新西兰各河口沿海湿地潮汐位置的标准化：一项全国性综述

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Standardising tidal position of coastal wetlands across New Zealand estuaries: a national synthesis

　　

**•STPI揭示新西兰47个河口湿地栖息地潮汐分区的一致性**
•海草、红树林和盐沼占据互不重叠的独立潮汐带
•盐沼在潮汐框架中的分布范围低于平潮或大潮基准
•红树林的存在将盐沼向上推移并减少海草与盐沼的重叠
•STPI基准支持修复选址评估和海平面升高影响评估

**引言**
沿海湿地是地球上最具动态性和生产力的生态系统之一，它们位于陆地与海洋环境的交界处，潮汐淹没塑造了强烈的生态梯度和生物群落（Bulmer et al., 2024；He et al., 2025；McLeod et al., 2011）。包括盐沼、红树林和海草在内的这些生态系统支持着高度的初级生产力，为鱼类、无脊椎动物和候鸟提供关键栖息地，并调节包括养分循环、碳储存和温室气体交换在内的一系列生物地球化学过程（Adame et al., 2024；Rogers et al., 2019；Wang et al., 2019）。因此，沿海湿地在通过"蓝碳"封存实现气候减缓以及为沿海社会提供生态系统服务方面的作用日益受到认可。

在奥特亚罗瓦新西兰，沿海湿地分布于全国各地海岸线周边的多样化河口与岸带环境组合之中。这些湿地构成了更广泛的湿地景观的一部分，包括泥炭地、沼泽、湿地和盐沼，其中盐沼是受潮汐水文塑造的主要沿海湿地类型之一（Bulmer et al., 2024；Johnson, 2004；Stewart-Sinclair et al., 2024）。尽管具有重要的生态和文化价值，新西兰的湿地在历史上经历了大规模的流失。据估计，自欧洲人定居前以来，约90–95%的湿地已经丧失，主要原因是为农业、城市开发及其他土地利用变化而进行的排水（Burge, 2024；Dymond et al., 2021；Swales et al., 2020）。尽管许多流失发生在淡水湿地如沼泽和沼泽地，但沿海湿地仍面临土地开发、沉积物和气候变化驱动的环境压力（Bulmer et al., 2024；Stewart-Sinclair et al., 2024）。

与许多湿地类型的大规模流失形成对比的是，红树林（黑海榄雌）在过去一个世纪内在北新西兰河口的分布迅速扩张。这种扩张与历史流域森林砍伐和土地利用变化导致的沉积物输送增加有关，从而加速了河口淤积并创造了适合红树林定殖的新潮间带栖息地（Morrisey et al., 2010；Swales et al., 2015）。红树林的扩张在沿海社区和管理部门中引发了大量争议，一些人主张保护红树林，而另一些人则支持在红树林入侵被认为降低环境品质或改变生态系统功能的地带进行主动管理或移除（Harty, 2009；Lundquist et al., 2013）。因此，了解沿海湿地栖息地在潮汐框架中的分布对于解读这些生态动态和制定管理决策至关重要。

湿地在潮汐框架中的垂直位置是河口系统中生态结构和功能的基本控制因素。潮汐淹没的频率和持续时间，统称为水文期，强烈影响潮间带的土壤氧化还原条件、盐度梯度、沉积物沉积和植被分带（Holmquist and Windham-Myers, 2022；Sulman et al., 2024；Swales et al., 2021）。因此，沿海湿地栖息地通常占据相对于潮汐淹没的独立垂直区域，其中海草一般占据较低的潮间带和浅水下环境，红树林（存在时）通常占据中潮间带高程，而盐沼则分布于上潮间带边缘。

然而，比较不同河口湿地的高程受到潮汐幅度存在显著区域差异的复杂影响。位于相对于平均海平面相同绝对高程的湿地，根据其当地潮汐幅度，可能经历截然不同的水文期。例如，在大潮河口中对接近平均潮位的高程，在微潮环境中可能对应于高得多的相对潮汐位置。这种河口之间和河口内部的变异性使仅使用绝对高程指标跨区域比较湿地高程和淹没制度变得复杂。在新西兰，各河口的潮汐幅度差异较大，许多系统呈现中潮条件（2-4米），但受海岸几何形状、港池共振和水动力过程影响而存在区域变异性（LINZ, 2025b；Stevens, 2009）。因此，仅使用平均海平面等固定垂直基准比较不同河口的湿地高程可能会掩盖潜在的生态模式。

标准潮汐位置指数（STPI）作为一种相对高程指标被提出，用于将湿地在潮汐框架中的位置标准化，从而允许在不同潮汐幅度的系统之间进行比较（Holmquist and Windham-Myers, 2022；Lal et al., 2024；Lovelock et al., 2023；Neville et al., 2024）。STPI将高程相对于当地潮汐基准进行缩放，使栖息地位置以当地潮汐幅度的比例表示，而非绝对高程。概念上，STPI值为?1对应于低潮位限制（例如，最低天文潮），+1对应于高潮位限制（例如，最高天文潮），接近零的值表示中潮条件。由于淹没胁迫是相对于潮汐框架中的位置而言的，这种标准化指标为跨不同潮汐制度的河口比较湿地高程和栖息地分带提供了具有生态学意义的基准。

了解湿地在潮汐框架中的位置对于预测对海平面上升的响应同样至关重要。沿海湿地通过垂直淤积（由沉积物沉积和有机质积累驱动）与海平面上升过程中的向陆迁移之间的平衡而得以维持。如果海平面上升速度快于垂直淤积速度，湿地可能会遭受越来越多的淹没并逐渐丧失植被，这一过程通常称为"溺没"。反之，如果向陆迁移被地形或基础设施阻止，即使维持了垂直高程，湿地也可能经历"海岸挤压"，导致栖息地丧失（Lal et al., 2024）。然而，在沉积物丰富的河口中，高沉积物供给可以促进垂直淤积或潮间带滩地的向海前积，有可能使湿地在温和的海平面上升条件下得以存续（Swales et al., 2015）。因此，量化湿地在潮汐框架中的位置对于评估未来环境变化的脆弱性至关重要。

尽管国际上越来越多地应用STPI作为分析沿海湿地高程和分带的工具，但在新西兰，该工具尚未在全国尺度上得到系统应用。该国多样化河口系统中主要沿海湿地栖息地的相对潮汐位置因此仍然缺乏系统量化。弥补这一空白对于改善湿地分带的生态理解以及支持海平面上升脆弱性评估工作都具有重要意义。

在本研究中，我们应用标准潮汐位置指数来量化新西兰河口沿海湿地栖息地的潮汐位置。具体而言，我们（1）利用高分辨率高程和潮汐数据集，估算了47个河口中海草、红树林和盐沼栖息地的潮汐高程范围；（2）评估了湿地分带如何随具有不同潮汐和地貌特征的河口而变化；以及（3）评估了STPI作为比较沿海湿地高程和预期潜在栖息地对海平面上升响应的框架的效用。

**研究区域**
为生成新西兰沿海湿地潮汐位置的稳健估计，我们选择了50个最大的河口，这些河口具有水动力潮汐模型数据，从而为STPI分析提供了所需的河口特定潮汐水位信息。由于数据可用性不足而排除了三个河口：帕特森河口/大格洛里湾（栖息地高程数据完全无效）、布卢斯金湾和特雷默河口。

**河口覆盖范围和 数据完整性**
为47个分布于北岛和南岛的河口的海草、红树林和盐沼计算了STPI值。由于DEM或潮汐数据不足而排除了三个河口。红树林存在于29个河口中，全部位于北岛北部，而海草和盐沼则遍布所有区域。使用1米海岸激光雷达DEM成功提取了所有已映射栖息地的高程分布。

**跨河口标准化潮汐位置**
本研究证明，标准潮汐位置指数（STPI）提供了一个稳健且具有生态学意义的框架，用于比较潮汐幅度变化极大的新西兰河口中沿海湿地栖息地的垂直位置。通过将栖息地高程相对于当地潮汐框架表示，STPI大大减少了绝对高程指标中观察到的表观变异性，并揭示了全国尺度上栖息地潮汐定位的一致模式。

**结论**
本研究首次使用标准化潮汐框架在奥特亚罗瓦新西兰全国尺度上评估了沿海湿地的潮汐位置。通过在47个河口中应用标准潮汐位置指数，我们证明尽管河口规模、潮汐幅度和绝对高程存在较大变异，但海草、红树林（在北部河口中）和盐沼占据潮汐框架中一致的且具有生态学意义的部分。

STPI提供了一个可迁移的框架……

**CRediT作者贡献声明**
Orlando Lam-Gordillo：写作——审稿与编辑，可视化，方法论，形式化分析，数据整理。Phoebe Stewart-Sinclair：写作——审稿与编辑，原创草案撰写，验证，资源获取，项目管理，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理，概念设计。Andrew Swales：写作——审稿与编辑，监督指导，资源获取，项目管理，方法论，调查研究，经费获取，概念设计。Inigo Zabarte-Maeztu：……

**未引用参考文献**
Cochran et al., 2014；Johnson and Gerbeaux, 2004；Stevens and Chiswell, 2009；Stevens and Forrest, 2020；Stevens and Southwick, 2021；Swales and Lundquist, 2024。

**数据可用性**
支持本研究的代码和数据已归档于https://github.com/phoebestewartsinclair/nz-estuary-tidal-position（v1.0.0），并通过Zenodo永久保存：https://doi.org/10.5281/zenodo.21635140。

**利益冲突声明**
? 作者声明没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

**致谢**
本研究由新西兰商业、创新和就业部长（合同CO1X2107）通过未来海岸奥特亚罗瓦计划资助。

P.J. Stewart-Sinclair | O. Lam-Gordillo | G. Reeve | R. Bulmer | I. Zabarte-Maeztu | A. Swales