隋玉正, 孫大鵬, 李淑娟, 徐永臣, 吳晶晶

1 青島理工大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院,青島 266033

2 中國海洋大學(xué)管理學(xué)院,青島 266100

3 中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院,青島 266100

4 青島大學(xué)旅游與地理學(xué)院,青島 266071

2004年,SER(國際生態(tài)修復(fù)學(xué)會,Society for Ecology Restoration)提出“生態(tài)修復(fù)是協(xié)助已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過程”,明確了生態(tài)修復(fù)這一工作的根本是對受損生態(tài)進行整體、系統(tǒng)的恢復(fù)而不是改變[1]。2016年,SER在聯(lián)合國生物多樣性大會上發(fā)布了《生態(tài)修復(fù)實踐國際標(biāo)準(zhǔn)》,隨后多國以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),相應(yīng)制定了生態(tài)修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)或指南,如澳大利亞的《澳大利亞生態(tài)修復(fù)實踐國家標(biāo)準(zhǔn)》和我國的《山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程指南》。

海岸帶濱海濕地是全球極為重要的碳庫,因其位于陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)相互作用的交界地帶而成為典型的生態(tài)脆弱區(qū)[2- 3]。目前我國國土資源尤其是海岸帶地區(qū)開發(fā)利用強度過高,大量的建設(shè)用地、海水養(yǎng)殖用地和不同規(guī)模的圍填海取代了濱海濕地原生的生態(tài)斑塊,景觀格局破碎,濕地面積急速萎縮,生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能嚴(yán)重受損,導(dǎo)致海岸帶“碳匯區(qū)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤荚磪^(qū)”而向大氣中釋放出大量的CO2,引起其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能無法正常發(fā)揮,引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化、生態(tài)系統(tǒng)退化等問題,如生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低等[4- 5]。在生態(tài)文明建設(shè)背景下,相關(guān)專家學(xué)者近年來針對生態(tài)修復(fù)的理論、方法及應(yīng)用實踐等方面的研究如雨后春筍般涌現(xiàn),從土壤污染治理到水土保持修復(fù),從森林植被到河流湖泊等都取得了良好的成果。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的角度來看,其碳儲存功能可以有效的將有機碳進行封存固定,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,進而對受損的生態(tài)系統(tǒng)起到有效的保護和恢復(fù)。因此,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已經(jīng)著手于生態(tài)系統(tǒng)碳儲存方面的研究,將其運用到生態(tài)保護修復(fù)工作中。在陸地生態(tài)系統(tǒng)方面,Olafur Arnalds[6]、徐凱健[7]、方精云[8]等人通過研究碳儲存效應(yīng)實現(xiàn)了相關(guān)生態(tài)修復(fù)的目標(biāo),提出應(yīng)當(dāng)構(gòu)建生態(tài)修復(fù)的新模式；海岸帶濕地生態(tài)系統(tǒng)方面,Kareksela Santtu[9]、Yadav Sapkota[10]、Glenn M. Suir[11]和唐劍武[12]和Ariana E. Sutton-Grier[13]等人通過對濱海濕地藍色碳匯功能的恢復(fù),討論研究了其在生態(tài)修復(fù)方面的價值和作用。

東營地處山東省北部的黃河入?？谌侵薜貛?自然資源豐富,地理位置優(yōu)越,是我國黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的終點站、黃河三角洲中心城市和重要的石油基地。但近年來隨著油氣開采、化工發(fā)展、海水養(yǎng)殖和城市擴張等因素,東營市海岸帶地區(qū)承受來自陸地環(huán)境與海洋環(huán)境、自然活動與人類活動等多方面的影響,灘涂濕地被大量開發(fā)侵占,地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)固碳功能受到嚴(yán)重破壞,生態(tài)環(huán)境愈加惡化,生態(tài)系統(tǒng)退化顯著[14-15]。

鑒于此,本文以東營市海岸帶地區(qū)為例,結(jié)合InVEST模型對研究區(qū)不同時間段的碳儲存功能進行評估模擬,識別其碳儲存空間格局所存在的問題,分析其碳損失程度以劃定生態(tài)修復(fù)分區(qū),最后根據(jù)國內(nèi)外生態(tài)保護修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和原則從提升海岸帶碳儲存功能角度出發(fā),提出相應(yīng)的生態(tài)保護修復(fù)方案建議和意見,旨在為區(qū)域尺度的生態(tài)修復(fù)工作提供可行的思路。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省北部沿海東營市境內(nèi),東鄰萊州灣,北接渤海灣,地理范圍介于118°05′E—119°15′與37°00′N—38°10′之間(圖1)。區(qū)域地處暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū),年降水量在600 mm左右且多集中在夏季,年均氣溫約12℃,面積約為7.2×105hm2。地形以平原為主,由黃河攜帶大量入海泥沙在渤海入?？谔幝两狄约敖２ɡ税徇\沉積而成；地貌類型復(fù)雜,濕地廣布多樣,有河流濕地、河口濕地、潮間帶灘涂濕地、潮上帶重鹽堿化濕地和蘆葦沼澤等濕地類型[16]。區(qū)內(nèi)資源富庶,集濕地、港口、水產(chǎn)、海鹽、油氣等資源于一身,同時也具有豐富的生物資源,是我國重要的鳥類棲息繁殖地和魚類索餌場。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Geographical location of the study area

根據(jù)我國《全國海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查簡明規(guī)程》相關(guān)規(guī)定,以海岸線內(nèi)陸側(cè)10 km至海域10—15 m等深線范圍定義為海岸帶[17]。本文以東營市海域10 m等深線與海岸線陸側(cè)約10 km所圍成的地區(qū)作為研究區(qū)域,將等深線0—6 m范圍作為濱海濕地,等深線6—10 m范圍作為淺海,以此展開生態(tài)保護修復(fù)的研究。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

1)遙感數(shù)據(jù)來源

考慮到自然因素的干擾,本文所選取的遙感數(shù)據(jù)是研究區(qū)范圍內(nèi)2005、2010、2015和2018年共4期同一時段(夏季)、空間分辨率為30 m、云量在4%以下的Landsat陸地衛(wèi)星遙感影像,其中2005年和2010年遙感數(shù)據(jù)來自美國地質(zhì)勘探局網(wǎng)站(http://glovis.usgs.gov/),2015年和2018年遙感數(shù)據(jù)來自于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/)。

2)模型數(shù)據(jù)來源

InVEST模型(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能權(quán)衡綜合評估模型,Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs),由斯坦福大學(xué)、大自然保護協(xié)會、世界自然基金會共同研發(fā),該模型能夠定量分析多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(如: 生境質(zhì)量、碳儲量、產(chǎn)水量和水體凈化等),與其他評估模型相比,其易于操作且評估結(jié)果更加形象直觀,可以有效避免評估過程中容易產(chǎn)生的計算誤差,因此近年來在諸多部門制定決策中被廣泛應(yīng)用以提供參考依據(jù)。

模型中的Carbon(碳儲存)模塊包含4個碳庫數(shù)據(jù)：地上生物碳庫、地下碳庫、土壤碳庫和死亡有機物碳庫數(shù)據(jù),其中地上生物碳庫和地下碳庫也稱生物量初始碳庫。本文旨在研究海岸帶地區(qū)碳儲存總量動態(tài)變化情況,因此對模型的4類碳庫不做深入研究。地上生物碳庫數(shù)據(jù)根據(jù)參考文獻[18- 21],按照相關(guān)學(xué)者對黃河三角洲地區(qū)各植被類型生物量取樣收集、烘干稱重等,最終根據(jù)實測結(jié)果估算獲得。地下碳庫數(shù)據(jù)參考地上生物數(shù)據(jù),根據(jù)學(xué)者對濕地不同植被地上和地下生物凈初級生產(chǎn)力的測定研究[22],以地上生物量的30%—80%比例估算獲得,其中養(yǎng)殖用地參考學(xué)者對膠州灣蛤仔生物計量研究[23],取冬夏季節(jié)平均值作為養(yǎng)殖用地地下碳密度數(shù)據(jù)。土壤碳庫,指在一定深度范圍內(nèi)單位面積土體中的有機碳儲量,即相應(yīng)土層有機碳密度(kg/m3)乘以深度(m),InVEST模型默認(rèn)圖層深度為1m,本文以表層土壤(0—30cm)有機碳密度數(shù)據(jù)為主,參考相關(guān)學(xué)者對黃河三角洲濕地土壤有機碳含量研究測定結(jié)果[24- 26],按照處理后的研究區(qū)用地類型對應(yīng)黃河三角洲土壤碳密度差值范圍選取獲得。死亡有機物碳庫,指死亡植物和枯枝落葉中的有機碳含量,其碳庫數(shù)據(jù)缺乏且占總碳庫比重較小,該碳庫數(shù)據(jù)按照文獻[27-28]以及山東半島北部濱海濕地碳沉積與埋藏的相關(guān)研究結(jié)果[29],按照不同植被類型凋零物占植物體比例的3%—10%范圍估算獲取,其中養(yǎng)殖用地死亡有機物碳庫數(shù)據(jù)參考學(xué)者關(guān)于貝類養(yǎng)殖的碳循環(huán)貢獻度[30]及不同貝類養(yǎng)殖固碳速率[31]等研究結(jié)果獲取。

2.2 研究方法

1)遙感解譯處理

以GIS和ENVI為技術(shù)平臺,參照全國生態(tài)遙感監(jiān)測土地利用/土地覆蓋分類體系,依據(jù)光譜特征對4期影像進行遙感數(shù)據(jù)解譯處理,劃分研究區(qū)土地利用類型。為保證研究的可行性和模型評估結(jié)果的直觀性,進一步結(jié)合實地調(diào)研結(jié)果和有關(guān)黃河三角洲區(qū)域的研究資料[32- 34],并參考山東天地圖(http://www.sdmap.gov.cn/)時空影像對遙感解譯的結(jié)果進行細(xì)化調(diào)整,最終將土地利用類型劃分為水田、旱地、林地、草地、河流湖泊、水庫坑塘、濱海濕地、養(yǎng)殖池、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、其他建設(shè)用地(主要為油田)、鹽田、植被鹽沼和淺海,共13類(圖2)。

圖2 研究區(qū)四期土地利用分類Fig.2 The fourth stage land use classification in the study area

2)InVEST模型

本文采用InVEST模型的Carbon(碳儲存)模塊是將土地利用類型作為評估單元,根據(jù)各類用地的分布面積以及所對應(yīng)的研究區(qū)土地利用類型的碳密度值(表1),最終計算得到其碳儲存總量(Ctotal)。

表1 研究區(qū)土地利用類型四類碳庫信息/(t/hm2)Table 1 The information of four types of carbon pools in the study area for different land use types

碳儲存總量計算公式：

Ci-total=Ci-above+Ci-below+Ci-soil+Ci-dead

(1)

(2)

式中,i表示一類土地利用類型,Ci-total示該類土地利用類型的總碳密度；Ci-above表示i類用地的地上生物碳密度；Ci-below表示i類用地的地下植物根系碳密度；Ci-soil表示i類用地的土壤中的有機碳密度；Ci-dead表示i類用地的植物凋零物及死亡生物的碳密度；Ctotal表示研究區(qū)的碳儲存總量；Si表示土地利用類型總面積；n表示土地利用類型的總數(shù)。其中,碳密度的單位為t/hm2；地類面積單位為hm2。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 用地變化

根據(jù)表2和圖3,2005—2018年東營海岸帶地區(qū)土地利用類型時空變化明顯,,水田、草地、林地、濱海濕地和植被鹽沼等用地類型呈現(xiàn)不同程度的減少,養(yǎng)殖池、鹽田和建設(shè)用地增長趨勢。其中,草地變化最大,13年間由53748.34 hm2到驟減到5080.26 hm2,面積減少了90.55%,主要原因是耕地的大量開墾和鹽田、養(yǎng)殖池的擴張；2005年植被鹽沼面積約為48926.22 hm2,至2018年為27756.39 hm2,面積減少了43.68%；2018年水庫坑塘面積為20701.37 hm2,濱海濕地面積為43085.28 hm2,相比2005年分別減少了6195.16 hm2和21940.64 hm2,兩類用地大部分轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖池。在此期間,鹽田和其他建設(shè)用地增長速率最快,鹽田面積呈直線型上升,由2005年6168.43 hm2至2015年達到頂峰(39734.44 hm2),到2018年緩慢回落到36774.85 hm2,13年間增長速率為496.18%,回落原因主要是養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益較鹽田高導(dǎo)致部分鹽田用地轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖池；其他建設(shè)用地(主要以油田、石油工業(yè)用地為主),2018年用地面積為37668.51 hm2,較2005年面積增加了19532.64 hm2,增長速率為108.71%。養(yǎng)殖池面積由2005年40444.94 hm2,到2018年達62211.53 hm2,占地面積巨大,利用方式粗放。

表2 2005年與2018年研究區(qū)用地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣Table 2 Area transfer matrix of land use types between 2005 and 2018 in the study area

3.2 碳儲存時空演變

3.2.1碳儲存總量變化

基于InVEST模型碳儲存(Carbon)模塊的土地利用類型四大碳庫的碳密度值計算得到研究區(qū)每個柵格單元的碳儲量(圖4)。結(jié)果表明,單位柵格碳儲量區(qū)間值在0.132—0.635 t,其中柵格碳儲量最高的是林地,其次是水田；最低的是城鄉(xiāng)建設(shè)用地,其次是其他建設(shè)用地。從模型輸出結(jié)果可以看出,2005—2018年期間單位柵格碳儲量較低的用地類型面積大致沿岸線呈環(huán)狀持續(xù)增加,柵格碳儲存量較高的用地類型面積主要集中在岸線陸側(cè),但隨時間變化而面積越來越小。通過不同時期各用地類型柵格數(shù)量與之相對應(yīng)的單位柵格碳儲量的乘積計算,得到研究區(qū)2005—2018年的碳儲存總量(表3)：2005年為1.989×107t,2010年為1.903×107t,2015年為1.869×107t,2018年為1.853×107t。13年間碳儲存總量共減少1.341×106t,其中研究區(qū)海岸線陸側(cè)地區(qū)碳儲存量年損失率高達13.62%,并從圖5所示的碳儲存變化趨勢來看未來總量仍將持續(xù)減少。海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳儲存能力受到嚴(yán)重破壞,區(qū)域生態(tài)環(huán)境受到威脅。

圖4 研究區(qū)四期單位柵格碳儲量分布Fig.4 Distribution of carbon storage per unit grid during the four periods of the study area

表3 研究區(qū)4個時段總碳儲量Table 3 Total carbon reserves during the four periods in the study area

圖5 研究區(qū)2005年至2018年碳儲存總量變化圖 Fig.5 Chart of total carbon storage in the study area from 2005 to 2018

3.2.2碳儲存空間變化

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳儲存的動態(tài)變化決定著區(qū)域碳儲存總量的增加或減少,即不同時段土地利用方式的更替會導(dǎo)致原來具有較高碳儲量的“碳匯”地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樘純α枯^低的 “碳源”地區(qū)而向大氣中釋放大量的碳,這一碳排放過程僅次于化石燃料的燃燒,威脅生態(tài)系統(tǒng)健康[35]。本文進一步利用ArcGIS分析2005—2018年四期每相鄰兩個時間段的碳儲存評估結(jié)果,按照單位柵格用地碳儲量的增減得到研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲存空間演變結(jié)果,并將其劃分為“碳匯區(qū)”、“收支平衡區(qū)”和“碳源區(qū)”(圖6、表4)。研究表明,2005—2010年期間,碳匯區(qū)明顯小于碳源區(qū),碳儲存功能受到嚴(yán)重破壞；2010—2015年,碳源區(qū)相對減少,但面積依然大于碳匯區(qū)；2015—2018年期間,碳源區(qū)與碳匯區(qū)面積相差較小,碳源區(qū)與碳匯區(qū)的轉(zhuǎn)化趨于穩(wěn)定?？傮w來看,2005—2018年期間變化結(jié)果反映出研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存功能減弱、部分碳匯區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚磪^(qū),生態(tài)系統(tǒng)受到積累性的退化影響和威脅。

表4 碳儲存演變分析Table 4 Analysis of carbon storage evolution

圖6 碳匯、碳源區(qū)域劃分Fig.6 Regional division of carbon sink and carbon source

3.3 原因分析

(1)碳儲存總量變化原因。根據(jù)2005—2010年期間東營市土地利用數(shù)據(jù),海岸帶地區(qū)發(fā)展迅速、擴張力度驚人,大量草地、灘涂濕地被開發(fā)為建設(shè)用地、油田、鹽田和養(yǎng)殖池,即單位柵格碳儲量較高的用地大量被開發(fā)為碳儲量較低的用地,生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能在此期間受到極為嚴(yán)重的破壞,碳儲存總量急劇下降,生態(tài)系統(tǒng)受損明顯。2010—2015年期間,研究區(qū)的碳儲存總量仍然下降明顯,此期間鹽田和養(yǎng)殖池面積持續(xù)擴大,海岸帶地區(qū)仍以粗放的開發(fā)利用方式為主,碳儲存功能受到持續(xù)性破壞,生態(tài)問題逐漸積累。2015—2018年期間,研究區(qū)碳儲存總量持續(xù)減少,但減少程度相對變緩,此期間水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)較鹽田具有更好的經(jīng)濟效益,用地變化以鹽田和養(yǎng)殖用地的相互轉(zhuǎn)化為主,而兩者單位面積碳儲量差距不大,因此碳儲量變化并不明顯。

2)碳儲存能力空間演變分析。2005—2018年期間,東營市海岸帶濱海濕地、草地和植被鹽沼等被大量開墾,生物量初始碳庫和土壤碳庫受破壞而降低,導(dǎo)致其生態(tài)系統(tǒng)碳儲存能力持續(xù)減弱。因此,本文提取碳源區(qū)數(shù)據(jù)進行疊加分析得到其單位柵格的碳損失程度。通過NBC(自然間斷點分類法)按照碳損失程度對生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能進行分級評價,如圖7所示,評價結(jié)果分為良好(0)、一般(-0.05—0)、差(-0.14—-0.05)和極差(-0.49—-0.14)4個等級,并對4類等級的面積進行統(tǒng)計(表5),以識別研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受損區(qū)域及受損程度。其中碳儲存功能評價等級極差的地區(qū)面積約為19465.4 hm2,等級為差的地區(qū)面積約為67301.74 hm2,兩者面積占除淺海外剩余地區(qū)的20.12%。評價結(jié)果反映出生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能受損地區(qū)主要沿岸線呈半環(huán)狀分布,其中岸線的東北一直延伸到西北部一帶和東南部地區(qū)開發(fā)早、強度大、密度高,區(qū)域碳儲存功能衰退最為嚴(yán)重,生態(tài)系統(tǒng)退化明顯；西南部地區(qū)結(jié)合影像分析發(fā)現(xiàn),生態(tài)系統(tǒng)碳儲存受損主要原因是城市發(fā)展、城鄉(xiāng)居民用地擴張；外圍淺海區(qū)自2005年以來開發(fā)利用方式相對穩(wěn)定,總體變化不大。

表5 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能評價等級面積Table 5 Area of evaluation grades of ecosystem carbon storage function in the study area

圖7 生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能評價Fig.7 Assessment of ecosystem health

4 生態(tài)修復(fù)策略

根據(jù)上述研究表明東營市海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能受損嚴(yán)重且呈現(xiàn)逐年減弱趨勢,區(qū)域碳儲存功能的強弱反映出其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與健康程度。因此本文結(jié)合相關(guān)生態(tài)修復(fù)指南和標(biāo)準(zhǔn),按照以本地適宜生態(tài)系統(tǒng)為參照和自然恢復(fù)為主、人工修復(fù)為輔兩大原則,根據(jù)碳儲存損失程度制定相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)措施,以求最大限度的開展全面修復(fù),逐漸恢復(fù)健康的海岸帶生態(tài)系統(tǒng),提升研究區(qū)的可持續(xù)發(fā)展水平。

4.1 修復(fù)參照與區(qū)類劃分

1)修復(fù)參照。東營市海岸帶地區(qū)多年來因人為的過度干預(yù)(如耕地、鹽田、養(yǎng)殖池、修壩、采油開發(fā)等),大面積的貝殼堤、沼澤地和沖積平原被破壞,生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能受損,生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重。生態(tài)修復(fù)應(yīng)以本地適宜的生態(tài)系統(tǒng)為優(yōu)先參照,在修復(fù)措施和技術(shù)方案上要優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)匚锓N,避免因引入不適宜的外來物種而導(dǎo)致的修復(fù)資源浪費和物種的入侵現(xiàn)象。東營市海岸帶的地貌形態(tài)、海岸侵蝕與淤積以及沉積物成分特征等決定了區(qū)內(nèi)水分、鹽分的分布,是濱海濕地發(fā)育和演變的基礎(chǔ),影響控制著濱海濕地的生物群落結(jié)構(gòu)、特征和濕地植被的演替[36]。本文根據(jù)前人對黃河三角洲的相關(guān)研究,結(jié)合東營市第三次土地調(diào)查結(jié)果、黃河三角洲地區(qū)濱海濕地物種空間分布和生態(tài)演替規(guī)律等研究資料,東營市海岸帶依次由裸灘地、貝殼堤、沼澤地、沖擊海積平原組成自海到陸的地貌類型,以此構(gòu)建東營市海岸帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)參照[37- 38],如圖8所示。

圖8 生態(tài)修復(fù)的植被參照圖Fig.8 Vegetation reference map for ecological restoration

2)修復(fù)區(qū)類劃分。生態(tài)系統(tǒng)的退化受損情況決定了保護修復(fù)工作的人為干預(yù)程度。結(jié)合SER、澳大利亞與我國的生態(tài)修復(fù)指南的原則和規(guī)定,根據(jù)研究區(qū)碳儲存總量變化情況和生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能評價結(jié)果,以全區(qū)覆蓋為標(biāo)準(zhǔn),如圖9所示,將生態(tài)修復(fù)區(qū)域劃分為自然恢復(fù)區(qū)、人工輔助區(qū)和生態(tài)重建區(qū),根據(jù)柵格大小統(tǒng)計各修復(fù)區(qū)類面積(表6)。其中,生態(tài)重建區(qū)以生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能評價等級極差區(qū)域為主,人工輔助區(qū)主要包括評價等級較差區(qū)域,碳儲存功能評價等級一般和良好區(qū)域則劃為自然恢復(fù)區(qū)。

圖9 生態(tài)修復(fù)的區(qū)類劃分圖Fig.9 Zoning map of ecological restoration

表6 三類生態(tài)修復(fù)區(qū)域面積Table 6 Area of three types of ecological restoration area

4.2 修復(fù)方案

按照修復(fù)區(qū)劃分的自然恢復(fù)區(qū)、人工輔助區(qū)和生態(tài)重建區(qū)結(jié)果,從扭轉(zhuǎn)碳損失趨勢、塑造碳儲存廊道、提升碳儲存能力3個方面,以生態(tài)重建為點,以修復(fù)廊道為線,以保護保育為面,構(gòu)建東營市海岸帶點、線、面相結(jié)合的生態(tài)修復(fù)總體方案,以實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)碳儲存能力的整體提升、生態(tài)環(huán)境全面改善和生態(tài)系統(tǒng)的有效修復(fù)。

4.2.1自然恢復(fù)區(qū)

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能評價等級一般和良好的地區(qū),建議生態(tài)修復(fù)主要以自然保護恢復(fù)手段為主,相對減少大體量修復(fù)工程的干預(yù)：①耕地地區(qū),通過用地碳儲量分析發(fā)現(xiàn)水田生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能明顯強于其他耕作方式,因此保障基本農(nóng)田合理耕種的前提下提倡在水資源充足地區(qū)適當(dāng)發(fā)展水稻種植,打造黃河水稻農(nóng)產(chǎn)品知名品牌；②養(yǎng)殖用地注意科學(xué)養(yǎng)殖,制定周邊景觀植被責(zé)任制,謹(jǐn)防周邊環(huán)境污染破壞；③保護林草地,在植被稀疏地區(qū)適當(dāng)培育適宜的植被類型,提升植被覆蓋度；④油田區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制污染排放,倡導(dǎo)生態(tài)發(fā)展,并根據(jù)油田所處景觀地帶,在礦區(qū)裸灘空地種植適宜生長的本土優(yōu)勢物種；⑤淺海地區(qū)防治水質(zhì)污染,保護海草床、魚類索餌場和洄游通道,制定合理休漁計劃,防止過度捕撈等。最終通過對自然恢復(fù)區(qū)的保護修復(fù)實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳儲存能力的進一步提高。

4.2.2人工輔助區(qū)

人工輔助區(qū)內(nèi)鹽田、灘涂養(yǎng)殖用地的土地集約利用度低,并且海岸帶地區(qū)河流濕地、河口濕地是陸海交流平臺和凈化、削減污染物入海的天然屏障,具有保護河口近海漁業(yè)資源和防止水體富營養(yǎng)化的功能。長期以鹽田和養(yǎng)殖為主要開發(fā)方式將會導(dǎo)致濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重缺水,加劇濕地生物消退、面積萎縮等生態(tài)問題,加重生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能的損失程度。為遏止人工輔助區(qū)的生態(tài)惡化趨勢,提出了以下生態(tài)修復(fù)措施：①調(diào)整現(xiàn)有養(yǎng)殖池粗放方式,參照南方桑基魚塘生態(tài)發(fā)展模式,對灘涂養(yǎng)殖池進行摸底調(diào)查,推廣高效集約養(yǎng)殖技術(shù)以削減其開發(fā)面積,并在治理污染、淡水降鹽的基礎(chǔ)上改善水土條件,重新播種培育堿蓬、檉柳、蘆葦?shù)缺就林脖?；②鹽田用地面積過大,制鹽鹵水從地下水中大量抽取,極不利于地區(qū)生態(tài)健康,因此應(yīng)當(dāng)依據(jù)現(xiàn)狀整合鹽山,加大科技投入改進制鹽工藝以縮減用地面積。恢復(fù)周邊原生濕地植被,形成獨有的鹽田生態(tài)機理景觀；③研究區(qū)入海河流眾多,為保障河口濕地生態(tài)功能的有效發(fā)揮,對河流河道地區(qū)進行整體排查,清理侵占河道的構(gòu)筑物、疏浚河道并恢復(fù)水域兩邊的植被,實現(xiàn)生物護岸以減少人為工程干預(yù)而造成的次生破壞,并根據(jù)河流流量和寬度劃定保護紅線以確保流域的生態(tài)安全。

通過對鹽田、養(yǎng)殖池及河流河道的輔助干預(yù),恢復(fù)輔助區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng),連通區(qū)內(nèi)生態(tài)斑塊,塑造獨具特色的濱海固碳生態(tài)廊道,為濱海生物提供棲息地,保護生物多樣性,恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)碳儲存功能。

4.2.3生態(tài)重建區(qū)

生態(tài)重建區(qū)內(nèi)鹽田、養(yǎng)殖和油田等用地連片鋪設(shè),開發(fā)方式過于粗放,利用效率低,造成區(qū)域土壤表層性質(zhì)結(jié)構(gòu)硬化,并且阻隔了包括淺海在內(nèi)各生態(tài)斑塊的連通性,破壞了生物棲息地的完整度,是導(dǎo)致濱海濕地退化萎縮和海岸帶動植物消退、引起生態(tài)系統(tǒng)碳儲存量減少的主要原因之一。為改變重建區(qū)碳損失現(xiàn)象,需要對生態(tài)重建區(qū)內(nèi)用地進行徹底整改：①對重建區(qū)內(nèi)的養(yǎng)殖池、鹽田用地采取補償性的退養(yǎng)還灘、退鹽還濕措施,油田等工業(yè)區(qū)域廢棄礦井及時拆除,包括地面構(gòu)筑物、周邊污染物清理和深層井坑填埋；②按照濱海動植物適宜生長的生態(tài)環(huán)境重新治理水土條件、改善土壤結(jié)構(gòu)；③根據(jù)本地生態(tài)系統(tǒng)參考重新種植適宜的植株,恢復(fù)重現(xiàn)蘆葦、堿蓬、檉柳等原生景觀,并設(shè)置監(jiān)察站點,及時掌握修復(fù)進度。

退還重建區(qū)濱海濕地、恢復(fù)濱海植被,增加濱海濕地面積與斑塊數(shù)量,有利于促進各斑塊之間、海陸之間的相互連通；有利于濱海動物、植物及其根系的生長繁殖和枯枝落葉等凋零物回歸土壤,增加重建區(qū)生物量碳儲量、碳積累率和土壤的碳儲量,扭轉(zhuǎn)重建區(qū)碳損失現(xiàn)象,恢復(fù)重建區(qū)的碳儲存功能,進而改善重建區(qū)的生態(tài)環(huán)境,逐漸修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)。

5 總結(jié)

本文通過運用InVEST模型對東營市海岸帶地區(qū)進行碳儲存功能模擬評估,結(jié)果表明其生態(tài)系統(tǒng)碳儲存總量呈現(xiàn)出逐年下降趨勢,碳儲存功能受到嚴(yán)重的破壞。根據(jù)研究區(qū)2005—2018年期間土地利用變化, 不合理的開發(fā)建設(shè)活動,如養(yǎng)殖池、鹽田與工業(yè)用地的粗放利用和擴張,導(dǎo)致大量的濱海濕地被侵占,濱海濕地萎縮、生物消退現(xiàn)象明顯,生態(tài)系統(tǒng)碳儲存能力持續(xù)減弱,海岸帶生態(tài)系統(tǒng)存在不同程度的退化。

根據(jù)東營市海岸帶地區(qū)碳儲存總量變化情況和碳損失程度,識別碳儲存功能受損區(qū)域并將其劃分為自然恢復(fù)區(qū)、人工輔助區(qū)和生態(tài)重建區(qū)三大生態(tài)修復(fù)區(qū),針對性地提出加強恢復(fù)區(qū)保護力度、整頓輔助區(qū)粗放模式和退還重建區(qū)濱海濕地等生態(tài)保護修復(fù)方案策略。以期恢復(fù)東營市海岸帶受損的生態(tài)系統(tǒng),為海岸帶生態(tài)修復(fù)提供參考和借鑒。