許　妍，許自舟，2，梁　斌，洛　昊，鮑晨光，梁雅惠，馬明輝

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天津市濱海新區(qū)蘆葦濕地恢復(fù)適宜性評價(jià)

許妍1，許自舟1，2，梁斌1，洛昊1，鮑晨光1，梁雅惠1，馬明輝1

（1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023； 2.大連海事大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116026）

摘要：利用綜合評價(jià)模型，結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)的空間分析功能，以土地利用、土壤類型、坡度、降雨量和人類干擾活動(dòng)作為評價(jià)因子，對天津?yàn)I海新區(qū)蘆葦濕地恢復(fù)進(jìn)行了適宜性評價(jià)。結(jié)果表明，較適宜開展?jié)竦鼗謴?fù)的比例為21.46%，一般適宜比例為21.87%，不適宜比例占56.68%，其中較適宜濕地恢復(fù)的區(qū)域集中分布在北大港濕地自然保護(hù)區(qū)周邊、獨(dú)流減河下游、北塘入?？谝约把睾┩?，海河流域兩側(cè)也有零星分布。在適宜性評價(jià)基礎(chǔ)上，對未來蘆葦濕地恢復(fù)與建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了成效預(yù)評估，蘆葦對TC、TN、TP的年吸收通量約為1.3935×104、0.0258×104、0.0017×104t，能有效地減少入海排污壓力和污染物對近岸海域環(huán)境質(zhì)量的影響。研究結(jié)論可為天津濕地治理與生態(tài)恢復(fù)、土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、景觀優(yōu)化等提供理論依據(jù)和科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：濕地恢復(fù)； 適宜性； 濱海新區(qū)

［Foundation： Youth Program of National Natural Science Foundation of China，No.41301079； Youth Program of National Marine Science Foundation of China's State Oceanic Administration，No.2013125； Program of Strengthening the Ocean by Science and Technology of Tianjin City Government，No.KJXH2013-17］

濕地是分布于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間具有獨(dú)特水文、土壤、植被與生物特征的生態(tài)系統(tǒng)，享有“自然之腎”之稱。近幾十年來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，人口的大量增加和城市化進(jìn)程的不斷加快，我國濕地面臨生態(tài)環(huán)境破壞、自然景觀消失、生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能喪失等多種生態(tài)災(zāi)難［1］。為了更好地保護(hù)和開發(fā)利用濕地，國內(nèi)外都在積極采取措施阻止?jié)竦氐耐嘶蛳В瑵竦氐纳鷳B(tài)恢復(fù)與重建問題已成為生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的研究熱點(diǎn)。然而，并不是所有退化的濕地均適宜進(jìn)行恢復(fù)，因此，如何選擇最具濕地恢復(fù)潛力的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)治理以及依據(jù)濕地退化程度進(jìn)行恢復(fù)適宜性等級劃分是有效開展?jié)竦鼗謴?fù)與重建的重要前提。

濕地恢復(fù)適宜性分析是指在一個(gè)特定的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或者環(huán)境的某些要素對于實(shí)施濕地生態(tài)恢復(fù)的適宜程度。通過適宜性分析，有助于正確認(rèn)識區(qū)域條件的差異、生態(tài)的空間分異規(guī)律以及生態(tài)的適應(yīng)性，從而為引導(dǎo)區(qū)域濕地恢復(fù)與建設(shè)合理布局提供科學(xué)依據(jù)。自20世紀(jì)末以來，適宜性分析被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)、土地資源利用、森林開發(fā)保護(hù)、珍稀物種生境等方面［2-9］，但相關(guān)問題探討大多停留在描述性的分析階段。近年來，GIS技術(shù)和評價(jià)模型被廣泛應(yīng)用于適宜性評價(jià)［10-14］。在大尺度上直觀、準(zhǔn)確的對濕地適宜性進(jìn)行評價(jià)與分析，能極大地提高濕地恢復(fù)的效率，但目前圍繞濕地恢復(fù)的研究多集中于恢復(fù)方法、治理措施等方面，針對濕地恢復(fù)適宜性評價(jià)研究較少。因此，本文根據(jù)濕地生態(tài)環(huán)境及濕地恢復(fù)條件，運(yùn)用GIS空間分析技術(shù)和綜合評價(jià)法，開展天津?yàn)I海新區(qū)蘆葦濕地恢復(fù)的適宜性評價(jià)，以期為天津?yàn)I海新區(qū)蘆葦濕地的生態(tài)恢復(fù)和重建提供參考。

1　研究區(qū)概況

天津?yàn)I海新區(qū)（38°40′N～39°00′N，117°20′E～118°00′E）位于天津市東部臨海地區(qū)，海河流域下游，渤海灣頂端，南、北分別與河北省的黃驊市、豐南縣相接（圖1），陸域面積2 270 km2，海域面積3 000 km2，海岸線 153 km，是海洋生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)相互交匯的復(fù)合地帶。區(qū)內(nèi)年均氣溫12.6℃，年均降水量為 604.3 mm［15］； 地貌屬于濱海沖積平原，海拔高度1～3 m，地面坡度小于1/100000； 有海河、薊運(yùn)河、永定新河、獨(dú)流減河等主要河流穿流入海，濕地資源豐富、多樣化程度較高，主要包括灘涂沼澤、海灘涂、河口水域等自然濕地及鹽田、坑塘、水庫、水稻田等人工濕地。受自然因素和人為因素的影響，近年來天津?yàn)I海新區(qū)濕地面積急劇減少，濕地植被群落和種群結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。與20世紀(jì)60年代相比，天津?yàn)I海濕地蘆葦產(chǎn)量減少了約 50%，淡水魚類減少了30種，鳥類減少了20種，濕地水質(zhì)和物種多樣性均發(fā)生了較大變化［16］。

2　材料與方法

2.1指標(biāo)選擇與數(shù)據(jù)來源

濕地的恢復(fù)受多種因素制約。指標(biāo)的選取既要反映評價(jià)單元地域差異的本底特征，又要具有相對獨(dú)特性和不可替代性。相關(guān)研究表明，蘆葦是一種耐鹽堿性濕地植物，多生長于河岸、湖濱、池沼、溪邊淺水地區(qū)，土壤含水率、含鹽量對其生長具有重要作用［17-19］。因此，本文根據(jù)影響濕地恢復(fù)的主要因素和蘆葦?shù)纳L條件，綜合考慮地形、水文、土壤、土地利用等自然條件以及人為活動(dòng)干擾對濕地恢復(fù)的影響，結(jié)合天津?yàn)I海新區(qū)濕地現(xiàn)狀及相關(guān)調(diào)查實(shí)測數(shù)據(jù)，從土地利用、土壤類型、降雨量、坡度及交通路網(wǎng)等 5方面建立蘆葦濕地恢復(fù)適宜性的評價(jià)指標(biāo)體系。由于天津市濱海新區(qū)土壤含鹽量在 0.04%～2.568%［20］，符合蘆葦生長條件［21-22］，因此，文中未將土壤含鹽量單列指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

研究區(qū)高程數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站提供的SRTM DEM數(shù)據(jù)，分辨率為90 m，并運(yùn)用GIS技術(shù)獲取區(qū)域的坡度數(shù)據(jù)； 土地利用數(shù)據(jù)基于30 m LANDSAT TM遙感影像解譯獲得，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步解譯出包含蘆葦?shù)?、海涂、灘地、河流、湖泊、水庫與坑塘等濕地類型； 土壤類型來源于國際土壤資料與信息中心；

降雨量數(shù)據(jù)來源于天津市氣象站實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用 ArcGIS技術(shù)對降雨量進(jìn)行Kriging插值，得到反映研究區(qū)范圍的降雨量圖； 交通路網(wǎng)則利用研究區(qū)影像獲取道路情況，并利用 ArcGIS軟件中的

Bufferwizard工具進(jìn)行緩沖區(qū)分析，進(jìn)而間接測度人為干擾程度。

2.2等級劃分與評價(jià)方法

2.2.1等級劃分

目前，針對濕地恢復(fù)適宜性評價(jià)尚無統(tǒng)一、明確的標(biāo)準(zhǔn)。本研究在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上［17，23］，充分考慮天津?yàn)I海新區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征，依據(jù)對濕地恢復(fù)適宜性程度和限制性強(qiáng)度，將土地利用類型、坡度、土壤類型、水文條件及人為干擾等影響濕地恢復(fù)的主要指標(biāo)劃分為 3個(gè)等級，并分別賦值3、2、1，賦值越高代表越適宜進(jìn)行濕地恢復(fù)，反之亦然（表1）。其中，土地利用類型和土壤類型按照與濕地景觀類型越接近、含水量越多越適宜濕地恢復(fù)的原則進(jìn)行賦值； 坡度以 2°以內(nèi)作為形成濕地的最佳范圍； 降水作為影響水文過程空間不均勻性的第一主導(dǎo)因子，降雨量豐富的地區(qū)更有利于濕地恢復(fù)；交通路網(wǎng)則按照距離越近，人類干擾程度越大的原則，將距主要道路的距離分為0～200 m和大于200 m兩個(gè)等級。

2.2.2綜合評價(jià)

運(yùn)用 ArcGIS技術(shù)進(jìn)行圖像數(shù)字化，獲取評價(jià)指標(biāo)的屬性數(shù)據(jù)并建立空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行濕地恢復(fù)適宜性評價(jià)。首先，對單項(xiàng)指標(biāo)的適宜性情況進(jìn)行分析（圖 2）； 然后，采用逐級分層歸并方法，將平行獨(dú)立的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行等權(quán)疊加，綜合分析自然環(huán)境因素的適宜性分布特征以及人類活動(dòng)影響度的空間分布； 最終計(jì)算得到濕地恢復(fù)的適宜性指數(shù)，并采用 Natural break分級分類法將濕地適宜性水平分為較適宜、一般適宜和不適宜 3個(gè)等級（表 2），得到天津?yàn)I海新區(qū)濕地恢復(fù)適宜性的空間分布情況。

表1　單項(xiàng)指標(biāo)濕地恢復(fù)適宜性得分Tab.1　The suitability score of single indicators of wetland restoration

圖2　濕地恢復(fù)適宜性評價(jià)的單項(xiàng)指標(biāo)分布情況Fig.2　The single index of wetland restoration evaluation

式中，S為濕地恢復(fù)的適宜性指數(shù)，Yi為指標(biāo)值，wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，i為指標(biāo)數(shù)。

3　結(jié)果與分析

3.1適宜性評價(jià)結(jié)果分析

通過對天津?yàn)I海新區(qū)濕地恢復(fù)適宜性結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出，受自然環(huán)境和人類活動(dòng)兩方面因素的綜合影響，濱海新區(qū)內(nèi)適宜開展蘆葦濕地恢復(fù)的區(qū)域具有明顯的空間分異特征（圖3）。其中，較適宜區(qū)域綜合評價(jià)值在 6～9之間，一般適宜區(qū)域綜合評價(jià)值在5～6之間，不適宜恢復(fù)區(qū)域綜合評價(jià)值在3～5之間。

較適宜區(qū)所占比例為 21.46%，集中分布在北大港濕地自然保護(hù)區(qū)、北塘入海口和海河流域兩側(cè)，其中，北大港濕地包括北大港水庫、沙井子水庫、錢圈水庫、獨(dú)流減河下游和沿海灘涂，周邊河流縱橫交錯(cuò)，有獨(dú)流減河、子牙新河等十一條河流，是天津市最大的蘆葦濕地分布區(qū)，但近年來，受養(yǎng)殖發(fā)展影響，自然保護(hù)區(qū)內(nèi)蘆葦沼澤面積較 1984年減少了 16.3%，尤其是獨(dú)流減河下游兩河道間和沙井子水庫南側(cè)蘆葦沼澤破壞十分嚴(yán)重，蘆葦沼澤面積分別減少了55%和54%［24］。因此，這一區(qū)域既是蘆葦濕地恢復(fù)的適宜區(qū)，也是重點(diǎn)區(qū)域。北塘入?？谔幍谋碧了畮?、黃港水庫等區(qū)域地勢低平，地下潛水位較淺，廣泛形成了隱域性草甸、潮土、沼澤土等，適宜蘆葦種植和濕地恢復(fù)。而海河流域由于人類過度開發(fā)，適宜開展?jié)竦鼗謴?fù)的區(qū)域較少，僅沿河道兩側(cè)呈零散分布。

一般適宜區(qū)域所占比例為 21.87%，主要分布在北大港自然保護(hù)區(qū)的西部和北部，北塘水庫和黃港水庫外圍區(qū)域，白河、薊運(yùn)河兩側(cè)及二者交匯處和濱海新區(qū)北部地區(qū)，其中部分區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)有蘆葦分布區(qū)，這些區(qū)域多為海涂、灘地等用地類型，濕地可恢復(fù)性僅次于水體，相對較適宜區(qū)而言，該區(qū)域降雨量有所減少但仍較為豐富，且地勢低洼易澇、長期或季節(jié)積水。總體上，該區(qū)域適宜濕地恢復(fù)的程度僅次于較適宜區(qū)，適于開展蘆葦濕地建設(shè)和恢復(fù)。

不適宜進(jìn)行濕地恢復(fù)的區(qū)域比例為 56.68%，主要為城鄉(xiāng)、工礦以及居民用地集中區(qū)。從用地類型上看，公路、城鎮(zhèn)、工業(yè)、鐵路作為城市景觀類型本身不適于開展?jié)竦鼗謴?fù)，而農(nóng)村旱地、果園、草地和灌木、林地、疏林等亦不屬于濕地類的景觀類型，且人為干擾較大，因此，該區(qū)域無論從自然因素還是人為因素角度均不適宜進(jìn)行濕地恢復(fù)和蘆葦種植。

3.2蘆葦濕地恢復(fù)的成效預(yù)評估

依據(jù)濕地恢復(fù)適宜性綜合評價(jià)結(jié)果，結(jié)合目前天津市濱海新區(qū)的濕地分布現(xiàn)狀（圖4），考慮污染物在入?？诘膮R集情況及對入海污染物削減等需求，重點(diǎn)確定了北塘入?？?、海河入?？诤酮?dú)流減河入?？?大重點(diǎn)蘆葦濕地恢復(fù)與建設(shè)區(qū)域（圖5）。對原有蘆葦生長但目前已被破壞的適宜區(qū)采取種植、補(bǔ)種蘆葦植物等措施； 對沒有蘆葦?shù)m宜蘆葦生長的地區(qū)開展蘆葦濕地建設(shè)工程。其中，北塘入?？跀M優(yōu)先開展?jié)竦匦迯?fù)的面積為20.9 km2、海河入海口濕地修復(fù)的面積為2.12 km2、獨(dú)流減河入海口濕地修復(fù)的面積為12.7 km2。

圖4　天津市濱海新區(qū)濕地分布情況Fig.4　The distribution of wetlands in the Binhai new area

圖5　濱海新區(qū)主要蘆葦濕地恢復(fù)與建設(shè)區(qū)域Fig.5　The main area of reed wetland restoration and construction

依據(jù)馬明輝等［25］對環(huán)渤海濕地蘆葦 TC、TN、TP吸收通量的研究結(jié)果，取3個(gè)航次的生物量平均值881.83 g/m2作為天津?yàn)I海新區(qū)蘆葦單位面積生物量值，運(yùn)用單位面積生物量與總面積之積計(jì)算得出濱海新區(qū) 3大流域入?？谔幍奶J葦總生物量分別為1.843×104、0.187×104、1.112×104t。按照蘆葦TC、TN、TP的平均含量分別為44.35、0.82、0.055 t進(jìn)一步估算得出濱海新區(qū)恢復(fù)蘆葦濕地后，蘆葦對TC、TN、TP的吸收通量約為1.3935×104、0.0258×104、0.0017×104t（如表3所示）。由此可見，蘆葦濕地在碳循環(huán)及凈化水環(huán)境中具有重要生態(tài)功能。通過蘆葦濕地種植與恢復(fù)，可達(dá)到增強(qiáng)主要污水排海通道的自然降解能力，減少入海排污壓力和污染物對近岸海域環(huán)境的影響，能夠?yàn)樘旖蚪段廴疚锶牒－h(huán)境消減提供依據(jù)，也可為天津?yàn)I海蘆葦濕地保護(hù)規(guī)劃以及沿岸污水處理效益分析提供參考。

表3　三大重點(diǎn)恢復(fù)區(qū)蘆葦濕地年吸收通量計(jì)算結(jié)果Tab.3　The result of reed wetland absorption flux in three key recovery areas

4　討論與結(jié)論

（1）在闡釋濕地恢復(fù)適宜性內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，從自然因素和人為干擾兩方面選取土地利用、土壤類型、坡度、降雨量及交通路網(wǎng)等指標(biāo)，采用綜合評價(jià)法對天津市濱海新區(qū)蘆葦濕地恢復(fù)適宜性進(jìn)行了實(shí)證研究。結(jié)果表明，濱海新區(qū)較適宜開展?jié)竦鼗謴?fù)的比例為 21.46%，主要分布在北大港濕地自然保護(hù)區(qū)周邊、獨(dú)流減河下游、北塘入?？谝约把睾┩?，海河流域兩側(cè)也有零星分布。

（2）依據(jù)已有濕地蘆葦 TC、TN、TP年吸收通量的研究結(jié)果，對濱海新區(qū)北塘入?？凇⒑：尤牒？诤酮?dú)流減河入?？谖磥砣笾攸c(diǎn)區(qū)域的蘆葦濕地恢復(fù)成效進(jìn)行了預(yù)評估，結(jié)果表明蘆葦濕地恢復(fù)后，對 TC、TN、TP的年吸收通量約為 1.3935×104、0.0258×104、0.0017×104t，能有效的減少入海排污壓力和污染物對近岸海域環(huán)境質(zhì)量的影響。

（3）濕地恢復(fù)的適宜性評價(jià)結(jié)果可為天津?yàn)I海新區(qū)蘆葦濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建提供參考，避免因盲目采取生態(tài)恢復(fù)手段和措施，而造成區(qū)域生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步破壞和資源浪費(fèi)。但考慮到濱海新區(qū)正處于快速發(fā)展階段，文中使用數(shù)據(jù)與實(shí)際相比可能會存在一定的滯后性，因此，開展?jié)竦匦迯?fù)時(shí)應(yīng)結(jié)合適宜性評價(jià)結(jié)果，進(jìn)行實(shí)地現(xiàn)場勘查，對適宜性結(jié)果進(jìn)行核實(shí)與驗(yàn)證。

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（本文編輯： 康亦兼）

Suitability evaluation of reed wetland restoration in the Tianjin Binhai New Area

XU Yan1，XU Zi-zhou1，2，LIANG Bin1，LUO Hao1，BAO Chen-guang1，
LIANG Yan-hui1，MA Ming-hui1
（1.National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China； 2.Dalian Maritime University，Environmental science and Engineering College，Dalian 116026，China）

Received: Apr.22，2015

Key words:Wetland restoration； suitability； Binhai New Area

Abstract:In this study the evaluation of reed wetland restoration in the Tianjin Binhai New Area has been carried out using a combined comprehensive evaluation model and spatial analysis function methodology，which utilized land use，soil type，slope，rainfall and human activity as evaluation factors.It has been found that the 21.46% and 21.87% regions were suitable for developing wetland restoration，whereas the 56.68% region was not.The most suitable regions for wetland restoration were determined to be the area surrounding the Wetland Nature Reserve，the downstream area of the Duliujan River，the Beitang estuary，the coastal tidal flats in the north port，and along various locations on both sides of the Haihe River basin.Based upon the results of the suitability evaluation，we suggest key areas of future wetland restoration and construction.Reed absorption fluxes of TC，TN and TP were about 1.3935×104t，0.0258×104t，0.0017×104t，can effectively reduce the effects of sea pollution and contaminants on the near shore environmental quality.The results given within this study provide a scientific basis for the ecological restoration，land use structure adjustment and landscape optimization.for the management of Tianjin wetland.

中圖分類號：X37

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3096（2016）03-0101-07

doi：10.11759/hykx20150422003

收稿日期：2015-04-22； 修回日期： 2015-07-23

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（41301079）； 國家海洋局青年海洋科學(xué)基金（2013125）； 天津科技興海項(xiàng)目（KJXH2013-17）

作者簡介：許妍（1981-），女，遼寧省營口人，博士，助理研究員，主要從事海洋生態(tài)環(huán)境評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評估與生態(tài)區(qū)劃研究，E-mail：yxu@nmemc.org.cn； 馬明輝（1962-），通信作者，研究員，E-mail：mhma@nmemc.org.cn