莊勛桐

王曉俊*

河口濕地具有保持水源、凈化水質、蓄洪防旱、調節(jié)氣候和維護生物多樣性等重要生態(tài)功能[1]，同時還能降低城市熱島效應、完善城市防洪排澇體系，對于提高城市生態(tài)系統(tǒng)健康水平，建立城市生態(tài)安全格局，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展至關重要[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(Ecosystem Services)可以體現(xiàn)一個區(qū)域的生態(tài)價值和社會價值，聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估(Millennium Ecosystem Assessment，MA)將其分為由多種驅動力(Drivers of Changes)影響的四大類，包括供給服務、調節(jié)服務、文化服務和支持服務[3]。對生態(tài)系統(tǒng)服務價值(Ecosystem Services Value，ESV)的評估可以直觀地反映區(qū)域變化和演替的趨勢，有利于區(qū)域未來的規(guī)劃和發(fā)展。

現(xiàn)階段，中國大部分的河口濕地都面臨著相似的問題，例如不同程度的水環(huán)境惡化、生物入侵加劇、重金屬污染等[4-8]。隨著公眾生態(tài)意識的提升與政府對生態(tài)文明建設的大力推行，在多個城市展開了相應的河口濕地修復專項行動[9]，河口濕地的修復也成為相關行業(yè)和學術界的熱點。鄧俊等的研究表明紅樹林恢復促進了濕地土壤氮、磷的積累，不同恢復模式對其含量產(chǎn)生影響[10]；魏巍探索了北方沙質土濱河綠地的生態(tài)修復方法：在采沙棄地、坑塘濕地、河口濕地、建筑垃圾4個方面提出了解決方案[11]；白楊等總結了河口濕地生態(tài)修復的策略和措施[12]；孔范龍等討論了山東省日照市傅疃河口濕地的生態(tài)脆弱性特征及其影響因素，并提出了相應的生態(tài)恢復重建措施和工程[13]。

同時，基于ESV評估方法，大量濕地相關的研究得以展開，孟陽陽等分析了塔里木河干流上游、黑河中游和石羊河中下游等典型綠洲濕地空間格局及其ESV變化特征，認為濕地的保護與恢復對綠洲生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升ESV至關重要[14]；吳彬等根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務功能，構建廣西北部灣濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務評價指標體系，對濱海濕地ESV進行動態(tài)評估，該結果可為深入了解濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)、合理利用濱海濕地及對其采取合理保護措施提供科學依據(jù)[15]；馬煜曦等針對崇明環(huán)島濕地的特點建立了相應的指標體系，評估了其ESV，從服務供給、支付意愿及技術方法方面進行了討論，并提出改進方向，為將來評估方法的改進提供參考[16]。眾多成果證明了生態(tài)系統(tǒng)服務理論在濕地生態(tài)系統(tǒng)研究中的導向性和可行性，其關注點主要集中于規(guī)劃層面，即研究大尺度區(qū)域ESV的時空變化模式，對宏觀的土地利用規(guī)劃管理提出相應的科學依據(jù)。但是，針對小尺度區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務及其具體生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力的研究較少。

本文以福建省泉州市藍色海灣綜合整治項目(以下簡稱“藍灣項目”)及周邊泉州灣河口濕地區(qū)域作為研究區(qū)域，嘗試以生態(tài)系統(tǒng)服務理論中的ESV和驅動力作為評估方法與框架，通過對不同尺度下藍灣項目前(2019年)、后(2022年)的ESV對比，分析藍灣項目對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響，并指認生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力。本文旨在研究藍灣項目對泉州灣河口濕地區(qū)域ESV的影響，探討項目所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力和潛在驅動力，同時為后續(xù)項目優(yōu)化和其他較小尺度的河口濕地修復項目提供參考和借鑒。

1 研究區(qū)域概況

1.1 藍灣項目概況

藍灣項目包含一系列生態(tài)修復工程，旨在恢復河口濕地生態(tài)功能、保護海洋生物多樣性、提高海岸防護能力、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。項目位于泉州市境內的泉州灣河口濕地省級自然保護區(qū)實驗區(qū)(24°48′～24°52′N、118°37′～118°39′E)，是泉州市重要的生態(tài)功能區(qū)，占據(jù)泉州市“一灣四山兩江”的水山生態(tài)格局中“一灣”的西側空間(圖1)。

圖1 項目區(qū)位圖

根據(jù)《福建泉州灣河口濕地省級自然保護區(qū)總體規(guī)劃(2018—2027年)》的要求，藍灣項目主要工程包括互花米草整治工程、紅樹林生態(tài)修復工程、鳥類棲息地營造工程、海岸生態(tài)化改造工程等。同時還開展以下科研監(jiān)測工作：紅樹林生態(tài)系統(tǒng)研究及保護，互花米草防控研究，紅樹林對水體的凈化研究，鳥類、魚類、兩棲動物等多樣性調查，濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)研究及保護等。

1.2 泉州灣河口濕地區(qū)域保護對象

泉州灣河口濕地的多項指標達到國際重要濕地的B組標準，具有在生物多樣性保護方面的國際重要性[17]。泉州灣河口濕地區(qū)域保護對象包括區(qū)域內的紅樹林、濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)以及眾多保護物種[18-20](表1)。

表1 泉州灣河口濕地區(qū)域保護物種數(shù)量

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

根據(jù)藍灣項目的工程實施時間，經(jīng)過篩選，選擇2019及2022年的Landsat 8波段數(shù)據(jù)，來源于USGS(https://glovis.usgu.gov/)以及中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(https://www.gscloud.cn/)。結合現(xiàn)行《土地利用的分類現(xiàn)狀》(GB/T 21010—2017)，使用ArcGIS平臺創(chuàng)建特征文件采取最大似然法分類對上述波段數(shù)據(jù)進行解譯，提取2個時期藍灣項目區(qū)域及周邊泉州灣河口濕地區(qū)域的土地利用圖。根據(jù)MA對生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力的定義進行制表[3]。

2.2 ESV評估

采用Costanza等提出的當量因子法對研究區(qū)域的ESV進行計算[21]，根據(jù)謝高地等制定的ESV當量表[22]，對應研究區(qū)域的實際情況，計算并修正對應的標準單位ESV當量因子的價值量，再對場地中耕地、林地、草地、水體和濕地生態(tài)系統(tǒng)進行單位ESV賦值，以此作為泉州灣河口濕地區(qū)域ESV測算的基準(表2)。

表2 泉州灣河口濕地區(qū)域各類用地單位面積ESV(單位：元/hm2)

2.3 ESV動態(tài)變化

在提取出的2個時期泉州灣河口濕地區(qū)域土地利用圖的基礎上，使用ArcGIS平臺上的漁網(wǎng)工具建立0.10km×0.10km網(wǎng)格，將項目區(qū)及泉州灣河口濕地區(qū)域劃分為23 627個單元網(wǎng)格，并計算每一網(wǎng)格的ESV，得到項目區(qū)及泉州灣河口濕地區(qū)域的ESV空間分布圖。通過ArcGIS平臺對數(shù)據(jù)進行疊加處理，對比2個時期ESV的變化情況并制圖。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力

結合MA中狀況與趨勢工作組(the Condition and Trends Working Group)所建立的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)變化的直接驅動力圖以及評估生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)服務及人類福祉和驅動力之間的各種互相作用的千年生態(tài)系統(tǒng)評估概念框架，嘗試總結生態(tài)系統(tǒng)服務的主要驅動力并建立指認框架[3]。

3 研究結果與分析

3.1 泉州灣河口濕地區(qū)域ESV評估及動態(tài)變化

基于Landsat 8波段數(shù)據(jù)解譯的土地利用結果，得到泉州灣河口濕地區(qū)域的用地類型變化結果(表3)，可以得出泉州河口區(qū)建設用地面積在2019—2022期間增加了1 534.59hm2，增長率為26.97%；林地面積減少了2 553.45hm2，下降率為38.51%；濕地面積增加了1 053.00hm2，增長率為204.90%；其他用地變化不大。

表3 泉州灣河口濕地區(qū)域的用地類型變化

通過ESV的計算公式對所得單元網(wǎng)格進行計算，分別得到基于單元網(wǎng)格的2019和2022年泉州灣河口濕地區(qū)域的ESV網(wǎng)格分布圖(圖2)。將2個時期的網(wǎng)格分布圖進行疊加，計算區(qū)域ESV的空間變化并劃分為上升區(qū)、穩(wěn)定區(qū)和下降區(qū)(圖3)，泉州灣河口濕地區(qū)域的ESV呈現(xiàn)從內陸向岸邊遞減的趨勢，河口區(qū)西部內陸的ESV分布減少，結合土地利用類型的變化，可以判斷這與建設用地的增加以及林地的減少有關。藍灣項目區(qū)域內ESV增加的網(wǎng)格占區(qū)域內網(wǎng)格的40.24%，相較于整個泉州灣河口濕地區(qū)域(9.40%)，藍灣項目區(qū)域的ESV有較明顯的上升趨勢，其主要原因是項目區(qū)域內用地性質的轉變，即林地、草地向濕地的轉變。

圖2 2019—2022年泉州灣河口濕地區(qū)域ESV網(wǎng)格分布

圖3 2019—2022年泉州灣河口濕地區(qū)域ESV空間變化

3.2 藍灣項目ESV評估及動態(tài)變化

對藍灣項目區(qū)域進行選擇，計算區(qū)域內的ESV，得出藍灣項目區(qū)在2019年的ESV為7 726.60萬元，2022年的ESV為9 042.81萬元，增長率為17.03%。在生態(tài)服務系統(tǒng)的二級分類中(圖4)，水文調節(jié)(增長率為11.45%)、生物多樣性(增長率為78.96%)和美學景觀(增長率為62.71%)3項對該區(qū)域的ESV提升有較大貢獻，其他項的變化不明顯。

圖4 藍灣項目區(qū)域各分類ESV

3.3 藍灣項目生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力指認

根據(jù)對泉州灣河口濕地區(qū)域中不同尺度范圍的ESV評估和計算可得，藍灣項目的開展對該區(qū)域的ESV有顯著的正向影響，這些影響可能來自藍灣項目的生態(tài)修復工程。結合MA中對生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力的解釋和定義[3]，根據(jù)各項修復工程的內容，對研究區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力進行指認(表4)。

表4 藍灣項目生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力

3.3.1 互花米草整治

互花米草具有極強的環(huán)境適應能力，由于缺乏全面綜合的風險評估制度，20世紀80年代泉州灣引種互花米草，帶來生態(tài)災難，致使生物多樣性嚴重降低?；セ撞莸难杆俾佑绊懥藵竦刂幸钥O蟶、牡蠣等貝類為主的底棲動物，從而影響鳥類的遷徙和覓食，直接導致了種群數(shù)量的減少，對區(qū)域的生物遺傳資源造成嚴重的負面影響。同時，互花米草的蔓延在一定程度上抑制了研究區(qū)域中紅樹林群落的生長(圖5)。

圖5 互花米草入侵嚴重(晉江市林業(yè)和園林綠化局提供)

藍灣項目采用了“物理+生物”的綜合技術治理互花米草，首先是在互花米草生長區(qū)域采用機械翻埋和人工刈割，在清理之后的濕地上，根據(jù)其不同的位置特征，采用紅樹林替代、20～30cm淺水水域水淹防控和貝類淺灘養(yǎng)殖3種方式作為天然抑制因子來治理互花米草。

互花米草整治工程應用多種生態(tài)恢復方式改變了區(qū)域內的土地利用覆被變化，并實現(xiàn)對生物入侵現(xiàn)象的控制，指認其為研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力之一。

3.3.2 紅樹林生態(tài)修復

藍灣項目開展前，研究區(qū)域受到互花米草入侵和魚塘養(yǎng)殖業(yè)的影響，場地中僅存互不連接的紅樹林斑塊，導致了較低的生態(tài)價值和不斷擴張的生物入侵情況。

紅樹林的修復不僅能提供相應的生態(tài)系統(tǒng)服務，還能作為抑制互花米草的重要因子之一。高郁閉度的紅樹林能提供水土保持、防護海岸、凈化海水和調節(jié)氣溫等生態(tài)功能，是修復河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的關鍵。紅樹林的種植受到多種因素影響，根據(jù)《紅樹林植被恢復技術指南》(HY/T 214—2017)，紅樹林植被恢復分為生境改造和紅樹林種植兩部分，生境改造包括高程改造、水動力條件優(yōu)化和底質類型改造，紅樹林種植包括紅樹林的樹種選擇、種植方式和種植時間。

藍灣項目因地制宜地開展紅樹林生態(tài)修復工程，增加紅樹林濕地資源量。首先對灘涂高程進行改造，其次選擇以原生紅樹林植物：秋茄、桐花樹、白骨壤作為主要品種，進行2種類型的紅樹林修復工程包括紅樹林集中連片修復造林和紅樹林零星補植修復造林，種植時間為1—3月及10—12月。

紅樹林生態(tài)修復工程改變了區(qū)域內的土地利用覆被變化并引進新的物種，同時提升了研究區(qū)域經(jīng)濟效益，實現(xiàn)對生物入侵現(xiàn)象的控制，指認其為研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力之一。

3.3.3 鳥類棲息地營造

泉州灣河口濕地是西伯利亞-澳大利亞候鳥遷徙通道中重要的中轉與越冬地[19]，研究區(qū)域的海岸、水體、灘涂、紅樹林是鳥類的主要生境區(qū)域，魚塘的清退和植被的變化造成部分品種鳥類的棲息環(huán)境變化和食物減少。為鳥類營造良好的棲息環(huán)境對研究區(qū)域生物多樣性的提升至關重要。

藍灣項目重點考慮鳥類高潮調節(jié)區(qū)、夜間休息區(qū)、淺水水域覓食區(qū)的營建。具體技術路線是設置鳥類棲息高灘，在高潮期時為鳥類提供覓食、棲息、繁殖的活動場所；針對不同的鳥類種類設置不同水深的棲息空間；同時將清退魚塘旁的陸地改造成鳥類夜間棲息地(圖6)。

圖6 鳥類棲息空間優(yōu)化示意圖(作者改繪自《泉州市“藍色海灣”綜合整治行動項目(泉州灣海域)實施方案》)

鳥類棲息地營造工程為物種的引入或者物種遷徙提供更良好的條件，指認其為研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力之一。

3.3.4 海岸生態(tài)化改造

研究區(qū)域的道路類型主要是繞城公路，與從城市市區(qū)延伸出來的放射型快速道路相比較，繞城公路對周邊生境的生態(tài)環(huán)境影響更大[23]。藍灣項目開展前，研究區(qū)域內以木麻黃作為主要樹種建立海岸防護林帶，自種植完成之后，長時間沒有更新且缺乏維護，致使海岸防護林帶顯得單薄，并不能作為海岸周邊有效的防風措施。另外，研究區(qū)域內大部分采用傳統(tǒng)的石塊砌筑護岸(圖7)，破壞了海岸原有自然生態(tài)駁岸景觀，動植物失去親水生活空間，影響物種遷徙，導致海岸生物多樣性下降。同時，含有污染物的地表徑流沿駁岸表面直接排入海水中，缺乏緩沖與過濾，給海岸生態(tài)系統(tǒng)帶來諸多負面影響。

圖7 海岸硬質駁岸(晉江市林業(yè)和園林綠化局提供)

藍灣項目對研究區(qū)域內原有長勢健康、形態(tài)良好的植株進行保留，挖除、移栽或加固較差的植株。在保證防風的基本功能之外，還考慮樹木美化道路的屬性，嘗試營造有變化的防護林，為沿海地區(qū)提供充滿變化的風景園林帶，同時可以作為城市居民的濱?；顒涌臻g。樹種選擇方面，項目向外種植2排木麻黃作為屏障，而靠近內陸的木麻黃林逐漸更新為混交林和景觀林(圖8)。混交林采用馬占相思、白千層、美花紅千層、黃槿等進行混交。景觀林帶采用南洋杉、黃連木、榕屬類、美麗異木棉、烏桕等營造(圖9)。同時在護岸表面覆土，并在土質部分種植多種植物。自然式的護岸能在保證原有的雨洪控制功能的前提下，為動植物提供良好的生活、遷徙環(huán)境，同時過濾、凈化和沉淀來自公路的地表徑流。

圖8 防護林帶修復示意圖(作者改繪自《泉州市“藍色海灣”綜合整治行動項目(泉州灣海域)實施方案》)

圖9 修復后的防護林帶

海岸生態(tài)化改造工程的成果更多的是改善城市人居環(huán)境，有效減少極端氣候帶來的負面影響，同時為區(qū)域的生物多樣性提供幫助，指認其為研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力之一。

4 潛在驅動力與結論

4.1 潛在的生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力

根據(jù)藍灣項目的修復成果和實施現(xiàn)狀，嘗試提出研究區(qū)域中潛在的生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力，并提出優(yōu)化策略。

1)更大尺度的水體環(huán)境凈化。

20世紀80年代以來，晉江和洛陽江流域大量的農業(yè)生產(chǎn)用水、城市生活污水、工業(yè)廢水和廢棄物的直接排放導致江河污染、水質惡化。研究區(qū)域周邊烏邊港、南港溝、六源溝、團結溝等河道截污工程尚未完全到位，匯入項目區(qū)域內水體的水質仍然無法達標。晉江上游的污染和漂浮物同樣影響區(qū)域水資源水質問題。

政府相關單位從2018年開始對泉州灣河口濕地自然保護區(qū)范圍內的歷史圍墾養(yǎng)殖進行全面排查整治，但是海水養(yǎng)殖所帶來的負面影響依舊存在。研究表明海水養(yǎng)殖對養(yǎng)殖水體的污染主要是營養(yǎng)物的污染、藥物的使用污染以及底泥的富集污染[24]。它們對近海生態(tài)環(huán)境的破壞主要表現(xiàn)為對近岸海洋生物生態(tài)系統(tǒng)的破壞和沿岸灘涂紅樹林資源的破壞[25]。

除了泉州藍色海灣的各種修復工程外，為進一步解決研究區(qū)域的水體環(huán)境問題，建議考慮結合海岸生態(tài)斑塊坑塘系統(tǒng)，并融合濕地凈化模塊[26]，使周邊地表徑流先匯入潮溝和連續(xù)坑塘系統(tǒng)，依次流經(jīng)前端靜置沉淀模塊、表流生物凈化濕地模塊、末端水質穩(wěn)定塘后，再匯入晉江。從而有效消減點源和面源污染，保障區(qū)域水源凈化。

2)滿足多重生態(tài)功能的植物選擇優(yōu)化。

在鳥類棲息地樹種選擇方面，需根據(jù)不同鳥類的生活習性，著重選擇一些鳥嗜植物和筑巢植物[27]。這些植物的果實成熟期應覆蓋秋冬兩季以提供充足的越冬食物，并具有鮮艷的色彩以吸引鳥類。除了上文所提及的紅樹林樹種之外，還有楓香、草海桐、側柏、小葉榕、桃花心木等。同時注意喬木的種植間距和疏密關系，營造舒適的、多層次的鳥類棲息空間。

在海岸防護林帶樹種的選擇上考慮當?shù)氐耐寥狼闆r。在研究區(qū)域內，土壤鹽漬化是濱海區(qū)域樹種選擇的重要考慮因素，建議選擇適生性較強的樹種，例如?？崎艑?、桃金娘科蒲桃屬和桃金娘科紅千層屬的喬木[28]。

3)面向地域景觀的環(huán)境美學價值提升。

泉州是我國第一批歷史文化名城，在第44屆世界遺產(chǎn)大會上以“泉州：宋元中國的世界海洋商貿中心”被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》(World Cultural Heritage)[29]?，F(xiàn)狀研究區(qū)地域文化的價值被嚴重低估，鄉(xiāng)土景觀和鄉(xiāng)土文化逐漸湮滅，沿海的自然景觀沒有得到充分展示。繞城公路的單一功能導致研究區(qū)域內道路的綠化水平不高，道路兩旁通常只留下必要的維護通道，缺乏供人們探索的空間，一定程度上失去了觀測、研究和認知濕地生態(tài)系統(tǒng)的機會，從美學層面來說，人們也不能直接從這一城市綠色空間中直接獲益。另一方面，游憩資源分散孤立，基礎服務設施不完善，缺乏全域整體游憩系統(tǒng)。

營造具有良好美學價值的游憩環(huán)境應從景觀形式、豎向關系、空間變化等多方面去設計紅樹林、坑塘、潮溝、光灘等景觀元素，通過造型、色彩的變化體現(xiàn)整體河口濕地特有的自然景觀效果。還應重點針對原有六源水閘、南港水閘等構筑物加以改造提升，融入閩南紅磚建筑元素。另外，充分尋找、挖掘、恢復和塑造當?shù)貪O民下海碼頭和養(yǎng)蟶的記憶場所，打造濱海郊野公園，構建沿海漫步道，形成靚麗的濕地游憩休閑空間。

4.2 結論

泉州河口濕地及周邊區(qū)域的濕地面積在2019—2022年有較為明顯的增加。ESV在藍灣項目區(qū)域有明顯上升趨勢，水文調節(jié)、生物多樣性和美學景觀3項生態(tài)系統(tǒng)服務對該區(qū)域的ESV提升有較大貢獻。表明藍灣項目的開展對該區(qū)域的ESV有顯著的正向影響，指認藍灣項目的多項河口濕地工程互花米草整治、紅樹林生態(tài)修復、鳥類棲息地營造及海岸生態(tài)化改造等屬于研究區(qū)域ESV提升的驅動力。同時根據(jù)藍灣項目的建設情況提出研究區(qū)域中潛在的生態(tài)系統(tǒng)服務驅動力為更大尺度上的水體環(huán)境凈化、滿足多重生態(tài)功能的植物選擇優(yōu)化和面向地域景觀的環(huán)境美學價值提升，為泉州河口濕地后續(xù)項目和其他河口濕地修復項目提供參考和借鑒。

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制或拍攝。

致謝：感謝自然資源部第三海洋研究所教授級高級工程師湯坤賢以及晉江市林業(yè)和園林綠化局教授級高級工程師莊樹淵、工程師吳琨福、工程師肖志凡在數(shù)據(jù)收集過程中給予的幫助。