近40年崇明岛周围滩涂湿地的变化及未来趋势展望

杨世伦，吴秋原，黄远光

（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）

河口海岸滩涂湿地是地球上最宝贵的生态系统之一[1]。它不仅拥有丰富的生物物种和强大的固碳功能，能为近海鱼类提供初级产品，是鱼类的产卵和育婴场所、鸟类的重要栖息地，还能净化水体，具有消浪护岸作用[2-3]。因此，河口海岸滩涂的演变趋势和未来命运受到国际学术界高度关注，成为近年的研究热点[4-5]。

长江是世界第三大河，长江三角洲是世界社会经济总量最大的三角洲。历史上，长江丰富的泥沙源源不断地入海，在河口地区形成广袤的滩涂；由于入海泥沙通量远远超过东海沿岸流带向浙闵沿岸的泥沙[6]，长江口滩涂不断淤涨，为人类的开垦创造了条件。近两千年来，仅上海就围垦滩涂约5 000 km2，占现有土地面积2/3以上。然而，近几十年来（特别是三峡工程运行以来），建坝等人类活动导致长江入海泥沙通量急剧下降，三角洲前缘出现淤—蚀转型[7-8]，滩涂资源面临危机。

崇明岛位于长江口一级分汊河槽南支和北支之间，是世界上最大的冲积沙岛之一。它是1 300多年来长江入海泥沙在河口堆积并逐渐扩大的产物[9]。近年来崇明岛被国家规划为建设具有国际示范作用的生态岛，崇明周围的滩涂湿地是生态岛建设的重要组成部分。

本文基于不同年份的长江口地形图和卫片，计算近40年崇明岛陆地面积和5 m等深线以浅的滩涂湿地面积的变化，揭示该变化的空间分布和主要原因，展望未来几十年滩涂湿地的演变趋势，为崇明岛的海岸滩涂管理提供支持。

1 研究区域

距今6 000—7 000年前，海平面上升到现代位置附近，当时的长江口是一个巨大的喇叭形河口湾。几千年来，由于海平面相对比较稳定，源源不断的长江入海泥沙在河口湾堆积。长江口是中—强潮河口，由于柯氏力的作用，涨落潮流路分歧，其间的相对缓流区易于泥沙落淤堆积，先形成水下沙洲，而后沙洲出露水面，不断淤涨扩大，成为沙岛。在自然条件下，长江口沙岛通常经历南岸蚀退、北岸淤涨的演变过程，产生向北“移动”的效果，最终并入河口湾的北岸。近2 000年来长江口发生过4次面积与崇明岛相当的沙岛并岸。崇明岛雏形出现于公元7世纪，18世纪时已发育成东西长约40 km、南北宽约5 km的大型沙岛。此后的200年中，崇明岛向北移动了约5 km[9]。自20世纪50年代开始，为了防止崇明岛南岸的侵蚀后退，人们修筑了由堤和上百条丁坝组成的护岸工程，使南岸逐渐趋于稳定。长江口水下三角洲和滩涂湿地沉积物含量总体上以粉砂为主，沉积物命名多为黏土质粉砂[10-11]。

2 研究方法

本文基于1980、2004和2018年的国家专业部门测绘的长江口地形图和美国陆地卫星影像图，现场标定2018年卫星影像图上的潮间带植被—光滩分界线，将其特征应用于前期卫星影像图中潮间带植被—光滩分界线的识别。采用ArcGIS软件绘制岸线（海堤）、植被—光滩分界线、0 m、2 m、5 m等深线并计算它们之间的面积。

3 结果

崇明岛的滩涂湿地大部分分布在其北岸和东岸。近40年来，崇明岛及其周围的滩涂湿地总体上经历了以下变化：（1）陆地面积因围垦而增大，围垦主要发生在北岸和东岸。（2）5 m等深线所包络的范围的空间格局变化不大，但该范围内的滩涂湿地呈淤积变浅趋势，即部分2～5 m间的滩涂转变为0 ～2 m间滩涂，而部分0 ～2 m间滩涂则转变为0 m以上的潮间带滩涂。最显著的变化是在崇明岛的东南则出现了北港北沙且潮间带范围不断扩大。（3）尽管有些地方淤积出现了新的潮间带区域，但受围垦的影响，0 m等深线以上的潮间带分布明显缩小。例如，1980年崇明北岸中段的潮间带在2018年几近全部消失，崇明东滩的潮间带也因围垦而明显变小。（4）因上述第1、2点，崇明岛周围的滩涂湿地总面积明显减小（图1）。

图1 不同年份崇明岛陆地及周围滩涂湿地分布Fig.1 Chongming Island and surrounding wetlands in different years

1980、2004和2018 年崇明岛陆地面积（海堤以内）分别为1 060 km2、1 215 km2和1 372 km2，0 m等深线以上面积（包括堤内陆地）分别为1 588 km2、1 623 km2和1 796 km2，2 m等深线以上面积分别为1 989 km2、2 036 km2和2 097 km2，5 m等深线以上面积分别为2 746 km2、2 684 km2和2 721 km2（表1）。因此，前、后两时段崇明岛陆地面积分别因围垦滩涂而增大155 km2和157 km2，两时段累积增大312 km2（29%）。前、后两时段0 m等深线分别向海淤进35 km2和173 km2，扣除因围垦减少的面积后，潮间带滩涂实际面积分别减少120 km2和增大16 km2，两时段净减少104 km2（20%）。前、后两时段2 m等深线分别向海淤进47 km2和61 km2，扣除0 m线淤进的影响，0～2 m等深线间滩涂面积分别增大12 km2和减少112 km2，两时段净减少100 km2（25%）。前、后两时段5 m等深线分别向陆蚀退62 km2和向海淤进37 km2，扣除2 m线淤进的影响，2～5 m等深线间滩涂面积分别减小109 km2和24 km2，两时段净减少133 km2（18%）。上述数据表明，近40年来滩涂的围垦面积远大于0 m等深线的淤进面积，0 m线的淤进面积大于2 m线的淤进速率，5 m等深线总体上处于淤—蚀大致平衡（净蚀退1%）。在人类活动和自然过程的共同影响下，0 m等深线以上的潮间带滩涂、0～2 m间滩涂和2～5 m间滩涂都明显减少，滩涂总面积减小20%。此外，2018年崇明周围的盐沼（潮间带上部分布着高等植被的区域）面积共89 km2。根据实地考察，崇明岛的围垦海堤所在的高程通常是在平均高潮位，而盐沼通常发育于平均小潮高潮位之上。假定，1980年以来的围垦的312 km2全部发生在盐沼中，盐沼面积因围垦丧失达78%。

表1 不同年份崇明岛陆地及周围滩涂湿地面积 (km2)Table 1 Land area of the Chongming Island and wetland area around the island in different years

4 讨论

近40年崇明岛5 m等深线所包络的范围面积变化不大有以下几个原因：（1）长江入海泥沙通量的急剧下降，三角洲前缘（崇明岛的向海一侧）正处于淤—蚀转型阶段[12-13]。（2）虽然历史上崇明南岸不断蚀退，但上世纪50年代后修筑的海堤—丁坝护岸系统工程有效地遏制了蚀退。（3）崇明岛北岸位于长江口北支。北支由于淤塞衰亡，水深较浅，绝大部分水域水深小于5 m[14]。加之北支北岸的围垦和护岸工程的修筑，北支没有向北移动的潜力，5 m以浅滩涂也就没有向北扩大的空间。

图2 两个时段的崇明岛陆地及5 m等深线分布Fig.2 Land area in the Chongming Island and the 5-m isobath surrounding the island during two periods

值得指出：1980～2004年间，崇明以东的5 m等深线发生了净蚀退，而2004～2018年间又出现了淤进（图2）。这是崇明岛周围5 m等深线以上总面积在前一阶段减小、后一阶段回升的重要原因。究其原因，前一阶段长江入海泥沙从约5亿吨/年降至约1.5亿吨/年，而后一阶段进一步降约1亿吨/年。前一阶段的蚀退可归因于长江入海泥沙通量的下降，而后一阶段的反弹淤进可归因于长江口的大型工程。长江口深水航道的北导堤工程在1998年1月～2001年6月间完成一期建设（约在2002年5月～2004年12月间完成二期建设（约

[15]。当前崇明东南方向5 m等深线向海伸出的沙嘴状地形到达的位置正好是长江口深水航道的北导堤工程向海延伸达到的位置。2004～2018年间，北导堤北侧、崇明东滩以南的横沙东滩还发生了大规模的促淤圈围工程。这些工程可能在某种程度上削弱了后一阶段崇明东滩特别是5 m等深线前端的水动力条件，从而使将蚀退过程转变为淤积过程。

未来崇明岛周围滩涂的动态和面积取决于两大因素：一是向海一侧的岸滩冲淤，二是人类是否继续围垦。在流域人类活动和自然过程的共同影响下，今后几十年长江入海泥沙通量将进一步下降[16]。在全球变暖的背景下，长江口的风浪呈一定增强趋势，而潮汐将变化不大[17]。在这些因素共同影响下，长江水下三角洲前缘将进一步遭受侵蚀后退[18]，侵蚀后退很可能蔓延到崇明岛以东5 m等深线以浅的范围以内，导致滩涂损失。盐沼在河口海岸滩涂湿地的生态服务功能中占有重要位置。尽管崇明岛南岸现有丁坝群的保护，但因其侵蚀海岸剖面特征，除了崇西湿地外，潮间带宽度一般小于500 m，盐沼宽度一般小于200 m。由于历经围垦，崇明北岸和东滩的盐沼宽度也通常只有数百米，有的岸段甚至缺失盐沼[17]。因此，崇明岛5 m等深线以浅的滩涂湿地资源是有限的，新生湿地潜力缺乏，围垦一点就会少一点，进一步围垦需特别慎重。滩涂湿地的保护应纳入崇明岛生态建设的统一规划中，予以高度重视。