近20a來我國紅樹林資源變化遙感監(jiān)測與分析＊

吳培強(qiáng)，張 杰，馬 毅，李曉敏

（國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061）

紅樹林是自然分布于熱帶和亞熱帶海岸潮間帶的木本植物群落，是海上灘涂特有的森林類型［1］，主要分布在海陸過渡地帶的淤泥質(zhì)潮灘上，是全球四大濕地生態(tài)系統(tǒng)中最具特色的濕地生態(tài)系統(tǒng)。紅樹林具有重要的自然與社會(huì)價(jià)值，在御風(fēng)消浪、護(hù)堤護(hù)岸和保護(hù)生物多樣性方面所發(fā)揮的作用。

我國紅樹林面積在歷史上曾達(dá)250 000hm2，20世紀(jì)50年代為40 000hm2左右（不包含港澳臺(tái)），2001年全國林業(yè)調(diào)查中，全國（不包含港澳臺(tái)）紅樹林總面積為22 024.9hm2［2］。由于20世紀(jì)60年代以來的毀林圍海造田、改造鹽場、圍海養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)建設(shè)等人類不合理的開發(fā)活動(dòng)影響，導(dǎo)致我國紅樹林嚴(yán)重破壞，面積劇減，林分質(zhì)量下降，生物多樣性降低，紅樹林資源損失嚴(yán)重。正確掌握紅樹林資源狀況，對于我國紅樹林的保護(hù)和管理有著重要的意義。

遙感技術(shù)具有探測范圍大、獲取資料周期短、受地面條件限制少、手段多、獲取的信息量大等優(yōu)點(diǎn)，近年來已被廣泛應(yīng)用于濕地調(diào)查和變化監(jiān)測中。有學(xué)者利用遙感影像開展了紅樹林遙感監(jiān)測方面研究［3-8］。還有學(xué)者分別利用多期遙感影像開展了深圳河河口、珠江口、淇澳島和福建省不同時(shí)段的紅樹林資源變化情況分析［9-13］。目前國內(nèi)有關(guān)紅樹林的研究，大多都研究紅樹林分布集中且范圍相對較小的區(qū)域，對全國范圍的、長時(shí)間序列的紅樹林研究較少。我們利用1990年前后、2000年前后和2010年前后的遙感影像共計(jì)48幅對我國紅樹林資源狀況進(jìn)行監(jiān)測并分析其變化情況。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

我國紅樹林主要分布于海南、廣西、廣東、福建、浙江、香港、澳門和臺(tái)灣，其中海南、廣西和廣東占全國紅樹林總面積的97%。自然生長的紅樹林分布介于海南的榆林港（18°09′N）至福建福鼎的沙埕灣（27°20′N），人工種植的紅樹林北至浙江省樂清灣（28°25′N）［14］。我們的研究區(qū)域?yàn)檎憬?、福建、廣東、廣西和海南五個(gè)?。▍^(qū)）（圖1）。

圖1 研究區(qū)范圍示意圖Fig.1 Location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)處理

以1990年前后的Landsat-5TM、2000年前后的Landsat-7ETM+多光譜圖像和2010年前后的HJ-1 CCD 影像為主要數(shù)據(jù)源（表1），以現(xiàn)場踏勘數(shù)據(jù)等為輔助數(shù)據(jù)。首先分別對Landsat（短波紅外、近紅外和紅）和HJ（紅、近紅外和綠）影像進(jìn)行波段組合，得到近似真彩色合成影像，然后利用經(jīng)正射校正的遙感影像，分別對3期影像進(jìn)行地理配準(zhǔn)，配準(zhǔn)誤差控制在1個(gè)像元以內(nèi)。

表1 遙感影像數(shù)據(jù)列表Table 1 List of the remote sensing images

2 我國紅樹林分布狀況

基于這48幅遙感影像并結(jié)合搜集的文獻(xiàn)和書籍［2，9-14］，采用一樣的提取原則和方法對研究區(qū)開展紅樹林信息提取，結(jié)果見表2、圖2～圖4。從1990年前后、2000年前后和2010年前后3期提取結(jié)果可知：

浙江省紅樹林主要分布于溫州市和臺(tái)州市；福建省紅樹林主要分布于漳江口、九龍江口、洛陽江口和沙埕灣；廣東省主要紅樹林分布于高橋至界炮岸段、東海島西側(cè)、新寮島周邊灘涂、水東港、海陵灣、鎮(zhèn)海灣、淇澳島、深圳灣、紅海灣、達(dá)濠區(qū)和大亞灣；廣西紅樹林主要分布于英羅港、丹兜海、鐵山港、大風(fēng)江口、茅尾海、欽州灣、珍珠港和北侖河口；海南省紅樹林主要分布于東寨港、清瀾港、高隆灣、新英灣、后水灣和花場灣。

表2 我國紅樹林面積統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of the mangrove area in China

1990年我國紅樹林總面積為13 519.6hm2。其中，廣東省面積最大，為7 733.2hm2，占全國的57.2%；海南省次之，為3 795.5hm2；浙江省最少，僅為17.3hm2，占全國的0.1%。2000年較1990年略有增多，為16 053.6hm2，其中仍以廣東省面積最大，浙江最少，但廣西壯族自治區(qū)面積有顯著增多，為3 247.2hm2。2010年我國紅樹林總面積為24 578.2hm2，比2000年有增加；廣東省紅樹林面積最大，但所占比重略有下降；廣西壯族自治區(qū)紅樹林面積為6 594.5hm2，較2000年增加了近一倍；海南省和福建省紅樹林增加，分別為4 891.2hm2和941.9hm2，浙江省紅樹林面積最少。

圖2 1990年前后我國紅樹林分布圖Fig.2 Distribution of the mangroves in China around 1990

圖3 2000年前后我國紅樹林分布圖Fig.3 Distribution of the mangroves in China around 2000

圖4 2010年前后我國紅樹林分布圖Fig.4 Distribution of the mangroves in China around 2010

我國在2001年開展了全國實(shí)地紅樹林調(diào)查［2］，利用該調(diào)查數(shù)據(jù)與我們的2000年紅樹林信息提取結(jié)果進(jìn)行對比。對比結(jié)果表明，浙江省、廣東省和海南省在紅樹林面積和分布兩方面差異不大；福建省較調(diào)查數(shù)據(jù)有所減少，主要是由于影像的成像時(shí)間處于高潮位造成的；廣西壯族自治區(qū)2001年全國調(diào)查有紅樹林8 375.0hm2，而我們提取的信息廣西僅為3 247.2hm2，相差較大，分析原因，主要有以下3個(gè)方面：1）2001年調(diào)查結(jié)果可能包括紅樹林灘涂面積；2）灘涂上分布的一些稀疏和幼小的紅樹林，在影像上未能識(shí)別，導(dǎo)致文中提取的紅樹林面積偏少；3）受遙感影像成像時(shí)間的限制，使用的影像正處于高潮位，部分紅樹林被海水淹沒。

3 我國紅樹林動(dòng)態(tài)變化分析

基于1990年、2000年和2010年前后3期紅樹林的分布狀況，結(jié)合歷史資料，分析了1990—2000年、2000—2010年和1990—2010年的紅樹林變化情況。結(jié)果表明：近20a來我國紅樹林面積不斷增加，1990年為13 519.6hm2，2010年為24 578.4hm2，增加了11 058.8hm2，年平均變化率為4.1%。其中，1990—2000年增加了2 534.0hm2，增長速度253.4hm2／a；2000—2010年增加了8 524.8hm2，增長速度852.5 hm2／a（表3）。

表3 各省紅樹林變化情況Table 3 Changes in the area of mangroves in individual provinces

圖5 20a來我國5省紅樹林面積變化圖Fig.5 Changes of the mangroves in the 5provinces of China in the past 20years

3.1 1990—2000年紅樹林變化分析

10a間，除海南省紅樹林面積變化不大外，其余各省均有不同程度增加。其中，廣西壯族自治區(qū)紅樹林面積增加最多，增加了1 492.3hm2，增長了85.1%；廣東省紅樹林總面積增加了988.8hm2，位列第2。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果結(jié)合歷史資料得出，紅樹林自然保護(hù)區(qū)的建立是促使紅樹林面積增加的主要原因。福建省的漳江口和九龍江口紅樹林保護(hù)區(qū)的建立，使得漳州市增加了94.0hm2；廣東省為保護(hù)海灘涂紅樹林及鳥類而建立的湛江紅樹林自然保護(hù)區(qū)，使得湛江市紅樹林面積增加明顯，增加了2 055.2hm2（圖6為湛江紅樹林自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)高橋鎮(zhèn)）；海南省儋州市紅樹林面積增加了97.0hm2，增長了19.3%，主要由于新英灣自1992年建立保護(hù)區(qū)以來，保護(hù)區(qū)內(nèi)紅樹林得以保護(hù)和管理，促進(jìn)了紅樹林的生長；另外浙江省和廣西壯族自治區(qū)在政府的支持下，人們在沿岸灘涂開始人工栽種，促使紅樹林顯著增多。由于短期高利潤水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大面積的紅樹林被“圍海造田（椰）”、改紅樹林灘涂為水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘和建設(shè)用地，使得部分區(qū)域的紅樹林破壞嚴(yán)重。其中浙江省溫州市樂清灣紅樹林面積由1990年的17.3hm2銳減到2000年的1.6hm2；廣東省深圳市紅樹林面積從1990年的424.7hm2減少到2000年的88.4hm2，減少近80%；福建省福州市和廣東省中山市在2000年的影像上未監(jiān)測到紅樹林。

3.2 2000—2010年紅樹林變化分析

21世紀(jì)的第一個(gè)10a，福建省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)和海南省紅樹林面積均有不同程度增加，分別增加了672.6hm2、3 408.9hm2、3 347.3hm2和1 096.2hm2，浙江省變化不大。此10a間，由于促使紅樹林保護(hù)和管理政策的日益完善，且上述地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，政府保護(hù)力度加大，不斷建立紅樹林保護(hù)區(qū)，所以紅樹林面積有顯著增加。福建省福州市源于閩江口的人工栽種，紅樹林面積共增加246.4hm2；廣東省珠海市自2000年批準(zhǔn)成立淇澳島市級(jí)紅樹林保護(hù)區(qū)以來，政府的扶持和幫助使珠海市紅樹林面積從2000年的167.5hm2增加到2010年的768.2hm2（圖7）。但亂砍濫伐、圍墾造陸和養(yǎng)殖等人為破壞活動(dòng)仍然存在，使得東莞市、汕尾市、臨高縣等紅樹林面積減少；至2010年廣東省中山市和海南省萬寧市未監(jiān)測到紅樹林。相比1990—2000年，紅樹林毀林行為相對減少。

3.3 1990—2010年紅樹林變化分析

圖6 1990-10（a）和2000-10（b）湛江市高橋紅樹林分布Fig.6 Distribution of mangroves in Gaoqiao of Zhanjiang City in October，1990（a）and October，2000（b）

圖8 1990-07（a）和2011-02（b）漳州市九龍江口紅樹林分布圖Fig.8 Distribution of mangroves in Jiulong Estuary of Zhangzhou City in July，1990（a）and February，2011（b）

近20a來，浙江省紅樹林總面積變化不大，僅增加了2.6hm2；廣西壯族自治區(qū)紅樹林面積增加最多，增加了4 829.6hm2，年增長速度為13%；廣東省紅樹林增加了4 397.7hm2，增長率為56.8%；海南省和福建省紅樹林面積分別增加了1 095.7hm2和723.2hm2。從提取結(jié)果可以看出，紅樹林自然保護(hù)區(qū)的不斷建立，漳州市（圖8）、湛江市、北海市、?？谑械葏^(qū)域紅樹林面積持續(xù)增加；但部分區(qū)域內(nèi)紅樹林分布范圍卻發(fā)生很大變化，如廣東省湛江市東海島附近紅樹林濕地大面積地開發(fā)利用為養(yǎng)殖，而高橋鎮(zhèn)至界炮鎮(zhèn)一帶灘涂紅樹林種植面積卻不斷地增加；海南省?？谑屑t樹林總面積增加了359.2hm2，分布范圍卻在減少，到2010年僅在清瀾港保護(hù)區(qū)內(nèi)有分布，其余區(qū)域被圍填為建設(shè)用地。隨著人口壓力增大，沿海區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)污水、生活廢水的大量排放和不合理的圍墾養(yǎng)殖，對紅樹林造成了破壞。浙江省溫州市和廣東省深圳市等地區(qū)由于當(dāng)?shù)厝藗冮_展海灘水產(chǎn)養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)建設(shè)對紅樹林灘涂進(jìn)行圍墾，使得紅樹林大面積減少；東莞市在20a間紅樹林減少了290.5hm2，至2010年從影像上未監(jiān)測到紅樹林分布。

4 結(jié) 論

采用衛(wèi)星遙感調(diào)查與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法，分析了3個(gè)時(shí)期我國浙江省、福建省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)和海南省紅樹林的狀況以及近20a來的變化情況，得出以下結(jié)論：

1）1990年前后、2000年前后和2010年前后我國紅樹林總面積分別為13 519.6hm2、16 053.6hm2和24 578.2hm2；20a中，廣東省紅樹林面積一直居于首位，面積約占全國的50%，浙江省紅樹林面積最少，不足全國的1‰。

2）我國紅樹林面積在逐年增加，但紅樹林的分布點(diǎn)個(gè)數(shù)在減少，紅樹林由原來的沿岸分散分布趨于自然保護(hù)區(qū)集中分布；受人為因素的影響，天然林面積不斷地減少，人工林面積增加。

3）圍填海是造成紅樹林減少的主要原因，自然保護(hù)區(qū)建立是紅樹林增加的主要途徑。

需要注意的：

1）利用TM、ETM+和HJ影像開展我國紅樹林資源變化遙感監(jiān)測與分析時(shí)，由于所用影像的空間分辨率為30m，造成紅樹林與周邊地物存在混合像元，而且地物特征存在“異物同譜”現(xiàn)象，給目視解譯帶來一定的困難，導(dǎo)致信息提取結(jié)果與實(shí)際情況可能存在一定的偏差。

2）潮汐對紅樹林遙感數(shù)據(jù)結(jié)果造成影響，主要是北部灣區(qū)域內(nèi)潮差比較大，高潮時(shí)部分紅樹林會(huì)被淹沒；對于紅樹林幼苗，在沒有形成一定規(guī)模前，從遙感影像上無法識(shí)別，因此遙感提取的紅樹林?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)存在一定的偏差。

致謝：文中所用TM 和ETM+數(shù)據(jù)由NASA 免費(fèi)提供，HJ數(shù)據(jù)由中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心免費(fèi)提供。

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