基于人为干扰度的南流江三角洲湿地资源时空变化及其驱动因素研究.pdf
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1、 2 0 2 3年 第7期海洋开发与管理7 7 基于人为干扰度的南流江三角洲湿地资源时空变化及其驱动因素研究黎树式1,2,虞崇熙2,杨夏玲3,潘洁2,杨玉婷2(1.广西北部湾海洋环境变化与灾害研究重点实验室 钦州 5 3 5 0 1 1;2.北部湾大学资源与环境学院 钦州 5 3 5 0 1 1;3.南宁师范大学地理科学与规划学院 南宁 5 3 0 1 1 1)收稿日期:2 0 2 2-1 0-0 7;修订日期:2 0 2 3-0 5-3 1基金项目:北部湾大学海洋科学广西一流学科(D R B 0 0 6,D T C 0 0 3);国家自然科学基金“南流江入海水沙通量响应热带气旋作用的变化过程
2、”(4 1 8 6 6 0 0 1);北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目(2 0 2 0 1 1 6 0 7 0 2 1;2 0 2 0 1 1 6 0 7 0 3 6;S 2 0 2 1 1 1 6 0 7 1 3 4;S 2 0 2 1 1 1 6 0 7 1 2 8).作者简介:黎树式,教授、硕士研究生导师,博士,研究方向为流域-河口陆海相互作用、海岸带综合管理通信作者:虞崇熙,研究方向为流域-河口陆海相互作用摘要:湿地资源在维护滨海生态系统平衡中发挥重要作用。文章基于多源遥感影像,利用人为干扰度指数和“3 S”技术等方法研究南流江三角洲湿地资源时空分布特征及驱动因素。结果表明:(
3、1)2 0 0 52 0 1 9年,湿地总面积整体呈现增长的趋势,湿地总面积由2 0 0 5年的7 7.3 3k m2增加到2 0 1 9年的8 7.5 5k m2;(2)湿地变化速率最快的类型为滨海湿地,年变化率为3 6.3 1%,其次为鱼塘池塘和水稻田,年变化率分别为3.4 0%和3.3 1%;(3)湿地的面积受河流水沙变化与管理政策的变化的影响较大;(4)人类对三角洲地区沿海湿地的干扰程度逐年增强,并逐渐向沿海地区发展。本研究对南流江湿地资源的保护与可持续利用有重要作用。关键词:湿地;人为干扰度;驱动力;南流江中图分类号:K 9 0 3;P 7 6 文献标志码:A 文章编号:1 0 0
4、5-9 8 5 7(2 0 2 3)0 7-0 0 7 7-0 8T e m p o r a l a n dS p a t i a lV a r i a t i o no fW e t l a n dR e s o u r c e s i nN a n l i uR i v e rD e l t aa n dI t sD r i v i n gF a c t o r sB a s e do nH u m a nD i s t u r b a n c eL IS h u s h i1,2,YUC h o n g x i2,YAN GX i a l i n g3,P ANJ i e2,YANGY
5、u t i n g2(1.G u a n g x iK e yL a b o r a t o r yo fM a r i n eE n v i r o n m e n tC h a n g ea n dD i s a s t e ri nB e i b uG u l f,B e i b uG u l fU n i v e r s i t y,Q i n z h o u5 3 5 0 1 1,C h i n a;2.C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,B e i b uG u l fU n i v e r s i
6、 t y,Q i n z h o u5 3 5 0 1 1,C h i n a;3.C o l l e g eo fG e o g r a p h ya n dP l a n n i n g,N a n n i n gN o r m a lU n i v e r s i t y,N a n n i n g5 3 0 1 1 1,C h i n a)A b s t r a c t:W e t l a n d r e s o u r c e sp l a ya n i m p o r t a n t r o l e i nm a i n t a i n i n g t h eb a l a n c
7、 eo f s u r f a c e e c o s y s-t e m.B a s e do nm u l t i-s o u r c er e m o t es e n s i n gi m a g e s,t h i sp a p e rs t u d i e st h es p a t i a l a n dt e m p o r a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dd r i v i n gf a c t o r so fw e t l a n dr e s o u r c e s i nN a n
8、 l i uR i v e rD e l t ab yu-s i n gh u m a nd i s t u r b a n c e i n d e xa n d“3 S”t e c h n o l o g y.T h er e s u l t ss h o wt h a t:(1)T h et o t a lw e t-l a n da r e ah a ss h o w na no v e r a l l g r o w t ht r e n d f r o m2 0 0 5t o2 0 1 9,w i t ht h e t o t a lw e t l a n da r e a i n-
9、c r e a s i n gf r o m7 7.3 3k m2i n2 0 0 5t o8 7.5 5k m2i n2 0 1 9.(2)C o a s t a lw e t l a n dt y p e sh a v et h e f a s-t e s t c h a n g er a t e,a n n u a l r a t eo f 3 6.3 1%,f o l l o w e db y f i s hp o n d sa n dr i c e f i e l d s,t h ea n n u a l r a t e7 8 海洋开发与管理2 0 2 3年 o f 3.4 0%a
10、n d3.3 1%r e s p e c t i v e l y.(3)T h ea r e ao fw e t l a n di sg r e a t l ya f f e c t e db yt h ec h a n g eo fr i v e rw a t e ra n ds e d i m e n t a n dt h ec h a n g eo fm a n a g e m e n tp o l i c y.(4)T h ed e g r e eo fh u m a nd i s-t u r b a n c e t ot h e c o a s t a lw e t l a n d
11、s i nt h ed e l t aa r e a i n c r e a s e sy e a rb yy e a r,a n dg r a d u a l l yd e v e l o p st ot h ec o a s t a l a r e a s.K e y w o r d s:W e t l a n d,A n t h r o p o g e n i c i n t e r f e r e n c e,D r i v i n gf o r c e s,N a n l i uR i v e r0 引言湿地是分布于陆地生态系统与水生生态系统之间的具有独特水文、土壤、植被与生态特征的
12、生态系统1。湿地作为水陆过渡地带,通行条件极差的特点不利于研究人员对其开展研究。如今随着3 S技术,即遥感(R S)、全球定位系统(G P S)和地理信息系统(G I S)技术和自然资源卫星不断进步,湿地动态监测进程突飞猛进2,技术手段的更新与应用能够更好地为湿地生物多样性保护、恢复、科研和规划提供技术支持3-4。湿地生态系统是世界上受到威胁最大的生态系统,而红树林湿地是受害最重的一种湿地类型。据资料统计,我国海岸湿地被围垦的面积达1 1 9万h m2,大面积的红树林遭到破坏,从2 0世纪5 0年代的5万h m2,减少到现在的不足2万h m25,而快速城镇化和密集人类活动是造成自然湿地消失或退
13、化的主要原因6。叶翔等7研究表明,随着社会经济的快速发展以及人类活动的显著增强,泉州湾滨海湿地面积减小,输水及输沙的路径和方式发生变化,湿地环境质量显著下降,生物多样性及生物量减少;刘恩峰等8在湿地日益萎缩的大环境背景下,发现山东南四湖自然湿地类型锐减变化主要受大规模的围垦圈圩等人类活动的影响;范航清等9研究表明围海填海是广西乃至我国红树林面积减少的最直接原因。以上文献从不同角度阐述了我国及北部湾湿地的变化情况,而针对南流江三角洲湿地时空变化及其驱动因子方面的研究不多见。南流江三角洲是广西最大的三角洲,其湿地资源异常丰富。但由于气候变化、海平面变化等自然作用和海水养殖、港口建设等人类活动的影响
14、,该三角洲湿地面临侵蚀退化风险。因此,本文以南流江三角洲湿地为研究区,利用L a n d s a tTM/O L I与高分一号遥感影像获取湿地资源分布图,分析南流江三角洲湿地土地流转以及人为干扰度的时空演变规律,探讨湿地资源人类活动影响强度的变化驱动机制,以期为合理利用与保护南流江三角洲的湿地资源提供科学依据。1 研究区域概况南流江是广西独流入海第一大河,发源于玉林北流市大容山南侧,于合浦县南汇入北部湾,是广西流程最长、流域面积最广、水量最丰富的河流。本文的研究区范围是东至周江,西至西南流江,北至周江与南流江交界处,面积1 4 3.9 4k m2。2 研究方法2.1 数据来源L a n d s
15、 a t遥感影像数据主要来源于地理空间数据云网站(h t t p:/www.g s c l o u d.c n/),从L a n d s a t5TM和L a n d s a t 8O L I影像数据中选取了2 0 0 5年、2 0 1 0年、2 0 1 5年和2 0 1 9年共4期L a n d s a t遥感影像数据;高分一号数据来源于国家综合地球观测数据 共 享 平 台(h t t p:/c h i n a g e o s s.o r g/d s p/h o m e/i n d e x.j s p)。历年的年平均输沙量和流量数据主要来源于 中华人民共和国水文年鉴:珠江流域水文资料,涉及的
16、经济社会发展数据来自各个年份的 广西统计年鉴。2.2 湿地景观分类与人为干扰度系数当前各国的学者主要依据 关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约(以下简称 湿地公约)中所规定的湿地分类对湿地进行研究,但 湿地公约 中的内容并不是针对所有国家的实际情况来进行规定的1 0,所以本文依据 全国土地分类 与广西湿地的实际情况对南流江三角洲的湿地建立一个较为合理的分类系统,将南流江三角洲景观分为自然湿地(包括滨海湿地与河流湖泊湿地)、人工湿地(包括鱼塘池塘与水稻田)、陆域植被、建设用地和其他用地,分类系统见表1。第7期黎树式,等:基于人为干扰度的南流江三角洲湿地资源时空变化及其驱动因素研究7 9 表
17、1 南流江三角洲湿地景观分类与人为干扰度赋值T a b l e1 L a n d s c a p ec l a s s i f i c a t i o na n dh u m a na l l o c a t i o no fN a n l i uR i v e rd e l t aw e t l a n d一级类型二级类型人为干扰度指数自然湿地滨海湿地0.1 0河流湖泊湿地0.2 0水体水体0.1 8陆域植被陆域植被0.5 5人工湿地鱼塘池塘0.6 3水稻田0.6 5其他用地其他用地0.7 2建设用地建设用地0.9 5人为干扰度(HD I)即在人类生产活动的介入下,对生态环境的影响程度1 1
18、-1 2,不同的景观类型代表着不同的人类开发利用强度1 3。本文参照陈爱莲等1 4、刘吉平等1 5的研究成果,将8种斑块类型分为以下5种干扰类型:未干扰型、轻微干扰型、中等干 扰 型、强 干 扰 型、强 烈 干 扰 型。结 合 肖 翠等1 6、孙永光等1 7和陈鹏等1 8研究成果,根据南流江三角洲区域景观类型实际情况对干扰度系数赋值,将南流江三角洲区域景观类型人为干扰度分为5等级:00.2为未干扰型、0.2 10.4为轻微干扰型、0.4 10.6为中等干扰型、0.6 10.8为强干扰型、0.8 11.0为强烈干扰型。本研究中无轻微干扰型,因此将轻微干扰型归为中等干扰型。人类活动强度指:人类活动
19、造成影响后,该土地恢复原样所需的时间和可能性,如建设用地恢复原来的土质土地的可能性很小,则其HD I高;滨海湿地人类活动较少,所以HD I很低;农田相对来说弃耕几年可近似恢复原样,因而HD I较低1 2。建设用地不完全受人类控制,还受到气候(如,酸雨、气温)等因素的影响,因此赋予建设用地的HD I为0.9 5;而滨海湿地人类活动较少但又受到人类影响,因此赋予滨海湿地的HD I为0.11 4,其他斑块按照人类干扰活动强度依次赋值,所制定的人为干扰度赋值如表1所示。2.3 数据处理对南流江三角洲湿地资源信息进行提取时,本文借助E NV I 5.3对2 0 0 5年、2 0 1 0年、2 0 1 5
20、年 和2 0 1 9年共4期的L a n d s a t影像数据进行预处理,对下载的卫星影像数据进行辐射校正、几何校正、数据裁剪等预处理1 9。通过运用最小二乘法与相关性分析法对河流水沙变化、热带气旋和区域经济社会发展的数据进行分析处理。结合实地考察结果选取了训练样本,利用最大似然法对历年影像进行分类。为提高目视解译的精度,采用实地走访调查与高清卫星图结合的方式,对解译结果进行人工校正处理。对于2 0 1 5年的分类结果,采用高分辨率的高分一号影像随机均匀选取了1 7 5个点,利用混淆矩阵对分类结果进行评价,得到2 0 1 5年的影像分类精度为8 6.5 7%,K a p p a系数为0.8
21、2,结果满足研究需求2 0。3 结果分析3.1 湿地动态变化特征2 0 0 52 0 1 9年,南流江三角洲的滨海湿地面积增长显著,其面积变化主要是向海延伸,到2 0 1 9年滨海湿地几乎遍布整个南流江三角洲边缘的外围海域(图1)。但水稻田面积大幅度减少,随时间变化逐渐缩向内陆地区并趋于稳定,到2 0 1 9年主要集中于南流江三角洲上方的内陆地区。同时,内陆地区的河流湖泊湿地面积也在逐渐减小。南流江三角洲地区的鱼塘池塘面积与水稻田的面积变化趋势成反比,即随着水稻田面积减少,而鱼塘池塘面积增加。图1 南流江三角洲2 0 0 52 0 1 9年湿地信息提取结果F i g.1 E x t r a c
22、 t i o nr e s u l t so fw e t l a n d i n f o r m a t i o ni nN a n l i uR i v e rD e l t a f r o m2 0 0 5t o2 0 1 98 0 海洋开发与管理2 0 2 3年 由表2可得,2 0 0 52 0 1 9年,滨海湿地面积占比由2 0 0 5年的2.2 9%变为2 0 1 9年的1 3.9 0%,面积增加了1 6.7 2k m2,是所有景观类型中面积增加最多的一类;鱼塘池塘面积占比由2 0 0 5年的2 1.2 5%变为2 0 1 9年的3 1.3 6%,面积增加了1 4.5 6k m2;
23、水稻田面积占比由2 0 0 5年的2 8.3 2%变为2 0 1 9年的1 5.2 1%,面积减少了1 8.8 8k m2,是所有类型中面 积 减 少 最 多 的 一 类;河 流 湖 泊 面 积 减 少了2.1 7k m2。表2 2 0 0 52 0 1 9年南流江三角洲各湿地面积及其比重T a b l e2 A r e aa n dp r o p o r t i o no fw e t l a n d s i nN a n l i uR i v e rD e l t a f r o m2 0 0 5t o2 0 1 9类型2 0 0 5年2 0 1 0年2 0 1 5年2 0 1 9年面积/
24、k m2占比/%面积/k m2占比/%面积/k m2占比/%面积/k m2占比/%滨海湿地3.2 92.2 91 3.5 19.3 91 1.9 18.2 72 0.0 1 1 3.9 0鱼塘池塘3 0.5 8 2 1.2 5 4 9.8 8 3 4.6 5 4 7.7 3 3 3.1 6 4 5.1 4 3 1.3 6水稻田4 0.7 7 2 8.3 2 2 0.5 0 1 4.2 5 2 2.7 2 1 5.7 8 2 1.8 9 1 5.2 1河流湖泊湿地2.6 91.8 70.7 70.5 40.5 40.3 70.5 20.3 6由表3可得,近1 4年来,南流江三角洲湿地总面积 发
25、生 了 较 大 的 变 化。2 0 0 5年,湿 地 总 面 积7 7.3 3k m2,湿地总面积占比为5 3.7 3%;2 0 1 9年湿地总面积8 7.5 6k m2,湿地总面积 占比也上升 到6 0.8 3%。就整体情况而言,湿地总面积呈现上升趋势。较2 0 0 5年,2 0 1 9年 的 湿 地 总 面 积 增 加 了1 0.2 3k m2,占比增加7.1%。自然湿地面积由2 0 0 5年的5.9 8k m2,上升到了2 0 1 9年的2 0.5 3k m2,翻了3.4 3倍。而人工湿地面积 从2 0 0 5年的7 1.3 5k m2减 少 到2 0 1 9年 的6 7.0 3 k m
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