三江湾红树林湿地多功能耦合设计

 

 

以往红树林湿地修复多强调结构修复和单一功能修复，在强化单一生态服务功能的同时，导致其他功能削弱甚至受损。事实上，红树林湿地的各类生态服务功能与其水文、底质、地形地貌等环境因子及植被、动物群落等生态系统结构密切相关，且各功能之间相互关联、协同作用，从而维持红树林湿地所提供的供给、调节、支持等各类生态服务功能。

近年来，国际上一致认为，辨识多种生态服务功能之间的耦合关联，并形成有效的多功能协同方案，是生态系统修复和可持续管理的关键[27]。本研究基于红树林湿地生态系统服务的主导功能优先、多功能并重原则，提出红树林湿地多功能耦合设计策略，阐述基于生态服务功能整体优化的红树林湿地多功能耦合设计技术路径。通过红树林湿地生态系统组成要素合理配置、生态系统时空结构优化、生物群落优化、环境要素与生物要素协同设计，实现红树林湿地海岸防护、生物多样性保育、滨海蓝碳、污染净化、生物资源开发利用、生态旅游等多功能耦合及整体功能优化。

 

5.2以生物多样性保育为核心的多功能耦合设计

 

三江湾红树林湿地由于紧邻东寨港国家级自然保护区，生物多样性保育成为其主导生态功能，红树林植物多样性和鸟类多样性则是其保护的重点。在三江湾红树林湿地生态修复中，为了将生物多样性保育功能与滨海蓝碳功能、海岸防护功能、湿地经济可持续发展功能等功能进行耦合设计，笔者提出以生物多样性保育为核心的多功能耦合设计框架（图7）。

 

 

要实现三江湾红树林湿地红树植物多样性和鸟类多样性保护，必须综合满足底栖动物、鱼类、红树植物、鸟类的多功能生境需求，需要进行地形-潮汐水文-底栖动物-鱼类-红树植物-鸟类耦合设计。有着广阔滩涂和丰富底栖动物的红树林湿地为候鸟提供了优良的栖息和觅食场所，而集中在红树林湿地及其周围的生物也能促进滨海湿地生态系统的自我更新。




三江湾红树林湿地及紧邻的东寨港国家级自然保护区，是鸟类重要的越冬地和迁徙停歇地，是东寨港区域首次发现黑脸琵鹭（Plataleaminor）、斑胸滨鹬（Calidrismelanotos）的地点。但由于围海造田、私垦耕地、水产养殖等人为干扰，三江湾红树林湿地公园的原生湿地植被及生境遭到严重破坏。针对以上问题，根据鸟类生态类型、生活习性及对红树林生境的需求，结合三江湾红树林湿地地形、潮汐水文、潮沟地貌、底栖动物及鱼类生境，进行综合修复设计。

 

三江湾红树林湿地整体地势较低，涨潮时大部分区域均被潮水淹没，退潮时潮滩出露，具备潮滩底栖动物、鱼类及鸟类综合生境构建的优越条件。在三江湾红树林湿地区域，通过修复潮滩地形、构建潮沟系统、营建鸟岛、合理配置植物等措施，构建生境与景观异质性高、生态系统稳定的红树林湿地生命乐园（表2，图8）。



通过在各级潮沟及红树林基塘近岸水域中建设牡蛎礁、鱼巢等措施，丰富底栖动物及鱼类，增加初级消费者数量，为鸟类提供优良的食物条件，促进红树林生物多样性的整体恢复。依据鸟类生境需求，划分不同的水域大小、深度，加强引、排水控制和管理，有效调控水深，增加水陆交界面积，满足多种水鸟栖息。在三江湾红树林湿地保留一定面积的大水面，为雁、鸭等游禽提供栖息场所。同时进行地形整理、结构改造，补植红树植物和半红树植物，吸引鹭类等栖息。

构筑鸟类生境岛，利用原鱼塘的塘埂，将塘埂破除后的泥土堆积在水域中，形成多个大小不等的鸟岛，供鸟类栖息，岛内营建一些隐蔽性强的裸地滩涂和浅水塘，为鸟类栖息和筑巢提供条件。营造高度不同的真红树群落和半红树群落以及灌草丛，吸引鹈形目、鹤形目等水禽来此栖息。退潮后的潮沟及其边滩可吸引鹬类和鹭类等栖息。与红树林-基塘修复模式相结合，在原有鱼塘的基础上，通过改变塘埂形态，控制适宜水深，吸引鸥类。在植物选择及群落配置方面筛选种植乡土红树植物与鸟类食源性植物，红树林群落内空间异质性高的潮滩满足了多种多样的底栖动物栖息，红树林纵横交织的支柱根群形成鱼类良好的生境，并与潮沟系统相连。从潮沟系统、低潮滩、中潮滩到高潮滩，真红树、半红树形成复杂的群落结构和良好的生态序列，不仅提高了红树林植物多样性，也有效提高了鸟类多样性。

 

 

滨海湿地是海岸带蓝碳生态系统的主体，而红树林在固碳方面的重要作用是回应气候变化中“基于自然的解决方案”的有效手段。红树林生产力高，固碳能力强，包括红树林植物碳汇、沉积物碳汇和底栖动物碳汇等。红树林湿地碳汇效益显著，在固碳速率和固碳潜力方面都要高于其他湿地。在已破坏的红树林生境中（如废弃鱼塘等），恢复红树林群落可以带来更高的碳固存效益[28]。研究表明，红树林物种多样性对红树林生物量积累和土壤碳储量都有积极影响[21]。研究发现，当红树林种类繁多时，其储存碳的能力更强；具有更大多样性的红树林也具有更高的碳储存能力和保护潜力；研究证实，海南岛东部的红树林多样性和生物量最高[21]，平均碳储量为537t/hm2，明显高于全海南岛红树林的平均碳储量（328t/hm2）和全球红树林的平均碳储量（386t/hm2）。



根据上述对生物多样性与滨海蓝碳功能协同提升的研究结果，在三江湾红树林湿地，通过多样化真红树、半红树植物种类的混交，形成结构复杂的红树林群落，保证具有高的生物量；营建红树林潮滩底栖系统、不同潮位和高程的红树林群落，形成从水下到水上的红树林多生境系统和立体固碳系统（图9），实现生物多样性保育与滨海蓝碳功能提升的协同。按照上述耦合模式修复的三江湾红树林生态系统，不仅形成了稳定的红树林网状生命支持系统，也进一步加强了海岸带的防风抗浪、消浪缓流功能，在强化海岸带防护功能的同时，实现了三江湾红树林湿地整体景观品质的提升。

 

 

红树林湿地除了具有生物多样性保育、海岸防护、滨海蓝碳等生态服务功能外，也具有重要的经济利用价值。红树植物具有药用价值，也是优良的蜜源植物；底栖动物、鱼类是滨海养殖业的优良对象；红树林整体生命景观系统也是重要的旅游观赏对象。上述利用价值都与红树林生物多样性丰富程度密切相关，因此，在三江湾红树林湿地的多功能耦合设计中，应充分考虑生物多样性保育与滨海湿地经济可持续发展的耦合设计。利用三江湾红树林湿地的红树林-基塘系统，因地制宜开发红树林特色养殖业。如可在红树林-基塘系统中投放星虫，塘基上种植卤蕨，银叶树、黄槿、老鼠簕等红树植物，塘内可种植海榄雌。海榄雌的指状呼吸根为星虫提供地下空间和养料。

 

 

同时，在三江湾红树林湿地中，与红树林-基塘修复模式相结合，建立可持续的红树林种植-养殖立体耦合系统[29]，进行石斑鱼（Epinephelusspp.）、鲈鱼（Lateolabraxjaponicus）、锯缘青蟹（Scyllaserrata）、斑节对虾（Penaeusmonodon）、文蛤（Meretrixmeretrix）、牡蛎（Ostreidae）、扇贝（Pectinidae）等优质水产品的生态养殖，使得红树林与鱼、虾、蟹、贝等动物共存于同一个系统，利用红树植物以及牡蛎、文蛤、扇贝等具有净水作用的双壳类底栖动物，促进物质循环与能量流动，由此将生物多样性保育与湿地生态养殖有机耦合（图10）。

多种多样的红树植物发达的根系纵横交错，为鱼类提供了良好的天然庇护所、产卵地和优良的栖息地；红树林的凋落物为蟹类提供了丰富的食物来源，植物和支柱根为蟹类提供了安全的庇护所；蟹类通过掘洞提高土壤通气性，帮助植物获得更多的氧气，其排泄物也为红树林提供了养分。此外，还可综合红树林植物药用产业和蜜蜂养殖产业发展，发展滨海生态旅游，促进滨海经济持续增长。

 

6结语

 

笔者以海口市三江湾红树林湿地修复设计为例，基于本底条件与多功能优化提升等需求，提出了以多功能耦合设计为核心的AMSSDS策略框架。针对潮汐变化，从红树林群落修复、红树林-基塘、红树林潮沟网络系统等方面探讨了红树林湿地修复模式，给出了多功能耦合设计技术路径，提出了以生物多样性保育为核心的多功能耦合设计框架，并探讨了底栖动物-鱼类-红树植物-鸟类多功能生境耦合设计、生物多样性保育与滨海蓝碳功能提升和海岸防护功能强化耦合设计、生物多样性保育与湿地经济可持续发展耦合设计策略。多功能耦合设计是红树林湿地生态系统修复中，全面优化提升生态服务功能的重要基础。探索各类环境要素和生物要素及其与红树林湿地修复的整体协同模式，在保护红树林湿地的同时提升了三江湾湿地公园的景观价值，也有益于红树林湿地资源的可持续利用。

 

在今后的研究中，不仅需要在红树林湿地修复方面进行一系列创新性研究与实践，还需要深入探讨红树林湿地生态系统各组成要素之间的生态功能联系及作用机制，揭示红树林湿地生态系统结构和功能的协同关系及相互作用机理，揭示红树林湿地各类生态服务功能之间的耦合关系及耦合机理，构建适应环境变化的红树林湿地多功能耦合设计技术体系，为全面优化提升红树林湿地生态系统服务功能提供科学基础和技术指引。