滨海红树林湿地海洋生态效应及修复技术研究进展

关于滨海红树林湿地对海水重金属吸附的研究多集 中在同一红树品种的植物体及其周围底泥中重金属的含 量与分布特征， 而对于不同红树品种吸附重金属能力的 比较研究鲜有报道。 今后的理论性研究应集中于不同地 区同一树种之间、 同一地区不同树种之间吸附重金属能 力的比较。
1.3 碳汇及调节气候功能 全球分布的红树林湿地面积为 1.81×105 km2，是全球
收 稿 日 期 ：2013-06-13 基金项目：国家科技支撑计 划 项目 （2012BAD18B02）；国家 公 益 性 行 业 （农 业 ）科 研 专 项 （201003068）；中 国 水 产 科 学 研 究 院 院 级 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 （2012A0102 ） 作 者 简 介 ：李 娜 （1988- ），女 ，在 读 硕 士 生 ，E-mail：1452768964@ qq.com 通 讯 作 者 ：陈 丕 茂 （1970-），男 ，研 究 员 ，E-mail：chenpm@scsfri. ac.cn
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1004-874X （2013 ）20-0157-04
Research advances on marine ecological effect and repair techniques of coastal mangrove wetland
LI Na1,2, CHEN Pi-mao1, QIAO Pei-pei1,2, QIN Chuan-xin1 (1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Science/ Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources and Environment,
广东农业科学 2013 年第 20 期
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滨海红树林湿地海洋生态效应及修复技术研究进展
李 娜1，2，陈丕茂1，乔培培1,2，秦传新1 （1.中国水产科学研究院南海水产研究所/农业部南海渔业资源环境科学观测实验站，广东 广州
2.上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306）
510300；
摘 要：滨海红树林湿地是全球生态环境条件变化最剧烈和生态系统最易受到破坏的地区之一，红树林湿地保护与合理利用
Key words: coastal mangrove wetland; implant restoration; marine ecological effect; protection and management
滨海湿地是海洋生态系统和陆地生态系统的交错过 渡地带，是鱼虾蟹贝等渔业资源生物产卵、繁育、索饵、栖 息和海藻 （草） 及红树林等海洋植物生长的重要场所。 Constaza 等[1]估算，全球沿海地 区 滨 海 滩 涂 生 态 系 统 提 供 的服务总价值达 1.55×1013 美元， 占全球生态系统提供的 服务总价值的 46%。 滨海红树林湿地是滨海滩涂湿地的 重要组成部分，在食物供应、野生物种种质资源保存及种 群存续维持、物种多样性保护、区域海洋环境净化、生态 平衡维持、碳汇及气候调节维系等方面发挥着重要作用。
CO2 的重要吸收源。 高的沉积速率和低的分解速率使得红 树林湿地有较高的固碳能力。 红树林通过植物光合作用 固定大气中的 CO2，同时通过呼吸作用释放 O2，对维持 大 气中的 O2 和 CO2 的动态平衡，减缓温室效应，以及提供人 类生存的最基本条件有着不可替代的作用[4]。 湿地生态系 统中， 湿地土壤层的碳储量占据了湿地生态系统碳储量 的大部分。 有植被覆盖的湿地滩涂的土壤碳储量大于露 沙滩和滩涂[22]。 当前众多研究主要集中在陆地森林生态系 统的碳循环研究上， 而对滨海红树林湿地生态系统的碳 储量、碳循环研究很少。 段晓男等[23]通过资料调研和分析， 评价了中国湿地的固碳速率和固碳潜力，结果发现，红树 林湿地和滨海盐沼的固碳速率最高。 红树林生态系统作 为一个潜在的碳汇，全球植物碳库容量为 403 Gt，其中的 7/10 分布在热带地区。 延伸到全球尺度，红树林生态系统 的固碳能力约 0.18 Gt/年，其中土壤碳库 0.02 Gt/年，植物 0.16 Gt/年[24]。 康文星等[25]采用全株收获法和烘干恒量法计 算得到广州 4 种优势红树的生物量，从而计算求出红树林 的年净生产力；然后用重铬酸钾-水合加热法测定 4 种植 物的组织样品，得出每个样品碳素含量，求出植物含碳率， 从而分析出了红树林植被年净生产力的固碳作用， 并给 出了固碳潜力的计算方法。 许方宏等[26]从广东湛江红树林 保护区高桥 3 个天然红树林群落中选取土壤剖面，通过同 位素方法测定土壤有机碳含量，结果表明，群落碳库量由 大到小的顺序为桐花树群落、木榄秋茄群落、白骨壤群落。
已受到国际社会的普遍重视。 综述分析了国内外滨海红树林湿地的海水氮磷净化效应、对海水重金属吸附作用、碳汇及调节气候
功能、种植修复技术、保护和管理现状，提出了滨海红树林湿地研究的发展趋势，以期为我国滨海红树林湿地的修复保护提供参考
资料。
关键词：滨海红树林湿地； 种植修复； 海洋生态效应； 保护与管理
中 图 分 类 号 ：X171.1
Tam 等[2-3]发现，红树林生态系统对污水中的重金属和 N、P 等营养物有强的吸收容纳力。 红树林湿地通过植物和 微生物等对 N 元素和 P 元素等的吸收以及土壤对 N 元素 和 P 元素的滤过作用以实现对水中的富营养物质的排除 作 用[4]。 陈 志 力[5]发 现 ，南 沙 湿 地 公 园 中 ，污 染 物 进 入 红 树 林 湿地后，水体中的 N、P、COD、生化需氧量（BOD）均有明显 下降的趋势。 李策等[6]在珠江口建立红树种植-养殖耦合 系统，结果表明红树种植可以降低水体中 N、P 浓度。 白晓
近年来，随着沿海地区人口的增加、经济的迅速发展 和城镇化进程的迅速发展，沿海工程建设、过度开发，工 业污水、 城镇居民生活污水以及农业生产污水的排入总 量不断增加，滨海红树林湿地遭到了严重的破坏，面积急 剧减少，水体富营养化严重，生物多样性和生态系统的完 整性降低。 修复滨海红树林湿地生态系统已成当务之急。
本文对国内外滨海红树林湿地的海洋生态效应和其修复 保护措施的研究进展进行综述，以期为我国滨海红树林湿 地生态系统的修复保护提供参考资料。
1 滨海红树林湿地海洋生态效应研究进展
种植红树林可以有效管理、 保护红树Байду номын сангаас资源及环境， 而且对近海生态系统和环境的健康、持续发展具有重要意 义。红树林生态系统通过泥土表面吸收、化学性沉淀、微生 物 的 代 谢 作 用 和 植 物 吸 收 等 来 降 低 化 学 需 氧 量 （COD）、 水 中 的 悬 浮 物 、氮 （N）、 磷 （P）、 重 金 属 等 元 素 、 大 气 中 的 二 氧 化碳（CO2）等，从而达到过滤外界排放的污 染物和有机物 质，以及降低水质污染和净化大气的目的。 其中最重要的 是对海水的氮磷净化、对重金属的吸附作用、碳汇及调节 气候等功能。 1.1 对海水氮磷的净化
Ministry of Agriculture, Guangzhou 510300, China; 2. College of Marine Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
Abstract: Coastal mangrove wetland is one of the areas whose global ecological environmental conditions severely changed. Its ecosystem is vulnerable to be damaged. The international community has payed attention to conservation and wisely use of mangrove wetland. This paper described five parts of coastal mangrove wetland at home and abroad, including seawater ’s purification effect of nitrogen and phosphorus, seawater’s adsorption of heavy metals, the functions of carbon sink and climate regulation, implant restoration techniques and the status of protection and management. Research trends of coastal mangrove wetland were proposed, in order to provide reference for the restoration and protection of China's coastal mangrove wetland.
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燕 等[7]在 研 究 广 州 南 沙 红 树 林 湿 地 恢 复 的 环 境 效 应 时 发 现，在一定范围内，南沙区河道水体磷酸盐的浓度随着河 道两岸的红树林覆盖率升高而降低， 并推算得出该地区 芦苇和红树林湿地每年可以去除总 P 约 10 436 kg、 总 N 约 105 789 kg。 Boto[8]和 Clough 等[9]的研究指出，每公顷红 树林年吸收 P 1 020 kg、N 150 250 kg。 陈桂珠等[10]、缪绅 裕 等 [11]通 过 在 温 室 中 模 拟 湿 地 系 统 ， 发 现 红 树 林 对 污 水 中 N、P 等营养物质有显著的净化效果。 黄凤莲等[12]发现，在 滩涂种植-养殖系统中，由于红树林的净化作用，水质达 到Ⅱ~Ⅲ类 海 水 水 质 标 准 。
国内外学者通过室内模拟实验和野外取样的测定分 析， 对滨海红树林湿地对重金属的沉积吸附进行了大量 的研究。 红树林湿地沉积物相对于红树植物体有较强的 吸收重金属的能力， 红树植株不同部位重金属含量随元 素种类和植物种类不同有很大差别，其中，植物细根>中 根>茎>叶和花。 底泥中，重金属的吸收量呈现上层大于下 层的特征。 模拟试验研究表明，底泥对重金属铬 （Cr）、镉 （Cd）和 铜 （Cu） 的 去 除 率 比 对 镍 （Ni） 和 锌 （Zn） 的 去 除 率 高 出 4%左右。 福建九龙江口的桐花树群落的底泥可以吸附 占总数 95%之多的 Cu、铅（Pb）、Zn 、锰（Mn）和 Cd 等 5 种 重金属[13]。 据调查，深圳福田白骨壤群落对各种重金属元 素 的 吸 收 量 由 小 到 大 顺 序 为 Cd、Cr、Pb、Ni、Cu、Zn、Mn[14]。 丘 耀 文 等 [15]在 海 南 典 型 红 树 林 湿 地 采 集 沉 积 物 样 品 ， 发 现 与国内外相比， 该研究区域沉积物中重金属含量处于中 偏 低 的 水 平 ； 柱 状 沉 积 物 中 砷 （As） 的 含 量 呈 现 表 层 较 高 、 中上层低和底层相对高的特点，而 Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 和汞 （Hg）含量的 剖 面 分 布 均 具 有 表 层 稍 低 、中 上 层 较 高 和 底 层相对低的特征。 全世界几大红树林区中，沉积物中不同 重 金 属 含 量 由 大 到 小 顺 序 为 Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、 Hg[16-18]。 Shriadah[19]以及何斌源等[20]的 研究结果表明，红树 林沉积物中的重金属含量与有机质的含量呈显著正相 关。 陈小勇等[21]的研究发现，红树植物组织内重金属含量 较低，体内 Pb、Zn 的含量均低于根际沉积物，红树植物根 际沉积物中重金属含量高于光滩。
关于红树林湿地对海水 N、P 净化的研究多集中于人 工构建红树林系统， 而利用天然红树林湿地富集海水中 N、P 的实际应用多集中于处理养殖废水。今后的理论性研 究应集中于天然红树林湿地对宏观生态环境的综合改善 能力，应重点关注两方面：一是研究不同密度下同种红树 植物对生态环境的改善能力， 为红树林的种植提供合理 及有效的依据；二是研究同一地区的不同树种之间、红树 林与底栖生物之间、 红树林与外界环境因素间在净化过 程中可能存在的协同作用或拮抗作用。 1.2 对海水重金属的吸附