莱州湾人工海岸生态化建设的理论与实践

随着全球海岸带区域经济的发展和人口的增加，越来越多的自然海岸转变为人工海岸。自然海岸的人工化对海洋环境的影响和冲击是无法避免的。近几十年来，这些问题越来越引起国内外众多学者和民众的关注。

人工海岸通常包括两个部分：一是岸边区或称堤岸；二是水陆缓冲带，即介于陆地和水域之间的地带，含有边界和梯度2个特点。对于这两个区域通常会采取不同的生态化建设措施。生态型堤岸的研究国内外多集中于河流，并将其定义为“利用植物或者植物与土木工程相结合，对河道坡面进行防护的一种新型护岸形式”，它兼具确保河道基本功能，恢复和保持河道及其周边环境的自然景观，改善水域生态环境，改进河道亲水性以及提高土地使用价值等多重功效。

在欧洲，特别是德国，生态堤岸的运用已有150多年的历史。“二战”后，随着技术的进步、新的坡地稳固结构和侵蚀控制方法的发展，这些自然的方法反而被遗忘。从20世纪70年代开始，人们日益关注河流系统生态、水文功能的丧失及其产生的严重后果，生态设计方法被重新认识。目前常用的技术是利用生物护岸，主要是利用植物对气候、水文、土壤等的作用来保持岸坡稳定，通过植物对坡面的有效覆盖，根系降低土壤孔隙水压来加固土层和提高抗滑能力，有时和工程技术结合进行综合保护，提高防护使用年限，主要包括植草、植树等生物方式。

由于这种方法能够提供侵蚀控制的技术、基于环境的设计和美学上愉悦的形态，目前已在一些发达国家广泛使用。如美国阿拉斯加州的Kenai河护岸、加拿大Jacques Cartier公园中河岸保护、英国约克郡戴尔斯三峰地区国家公园自然环境恢复等项目中均采用了此项技术。欧洲的荷兰、英国、丹麦等还把生态型堤岸设计与河流形态修复结合起来。美国环保署（SEAP）更是将生态型堤岸建设作为美国河流生态修复重要措施之一。

许多国家在进行护岸设计时，非常注意恢复沿岸的景观与生态系统，尽最大可能地参照天然状态下的河、海岸类型，避免过度破坏自然生态系统的平衡。荷兰正在规划和建设21世纪人与自然和谐的水环境，认为人工堤岸是河流自然系统中的一个组成部分，是形成从河道水流到陆地的一种转换，绝不能将两者孤立起来。总的来说，目前存在以下发展趋势：① 自然环境、生态系统的设置，主要通过扩大水面和植被覆盖区、设置生物的生长区域和水质保护区等实现；② 景观设计，通过设置具有生态功能的景观来保证与周围环境的和谐、保证景观的连续性、自然性；③ 循环型空间的设计，利用木材、石头、砂子等天然材料的多孔性构造，控制废料的产生，尽量避免未来发生的处理问题及二次性环境污染问题。

与河流的人工堤岸建设相比，生态型的人工海岸带建设研究要相对滞后，但二者具有相通性。人工海岸带的规划建设同样要从海岸带的自然环境与自然资源现状出发，重视保护海岸生态系统的统一性、完整性和连续性，增强海岸带及其栖息生物对自然灾害的防御能力，保持重要的生态过程、生命支持系统以及海岸带和海区的生物多样性。邱大洪院士认为未来海岸与港口开发利用将发生的转变包括综合考虑海底地质、海岸侵蚀、泥沙运动、生态环境与海洋污染等。

人工海岸的生态化建设是一项复杂的系统工程。根据地带性规律、生态演替及生态位原理选择适宜的先锋物种，构造种群和生态系统，实行土壤、植被与生物同步分级恢复，以逐步使生态系统恢复到一定的功能水平。人工海岸的生态修复和重建是其中重要的手段和途径。目前，国外生境修复与重建研究的重点对象包括湿地、盐沼、海草、红树林等。美国早在20世纪20～30年代提出了生境修复的概念，并很快在英国、荷兰、德国和日本等发达国家流行起来。如美国生态修复协会（SER），开展了一些国家层面上的生境修复和重建的大型计划。其中美国EPA于1987年开始了国家河口计划（NEP），其目的是保护河口环境，重建河口良性生态系统，该计划对生境修复特别是湿地修复进行了有益的探讨，得到许多经验。(www.xing528.com)

同时针对海岸带生态修复和构建，也开展了许多大型计划。如在切萨皮克湾（Chesapeake Bay），针对人类活动干扰引起的富营养化、大叶藻藻床破坏、生物资源衰退（美洲牡蛎数量大为降低）等海岸生态系统退化现象，实施大叶藻藻床和牡蛎资源的修复研究，取得明显的进展。在美国得克萨斯州（Texas）加尔维斯顿海湾（Galveston Bay），利用工程弃土填升逐渐消失的滨海湿地，当海岸带抬升到一定高度，就可以种植一些先锋植物来恢复沼泽植被。在路易斯安娜萨宾自然保护区和得克萨斯海岸带地区，利用梯状湿地技术（Marsh terracing technique），在浅海区域修建缓坡状湿地。湿地建好后在上面种植互花米草及其他湿地植被，修建梯状湿地可以减弱海浪冲击、促使泥沙沉积、保护海滩，同时也可以为海洋生物提供栖息地。美国NOAA还设有生境修复中心，提出了修复海岸和河口生境的国家策略，为海岸和河口生境修复提供了一个框架，提出了生境恢复的综合方案，比较成功的例子有缅因湾（Gulf of Maine）海岸带生境修复。此外，美国EPA还于1986年开始了湿地行动计划，英国MAFF于1994年开展了生境计划，进行了近海沿岸盐沼的修复与重建。这类重大计划的实施，极大地推动了海岸带生境修复技术的研究、发展和应用。

另一方面，生态重建是通过一定的生物、生态以及工程技术与方法，人为改变或切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其与外界的物质、能量和信息流动过程和时空秩序，使生态系统的结构、功能尽快重建到健康状态。目前，国外在恢复重建技术与应用研究方面取得了一定的进展，如针对滨海重盐渍荒漠地区的环境条件，已成功培育出了2种全海水浇灌小麦和29种半海水浇灌的春小麦，以及2/3海水浇灌的番茄；以海蓬子为主要代表可直接利用海水浇灌的12种耐盐植物，目前已在一些国家得到推广种植。美国、印度、南非等国多种用途的耐盐植物在盐渍土上得到种植和开发，如海马齿（Sesuvium portulacastrum）、海茴香（Crithmum maritimum）等。翅碱蓬也是一种良好的耐盐型植物，不仅可在盐渍化严重的环境中生活，还可有效地吸收环境中的有机污染物，生长在滨海潮滩上的翅碱蓬还呈现出“红毯”式的滨海湿地景观，被认为是具有开发应用潜力的潮间带生态修复功能物种。

底栖生物在海岸生态修复中也具有重要作用。人工海岸建设过程中可对底栖环境产生扰动，使得其生境的理、化性质发生变化。而底栖生物也可通过改变沉积环境、沉积物的孔隙和颗粒大小等途径改变底质环境，使底栖生物功能类群变得更稳定。此外，海草床作为典型海洋生态系统之一，不仅净化浅海海水水质，改善海水的透明度，也是许多海洋动物的直接食物来源，为多种海洋经济生物提供栖息、繁殖和藏身的场所，还能抗击风浪与海潮，是保护海岸的天然屏障。

我国在海岸生态化建设方面的研究较少，大多集中在利用生物消浪护岸、护堤。相关研究表明，与传统消浪方法相比，前者除具有增强岸滩稳定性、防蚀促淤、防风消浪等功能外，还有成本低、工程量小、环境协调性好、维护方便等优点。一些耐盐性及耐淹性好、材质柔韧、树冠发达、生长速度快的盐生植物是良好的备选功能植物。1965年，南京水科院在室内模拟平台和平缓的滩地种植防波林，研究其消浪效果，提出了计算林木消波性能的试验公式。1989年浙江南部沿海的生物促淤海岸防护研究中，互花米草因其植株高大、杆茎粗壮、生长密集而被认为能减缓流速、阻挡风浪，从而起到防护海岸的作用。河海大学在实验室水槽中对堆石潜坝和互花米草的消浪效果进行模拟试验，提出互花米草的消浪效果主要由无因次量互花米草的种植宽度与滩涂的平均水深决定，认为利用互花米草消浪既可以达到工程潜坝的消浪效果，又可降低工程护岸造价，是一种实用、经济的生物护岸方法。广东、福建沿海一带的红树林，上海市滩涂上的大片芦苇，浙江沿海的互花米草、大米草护岸工程等，都是利用生物方法消浪促淤，效果明显。

人工海岸生态化与景观化的研究并不能满足现实的需要，主要问题体现在以下方面：① 功能生物的本土资源研究薄弱。大规模本土植物的育种工作还未开展。因此在生态修复和重建过程中大量采用外来物种，不仅会大大增加后期植被养护成本，还存在外来物种威胁本地生物种群、植被容易退化等问题，难以达到长远的生态效果。② 缺乏针对不同岸线条件和环境特点的人工海岸生态化建设研究和相关标准、规程。大多生态景观技术研究比较笼统，提出的具体技术措施针对性不强，且缺乏相关的评价标准。③ 人工海岸植被群落的构建和配置、受损海岸生态恢复过程中岸体结构稳定性的保持、海岸缓冲带生态系统稳定的维持和资源的可持续利用，以及人工海岸海岸带生态系统恢复效果评估等方面，还有待于进一步研究。