红树林退塘还林研究进展

王文卿，张 林，张雅棉，王 瑁

(厦门大学环境与生态学院，福建 厦门 361102)

红树林是由分布在热带亚热带海岸潮间带的红树植物群落主导形成的一种独特的滨海湿地生态系统，其在滨海地区生物多样性维持、海岸防护、促淤造陆、碳的固定等诸多方面都扮演着重要的角色[1-4].Costanza等[5]的评估结果显示红树林生态系统服务功能价值高达每年193 843美元/hm2，仅次于珊瑚礁生态系统.但在人类活动干扰和气候变化的共同作用下，全球红树林面积不断下降[6-10]，1980—2005年间全球接近20%的红树林已经消失[10].为缓解红树林面积急剧下降的压力，全球范围内开展了大量的滩涂造林工作[11-14]，降低了红树林面积下降的速度[9,15]，全球范围内红树林年均面积下降率已经从20世纪末的2%降低到现在的0.4%[9]；但是滩涂造林却存在成本高、所选树种单一、不利于维持生物多样性等诸多问题[16-17].相比之下，位于中高潮间带的废弃养殖塘的红树林修复表现出其独特的优势，得到越来越多的重视[18-20].自1984年Hamilton等[20]提出退塘还林以来，退塘还林已经有近40年的发展历史，但关于退塘还林的研究依然十分薄弱，在废弃养殖塘修复潜力的评估、修复后的长期跟踪监测、修复的理论指导等方面依然十分缺乏[19,21-25].本文就国内外已经开展的退塘还林工作进行回顾，总结现有退塘还林工作存在的主要问题，为未来的研究提供参考.

1 退塘还林应成为未来红树林修复的主要手段

1.1 围塘养殖是全球红树林破坏的最主要原因

养殖业(如鱼、虾、蟹、贝等)是全球增长最快的食物生产环节之一，对于维持全球的粮食安全有着不可或缺的作用[26].沿海养殖塘的扩张被认为是全球红树林面积减少的主要原因，尤其是在20世纪70年代中期，全球范围内爆发性发展的养殖业导致大面积红树林在短时间内退化或消失，遥感监测结果表明全球50%以上的红树林面积下降是由围塘养殖造成的[27-28].据估计从1980年以来，东南亚国家有大约120万hm2的红树林转化为养殖塘[29-31]；1976—2002年间湄公河地区的对虾养殖面积增长35倍，导致越南约2/3红树林消失[32]；泰国64%红树林破坏也是由围塘养殖造成的[33]；1980—2000年间中国新增加的养殖塘约12 500 hm2是由红树林转变的[2](表1).Friess等[6]的研究结果表明，在20世纪后期消失的红树林中约29%是由围塘养殖造成的，到21世纪初一些主要的红树林分布国家红树林被破坏的主要原因之一也仍是沿海养殖塘的建设[29].一方面通过围垦中高潮间带的红树林建设大量养殖塘，使这些红树林面临被“淹死”的风险；另一方面养殖业的排污也是导致周围红树林快速退化的主要原因[34].

表1 被破坏的红树林转变为养殖塘的比例Tab.1 The proportion of deforested mangroves converted to aquaculture ponds

1.2 废弃养殖塘为红树林修复提供潜力

疾病的大面积暴发导致很多粗放型养殖塘的产量迅速下降甚至绝收，因此大量的沿海养殖塘被废弃[20,35-37].在马来西亚、斯里兰卡、中国、菲律宾等多个红树林国家均有大面积的废弃养殖塘[22,38-40]，其中印度尼西亚、中国和菲律宾3个国家的相关调查数据如表2所示，这些废弃养殖塘是沿海地区土地管理面临的一个严重问题.Stevenson[22]认为将这些废弃养殖塘恢复成红树林是较好的选择：其中很大一部分来源于红树林的围垦，处在中高潮间带地区的废弃养殖塘是红树林修复的理想场所.已有野外调查发现废弃养殖塘中红树植物繁殖体自然定植的现象[24,33,43]，印证了将这些养殖塘修复成红树林的可行性.

表2 3个有红树林国家的废弃养殖塘及其同期红树林面积Tab.2 Abandoned ponds and contemporaneous mangrove area in three countries which have mangroves

1.3 退塘还林应成为红树林修复的主要方式

滩涂造林在取得巨大成功的同时，也暴露了不少问题.中低潮间带滩涂底栖动物丰富，不仅是红树林周边居民的主要捕捞场所，还是水鸟的主要觅食场所[44-46].在中低潮间带滩涂造林不仅花费巨大，苗木存活率低，还侵占水鸟觅食场所和海草场，更影响红树林周边居民的生计[17,43,47-48].此外，即使部分苗木能够成活，也因处于其耐水淹的生理极限，对全球生态环境变化极为敏感.东南亚国家的研究结果表明，与滩涂造林相比，退塘还林在恢复红树林生态系统功能方面更具优势[15,49].Primavera等[23]呼吁，退塘还林应该是东南亚国家红树林修复的主要方式.Proisy等[24]呼吁，闲置养殖塘的红树林修复应该成为印度尼西亚海岸带综合管理的优先内容.就中国而言，在有大量废弃养殖塘的背景下，滩涂造林工程还面临着“无地造林”的窘境.为了更好地实现《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》中“到2025年新增红树林9 050 hm2”的目标[50]，退塘还林也应该是未来中国红树林修复的主要方式.

2 退塘还林的研究现状

2.1 现有研究较为薄弱

虽然退塘还林已经过近40年的发展，但是总体研究依然十分薄弱，到目前为止还有很多关键的科学问题没有得到解决.早在1984年，Hamilton等[20]就提出打开养殖塘缺口恢复水文连通性，以实现红树植物的自然定植和次生演替的红树林恢复理念.近年来，退塘还林在东南亚国家引起了很多关注[22,33,51]，但相对于滩涂造林，退塘还林的研究很少[19,21-22]，且大多数退塘还林工程仍是以人工种树为唯一目的[16-17]，没有考虑生物多样性和生态系统功能的综合修复.Lewis等[52]和 Primavera等[23]均编写了退塘还林的操作手册，但是侧重于如何组织退塘还林，而关于退塘还林的一些关键性科学问题(如：如何恢复鱼塘区域的水文特征，是否需要进行底质修复，是否需要人工种植等)并没有给出明确答案.彭逸生等[53]提出退塘还林应作为未来中国红树林修复研究的第一要务.王文卿等在海南省东寨港国家级自然保护区对退塘还林开展研究，根据恢复过程是否有人工种植和是否填高鱼塘将退塘还林划分为3种不同模式，并采用空间代时间的方式初步对比了不同退塘还林模式对红树林生态功能影响的时间效应(未发表).总体上，我国退塘还林的研究目前基本处于空白[25].

2.2 缺乏对自然恢复的评估

红树植物的繁殖体可以随水流进行远距离传播，因而具有较强的自然恢复能力[17,54-55].与人工修复相比，自然恢复投入低，且恢复后的红树林树种组成与群落结构更适应当地环境[56].对于废弃养殖塘，只要恢复了水文的连通性，在周边有一定面积天然红树林的情况下，经过一定时间便可以实现废弃养殖塘红树林植被的自然恢复[17-18,22].在自然界，养殖塘废弃后红树林植被自然恢复的情况并不少见[21]，但自然恢复并没有很好地应用到退塘还林工程中.并非所有的养殖塘都能在自然条件下恢复成红树林，即使这些养殖塘曾经是红树林，也可能由于在建造和使用过程中原本环境条件改变较大而不再适合红树植物生长，所以对废弃养殖塘的环境条件进行调查和评估是退塘还林工作的第一步，然而这一点很困难也十分容易被忽视[17,22,57].现有研究还未对自然修复速度和可自然修复的前提条件等科学问题给出回答.范航清和王文卿[25]认为，自然恢复缺乏评估是导致其一直未应用到红树林恢复实践中的主要原因.

2.3 不够重视生态系统综合修复

提高红树林植被覆盖是红树林生态修复不可或缺的内容[58-60]；但是大部分红树林生态恢复工程将植被修复作为唯一目标，很少关注生态系统功能的修复[17,25,61].过度强调植被恢复难以确保在生态系统的层面实现生态功能的修复，限制了生态修复的实际效果[42].近年来，修复后生态系统的稳定性和抵御自然灾害的能力越来越受重视[62].与此相对应，生态修复目标应由单纯的景观、植被或单个物种修复转向生态系统结构和功能的综合修复[63-65]，生态修复的监测与评估也应从生态系统结构向过程和功能拓展[58,66].除红树植物外，环境因子、底栖动物和鱼类的多样性、经济动物如青蟹的数量等应被纳入修复目标[19,67].鉴于此，范航清和王文卿[25]提出了我国红树林修复的一般性原则：红树林修复应该将单纯的植被恢复提高到红树林湿地生态系统整体功能恢复的高度，把动物多样性、防灾减灾能力及碳储存能力等纳入修复目标.

2.4 缺乏长期监测

目前对于红树林湿地修复效果的评估主要集中在植被、动物的生物多样性以及一些生态系统功能(如碳固定和护岸功能)等方面，大多数都是通过与邻近的天然红树林生态系统进行对比.海洋和河口生态系统的动植物种类组成完全恢复一般需要15～25年[68]，Primavera等[19]在菲律宾Batangas的一项研究表明，退塘还林后的红树林生物量至少需要50年才能接近邻近的天然林水平，而恢复其生物多样性则需要更长的时间.因此只有长时间监测红树林恢复过程中发生的变化，才能更好地评估退塘还林的恢复效果.然而现有的大多数监测持续时间很短，对恢复后生态系统的跟踪监测都不超过6年[49,68-71]，只有少数学者进行了长期的跟踪监测[69,72-73].

3 退塘还林的建议

3.1 完善现有技术体系

在现有的一些退塘还林手册基础上[19,23,74]，应结合生态系统恢复的基本原理和早期滩涂造林工程中取得的一些成果(如树种配置、地形改造等)完善退塘还林的技术体系，建立一套从开展修复工作到评估修复成效的完整技术体系.相比于滩涂造林，退塘还林还需要更多考虑沿海居民的生计这一社会性问题，只有减少沿海居民的生计维持对红树林的直接依赖程度,才能够从根本上减少人类对红树林的破坏，达到保护红树林的目的[75].

3.1.1 评估养殖塘自然恢复的能力

养殖塘的自然恢复能力主要可以通过土壤的理化性质、水文条件，以及待修复区域是否存在与之连通良好的红树林来反映[61];但现在还不存在一个定量化的评估体系，且大多数恢复工程并没有提前对区域环境状况进行评估.因此,需要大量的野外观测和模拟实验相结合，以期找到能综合反映养殖塘自然恢复能力的量化指标，并用于指导红树林修复的实践，明确是否需要人工辅助修复以及如何进行辅助.这有助于控制修复的成本，避免在红树林可以自然恢复的情况下添加额外的人工干预而造成巨大浪费.

3.1.2 确定修复方式

修复方式的确定都是因地制宜的，根据是否对地形进行改造以及是否进行红树植物的人工种植，现有的退塘还林方式大致可分为人工修复、自然修复和半自然修复3种常见方式.只有明确了这些不同修复方式的修复效果是否存在差异，存在哪些差异，以及这些差异随着恢复时间会发生哪些变化，才有可能选择出最优的修复方式.对于修复方式的选择不仅需要考虑修复的最终效果，修复的速度也需要纳入考虑中.

3.1.3 全面监测修复过程与效果

对于修复红树林的监测需要同时保证其连续性和全面性，在传统的监测指标基础上增加能反映生态系统变化的其他指标，如不同动物类群功能多样性和食物网结构的变化等.应充分利用无人机近地面遥感技术和原位传感技术等新兴技术，对恢复红树林进行时间和空间尺度上的连续观测.

现在对于红树林修复成效的评估并没有普适性的评价标准，通常是通过与邻近的天然红树林之间在动植物群落结构、生态系统的碳固定能力等方面进行对比[76-78]，但不同的研究之间对比标准难以统一.为了对恢复效果进行综合评价，需要加强对红树林生物多样性的维持机制以及生物多样性和生态系统功能之间关系的认识.

3.1.4 充分考虑沿海居民生计

养殖业是沿海居民的主要经济收入来源之一，这往往使得退塘工作较难进行，甚至会发生冲突[51].如果沿海居民的生计问题没有得到解决，那么这些恢复的红树林将可能再度面临被人为破坏的局面.现有经验表明脱离当地居民对红树林进行保护和修复，取得的效果是很有限的[79-80].在红树林的保护和修复过程也需要将红树林的合理利用纳入考虑的范畴，让红树林能够可持续地发挥其价值，做到真正意义上的“绿水青山就是金山银山”.

3.2 中国的退塘还林需重视人工种植

在我国早期的红树林修复中已经建立了一系列完善的红树林造林技术流程[81-83]，一些早期的红树林人工林造林工程也表明人工辅助能在很大程度上加快红树林修复的速度[17,44].就中国的红树林退塘还林而言，有必要考虑人工种植的原因主要有以下3点：

1) 互花米草(Spartinaalterniflora)入侵的威胁

互花米草在中国对红树林表现出很强的入侵性[84]，这给我国红树林的退塘还林工作带来了巨大的挑战.中高潮间带废弃的养殖塘不仅是红树植物的适生区，也是互花米草的适生区，而且互花米草往往较红树植物具有更强的扩散能力.在互花米草入侵地区进行退塘还林的同时如果不进行人工种植，那么这些恢复水文连通性的养殖塘很有可能最终被互花米草占据.此时通过人工种植的手段加速红树植物对空间的占据对红树林的恢复是有一定帮助的.

2) 珍稀濒危植物的保护

中国现有的26种真红树植物有13种(50%)在野外的种群数量很少，其中有8种处于濒危或极度濒危的状态[79].在自然条件下这些红树植物很难扩大现有的种群规模，因此进行人工保育是十分必要的.大部分濒危红树植物都生长在中高潮间带地区，与退塘还林的地点吻合，因此在废弃的养殖塘中建立相应的人工种群，对于濒危红树植物的保护很有必要.

3) 恢复速度的考虑

自然恢复已经有很多案例，但其恢复速度十分缓慢[17,33,41].如果不进行人工种植，很难对这些废弃养殖塘进行有效的管理，那么很有可能被当地居民以其他形式再次利用，从而无法达到退塘还林的目的.

4 总结与展望

退塘还林相对于滩涂造林有其优越性，但也存在很多亟待解决的问题.退塘还林对未来红树林的修复十分重要，但是现有的基础研究依然十分薄弱.退塘还林需要秉持“以自然修复为主体”的基本原则，也需要重视人工辅助修复的重要性.退塘还林不仅是一个如何在养殖塘种树的问题，同时需要考虑科学技术和居民生计问题，以及解决如何使红树林和当地居民共同可持续发展的问题.