戴志軍, 周曉妍, 王杰, 胡寶清

1. 華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200062;

2. 南寧師范大學(xué)北部灣環(huán)境演變與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西 南寧 510310

紅樹林潮灘作為地球上最富有生物量和極高生產(chǎn)力的區(qū)域之一, 是人類和許多生物物種的基本活動(dòng)場所和重要的棲息場所(Murray et al, 2019;Simard et al, 2019; Van der Stocken et al, 2019)。同時(shí),紅樹林普遍生長在熱帶或亞熱帶陸海動(dòng)力頻繁作用的潮間帶區(qū)域, 尤以河口和港灣地區(qū)分布廣泛, 不僅是抵御洪水和風(fēng)暴潮侵襲的天然屏障, 而且是碳捕集存貯、轉(zhuǎn)換營養(yǎng)鹽和凈化污染的理想容器(Van der Stocken et al, 2019), 其潮灘泥沙的沖淤動(dòng)態(tài)演替更是敏銳地反映河流和海洋物質(zhì)供給多寡與水動(dòng)力的強(qiáng)弱(Swales et al, 2015; Murray et al, 2019;Simard et al, 2019)。故, 河口紅樹林潮灘不僅可作為表征陸海物質(zhì)交換與動(dòng)力變化的環(huán)境天然指示器,也為地球系統(tǒng)科學(xué)研究的關(guān)鍵帶之一(Gilman et al,2008; Gallagher, 2012; Swales et al, 2015; Murray et al, 2019; Van der Stocken et al, 2019)。紅樹林潮灘的沉積與動(dòng)力地貌過程是全球未來海岸計(jì)劃(Future Earth Coasts, https://www.futureearthcoasts.org/)的焦點(diǎn)議題之一(Kremer et al, 2005)。

然而, 作為全球資源的重要組成, 過去60 年間,地球上約1/3 的紅樹林因氣候變化、海面上升以及圍填海、圍塘養(yǎng)殖等自然環(huán)境變化與人類活動(dòng)干擾而出現(xiàn)永久性損失(Atwood et al, 2017; Van der Stocken et al, 2019)。高強(qiáng)度圍墾、填海造陸及沿海岸線侵蝕防護(hù)工程建設(shè)占據(jù)紅樹林潮灘或砍伐紅樹林已成為海岸帶紅樹林潮灘損失的主要原因(Gilman et al, 2008), 在亞洲、美洲和歐洲尤其突出(Fagherazzi, 2013)。在當(dāng)前全球變暖和風(fēng)暴潮等極端天氣加劇的狀態(tài)下, 河口紅樹林潮灘面臨快速侵蝕后退的風(fēng)險(xiǎn)(Danielsen et al, 2005)。我國在“十三五”規(guī)劃提出的國家重大生態(tài)修復(fù)工程“南紅北柳”, 明確指出需加強(qiáng)對(duì)紅樹林的定植與生態(tài)恢復(fù)工作。顯然, 迫切需要加深對(duì)紅樹林潮灘的沉積動(dòng)力過程的理論分析, 在自然過程和人類活動(dòng)影響背景下, 探討和辨識(shí)紅樹林潮灘沖淤演變的主控機(jī)制, 研究紅樹林潮灘生物地貌行為對(duì)陸海水沙變化的響應(yīng), 進(jìn)而對(duì)當(dāng)前紅樹林潮灘面臨的風(fēng)險(xiǎn)做出科學(xué)評(píng)估, 并提出防范對(duì)策。

1 沉積動(dòng)力研究進(jìn)展

世界絕大部分紅樹林位于大陸邊緣, 其潮灘沉積具有河流起源的礦物成分(Swales et al, 2015), 陸域水沙的變化將影響紅樹林潮灘沉積過程。同時(shí),生長發(fā)育在灘涂平均海平面位置附近的紅樹林不僅能有效降低波浪或潮流作用, 而且通過捕集泥沙引起潮灘淤高且向海淤漲, 由此在一定程度緩解海面上升侵蝕海岸與淹沒陸地的威脅, 而潮灘向海淤漲又給紅樹林的擴(kuò)展提供了新的灘地空間。紅樹林潮灘沉積動(dòng)力的研究主要聚焦于紅樹林消能及泥沙捕集效應(yīng)、紅樹林潮灘生物地貌過程以及風(fēng)暴與海面變化的影響等方面。

1.1 紅樹林消能及泥沙捕集

紅樹林消能及其泥沙捕集行為是維持紅樹林潮灘淤漲及免遭海面上升侵蝕的重要因素(張喬民等, 1996; Swales et al, 2015 )。支撐根與板狀根叢生的紅樹林能有效降低波高及減緩波能的現(xiàn)象直至19 世紀(jì)晚期才引起關(guān)注(Alongi, 2009)。最為顯著的案例是2004 年印度洋海嘯期間, 巨大的波能經(jīng)紅樹林大幅削減, 庇護(hù)了紅樹林后緣村莊安然無虞(Danielsen et al, 2005)。隨后, 關(guān)于越南紅河三角洲及澳大利亞的報(bào)道稱, 每隔約100m 距離, 紅樹林可削減高達(dá)20%的風(fēng)浪和涌浪波高(Mazda et al,1997; Brinkman, 2006)。Horstman 等(2014)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn), 水深變化會(huì)導(dǎo)致紅樹林消浪效率相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外, 植株差異對(duì)波能耗散的影響研究也存在較大分歧, 如 Massel 等(1999)發(fā)現(xiàn)在較高的紅樹林地帶, 隨著水深增大其波能衰減強(qiáng)度反而減小, 而Quartel 等(2007)于越南觀測到紅樹林區(qū)域隨水深增大而摩阻系數(shù)呈指數(shù)增加。國內(nèi)張喬民等(1996)通過對(duì)華南不同地區(qū)紅樹林潮灘的動(dòng)力觀測, 發(fā)現(xiàn)紅樹林及復(fù)雜地面根系對(duì)水流具有明顯滯緩效應(yīng), 其流速僅及相應(yīng)潮汐水道流速的1/13～1/6。可見, 波流衰減強(qiáng)弱和紅樹林植被根莖密度、莖長與水深等直接相關(guān)。

同時(shí), 紅樹林存在和擴(kuò)張對(duì)潮間帶水動(dòng)力和懸沙-底沙輸運(yùn)等沉積過程有直接影響, 即紅樹林根莖可通過消浪與緩流作用, 降低水體紊動(dòng)、促進(jìn)泥沙沉降和穩(wěn)定灘面地貌(Carlton, 1974; 張喬民 等,1995; Furukawa et al, 1997; Gilman et al, 2008;Swales et al, 2015)。紅樹林改變水動(dòng)力流向和潮汐的不對(duì)稱性, 導(dǎo)致漲潮期泥沙沉降增強(qiáng)、沉積通量增大, 同時(shí)植被根莖葉表面亦可截留部分泥沙, 由此增加灘面沉積速率(Chen et al, 2018)。Furukawa等 (1997)的研究指出, 紅樹林在一次大潮漲潮期間可捕獲整個(gè)大小潮期間沉降泥沙的80%, 相當(dāng)于每年導(dǎo)致潮灘淤高10mm。張喬民 等(1996)研究表明以紅海欖為主的紅樹林區(qū)潮灘年均沉積厚度達(dá)4.1mm。Stokes 等(2009)進(jìn)一步表明, 假定沒有紅樹林植被捕獲泥沙, 潮灘高程將年均降低9～38mm。然而, 紅樹林種群密度的變化亦能影響潮灘泥沙的捕集過程。如紅樹林零星分布的澳大利亞部分河口潮灘處于侵蝕中, 即并沒有發(fā)現(xiàn)植被捕獲泥沙的現(xiàn)象(Wolanski, 1995)。此外, 不同動(dòng)力環(huán)境的紅樹林捕集泥沙效應(yīng)也有差異, 如一次大潮期間紅樹林捕獲的泥沙總量中, 以河流作用為主的紅樹林潮灘捕獲的陸源泥沙可占65%。由于紅樹林潮灘監(jiān)測的困難性, 目前紅樹林潮灘消浪和泥沙捕獲的定量研究還很有限。

1.2 紅樹林潮灘生物地貌行為

紅樹林潮灘生物地貌過程需要辨識(shí)植被—光灘—潮溝等不同地貌單元的演變過程和驅(qū)動(dòng)機(jī)制, 明確水沙動(dòng)力因子和紅樹林的動(dòng)態(tài)作用過程(Murray et al, 2008)。陸海水沙輸移過程的變化會(huì)顯著影響河口海岸紅樹林潮灘地貌發(fā)育。近期研究顯示西澳大利亞的坎布里奇灣-奧德河地區(qū), 沿著大量淡水定期輸入的河道, 鹽生植物在新淤漲的沙島定植, 當(dāng)河流流量和波浪的直接影響大大減弱時(shí), 潮汐作用會(huì)造成大面積的植被裸露(Thom et al, 1975)。弗萊河三角洲由海洋動(dòng)力輸入河口的細(xì)粒泥沙凈通量約為河流輸沙量的10 倍, 紅樹林可捕獲1/4 河流輸入的黏土沉積, 使得部分沙洲年淤積速率達(dá)40mm(Wolanski et al, 1998)。改變紅樹林植被和生物膜特性會(huì)導(dǎo)致不同的地貌穩(wěn)定狀態(tài), 植被可影響或者控制泥沙捕獲效率和灘面形態(tài)調(diào)整(Kitheka et al,2002)。Walsh 等(2004)利用沉積學(xué)和放射性核素?cái)?shù)據(jù)建立紅樹林地貌進(jìn)積的概念模型, 發(fā)現(xiàn)潮間帶侵蝕和淤積現(xiàn)象并存, 其中最大的淤積速率出現(xiàn)在中潮帶。Kakeh 等(2016)通過構(gòu)建包括懸浮泥沙沉積、波浪和水流驅(qū)動(dòng)的侵蝕、生物膜泥沙穩(wěn)定和植被穩(wěn)定灘面綜合模型, 提出紅樹林冠層被水淹沒的部分對(duì)水體懸沙并未有明顯阻礙作用, 因此捕獲泥沙的效應(yīng)可被忽略。

近期Leonardi 等(2016)的研究結(jié)果證實(shí), 生物地貌形態(tài)與潮灘橫向?qū)挾?、鹽沼邊緣形態(tài)、局地水動(dòng)力過程以及泥沙來源密切相關(guān)。Bouma 等(2016)發(fā)現(xiàn), 灘面逐漸淤積與先鋒植被的空間分布特征及演變相關(guān), 潮周期和季節(jié)性過程可以導(dǎo)致灘面高程隨時(shí)間變化, 裸灘和濕地植被交界陡坎的演變可以指示海陸相互作用強(qiáng)弱, 該過程也與沉積物來源總量和特征相關(guān)。Phillips(2018)認(rèn)為, 波浪特性與能量耗散間的關(guān)系、潮溝系統(tǒng)發(fā)育以及紅樹林與洪水、鹽度及沉積物等的相互作用, 都將影響紅樹林潮灘的穩(wěn)定性、抵抗力和恢復(fù)力。張喬民 等(1997a)在研究華南紅樹林生物地貌時(shí), 提出紅樹林潮灘剖面具有上凹、上凸、陡坡及切割等4 種形態(tài), 其剖面發(fā)育形態(tài)和不同的紅樹林種群結(jié)構(gòu)、種群擴(kuò)張與促淤行為密切相關(guān)。此外, 近期Hu 等(2020)利用激光高程測量儀對(duì)紅樹林潮灘進(jìn)行監(jiān)測, 發(fā)現(xiàn)紅樹林植被是影響沉積物堆積與灘面高程變化的主要因素。Nardin 等(2018)研究越南湄公河三角洲紅樹林和灘面沉積、地貌演變之間的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn), 沉積物中砂含量百分比與植被密度顯著正相關(guān), 河流泥沙的多寡和向岸輸沙動(dòng)力共同控制紅樹林的定植和擴(kuò)張。

潮溝是紅樹林生物地貌的重要組成, 對(duì)于潮間帶水沙輸運(yùn)和岸灘遷移過程有顯著意義(Wolanski et al, 1980)。Green 等(2012)研究了新西蘭亨德森潮溝中泥沙輸移的時(shí)空過程與特征, 發(fā)現(xiàn)在暴雨和風(fēng)作用下, 泥沙輸運(yùn)規(guī)模將大大增強(qiáng), 形成強(qiáng)泥沙再懸浮環(huán)境, 顯著沉積在植被植被帶中。Horstman 等(2015)在泰國安達(dá)曼海岸紅樹林潮灘中進(jìn)行現(xiàn)場觀測, 結(jié)合數(shù)值模型發(fā)現(xiàn), 潮灘沉積速率主要受地貌特征和相對(duì)海拔的影響。Vandenbruwaene 等(2015)在有植被和無植被潮灘上測量水流模式和地貌特征,強(qiáng)調(diào)植被不僅作為障礙物降低了水流速度, 且其微地貌也會(huì)對(duì)落潮水流及岸灘產(chǎn)生影響。生物植被—地貌相互作用對(duì)景觀演化起著關(guān)鍵性的控制作用。Van Maanen 等(2015)構(gòu)建了砂質(zhì)紅樹林生態(tài)地貌動(dòng)力學(xué)模型, 發(fā)現(xiàn)紅樹林可促進(jìn)潮溝的形成和分汊,也是植被引起岸灘侵蝕閾值增加的原因。Lacy 等(2018)研究表明, 鹽沼潮溝內(nèi)隨著潮汐能量增加,潮間帶平均懸沙通量由凈輸移向陸變?yōu)閺?qiáng)烈向海灣輸移的大小潮變化特征, 潮溝和灘地地貌的持續(xù)發(fā)育能夠促進(jìn)潮灘系統(tǒng)保持健康。

1.3 紅樹林潮灘對(duì)風(fēng)暴潮及海面上升的響應(yīng)

紅樹林潮灘也易受風(fēng)暴、海面上升和人為干擾的影響而發(fā)生變化(Carlton, 1974; Punwong et al,2013)。風(fēng)暴潮和洪水期間引起的泥沙輸移極為顯著,往往造成離岸沙壩(淺灘)或沿岸區(qū)域的垂向堆積和向岸遷移, 為潮間帶紅樹林系統(tǒng)提供重要的泥沙來源, 促進(jìn)泥沙沉積和灘面穩(wěn)定(Sallenger, 2000)。Woodroffe 等(2016)探討了澳大利亞達(dá)爾文淺灘灣內(nèi)紅樹林植被覆蓋的貝殼堤地貌對(duì)特蕾西風(fēng)暴過程的響應(yīng), 發(fā)現(xiàn)高能作用會(huì)造成泥沙向岸凈輸移和部分植被破壞。紅樹林發(fā)育形成的潮灘剖面也能增加潮間帶對(duì)波能的反射, Gelfenbaum 等(2007)結(jié)合野外觀測和數(shù)值模擬, 發(fā)現(xiàn)紅樹林植被顯著改變蘇門答臘海岸風(fēng)暴期間的洪水水位和流速, 植被內(nèi)出現(xiàn)部分淤積。Whelan 等(2009)評(píng)估了威爾瑪颶風(fēng)對(duì)美國佛羅里達(dá)州國家公園沿岸紅樹林地貌高程的影響,顯示風(fēng)暴事件帶來37.0mm 厚的沉積物, 一年后由于侵蝕作用灘面高程下降10.0mm, 同時(shí)地下過程對(duì)灘面穩(wěn)定有重要作用。M?ller 等(2014)借助室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)植被可以減弱60%的波高, 即使在水位和波高最大的時(shí)候, 這種削弱作用也是明顯的。風(fēng)暴期間, 波浪會(huì)破壞植被莖稈而減少耗散, 但發(fā)達(dá)根系仍會(huì)保護(hù)灘面, 增強(qiáng)灘面的抗侵蝕能力(Horstman et al, 2015)。然而, 對(duì)美國近20 年8 個(gè)歷史颶風(fēng)引起的波浪作用與鹽沼沉積演變耦合分析發(fā)現(xiàn), 數(shù)目較多、平均振幅在2.4m 的中等風(fēng)暴亦將造成潮灘嚴(yán)重退化, 更強(qiáng)的颶風(fēng)會(huì)造成短期的沉積擾動(dòng)(Leonardi et al, 2016)。此外, Casta?eda-Moya 等(2010)和Smoak 等(2013)先后發(fā)現(xiàn)美國佛羅里達(dá)海岸和埃弗格萊茲國家公園紅樹林潮灘沉積物淤積、有機(jī)碳埋藏以及營養(yǎng)物質(zhì)累積過程受颶風(fēng)和海面變化的影響, 從而顯著改變紅樹林植被動(dòng)力地貌的發(fā)育模式與趨勢。

紅樹林與潮汐水位有一定的關(guān)系, 其往往生長在平均海面或稍上與大潮平均高潮位之間(張喬民等, 1997b)。故海面變化通過影響潮位而作用于紅樹林潮灘植被地球化學(xué)循環(huán)和水沙動(dòng)力沉積過程, 直接影響岸灘地貌的沖淤。長期來看, 海面上升將引起先前堆積的離岸水下沉積物向岸輸移增加, 但濱海潮灘也易受到海面加速上升的影響, 若潮灘沉積物垂向沉積有限或者穩(wěn)定性偏弱, 則其侵蝕和被淹沒的風(fēng)險(xiǎn)將大大增加(張喬民 等, 1997b; Fitzgerald et al, 2008)。Ellison(2008)利用137Cs 和210Pb 分析過去50～200 年間開曼群島的泥沙淤積過程并重建紅樹林的地質(zhì)歷史分布, 表明紅樹林與海面隨著時(shí)間的推移同步上升。如果有合適的潮差和沉積物供應(yīng),紅樹林可避免被淹沒, 但全球大多數(shù)區(qū)域目前海面上升速率已超過灘面垂向淤積速率。Lovelock 等(2015)基于河流入海泥沙總量減少和海面高上升速率的背景進(jìn)行數(shù)值模擬, 分析了印度洋-太平洋地區(qū)紅樹林潮灘灘面高程變化, 顯示69%地區(qū)的海面上升速率超過了灘面淤積速率, 模型表明在低潮差和低沉積物供應(yīng)的地點(diǎn), 紅樹林最早可能在2070 年就會(huì)被淹沒。近期, 羅紫丹 等(2017)的研究則發(fā)現(xiàn)北部灣英羅港紅樹林向陸或向海遷移取決于全球海面上升、地殼上升和潮灘自身沉積等因素強(qiáng)弱對(duì)比。傅海峰 等(2014)指出紅樹林分布的變化也受控于海面上升和海堤阻隔的雙重作用。Woodroffe 等(2016)綜合論述了紅樹林沉積動(dòng)力對(duì)相對(duì)海面上升的響應(yīng), 千年時(shí)間尺度上紅樹林適應(yīng)海面變化, 其地貌高程必須與海面上升和地面沉降速度總和相當(dāng)。然而, 諸多的人類干擾活動(dòng)降低了紅樹林適應(yīng)海面變化的能力。與此同時(shí), 人為干擾尤其流域建壩導(dǎo)致入海水沙減少, 將影響紅樹林潮灘的變化。Anthony 等(2015)則認(rèn)為上游泥沙急遽減少已導(dǎo)致湄公河三角洲紅樹林潮灘淪陷萎縮。Ardón 等(2013)則提出入海徑流的變化可能誘發(fā)鹽水入侵潮灘, 這將導(dǎo)致其鹽堿化加劇。Bayen (2012)系統(tǒng)總結(jié)和回顧了紅樹林鹽沼響應(yīng)流域水沙、氣候和污染等方面的研究, 指出水文條件的改變可能是引起紅樹林衰亡的重要因素。

2 紅樹林潮灘沉積動(dòng)力研究的幾個(gè)關(guān)鍵問題

2.1 紅樹林潮灘波流動(dòng)力的橫向衰減

波流在潮灘上的遞變過程是潮灘底部床面阻力、植被以及漲落潮水位等共同作用所致。鹽沼潮灘的觀測研究已表明, 不同波譜在鹽沼的衰減規(guī)律具有顯著差異性, 植被冠層、近底層生物量都會(huì)造成波與流的變化(Leonard et al, 2006; Foster-Martinez et al, 2018)。紅樹林植被與鹽沼有相似之處,但更有差異。如紅樹植株在潮灘的盤根能極大降低低水位時(shí)的波流, 而茂密冠層則可能損耗相對(duì)高水位時(shí)的波流能量。同時(shí), 不同物種或生長期的紅樹林植株的高度、根、莖、葉也有明顯不同; 紅樹林潮灘局地環(huán)流、湍流及剪切應(yīng)力隨漲落潮及風(fēng)暴潮等不同水文條件的改變發(fā)生變化。簡而言之, 針對(duì)波流動(dòng)力在紅樹林潮灘的橫向衰減, 亟需分析潮間帶紅樹林植被密度、根莖葉及冠層形態(tài)與紅樹林阻水特性的定量關(guān)系, 辨清波浪、潮流在紅樹林潮灘的橫向傳播與耗散過程, 從區(qū)域尺度提出紅樹林植被形態(tài)和波流在潮間帶能耗的解析關(guān)系, 這既是研究區(qū)域紅樹林潮灘如何防洪御潮擋浪的基礎(chǔ), 也是紅樹林怎樣合理人工栽培以達(dá)到最大消能行為的理論支撐。

2.2 紅樹林潮灘動(dòng)力—沉積—地貌—植被的耦合過程

正如前述, 紅樹林可改變潮灘動(dòng)力條件, 水文動(dòng)力的強(qiáng)弱決定水體懸沙濃度及輸運(yùn)方式; 紅樹林通過削弱水動(dòng)力所導(dǎo)致的懸沙沉降, 以及根莖葉滯留懸沙這兩種方式引起潮灘灘面的沉積通量改變,由此影響地貌形態(tài)的變化。地貌空間的變化是紅樹林?jǐn)U展或侵蝕的物質(zhì)基礎(chǔ), 地貌剖面的沖淤演替通過影響床面沉積物物理特性而間接削弱外在動(dòng)力作用的影響。紅樹林潮灘動(dòng)力—沉積—地貌—植被的耦合與互饋過程貫穿紅樹林潮灘的生物動(dòng)力地貌過程, 四個(gè)要素之間既有協(xié)同、也有抑制作用(圖1)。然而, 已有研究多涉及紅樹林潮灘動(dòng)力與泥沙、泥沙與潮灘高程、潮灘沉積與植被等兩個(gè)物理參量之間的關(guān)系(張喬民 等, 1997b; Leonardi et al, 2016;Bouma et al, 2016; Nardin et al, 2018; Phillips, 2018),基于動(dòng)力—沉積—地貌—植被組合, 進(jìn)行多參數(shù)間的相互作用與變化過程的綜合系統(tǒng)分析極為少見(Casta?eda-Moya et al, 2010; Lovelock et al, 2015)。同時(shí), 這些研究基本未考慮人類活動(dòng)與海面上升的驅(qū)動(dòng)作用。因此, 宏觀研究陸海水沙變化和紅樹林潮灘地貌變化的隱含機(jī)制, 微觀甄別波浪、潮流以及不同季相植被對(duì)泥沙的捕獲效應(yīng)及其與潮灘地貌沖淤的關(guān)聯(lián)過程, 辨識(shí)動(dòng)力—沉積—地貌—植被的耦合特性及機(jī)理, 有助于構(gòu)建表征上述耦合機(jī)理的多參數(shù)解析模型。這是紅樹林潮灘沉積動(dòng)力過程研究的核心問題, 能在較大程度上量化紅樹林潮灘地貌與動(dòng)力、沉積及植被作用的關(guān)系。此外, 很有必要指出的是, 當(dāng)前全球絕大部分紅樹林面臨高強(qiáng)度人類活動(dòng)和海面上升的脅迫影響, 因此關(guān)于紅樹林消浪、緩流及促淤的研究, 尤其是紅樹林潮灘動(dòng)力—沉積—地貌—植被四者的耦合機(jī)制分析, 理應(yīng)置于人類活動(dòng)與海面上升的大框架中, 將高強(qiáng)度人類活動(dòng)與海面變化對(duì)紅樹林破壞或損失納入系統(tǒng)。

圖1 動(dòng)力-沉積-地貌-植被耦合過程Fig. 1 Couplings among dynamics, sedimentation,geomorphology, and vegetation

3 結(jié)論與展望

高強(qiáng)度人類活動(dòng)的直接影響及其與海面變化脅迫導(dǎo)致陸海水沙變異的作用, 全球紅樹林潮灘以每年0.2%的速率消失, 預(yù)期在不久的將來這一速率還將進(jìn)一步加快(Atwood et al, 2017), 這一威脅在亞洲最為嚴(yán)重(Giri et al,2011; Fagherazzi, 2013)。如何合理開發(fā)與維護(hù)紅樹林潮灘資源并構(gòu)建基于紅樹林潮灘的海岸生態(tài)堤防, 是沿海各國面臨的共同議題(張長寬 等, 2016)。尤其是, 當(dāng)前我國紅樹林潮灘在陸海水沙變化下的沉積動(dòng)力過程研究成果甚為缺乏,亟需加強(qiáng)對(duì)紅樹林潮灘響應(yīng)泥沙變化與驅(qū)動(dòng)應(yīng)力的過程與機(jī)制的基礎(chǔ)研究。

盡管國際上對(duì)紅樹林潮灘的研究格外重視, 從政策、技術(shù)以及理論都不斷有成果涌現(xiàn), 但紅樹林潮灘受區(qū)域潮差、水動(dòng)力、沉積及物源等因素的影響差異顯著, 導(dǎo)致區(qū)域尺度的紅樹林動(dòng)力—沉積—植被地貌互饋機(jī)理方面的工作仍未有根本性突破(Erftemeijer et al, 2000; Ellison, 2008; Van der Stocken et al, 2019)。因而, 應(yīng)“自下而上”進(jìn)行頂層設(shè)計(jì), 對(duì)紅樹林潮灘資源綜合規(guī)劃、管理與利用, 使其維持自身系統(tǒng)的健康發(fā)展。這就需在區(qū)域尺度水平, 從過程和機(jī)制方面揭示紅樹林潮灘的沉積過程對(duì)流域水沙變化的響應(yīng), 弄清紅樹林物種的泥沙捕集行為, 探明紅樹林潮灘對(duì)海域動(dòng)力驅(qū)動(dòng)作用的響應(yīng)。相應(yīng)的科學(xué)研究內(nèi)容主要包括: 區(qū)域尺度的陸源入海水沙和海域水文變化對(duì)紅樹林潮灘沖淤演替的影響; 微觀尺度的紅樹林植株消能及泥沙捕集機(jī)理; 紅樹林潮灘跨尺度變化及沉積動(dòng)力機(jī)理; 海面上升對(duì)紅樹林潮灘的影響、紅樹林潮灘變化趨勢及侵蝕風(fēng)險(xiǎn); 基于紅樹林潮灘防御的綠色堤防技術(shù)與措施等。