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上海鹦鹉洲湿地的十年:侵蚀海岸如何做好生态修复

2024年06月27日

  金山卫是上海最早成陆的地方之一,古称“鹦鹉洲”,因处在海滨绿洲地区,草木森然,遍布着类似鹦鹉的鸟类,故而得名。在宋代时,与大小金山岛、浮山岛,连成一片陆地。明代正德《金山卫志》称:“鹦鹉洲在海中金山下……金山故城所在也”。

  本文要说的鹦鹉洲生态湿地,位于金山城市沙滩与上海石化凹湾处,正是眼下面临侵蚀的滨海地区。所谓沧海桑田,方志中所记载的鹦鹉洲所在地,在地转偏向力和东南季风的作用下,常年遭受海浪冲刷,岸线向后退缩,已被侵蚀而沉没。

鹦鹉洲湿地鸟瞰图,来自888电子游戏登录入口陈雪初教授团队

鹦鹉洲湿地各分区平面布置图,来自888电子游戏登录入口陈雪初教授团队

  得益于现有的保滩坝和9米海堤,杭州湾北岸上海段的岸线当下是稳定的。但气候变化的影响正在加剧。海平面上升更快,海岸侵蚀的强度会相应增加,海上袭来的风暴潮也会更为猛烈。与美国纽约等城市相似,上海也在沿着海岸发展,要更好地保护岸线上的生产生活设施,就得想办法应对未来潜在的挑战,增强城市的韧性。

  面对严峻但存在种种不确定性的挑战,考虑到经济和社会的成本,不可能也没有必要追求万无一失,而巧妙地运用基于自然的手法,或许是最省力也是最可持续的。在这个意义上,2015年提出生态设计方案、2016年修复完成并发育至今的鹦鹉洲生态湿地,或是对故地的追溯与怀念,恰恰也是面向未来的最佳策略。

越来越多的候鸟在冬天飞到这里,把鹦鹉洲湿地作为长途迁徙中的一站。公园的草地上有一座雕塑,候鸟成群栖息在植被上。 王昀 图

  

  关注湿地的抗风消浪作用


  2024年春天,澎湃研究所研究员前往鹦鹉洲生态湿地。即便不在候鸟越冬的时候,长长短短的鸟叫声也仍不绝于耳,几乎令人忘记实际身处于生产空间与生活空间相互交错的金山岸线上。当人们在此面朝大海,左手是海滨浴场,右手便是石化工厂,倘若风浪扑面而来,那么脚下这片绿洲,正是重要的缓冲空间。

  在生态修复方面,鹦鹉洲湿地的核心目标是湿地植被恢复、水质净化和满足游憩,但人们在实践中也意识到,对于抗风消浪、应对气候变化而言,这片总面积23.3 公顷、拥有 2.2 公里海岸线的湿地起到了明显的作用。2018年“摩羯”台风、2021年“烟花”台风时,海浪便越过了这里6米高的保滩坝。附近城市沙滩景区受损严重,但鹦鹉洲湿地内侧建筑物完好无损。由于湿地的保护,9米高的大堤不致受冲刷。大堤以防200年一遇的洪水为标准,要把海水彻底拦在外面,减少冲刷就能减少维护成本。  

站在鹦鹉洲湿地边缘,能望到海上的保滩坝。 王昀 图

  888电子游戏登录入口生态与环境科学学院教授、上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室主任陈雪初曾主持了杭州湾北岸上的诸多生态修复项目,据陈雪初介绍,依据学术界普遍的认识,海堤以外的植被带,如果宽度有70米以上,那么其消浪的效果会比较明显。即便没有保滩坝,只有稳定存在的70米宽植被,对海堤也可起到保护作用。

  这里也是上海首个国家级人工岸线修复示范项目。2015年,“上海市金山城市沙滩西侧综合整治及修复工程”获得“中央海岛与海域保护资金”支持立项。该项目分为“生态修复、水工结构、景观”三部分。负责“生态修复设计”的,正是陈雪初领衔的888电子游戏登录入口技术团队。陈雪初提及,当初国家海洋局也对这一点格外关注,专门发函给金山的海洋管理部门,询问鹦鹉洲湿地对应对气候变化起到多大作用。

  实际上,在海岸侵蚀严重的岸段,能形成这样的湿地,是尤为难得的。“鹦鹉洲湿地以西,主要是生产岸线;而从鹦鹉洲湿地到金山城市沙滩,主要是生活和生态功能。”陈雪初对研究员介绍,越往东边的临港,滩面越宽,植被定植的可能性就越大;而在金山这边,从鹦鹉洲到金山城市沙滩,一直到中港,更多是要通过人工措施,把滩面保护住,植被才能生长起来。

  由此,在金山、奉贤等侵蚀严重的海岸进行生态修复,首要工作是保护滩面,否则植被无处生长。陈雪初介绍,正是早年建起的保滩坝起到作用,鹦鹉洲的植被才得以留存。否则,它们也会随着泥沙被冲刷掉。另外还必须配合人工措施,把滩面稳定住。

  而这些保滩坝经过了数十年的建设与维护。虽然近年来出现了更多适应性管理和适应性设计的手段,但就现实来看,由于堤坝工程建设与维护的周期很长,很多办法无法用在已有工程上,也没有必要将已建成的堤坝拆掉重来。这也恰是结合生态手法的必要性所在。

  从生物多样性来说,杭州湾北岸主要有海三棱藨草、芦苇以及互花米草这三种盐沼植物。前两种是本地物种。目前认为,互花米草是入侵物种。陈雪初认为,也可采用不同的视角看待:如果认为入侵物种会对当地生物多样性产生巨大影响,那么它确实有害;而如果认为它的生命力很强,反过来能保护滩面,进而也可能保护其他植物,那么可能有正面作用。如何回答这一问题,是他的课题组正在研究的,关系到当下应该如何应用生态手法。

鹦鹉洲生态湿地中有多种植物。 王昀 图

  而鹦鹉洲生态修复的具体做法是,在已建成的保滩坝基础上,针对坝内堤前受损区域,因地制宜,让这片地方变成复合湿地,发挥生态功能。其措施以工程保滩、基底修复、本地植物引种、潮汐水动力调控为核心,恢复潮间带湿地生态系统,改善水质,提高生物多样性。

  资料显示,2014年修复之前,鹦鹉洲的植被、有机质等自然资产储存较少,到2018年时,其自然资产总能值达到修复前的3.3倍;到2021年时,该数值达到5.1倍。海岸带整治修复项目的实施,也使鹦鹉洲区域土地利用类型趋于多样化,湿地优势斑块由旱化滩涂裸地转变为草地和水域,植被生物量和水域容积显著增加,湿地景观特征变化明显。


  公众意识提升与生态效益衡量


  2017年,鹦鹉洲生态湿地修复完成一年后,作为湿地公园对公众开放。此时的潮滩湿地生态恢复得更好,分为净化展示区、盐沼湿地恢复区、生态廊道缓流区以及自然湿地引鸟区。园内的公告栏中道出了湿地丰富的景观与生灵的关系:“很多水鸟精灵入住美丽的鹦鹉洲,它们在枝头上、在芦苇丛中,在水面浮床上,时而驻歇寂静无声,时而展翅划破长空。”如今此处也成为观鸟者的胜地。

鹦鹉洲引鸟区全景图,来自888电子游戏登录入口陈雪初教授团队

  不过,人和自然要和谐相处,就需要给人类的利用定规矩。目前,如果没有经过特殊申请,游客只能进入鹦鹉洲湿地公园北边区域;而南边区域,以鸟类保育为主,平时只有园林工人维护。这是因为,人与鸟之间存在惊飞距离,候鸟的惊飞距离很远,200米外看到人,就会飞走。冬天候鸟来到这里,会较多在水域活动,人类要离相应水域远一些。“不光要在规划图上画出城市、缓冲区等,在后期使用管理方面,还要根据自然生态系统的结构与功能特点,不断提出新的要求。”陈雪初教授说,“自然就在那里,你要和自然立约。”

  鹦鹉洲之所以能成为这样的目的地,很大程度上,得益于其科研功能。早在2016年,鹦鹉洲生态湿地方案设计阶段,888电子游戏登录入口科研团队就拟定了结合湿地建设野外科学观测站的目标,在设计建设过程中,为湿地站提供了温室、科普工作室、控制试验区等基础条件。目前已依托鹦鹉洲生态湿地设立了杭州湾北岸湿地长期生态观测站。这些工作使得环境、工程、管理等方面的专业人士,乃至政府部门、公益组织、社会公众等广泛的利益相关方,得以更深入地理解生态价值,并在其引领下去进行思考、设计和实践。

鹦鹉洲湿地蟹类,图片来自888电子游戏登录入口陈雪初教授团队

  “野外样地为基础,坚持开展长期生态观测”,对科研工作而言,是十分重要的支撑;对整座城市而言,则是构建适当的机制,推动各方共同协商解决问题的基础。城市治理方面的韧性,正是生态环境等方面韧性的最有力保障。

  这也是参照国外的重要经验而来。陈雪初指出,以美国为例,在美国国家科学基金会(NSF)的支持下,生态学家开展了数十年的生态观测研究(如 Plum Island 河口湿地长期生态观测站),在盐沼湿地生态系统的结构与功能,碳、氮、硫、磷营养循环过程,生态系统退化和受损机制,生态服务功能等方面,已逐渐形成了较为完备的理论体系。

  更重要的是,需要向更多人说明,滨海盐沼湿地的生态系统服务价值。这就要以从金山鹦鹉洲湿地生态修复中获得的经验和数据,为未来杭州湾北岸海岸带生态修复项目的建设,乃至更多的海岸带生态修复工程的成效监测评估提供参考。

  888电子游戏登录入口研究团队与合作者发表的这类成果并不少见。尤其值得一提的是,2020年初,一项关于鹦鹉洲“蓝碳”的研究,发表在国际学术期刊上,进而得到了《Nature》杂志关注,后者以“新恢复湿地能够比天然湿地吸收更多碳”为题刊发了评述。

  研究发现,鹦鹉洲湿地正常运行时,处于碳吸收状态,每公顷湿地每年吸收二氧化碳最高可达到 100吨以上。而当关闭湿地水流阀使其处于滞水状态后,湿地甲烷排放大大增加。这意味着,湿地内部适宜的水流,使大气中的氧更快扩散到表层水和土壤中,形成了不利于甲烷生成的好氧条件,从而减少甲烷排放。与附近区域的自然湿地比,鹦鹉洲湿地具有更强的温室气体减排能力。这表明,未来湿地恢复工程可以通过技术手段显著提高湿地固碳速率。

  此前的研究显示,以红树林、盐沼以及海草床为代表的“蓝碳生态系统”吸收的碳,能够达到以森林为代表的传统“绿碳”的10倍或更多。而鹦鹉洲的退化湿地生态修复实践则说明,进行针对性修复的沿海湿地,可以在此基础上,取得更好的效果。这些效益可以被量化,从而更好地进入公共政策的讨论和公众参与的过程中。

上海奉贤边滩,图片来自888电子游戏登录入口陈雪初教授团队

  “鹦鹉洲面积很小,不一定能成为鸟类繁育的地方。但候鸟有可能来逗留。生物多样性的提升,会进一步提升这个地方的生态韧性。”陈雪初期待,未来这一带有更为丰富的生态图景:“如果形成生态交错带,其间会有更多样化的生物。不同的生境之下,会有不同适应性的鸟,来到这里筑巢或觅食。还有很多种类的昆虫。比如大闸蟹,也可能游进来,找到它的食物,长大后再回到河口区域有盐水的地方交配产卵。”

  陈雪初说到,朱鹮过去曾经在长江边沿着海岸线迁飞,现在,只在秦岭等地有栖息地。如果能重新把生态交错带恢复起来,长期来看,这些地方可能也会成为一些物种新的家园。


  沿海地带的空间格局,需贯注生态理念


  在杭州湾北岸上海段,更广泛的沿海地带,是否也可以运用生态的方法,又可以有怎样的考虑和操作?

  陈雪初认为,面对极端天气,一方面是要护堤,另一方面是要排水。因此,9米海堤之外,需要保护滩面。滨海湿地的植被,需要尽量保护好。海堤以内的区域,一般会有一条随塘河,为城市排水所用。遇到风暴潮,降雨也需要汇入这条河,则可以适当把河加宽。

  “奉贤沿海一带,有暂未完全开发的近岸空间。极端天气的风暴潮,降雨量会很大。如果这些地方是森林、农田等,短期淹掉没有太大问题,过段时间迅速把水排掉即可。它们还可吸纳并短期储存来自周边灰色空间(建筑物)的水,起到很好的缓冲作用。”陈雪初说。

  也就是说,考虑应对气候变化的挑战,在海堤以内,需要规划蓝色(水域)、绿色(森林)和黄色(农田)的空间。这些地方未来如果要开发,作为农业用地或是盖楼房,都需要提前考虑应对灾变,让蓝、绿、黄三种颜色的空间组合起来,对自然更好地利用和保留。

图片来自《陆海统筹生态保护修复的生态学基础、难点问题与对策建议》一文,将在《应用海洋学学报》 “海岸带陆海生态廊道”专刊发表,陈雪初提供

  “极端天气下,无论对外部海潮的消减,还是对内部降水的蓄积,这个缓冲地带都非常重要。”在生态系统方面,陈雪初建议,这条海堤以内的空间,在随塘河、植被和人类生产生活空间之间,最好能有一些和海水半连通的水域,可作为缓冲带。通过智慧化的调控,使得在涨潮和落潮时,一些海水可以进来;而在发生风暴潮,降水量大时,也方便堤内向海里排水。这样可以让鱼、蟹等生物,更好在其间完成从海水到淡水的洄游。

  总之,海堤很多时候被作为城市开发边界。如果,在海堤以外,有类似鹦鹉洲这样的缓冲空间,再加上人工保滩措施,而在海堤以内,有林地、随塘河以及农田等,接下来才是城市开发边界,那么这样一个体系的形成,会让当地应对气候变化的能力极大增强。而面对气候变化的挑战,如果日后有更大的风暴潮,需要修建更高的海堤,就意味着,当中的缓冲空间要放得更大一点。

  “用生态的方法去应对气候变化。还是有机会的。”陈雪初说。



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记者丨王昀

来源丨澎湃新闻

编辑丨钱梦童

编审丨戴琪




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