鹽城海濱濕地景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析

張華兵，劉紅玉

（1.江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點建設(shè)實驗室，鹽城師范學院 城市與資源環(huán)境學院，江蘇 鹽城 224051；2.江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點實驗室，南京師范大學 地理科學學院，南京 210046）

鹽城海濱濕地景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析

張華兵1，2，劉紅玉2

（1.江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點建設(shè)實驗室，鹽城師范學院 城市與資源環(huán)境學院，江蘇 鹽城 224051；2.江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點實驗室，南京師范大學 地理科學學院，南京 210046）

運用GIS和RS技術(shù)，通過對1987－2007年鹽城海濱濕地景觀變化進行比較，分析其景觀變化及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)。結(jié)果表明：（1）鹽城海濱濕地景觀受人為干擾強度增大，景觀破碎化明顯。1987－2007年平均斑塊面積由753.910hm2下降到124.470hm2；平均分維數(shù)由1.036降到1.027。（2）海濱濕地生態(tài)環(huán)境響應(yīng)主要表現(xiàn)為：鹽城海濱濕地是圍墾的重點，自然濕地面積大量喪失，“九五”和“十五”期間圍墾面積近全市濕地面積的1/3；丹頂鶴等棲息物種生境面臨威脅，生物多樣性下降，2000年以來丹頂鶴越冬種群數(shù)量呈波動下降；濕地生態(tài)系統(tǒng)退化，海濱濕地水環(huán)境、土壤環(huán)境面臨威脅。

景觀變化；生態(tài)環(huán)境；鹽城海濱濕地

鹽城海岸濕地擁有鹽城自然保護區(qū)、大豐麋鹿自然保護區(qū)兩個國家級保護區(qū)，在人類活動日益加劇的今天，一些岸段基本保持了天然的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，成為我國乃至世界為數(shù)不多的典型淤泥質(zhì)原始海岸濕地之一，在全球濕地和生物多樣性保護中具有重要的戰(zhàn)略地位［1］。

海岸濕地位于陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶，是脆弱的生態(tài)敏感區(qū)。隨著2009年6月國務(wù)院通過了《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，鹽城海濱濕地保護與開發(fā)利用的矛盾進一步加大。在此背景下，加強對海濱濕地研究尤其是海濱濕地景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究對于合理開發(fā)利用海濱濕地資源、保護海濱濕地、促進區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟與社會的和諧發(fā)展具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況與技術(shù)方法

1.1 研究區(qū)概況

鹽城海濱濕地，地處江蘇中部沿海，位于北緯32°20′－34°37′，東經(jīng)119°29′－121°16′，面積為45.33萬hm2，擁有大陸海岸線582km，占全省的60%，是我國最大的海岸濕地。該區(qū)位于亞熱帶向暖溫帶的過渡地帶，季風氣候顯著，受南北氣流和海洋、大陸雙重氣候的影響，年平均氣溫13.7～14.8℃，年均降水量900～1 100mm，雨量豐沛，南部多于北部。

1.2 技術(shù)方法

（1）將1987年的圖件掃描，輸入計算機，選取特征點在ArcGIS 9.2中進行配準，對景觀要素進行數(shù)字化處理，制作鹽城海濱濕地1987年景觀類型圖。將1997年TM影像和2007年ALOS影像，在ENVI 4.3中完成彩色合成、配準、解譯等工作，然后在Arc－GIS 9.2中進行景觀要素數(shù)字化處理，生成鹽城海濱濕地1997年和2007年景觀類型圖。（2）將1987年、1997年和2007年景觀類型圖在ArcGIS 9.2中轉(zhuǎn)成柵格格式，然后運用Frastats 3.3軟件計算景觀類型面積比重、景觀斑塊數(shù)量、平均斑塊面積、斑塊密度、景觀平均分維數(shù)和景觀聚合度等景觀指數(shù)。（3）通過收集、整理相關(guān)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，定量和定性相結(jié)合，分析海濱濕地生態(tài)環(huán)境對景觀變化的響應(yīng)。

2 海濱濕地景觀變化

2.1 數(shù)據(jù)來源與景觀類型

數(shù)據(jù)主要包括1987年江蘇海岸帶1∶20萬植被調(diào)查圖、1∶20萬土地利用調(diào)查圖、1∶20萬地貌調(diào)查圖、1∶20萬土壤調(diào)查圖、1∶5萬鹽城基礎(chǔ)圖，1997年5－6月和1998年2月的TM影像，以及2006年11月至2007年2月日本ALOS遙感影像。根據(jù)鹽城海濱濕地的植物覆被和土地利用狀況，將海濱濕地景觀分為自然濕地和人工濕地兩大類，其中自然濕地包括蘆葦濕地、堿蓬濕地、米草濕地、光灘、河流濕地5種類型［2］；人工濕地主要為養(yǎng)殖池、鹽田、水田、人工溝渠。非濕地主要為旱地、林地和包括居民地、工礦建設(shè)用地、港口、田埂等在內(nèi)的其他用地。

2.2 海濱濕地景觀變化

對研究區(qū)3期數(shù)據(jù)，運用RS和GIS技術(shù)進行處理后，通過FRASTATS 3.3軟件計算出景觀指數(shù)，可以明顯的看出：鹽城海濱景觀結(jié)構(gòu)上自然濕地減少，人工濕地增加；景觀格局破碎化趨勢明顯。海濱濕地景觀在構(gòu)成上，自然濕地比重由1987年的42.450%，下降至2007年的21.442%，其中1987－1997年約3.810萬hm2蘆葦濕地大面積的被開墾為養(yǎng)殖池和耕地，人工濕地的增加，最主要是水稻田的增加。景觀斑塊數(shù)量1987年、1997年和2007年分別為582個、2 671個、3 527個；景觀斑塊密度呈現(xiàn)上升趨勢，1987年為0.133個/hm2，到2007年已上升至0.803個/hm2；平均斑塊面積由1987年的753.910hm2下降到2007年的124.47hm2。海濱濕地景觀聚合度指數(shù)從1987年的93.797下降到2007年的84.194，表明海濱濕地景觀斑塊聚集的程度在下降，斑塊之間總體上呈現(xiàn)分離的趨勢；即使是自然濕地斑塊之間的聚集程度也在下降，光灘、蘆葦濕地、堿蓬濕地的聚合度分別從1987年的94.709，90.884，97.204下降到2007年的89.550，81.719，88.267。景觀平均分維數(shù)，從1.036降至1.027（表1），說明海濱濕地景觀受人為活動影響增大，形狀趨于規(guī)則。

表1 1987－2007年鹽城海濱濕地景觀格局指數(shù)

3 景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

3.1 自然濕地景觀喪失

鹽城海濱自然濕地從1987－2007年，喪失了24%，面積約10萬hm2。主要原因是由于人口的增加，增加了對土地的需求，鹽城海濱濕地被看作是最大的后備耕地資源，所以為了改善土地供需矛盾，政府通過開發(fā)海濱濕地擴大生產(chǎn)性土地面積，導致灘涂濕地面積持續(xù)萎縮，大面積的圍墾導致了大量自然濕地喪失，意味著生境類型和面積的喪失，必然對生物多樣性產(chǎn)生影響［3］。1987－1997年、1997－2007年分別有約5.618萬hm2和4.383萬hm2的自然濕地被開墾為養(yǎng)殖池和耕地。大豐市1997－2000年就圍墾了1.5萬hm2，比該市在此前30a開墾的總和還多，“九五”和“十五”期間的江蘇百萬畝灘涂開發(fā)工程中，鹽城海濱濕地總計圍墾14.314萬hm2，接近了鹽城海濱濕地總面積的1/3（表2）。根據(jù)《江蘇省沿海灘涂圍墾規(guī)劃》（2005－2015年），江蘇省沿海灘涂圍墾規(guī)劃的重點也是在鹽城，全省規(guī)劃圍墾面積為3.333萬hm2，而60%以上在鹽城。

表2 “九五”和“十五”期間鹽城海濱濕地圍墾狀況 hm2

3.2 丹頂鶴等棲息物種生境面臨威脅，生物多樣性下降

鹽城海濱濕地是我國優(yōu)先保護的17個生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)之一，1992年被國務(wù)院列為國家級自然保護區(qū)，1993年被聯(lián)合國科教文組織接納為“世界生物圈保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)”成員，1996年被納入“東北亞鶴類保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)”。其適宜的自然條件，發(fā)育了復(fù)雜多樣的濕地生態(tài)系統(tǒng)，其獨特性不僅僅表現(xiàn)在生態(tài)類型的齊全，而且是集中的大面積分布［4］，具有典型的海濱濕地生物多樣性特征，是丹頂鶴等珍稀物種重要的棲息地。但是，隨著蘆葦濕地、堿蓬濕地等丹頂鶴原生生境不斷被開發(fā)，適宜性的棲息地范圍逐漸縮小。

丹頂鶴屬于國家一級重點鳥類，為全球瀕危物種，其野生種群的個體總數(shù)在2 600只左右。鹽城海濱濕地是丹頂鶴在中國最主要的越冬地。從圖1可以看出，1982－2000年，鹽城海濱濕地越冬丹頂鶴數(shù)量呈現(xiàn)波動上升，而2000年以來呈現(xiàn)波動下降趨勢［5］。丹頂鶴種群數(shù)量波動與其生境息息相關(guān)，1987年、1997年、2007年，丹頂鶴適宜性生境面積分別為27.286萬hm2、20.629萬hm2、17.181萬hm2，適宜性生境面積占鹽城海濱濕地總面積的比重由1987年的64.540%減少為2007年的38.130%［6］。丹頂鶴適宜性生境面積不斷下降，而丹頂鶴適宜性生境斑塊數(shù)量卻在增加，意味著丹頂鶴生境平均斑塊面積在減小，必然會引起丹頂鶴種群數(shù)量的減少，若斑塊面積達不到丹頂鶴最小存活面積，可能會引起物種的滅絕。自然生境的消失，不僅對丹頂鶴等珍稀物種的棲息生境產(chǎn)生影響，對其他依賴于海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)生存的動、植物種類和數(shù)量同樣產(chǎn)生影響。如大豐市四卯酉外灘區(qū)段內(nèi)原有的6.7km寬度，隨著圍墾開發(fā)利用及其導致的耐鹽植物的向外拓展，僅留下不足3 km寬度的窄長條狀貝類資源生活區(qū)，導致貝類資源的生物量銳減［7］。另外，外來物種，尤其是大米草的蔓延，使海濱濕地資源遭受破壞，生物多樣性明顯降低，嚴重威脅本土海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)，長期以往可能致使大量本地物種消失。在1983年引入時，是用作保灘護岸和飼料作物，但廣生態(tài)幅物種大米草急劇蔓延，迅速在南北方向上延伸成帶，向東西方向上拓寬，使得光灘和堿蓬濕地面積急劇減少，而光灘不僅僅是貝類、蝦蟹的生存環(huán)境，更是鳥類的主要覓食區(qū)；而堿蓬更是黑嘴鷗、燕鷗、獐等動物棲息地和繁殖地。再者，海濱濕地景觀的破碎化引發(fā)越來越多的邊緣暴露在受人類活動影響的景觀之中，產(chǎn)生顯著的邊緣效應(yīng)，邊緣效應(yīng)的存在，會使植物、動物等物種發(fā)生變化［8］。

圖1 鹽城海濱濕地丹頂鶴越冬種群數(shù)量變化

總之，大面積的圍墾和過度開發(fā)，破壞了原有的海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)，景觀斑塊數(shù)明顯增加，平均斑塊面積減小，破碎化程度加大，導致生物資源生存生活空間大為縮小，降低了海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力，導致了生物多樣性的降低。

3.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)退化，生態(tài)環(huán)境面臨威脅

鹽城海濱濕地在人類活動干擾下，使大面積自然濕地喪失，破碎化明顯，導致了自然濕地平均斑塊面積減少，更容易受到人類活動的影響，生態(tài)系統(tǒng)變的脆弱。自然濕地平均斑塊面積1987年為1 867.959 hm2，1997 年 減 少為 797.846hm2，2007 年 減 少 為217.716hm2。另一方面，通過筑堤圍墾、挖渠灌溉，堤壩面積比重由1997年的2.877%增加到2007年的4.450%，不僅使景觀變的破碎，更重要的是改變了濕地原有的水文過程，對海濱濕地景觀和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，導致濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化。另外，保護區(qū)及其周圍人類生產(chǎn)活動引起的環(huán)境污染，嚴重威脅著海濱濕地生態(tài)環(huán)境。點源污染主要為的企業(yè)污水排放，沿海地區(qū)分布著若干化工、造紙等易對環(huán)境造成污染的企業(yè)；面源污染主要為水產(chǎn)養(yǎng)殖污水排放、大量農(nóng)藥及殺蟲劑的使用以及化工園區(qū)的排放。2005年監(jiān)測結(jié)果可以看出在鹽城的6個監(jiān)測斷面上（陳港、六垛、射陽閘、黃沙港閘、新洋港閘、斗龍閘），石油類全部超標，黃沙港閘、新洋港閘、斗龍閘斷面上氨氮全部超標（表3）。而在江蘇沿海三市入海量方面，鹽城排放最多，比南通和連云港兩市之和還多，占沿海入海河流污染物排放的60.694%（表4）。自然條件下海濱濕地土壤環(huán)境隨著距海的距離增加，土壤中含鹽量降低，有機質(zhì)含量增加［2］。但是隨著人類對海濱濕地的圍墾、養(yǎng)殖等開發(fā)利用的加劇，土壤環(huán)境特性也隨著土地利用方式的不同而有所差異，一般以海水利用為主的生產(chǎn)方式，土壤含鹽量會逐漸增加，有機質(zhì)含量減少；而以淡水利用為主的生產(chǎn)方式，土壤含鹽量會逐漸下降，有機質(zhì)含量上升。

表3 2005年鹽城入海河口水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

表4 2005年江蘇省入海河流污染物入海量統(tǒng)計

4 結(jié)論

對海濱濕地景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析，是合理利用和開發(fā)海濱濕地資源的前提。通過對鹽城海濱濕地1987－2007年的景觀變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析，可以得出：

（1）鹽城海濱濕地景觀呈現(xiàn)破碎化的趨勢，平均斑塊面積減小，通過景觀聚合度指數(shù)和平均分維數(shù)分析，可以看出鹽城海濱濕地景觀受人類影響日趨嚴重，景觀構(gòu)成中自然濕地比重不斷下降，人工濕地比重上升。

（2）海濱濕地生態(tài)環(huán)境對景觀變化響應(yīng)主要體現(xiàn)在：人類的圍墾、養(yǎng)殖等生產(chǎn)活動占用了大量的海濱自然濕地，導致自然濕地面積不斷萎縮；破碎化的景觀格局嚴重影響丹頂鶴等珍稀物種的棲息生境和覓食條件，導致了海濱濕地生物多樣性降低；隨著人類生產(chǎn)活動強度的增加，產(chǎn)生越來越多的污染物質(zhì)嚴重威脅著海濱濕地水環(huán)境、土壤環(huán)境的健康，海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)功能退化。

（3）面對海濱濕地生態(tài)環(huán)境的壓力，人類應(yīng)作出積極響應(yīng)。依據(jù)海濱濕地生態(tài)服務(wù)功能定位和生態(tài)敏感度，進行合理規(guī)劃與開發(fā)，維護生物多樣性，保障海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展，才能實現(xiàn)區(qū)域社會經(jīng)濟與濕地生態(tài)保護協(xié)調(diào)發(fā)展，才能真正實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

［1］劉青松，李楊帆，朱曉東.江蘇鹽城自然保護區(qū)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的特征與健康設(shè)計［J］.海洋學報，2003，25（3）：143－148.

［2］楊桂山.中國海岸環(huán)境變化及其區(qū)域響應(yīng)［M］.北京：高等教育出版社，2005：140－144.

［3］張華兵.鹽城沿海地區(qū)城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)環(huán)境問題研究［J］.鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟，2009（9）：65－67.

［4］李楊帆，朱曉東，鄒欣慶，鹽城海岸濕地資源環(huán)境壓力與生態(tài)調(diào)控響應(yīng)［J］.自然資源學報，2004，19（6）：754－760.

［5］呂士成.鹽城沿海丹頂鶴種群動態(tài)與濕地環(huán)境變遷的關(guān)系［J］.南京師大學報：自然科學版，2009，32（4）：89－93.

［6］孫賢斌.濕地景觀演變及其對保護區(qū)景觀結(jié)構(gòu)與功能的影響：以江蘇鹽城海濱濕地為例［D］.南京：南京師范大學，2009：119－120.

［7］歐維新，楊桂山，于興修，鹽城海岸帶土地變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究［J］.資源環(huán)境，2004，26（3）：76－83.

［8］劉紅玉.濕地景觀變化與環(huán)境效應(yīng)［M］.北京：科學出版社，2005：134－135.

The Eco－environmental Effects of Landscape Changes in Yancheng Coastal Wetland

ZHANG Hua－bing1，2，LIU Hong－yu2
（1.Jiangsu Provincial Key Laboratory of Coastal Wetland Bioresources and Environmental Protection，College of Urban and Resource Environment，Yancheng Teachers University，Yancheng，Jiangsu224051，China；2.Key Laboratory of Environment Change and Ecology Construction in Jiangsu Province，College of Geography，Nanjing Normal University，Nanjing210046，China）

By using GIS and RS technology，the coastal wetland landscape changes of Yancheng form 1987to 2007were compared，its landscape changes and effect of ecological environment were analyzed.The result indicated that：（1）the coastal wetland landscape in Yancheng was disturbed intensively by human activity，landscape fragmentation was obvious.During 1987－2007，the average pattern area changed from 753.910 hm2to 124.470hm2；the average dimension varied from 1.036to 1.027；（2）the response of coastal wetland eco－environmental mainly performances as the coastal wetland in Yancheng is the key of reclamation，natural wetland area largely lost，the ninth five－years and the tenth five－years reclamation area near the city was 1/3 of the wetland area；the living environment of Red－crowned cranes faced threats，biodiversity declined，the population of red－crowned cranes wintering declined since 2000，wetland ecosystem，the water environment and soil environment in coastal wetland faced the threats.

landscape changes；eco－environment；Yancheng coastal wetland

X171.1；TP79

A

1005－3409（2011）06－0256－04

2011－05－25

2011－06－13

江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點建設(shè)實驗室開放基金（JLCBE10007）；國家自然科學基金項目（41071119）；江蘇省高校自然科學研究重大項目（10KJA170029）

張華兵（1979－），男，江蘇響水人，博士研究生，講師，研究方向為濕地景觀及RS/GIS應(yīng)用。E－mail：jszhbing＠163.com