淤泥质潮滩湿地受潮汐作用显著，并且在潮流动力作用下，其上多发育着复杂多变的潮沟系统。潮沟作为潮滩上发育典型的地貌因子，是潮滩及潮沟系统本身与外界不断进行物质、能量和信息交换的重要通道^[1]，对潮水的分配以及泥沙的供应都起着至关重要的作用。同时，潮沟分布形态也直接影响着湿地生态环境变化和植被的空间分布规律^[2]，是潮滩演变的重要标志。近年来，国内外有关学者在潮沟成因^{[3, 4, 5]}、发育演化^{[6, 7, 8, 9]}、分布形态^{[10, 11]}、水文水动力^{[12, 13, 14]}以及沉积地貌^{[15, 16]}等方面进行了较多的研究，取得了丰硕的成果。但是，针对盐城淤泥质潮滩湿地潮沟系统特征及其发育规律方面的研究成果较少。尤其是从宏观尺度，开展潮沟系统发育与外来物种米草植被扩张之间的关系研究还尚未见报道。而该方面研究对深入理解与认识淤泥质潮滩湿地景观演变与保护具有重要理论与现实意义。

盐城自然保护区核心区是我国目前残留的典型淤泥质潮滩湿地^[17]，米草作为一种在广阔潮间带生长的耐盐、耐淹多年生禾本科植物^[1]，具有根系发达，植株密度大^[18]等生物学特征，其对潮流动力产生重要影响。在较低潮滩的米草盐沼内，潮沟系统往往比较发育，尤其是伴随着米草南北带状特征的形成，滩面水动力和泥沙搬运条件发生改变，引起潮滩沉积特征和地貌形态的变化，从而进一步影响潮沟系统的发育，而潮沟系统发育带来的输水输沙功能的改变，又直接影响着米草植被的分布与扩张。因此，开展该区域潮沟研究，揭示潮沟形态特征及其与米草植被扩张的相互关系，已显得尤为必要。

盐城保护区，地处江苏省中部沿海，是典型的淤泥质潮滩湿地。地理位置处于32°20′—34°37′ N，119°29′—121°16′ E之间，面积约为45.33×10⁴ hm²，是我国最大的海岸带保护区。该区属正规半日潮，主要受南黄海旋转潮波的控制，潮汐作用频繁，平均潮差为2.42 m，潮流作用强，沉积物供应丰富，潮滩异常发育。季风气候显著，夏秋季节多台风风暴潮等大风天气。地貌类型主要为海积平原。

本研究区域为保护区的核心区，其北至新洋港，南至斗龙港，西至海堤，总面积为1.90×10⁴ hm²。核心区内原始植被保存完整，植被类型丰富多样。目前，保护区以中路港为界分为南北两部分。北部主要为人工管理区，受人类活动干扰强烈，景观组分单一，主要为养殖塘、道路等人为景观。南部则主要为自然湿地区，受人类活动干扰较弱，基本保持了原始湿地面貌。为反映自然条件下潮沟发育对米草植被扩张的影响，选择南部自然湿地区为本文的研究区域。其中，该区米草自20世纪80年代引种以来扩展迅速，目前已形成南北长15 km，东西宽约2.8 km，面积达38.25 km²以上的米草盐沼滩地。该区米草盐沼具有植物群落结构单一(主要由互花米草群落构成)、植被密集、植株粗壮高大等特征，其平均株高1.6 m，平均茎粗0.75 cm左右，根系在0—40 cm的土层中横向发育，并分布着复杂的潮沟系统。研究区位置与范围如图 1所示。

图 1 研究区位和范围 Fig.1 Location and scope of the study area

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研究使用的高程数据来源于2012年4、9月利用全站仪测高模式所进行的两次野外地形测量(采用1985年国家高程基准面(大地水准面))；潮沟的宽度利用皮尺测量；潮沟密度是在划定一定面积的区域内采用GPS跟踪定位并结合皮尺测量；在米草滩内进行典型潮沟样方调查，并在光滩和碱蓬滩内的潮沟上取样方与米草滩内潮沟作对比；在测量过程中观察潮沟发育的地貌特征、心滩以及陡坎发育情况；利用非监督分类与目视解译相结合的方法从遥感影像中提取潮沟信息，绘制潮沟空间分布图，对潮沟的形态和密度等特征进行室内分析，并利用两次实地调查过程中对潮沟实际情况的认识来验证潮沟解译的结果；依据研究区高程数据，对潮沟发育的高程范围进行定量统计。1996、2006、2012年3期的 LandsatTM/ETM+遥感影像并利用监督分类方法制作1996—2012年3期核心区景观类型图^[19](经过野外调查检验,遥感影像解译判读精度均在90%以上)。以上数据统一采用高斯-克吕格投影的3度分带西安1980坐标系。

在东西走向主潮沟的上中下段分别设立垂直于潮沟的南北向断面6条(A₁—B₃)，从东向西依次穿过光滩、米草滩和碱蓬滩，用以分析米草滩内潮沟的宽深比与其他盐沼滩内的差异；在米草滩内分别于主潮沟、一级支潮沟、二级及以上支潮沟上设立垂直于潮沟的断面6条(C₁—E₂)，用于分析米草滩内不同级别潮沟的宽深比特征；并在垂直于东西走向的主潮沟和南北走向的支潮沟上各设一条断面，用于分析米草滩内潮沟的沿岸堤现象(M—N)。通过对比米草在两个时段内的分布面积与扩张速度，分析米草带状特征形成前后光滩上潮沟形态的变化规律;并以基准区域为起点度量有大型主潮沟经过的地方米草向内陆碱蓬区扩张的宽度和面积，以此揭示潮沟发育对米草陆向扩张的引领作用。

图 2、图 3为1996—2012年3期潮沟系统空间分布图以及叠加效果图。表 1、表 2为对3期潮沟的数量、长度和密度以及16a来光滩上潮沟的迁移情况的统计结果。

图 2 1996—2012年潮沟系统空间分布图 Fig.2 Effect diagram of the tidal creek system

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从图 2可以得知，总体来看研究区并无大型潮沟的分布，从北至南潮沟长度和规模依次增大。 盐沼内潮沟的密度要远远大于光滩，且多为垂直于堤岸 的东西走向潮沟。区域内最长的一条潮沟(2006年)尚不足6 km，稍具规模的潮沟仅有5条，且长度大都不超过3.5 km，平均每隔3 km才分布一条。由于区域地形较为平坦，潮沟发育的高程仅局限于0—1.8 m的范围内。

图 3 潮沟系统叠加效果图 Fig.3 Effect diagram of the tidal creek superimposition

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在潮沟形态方面，1996年时的潮沟多短小且分叉较少(1—2级)，形态多为单一的微弯型，曲流不发育。汇水面积和长度仅为60.66 km²和54.24 km，密度也只有0.89 km/km²；2006年时则达到时段内最大规模，潮沟长度骤增至93.03 km，密度则达到1.09 km/km²，潮沟相对于1996年时已发生显著变化。潮沟分叉增多(4—5级)，形态复杂，多呈树枝状分布，横跨光滩盐沼区，溯源侵蚀尤为明显，曲流特别发育。2012年时潮沟相对于2006年各项指标都有不同程度的下降。潮沟密度降为1.02 km/km²，长度也大大减小，分叉级数降低(3—4级)，潮沟有向海方向萎缩的趋势。

在潮沟运动方面，盐沼滩内的潮沟横向迁移较小纵向迁移较大。1996—2006年盐沼滩内潮沟在南北方向上迁移较小，仅为12 m/a，而东西方向上则上升为140 m/a上下；2006—2012年潮沟在南北方向上仅表现为蠕动，在东西方向上则向海方向萎缩，速度为40 m/a左右，相对于前期变化较为微弱。光滩上潮沟则纵向迁移较小而横向迁移较大。1996—2006年在口门处表现为向南迁移，最大值为3047 m，4条潮沟平均向南迁移1428 m，年均迁移速度为142.8 m/a，该时段内潮沟活动性较强，移动幅度相对较大；2006—2012年则表现为向北迁移，平均迁移679 m，年均迁移速度下降为113.2 m/a，潮沟变化趋于和缓。

图 4为从光滩-米草滩-碱蓬滩以及米草滩内主潮沟、支潮沟上不同位置的断面分布图(以2012年潮沟为例)。从宽深比、沿岸堤和边缘地貌等方面揭示米草潮沟系统的独特特征。

图 4 断面分布图 Fig.4 The distribution of the cross-sectional

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查看图 2并结合野外实地调查资料，发现米草滩内的潮沟系统非常发达。在米草还处于点状分布的1996年遥感图上，潮沟形态较为简单，呈单一弯曲型，分支较少，一般为1—2级，曲流不发育，且主潮沟多分布在米草点上，潮沟向西最长延伸到米草带的边缘即停止生长。2006年随着米草南北连接成带，潮沟系统得到进一步发育，数目众多，纵横交错。大潮沟开始形成，分级达到4—5级，呈树枝状贯穿于整个米草带，曲流特别发育。在米草滩内平均每1 km²范围内就有大小潮沟长度约1539 m，而在相同动力条件的光滩上仅为898 m左右。2012年伴随着米草扩张速度的下降，潮沟的规模也相应的呈下降趋势，从图 3中可以清晰的看出，相较于2006年，潮沟的分支在减少，级别较高的小潮沟已经逐渐淤死，溯源侵蚀已大幅度减弱，并向海方向萎缩。

潮沟宽深比指潮沟宽度与深度之比，是潮沟形态的一个重要特征，也是反映潮流等水动力条件和滩面相互作用的重要指标^[20]。基于图 4的宽深比统计结果见表 3、表 4所示。

由表 3可知，不同滩面内潮沟宽深比表现出显著的不同，光滩上宽深比最大，碱蓬滩次之，米草滩最小。光滩上潮沟宽度较大，泥沙淤积深度较浅，宽深比平均值达到了107.29；米草滩粘结力强，潮沟窄而深，平均值仅为18.48；碱蓬滩相较于米草滩而言，平均值略有上升，为22.37。A断面为位于湿地中间的一条潮沟，B断面为位于湿地南部靠近三里河处的一条潮沟，可以看出B断面的宽深比，在各个滩内都要高于A断面。

由表 4可知，米草滩内不同级别的潮沟宽深比也存在明显的差别,主潮沟宽深比较大，支潮沟宽深比较小，潮沟级别越高其宽深比越小。主潮沟宽度较大，沟坡平缓，宽深比在17左右；支潮沟冲刷严重，深度较大，宽深比较小，一级支潮沟在9左右，二级及以上支潮沟宽深比多在3左右。同时，该项统计也反映了湿地南部潮沟(C2、D2、E2)的宽深比要略大于北部(C1、D1、E1)。

在野外调查以及高程数据处理中发现，在米草滩内主潮沟和一级支潮沟等较大的潮沟两侧，往往形成规模较大的沿岸堤。基于图 4的典型断面高程统计结果如图 5所示。

观察断面形态能够发现，在潮沟的两侧边缘往往发育有高度不等的不对称性的沿岸堤，主潮沟南侧沿岸堤高差大，而支潮沟西侧沿岸堤高差大，主潮沟附近高程明显高于支潮沟。在主潮沟上，沿岸堤一般比滩面高0.25 m左右，且潮沟南部边缘高出北部0.15 m；在支潮沟上，沿岸堤一般比滩面高出0.2 m左右，潮沟西部边缘则高出东部0.19 m。而这一现象在笆斗垦区和东川垦区的米草滩内同样存在^[1,20]。

图 5 潮沟断面高程图 Fig.5 Elevation mapof the tidal creek cross-section

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在对研究区的实地调查中发现，在米草靠近光滩方向的边缘处，发育着明显的陡坎和冲沟,并连成一线，沿着米草边缘贯穿整个米草带。陡坎宽度不一，深度一般在0.3—1 m左右，且靠近米草一侧要明显高于靠近光滩一侧。如图 6所示为沿着东西方向在米草与光滩交界处设置的一条断面，通过断面形态可以清晰的发现这种陡坎和冲沟的存在。

图 6 典型冲沟断面图 Fig.6 Effect diagram of the typical gully

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表 5为湿地1996—2012年米草植被的面积和年均增长率变化情况统计表，重点揭示潮沟系统变化对米草的扩张影响。

通过观察图 3和表 5可知，在米草形成前后，光滩上的潮沟形态和活动性都表现出不同的特点。1996—2006年是米草从立地生根到快速扩张的时期，年均增长率达到了2.35 km²/a，而该时段光滩上潮沟的活动性较强，潮沟极不稳定。随着米草带状特征的形成，滩面归槽水量剧增而导致落潮动力增加，使光滩上潮沟的横向摆动尤为明显，分支增多，密度、宽度都大幅度增加；2006—2012年米草的扩张速度逐步放缓，年均增长率下降为1.53 km²/a，处于一种相对稳定时期，而该时段内光滩上潮沟的活动性减弱。潮沟横向摆动不大，分支减少。

图 7为相对于米草未发生明显变化的基准区域，有大型东西向主潮沟经过的地方，米草相对于基准区域超出的宽度和面积，及2006—2012年期间米草扩张在主潮沟上的表现方式。

由图 7、表 6、表 7可知，在有大型东西向主潮沟经过的地方，米草沿着潮沟发育的方向有明显向内陆碱蓬区突起的趋势，且潮沟发育越完善、密度越大，则米草的突起越显著(图 7线画区域)。其中潮沟2的规模最小，相应的其向碱蓬区延伸的宽度和面积也最小，只有1134 m和1.49 km²；而潮沟4的规模最大，潮沟向西伸展的距离也最长，相应的在其影响下的米草植被向碱蓬区的延伸宽度和面积也最大，达到2587 m和8.22 km²。2006—2012年期间米草沿潮沟发育方向向内陆扩张，基准区域在期间内的面积并未发生明显变化，仅仅增加了0.24 km²，宽度增加了98 m，这相对于有潮沟经过的地方米草的扩张速度来说可以忽略不计；区域内最大的一条潮沟6年间米草向碱蓬方向扩张了1692 m，直接扩张面积达2.51 km²；而其它3条主潮沟经过的区域，米草向碱蓬区扩张的趋势同样相当明显。平均扩张宽度为760 m，扩张面积为1.28 km²。这相对于没有东西走向潮沟经过的基准区域来说，显得尤为明显。因此，基于以上统计分析认为：潮沟的发育是影响米草向内陆碱蓬区扩张的因素之一，起着非常重要的引领作用，而米草陆向扩张的宽度和幅度取决于所在区域潮沟的发育程度。

图 7 断面线和米草扩张分布图 Fig.7 The distribution of the cross-sectional and Spartina expansion

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潮沟是潮滩上发育典型的地貌因子，对潮水的分配以及泥沙的供应都起着重要作用。在淤长型潮滩，随着滩面淤涨加宽，潮沟系统通过自身调节来适应潮滩的淤涨,以完成输干滩面滞留水的功能要求^[3]。

本区为落潮水流冲刷型潮沟，而潮差是潮汐作用强度的重要指标，与江苏弶港一带，4m以上的平均潮差相比^[21]，该区的潮差仅为2.42 m，在此潮差下形成的潮流作用远不及弶港一带。因此，潮流对潮沟的改造作用有限，从而造成了该区并无大型潮沟的分布，潮沟密度较小，南北间距较大。

滩面沉积物也是塑造潮沟的重要因素，根据研究发现从光滩-米草滩-碱蓬滩沉积物粒度由粗变细^[22]。在光滩上主要为砂质粉砂和细砂，落潮归槽水对滩面的改造作用强，潮沟发育一般较宽且多顺直；而该区一直处于不断的淤积状态，大量的泥沙沉积使光滩上的潮沟深度较浅。因此，相对于盐沼区的潮沟而言，光滩上的潮沟多具有较大的宽深比；同时，光滩上泥的含量较低，粘结力较差，容易受潮水的冲蚀，一般表现为大冲大淤，使很多潮沟一开始形成即被淤死^[23]；另外，光滩靠海较近，受风浪和风暴潮的影响更加强烈，往往一次风暴潮就能对光滩的潮沟形态进行重塑^[24]，进而使光滩上的潮沟表现为较强的活动性，具有较高的横向摆动速度和幅度。盐沼滩内的沉积物主要以粉砂为主，泥的含量较高，沉积物的粘结力较强，同时滩内生长着茂密的植被，受植被的阻挡和消浪作用，使潮水到达盐沼滩内时能量已大大降低，潮沟的横向迁移比较微弱。而为了完成疏干滩面归槽水的任务，这就需要刷深沟底或形成新的潮沟以增加潮沟密度或是形成分叉以增加过水断面^[9]。正是由于这种动力的存在，才造成了盐沼滩内潮沟的宽度较小而深度较大，分支较多，密度较高，溯源侵蚀更为明显的特征。

米草作为一种外来种，其发达的茎叶和强大的扩张能力，已大大改变了潮流的动力特征和滩面物质组成，随着米草的形成和扩展，其强大的滞流和消浪作用，使落潮中后期滩面的水流速度明显小于滩外的光滩。借助于米草的淤高使其与碱蓬滩的坡差减小，碱蓬滩内大量的潮水下泄时并没有较好的坡降，从而瞬间使米草滩内的水量增加，产生更多的滩面滞留水。同时，人为挖掘桑蚕，在米草滩内形成的小土堆或蟹穴也会在一定程度上增加地面粗糙度，进一度降低流速。而要疏干滩内的潮水，就需要不断的增加潮沟数量，产生更多的分支，以增加过水面积，这也就是米草滩内潮沟密度较高的原因。再者，大量细颗粒沉积物在此沉积，经过大潮到小潮的半月循环，泥沙不断淤积压实，从而固定了滩面。因此，潮水的侧向侵蚀较难，而要宣泄大量的归槽水，只能通过加大潮沟深度来实现，从而使米草滩内形成了窄而深的潮沟。

在涨潮初期涌流的作用下，使主潮沟具有较大的宽度，并不断向上游扩张，以溯源侵蚀的方式来宣泄更多的潮水。主潮沟和较低级别的支潮沟承担着疏干滩内滞留水的作用，为了适应这个要求，其努力向两侧岸滩侵蚀。因此才会造成米草滩内潮沟级别越低，宽深比越大。至于米草滩内出现的沿岸堤现象，主要是因为在潮水漫滩时，流路突然变宽，加上米草的滞留作用，流速突然减小，泥沙在岸边沉积所致。之所以会出现两岸不对称现象，主要是因为区域地形大致为西高东低、北高南低的趋势，因此在高差的作用下使东部和南部先漫滩，泥沙率先沉积，随着时间的延长，就会出现不对称现象。米草的根茎具有强烈的固滩作用，使其不易被潮水冲刷而发生崩塌现象，随着潮水的持续冲刷，其不断的向粘结力弱的底部侵蚀，从而掏蚀泥沙，形成陡坎和冲沟，并顺着米草的边缘从北至南贯穿整个米草带。南部潮沟规模要普遍大于北部，分析认为除了潮汐潮差因素外，还与该区的高程较低有关。本区潮沟沟口处高程较低，水源充足，溯源侵蚀较强，更容易发育大潮沟。

本文采用实地调查与遥感影像相结合的方法，通过提取湿地3期潮沟数据，分析了湿地潮沟的整体形态特征，并重点对米草潮沟系统的形态特征及成因以及米草潮沟发育对米草扩张的影响进行了系统分析。通过对上述问题的研究，得出了以下基本结论：

(1)受潮流和地形作用的控制，本区并无大型潮沟的分布，潮沟规模从北至南依次增大。发育高程为0—1.8 m。盐沼内潮沟的密度要远大于光滩，且多为垂直于岸堤的东西走向潮沟。光滩上潮沟形态简单，活动性较强，侧向迁移明显；而盐沼内潮沟形态复杂，前期溯源侵蚀明显，后期则有向海萎缩的趋势。

(2)米草潮沟系统具有独特特征，多发育窄而深的潮沟；潮沟密度较大，达到1539 m/km²；潮沟分级多，可达4—5级；潮沟侧向迁移小于纵向迁移；宽深比较小，一般主潮沟在17左右，支潮沟在3—9之间，潮沟级别越低，宽深比越大；潮沟两侧边缘往往发育有高度不等的不对称性的沿岸堤；盐沼边缘发育有陡坎和冲沟，并贯穿整个米草带。

(3)潮沟的发育是影响米草向内陆碱蓬区扩张的因素之一，起着非常重要的引领作用，而米草陆向扩张的宽度和幅度取决于所在区域潮沟的发育程度，在有东西向主潮沟经过的地方米草平均向陆扩张宽度为760 m，扩张面积为1.28 km²。同时，近年来随着米草扩张速度的降低，光滩上潮沟的活动性有所放缓。