适应性管理和长期监测方法在西澳大利亚州的科克本湾首次成功恢复了具有功能性的海草草地

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Adaptive management and long-term monitoring approaches achieve first functional seagrass meadow restoration in Cockburn Sound, Western Australia

海草移植在柯克本湾成功实现大规模恢复，存活率超85%，移植后两年覆盖率达90%以上，八年密度增至每平方米503株，接近自然群落，并观测到自然招募现象，为长期生态修复提供模型。

　　

Jennifer J. Verduin|Erik I. Paling|Yvette Pedretti|Lotte E. Rivers|Mike van Keulen

默多克大学哈里·巴特勒研究所环境与保护科学学院，西澳大利亚州默多克6150

摘要

海草受到疏浚活动和沿海开发的日益严重的影响，但成功的大规模缓解措施却很少见。迄今为止，海草恢复工作通常涉及将植物材料从一个海草床“移植”到另一个海草床，当恢复失败时，通常会导致净损失。在西澳大利亚州的Cockburn Sound地区，为了减轻石灰砂疏浚和港口开发的影响，移植了略超过三公顷（31,000平方米）的海草，并对其进行了八年的监测。本研究评估了本地形成海草床的物种Posidonia australis的移植可行性，并确定了影响移植成功的关键因素。

种植五年后，三公顷范围内的总存活率超过了85%（面积覆盖率）；尽管在3.1公顷范围内的存活率存在差异。采用改进技术和高质量插条的种植方法，在两年半后覆盖率超过了90%；而之前的技术则在三年半后达到了75%的覆盖率。所有存活的插条都迅速生长，并在两年后开始与相邻的插条融合。移植的插条在初次种植三年半后开始开花。八年后，插条密度从每平方米18 ± 2.1株增加到了每平方米503.7 ± 16.9株，与附近的自然海草床相似。在移植区域内外也观察到了自然补充的证据。这些发现表明，即使在相对暴露的沿海环境中，大规模的海草恢复也是可行且具有韧性的。这项工作为未来的恢复计划提供了宝贵的模型，有助于实现保护和恢复大规模海草生态系统的目标。

引言

过去几十年里，全球范围内海草栖息地的持续减少已有充分记录（Waycott等人，2009年），到1992年，澳大利亚沿海水域的海草损失已估计为45,000公顷（Walker & McComb，1992年）。全球范围内进行了许多海草恢复试验。虽然小规模的恢复试验表明种植是成功的，但将这些努力扩展到有意义的规模仍然具有挑战性（Tan等人，2020年；van Katwijk等人，2016年）。综述显示，恢复监测通常持续6个月到2年（Kendrick等人，2025年；Statton等人，2012年；van Katwijk等人，2016年）。很少有研究重新评估长期（如几十年）的恢复效果（Rezek等人，2019年），这强调了在沿海海洋生态恢复领域进行长期研究的必要性（Abelson等人，2020年）。

Cockburn Sound是西澳大利亚使用最频繁的海洋区域之一，由于光照减少和附生植物生长增加，该地区海草减少了约78%（Kendrick等人，2002年；Statton等人，2018年）。自20世纪50年代工业化以来，Cockburn Sound失去了超过3,300公顷的海草床，其中最显著的减少发生在20世纪60年代末至80年代。到1978年，只剩下大约4,000公顷中的872公顷。自20世纪80年代以来，工业界、政府和社区的共同努力逐渐改善了该地区的水质，现在的环境指标很少被超过（BMT Oceanica，2018年）。这些改善可能使海草覆盖率增加了30%，从1999年的721公顷增加到2017年的965公顷。然而，尽管面积有所扩大，但插条密度的下降表明海草床正在变稀疏，未来对环境变化的抵抗力可能减弱（Kendrick等人，2002年）。为了应对这些减少，20世纪90年代开始了一项海草恢复计划，但结果参差不齐（Paling等人，2009年）。

为了减轻和抵消Cockburn Sound海草的持续损失，西澳大利亚政府在2003/2004年批准了进一步的疏浚和贝壳砂开采，条件是在2012年7月之前成功恢复形成连片的功能性海草床。为此，通过长期监测恢复效果、改进移植方法和填充种植（例如结合物理参数和种植密度），在六年内进行了适应性管理。

世界各地尝试了许多海草恢复项目，取得了不同程度的成功（Gordon 1996年；Fonseca等人，1998年；Lord等人，1999年；Paling等人，2009年；van Katwijk等人，2009年）。大多数成功的恢复工作都是在受保护的栖息地进行的，通常伴随着自然重新定殖（Fonseca等人，1998年）。在澳大利亚也是如此；例如，在受保护的Oyster Harbour（西澳大利亚），以1米的种植距离种植带有多个插条的根茎切割段，在不到五年的时间内形成了具有自然密度的海草床（Bastyan & Cambridge 2008年）。据报道，移植的Posidonia australis根茎的年生长率为15-18厘米（Bastyan & Cambridge 2008年），2003年在Albany地区进行的P. australis和P. sinuosa插条移植试验显示，移植后两年半的存活率超过了80%（Bastyan & Cambridge 2008年）。然而，许多澳大利亚的海草生长在能量较高的环境中，例如观察到的数十厘米高的沙波迅速穿过海草床（Walker等人，1996年；van Keulen & Borowitzka 2002年；Paling等人，2003年）。尽管将海草移植到能量较高的海底具有挑战性，但最初对海草移植可行性的悲观看法（Kirkman 1989年；1992年）已经被克服，使用各种技术在海草恢复项目中取得了显著的成功，特别是在西澳大利亚（Paling等人，2000年；2001a年；2001b年；van Keulen等人，2003年；Paling等人，2003年；Paling等人，2007年；Bastyan & Cambridge 2008年）。在这些动态环境中取得进展的原因是，人们努力解决了处理压力（Horn等人，2009年）、根茎长度、根系结构和生长（Hovey等人，2011年；Hovey等人，2012年）、供体材料的质量、种植技术（van Keulen等人，2003年；Paling等人，2007年）、海草种类和合适的地点选择（Lord等人，1999年；Campbell 2000年；2002年；Paling等人，2009年）等问题。还进行了广泛的迭代监测（Campbell 2000年；den Hartog 2000年；Thom 2000年），这有助于我们了解恢复情况。

本文报告了Cockburn Sound地区海草损失的恢复情况，并满足了西澳大利亚政府为两个项目设定的条件。第一个项目由西澳大利亚工业和资源部执行，涉及港口建设，移除了2.1公顷的海草，需要通过异地缓解措施（条件是在2012年7月之前恢复形成连片的功能性海草床）（Verduin等人，2005年）。第二个项目由Cockburn Cement Limited执行，包括在Cockburn Sound北部海草栖息地继续进行贝壳砂疏浚。该项目的要求是“鼓励开发实用的技术解决方案，以恢复Owen Anchorage和Cockburn Sound的海草”（Verduin等人，2005年）。启动了一系列海草研究活动，包括恢复研究和季节性种植计划，其中种植并监测了三公顷的Posidonia australis插条（采用“裸露插条”方法），（Gordon，1996年），以满足这些标准。在八年的项目期间，方法得到了调整和优化，以优化恢复效果。

章节摘录

物种选择

物种选择基于对两种形成海草床的物种Posidonia australis和Posidonia sinuosa的根茎和根系形态、生长和发育的初步研究（Verduin等人，2010年）。Posidonia australis的强健性质、其水平生长方式以及冬季根系的数量和生长情况使其比Posidonia sinuosa更适合移植，尽管后者的根茎延伸率和根系数量更高

结果

2010年，2004/5年种植的Plot 1中，PU的总体存活率为37%（表3）。存活率在不同区域有所不同，南部20-40米区域的存活率最低，东部60-80米区域的存活率最高。在Plot 1中存活的植物虽然仍在扩展，但速度较后续种植慢。Plot 1的插条密度为每平方米15-30株，五年后达到每平方米30株的最大值，而Plot 2和Plot 3的插条密度为每平方米80.9 ± 7.8株，最高达到每平方米120株

讨论

为了应对港口开发导致2.1公顷海草损失的问题，进行了一系列海草研究和恢复工作。最终在2012年7月实现了连片的功能性海草床。种植并监测了三公顷的海草插条（采用“裸露插条”方法），以满足这些标准。Cockburn Sound实施的大规模海草恢复项目是成功的。这些自我维持的海草床

CRediT作者贡献声明

Yvette Pedretti：写作——审阅与编辑、调查。Lotte E. Rivers：写作——审阅与编辑、调查、正式分析。Mike van Keulen：写作——审阅与编辑、监督、项目管理、调查、资金获取、概念化。Jennifer J. Verduin：写作——审阅与编辑、初稿撰写、验证、监督、项目管理、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。Erik I. Paling：

未引用参考文献

BMT Oceanica Pty. Ltd, 2013; BMT Oceanica Pty. Ltd, 2018; Unsworth and McCullen, 2010.

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢Dolphin Dive Fremantle运营的沿海快艇上的许多志愿者潜水员和船员。感谢Dolphin Dive的Mark Ferguson出色的航海技术和实用建议，以及Marion Cambridge博士的贡献和有益讨论。我们还要感谢BMT-Oceanica Consulting Pty Ltd和Fremantle Ports的持续支持。该项目是在支持的协作海草研究和恢复计划的一部分