华南海岸生态景观演变对气候变化和人类活动的响应研究

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翁毅 博士，广东财经大学岭南旅游研究院（院士专家工作站）副研究员，广州市可持续发展研究会和广东社会医学研究会理事。研究方向为资源环境一体化与区域可持续发展。已发表20余篇专业学术论文，主持和参与多项国家、省部级课题。 周永章 博士生导师，中山大学地球科学与工程学院教授、中山大学地球环境与地球资源研究中心主任、广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室主任。先后承担国家重大基础研究（科技部973项目）专题、中国科学院重点项目、国家自然科学基金、全国高等学校博士点基金、教育部优秀青年教师基金、国家水利部专项等国家和省部级80多项课题研究。出版专（合）著8部，主编学术文集4部，在国内外重要学术刊物上发表论文300多篇。

内容简介

第1章 研究缘起 1.1 研究背景及意义 1.1.1 研究背景 海岸带是世界上自然资源和生物多样性极其丰富的生态系统之一（杜建国等，2011），涉及河口、海湾、潟湖、潮滩、岛屿、珊瑚礁、红树林、海滨沙丘及各类海岸的近岸和远岸水域的不同尺度的景观系统。它是陆域景观要素集合与海域景观要素集合的并集，由此形成的景观富集带呈现出错综复杂的格局。 海岸生态景观反映出外部影响海岸景观格局的各种驱动力和内部各种景观组分间的过程与联系。海岸带是陆海交互作用剧烈的地带，是海、陆和气三大系统自然驱动力的聚合场所，包括常态驱动力，即波浪、潮汐、潮流、海流、盐水入侵、海平面上升等海岸地区特有的动力作用；也包括突变的海岸驱动力作用，如热带气旋、台风及风暴潮、海岸侵蚀、海岸洪涝等（蔡锋，2004）。作用于海岸生态景观系统的驱动力是自然界最复杂、最广泛的动力作用。因此，气候变化带来的海平面上升等全球性变化对海岸带景观格局的影响和作用极其深远。 海岸带生态景观的复杂性还在于人类活动。海岸带是全球人文和自然融合最为充分、频繁的地区，是气候变化和人类活动响应敏感的地带（陶晓燕，2006；张永战、朱大奎，1997）。人类活动包括对海岸带的建设和干扰以及对海岸带生态景观自然演变的积极响应等，极大地增强了海岸生态景观演变的复杂性、多样性和不确定性。正如气候变暖已是毫无争议的事实，在过去50年中，能在气候变化中检测到人类活动的影响，“很可能”是人类活动导致了全球气候变暖。对20世纪气候变暖的情况，IPCC前三次报告都表示升温0.6℃，第四次报告吸纳了2001年以来最新的科研成果，发现升温0.74℃。2007—2100年，全球平均气温升高幅度可能是1.8~4℃，海平面升高幅度是18~59cm。而造成这一趋势的原因有90%可能是人类活动，IPCC第五次评估报告指出，20世纪中叶以来的气候变暖95%是由人类活动造成的（秦大河等，2014）。不管发达国家减缓多少温室气体排放，在今后100年，全球变暖和海平面上升仍无法改变。随着人口激增和对资源的不合理开发，海岸带承受的环境压力剧增，出现生境破坏、赤潮频繁发生、外来物种入侵和海岸带植被逆向演替等一系列生态恶化问题（杜建国，2011），人为因素对其退化作用最大（蔡锋，2004）。 1.1.2 研究意义 海岸带一直是人类开发较早、人地关系紧密、系统物能交换最频繁和最集中的区域。21世纪人类对资源和环境的渴求，势必加大对具有高生产力的包括海岸在内的海洋生态系统的索取强度，其生态学研究正受到广泛关注。随着IGBP核心项目“海岸带陆海相互作用”的启动，海岸带的生态学研究成为学者们的关注焦点。海岸带生态景观演变的研究是和谐人海关系的构建及海岸带可持续发展中不可回避的重要问题。 本研究具有鲜明的地域特色。华南沿海拥有4824km大陆岸线，岛屿岸线总长为4601km，分别占全国的27%和32%，海岸景观类型丰富多样。华南海岸景观尺度上涵盖热带、亚热带海岸的生物海岸景观、弱潮海岸的沙质海岸景观和大湾套小湾的鹿角湾—基岩岬湾海岸，还有区域尺度上独特的弧形海岸景观格局（赵焕庭等，1999），生态景观的区域特色十分鲜明。而中国热带是全球唯一的双季风作用下的湿润热带，华南海岸则基本涵盖了中国热带海岸的范围。气候变化过程中华南海岸生态景观的变化反映了中国热带海岸第四纪环境演变历程。 同时华南海岸作为我国改革开放的前沿阵地，是经济建设和社会活动最频繁的地区之一，加之与港澳的历史渊源，对整个国民经济的发展和影响常常起到“风向标”的作用。在几十年至几百年尺度的环境变化中，人类活动驱动力的影响已经与自然驱动力相当甚至超过自然驱动力（黄镇国等，2004a）。因此华南海岸生态景观的演变日益受到社会公众的普遍关注。 1.2 相关研究进展 1.2.1 景观演变对气候变化的响应研究 1.2.1.1 景观演变与海平面上升 国外利用红树林景观记录研究气候变化引起的海平面上升及海侵过程起步较早。Muller（1969，1973）对现代和化石红树花粉形态进行了深入研究。B.Biswas（1973）通过对马来西亚东部滨岸的岩芯花粉分析，并结合有孔虫化石，很好地推断了该地区晚更新世以来的海面变化。C.D.Woodrofle（1981，1985）对开曼群岛红树林景观的沼泽地层及其与全新世海侵的关系作了较详细的研究，认为红树林泥炭是全新世中期海侵该地区下沉的主要依据，而海相真红树林属种所形成的泥炭才可以用于正确恢复海平面变化历史。通过红树林地层的测年、上下地层的对比分析所得出的海平面变化曲线与Scholletal（1961）所作的曲线基本一致。J.C.Ellison（1989，1993）将红树林沉积物孢粉作为海平面变化的指示物，成功地重建了汤加岛屿近几千年的海平面变化历史（张玉兰等，2019）。 不同物质组成的海岸对海平面上升的响应不一。软质海岸（沙滩和海岸沙丘等）的响应最为剧烈，硬质海岸的响应最弱，即海平面上升沙（泥）质海岸表现得最为脆弱，硬质海岸相对表现不敏感（Hansom，2001）。海平面的上升造成海岸侵蚀、滩地淹没和湿地沉积平衡的变化，岸滩景观面积缩小，引起景观服务功能弱化和产业发展方向的改变。海面上升会在近岸低洼的地方营造出新的湿地，使近岸陆地生态景观逐渐向湿地生态景观演替。在海面持续上升的情况下，湿地在陆地得不到补偿的空间，必然会导致湿地大面积消亡。1999年Nicholls R.J.预测，到2080年，由于海面上升，会有约22%的海岸湿地消失。如果考虑海面与人为因素的综合作用，到2080年全球将有36%~70%的海岸湿地损失（谷东起，2003）。生物海岸则能对海平面上升做出积极的响应，通过其生物作用缓解浸淹效应（张乔民等，2003）。 1.2.1.2 景观演变对海岸动力的响应 随着全球变化过程中灾害事件增多，国外学者对频发的灾害事件对景观产生的影响给予了较多关注。这些研究表明，灾害事件是海岸突变驱动力的重要来源，主要包括了地震、台风、风暴（潮）和海啸等，它们对海岸景观格局的影响往往极具毁灭性。以风暴为例，风暴是控制短周期海岸线变化的最重要的因素，其中沙质海岸的表现最为突出。Ferreira（2006a）认为沙质海岸在风暴过后发生激烈改变，风暴在海岸线的侵蚀中占优势地位。但是，沙滩的脆弱性对风暴行为的响应，在一定程度上取决于风暴的频率和沙滩的恢复周期。对单次风暴而言，风暴频率超过沙滩的恢复周期，沙滩的侵蚀则加重。风暴群的定义取决于特定海岸区域对风暴事件的恢复能力，系列连续的风暴事件——风暴群的发生期间完全没有沙滩的恢复。Ferreira（2006b）的另一研究还表明短时间周期内由一组风暴引起的侵蚀，远远超过与较长时间周期相关联的单一风暴事件引起的侵蚀。正如葡萄牙西海岸，风暴群（两个为1组）在平均1年的周期内引起的侵蚀量与单一风暴事件在9年内引起的侵蚀量相当。相形之下，3个为1组的风暴群在平均4年的时间周期内与单一风暴事件23年内全部侵蚀量相当。Cooper等（2004）也通过对以色列西部海岸的研究，认为海滩和沙丘发生明显的形态演变，与极端风暴事件产生形式上的高能体系相一致。海滩不同的位置和风暴空间不均匀性，影响具体风暴对这些岬湾的影响强弱，因而海滩景观格局对风暴的响应也具有明显梯度差异。 经常性影响海岸景观发育与变化的自然驱动力主要包括海洋动力条件和泥沙物源供给、土壤的发育和动植物的定居等。其中海洋动力条件和泥沙物源供给往往是海岸景观面积，尤其是岸滩淤长与侵蚀的重要决定条件。它造成海岸带土地开发利用后备资源空间的丰缺差异，也是影响景观结构，尤其是以自然覆被为主体的景观结构差异的重要因子。生物气候差异及水分的蒸发、土壤的发育和动植物的定居等组合产生地域分异，则影响其农业景观的基质和生物景观的多样性。如隋唐之前，江苏海岸为延续数千年的堡岛海岸景观。黄河南北分流和全流夺淮期间，丰富的泥沙供给使海洋动力作用相对居于次要地位，沙质海岸被改变成岸线长达884km的淤泥质海岸湿地。1855年黄河北归，巨量的黄河泥沙来源突然消失，海洋动力条件与泥沙条件的对比关系发生了改变，江苏淤泥质海岸重新调整逐渐形成过渡型、侵蚀型和淤长型泥质海岸湿地景观（李加林等，2003）。在水动力作用下的细颗粒泥沙运动则是岸滩沉积和地貌演变的主要因素。（季小梅等，2006）在对乐清湾岸线大部分处于淤进状态的研究中发现（季小梅等，2006），长江入海南移和陆架区再悬浮的细颗粒物质是其泥沙的主要来源。尽管湾内水体悬沙浓度较低，但是低能的动力沉积环境仍有利于细粒沉积物落淤。 气候变化引起的海岸动力变化，也因受到滨海近岸地貌特征的影响引发岸线的变动。Schupp等（2006）在北加利福尼亚海岸的研究表明，激浪带向海倾斜的障碍物和露出地面的岩层，对海岸自然演化有明显的作用。激浪带向海倾斜的障碍物和露出地面的岩层在数量、位置和形态上明显存在联系，但通常在不超过7m的深度范围。它们可能在宽度、长度、距离和角度上有少量的变动。这些新的发现考虑到探索海岸带区域动力机制和发展，可预测海岸带管理的模式。 此外，景观与文化的相互作用显著，城市景观格局作为城市文化的载体，是城市文化的物质表现，而城市文化同时又建设和改变着城市景观格局，城市化过程诸如木板路、水槽和财产分隔线等文化特征，均会间断穿过海岸线环境的倾斜度而提供非自然的海岸景观（Wendy，2005），削弱海岸景观整体的自然美感。若综合考虑到居民点与海岸恢复目标相一致，城市化的海岸拥有自然的景观、沙丘和植被，能为景观提供相应的视觉缓冲（Rogers，2004）。 1.2.1.3 景观演变对气候变化的响应 海岸气候和水温的变暖，滨海潟湖湿地的消失引起动植物群落出现了一些变化。如近50多年来中温带典型的海洋性气候区青岛海岸带地区年平均气温1991—2002年比20世纪50年代升高了0.94℃，同期最冷月1月平均气温上升了2.18℃。茶树从南方引种成功并形成产业；一些本来在长江三角洲地区越冬的鸟类（如大天鹅）已迁至山东半岛越冬；部分在温暖海洋中的海洋动物也频现青岛（杨鸣，2005）。 另外，尽管中国热带第四纪气候波动不明显，但是这种气候波动在海岸景观上仍有反映。海滩岩、沙丘岩、老红砂等景观的形成年代为沿海晚更新世以来的古气候演变和海平面变化过程提供有力佐证。如海岸红土砾石台地代表中更新世冷湿（砾石堆积）转热干（红土化）的气候变化，老红砂台地代表晚更新世至全新世热干（风积）转热湿（红土化、古土壤）的气候变化，海岸贝壳堤则反映中全新世风暴潮增强的气候波动（黄镇国等，2006）。 1.2.2 景观演变对人类活动的响应研究 在海平面上升和海岸带大规模开发的同时，滨海环境暴露出一系列生态问题，由此在引发以脆弱性或易损性为起点的海岸带环境研究之后（黄鹄，2005；恽才兴等，2006），海岸景观如何响应人类活动成为学者们研究的热点话题之一。从短时间尺度上看，人类活动对海岸景观演变的影响作用超过气候变化的影响（Nordstrom，2005），然而在文明程度已明显占优势的滨海城市景观类型中不易被觉察。但是没有人能否认，人类在海岸景观改变过程中扮演着极其重要的角色（Nordstrom，2005）。 1.2.2.1 关注滨海旅游生态演变的国外研究 国外学者对海滨旅游活动引起海岸生态演变极为关注，并且就旅游城镇化在很大程度上干扰了海岸景观的稳定达成了共识。土耳其海岸区域约占总面积的30%，人口约占总人口的51%，游艇、水上的士、娱乐船只的使用和旅游码头的修建呈指数增长，其海岸结构改变当前海岸系统，并且极大地改变了自然沙滩系统沙源的供应（Burak等，2004）。Irtem等（2005）也认为土耳其Edremit湾100km的沙岸，海岸区域旅游活动和不合法的建筑修建造成了城市的混乱，而这些混乱只是众多环境问题中很小的一部分。与此相似，印度最小州——位于西部海岸的果阿的城市土地迅速增加，在沙滩和空地上的植被和水域减少，Murali等（2006）也将其城市化归结于与旅游业繁荣相联系的人类活动。[BF]Cancu’n[BFQ]岛（墨西哥）对潟湖盲目的旅游开发也反映了人为作用破坏海岸自然生态景观的演化（Wiese，1996）。 然而旅游活动即使是在潮间带岩岸简单地行走，也会引起生物群落的破坏（Klein等，2001）。Gheskiere等（2005）认为相对于附近非旅游区，旅游者常常走动的上部海滩拥有更低的有机物特征、更低的密度、更低的多样性和更高的群体压力。Brosnan 和 Crumrine （1994）认为这样的行走会引起多叶植物和眼镜蛇数量的明显减少，对于贻贝海床的破坏也将持续相当长时间（踩踏停止后至少两年）。当贻贝覆盖被海藻代替时，群落结构会发生改变。Schiel 和Taylor （1999）对新西兰汽车旅游对潮间平台藻类聚集的影响研究表明，低密度的踩踏（10人）会使优势藻类（Hormosira banksii）覆盖率降至25%，高密度踩踏（200人）会使褐藻覆盖率减少90%以上，损失的藻类引起下面造礁珊瑚的藻类消失（Barker和Roberts，2004）；低密度踩踏的完全恢复需要几个月的时间，高密度踩踏的不完全恢复则需要1年以上。Milazzo等（2002）对意大利地中海浅的潮下带（平均低潮线0.3~0.5m）的踩踏研究也证实其对藻类相似的破坏作用。热带岩岸珊瑚礁坪区域的表现更为脆弱，踩踏无论是对局部还是对大面积珊瑚的可持续发展均造成直接的严重破坏（West等，2001）。 海岸沙丘的稳定性与植被覆盖率相联系，踩踏对沙丘植被的影响相当明显。在Jutland的实验当中，200人经过沙滩，植被覆盖率降低50%，但实际上旅游者的压力（夏天2560人通过）造成超过98%的植被消失。沙丘植被在踩踏条件下是极为脆弱的（通过对比其他的陆地植被），因为沙地土壤抵抗力极度低，沙丘植被的破坏恢复相当慢。Hylgaard和Liddle（1981）已证明踩踏对于沙丘植被无论是几天还是几个月的影响结果都是相似的（Wiese，1996）。 海滨的钓捕和旅游设施严重地打破海岸景观系统平衡，并引发一系列的生态问题。Liddiard等（1989）对斯旺西（南威尔士）的两处广阔的基岩海岸周围的研究表明，英国的螃蟹被钓鱼者开发利用。大概3000块岩石每天低潮时均被翻动，Bell等（1984）表明90%的大石头两周内在同一个位置被翻转，一些大石头一个夏天可能被翻动40~60次，岩石很少保持它们原来的位置。大石头上部和下部的表面有显著不同的动物和植物，人类行为引起栖息地稳定性的退化和生物多样性的减少。仅分布在希腊和土耳其的小部分海岸区域绿海龟的数量每年正以10%的速度减少。雌海龟喜欢在海滩顶部靠近植被边缘地带自然筑巢。这些区域常常被道路代替，因受控于多余的植被或建筑公共区域形成的阴影区，巢区的温度降低，影响后代的性别（Davenport，1998）。踩踏使得沙地紧实，常常造成海龟挖掘困难，而旅游行为易破坏巢区（Wilson等，2001）。晚上的灯光、汽车的照明抑制雌海龟在沙滩爬行筑巢，而在夜间离开巢的已孵化小动物寻找地面最明亮区域的过程也被扰乱，因为除了地中海沿岸大部分区域的滨海道路、旅馆和海岸公园，在自然系统最接近明亮区域将是整片海（Arianoutsou，1988；Tuxbury等，2005)。建筑物由混凝土构成的通道呈90°，已孵化小动物不能爬过等因素造成其死亡率较高，也使得旅游区垃圾带变得更糟糕。Yasue和Dearden（2006）认为珩科鸟（Plovers）常常选择宽阔、低人类干扰和以低覆盖率的乔木为背景的沙滩来栖息。泰国的旅游业发展对其沙滩的影响不仅仅是降低动植物栖息地的可用性和马来群岛珩科鸟的生产力。由于沙滩侵蚀的加快、中等尺度的植被转变为大尺度的单一植被和人类干扰的加剧以及这些栖息地的损失造成直接影响，导致依靠密度生活的种群的生产力减少（Devenport，2006）。 一些海滨生态（保护区）旅游目的地的旅游环境得到了改善，但其海岸景观却明显受到来自旅游人数增加的压力（翁毅等，2011）。Pinn和Rodgers（2005）指出保护区由于想要吸引更多的旅游者，常常矛盾地处于更严重的破坏局面。自从1978年Purbeck海洋野生动物保护区成立以来，每年吸引100000名参观者（包括教育团体）。对比向旅游者开放的岸礁和未开放的岸礁两处岩岸发现，被开放的岩礁遭受严重影响，海藻的覆盖率剧烈减少。与此相似，里斯本（葡萄牙）南部的旅游胜地，由于明显增加了区别于传统旅游胜地的生态设计方案，包括废水的回收利用、设计抚育野生动物的廊道和恢复森林，尽可能使用步行、骑脚踏车和非石化的交通工具，反而吸引更多的葡萄牙旅游者通过铁路和航空前来旅行（BioRegional，2004）。大型的游轮（250m）送达众多的旅游者，同时排污不规范，一方面引起沙岸或岩岸潮间带的践踏扰动，另一方面也带来世界性海滨旅游胜地的沙滩清理困难，造成了一系列新的滨海生态问题（Davenport，2006）。 1.2.2.2 关于人类活动影响因子的国内研究 中尺度海岸带景观研究涵盖的范围最广，并把研究范围拓展至广义尺度的滨海城镇、沿海省份及三角洲。其中有以人类活动频繁的辽河、黄河和珠江边的县级以上行政区为基本研究单元，探讨人为因素作用下滨海景观演变的研究（郭笃发，2005；李建国，2005；曾辉，1999，2000）。人口增加的压力、经济收益的差异、政策导向和文化科技进步都会引起海岸景观格局及其内部景观结构的剧烈变化。 （1）城市化（非农化）进程的加快 海滨的城市化（非农化）有利于提高生活水平，但也在不同程度上造成区域景观生态的破坏。人口增长是土地利用变化的重要驱动力（李加林，2004），同时也是引起环境恶化的主要因素之一。如1983—2000年盐城海岸带沿海县市人口增加59.68万，增长率为14.9%，而海岸带的城镇居民工矿用地（不包括盐田）却增加了2.76倍（李加林，2006a）。大面积开发围垦海岸带滩涂等土地后备资源，只是驱使小部分的人口逐渐向海岸带迁移，而其开发建设强度与景观破碎化具有较强的相关性（陈鹏，2002）。与此同时，大规模滨海开发造成海岸侵蚀，给滨海村庄带来更多的威胁，大部分住区原已不协调的社会经济秩序更加恶化。土地利用变化还对土壤发生层质量演化产生了显著影响，表现在发生层全磷含量和土壤的综合质量指数的普遍下降，土壤有机质含量明显大于土地利用方式未发生改变之前的土壤（李加林等，2006b）。 海岸湾内大规模围建盐田和养殖等非农化过程，还引起了纳潮能力减弱和泄洪距离加大，增加了泄洪难度和洪灾风险。例如近期乐清湾岸线大部分呈淤进状态，主要原因是1934年漩门二期围垦工程后，纳潮量减小22.57%，落潮流相对挟沙能力减弱为原来的79%（季小梅等，2006）。Goudie等（2001）也认为从1816年以来阿拉伯联合酋长国Ras Al Khaimah的海岸线变迁与最近的开垦和港口开发有关。珠江三角洲八大口门区自1966年以来的30年间，整个珠江口区围垦成陆面积为344km2，平均每年成陆面积为11km2，大多分布于伶仃洋西岸区、磨刀门区和黄茅海沿岸（刘岳峰等，1998），围垦和联围导致各条入海水道不断延长。 大型水利工程建设导致河流输沙量的显著减少，是三角洲河口海岸景观快速变化的重要影响因素。例如，万泉河流域上游的牛路岭水库建库后至2000年期间，最大洪峰水流量为1987年的5904m3/s，大约比建库前的最大洪峰减少了一半。同时，万泉河的河流悬移质输沙量也呈明显减少趋势，后期琼海嘉积拦问坝的修建，导致牛路岭水库拦截的跃移质和推移质砂石增多，河流输沙的减少，加剧了万泉河河口玉带滩沙坝的快速侵蚀（张振克，2003）。 建筑用沙的需求量迅速膨胀，影响改变沙质海岸冲淤和地貌演变的自然进程。如龙口市北皂煤矿以北的沙滩，近年来因大量挖采建筑用沙，海岸线后退了200m，破坏沙质海岸景观的稳定与平衡（衣华鹏等，2005）。由于海平面相对上升，今后50年内三角洲外缘的淤长速度将减慢，珠江各口门内外采沙业的蓬勃发展将会使三角洲外缘转为侵蚀状态（刘岳峰等，1998）。 （2）经济收益差异驱动 经济收益差异驱动造成景观组分和景观基质的转换和迁移，是引起海岸带景观格局变化的重要原因。海岸区位首先影响了海岸带景观梯度变化，王敬贵等（2005）在河北昌黎黄金海岸的研究发现，近岸带景观梯度变化较剧烈，而远岸带变化较小。土地利用比较利益差异进一步导致景观组分间的动态转移。以盐城海岸带1980年以来新建25个垦区为例，农田景观比例在17年内增加了9.71%，养殖景观增加了14.31%（欧维新等，2004）。对照土地利用的比较利益发现，养殖业垦区土地收益远远超过种植业，养殖业年人均纯收入为2454~7386元/hm2，而种植业年均纯收入仅有203~1462元/hm2。比较利益的差异对同一景观内部组分具有相似的影响。如进入20世纪90年代，随着粮食市场的放开和台湾北蕉引种成功，种粮比较效益低的影响逐渐显现出来，大南坂农场大量的水田改种香蕉（李新通等，2000）。可见，景观组分和景观基质的转换在很大程度上制约耕地在海岸带的绝对优势地位，导致海岸带景观格局变动较大、景观破碎度增加与景观朝多优势方向发展的变化态势。 （3）政府政策导向 政策引导和激励机制，直接引起大尺度海岸带景观格局的演变，特别是对自然景观的影响不亚于其他驱动因子。海岸带的土地开发大都经历过20世纪60—70年代末以增加耕地面积为主要目的的围海造田运动，其中福建省1963—1988年共围垦约476.3km2，相当于两个东山县的面积（周沿海，2004）。响应“以粮为纲”的政策，国营大南坂农场粮食作物种植面积在20世纪70年代中期达到最高峰（李新通等，2000）。改革开放以来，特别是20世纪90年代初，沿海省市提出海上建设的战略思想，一些开发沿海滩涂的优惠政策相继出台。如《福建省沿海滩涂围垦办法》第十六条规定，围垦“进行农业综合开发的，五年内免交农业特产税。种植粮食作物的，五年内免交农业税和不负担粮食定购任务”。海上开发战略将海岸带景观演变推入一个全新的阶段。一方面，为开发滩涂，海岸带道路廊道增加，斑块平均面积锐减。如盐城海岸带景观因廊道数量和密度增加使景观分离度变小，景观斑块面积也由1983年的8.87km2锐减到2000年的1.72km2（李加林等，2005）。另一方面，海岸景观由原来的农田景观为主的低对比度格局，向高对比度的、多种景观类型并存的格局发展。海岸带管理政策影响景观变化的程度和演进方向。如昌黎黄金海岸地区，开发区内景观变化较剧烈，保护区内大片沙丘转变为林地和草地（王敬贵等，2005）。 （4）文化科技进步 文化差异与传承、技术进步及利用对海岸景观格局的演变也会产生不容忽视的影响，在一定程度上影响了景观基质。特别是农业技术进步，很大程度上影响了农业景观的基质变动。如丘陵山地龙眼速生早产技术成功推广，大大地缩短了果园投产周期，大南坂农场1987年果园面积开始迅速增加，到1996年占景观总面积的55.42%，一跃成为景观基质（李新通等，2000）。 1.2.3 研究方法及进展 国内学者注重景观的空间异质性和空间格局定量研究，尤其是景观异质性的研究。研究可分为两大定量评价指标体系：景观要素指标体系和景观异质化体系。表1-1反映了景观要素指标体系是对景观元素本身的特征进行描述，包括斑块数目、斑块形状、斑块总面积、斑块周长、斑块密度、平均斑块面积、最大（小）斑块面积、斑块面积变异系数等相对的简单指标。景观元素空间结构描述指标破碎度、连接度、多样性和优势度等反映斑块间的相互联系。从表1-1看出，景观格局的总体特征和联系的复合指标，即整体异质化体系静态描述，包括景观的多样性指数（Shannon指数等）、均匀度、优势度、镶嵌度、蔓延度、聚集度、分离度、孔隙度、聚合度、生境破碎化指数及景观中斑块形状分维分析等，并以多样性、破碎度和分维数等指数最为常见。景观要素指标体系分析是区域景观空间格局现状分析（结构、功能及过程）的基础，通过分析把景观的空间特征与时间过程联系起来，从而了解景观的规律性，为区域景观格局动态变化和景观组分转移研究提供重要的依据。 目前研究景观演变过程主要采用转移矩阵的方法，这也是景观整体异质性的转移量定量研究的重要方法。景观生态学中的异质性结构分析方法有多种，如概率分布法、指数法、图形法、空间相关法、地统计学法和小波分析等。它常常需要运用各种定量化的指标，进行景观结构描述、评价与构建有关模型。从表1-1可以看出，对于景观动态演变与预测模拟研究，国内外研究者目前通常采用的模型有空间概率模型（Spatial Transition Probability Model）、细胞自动机模型（Cellular Automata Model）、动态机制模型（Mechanistic Landscape Model）、渗透模型（Percolation Model）等。大量数学模型的引入为景观生态学的研究开辟了新的认知途径（李建国，2005；黎夏、叶嘉安，2004，2006)。 然而如表1-2所示，国内海岸景观的定量研究，相对于数学方法在生态学等其他领域的应用，仍处于探索阶段。利用目前较为成熟的数学研究方法解释海岸景观格局、异质化和动态转移。国外对海岸景观的研究明显更为关注景观分类精度对结果准确性的影响，甚至提出应从海景尺度上来研究景观格局，才能更有效地对其进行生态管理（Fraschetti等，2005）。如Slocum（2002）探讨了人为作用明显区域的生态景观分类方法：利用遥感影像不同波段组合提取海岸景观数据（25nm/1m，25nm/4m，70nm/1m，70nm/4m），将弗吉尼亚海岸13种土地利用类型重新进行景观分类，分为24种、3大类，并采用Kappa系数检验所有分类的误差。25nm光谱波段对于表征自然和文化混合景观以及文化景观具有较强优势，25nm光谱波段和4m的空间分辨率组合能比其他波段和空间分辨率的组合获得更好的分类效果。Yamano等（2006）利用IKONOS band4，Terra ASTER bands3、4，Landsat ETM+bands 4、5提取Majuro Atoll岸线（马歇尔群岛），评价不同波长对珊瑚礁海岸线的反应能力，改进数据提取和挖掘的方法，使研究结果接近现实情形的研究。 此外，海岸带的划定不同使海岸景观格局的边界变动很大。如实际平均高潮线、理论低潮线及实际低潮线等（张景奇等，2006），对海岸景观之间的对比研究造成一定困难。因此有必要根据不同解译目的，选取不同解译标志，得出不同的海岸线位置。研究手段和方法的进一步发展为现代海岸景观的时空演变提供重要的技术支持。 1.3 目前研究中存在的问题 从总体上看，目前缺乏从整体（各种生态景观类型）和系统（在气候变化和人类活动的共同影响下）的视角对海岸景观进行分析的研究。海岸带是较其他许多生态系统更为开放和复杂的巨系统，海岸带的景观演变对气候变化和人类活动的响应研究涉及范围广（水圈、地圈、生物圈、社会经济圈）、学科多（海洋学、气象学、土地科学、社会经济学、统计学等），因而目前的研究仍有很多问题没有较好地解决，笔者认为目前主要存在以下几个问题。 一是海岸景观演变对气候变化和人类活动响应的研究尺度问题。海岸景观演变是自然驱动力和人为驱动力共同作用的结果。海岸景观格局变迁是这两种驱动力作用最直接的表现之一，由此从景观视角上选取适宜反映海岸带土地利用变化和生态联系的范围作为研究尺度，以揭示海岸景观演变对气候变化和人类活动的响应特点和区域分异规律。这种研究尺度既包括了海岸研究、海岸带环境演变和土地利用变化采用的“粗粒化”的横向对比，又是建立在滨海“细粒化”生态联系分析基础之上的归纳总结。 二是气候变化和人类活动共同影响下海岸景观格局变化可接受的幅度问题。海岸土地的稀缺性使得海岸带景观格局变化可接受的幅度相对于其他区域明显要小。各种类型的海岸景观对于气候变化和人类活动的响应是否与沙质海岸相似、均表现为脆弱性，还是某些类型的海岸景观演变对此具有一定的调控能力，这些海岸景观的响应特点有待进一步研究。 三是华南海岸景观变迁对气候变化和人类活动的响应问题。华南海岸生态景观的变化反映了中国热带海岸第四纪环境演变历程，这一变迁对于全球性的气候变化的响应是否同步、具有一致性，其具体的响应程度如何，以及海岸景观变化对气候变化和人类活动的响应能否为中国热带海岸环境和气候变化研究提供、补充新资料和新依据仍然需要进一步探讨。 基于此，本书对华南海岸景观进行整体探讨，研究范围由传统海岸研究专门研究某个景观类型，转向对热带海岸多种反映生态联系的景观类型之对比分析，即在海景尺度上寻找生态景观演变对气候变化和人类活动的共性和规律性的认识。从研究内容上看，本书通过比较分析热带海岸不同类型生态景观演变的典型实例，概括这些生态景观类型对气候变化（主要指6000aB.P.以来，中全新世的气候变化及其环境效应）和人类活动（主要指改革开放40多年来经济和社会建设）的响应特征，以揭示中全新世以来中国热带海岸生态景观变迁的可接受幅度，着重剖析人为因素在不同类型海岸生态景观演变过程中的协调共效或失调失衡作用。这有助于深化对华南海岸生态景观的整体认识，促进海岸资源保护和持续利用，以及沿海地区经济合理布局和产业结构调整，为当前海岸调控、建设和管理提供指导和借鉴。 1.4 研究目的与技术路线 沿海景观包括海岸、海滩、浅海海底三部分，大部分集中于海岸带，是一个在地域上具有多功能的、景观组合的有机整体。沿海景观划定标准不一，例如我国《全国海岸带和海涂综合资源调查简明规程（1979）》规定：海岸带范围包含陆域自海岸向陆地延伸10km，海域自海岸线扩展至10~15m等深线。黄震方（2002）在滨海生态旅游环境容量的研究中提出，海滨地带包括拥有海岸线或海口岸线的所有县（市区）、全部滩涂和向海侧至15~20m等深线的海域。马勇等（2004）编制的《福建省海滨带旅游发展规划总体规划》将海滨带界定为地域特征上凡是拥有海岸线的县（市、区）或者同三高速公路穿过的县（市、区）。 本书采用国家海岸带的标准，结合华南海岛大多分布在大陆海岸线之外、20m等深线的范围之内、少量分布在30m等深线附近的特点，将华南海岸生态景观的依据稍作调整为陆域自海岸向陆地延伸10km、海域自海岸线扩展至20m等深线。据此对于景观尺度较大的海岸生态景观以国家海岸带标准为依据，尽可能地涵盖一个完整的行政区划单元，这一划定标准主要涉及了海岛景观、三角洲河口景观、海岸城市景观和沙坝—潟湖（含三角洲河口）景观等。又因海岸景观格局变化与缓冲带的土地利用呈直线关系，人类活动对海岸带的影响超过3km，除了优势度，所研究的其他景观格局指标与距海岸线的距离没有显著关系（郭笃发，2005），根据景观尺度较小的红树林景观、珊瑚礁景观及沙坝—潟湖景观（两组）的分布特点分别自岸线向陆地大约推进1~2km。 华南海岸在气候变化和人类活动作用下，各种类型的生态景观对其的响应存在明显不同。本书以福建东山岛、广州南沙区和广州中心城区、广西北海银滩和海南琼海博鳌旅游度假区、广西合浦山口红树林和广东徐闻灯楼角珊瑚礁国家自然保护区作为典型案例，分析海岛景观、三角洲河口海岸景观、海岸带城市景观、沙坝—潟湖景观及生物海岸景观演变在气候变化和人类活动作用下的驱动力组成、响应特征和演化趋势，概括总结华南海岸生态景观对于气候变化和人类活动的可接受程度及其脆弱性。 本书围绕在气候变化和人类活动作用下华南海岸生态景观的要素变化，调查、分析华南海岸生态景观的变动及其时空演变特征，逐次剖析景观格局变迁、新格局的形成机制、景观演变对气候变化和人类活动的响应，揭示海岸生态景观演化的共性及规律性。基本研究思路如图1-1所示，以海岸生态景观格局变化、过程和联系为主线，先对6000 aB.P.以来的气候变化在华南海岸生态景观的表现进行剖析，主要以孢粉记录和景观记录作为依据。气候变化产生的环境效应则反映为气候变动、海面波动、植被变迁、动物迁徙等；这些效应引起了景观格局变迁、驱动力改变，又产生新一轮的景观演变效应；海岸生态景观以景观格局形成、海面遗迹形成和海岸沉积记录等形式响应气候变化。接着分析改革开放40多年来人类活动在华南海岸生态景观的表现，主要利用遥感影像和地图数据，探究经济发展、政策变化及科技进步下的景观格局变动、景观演变趋势和区域分异。最后归纳总结华南海岸生态景观演变对气候变化与人类活动的响应特征和可接受幅度。 图1-1 研究框架 基于上述逻辑，本书共分8章。 第1章在评述国内外海岸景观演变研究的现状和趋势的基础上，提出本书的研究设计，包括研究意义、研究框架、研究方法等。 第2章剖析华南海岸生态景观格局和主要特征。 第3章选定福建东山岛，分析华南海岛景观演变对气候变化和人类活动的响应。采用东山岛相邻区域的6个钻孔数据，分析气候变化和环境效应在海岛景观的表现，研究海岛景观演变对气候变化的响应。利用1994年、2001年和2004年的TM影像与数字化地形图叠加，探讨人类活动作用下海岛景观格局的动态变化，以揭示海岛景观变迁对农业经济活动的响应。 第4章选定广州南沙区，分析三角洲河口景观对气候变化和人类活动的响应。以东涌PD钻孔剖面的第一手数据和伶仃洋河口的两个钻孔资料，分析气候变化及其环境效应在三角洲河口景观的表现。利用1966年地形图和1986年、1992年、1997年、2005年的TM遥感数据，探讨人类活动作用下三角洲河口景观格局的动态变化，揭示三角洲河口景观变迁对工业经济活动的响应。 第5章选定广州的中心城区，分析华南海岸城市景观演变对气候变化和人类活动的响应。利用前人研究的多个钻孔资料分析气候变化及环境效应在城市景观的表现，探讨城市景观演变对气候变化的响应。利用1966年、1979年、1988年、1999年、2002年和2005年的中心城区地图数据，探讨人类活动作用下城市景观格局的动态变化，揭示城市景观变迁对工业经济活动的响应。 第6章以北海银滩和博鳌琼海旅游度假区为例，分析华南海岸沙坝—潟湖景观演变对气候变化和人类活动的响应。利用前人研究的多个钻孔资料分析气候变化和环境效应在沙坝—潟湖景观的表现，探讨沙坝—潟湖景观演变对气候变化的响应。利用1971年地形图、1988—2003年的遥感数据，探讨人类活动作用下沙坝—潟湖景观格局的动态变化，揭示沙坝—潟湖景观变迁对旅游经济活动的响应。 第7章选定合浦山口红树林和徐闻灯楼角珊瑚礁国家自然保护区，分析华南海岸生物海岸景观演变对气候变化和人类活动的响应。利用前人研究的多个钻孔资料分析气候变化及环境效应在生物海岸景观的表现，探讨生物海岸景观演变对气候变化的响应。利用1990—2001年的TM遥感数据，探讨人类活动作用下生物海岸景观格局的动态变化，揭示生物海岸景观变迁对农业经济活动的响应。 第8章概括本书结论。 本书得到国家自然科学基金（40371015）的支持，在前人研究的基础上，结合实地考察及钻孔数据展示全新世的自然驱动力和人为驱动力作用下华南海岸生态景观演变的“前世今身”，将千年尺度全新世气候变化、与几十年尺度人类活动作用下的海岸生态景观演变进行共证研究。除了在学术上为中国热带第四纪环境演变补充新发现和新证据之外，还期待此书能为读者提供一个反思人地关系的机会，成为可持续发展公众教育的“星星之火”。