《Journal of Environmental Management》：Long-term evolution of salt marsh landscape change in a human-modified estuarine system (1956–2022): Implications for resilience and adaptive management
编辑推荐：
盐沼是全球受威胁最严重的海岸生态系统之一，日益受到相对海平面上升、沉积物限制和长期人为压力的影响。尽管区域尺度的评估经常报告普遍的湿地退化，但它们往往忽视了控制局部生态系统韧性的空间异质性。本研究重建了西班牙西南部加的斯湾内长达六十年（1956–2022）的盐
盐沼是全球受威胁最严重的海岸生态系统之一，日益受到相对海平面上升、沉积物限制和长期人为压力的影响。尽管区域尺度的评估经常报告普遍的湿地退化，但它们往往忽视了控制局部生态系统韧性的空间异质性。本研究重建了西班牙西南部加的斯湾内长达六十年（1956–2022）的盐沼演变，以确定长期的沼泽退化是遵循均匀的轨迹还是反映了截然不同的局部响应。结合了历史航空影像、标准化栖息地制图和数字海岸线分析系统（DSAS）分析，以量化长期的栖息地和海岸线变化。结果揭示了持续的退化轨迹，整个海湾内部出现广泛的盐沼损失，沼泽边缘平均后退率为 -2.4 m year-1。然而，局部轨迹差异显著，从 El Trocadero 的严重沼泽退化（-7.0 m year-1）到 Punta de la Clica 的历史沼泽扩张随后近期遭受侵蚀（自1978年以来为 -1.8 m year-1）不等。这些截然不同的响应表明，尽管整体趋向于退化，但沼泽韧性存在显著的空间差异。观察到的轨迹与相对海平面上升、沉积物限制和受限的容纳空间相关的系统性压力增加相一致。总之，它们表明仅靠被动保护不太可能维持沼泽的长期韧性，并强调了需要结合地貌、生态和社会经济视角的综合适应策略。
海岸环境不断受到人类扩张和敏感自然区域转化的影响。作为过渡生态系统，盐沼具有极高的生态价值，其功能依赖于生物过程与地貌反馈的紧密耦合，这使得它们对水动力机制和人为压力的变化高度敏感。沼泽的稳定性和韧性依赖于垂直沉积物加积与相对海平面上升（RSLR）之间的平衡，该平衡决定了沼泽平台维持其在潮汐框架内高程的能力。RSLR是盐沼面临的主要气候驱动压力，增加了沼泽被淹没和侧向侵蚀的风险。尽管盐沼可以通过植被生长与沉积物累积之间的生态地貌反馈以及向陆迁移来适应RSLR，但海岸基础设施和城市扩张常常限制这些适应性反应，引发海岸挤迫并加速栖息地丧失。此外，盐沼提供关键的生态系统服务，包括营养物过滤、育幼支持、防洪保护和蓝碳封存。沼泽退化会损害生物多样性、生态系统功能以及沉积物中的长期碳储存，而潮汐连通性的破坏进一步增加了积累数十年至数百年的碳储量的脆弱性。
评估长期的社会生态轨迹需要整合生态系统动态、栖息地质量以及不断增加的人类压力下的精细尺度植被与环境相互作用。然而，尽管有国际倡议致力于减缓盐沼损失，但在景观尺度上关于长期空间动态、景观生态韧性和人与环境解耦方面仍存在重大知识空白。许多研究记录了区域和更广尺度上的沼泽演变，但其空间分辨率通常不足以表征潮间带景观配置、潮汐连通性和局地尺度变化。因此，当前的方法仍无法重建精细尺度的长期沼泽轨迹，限制了有效的监测、保护和适应性管理。遥感技术虽被广泛用于绘制海岸生态系统地图，但卫星影像常受限于空间分辨率、传感器特定分类和时间覆盖范围，特别是自1970年代初开始的卫星档案不足以重建更长期的景观演变。高分辨率航空影像集成于地理信息系统（GIS，用于捕获、存储、分析和管理空间数据的计算机系统）克服了这些限制，为重建长期沼泽动态提供了稳健的框架。
在此背景下，位于欧洲最南端大西洋海岸的加的斯湾自然公园为研究盐沼韧性提供了理想场所。加的斯湾是一个复杂的海岸系统，历经数百年的盐场建设、废弃和河口疏浚，形成了由自然、高度改变和水文受限湿地拼凑而成的复合体。在过去几个世纪中，超过三分之二的原始沼泽被改造。随着20世纪盐业的衰落，大多数盐场被废弃或转为水产养殖，其他区域被开垦用于农业、城市扩张等，深刻改变了内湾的水文形态和潮汐连通性。这种人类改造的历史遗产，加上现代水文沉积物限制和不断加速的RSLR，使加的斯湾成为了解空间异质性和历史土地利用如何塑造当地盐沼脆弱性的理想系统。研究人员开展了一项量化1956年至2022年间加的斯湾盐沼长期地貌变化和海岸线动态的研究，该研究发表于《Journal of Environmental Management》。结论指出研究区域的盐沼经历了持续且广泛的退化，局部轨迹存在显著差异，表明仅靠被动保护难以维持沼泽韧性，需要结合地貌、生态和社会经济视角的综合适应策略，这对适应性管理具有重要意义。
研究人员选取了位于西南伊比利亚半岛的加的斯湾内部的六个代表性子区域作为样本队列来源，包括 El Trocadero、Santiba?ez、Punta de la Clica、Puerto Real、El Boli 和 La Cachucha。利用GIS环境，处理了1956年至2022年间获取的航空影像。通过屏幕相片解译和人工数字化技术生成潮间带栖息地地图，对自然水道、裸泥滩、植被泥滩、低沼泽和中沼泽五个栖息地类别进行制图。计算了绝对变化和相对面积变化等指标，并采用空间缓冲方法评估面积指标对空间制图限制的敏感性。此外，利用数字海岸线分析系统（DSAS，一种用于计算海岸线变化统计数据的软件扩展模块）分析海岸线位移，通过净海岸线移动和终点速率（EPR）量化沼泽边缘动态。
研究结果部分如下：
3.1. 潮间带栖息地的系统尺度变化
通过分析1956年至2022年的栖息地地图，结果表明内加的斯湾潮间带栖息地分布发生了深刻变化。中和低盐沼栖息地从研究期开始就表现出持续、永久的衰退。相反，植被泥滩表现出相反的轨迹，在内湾全面扩张。盐沼植被净损失显著，低沼泽的净损失超过了最小可检测变化（MDC，表示能被可靠检测到的最小变化量）阈值，证实了结构性衰退；而中沼泽的净变化仍处于空间制图不确定性包络线内。两者在总损失和收益上均存在波动，但总损失始终超过总收益，导致整体负平衡。年平均变化率大多为负值。由于2016、2019和2022年影像获取期间的潮汐条件，限制了低潮间带栖息地的可靠划分。
3.2. 局地尺度沼泽轨迹
通过对 El Trocadero、Santiba?ez 和 Punta de la Clica 三个代表性区域进行详细检查，结果表明各区域轨迹存在差异。El Trocadero 表现出广泛的低沼泽和中沼泽退化，到2022年低沼泽仅剩不到其1978年范围的5%，中沼泽减少至约75%，年变化率主要呈负值。Santiba?ez 表现出沼泽损失和恢复交替的时期，净损失超过收益，低沼泽比中沼泽表现出更大的时间变异性。Punta de la Clica 不同于其他区域，显示出初期的沼泽扩张阶段，随后是近期的收缩，尽管在整个研究期间总体平衡保持为正，但自1978年以来年变化率主要变为负值。
3.3. 沼泽边缘的变化速率
通过 DSAS 分析量化了1978年至2022年间海向沼泽边缘的空间位移。整个内加的斯湾的平均 EPR 为 -2.4 m year
-1，大多数评估的断面显示负 EPR 值超过了估计的位置不确定性阈值。在重点区域中，El Trocadero 的沼泽边缘后退率最高，平均 EPR 为 -7.0 m year
-1；Santiba?ez 的平均 EPR 为 -0.4 m year
-1，断面值结合了稳定段和局部侵蚀热点；Punta de la Clica 在1956至2022年期间沼泽边缘显示净淤进率为 +0.3 m year
-1，但在1978至2022年期间平均 EPR 为 -1.8 m year
-1，后退集中在北部和暴露的海向边缘。
在讨论与结论部分，研究人员指出该研究提供了内加的斯湾潮间带栖息地动态的长期、空间显式评估，揭示了海湾尺度评估所掩盖的截然不同的局部轨迹，突出了空间尺度在评估沼泽韧性时的重要性。有记载的显著空间异质性表明，长期沼泽演变不能由单一的局部过程解释，而是在地貌背景、水动力连通性和历史人为改造遗产相关联的韧性差异下形成的。El Trocadero 是沼泽韧性下降的最清晰表现；Santiba?ez 代表了一种过渡状态；Punta de la Clica 表明历史韧性并不一定能保证未来的持久性，即使历史上具有韧性的区域也无法维持先前的轨迹，趋向于更广泛的退化模式。
研究人员总结出，截然不同的轨迹与相对海平面上升、沉积物可用性以及历史人为改造的综合影响相一致。其中，河流沉积物供应减少是限制沼泽补偿侵蚀和淹没能力的合理机制。历史堤坝、盐场基础设施和城市扩张的广泛网络限制了沼泽向陆迁移，这与海岸挤迫过程相一致。在此条件下，持续的沼泽退化预计将减少生态系统范围、水文连通性以及长期碳储存能力。研究得出结论，仅靠被动保护不太可能维持长期的沼泽韧性，且没有单一的管理策略适用于整个系统。研究确定了韧性下降的区域，指出有效的适应性管理需要结合地貌演变、水动力过程、生态功能、沉积物动态、土地所有权、文化遗产、社会经济约束、治理和恢复可行性的综合评估，以指导在持续的RSLR下进行有效适应。
