中国滨海河口海湾湿地生态系统研究进展
——以长江口为例

高 宇 黄晓荣 张婷婷 王 妤 杨 刚 庄 平

（1中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室，上海 200090；2复旦大学生命科学学院生物多样性与生态工程教育部重点实验室，上海200438）

中国滨海河口海湾湿地生态系统研究进展
——以长江口为例

高 宇1，2 黄晓荣1 张婷婷1，2 王 妤1 杨 刚1 庄 平1

（1中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室，上海 200090；2复旦大学生命科学学院生物多样性与生态工程教育部重点实验室，上海200438）

中国拥有世界上最多类型和数量的河口海湾，形成了地质历史错综复杂、自然地形地貌独特、地理疆域广大辽阔并拥有广袤的大陆架资源，因此不同河口海湾的生境条件之间差异明显(高宇等, 2015)。与其他大洲相比，只有中国拥有世界上多条重要河流，包括特征各异的河口海湾生态系统和三角洲平原。随着中国对资源养护和生态文明的日益关注，中国河口海湾生态系统的研究逐渐深入和系统化，对全球范围内河口海湾生态系统的科学认知具有不可或缺的重要作用，为保障国家河口海湾地区生态安全提供智力支持。

1 河口海湾研究的全球化背景

Costanza等早在1997年发表在英国自然杂志（Nature）上的文章在对全球生态系统服务功能和自然资本价值的计算中，指出河口海湾地区价值是最高的，而在对滨海/河口湿地生态系统进行估算时由于营养循环的数据缺乏，使得总价值相对被低估(Costanza et al, 1997)。以中国为例，在改革开放前，尽管拥有长达1.8万km的海岸线和丰富的河口海湾资源，但在包括河口生态系统在内海岸带和海湾生态系统研究除了地学和生物资源外，其他方面的研究少而又少(陈吉余, 2000)。然而，目前对河口海湾的研究不足，对其过程及驱动模式知之甚少，这并不是由于其重要性不足，更主要的可能是由于过去观测技术的限制，缺乏长期连续的观测数据(Ma et al, 2014)。中国要成为海洋大国必须在全球化背景下加快海岸带和河口海湾的科学研究。

在全球气候变化的背景条件下，河口海湾生态系统最先也是最直接受到气候条件变化影响的区域之一(曹磊等, 2013)。河口水文和海湾地区生物地球化学循环会产生难以准确预测的季节性变化，海平面上升对改变河口海湾地区的水环境和物质迁移有着不可忽视的影响(Mitsch et al, 2013)。鉴于气候条件变化对水文条件的影响，气候条件与水文条件的变化共同影响着河口海湾地区的能量流动，共同构成影响河口海湾地球化学物质循环进程的重要外部因素(章海波等, 2015)。实际上，中国在海岸带和海湾领域的研究已经在近20年初见倪端，正在逐步缩小与国际水平的差距。

2 中国河口海湾地区研究热点

中国是个负责任的大国，有履行《生物多样性公约》《湿地公约》《濒危野生动植物种国际贸易公约》等国际公约的义务，我们必须按照这些国际公约的要求严格保护好河口海湾等重要的生态敏感区。从地理位置上看，中国河口海湾生态系统和三角洲地区具有独特的优越条件，为人类生存与发展提供了各种重要而又必需的生态和资源要素，因此中国目前最重要的经济区、城市群和人口都集中在长三角、珠三角和渤海湾等河口海湾地区，可以预见它们将成为中国未来发展中最具全球竞争力的区域(陈吉余等, 2002)。

就保护流域生态系统和流域经济社会可持续发展而言，河口海湾地区的重要性不言而喻。例如，河口海湾生态系统为许多溯河或降海洄游鱼类在江海之间洄游过程中对盐度变化的适应调整以及产卵、索饵育肥阶段提供栖息场所；另外，已有研究证据表明，许多重要的经济水生生物及其不同发育阶段（如鳗苗）在河口海湾地区有十分重要的遗传多样性资源，这些资源是经济水生生物遗传育种和品种选育的珍贵材料(庄平, 2008)。近年来，特别是河口海岸重点学科和国家重点实验室的创建，河口海湾生态系统的研究已经大大缩小了与国际学术界同类研究的差距。例如，在河口海湾的生物多样性、外来种生物入侵、滩涂促淤围垦对湿地生态系统的主要功能群的影响、河口生态系统食物链与食物网结构、相邻生态系统的物质交换过程与机理、滩涂湿地生态系统的碳通量与碳氮耦合以及互花米草Spartina alterniflora控制与栖息地人工优化工程等方面有了突破性的进展，一大批科研院校的“杰青”和专家学者的研究水平已经开始走上国际河口海湾研究的学术舞台。

3 长江口生态系统的特征

以长江口为例，长江河口是具有国际意义的50个生态敏感区之一，这是基于长江口湿地是全球最重要的鸟类迁徙通道之一的东亚——澳大利西亚鸟类迁徙路线（The East Asian—Australasian Shorebird Flyway）上最重要的中途停歇地(孙永涛等, 2011)。根据湿地公约（Ramsar Convention）《国际重要湿地名录》指定的标准，如果一个区域的某种水鸟种群数量达到其全球总数的1%，那么这个区域在该水鸟保护上具有重要国际意义(Ma et al, 2014)。据调查发现，至少有9种鸻鹬类仅在长江口崇明东滩湿地一处停歇的个体数量就达到其种群数量1%的标准(汤臣栋, 2012)；白头鹤Grus monacha、黑脸琵鹭Platalea minor、花脸鸭Anas formosa等在崇明东滩湿地停歇或越冬的个体数量也都分别达到了其全球种群数量1%的标准(蔡友铭等, 2008)。因此，崇明东滩湿地和长江口中华鲟Acipenser sinensis自然保护区都已被列为国际重要湿地。由于处于海洋、陆地和河流生态系统相互作用的界面上，长江河口形成了非常独特的生态系统，具有以下“三高一低”的特点：

（1）开放度高。与其他类型的生态系统相比，河口生态系统与陆地、河流和海洋三大生态系统频繁进行物质交换。因此，河口生态系统开放性更高，其结构与生态过程也更为复杂多变，不得不考虑其他影响生态系统的因素来正确理解河口生态系统的结构、功能与演变(陈家宽等, 2010； Ouyang et al, 2013)。

（2）敏感度高。长江口生态系统中作为初级生产力植物群落中的3种优势种芦苇Phragmites australis、海三棱藨草Scirpus mariqueter和藨草Scirpus triqueter生物量大，但植物多样性较低、群落结构相对简单，因此任何一个关键种（keystone species）多度的变化都会强烈地影响整个河口生态系统的结构与功能，甚至改变其演变方向。外来物种互花米草入侵崇明东滩，导致滩涂植物群落结构改变的生态后果就是一个代表性的例子(Tian et al, 2015)。

（3）脆弱性高。长江三角洲恰恰历来就是人类活动最频繁、最强烈的区域之一，历史悠久的滩涂促淤围垦工程、深水航道港口修建、工农业排污、外来入侵种引入和掠夺性非法捕捞，使河口生态系统面临着日益严重的环境压力和一系列生态灾害频发的风险(高宇等, 2007)。

（4）稳定性低。长江口生态系统中仅有盐沼部分生长有高等植物群落，虽然总生物量高，但物种种类组成单一，对于整个长江口生态系统结构与功能完整性的维持来说，要依赖相邻生态系统物质的输入和能量的补充。因此，长江口生态系统的初级生产力不足以维持自身结构与功能的完整性，生态系统不完整导致稳定性非常低(Yan et al, 2010； 蔡友铭等, 2014)。

图1 长江口湿地人工优化结构模式图

4 长江口湿地的人工优化

长江口是中国水生生物最丰富、渔产潜力最高的河口，支撑着长江流域和近海渔业的可持续发展。然而，由于长江三角洲经济的高速发展和剧烈的人为干扰，导致近年来长江口大量滩涂栖息地被围垦和侵占(高宇等, 2006； Gao et al, 2006)。针对这一现状，提出了在长江口天然开阔水域建立人工替代栖息地进行人工优化的途径。以挺水植物、浮水植物和沉水植物为重点，构建立体式人工替代栖息地(姚东方等, 2014)。

利用湿地生态学、景观生态学和恢复生态学原理对受人类活动干扰的栖息地进行人工优化在国内外已具有不少成功案例的研究。根据长江口作为水生生物的产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道（简称“三场一通道”）和长距离迁徙鸟类通道的特点，长江口湿地的人工优化主要包括上下两层结构（图1），上层种植挺水植物，主要为鱼类和鸟类栖息、摄食等提供遮蔽和藏匿场所，另一方面可以吸收水体中的氮磷等富营养物质，同时植物根系可以为鱼卵、浮游动物及附着饵料生物提供附着基质；下层种植沉水植物，通过吊养沉水植物和悬挂附着基质，构建饵料生物附着、鱼类产卵和仔稚鱼索饵等的栖息场所，为修复水域营造一个适于水生动物繁殖发育和索饵肥育的微生态系统(赵峰等, 2015)。为防止生物入侵对生态系统造成潜在威胁，人工优化选用的植物首先考虑本土植被，常见挺水植物有芦苇等；常见浮水植物有凤眼莲Eichhornia crassipes等；常见沉水植物有穗花狐尾藻Myriophyllum spicatum等。

长江口湿地人工优化的试验选址青草沙水库东南侧堤坝以外开阔水域，处于原青草沙沙洲下端（图2）。长江口青草沙水源地曾是许多长江珍稀和经济鱼类的天然栖息场所，然而，随着青草沙水库工程的实施，导致长江口湿地面积的急剧减少，对水生动物的产卵、索饵、越冬和育幼造成不同程度的影响，使水库邻近水域的生态环境和生物多样性发生改变，进而引起整个长江口水域水文特征、生物资源和生态环境的变化。因此，需要通过人工优化为水生动物提供栖息地保障，为水生动物栖息地提供适宜的生态空间和基础保障(沈焕庭等, 2015)。

人工优化的实施可以为这些水生生物提供适宜栖息地，还能为常见经济鱼类鲫Carassius auratus、翘嘴鲌Culter alburnus和麦穗鱼Pseudorasbora parva、刀鲚Coilia nasus、中国花鲈Lateolabrax maculates等多种产黏性卵和漂浮性卵的鱼类产卵提供附着基质，为中华绒螯蟹Eriocheir sinensis、脊尾白虾Exopalaemon carinicauda和日本沼虾Macrobraohium nipponense等虾蟹栖息提供场所(庄平等, 2006)。此外，人工优化后的湿地不仅会对水体鱼类产卵和索饵产生积极的影响，同时，对于鸟类的聚集也会产生一定的效果，推测原因可能是人工优化后的栖息地中的水生昆虫、仔稚幼鱼、虾蟹类等饵料较为丰富，吸引鸟类聚集栖息和摄食。可见，对于不同生活习性的水生生物和水鸟而言，人工优化对长江口湿地的恢复，特别是对崇明东滩鸟类自然保护区和长江口中华鲟自然保护区两大国际重要湿地的动态管理具有不可忽视的补充作用。

图2 长江口湿地人工优化的应用效果

5 讨论与展望

在全球一体化研究背景条件下，中国河口海湾研究不仅需要开展国际、国内交流，还要广泛争取国际组织的资助和合作（例如：湿地国际、世界自然基金WWF和大自然保护协会等）以及河口海湾保护网络相关成员单位的资金，探索跨学科、跨行业、跨地区参与动态保护管理和开发利用，鼓励对中国河口海湾的自然条件、植物资源、动物资源、周边社会经济活动进行综合考察和评估研究。在重要的河口海湾地区，要把栖息地保护和受损栖息地的恢复重建列入重点研究指南，从资金投入和政策措施等方面推动我国河口海湾的研究(郭海强等, 2007； 马涛等, 2008； Wei et al, 2016)。

与此同时，在总结以长江口为代表的案例研究的基础上，以不同河口海湾的生境特征和人工优化目标出发，创新发展栖息地人工优化途径对其他海湾河口区域的示范作用和借鉴意义，着重加强河口海湾基础研究成果的推广应用，使以长江三角洲为代表的中国滨海河口海湾三角洲地区的保护开发和资源利用实现可持续的生态文明(高宇等, 2016)。

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Research Advances in Coastal Estuarine Wetland Ecosystem in China: A Case Study of the Yangtze Estuary

GAO Yu1,2HUANG Xiao-Rong1ZHANG Ting-Ting1,2WANG Yu1YANG Gang1ZHUANG Ping1
(1Key Laboratory of Marine and Estuarine Fisheries, Ministry of Agriculture, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090; 2 Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, School of Life Science Institute of Biodiversity Science, Fudan University, Shanghai 200438)

在全球气候变化的背景条件下，中国河口海湾生态系统的研究逐渐深入和系统化，研究热点开始关注国际公约中的重要生态敏感区，大大缩短了与国际学术界同类研究的差距。以长江口为例，由于河口海湾地区处于海洋、陆地和河流生态系统相互作用的界面上，具有开放度高、敏感度高、脆弱性高和稳定性低的“三高一低”特征。针对长江口大量滩涂栖息地被围垦和侵占的现状，提出了在长江口受损湿地构建人工替代栖息地进行人工优化的途径。中国河口海湾研究不仅需要开展国际、国内交流，还要广泛争取国际组织的资助和合作，探索跨学科、跨行业、跨地区参与动态保护管理和开发利用，使以长江三角洲为代表的中国滨海河口海湾三角洲地区的保护开发和资源利用实现可持续的生态文明。

长江口；河口海湾；湿地；人工优化

In the context of global climate change, the research on coastal estuarine ecosystem in China gradually become deepening and systematic. Studies have been focused on important ecological sensitive areas of international conventions as research hot spots, which narrow the gap between China and international community of similar studies. Yangtze estuary was taken as an example, it is located in the interface of sea, land and river ecosystem. Thus, it is characterized as highly open, sensitive, very fragile and low stability area. As the intertidal habitats in the Yangtze estuary were encroached and reclaimed, the artificial alternative habitats could be artificial optimization approach to restore the damaged habitats. The coastal estuarine research in China, not only needs international and domestic communications, but also endeavors widely to obtain assistance and cooperation from international organizations, and explores dynamic interdisciplinary, cross-industry, cross-regional participation in management and development and utilization. According to these measurements, conservation and development of China’s coastal estuaries in bay deltas represented by the Yangtze River delta as well as resource utilization can eventually achieve the sustainable ecological civilization.

The Yangtze estuary; Coastal estuarine; Wetland; Manual optimization

10.3969/j.issn.1673-3290.2016.04.15

2016-07-22

长江口青草沙水库邻近水域生态修复专项资助；国家自然科学基金(NO.31400410) 资助；中国水产科学研究院东海水产研究所基本科研业务费资助

高宇，男（1981-），浙江桐乡人，博士，助理研究员，主要从事水生态修复和湿地生态学。E-mail：ygao@fudan.edu.cn

庄平，男（1960-），湖北麻城人，博士，研究员，博士生导师，主要从事渔业生态和河口生态学研究。E-mail：pzhuang@ecsf.ac.cn