鹽城濱海濕地景觀變化分段研究＊

閆文文,谷東起＊,吳桑云,明 潔

(1.國家海洋局第一海洋研究所,山東 青島 266061;2.中國科學院 海洋研究所海洋地質與環(huán)境重點實驗室,山東青島 266071;3.中國科學院研究生院,北京 100049)

濱海濕地是江蘇濕地資源中最為重要的一種濕地類型,由于濱海濕地是介于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)間復雜的自然綜合體[1],雖然它具有生物多樣性豐富、生產(chǎn)力高和價值大的特點[2],但是其生態(tài)環(huán)境條件變化較為劇烈,生態(tài)系統(tǒng)也很容易受到破壞[3]。鹽城濱海濕地資源是整個江蘇省海岸帶社會經(jīng)濟發(fā)展的重要資源保證,是我國最重要的濱海濕地之一[4],因此應加強對該區(qū)濱海濕地景觀變化、生態(tài)系統(tǒng)等的研究,利用多方法、多途徑來獲取濱海濕地景觀變化信息,找到控制變化的主要原因是十分必要的,可為管理、保護和合理利用濱海濕地提供重要的依據(jù)和保障。

江蘇鹽城濱海濕地位于中國海岸帶的中部,主要位于響水、濱海、射陽、大豐和東臺5縣(市),介于 32°20′～34°37′N,119°29′～ 121°16′E 之間(圖 1)。該區(qū)海岸是典型的粉砂淤泥質海岸,地跨暖溫帶和北亞熱帶2個生物氣候帶[5]。

圖1 鹽城濱海濕地位置圖Fig.1 Location of the Yancheng coastal wetland

1 研究方法

本文以1991年7月23日、2000年9月26日、2008年9月12日的Landsat-5 TM 遙感數(shù)據(jù)和1980年7—8月編制的江蘇省海岸帶和海涂資源綜合調查圖集(3幅植被圖)為主要信息源。4幅圖像在ENV I軟件下進行配準校正,并把配準誤差都控制在1個像元內;使用最鄰近法以30m×30 m分辨率重采樣,以保證數(shù)據(jù)之間的可比性;最后進行數(shù)據(jù)格式轉換、分割截取等處理,在A rcGIS軟件支持下利用監(jiān)督分類(最大似然法)結合專家分類的方法提取研究區(qū)濱海濕地景觀分布信息,利用目視解譯結合2008年現(xiàn)場調查數(shù)據(jù)對分類結果進行修正。

根據(jù)鹽城濱海濕地景觀分布特點,將研究區(qū)景觀類型分為自然景觀,包括河口水域、鹽蒿灘、蘆葦沼澤、互花米草灘和光灘濕地等;人工景觀,包括養(yǎng)殖水域、鹽田以及建設用地、耕地等。由以上9種景觀類型,組成了鹽城濱海濕地景觀類型系統(tǒng),4個時期的研究區(qū)濕地景觀分布圖組成了研究區(qū)1980—2008年濕地景觀變化圖(圖2)。

圖2 鹽城濱海濕地景觀變化圖Fig.2 The evolution of landscape change in the Yancheng coastalw etlands

2 結果與分析

江蘇鹽城濱海濕地景觀的變化不僅僅受到人類活動的劇烈影響,而且與其本身的自然環(huán)境、地質條件也有密切的聯(lián)系。江蘇近50 a來濱海濕地景觀變化趨勢主要表現(xiàn)為：灌河口與射陽河口段為沖蝕后退區(qū)域,射陽河口與斗龍港口段為淤積過渡區(qū)域,斗龍港口與瓊港段為淤積淤長區(qū)域?？傮w上表現(xiàn)為北沖南淤,沖淤轉折點逐漸向南移動,海岸線趨于平直(圖3)。

因此本文按不同區(qū)域控制研究區(qū)濕地分布的因素不同,將研究區(qū)由北向南分為3個分析區(qū)域,即灌河口—射陽河口段、射陽河口—斗龍港口段、斗龍港口—弶港段,借助A rcGIS軟件將3個分段區(qū)域的4個不同時期的濕地景觀數(shù)據(jù)進行對比,得到各分段區(qū)域不同時間段之間的濱海濕地類型面積轉移矩陣,從而進行景觀變化分段分析。

圖3 鹽城濱海濕地演變趨勢圖Fig.3 The evolution trend o f the Yancheng coasta lwetlands

2.1 灌河口—射陽河口段

該段海岸屬于侵蝕海岸,灘面較低,潮侵頻率大,波浪作用和潮流搬運強烈,米草無法立足生長。自黃河北歸后,泥沙來源斷絕,并且由于現(xiàn)今不再受岸外沙洲的掩護而暴露在南黃海的波浪作用之下,成為江蘇沿海的大浪區(qū),因而波浪作用將廢黃河三角洲海岸的泥沙掀起,又因為靠近無潮點,潮流強大,強大的潮流將波浪掀起的泥沙帶走,使本岸段侵蝕嚴重,造成灘面下蝕,海岸線后退。

表1～表3為鹽城市灌河口—射陽河口區(qū)域1980—2008年濕地類型面積轉移矩陣。

表1 研究區(qū)1980—1991年灌河口—射陽河口段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 1 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表2 研究區(qū)1991—2000年灌河口—射陽河口段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 2 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years 1991 to 2000(hm2)

表3 研究區(qū)2000—2008年灌河口—射陽河口段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 3 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years 2000 to 2008(hm2)

由圖2中可以看出該段區(qū)域有鹽城市面積最大的鹽田分布。經(jīng)統(tǒng)計,1980年鹽田面積31 297 hm2,主要位于響水縣和濱?？h的沿海地區(qū)。三個時間段的轉移矩陣反應了從1980—2008年之間灌河口—射陽河口區(qū)域,即圖3所示的沖蝕后退區(qū)域的濕地景觀面積轉移方式。表1所示,1980—1991年間,該研究區(qū)域鹽蒿灘的演變過程最為劇烈,主要是鹽蒿灘→耕地、鹽蒿灘→養(yǎng)殖水域、鹽蒿灘→鹽田的演變,特別是鹽蒿灘開發(fā)成為養(yǎng)殖水域,面積達到7 000 hm2。鹽蒿灘→鹽田的轉移面積相對較小,互花米草的入侵也使鹽蒿灘面積減少200 hm2之多;建筑開發(fā)開始初步形成,轉移方向主要是耕地和鹽蒿灘向建設用地的轉移;光灘濕地→鹽田的轉移面積也達到了1 000 hm2。另外,鹽蒿灘與互花米草灘、蘆葦沼澤之間的演變以及光灘濕地→互花米草灘的演變屬于自然演變,受人類作用影響較小,速度緩慢,面積變化較小。該區(qū)控制鹽蒿灘演變趨向的主要是人類活動,表現(xiàn)在鹽蒿灘→耕地、鹽蒿灘→養(yǎng)殖水域和鹽蒿灘→鹽田,三者轉移面積近12 000 hm2。表2所示的濕地類型面積轉移信息與表1有所不同,特別是濕地相互大面積轉移的方向減少,只有鹽蒿灘→養(yǎng)殖水域,蘆葦沼澤→耕地、蘆葦沼澤→養(yǎng)殖水域這3個轉移方向的轉移面積較大,最大的是蘆葦沼澤→養(yǎng)殖水域,超過5 000 hm2,蘆葦沼澤→養(yǎng)殖水域次之,與1980—1991年時間段內相比,這一時期內人類開發(fā)的主要目標已由鹽蒿灘轉移為蘆葦沼澤。這是因為鹽蒿灘在上個時期內已被大面積開發(fā),到2000年左右,鹽蒿灘的面積已不足25 000 hm2,可見是人類對濕地的開發(fā)利用使該區(qū)域的自然濕地迅速向人工景觀(耕地、養(yǎng)殖水域、鹽田)轉移,生物生存空間大大縮小。2000—2008年這一期間轉移面積都相對較小,變化較大的是養(yǎng)殖水域。其次,由于經(jīng)濟利益的驅使有一部分鹽田轉變?yōu)轲B(yǎng)殖水域;由于地域、土壤環(huán)境的變化有部分養(yǎng)殖水域轉變?yōu)楦亍?/p>

2.2 射陽河口—斗龍港口段

該段屬于淤蝕過渡岸段,北部沖蝕后退,南部淤積增長,轉折點逐漸向南偏移。淤蝕過渡岸段北界在20世紀60年代在射陽港以北,現(xiàn)在已延伸至射陽鹽場,1972—1988年期間的南移速度為1.1 km/a,而在黃河北歸后的1855—1972年期間的南移速度只有0.23 km/a,說明近年來的南移速度明顯加快[6]。但是,隨著低潮水邊線附近的淤蝕分界點南移,過渡型海岸將南移至受岸外輻射沙洲掩護的區(qū)域,這將使海岸的過渡受到泥沙和動力方面的制約而減慢速度[7]。

表4～表6是鹽城市射陽河口—斗龍港段1980—2008年濕地類型面積轉移矩陣。

該段海岸南部潮灘淤積迅速,由于受到廢黃河三角洲突出岸段的掩護并能得到部分來自廢黃河三角洲侵蝕的泥沙供給,高潮灘保持淤長,灘面坡度極小,為米草的生長繁殖提供了絕佳的空間條件,使灘涂濕地高等植物快速向海擴展。但江蘇海岸總體缺少外來泥沙供給,海岸的淤蝕主要是泥沙的內部調整,隨著廢黃河三角洲的侵蝕后退,該岸段逐漸暴露,侵蝕岸段逐漸南延不可避免,且僅受到輻射沙洲北部邊緣帶的掩護,對北向波浪缺少阻擋,下部開始遭受侵蝕。

表4 研究區(qū)1980—1991年射陽河口—斗龍港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 4 Thematrix o f wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Dou long segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表5 研究區(qū)1991—2000年射陽河口—斗龍港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table5 Thematrix show ing wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Doulong segment in the years from 1991 to 2000(hm2)

表6 研究區(qū)2000—2008年射陽河口—斗龍港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table6 Thematrix show ing wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Doulong segment in the years from 2000 to 2008(hm2)

如表4和表5中所示,光灘→鹽蒿灘、光灘→互花米草灘兩者的轉移面積都較大,不同的是前者轉移量呈逐年減少趨勢,后者轉移量則呈增大趨勢,即互花米草呈現(xiàn)擴張趨勢。這兩個時間段,互花米草灘的面積共增大4 000多hm2。表6是2000—2008年該過渡區(qū)域的濕地面積轉移矩陣,光灘→互花米草灘的轉移面積為0,說明互花米草灘向海方向擴張的狀態(tài)已基本消失。這一時期面積轉移明顯的是蘆葦→耕地、蘆葦→養(yǎng)殖水域的轉移,面積都超過1 000 hm2。還有鹽田→養(yǎng)殖水域,主要表現(xiàn)在護海大堤靠陸一側,面積達到近13 000 hm2。但是縱觀3個表,該區(qū)域的濕地存在較大面積的自然濕地,并且自然景觀→人工景觀的轉移面積都較小,并表現(xiàn)出逐年下降趨勢。原因主要是隨著逐年的開發(fā),自然濕地面積已大幅度減少,該地又是保護區(qū)核心區(qū),濕地分布主要受到地理條件、氣候等非生物因素的影響,人類干擾力度相對較小,因此本段自然景觀轉移為人工景觀的趨勢并不明顯。

2.3 斗龍港口—弶港段

該岸段屬于淤積型海岸,同時也是圍墾力度最大的海岸,潮上帶已經(jīng)基本被圍墾殆盡。圍墾后海堤破壞了堤前潮灘原有的泥沙與地形之間的水動力平衡關系,改變了潮灘的沉積環(huán)境,潮間帶平均年最大淤高速度較正常快10多倍,并有離堤越遠淤積速度越慢的趨勢[6]。斗龍港到弶港岸段淤積迅速,向海平均每年淤積50～200m,向海伸展速度由北向南逐漸加快。另外,蘆葦、大米草、互花米草等人工植被削弱了水流動力,使進出潮灘的水流速度減慢,并使水流產(chǎn)生強烈的紊動,水流攜沙能力降低,可以增加2倍的促淤量[8],對灘涂發(fā)育具有明顯的促淤作用,造成灘面地勢由南向北增高,面積不斷增加的趨勢。

表7～表9是鹽城市斗龍港口—弶港段1980—2008年濕地類型面積轉移矩陣。

該岸段的淤積,使灘涂面積大量增加,為開發(fā)利用提供了大面積的灘涂濕地資源。但是隨著開發(fā)活動的進行,而灘涂的淤積速度遠遠小于圍墾速度,因此大面積的自然濕地已不復存在。從表7～表9中反映出：前期1980—1991年期間,自然景觀→人工景觀面積轉移最為劇烈的是鹽蒿灘→耕地,達到13 000 hm2,其次是蘆葦沼澤→耕地,鹽蒿灘→養(yǎng)殖水域,蘆葦沼澤→養(yǎng)殖水域,轉移面積都已達上千公頃,蘆葦沼澤→耕地的轉移面積甚至更大,超過3 000 hm2;而自然景觀→自然景觀的轉移受人類干擾較弱,只是由于土壤鹽度環(huán)境的差異等,河口地區(qū)鹽蒿不容易生長,使蘆葦面積有所增加,替代了鹽蒿灘;光灘濕地維持著淤積淤長的狀態(tài)。這是由于當時人類開發(fā)力度有限,對光灘濕地的影響力度較小,而對光灘上部的鹽蒿灘、蘆葦區(qū)域的使用能力較強,也符合人們開發(fā)要求,因此被大面積圍墾為耕地。但是在1991—2000年時間段,形式發(fā)生變化。由于人類對土地的迫切需求,大面積鹽蒿灘轉變?yōu)轲B(yǎng)殖水域,蘆葦也有部分區(qū)域被開墾為養(yǎng)殖水域。這里體現(xiàn)了當時的價值導向,人們?yōu)樽非罄孀畲蠡?需要增加養(yǎng)殖水域的面積,此時光灘濕地也有部分區(qū)域開發(fā)為養(yǎng)殖水域,致使改變了先前光灘濕地較為不受人類干擾的發(fā)展環(huán)境,使光灘濕地與其他自然濕地景觀的面積轉移總體減小上萬公頃。2000—2008年,如表9,人工濕地景觀的面積維持前兩個階段繼續(xù)增加,不同點在于鹽蒿灘已滿足不了人們的圍墾需求,人們轉而向蘆葦沼澤、互花米草灘要土地,大部分的自然濕地都轉移為養(yǎng)殖水域,轉移總面積超過14 000 hm2,原有自然濕地已逐漸喪失。

表7 研究區(qū)1980—1991年斗龍港口—弶港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 7 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表8 研究區(qū)1991—2000年斗龍港口—弶港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 8 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 1991 to 2000(hm2)

表9 研究區(qū)2000—2008年斗龍港口—弶港段濕地類型面積轉移矩陣(hm2)Table 9 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 2000 to 2008(hm2)

3 結 論

本研究表明鹽城濱海濕地景觀變化是人類活動與非生物條件共同作用的結果,人類活動、海岸侵蝕、淤積作用等對濕地的影響巨大,特別是濕地圍墾開發(fā)利用是濕地分布變化的主要原因,大面積自然濕地景觀向人工濕地景觀轉移,自然濕地大幅減少。

1)鹽城濕地在1980—2008年期間,自然景觀面積減少41 692.8 hm2,減少了49.0%;人工景觀面積增加97 890.4 hm2,增加了180.0%。鹽城濱海濕地分布變化較為劇烈,其中自然濕地景觀面積及分布區(qū)域逐年減小且斑塊數(shù)量增多,單個景觀斑塊面積減小,取而代之的是大面積的、斑塊數(shù)量急劇增多的人工景觀。濕地分布變化趨勢是：自然濕地景觀向人工濕地景觀轉移占主導,自然濕地景觀之間的演替過程速度較慢,大面積自然濕地景觀消失。濕地景觀斑塊面積繼續(xù)變小且形狀趨于簡單化,景觀破碎化將逐年加劇。

2)三段研究區(qū)濱海濕地景觀格局演變主要受到的控制因素是：灌河口—射陽河口段受海岸侵蝕因素影響,大面積原有濕地植被侵蝕殆盡,海岸線逐漸向護岸堤壩靠近,部分區(qū)域高潮時海水到達堤壩區(qū)。由于受到海堤的保護,海岸侵蝕的影響正逐漸減弱;射陽河口—斗龍港口段,該區(qū)處于兩者綜合作用帶,北面侵蝕南面淤積,但由于地處自然保護區(qū)的核心區(qū),保護較好,區(qū)內自然濕地斑塊分布較大且較完整,呈現(xiàn)出自陸向海方向,由蘆葦、鹽蒿灘、互花米草灘再到光灘濕地的完整階梯狀過渡狀態(tài);斗龍港口—弶港段受淤積作用影響明顯,每年該區(qū)淤積成的光灘濕地面積超過1000 hm2。但由于圍墾力度的不斷加大,光灘濕地的面積并沒有因此而增大,取而代之的是圍墾出來的大面積人工景觀(建設用地、養(yǎng)殖水域、鹽田、耕地等)。

3)隨著大面積的自然濕地迅速減少,人類干擾活動的進一步加劇,使得剩余的原有自然濕地將承受更大的生存危機,使其更容易受到自然條件和人類活動影響,原有的濕地生態(tài)平衡狀態(tài)必將更容易被打破,最終將使鹽城濱海濕地的原有濕地動、植物的生存與延續(xù)受到極大的挑戰(zhàn)。因此必須進一步加強保護自然濕地生態(tài)環(huán)境和保護區(qū)內珍稀動植物的工作,必須堅持在保護中開發(fā),在開發(fā)中保護的原則,最終才能達到濕地資源的有效保護和合理利用以及其生態(tài)服務功能的可持續(xù)性發(fā)展的目標,實現(xiàn)人類與環(huán)境的和諧型發(fā)展。

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