明世界级生态岛建设是上海乃至全国的战略目标。作为世界上最大的河口冲积沙岛之一，崇明生态岛建设在国际上具有重要示范作用，而这种示范作用应充分体现河口特色。淡—咸水过渡的潮间带海岸湿地生态环境就是河口沙岛的重要特色。崇明岛是1300多年来长江入海泥沙在河口逐渐堆积形成的产物[1-2]。实际上，现今崇明岛上的陆地都是来自对海岸湿地的围垦。仅上世纪50年代以来围垦的土地就占崇明岛面积的一半以上。

海岸湿地是地球上最有价值的生态系统之一[3]。它拥有丰富的生物物种，具固碳功能，为近海鱼类提供初级产品，是鱼类的产卵和育婴场所，能净化水体，还有消浪护岸作用[4-7]。鉴于此，海岸湿地应成为崇明生态岛建设的重要内容。而其前提是了解海岸湿地的现状。

本文基于最新遥感影像和海图的分析以及2018年5月的现场勘测取样，计算崇明岛潮间带湿地（理论最低潮位与海堤之间区域）和盐沼湿地（潮间带上部生长高等植物的地带）的面积，揭示代表性潮间带断面的地形、沉积物和植被分布特征，旨在为崇明生态岛建设提供基础数据，并丰富学术界对河口湿地的认识。

1 研究区域

长江是世界级大河，其长度居世界第三，流域面积居世界第九，径流量居世界第五，输沙率（下降前）居世界第四[8]。长江入海泥沙中99%以上为悬沙[9]，多年平均悬沙中值粒径约为10um[10]，反映大河入海泥沙中细颗粒组分占绝对优势的特色。

长江河口是典型分汊河口，崇明岛位于一级分汊河槽南、北支之间（图1）。长江口为中—强潮河口，崇明岛四周潮位站的多年平均潮差分别为：徐六泾（南、北支分汊口）2.0m，南门（崇明南岸上游段）2.4m，堡镇（崇明南岸下游段）2.5m，佘山岛、三条（北支下游段）3.0m，灵甸（北支中段）3.1m，青龙（北支上游段）2.6m[11]。丰富的流域来沙和显著的潮汐作用在长江口塑造了宽阔的潮间带湿地。在漫长的历史时期中，长江三角洲不断淤涨扩大，为人类的生存和发展提供了广袤的土地。长江流域人口（目前4.5亿）居世界第一[12]。在上世纪60年代以前，随着流域土地开垦面积的扩大，长江入海泥沙通量增大，三角洲淤涨加快。但是，自那以后（特别是90年代以来），流域建坝和水土保持等人类活动导致入海泥沙通量急剧下降，三角洲淤涨速率减小，并于近年出现淤—蚀转型[13-16]。

图1 研究区域示意图Fig.1 Sketch map of study area

2 研究方法

针对崇明岛及其周边海域，搜集了最新的国家专业部门测绘的海图以及谷歌（Google）卫星影像图。现场标定卫星影像图上的潮间带植被—光滩分界线。采用ArcGIS软件计算0 m等深线与岸线（海堤）之间的潮间带面积以及堤外植被分布面积。现场采用实时全球卫星定位系统（RTK-GPS）测量代表性断面滩面高程，取滩面表层（5 mm）沉积物样品，拍摄测量点景观照片。在室内采用美国Coulter激光粒度仪（LS-100Q）测量沉积物粒径[17]。

3 结果

3.1 海岸湿地面积和宽度

当前崇明海堤外潮间带面积共425km2，相当于海堤以内陆地面积（1370km2）的31%。大多数岸段的潮间带上部分布着植被（图2、图3），植被总面积88.9km2，相当于海堤以内陆地面积的6.5%。潮间带湿地的宽度从数百米至数千米不等，总体上，崇明东滩最宽，北岸次之，南岸最窄（图2）。

3.2 海岸湿地植被

崇明潮间带湿地主要的植被景观有森林、芦苇沼泽、海三棱草沼泽、草沼泽、互花米草沼泽。森林分布在崇明岛南岸西部和中部邻近海堤的数十米至数百米宽的范围内，尤以崇明西沙湿地（图2和图3中断面S1）的森林发育最盛。芦苇是崇明潮间带分布最广的植物，除了崇明东滩北部因近期旨在消除入侵互花米草的工程导致植被带被完全圈围而仅留下光滩（图2中的N5、E1和E2断面）外，在环岛的其他岸段都有芦苇生长。海三棱草和草都是潮间带湿地的先锋植物，通常出现在芦苇带的向海一侧（侵蚀岸段例外）。所不同的是，前者分布在盐度较高的崇明东滩和北岸，而后者分布在盐度很低的崇明南岸。互花米草出现在崇明北岸东部的N4断面，反映该入侵种尚未被完全清除（图2、图3）。植物种类远不只上述几种，森林中通常还生长着其他低矮植物（例如图3中S1、S3和S5断面）。

3.3 海岸湿地地貌

总体上平坦（坡度很小）的泥滩是崇明海岸湿地中分布最广的地貌。在崇明南岸和北岸西端海岸湿地的泥滩与沼泽之间广泛发育侵蚀陡坎，其高度通常数十厘米（图2A、F-K，图3中的N1和S1断面）。侵蚀陡坎上方往往发育高于向陆一侧的冲越沉积带（一般宽数米）。潮沟在崇明东滩南部（E3断面）十分发育，在西沙湿地（S1断面）也有出现，但在其他岸段少见。人工堆砌的与岸线垂直的块石—混凝土结构丁坝（长数百米、宽数米、高约1米），广泛见于崇明岛南岸。在崇明南岸的某些侵蚀陡坎或其上方相邻的沼泽中还见有人工堆砌的与岸线平行的防波堤（图2K）。

3.4 海岸湿地沉积物

崇明海岸湿地沉积物总体上较细，平均中值粒径20.4 um，砂、粉砂、黏土的平均含量分别为11.5%、66.5%和22.1%。崇明南岸（中值粒径27.8um）和东滩（中值粒径27.1um）湿地沉积物明显粗于北岸湿地沉积物（中值粒径8.9 um）（表1、图4），这与南岸总体上处于侵蚀过程、北岸总体上处于淤涨过程、东滩面向开敞海域（波浪作用较强）密切相关。除了个别断面靠近海堤部分沉积物较粗（是受风暴影响所致），横断面上沉积物总体上有自岸向海变粗的趋势，尽管变化的细节过程比较复杂。最粗的沉积物见于沼泽前缘侵蚀陡坎上方的冲越沉积沙坝（图5）。

图2 崇明岛潮间带湿地典型观测断面高程 植被带和地貌景观Fig.2 Elevation, vegetation and morphological landscape along typical cross-shore intertidal wetland profiles in Chongming Island

图3 崇明岛潮间带湿地典型景观Fig.3 Typical landscapes in the intertidal wetlands in the Chongming Island

表1 崇明岛潮间带湿地表层沉积物粒径参数特征值统计Table 1 Statistics of grain-size parameters for intertidal wetland sediments in the Chongming Island

图4 崇明岛潮间带湿地典型观测断面沉积物中值粒径Fig.4 Medium diameter of sediments along typical cross-shore intertidal wetland profiles in Chongming Island

图5 沼泽前缘冲越沉积沙坝Fig.5 Washover sand bar found at the low marsh edge

4 讨论

显著的潮汐作用和丰富的泥沙来源在崇明岛四周塑造了广袤的淤泥质潮间带湿地。细颗粒底床沉积物中富含营养物质，滋生和维持着从低等藻类到高等鸟类和哺乳动物的完整生态系统，该系统中的物种具有强烈的温带河口湿地特色。调查结果表明，崇明岛潮间带湿地面积达海堤内陆地面积的31%，其中潮间带上部的沼泽—植被带面积达海堤内陆地面积的6.5%，这就相当于在崇明岛四周镶嵌了一个巨大的自然生态系统裙边。崇明生态岛建设中应该充分重视海岸湿地的保护和利用。其理由如下：（1）海岸湿地是崇明岛的重要组成部分，它与堤内陆地生态系统一样具有固碳和净化环境的功能。（2）海岸湿地具有堤内陆地生态系统不可替代的特色，包括周期性的潮涨潮落动态过程，广阔的泥滩、沼泽景观，丰富的野生动植物，独特的侵蚀陡坎等地貌景观。此外，海岸湿地还是崇明岛抵御暴风浪袭击的前沿屏障。

崇明生态岛建设的目标是清洁的水、土、气和高植被覆盖率，它是通过控制污染性企业来实现的。如何使建成的崇明生态岛产生巨大的社会效益和一定的经济效益是一个重大科学问题。崇明现有的人口密度是上海各区中最低的。崇明生态岛不仅仅是为崇明人建的，应该把崇明生态岛建设与旅游岛、科教文化岛建设有机联系起来。

从崇明生态—旅游—科教岛建设的角度考虑海岸湿地的定位，需要做到两点：（1）首先是要保护海岸湿地。崇明南岸是自然侵蚀后退—人工稳定岸段，不能围垦，围一点就会少一点。崇明东滩是自然保护区，且近期已出现淤—蚀转型迹象[15]，也不能围垦。崇明北岸西段（例如N1、N2断面）一般潮间带宽不足1km，岸线（海堤）与对岸相隔仅2-3km，也不宜围垦。崇明北岸东段（例如N3、N4断面）潮间带宽2-3km，江面宽10余km，潮间带还有一定淤涨或促淤空间，在长江口综合治理规划允许的前提下，可以适度围垦，但围垦高程不能太低，至少要保留500m宽的沼泽植被带。其次是要充分利用海岸湿地。除了受保护的海岸湿地本身发挥的生态环境效益外，还可利用其旅游、科教价值。崇明海岸湿地具有生物多样性和景观多样性，且空气清新，是休闲旅游的好去处。在不影响海堤防洪功能的前提下，可以把环岛海堤建设成休闲旅游长廊，举办诸如国际自行车邀请赛、马拉松比赛、徒步等赛事。选择特色鲜明的岸段建造在海岸湿地上穿行的观赏栈桥（采用崇明本地的树木作为原料）。崇明西滩湿地是一个成功的例子，但仅仅有崇明西滩湿地是远远不够的。在其他岸段可以仿效崇明西滩湿地的某些做法，但规模可以减小，结构简易，供游人自由出入，不用专职人员管理。这方面的规划可以和旅游度假村、会议中心、科技基地建设等结合起来考虑。