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.

海岸带湿地是生物多样性最丰富、生产力最高、最具价值的生态系统之一.然而近年来,随着城市化和工业化进程的加快,我国海岸带地区的土地利用正发生深刻变化,生态风险凸显.利用2000、2005、2010和2015年的Landsat TM/ETM+和Landsat 8 OLI遥感影像,融合行政区划图与地形图,并引入一个评价多元海洋、海岸带利用对栖息地造成风险的模型,即Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs (InVEST)模型中的栖息地风险评价(Habitat Risk Assessment,HRA),模型评价闽三角海岸带滩涂湿地的生态风险.结果表明:(1)闽三角海岸带滩涂湿地风险以低风险为主;(2)泉州地区的风险面积最大(约4389.91 hm2),漳州地区最小(约4630.73 hm2);(3)修正面积影响的情况下,其他建设用地造成的暴露和影响较大,耕地造成的暴露和影响最小.不同区域滩涂湿地风险程度的可视化表达,可以揭示滩涂湿地高风险地区以及高风险的产生原因,便于管理者对滩涂湿地采取精准的保育措施.

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据.长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境.为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响.结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P＜0.01).2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P＜0.05).此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P＜0.05).3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P＜0.05),而株高无显著差异(P＞0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功.4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子.丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义.

以生态系统健康理论为基础,从资源环境、景观生态、人类活动3个方面,按活力、组织力和恢复力3个子系统选取了10个代表性指标,构建了遥感技术支持下的海岸带陆域生态系统健康评价指标体系,并耦合TOPSIS模型和VOR生态系统健康度量模型对江苏中部海岸新洋港至川东港岸段进行了应用评价.研究结果表明:江苏中部海岸生态系统健康状态处于健康和良好的区域占27.62％,一般占60.94％,较差和差占11.44％,整体生态健康状况中等偏好.从地物类型和空间分布来看,斗龙港至四卯酉河岸段以滩涂植被、农田和围海养殖区为主,植被和水体对气候调节有积极作用,整体生态健康状况良好;四卯酉河至王港岸段由于大丰港建设,港区陆域植被覆盖率低、热岛效应强,建筑将原本连通的自然景观隔断,导致斑块数量增多,斑块面积减小,加剧了景观破碎化,对原有海岸带生态系统产生一定的破坏,生态健康状况相对较差;此外,新洋港至斗龙港岸段以及川东港岸段以自然保护区湿地为主,植被覆盖度高,人为干扰程度小,生态健康状况也较好.由于该耦合模型评价方法直接基于遥感监测数据,且无需赋予指标权重,因此研究结果相对更加客观,更能反映海岸带生态系统的实际健康状况.

滨海湿地生态修复已成为阻止海岸带生态系统退化、保护生物多样性以及提供生态服务的关键措施.以长江口原生盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,选取崇明东滩新生滩涂湿地为研究区域,通过沿潮滩高程梯度的海三棱藨草植株斑块的移植实验,探究胁迫梯度假说和互惠理论(即种内的正相互作用)对长江口海三棱藨草种群恢复的指导意义.研究结果显示:(1)在一定的胁迫梯度范围内(潮滩高程2.0 m以上),增大种植斑块可以促进海三棱藨草的种内正相互作用,显著提高种植斑块的存活率和植株密度(P＜0.05);(2)潮滩水文动力沉积条件与潮滩高程梯度密切相关(P＜0.05),水文动力沉积作用对海三棱藨草定居和生长的胁迫随高程梯度下降而增强.潮滩高程2.0 m以下处强烈的水文动力条件干扰限制了生物-物理因素的正反馈作用.滨海湿地盐沼植被修复工作的成功率可以通过改进种植方式,增强种内的正相互作用得到极大的提高.研究可为开展大规模滨海湿地盐沼植被修复工程和提高生态修复效率提供科学依据和技术支持.