海南東寨港紅樹林急速退化的空間分布特征及影響因素分析

孫艷偉，廖寶文，管　偉，王榮麗，丁冬靜，鐘才榮(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東廣州5050; 海南東寨港國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，海南?？?79)

海南東寨港紅樹林急速退化的空間分布特征及影響因素分析

孫艷偉1，廖寶文1，管偉1，王榮麗1，丁冬靜1，鐘才榮2
(1中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東廣州510520; 2海南東寨港國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，海南海口571129)

摘要:【目的】對(duì)我國一些紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)近期出現(xiàn)的急速退化現(xiàn)象作相關(guān)分析.【方法】以海南東寨港整個(gè)港灣紅樹林區(qū)為研究典型區(qū)域，應(yīng)用3S技術(shù)，分析近30年間東寨港紅樹林濕地景觀格局的演變過程;同時(shí)采用高分辨率影像數(shù)據(jù)，聚焦分析了演豐東河沿岸、塔市及三江3個(gè)片區(qū)紅樹林群落退化特征及空間分布規(guī)律;結(jié)合大量野外樣方調(diào)查數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了近海岸紅樹林生態(tài)系統(tǒng)退化的主要影響因素.【結(jié)果和結(jié)論】從1999—2013年，東寨港紅樹林面積由1 709. 4 hm2減少至1 679. 5 hm2，年均減少2. 1 hm2.而沿海岸線2 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)，周邊養(yǎng)殖塘面積則由1987年的59. 1 hm2增至2013年的1 986. 9 hm2.截止2013年，東寨港紅樹林枯死面積約為4 hm2.從空間分布上來看，紅樹林枯死群落主要分布于地形低洼積水處或污染物傳輸通道兩側(cè).東寨港河流型紅樹林群落退化最為嚴(yán)重，集中分布于演豐東河中下游河段;同時(shí)，近海灣的前沿地段也有退化群落零星分布.處于地帶性演替后期的紅樹林群落，退化程度較高.陸源污染物輸入強(qiáng)度是影響紅樹林退化群落分布的重要因素.

關(guān)鍵詞:東寨港;紅樹林;退化特征;空間分布;影響因素

孫艷偉，廖寶文，管偉，等.海南東寨港紅樹林急速退化的空間分布特征及影響因素分析［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36(6):111-118.

優(yōu)先出版時(shí)間:2015-10-16

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長期以來，地處熱帶和亞熱帶海岸潮間帶的紅樹林群落正經(jīng)歷著嚴(yán)重的退化過程［1］.在發(fā)展中國家，紅樹林的退化速度甚至超過很多其他熱帶樹種［2］.人類活動(dòng)對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響可分為積極影響和消極影響.積極影響主要有生態(tài)系統(tǒng)管理、生態(tài)工程、生態(tài)恢復(fù)與重建、生態(tài)評(píng)價(jià)與規(guī)劃等;消極影響包括圍墾、砍伐、采礦、挖捕動(dòng)物、海水養(yǎng)殖、污水排放、旅游等［3］.我國沿海區(qū)域海岸帶占國土面積13%，承載著約40%的全國人口，創(chuàng)造了約60%的GDP［4］.沿海區(qū)域經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和快速的城市化建設(shè)直接吞噬和影響著濱海紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)，土地利用的變化和陸源污染物的大量輸入使紅樹林面積不斷縮減、生態(tài)功能急劇衰退［5］.因此，研究濱海紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的退化過程及其機(jī)制對(duì)紅樹林濕地資源的保護(hù)和恢復(fù)具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義.

海南東寨港是我國最典型、最原始的天然紅樹林分布區(qū)［6］.近年來，東寨港紅樹林區(qū)出現(xiàn)一定范圍的海洋污損動(dòng)物——團(tuán)水虱(Sphaeromadae)危害，已造成了紅樹林死亡現(xiàn)象，引起了政府和社會(huì)的高度關(guān)注［7］.影響團(tuán)水虱分布的因素復(fù)雜多樣，既包括紅樹林的群落特征、立地條件(地形因子、水質(zhì)因子)，也包括陸源污染物的輸入等人類活動(dòng)的擾動(dòng).而目前學(xué)者對(duì)影響團(tuán)水虱地理分布的相關(guān)環(huán)境因子尚未形成確定的結(jié)論.Brook［8］認(rèn)為佛羅里達(dá)灣北部紅樹林中團(tuán)水虱的分布與溫度、鹽度、pH等水質(zhì)因素沒有顯著性關(guān)系，并認(rèn)為其他鉆孔動(dòng)物對(duì)團(tuán)水虱的分布起一定限制作用.邱勇等［9］認(rèn)為東寨港紅樹林區(qū)水體中總氮、總磷含量和浮游生物量是影響光背團(tuán)水虱分布的主要水質(zhì)因子，并且網(wǎng)紋藤壺是光背團(tuán)水虱在垂直分布上的限制因素.本文借助5期Landsat衛(wèi)星影像及近期高分辨率航拍數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地踏勘調(diào)查，對(duì)整個(gè)東寨港灣紅樹林群落的退化特征及其空間分布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，同時(shí)還進(jìn)一步深入分析了地形以及陸源污染物的輸入強(qiáng)度等環(huán)境因子對(duì)紅樹林群落退化的影響.

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

海南東寨港紅樹林區(qū)(指東寨港整個(gè)港灣區(qū)域)位于海口市美蘭區(qū)東北部(110°30'～110°37' E，19°51'～20°01' N)，目前擁有紅樹林總面積約為1 679. 5 hm2.該區(qū)域?qū)俚湫偷臒釒Ъ撅L(fēng)海洋性氣候，年平均氣溫23. 3～23. 8℃，極端最高氣溫38. 9℃，極端最低氣溫2. 6℃;年均日照2 000 h以上;年均相對(duì)濕度85%;年均降水量1 676. 4 mm;潮型為不規(guī)則的半日潮［6］.東寨港紅樹林樹種主要有:白骨壤Avicennia marina、桐花樹Aegiceras cornicu latum、木欖Bruguiera gymnorrhiza、秋茄Kandelia obovata、角果木Ceriops tagal、海蓮B.sexangula、海漆Excoecaria agallocha、欖李Lumnitzera racemosa、紅海欖Rhizophorasty losa、老鼠簕Acanthus ilicifolius等.

近半個(gè)世紀(jì)以來，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，整個(gè)東寨港圍墾、毀林建塘、過度旅游開發(fā)等現(xiàn)象不斷涌現(xiàn)，致使紅樹林群落呈現(xiàn)不斷退化的趨勢.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)60年代至今，由于圍墾，海南東寨港紅樹林面積減少近50%［10］.近幾年，團(tuán)水虱爆發(fā)是導(dǎo)致紅樹林死亡退化的直接原因.盡管保護(hù)區(qū)管理局采取了人工種植、關(guān)閉養(yǎng)鴨塘、禁止圍墾和新建蝦塘等多項(xiàng)措施，并取得了一定成效，但紅樹林退化現(xiàn)象并沒有得到有效控制.

1.2研究方法

1.2.1紅樹林植被提取本研究所選用的數(shù)據(jù)主要來源于5期Landsat衛(wèi)星影像，主要包括LT51230461987253BJC00、elp123r046 _ 7t19991224、LT51230462004044BJC00、LT51230462009281BJC00、LC81230462013180LGN00;結(jié)合研究區(qū)1∶10 000地形圖，在ENVI5. 0平臺(tái)下，采用二次多項(xiàng)式糾正法對(duì)覆蓋研究區(qū)的5期遙感影像進(jìn)行幾何校正(誤差不超過0. 5個(gè)像元)、圖像增強(qiáng)和區(qū)域剪切等處理.根據(jù)野外現(xiàn)場調(diào)查及專家經(jīng)驗(yàn)，采用目視解譯法，提取研究區(qū)海陸邊界2 km緩沖區(qū)范圍以內(nèi)的水產(chǎn)養(yǎng)殖塘區(qū).實(shí)地踏勘調(diào)查發(fā)現(xiàn)，東寨港紅樹林主要分布于距海岸線1 km緩沖區(qū)范圍內(nèi).基于此，本文參考Liu等［11］提出的基于輔助數(shù)據(jù)的專家決策樹紅樹林分類思路，采用分類回歸樹分析(CART)，整合研究區(qū)DEM、海陸分界線以及NDVI等輔助數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建了5期東寨港紅樹林分類的專家決策樹，結(jié)果顯示紅樹林分類精度達(dá)到90%.

1.2.2退化紅樹林群落提取為準(zhǔn)確提取枯死紅樹林群落的分布及面積，采用2012年2月24日SPOT5遙感影像及近期高分航拍影像為數(shù)據(jù)源，經(jīng)幾何校正、區(qū)域裁切后，結(jié)合專家目視解譯，獲取東寨港枯死紅樹林群落的空間分布及面積.

1.2.3紅樹林退化樣方調(diào)查考慮到紅樹林團(tuán)水虱危害發(fā)生的立地條件及群落結(jié)構(gòu)的差異性，分別在東寨港紅樹林區(qū)的塔市、演豐東河及三江等3個(gè)片區(qū)典型區(qū)域共設(shè)置28個(gè)固定樣方，樣方尺寸為10 m×15 m.于2013年7月和10月對(duì)整個(gè)東寨港紅樹林區(qū)的退化情況進(jìn)行了現(xiàn)場踏勘調(diào)查，調(diào)查記錄每個(gè)樣方的直角坐標(biāo)系、不同樹種個(gè)體數(shù)、郁閉度及樹均高，同時(shí)記錄樣方對(duì)角線上每株樹木的種類、胸徑、冠幅、蛀蝕高度以及蛀蝕等級(jí)等參數(shù)，并計(jì)算每個(gè)樣方的死亡率和退化率.調(diào)查樣方的布設(shè)情況詳見圖1.依據(jù)樹木主干、氣生根的蛀蝕程度以及枝葉凋落程度將樹種退化程度劃分為6個(gè)等級(jí)，退化等級(jí)由低到高依次為健康、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)，退化等級(jí)越高表明樹木的蛀蝕程度越嚴(yán)重.

圖1　東寨港紅樹林群落調(diào)查樣方位置示意圖Fig.1 The location map of sampling plots of mangrove forest in Dongzhaigang Harbor

1.2.4相關(guān)環(huán)境因子的獲取選取高程、坡度、坡向等地形因子以及陸源污染物輸入強(qiáng)度作為紅樹林退化的影響因子.其中，地形因子數(shù)值應(yīng)用ArcGIS軟件的空間分析功能提取每個(gè)樣地所處空間網(wǎng)格的柵格值.而陸源污染物輸入強(qiáng)度主要考慮臨近海岸線2 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)的陸源總N(TN)、總P(TP)等營養(yǎng)物質(zhì)的年輸出負(fù)荷量.首先，應(yīng)用ArcGIS軟件將研究區(qū)劃分為2 km×2 km網(wǎng)格，然后將2013年土地利用圖層與網(wǎng)格進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各土地利用類型的面積，最后采用經(jīng)典的Johns輸出系數(shù)法估算每個(gè)網(wǎng)格的陸源面源污染負(fù)荷量，輸出系數(shù)參見表1.

表1　研究區(qū)N、P輸出系數(shù)1)Tab.1　 Nitrogen and phosphorus export coefficients in the study area　t·km－2

演豐東河為內(nèi)陸淡水河流，自西向東匯入東寨港.為分析陸源污染負(fù)荷輸入對(duì)河流型紅樹林退化的影響，本文采用SWAT模型將演豐東河流域劃分為15個(gè)子流域單元，同時(shí)利用Johns輸出系數(shù)法估算每個(gè)子流域陸源面源污染負(fù)荷輸出量，主要考慮TN、TP等營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷量.

基于樣方調(diào)查及相關(guān)環(huán)境因子提取，應(yīng)用Spearman相關(guān)性分析方法，定量分析紅樹林群落退化程度(樣方的死亡率、退化率)與立地條件(包括Shannon－Wiener指數(shù)［14］、地表高程、坡度及坡向等)、陸源污染物輸入強(qiáng)度(TN、TP等陸源營養(yǎng)物質(zhì)輸入負(fù)荷量等)等環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)性.

2　結(jié)果與分析

2.1近30年紅樹林面積動(dòng)態(tài)變化

利用1987、1999、2004、2009和2013年等5個(gè)時(shí)相的Landsat衛(wèi)星影像，提取得到東寨港近30年來紅樹林空間分布特征，面積動(dòng)態(tài)變化情況見表2和圖2.從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，近30年來東寨港紅樹林面積呈現(xiàn)先增加后縮減的趨勢，同時(shí)斑塊破碎化不斷加劇.自1986年東寨港升級(jí)為國家級(jí)紅樹林自然保護(hù)區(qū)以后，隨著管理力度的加強(qiáng)，紅樹林得到保護(hù)和恢復(fù).至1999年為止，整個(gè)港灣紅樹林面積達(dá)到1 709. 4 hm2，與1987年相比面積增加了11. 18%.但自此以后，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，港灣內(nèi)圍墾、毀林建塘、過度旅游開發(fā)等現(xiàn)象不斷涌現(xiàn)，紅樹林灘涂區(qū)域不斷被擠占和破壞，致使紅樹林面積不斷縮減.自2009年以來，局部區(qū)域團(tuán)水虱危害嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了紅樹林群落的退化.截止2013年，東寨港紅樹林面積約為1679. 5hm2，與1999年相比減少了29. 9 hm2，年均減少2. 1 hm2.另外，遙感影像判讀結(jié)果顯示，沿海岸線2 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)，周邊養(yǎng)殖塘面積由1987年的59. 1 hm2增至2013年的1 986. 9 hm2，增加了33倍.

由圖2可見，紅樹林斑塊面積的縮減主要表現(xiàn)為斑塊邊緣萎縮和潮溝切割所致的斑塊內(nèi)部退化.在海岸帶開發(fā)過程中，對(duì)河流－潮汐通道截彎取直以及旅游船舶引起的頻繁巨浪都造成紅樹植物的死亡和退化［15］.岸邊畜禽養(yǎng)殖、陸源污染物的排放以及東寨港的旅游開發(fā)等人類開發(fā)活動(dòng)改變了紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生境、結(jié)構(gòu)和生物地化循環(huán)，從而引起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的降低.潮溝是海陸物質(zhì)交換的主要通道［16］.自1987年以來，紅樹林斑塊內(nèi)部的潮溝呈增多的趨勢，直接導(dǎo)致同一斑塊割裂為幾個(gè)，破碎化加劇.

表2　1987—2013年東寨港紅樹林面積變化情況Tab.2 Changes of mangrove area in Dongzhaigang Harbor from 1987 to 2013

圖2　1987—2013年東寨港紅樹林分布動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of mangrove distribution in Dongzhaigang Harbor from 1987 to 2013

2.2紅樹林群落退化特征分析

2.2.1紅樹林退化群落的空間分布特征自2009年以來，團(tuán)水虱大量爆發(fā)，導(dǎo)致部分區(qū)域紅樹林大面積枯死，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重.東寨港紅樹林可分為河流型紅樹林群落(演豐東河片區(qū))和前沿型紅樹林群落(塔市、三江片區(qū)) 2個(gè)類型.經(jīng)過全面實(shí)地踏勘調(diào)查及近期高分遙感影像分析顯示，東寨港紅樹林區(qū)范圍內(nèi)團(tuán)水虱危害地理空間分布廣泛.從東寨港河流型紅樹林分布來看，河流中下游紅樹林群落退化嚴(yán)重，同時(shí)，近海灣的前沿地段退化群落有零星分布.由團(tuán)水虱蛀蝕形成大小不等的林窗斑塊共27塊，總枯死面積約為4 hm2，年均枯死面積0. 8 hm2(圖3).從空間分布來看，塔市紅樹林片區(qū)出現(xiàn)4個(gè)斑塊(0. 738 hm2)，分布于靠近陸地一側(cè)，主要危害樹種為白骨壤;演豐東河紅樹林片區(qū)出現(xiàn)21個(gè)斑塊(3. 17 hm2)，分布于河流的中下游區(qū)域，主要危害樹種為木欖、海蓮、尖瓣海蓮等處于演替后期的樹種;三江紅樹林片區(qū)出現(xiàn)2個(gè)斑塊(0. 087 hm2)，分布于潮灘前沿，主要危害樹種為秋茄.以上結(jié)果說明，對(duì)于河流型紅樹林群落，處于地帶性演替后期的樹種是團(tuán)水虱危害的主要對(duì)象.

圖3　2013年東寨港紅樹林枯死斑塊分布Fig.3 The distribution map of death patches of mangroves in Dongzhaigang Harbor in 2013

2.2.2不同樹種的退化特征典型樣方調(diào)查顯示，所有調(diào)查樣方的退化率約為16%，但河流型紅樹林群落與前沿型紅樹林群落不同樹種的退化程度呈現(xiàn)出差異性(表3).對(duì)于河流型紅樹林群落，演豐東河片區(qū)不同樹種的退化程度由重到輕依次為:木欖(28. 8%)＞尖瓣海蓮(10. 7%)＞海蓮(10. 4%)＞秋茄＞紅海欖;對(duì)于前沿型紅樹林群落，塔市片區(qū)白骨壤群落和三江片區(qū)秋茄的退化率都為15. 0%.分析表明，團(tuán)水虱對(duì)紅樹林不同樹種的蛀蝕具有選擇性.

表3　各樣地的群落退化特征1)Tab.3 Community degradation characteristics of sample plots

2.2.3群落特征與退化特征的相關(guān)性紅樹林群落特征在一定程度上反映了紅樹林的生長狀況，是紅樹林群落退化的直觀反映.紅樹林群落的退化特征可采用死亡率和退化率2個(gè)指標(biāo)來表達(dá).典型樣方的Spearman相關(guān)性分析顯示，樣方的死亡率與種群密度和群落多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù))呈顯著正相關(guān)，而與郁閉度、平均胸徑及平均冠幅相關(guān)性不顯著;樣方的退化率則與郁閉度呈顯著負(fù)相關(guān)，而與其他指標(biāo)相關(guān)性不顯著(表4).以上結(jié)果表明，處于地帶性演替后期的紅樹林群落更易遭受團(tuán)水虱的蛀蝕而死亡，而郁閉度是群落退化程度的直觀反映.

表4　各樣地的群落特征與退化特征相關(guān)性分析1)Tab.4 The correlation analyses of community characteristics and degradation characteristics of sample plots

2.3紅樹林退化程度與環(huán)境因子的關(guān)系

海灣是人類活動(dòng)最為密集的區(qū)域之一.隨著人類對(duì)海灣開發(fā)進(jìn)程的加快，人類活動(dòng)對(duì)紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的擾動(dòng)也日益加劇.紅樹植物的生長不僅受到灘涂高程、地形以及淹水時(shí)間等生境立地條件的影響，同時(shí)也受到人類活動(dòng)產(chǎn)生的陸源污染物輸入的影響.

2.3.1立地條件與退化程度的關(guān)系應(yīng)用GIS軟件的空間分析功能，采用DEM數(shù)據(jù)分別提取了典型樣地所處地理網(wǎng)格的高程、坡度以及坡向等地形因子的數(shù)值.相關(guān)性分析結(jié)果表明，樣地的死亡率與地表高程呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與坡度及坡向相關(guān)關(guān)系不顯著(表5).在現(xiàn)場踏勘調(diào)查過程也發(fā)現(xiàn)，地形低洼處、小排污口以及潮溝兩側(cè)紅樹被團(tuán)水虱蛀蝕的程度更為嚴(yán)重.由此可見，污染物傳輸通道的邊緣以及地形低洼的沉積區(qū)更易受到團(tuán)水虱的危害，這與范航清等［16］的研究結(jié)論一致.

灘涂表面的相對(duì)高程是影響紅樹植物分布的關(guān)鍵生境因子，直接導(dǎo)致紅樹植物淹沒深度和水淹時(shí)間的差異.演豐東河片區(qū)紅樹林群落以木欖、海蓮等演替后期樹種為優(yōu)勢種，而這些樹種更適宜在較高潮灘的生境生長［17］.放養(yǎng)鴨群對(duì)表層土壤的松動(dòng)、高位養(yǎng)殖塘排污口排放污水的沖刷等都會(huì)導(dǎo)致局部地形的降低，退潮時(shí)凹陷的地表形成積水，致使紅樹林水淹時(shí)間變長，長時(shí)間的淹水不僅超出了紅樹植物的忍耐程度，而且也給團(tuán)水虱提供更多的濾食時(shí)間，導(dǎo)致團(tuán)水虱數(shù)量的增長，從而更快更多地破壞紅樹植物的呼吸根及根莖［7］.隨著根系不斷被蛀蝕和腐爛，地表又會(huì)進(jìn)一步發(fā)生沉降，最終導(dǎo)致紅樹林退化程度不斷加重.此外，典型樣地調(diào)查結(jié)果還表明，紅樹植物的枯亡與所處地理位置的坡度和坡向的關(guān)聯(lián)不大.

表5　各樣地的地形因子與退化特征相關(guān)性分析1)Tab.5　 The correlation analyses of topographical factors and community degradation characteristics of sample plots

2.3.2陸源污染物輸入強(qiáng)度與退化程度的關(guān)系陸源污染物的輸入已經(jīng)成為近岸海域污染的主要來源.其中，總N、總P等陸源營養(yǎng)物質(zhì)的大量輸入是導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化的主要原因，水體中總氮、總磷含量和浮游生物量也是影響光背團(tuán)水虱Sphraeroma retrolaevis分布的主要水質(zhì)因子［9］.對(duì)于東寨港地區(qū)，陸源營養(yǎng)物質(zhì)一部分來源于海灣周邊大面積的耕地、林地等產(chǎn)生的面源污染，而另一個(gè)主要來源是養(yǎng)殖塘換水和滲漏輸出的污染物，并占到營養(yǎng)物質(zhì)輸出總量的四成以上.近年來東寨港周邊養(yǎng)殖塘呈現(xiàn)快速增加的趨勢，大量營養(yǎng)物質(zhì)的輸出正不斷污染臨近海域.水體的富營養(yǎng)化也進(jìn)一步加劇了沿岸紅樹林的退化.

為分析陸源污染物的輸入對(duì)紅樹林退化的影響，本文將陸源TN、TP輸入強(qiáng)度圖層與紅樹林枯死斑塊圖層進(jìn)行疊加，可以直觀表達(dá)陸源污染物的輸入強(qiáng)度與紅樹林退化斑塊之間的空間匹配關(guān)系.如圖4所示，從空間位置關(guān)系上來看，紅樹林枯死斑塊與陸源TN、TP輸入強(qiáng)度高值區(qū)具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.整體上來看，紅樹林枯死斑塊所對(duì)應(yīng)的陸源TN輸入強(qiáng)度介于1. 1～3. 6 t·km－2之間，高于此區(qū)域TN平均輸入強(qiáng)度0. 9 t·km－2;而陸源TP輸入強(qiáng)度介于0. 24～0. 35 t·km－2之間，高于此區(qū)域TN平均輸入強(qiáng)度0. 2 t·km－2.

圖5為演豐東河流域陸源污染物輸入強(qiáng)度與紅樹林枯死斑塊的空間關(guān)系.由圖5可知，紅樹林枯死斑塊主要分布于演豐東河中下游區(qū)域，與陸源TN、 TP輸入強(qiáng)度高值區(qū)具有較好的一致性.上述結(jié)果表明，周邊陸源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入強(qiáng)度是影響紅樹林退化群落分布的重要因素.

圖4　東寨港陸源污染物輸入強(qiáng)度與紅樹林枯死斑塊的空間關(guān)系Fig.4 The spatial corresponding relationship between terrestrial pollutant loading and death patch in Dongzhaigang Harbor

圖5　演豐東河流域陸源污染物輸入強(qiáng)度與紅樹林枯死斑塊的空間關(guān)系Fig.5　 The spatial corresponding relationship between terrestrial pollutant loading and death patch in the Yanfengdong River watershed

3　討論

近海岸帶的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有極其重要的生態(tài)和環(huán)境價(jià)值.但大量研究表明氣候變化、病蟲害等自然因素以及無序的海岸帶開發(fā)已經(jīng)造成紅樹林資源的大面積縮減.從宏觀大尺度的視角，定量分析典型紅樹林群落的急速退化特征及其影響因素，可為我國紅樹林資源的保護(hù)及生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù).海南東寨港是我國最典型、最原始的天然紅樹林分布區(qū)，成為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)研究的理想場所.通過多期遙感影像的判讀分析顯示，近30年來，東寨港紅樹林面積經(jīng)歷了先增長后減小的變化趨勢，紅樹林斑塊亦呈現(xiàn)破碎化趨勢.人類活動(dòng)對(duì)海岸帶擾動(dòng)強(qiáng)度的增加是導(dǎo)致紅樹林斑塊面積縮減及景觀破碎化最為直接的原因.自1980年東寨港紅樹林自然保護(hù)區(qū)成立以來，保護(hù)區(qū)管理局采取了多項(xiàng)切實(shí)可行的紅樹林保護(hù)和恢復(fù)措施，對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)丶t樹林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、完整性起到了至關(guān)重要的作用.

近年來，東寨港紅樹林區(qū)出現(xiàn)一定范圍的海洋污損動(dòng)物——團(tuán)水虱危害，已造成了近4 hm2紅樹林枯死現(xiàn)象，引起了政府和社會(huì)的高度關(guān)注［7］.從空間分布上來看，紅樹林枯死群落主要分布于地形低洼積水處或污染物傳輸通道兩側(cè);河流型紅樹林生態(tài)系統(tǒng)受到團(tuán)水虱的危害最為嚴(yán)重，同時(shí)近海灣的前沿地段也出現(xiàn)一定程度的危害現(xiàn)象.實(shí)地樣方調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，團(tuán)水虱危害呈現(xiàn)明顯的“種群選擇性”，即木欖、尖瓣海蓮等處于地帶性演替后期的紅樹林群落更易遭受團(tuán)水虱的蛀蝕而死亡.結(jié)合GIS空間對(duì)應(yīng)關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，沿海陸源氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的輸入強(qiáng)度是影響紅樹林退化群落分布的重要因素.東寨港紅樹林區(qū)周邊近1 986. 9 hm2的養(yǎng)殖塘是陸源污染物的主要來源，每年向近海排放大量氮磷營養(yǎng)物質(zhì)以及消毒劑等污染物，對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅.因此，位于地形低洼的積水區(qū)、潮溝兩側(cè)以及污水排放口等特殊地理位置的紅樹林群落應(yīng)該是今后紅樹林退化的重點(diǎn)防控區(qū)域.

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【責(zé)任編輯李曉卉】

Spatial patterns and environmental factors of rapidly degraded mangroves at Dongzhaigang Harbor in Hainan

SUN Yanwei1，LIAO Baowen1，GUAN Wei1，WANG Rongli1，DING Dongjing1，ZHONG Cairong2
(1 Research Institute of Tropical Forestry，Chinese Academy of Forestry，Guangzhou 510520，China; 2 Hainan Dongzhaigang National Natural Reserve Authority，Haikou 571129，China)

Abstract:【Objective】The purpose of this study was to analyze mangrove degradation in some coastlands of southern China.【Method】Mangrove of Dongzhaigang Harbor in Hainan Province was investigated as a case study.Landscape pattern dynamics of mangrove wetland from 1987 to 2013 were analyzed at Dongzhaigang Harbor by interpreting five phase remote sensing images.The degradation characteristics of mangrove forest and its spatial patterns were also further studied using SPOT5 and aerial imagery.Furthermore，the influencing factors of mangrove degradation such as topographical factors and terrestrial contaminant loading were analyzed by surveying numerous sampling plots.【Result and conclusion】It was found that mangrove area decreased from 1 709. 4 hm2in 1999 to 1 679. 5 hm2in 2013，while the area of ponds in the 2 km coastal buffers increased from 59. 1 hm2in 1987 to 1 986. 9 hm2in 2013.The dead area of mangrove patches had reached 4 hm2by the end of 2013.Spatially，mangrove degradation mainly located in low-lying land and both sides of contaminant transport channels.The degradation degree of River-type mangrove communities was the most serious，whose major distribution was in the middle and lower rea-book=112,ebook=384ches of Yanfengdong River.Meanwhile，the degraded mangrove communities also distributed sporadically in frontier areas of Dongzhaigang Harbor.The degradation degree was higher for mangrove communities in the climax stage of succession.The distribution of degraded mangrove communities was mainly determined by terrestrial pollutant loading.

Key words:Dongzhaigang Harbor; mangrove forest; degradation characteristic; spatial pattern; influencing factor

基金項(xiàng)目:科技部林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404305) ;國家自然科學(xué)基金(41176084) ;國家林業(yè)局海南東寨港紅樹林生態(tài)站項(xiàng)目

作者簡介:孫艷偉(1983—)，男，助理研究員，博士，E-mail: sunyanwei2002@ 126.com;通信作者:廖寶文(1963—)，男，研究員，博士，E-mail: baowenliao@ ritf.ac.cn

收稿日期:2014-11-09

文章編號(hào):1001-411X(2015) 06-0111-08

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):Q149