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海洋恢复生态学
1.5.5.1.2 二、技术方法
二、技术方法

(一)恢复区域调查技术方法

1.实地调查技术方法

根据国家海洋局《海洋化学调查技术规程》《海洋生物生态调查技术规程》进行现场调查。

调查内容包括指定海域的水文、理化及生物因素。对于潮下带海草床植物现状,可以通过地面勘察和采样进行调查(黄小平等,2006;高亚平,2010)。

2.遥感遥测调查技术方法

通过3S技术、航空摄像和水下摄像等野外调查的辅助工作,可以完成大尺度范围的分布调查及浅水区绘图等工作(杨顶田,2007;许占洲等,2009)。

3.资料搜集方法

对恢复目标区域的相关研究文献进行搜集,同时通过相关政府部门获得目标区域水文、气象的长期监测资料。

(二)建群种的选择及生物学研究方法

根据藻类和海草生长繁殖对环境的要求与海区自然条件的符合程度,确定大型海藻和海草的种类。对于恢复或重建型海藻场和海草床,原则上以原种类的大型海藻和海草作为底播种。对于新营造的海藻场和海草床,原则上以周围海域存在的大型海藻和海草作为底播种。

对建群种的研究方法主要包括繁殖生物学研究方法(潘金华等,2007)、生理学研究方法、生态学研究方法(陈勇等,2008)。

(三)生境整治方法

1.自然保护法

停止对海藻场和海草床生境的破坏和开发,采取保护措施,杜绝或减少人类活动对海藻场和海草床的干扰,借助海藻和海草的自然繁衍,逐步恢复(李森等,2010)。

该方法的优点为对现有海藻场和海草床不产生破坏,对生境的人为影响小,资金投入少。但该法恢复周期长;要求现有海藻场和海草床必须具有一定规模,具备自我恢复能力;无法应用于重建型和营造型海藻场和海草床生态工程。

2.基底整治法

基底整治主要应用于潮间带及浅湾。基底整治包括沙、泥、岩比例的调整,底质酸碱度的调节,基底坡度和基底形状的整备等。一般来说,多数海藻都需要坡度较缓、水深较浅的硬质底,而海草则需要淤泥质与砂质基质。

基底整治法对现海藻场无影响。但该法恢复周期长,藻礁的制造、运输工作工程量大,费用高。

(1)基底清理法。清理恢复目标区域基底附着物,为恢复植物的附着和生长提供基质空间。

(2)潮间带筑槽法。在恢复目标区域(一般为岩基潮间带)用高标号水泥修筑网格水槽,减少潮汐水流以及干露的影响。

(3)潮间带筑台法。在砂质基底上利用水泥构建阶梯状平台以利于海藻附着(图13-2;Terawaki, 2003)。

图13-2 潮间带fc筑台法示意图 (引自Terawaki, 2003)

(4)人工藻礁法。人工藻礁法是在恢复目标区域投放人工藻礁,等待大型海藻自然附着(于沛民等,2007)。面积较大且表面粗糙的构件有利于海藻的固着。而以炼钢炉渣与CaCO3混合物为材料的藻礁具有环保、安全、稳定、与海洋地质相协调的特点,并且更有利于海藻的固着与生长(Oyamada, 2008)。现阶段研究侧重于对人工藻礁的材质、形状、规格等方面进行改进(图13-3;Choi, 2002)。

图13-3 人工藻礁法示意图(引自Choi, 2002)

A、B.不同形状人工藻礁;C、D.海藻生长情况

(四)植物体的获得、移植或撒播方法

1.植株移植法

植株移植法是海藻场和海草床恢复的常用方法。成熟植株的获得方法一般为在此种植物生长茂盛的区域进行采集,但是对于能够人工养殖的一些大型海藻(如鼠尾藻)而言,获取植株的最优途径为人工繁育(见第十一章)。

(1)绑藻投播法。将成熟的海藻藻体或海草根状茎固定在碎石、贝壳或可降解的木料上,然后投播在潮间带或潮下带。

(2)网袋(格)固定法。将成熟的海藻装入网袋,然后将网袋固定于基质上(Ohno等,1990),或者将海藻固定在塑料制成的固定网上,然后在岩礁的适当位置钻孔,最后使用不锈钢钉将塑料支撑网固定在岩礁上(图13-4;Correa等,2006)。

图13-4 网格固定法示意图(引自Correa等,2006)

A.结构规格;B.总体外观

(3)框架投播法。将成熟的海草根状茎固定在金属网状框架上,然后将框架放置在海底,待海草生出新根后将框架回收。

(4)草皮(块)移植法。在海草生长旺盛的区域采集扁平状的草皮直接平铺在恢复目标区域的底质上;或者采集较厚的草块,在恢复目标区域的底质上挖掘与草块规格相同的空洞,然后将草块放入。采集工具可以使用PVC管、铁铲等,国外已有能够实现大规模草块移植的机械(李森等,2010)。

植株移植法的优点在于植物植株便于获得;草皮(块)中植株保存完好。但采集植物植株对海藻场和海草床破坏较大;植株的采集、运输、移植工作工程量大,费用高。

2.种子撒播法

种子撒播法用于海草床的修复与重建,虽然播撒处理方法较多,但是首先均需要通过潜水采集或退潮时人工收集海草种子(李森等, 2010)。

(1)直接撒播法:将收集到的种子直接撒播在恢复目标区域的底质上。

(2)底质播埋法:将收集到的种子埋入底质之下。国外已有机械设备可以将海草种子比较均匀地撒播在底质中1~2cm 深处。

(3)漂浮网箱法:将种子置于小孔径网袋或者浮箱中。

(4)发芽移植法:将种子置于环境条件可控的室内进行培养,待其发芽后移植到恢复目标区域。

种子撒播法的优点是该方法通过植物的有性繁殖方式恢复海草床,可提高海草床的遗传多样性;种子较成熟植株便于运输,尤其适于交通不便的海岛周边海草床的恢复。与成熟植株移植法相比,该方法对现有海草床的影响相对较小。种子撒播法的缺点为由于海草床生产种子的数量和成熟时间具有不确定性,同时海草种子体积微小,因此大量收集种子十分困难;种子由于淤埋、随水流失或遭到取食而损失;大规模收集种子也会影响现有海草床的自然补充;种子撒播产生的海草年龄结构单一,稳定性较差。

3.幼植体撒播法

幼植体撒播法可用于海藻场的恢复与重建,虽然撒播处理方法较多,但是首先均需要采集成熟且即将释放配子的植株,诱导配子放散,而后收集幼植体。成熟植株的获得方法一般为在此种植物生长茂盛的区域进行采集,但是对于能够人工养殖的一些大型海藻(如鼠尾藻)而言,获取成熟植株的最优途径为人工繁育。

(1)泼洒播种法:将收集的幼植体泼洒在潮间带水面上,使其自然沉降在岩礁上。

(2)固着投播法:将收集的幼植体喷洒在预制附着基上(如混凝土藻礁、石块、贝壳等),进行室内固着培育,培育至5mm大小后,投播在恢复目标区域。

(五) 监测与养护方法

1.监测技术方法

藻场恢复过程中需要进行定期的监测,主要指标包括:①移植种苗的成活率;②生长长度;③生长密度;④ 成熟状况;⑤ 植食性动物种群增长情况;⑥ 杂藻附生情况。

2.养护技术方法

藻场恢复过程中需要不断地进行养护管理。

(1)幼植体、种子的保护。无论是撒播幼植体恢复的海藻场,还是撒播种子恢复的海草床,都需要对幼植体和种子进行保护,防止流失。在撒播后覆盖网罩,一方面可以防止幼植体和种子随水流失,另一方面可以阻止植食性动物对幼植体和种子的取食。

(2)喷洒营养盐。对于使用幼植体撒播法恢复的潮间带海藻场,需要在幼植体固着生长初期喷洒营养盐,促进幼植体生长,使其快速形成优势种群。

(3)干露防护。对于在潮间带岩基区域恢复的海藻场,可以在恢复区域上方铺盖遮阳网,同时喷洒海水以防止干露和阳光曝晒对幼植体的不利影响。

(4)杂藻控制。在恢复目标植物尚未形成优势种群之前,需要对群落中的其他植物的数量进行控制。其中人工清除法和药剂控制法(如喷洒柠檬酸溶液控制浒苔)最为常用。

(六)恢复成效评估方法

评估技术方法涉及海藻场和海草床的种群丰度、生物多样性指数、生物量增长情况。相关指标可以参照国家海洋局《海洋生物生态调查技术规程》。另外还需对海藻场和海草床的生态系统服务价值进行评估(韩秋影等,2007)。