沿海滩涂湿地生态系统,典型的生态脆弱区,既是地球表面最为活跃的自然区域,又承载着人类的生存与发展,其生态环境面临着巨大压力.在社会经济发展和人口增长的推动下,沿海国家大力从海洋中争夺陆地,围填海造地和围垦开发成为许多沿海地区和国家缓解人地矛盾的主要方法.在此背景下,对沿海滩涂围垦历史进行简述,从滩涂土壤性质、生物多样性、土地利用变化及景观格局、生态安全和生态系统服务等5个方面综述了人类围垦活动的生态环境影响.随着围垦时间的增加,滩涂土壤在脱盐过程中累积养分,逐渐熟化,土壤物理、化学和生物特性朝着有利于人类利用的方向变化;植物物种多样性呈不断增加的总体趋势,且随着生境的变化,陆生昆虫和土壤动物逐渐替代湿地典型的底栖动物和水鸟;土地利用方式从自然状态转变为以人工方式为主,景观格局表现为破碎化程度升高、多样性降低和优势度上升;从自然景观为主的自然湿地生态系统转为以人工景观为主的人工陆地生态系统过程中,供给服务的价值是唯一处于增长趋势的生态系统服务功能,但供给服务的价值增加量小于调节服务、文化服务和支持服务的减少量致使生态系统服务总价值降低,而且滩涂湿地面临着土地资源安全、水资源安全、生物入侵以及自然灾害加剧等风险.在全球气候变化背景下,如何权衡资源利用与环境保护并实现人与自然共生,是海岸带湿地生态系统在人类围垦活动中面临的重要难题之一.因此,未来应以机理研究为基础,以长期定位监测为手段,以综合集成的研究体系及对策制定为目标,不断深化沿海滩涂开发利用对生态环境影响的研究,为推动人类围垦活动下沿海滩涂湿地生态系统的可持续发展提供参考.

近年来,中国沿海处于快速工业化和城市化驱动下的新一轮大规模围填海阶段,环渤海围填海历史久、规模大,已成为我国围填海的重心区域.由于围填海和河口三角洲增长,1940s以来渤海面积萎缩了0.57× 104km2,萎缩速率大于82km2/a,2000年以来萎缩速率更高达141km2/a;渤海自然岸线的长度和比例也急剧下降,由1990年的1397km减少为2014年的561km,占岸线总长度的比例由54.92％下降为16.18％.围填海导致多种危害,如:海洋潮波和水动力条件变化,近岸和近海沉积环境与水下地形变化,加剧近岸水环境与底泥环境污染,潮滩湿地面积减损与生态功能下降,底栖生物栖息地减损和群落破坏,侵占和破坏渔业资源“三场一通道”,加剧海岸带自然灾害风险、诱发经济社会系统风险,对产业和经济发展带来不利影响,等.在分析我国围填海监督管理现状和问题的基础上,提出政策建议:改革和优化围填海管理体制,建立陆海协调与联动机制,完善法律法规;严格执行生态红线制度,控制围填海规模与速度,推进和优化保护区建设;开展已围填区及其周边海域环境和生态的恢复与重建;强化已围填区新增土地资源的监管和集约优化利用;加强基础观测体系建设,大力促进科学研究的发展;促进公众、利益相关方及非政府组织参与到滨海湿地的保护.

滨海湿地位于海陆边缘,是水陆交互作用产生的独特生态系统,其演变过程易受人类活动的影响.自20世纪50年代以来,中国沿海大规模的围垦活动导致滨海湿地生态服务功能退化.研究滨海湿地演变过程及其与人类活动的相关关系,对于湿地资源开发管理和保护具有重要意义.运用3S技术手段,基于环渤海滨海湿地1985、1995、2005、2015年4个不同时期的TM遥感影像,结合土地利用转移矩阵和景观格局分析法,对近30年围填海作用下的环渤海滨海湿地时空动态演变特征进行了研究.结果表明:1985-2015年环渤海滨海湿地变化热点区域为黄河三角洲、莱州湾、渤海湾和辽河三角洲.近30年,环渤海滨海区域自然湿地面积减少了45.37％,人工湿地面积增加了57.23％,以盐田、养殖池面积增加为主,主要由沼泽、滩涂转出.自然湿地向人工湿地演变,人工湿地向非湿地演变,自然湿地人工化.由于受人类活动干扰强度大,环渤海滨海湿地景观趋于破碎化、均衡化,各景观类型均匀分布,景观异质性降低.近30年间,环渤海区域围填海活动面积增长了1606.79 km2,主要土地利用类型为养殖池、建筑用地.国家政策和经济因素极大地影响了沿海湿地的演变过程,农田开垦、城镇建设和围海养殖等人类活动是滨海湿地演变的主要驱动力.

以大连市长兴岛附近海域为研究区域,收集1995年、2000年LandsatTM遥感影像及2005年、2010年、2016年高分辨率遥感影像,分析20年来研究区围填海的动态空间分布及景观格局变化特征,建立面向对象的围填海存量资源分类提取方法,并构建围填海存量资源指数,对长兴岛围填海存量资源状况进行分析,得出以下结论:(1)长兴岛附近海域围填海年动态变化在2010-2016年间幅度最大;长兴岛东南部为围填海动态变化的主要区域.(2)整个区域在监测期内表现出多种围填海小型斑块被整合,大型斑块积极向外扩展的发展态势,区域内景观表现出多样性和复杂性增加而优势度减小的趋势.(3)长兴岛附近海域围填海总体利用效率较低,填而未建区域面积最大,其次为围而未填区域及低效工业城镇用海类型,围填海存量资源总面积达到22008.5 hm2.

澳门回归祖国近20年间,社会经济快速发展、填海造地工程加速推进、海岸带人口不断集聚,生态系统格局发生巨大变化.以2001年和2017年两期高分辨率遥感影像数据为基础,首先分析土地利用转移矩阵及重心转移状况;然后,通过粒度上推法确定最佳分析粒度,并利用移动窗口法研究澳门城市生态系统格局时空变化;最后,结合实地调研情况,对研究发现展开讨论.研究结果表明:(1)澳门城市总面积由26.19 km2增加到32.77 km2,增长率为25.12％,其中裸地和建设用地扩张显著;(2)澳门城市生态系统受人为干扰作用显著,城市景观破碎度增加、多样性降低,景观形状趋于复杂、不规则,城市生境质量存在下降风险;(3)澳门半岛和离岛各景观组分和空间构型差异性显著,优势景观分别为建设用地和有林地;(4)澳门半岛主要填海方式为离岛围填,而离岛区域则为海滨围填.

围绕海洋工程项目建设中渔业资源损害补偿这一关键要素至今尚缺乏一致认可的统一标准这一核心问题,根据2015年11月、2016年5月在舟山近岸海域(29°20′-31°00′N、121°40′-123°00′E)开展80个站位的渔业资源拖网调查数据,结合历史资料和渔民访谈交流等,分别以是否为生产渔场、是否为鱼卵仔稚鱼聚集区以及渔业资源量数量分布状况,赋予不同海域的权重系数,将直接经济损害补偿与渔业生态服务价值补偿结合起来,提出渔业生态损害补偿标准核算思路,建立了围填海工程项目渔业生态损害的补偿补偿模型,并计算得出不同县(区)、乡镇的渔业生态损害补偿金标准.可在舟山近岸不同海域的渔业生态损害补偿金收缴实践中推广应用,也为建立我国海洋生态损害补偿机制提供技术支撑.

研究围填海影响下海湾景观生态脆弱性,有助于提高海湾生态环境保护意识、加速修复海湾生态系统.基于东海区海湾6期景观数据,分析了围填海影响下东海海湾景观生态脆弱性和人工干扰强度的时空变化特征,并讨论了海湾景观对人类活动的响应程度.结果表明:(1)东海海湾景观脆弱度上升,北部和南部海湾较高和高脆弱区面积呈上升趋势.高等级脆弱区不断扩散,主要由城市到郊区、内地到沿海、陆地到港口等.(2)东海海湾围填海开发利用强度加强.东海北部海湾景观人工干扰强度由低值向高值转变,中强度、较高强度区间和高强度区面积不断增加.南部海湾景观人工干扰强度南北分异显著,呈现出北低南高的特征.人工干扰强度从内陆向河口周边及沿海地区强度逐渐加深.(3)东海海湾景观变化对人类活动响应显著.东海北部海湾景观趋于破碎化、多样化、非均衡化.东海南部海湾逐渐向集约开发方向发展,景观趋于规则化、均衡化.东海海湾景观脆弱度与景观人工干扰强度间存在显著的正相关关系,南部海湾景观脆弱度与人工干扰度之间的拟合度大于北部海湾.

盐城自然保护区是全球水鸟重要的越冬地之一, 随着近几十年来围填海活动强度的不断增加, 其景观格局发生了重大变化, 这种改变势必会影响越冬水鸟的群落结构和空间分布.因此, 以盐城自然保护区北缓冲区和核心区作为研究区, 根据1975-2013年研究区土地利用类型变化图将其划分为围垦区和未围垦区, 分析了2009—2013年围垦区和未围垦区之间越冬水鸟种类、数量、多样性和空间分布的差异.结果表明:1) 围填海对水鸟的种类组成具有显著的影响, 围垦区雁鸭类水鸟的种类和数量显著高于未围垦区.土地利用类型的改变对水鸟的种类数具有显著影响, 围填海对芦苇和盐田的水鸟种类数量影响显著;2) 围填海造成土地利用类型的改变对水鸟的Shannon-Wiener指数具有显著的影响, 其中围垦区鱼塘的Shannon-Wiener指数显著高于未围垦区;3) 未围垦区碱蓬生境水鸟多度最大, 围垦区芦苇生境水鸟多度最大, 围填海造成的生境类型的改变对鹳类、鹤类、鸻鹬类、雁鸭类水鸟的栖息地选择具有较大影响.结果强调围垦后生境的可利用性和人为干扰大小决定了水鸟的群落结构和空间分布.

在探索生态系统价值可复制、可推广、可示范的核算模式的基础上,如何合理应用生态系统价值核算结果、形成生态系统价值政策制度应用体系、促进生态系统服务价值由"核算值"向"政策点"转化是目前亟待解决的问题.本研究以福州市经济生态生产总值(GEEP)和生态系统生产总值(GEP)核算为切入点,对GEEP进行指标筛选,并计算绿金指数和单位面积价值量,分析其在政策制度设计中的应用模式.结果 表明:污染物吸收量、物种保育更新能值、湿地重度威胁面积占比、空气负氧离子释放量、耕地占用率、海洋围填海面积占比、固碳量、释氧量、草地覆盖变化率、海岸防护面积、固体废弃物环境退化成本是显著影响福州市GEEP核算结果的指标;福州市2015和2018年绿金指数分别为1.59和1.23,均高于全国水平;福州市各生态系统单位面积价值量大小依次为湿地生态系统＞森林生态系统＞农田生态系统＞草地生态系统＞海洋生态系统.基于福州市GEEP影响因素和绿金指数、单位面积价值量,本研究构建了福州市生态系统价值核算结果"进决策、进规划、进考核、进监测"的管理制度和模式,为我国形成助推生态文明建设的长效机理机制提供了理论依据.

沿岸鲸豚类栖息地易受人类活动的干扰,导致其分布和核心栖息地发生变化.珠江口-漠阳江口中华白海豚种群是目前所知全球范围内最大的种群,其中伶仃洋水域是其重要的栖息地.近年来,珠江口伶仃洋周边城市发展带来的人类活动增加,白海豚的生存压力日益增大,分析伶仃洋中华白海豚对栖息地环境变化的响应,研究对应的保护策略显得非常迫切.以多源陆地资源卫星Landsat为数据源,通过影像分析近43年珠江口伶仃洋围填海造成的海域流失,结合近20年来采用截线抽样法收集的海豚观测数据,运用含障碍核插值(Kernel interpolation with barriers)方法,分析白海豚的分布及核心栖息地的变化.结果显示:1986-2015年期间,研究区域内流失的海域面积为344.08km2;目击分布离人工海岸线的平均距离大于自然海岸线的平均距离,目击分布到自然海岸线和人工海岸线的平均距离均在减小,表明过去20年白海豚的栖息地使用选择发生了一些变化,被迫适应人类活动的干扰;1997-2016年白海豚的分布范围呈现先增加后减小,白海豚栖息地使用的重心偏向伶仃洋东部水域,核心栖息地趋向主航道和无人海岛附近水域萎缩,可能是海豚因海域食物资源减少而迫不得已的选择.不同时期,珠江口中华白海豚国家级自然保护区所覆盖的核心栖息地比例呈递减趋势,占比由79.9％下降到49.4％,当前有必要对保护区范围和功能区作出一些优化调整,以适应栖息地使用的变化格局.