辽河口潮滩典型盐沼植被退化影响因素分析

陈 旭，詹泽荣，弓 耘，2，郭聪聪，张明亮，3

（1.大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023； 2.盘锦红海滩旅游发展有限公司，辽宁 盘锦 124216； 3.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116025）

辽河是我国七大河流之一，辽河流域面积约21.9万km2，河长约1400 km，流经河北、内蒙古、辽宁等多个省（区）。 辽河在辽东湾湾顶入海，入海口区自然地貌包括大面积潮滩、水下三角洲、拦门浅滩及海底冲刷槽等［1］。 辽河口湿地主要位于辽东湾海域和辽河陆海交界潮间带，河流与海洋水体交互，在淡水与咸水混合作用下，河口大量营养物质沉积，并与海水混合形成了适宜多种生物繁衍的潮滩湿地［2］。 辽河口湿地生长着一种特殊的盐碱植物——翅碱蓬，又称盐地碱蓬，属一年生草本植物。 辽河入海径流和河口潮汐相互作用为翅碱蓬的生长提供了适宜的温度和盐度，复杂水动力侵蚀与沉积下形成的浅海滩涂为翅碱蓬提供了适宜的土壤生境［3］。 近年来随着经济的高速发展，人类对辽河口潮滩湿地过度围垦开发，造成水体污染、局部海岸和海床冲淤严重、湿地退化等一系列生态环境问题，典型湿地植被翅碱蓬呈现明显退化趋势［4-5］。 因此，了解和认识辽河口潮滩水环境变化对翅碱蓬的影响，揭示翅碱蓬退化的主要驱动因素，对辽河口潮滩植被的保护和恢复具有重要意义，也是当前研究的热点之一。

为探究河口湿地植被退化的驱动因素，有学者从不同角度开展了大量研究工作。 崔保山等［6］认为围填海工程给滨海湿地生态系统的结构、功能等带来了较大负面影响，进而改变了滨海湿地格局。 李雪等［7］研究表明，降水量和降水时间改变CH4与CO2的比率，调控土壤盐度，进而影响翅碱蓬面积。 赵肖依等［8］开展不同盐度梯度翅碱蓬室内水培试验结果显示，高盐条件下翅碱蓬植株生长受抑制。 许婕等［9］研究表明，潮滩湿地土壤养分分布是影响翅碱蓬面积的重要因素。 此外，有学者对潮滩湿地污染物浓度变化趋势进行了深入研究。 齐玥等［10］认为滩涂湿地植被初级阶段主要受盐度控制，随着由盐生植被向陆生植被过渡，植被分布特征与总有机碳、总氮和总磷含量密切相关。王艳等［11］研究表明，翅碱蓬退化显著影响土壤氮磷等营养元素含量。 前人针对河口翅碱蓬退化问题进行了众多研究与探讨，但并没有深入分析翅碱蓬退化的诱因，且基于实测数据分析水盐环境变化与湿地植被退化关系的较少。 笔者基于辽河口水体盐度、沉积质盐度及水体污染物浓度等监测数据，结合研究区遥感图像，探寻潮滩湿地翅碱蓬退化的主要原因，以期为辽河口潮滩湿地生态修复提供参考。

1 研究区概况

辽河口潮滩湿地位于我国辽东湾北部，总面积约11.9 万hm2，毗邻辽宁省盘锦市，见图1。 该湿地受河流径流和外海潮汐共同作用，水文条件复杂，地貌类型属冲海积-洪积平原，地势较为平坦低洼，呈宽喇叭口状。 研究区为暖温带大陆性季风气候区，春季多风干燥，夏季高温多雨，夏季降水量约占全年降水量的60%，秋季低温少雨，冬季寒冷干燥。 该湿地优势种为芦苇和翅碱蓬，盐沼植被的密集生长形成了壮丽的“红滩”和“绿毯”景象。

2 数据来源与遥感解译

2.1 数据来源

研究数据包括遥感影像与监测数据两部分。 遥感影像为2017—2020年Lansat8 OLI 影像；监测数据选取可能影响翅碱蓬群落退化的水体盐度、沉积质盐度及水质指标（包括pH 值、COD、亚硝酸盐氮与活性磷酸盐），布设6 个点（V1～V6）进行定期监测，监测点主要分布在辽河口东岸（见图1），每周采集水样1次。水体盐度、沉积质盐度监测时段为2017—2020年；水质监测于2019年和2020年5月开始，9月底结束。

图1 研究区位置及监测点分布

2.2 遥感解译

通过面向对象的方法将遥感影像划分为具有相同性质的“对象”，利用各对象间光谱信息、条纹形状及空间关系等多种属性的差异对地物进行分类。 首先通过ENVI5.4 对选取的遥感影像进行辐射定标及大气校正，使用eCognition9.0 对增强后的影像进行分类。 在面向对象分类法基础上，对辽河口潮滩湿地植被遥感影像进行人机交互式目视解译，分类结果见图2。 辽河口潮滩湿地主要植物群落为芦苇与翅碱蓬，2017—2020年芦苇主要分布于辽河口上游潮滩，随着向河口下游潮滩区域推进芦苇面积逐渐较小，总体来说，芦苇分布偏北，更接近河道和内陆地区。 翅碱蓬作为滨海湿地的指示性植物，呈条带状分布在研究区左右两岸滩地，整体分布偏南。 辽河口南部潮滩翅碱蓬分布面积较小，只有零星分布，有的区域呈光滩特征。

图2 2017—2020年辽河口潮滩翅碱蓬空间分布

通过对辽河口潮滩湿地遥感图像解译结果进行分析，并结合实地调查可知：2017—2019年，研究区翅碱蓬面积逐渐减小，2020年辽河口潮滩湿地植被面积与2017—2019年相比呈增大趋势。 与辽河口上游相比，下游潮滩翅碱蓬长势较差，南部区域翅碱蓬面积逐渐缩小，直至退化为光滩。 其中：监测点V1 和V2 翅碱蓬长势最好，为茂盛区；监测点V3 和V4 翅碱蓬生长状态稍差，为退化区；监测点V5、V6 几乎无翅碱蓬生长，为光滩区。

3 结果与分析

3.1 水体盐度

2017—2020年各监测点翅碱蓬生长季水体盐度变化见图3。 2017—2019年4—8月，各监测点水体盐度呈下降趋势，而2020年5—8月各监测点水体盐度变化不大，2020年各监测点水体盐度整体低于2017—2019年的。 此外，2017—2019年各监测点水体盐度逐年升高，而2020年水体盐度明显下降。 监测点V1 ～V6 水体盐度年均值总体呈增大趋势，即越靠近辽河口潮滩南部区域，水体盐度越高，这与李晋等［12］的研究结论一致。

图3 2017—2020年各监测点水体盐度变化

对2017—2020年研究区遥感影像解译可知，2020年辽河口潮滩湿地植被面积与2017—2019年相比增大。 2020年辽河口水体盐度年均值降低，翅碱蓬长势良好。 2020年水体盐度下降的原因是受台风影响降水增多，上游河流径流量增大，咸淡水混合对海水起到很好淡化作用，水体盐度下降有利于翅碱蓬生长［13］。综上所述，辽河口水体盐度对湿地生态系统结构和功能有重要影响，可通过降低水体盐度的方式促进翅碱蓬的生长定植。

3.2 沉积质盐度

2018年不同月份各监测点沉积质盐度变化曲线见图4。 4—5月监测点V1～V5 沉积质盐度大幅增大，监测点V6 沉积质盐度变化不明显；5—8月各监测点沉积质盐度增速放缓，而8—10月各监测点沉积质盐度增大趋势不明显。 4—10月监测点V1 ～V4 沉积质盐度均不高于16 g／kg（抑制翅碱蓬生长的盐度阈值），8—10月监测点V5、V6 沉积质盐度超出16 g／kg，沉积质盐度总体呈增大趋势。

图4 2018年各监测点沉积质盐度变化

辽河口潮滩沉积质盐度呈南高北低分布特征，监测点距离辽河口潮滩南部区域越近，沉积质盐度越大。监测点V5、V6 沉积质盐度8月后超出16 g／kg，所在区域潮滩翅碱蓬长势较差，大部分退化为光滩。 4—5月为翅碱蓬萌芽生长期，此时沉积质盐度快速增大，促进翅碱蓬生长，但沉积质盐度超过翅碱蓬最适盐度阈值将抑制其生长［14］，因此沉积质盐度影响翅碱蓬定植，这与崔保山等［15］在黄河三角洲得到的结论一致。

3.3 水体pH 值与水体污染物

辽河每年有大量N、P 等营养盐及污染物流入海洋，河口水质对潮滩湿地翅碱蓬生长也有一定影响［16-17］。 根据《海水水质标准》（GB 3097—1997），水体pH 值、COD、活性磷酸盐、无机氮（亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨氮）等共同决定海水水质，为探究这些水质指标对潮滩翅碱蓬退化的影响，选取部分水质指标进行分析。 2019—2020年各监测点水质指标年均值变化见表1。 与2019年相比，2020年监测点V1 ～V6 水体pH 值年均值显著下降；2019—2020年下游监测点 （V4～V6）水体pH 值低于上游监测点（V1～V3）的。

表1 2019—2020年各监测点水质指标年均值（平均值±标准差）变化情况

2019—2020年各监测点COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐质量浓度变化见图5。 翅碱蓬生长中期，各监测点COD 质量浓度均呈减小趋势，亚硝酸盐氮质量浓度显著下降，活性磷酸盐质量浓度呈不规则变化。 此外，与2019年相比，2020年各监测点活性磷酸盐质量浓度年均值显著增大，而COD年均值与亚硝酸盐氮年均值减小。 2019—2020年监测点V6 污染物年均值均显著高于监测点V1 的，与上游相比，辽河口下游COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐质量浓度年均值增大。5—8月为辽河口丰水期，随着上游河流径流量增大，6个监测点COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐质量浓度变化趋势基本一致，表明COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐具有同源性，主要来自于上游河流输送。 综上所述，丰水期上游河流径流量增大显著影响辽河口各类污染物浓度。

图5 2019—2020年各监测点污染物浓度变化情况

结合遥感影像解译可知，2020年翅碱蓬面积高于2019年的，此时研究区水体pH 值、COD 与亚硝酸盐氮质量浓度年均值显著减小，活性磷酸盐质量浓度年均值显著增大；下游COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐质量浓度高于上游的，而下游水体pH 值低于上游的，此时下游潮滩翅碱蓬面积显著低于上游的，因此潮滩湿地水环境变化对翅碱蓬面积影响不显著。 上述结论与朱浩峥等［18］关于水质超标在一定范围内不会对翅碱蓬生长造成危害，翅碱蓬生长受抑制主要由沉积质盐度过高导致的结论相符。

4 结语

2017—2020年辽河口潮滩湿地翅碱蓬时空分布变化显著，靠近辽河口潮滩南部区域翅碱蓬面积逐渐缩减，直至退化为光滩。 2020年水体盐度年均值显著低于2017—2019年的，此时翅碱蓬长势良好，面积增大，辽河口潮滩湿地水体盐度与翅碱蓬生长显著相关，因此可通过调控上游河流径流量有效降低水体盐度对翅碱蓬的生态胁迫。 辽河口潮滩沉积质盐度超过翅碱蓬生长最适盐度阈值，将抑制植被生长，因此可以通过降低水体盐度调控沉积质盐度的方式促进翅碱蓬定植，从而促进辽河口湿地的生态修复。 丰水期上游河流径流量增加显著影响辽河口区域各污染物浓度，COD、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐主要来自上游河流输送，且辽河口潮滩湿地小范围水质变化不会危害翅碱蓬的生长。