mini综述 | 海水入侵对海岸生态系统的影响评估

海水入侵带来的沿海农田土壤与湿地等生态系统的盐分积累和盐碱化是一个亟待解决的全球性问题。近年来，气候变化带来的气温升高、极端天气与风暴频率增加以及海平面上升速度加快（SLR）导致了沿海洪水和盐水入侵的严重性增加，进一步增加受盐度影响的土地面积。更好地理解与评估海水的引起的盐度对农田土壤与湿地等生态系统健康的影响对于设计有效的缓解策略与保持生态平衡、维护农业生产至关重要。 

[1]该研究采用了长期受海水冲刷影响的沿海草地生态系统，在一定盐度梯度下探究该生态系统的土壤中植物和微生物生长与碳利用率（CUE）之间的关系。该研究通过追踪低剂量(环境)和高剂量(生长刺激)的经过14C标记的葡萄糖在微生物合成分解代谢中的周转和分配，从中计算微生物的CUE。结果表明，在低剂量条件下，盐水显著降低了植物生长速度，提高了土壤碳含量，并诱导微生物CUE增加。相反，当使用高剂量葡萄糖时，CUE或微生物生长没有显著差异，且土壤细菌群落多样性随盐度的升高而增加。因此沿海的洪涝与盐水入侵对土壤碳循环影响最大的是植物群落的适应能力下降，导致植物生物量随盐度增加而减少，土壤结构下降，而微生物群落已经适应了盐度的增加，导致碳的吸收和代谢分配仅发生很小的变化。 

Brown Robert W., Rhymes Jennifer M.,and Jones Davey L.. Saltwater intrusion induces shifts in soil microbial diversity and carbon use efficiency in a coastal grassland ecosystem[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 170:108700. 

[2]本研究利用佛罗里达海岸大沼泽地中以锯齿草为主的淡水和咸水沼泽的多次实验结果，研究海水入侵对有机泥炭土壤的海拔损失即泥炭坍塌的作用机理。泥炭坍塌可将泥炭地转化为开放水域，从而导致泥炭土壤退化，该研究建立了一个泥炭海拔机械模型(EvPEM)，模拟淹没和干旱条件下生态系统净碳平衡(NECB)和泥炭海拔对盐度升高的响应，以计算盐水入侵导致释放的碳量与维持泥炭增生所需的沼泽植物产量(锯齿草)。该研究结果显示出淡水沼泽中碳的净增加和水通量输出，而咸水沼泽表现出大量的泥炭损失和碳输出。此外，随着盐度升高和季节性干旱，土壤中碳含量显著下降。该研究利用EvPEM建立了净初级生产力(NPP)的阈值作为盐度的函数来模拟泥炭高地的变化并计算出能够支持稳定海拔的NPP值与其对应的盐度范围。此模型减少了评估海水入侵对海岸生态系统影响的不确定性并提供了降低泥炭沼泽崩溃的脆弱程度所需的水环境恢复管理目标。

Ishtiaq Khandker S, et al. Modeling net ecosystem carbon balance and loss in coastal wetlands exposed to sea-level rise and saltwater intrusion[J]. Ecological applications : a publication of the Ecological Society of America , 2022. doi:10.1002/EAP.2702.

[3]本文在几十年的时间尺度上研究了Vedaranyam海岸的土地利用与土地覆盖变化（LULC），并将其与长期的海岸线变化相关联，以评估土地利用变化对海水入侵导致的生态系统脆弱性的影响。从1978年到2017年的LULC变化分析表明，该地区在此期间盐田、水产养殖场和沿海岸的旅游点等主要的商业活动取代了农田与有效的海岸自然保护地，如红树林与经过人工种植的沙丘、沙区和泥滩等。该研究运用数字海岸线分析系统(DSAS)模型量化海岸的侵蚀与积聚范围，并运用InVEST模型计算沿海脆弱性指数(CVI)以评估沿海生态系统的脆弱性。结果表明,由于土地利用的变化，海岸侵蚀与延伸的趋势日益增加，海平面上升与风浪活动使Vedaranyam海岸带人工干预较高的区域逐渐发生从非常高到高脆弱程度不等的变化，盐田开发区则显示了极高的脆弱性，土地利用的人工开发导致的沿海自然资源的枯竭在高和中等海岸侵蚀延伸和脆弱性参数中起着主导作用。

V. P. Sathiya Bama, et al. Coastal vulnerability assessment of Vedaranyam swamp coast based on land use and shoreline dynamics[J]. Natural Hazards, 2020, 100(2):829-842. doi:10.1007/s11069-019-03844-5.

[4]本文研究了人工排水基础设施如自然和人工运河和沟渠等对北卡罗来纳州东部沿海平原海水入侵的可能性的影响。该研究运用了海水入侵脆弱性指数(SIVI)工具，结合海平面上升与淡水流动路径和积聚的影响，评估沿海生态系统对海水通过地表排水方式入侵的脆弱性。研究结果发现人工排水不仅增加了景观的排水密度，而且改变了水流路径并降低了淡水对抗盐水入侵的能力，即使在缺乏局部人工排水的地区，由于流量网络的规模和连通性也会受到影响。在人工排水后，该地区沼泽湿地和河口湿地对海水入侵的脆弱性高于农业、森林和灌木土地覆盖类型，且与气候变化相关的干旱和沿海风暴可能会加剧人工排水促进的海水脆弱性。

Abinash Bhattachan, et al. Evaluating the effects of land-use change and future climate change on vulnerability of coastal landscapes to saltwater intrusion[J]. Elem Sci Anth, 2018,6(1). doi:10.1525/elementa.316. 

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高胜寒，2022级硕士

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