鹽城海濱濕地資源利用變化及其對丹頂鶴越冬生境的影響

歐維新　逄謙甘　玉婷婷

摘要

濕地是世界上最具生物多樣性的重要生態(tài)系統(tǒng)之一，濕地資源開發(fā)利用的時空動態(tài)變化對物種生境、分布及多樣性有著極其重要的影響。江蘇鹽城海濱濕地是全球丹頂鶴最重要的越冬地之一，濕地景觀的變化勢必會影響丹頂鶴生境結構及其質量。本研究以鹽城海濱濕地帶相對連續(xù)的16期遙感解譯影像為空間數據源，分析了8個丹頂鶴越冬棲息熱點地區(qū)的濕地資源利用以及丹頂鶴越冬生境及其質量的時空動態(tài)變化，利用逐步回歸和典型相關等方法分析濕地資源利用變化對丹頂鶴生境的影響。結果顯示：研究區(qū)自然濕地大面積地被轉變成人工濕地以及非濕地，其主要變化特征是堿蓬、蘆葦等自然濕地被圍墾成耕地、水產養(yǎng)殖塘等人類活動強度較高的覆被類型；丹頂鶴適宜生境面積持續(xù)下降，補充生境及非生境面積都大幅度增加；綜合生境因子在每個熱點地區(qū)總體上呈現下降的趨勢，熱點地區(qū)丹頂鶴生境質量都呈現出分時段、不同程度的下降趨勢；丹頂鶴生境質量受到多種覆被類型的綜合影響，其中，蘆葦濕地和堿蓬濕地對丹頂鶴各種生境因子都有顯著影響，主要發(fā)揮改善和提高生境質量的作用；鹽田、建筑用地和水產養(yǎng)殖塘所產生的干擾是不利于生境質量提高的覆被類型。研究分析表明：蘆葦濕地和堿篷濕地作為丹頂鶴越冬最適宜生境，宜進一步加大保護力度；鹽田和水產養(yǎng)殖塘等人工濕地作為補充生境，雖然在一定程度上為丹頂鶴提供了食物和水分，但其經營管理活動所產生的干擾則影響了生境質量，因而需減少其在越冬季節(jié)的干擾活動。

關鍵詞濕地資源利用變化；丹頂鶴；生境數量；生境質量；鹽城濱海濕地

中圖分類號X37；P964

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）07-0030-07doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.07.006

濱海濕地為海陸交錯地帶， 是一個邊緣區(qū)域[1]，是自然界最富生物多樣性、最富有生產力、最具價值的生態(tài)系統(tǒng)之一[2-3]。由于經濟的發(fā)展和人類活動的干擾，濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)正遭受著不同程度的功能損失和喪失，從而使?jié)竦刭Y源利用的時空動態(tài)變化研究備受關注。已有的濕地資源利用變化研究往往局限于幾期不同時段的遙感影像數據，通過數據間的對比來反映濕地景觀或濕地損失的時空動態(tài)變化情況[4-5]，而濕地系統(tǒng)在人類活動干擾下真正的時空動態(tài)變化特點并無法客觀地體現。在其相關的研究分析中，更多關注濕地資源本身的變化或變化的驅動力分析等[6-7]，濕地系統(tǒng)巨大的生態(tài)環(huán)境功能、生態(tài)過程、生態(tài)系統(tǒng)服務等關注不夠，因而其濕地變化分析難以揭示變化背景下所隱含的生態(tài)環(huán)境變化及其過程。

丹頂鶴是世界重要的瀕危保護鳥類，其中約有一半要到鹽城海濱濕地越冬。鹽城海濱濕地系統(tǒng)是國際生物圈保護區(qū)之一，同時也是江蘇省唯一可靠的土地后備資源地，濕地開發(fā)利用活動頻繁，丹頂鶴越冬棲息地生境損失嚴重，生境質量明顯下降，從而導致越冬丹頂鶴的數量比例明顯下降（目前已低于日本和韓國）。本文擬選擇1991年以來16期相對連續(xù)的遙感影像數據，試圖揭示：鹽城海濱濕地資源利用時空動態(tài)變化特征；濕地資源利用變化對丹頂鶴越冬生境數量與質量的影響及其主要顯著因子。

1研究區(qū)域與研究方法

1.1研究區(qū)域概況

江蘇鹽城海濱濕地地處江蘇中北部，東臨黃海，總面積約為300 000 hm2，由江蘇省鹽城市轄5縣市（響水、濱海、射陽、大豐和東臺）的濱海灘涂組成。該地區(qū)屬于暖溫帶向亞熱帶過渡區(qū)，溫和濕潤、日照充足、雨量豐沛、四季分明，年平均氣溫14℃-15℃。植被類型豐富，由陸向?？煞譃殁?白茅帶、蘆葦帶、堿蓬帶、米草帶和無植被帶。區(qū)域內還有與人類生產直接相關的土地利用方式主要包括鹽田、水產養(yǎng)殖塘和耕地。鹽城海岸帶還是具有全球意義的生物多樣性保護基地，建有鹽城國家級丹頂鶴自然保護區(qū)和大豐麋鹿保護區(qū)，1992年被列為聯合國人與生物圈保護區(qū)網絡成員[8]。

為了便于對比，本研究的空間范圍界定與研究期內最高潮位與最低低潮位之間。為了更加直觀展示丹頂鶴越冬生境資源的時空變化，通過相關資料的查閱[9-10]，確定8個鹽城海濱濕地帶丹頂鶴越冬棲息的熱點地區(qū)（多以河流和道路為界）為研究區(qū)，分別是：灌東鹽場、射陽鹽場及灘涂、核心區(qū)及射陽蘆葦基地、四卯酉及王港、竹川墾區(qū)、東川墾區(qū)、笆斗墾區(qū)及灘涂以及六灶灘涂，總面積為188 305 hm2（見圖1）。

1.2數據來源與處理

以鹽城海濱濕地1991-1992年、1995年、1997年及2006-2009年TM遙感影像，1999-2005年及2010年ETM遙感影像共16期影像作為基礎數據，運用ENVI4.7軟件對16期影像進行幾何糾正，按照8個丹頂鶴越冬棲息的熱點地區(qū)邊界裁剪，得到研究區(qū)遙感圖。根據實地調查并結合專家知識，建立遙感解譯標志，利用監(jiān)督分類的方法提取研究區(qū)土地利用/覆被信息；并在ARCGIS9.3的平臺上獲得濕地變化數據庫。

根據鹽城海濱濕地景觀特征及土地利用狀況，將研究區(qū)分為9種土地利用與覆被類型，即蘆葦濕地、堿蓬濕地、米草濕地、河流水域、淤泥光灘、水產養(yǎng)殖塘、鹽田、耕地、建設用地。在分析土地利用/覆被和丹頂鶴生境變化中，首先根據人類活動的影響程度將這9種地類歸并為自然濕地、人工濕地、非濕地等三種類型（表1）來分析土地利用活動對濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響；其次，綜合已有關于丹頂鶴越冬生境適宜性研究成果[11-13]，將鹽城海濱濕地劃分為適宜生境、補充生境、非生境（表1）以便進一步探討人類活動對丹頂鶴越冬環(huán)境的影響。

1.3研究方法

1.3.1丹頂鶴生境質量因子確定與生境質量評價模型

為研究各熱點地區(qū)丹頂鶴生境質量的時空變化，根據丹頂鶴基本生存環(huán)境條件，確定以食物（QF）、水分（QW）、植被覆蓋（QC）、干擾（QD）以及綜合因子（AQ）這五個指標來反映和評價熱點地區(qū)丹頂鶴的生境質量變化情況。其中QF、QW、QC、QD生境因子的權重通過相關文獻[12，14-15]和實地調查來確定。針對各個因子在不同土地利用/覆被類型上的影響權重（表2），假設在研究時段內沒有變化，則每個熱點地區(qū)的生境質量因子可轉化為：

1.3.2逐步回歸分析

為分析丹頂鶴生境質量與土地利用/覆被類型的相關

關系，在覆被類型中尋找影響丹頂鶴各類生境質量的關鍵類型，本研究利用SPSS軟件平臺，分別以16年的熱點地區(qū)9種覆被類型數據作為自變量，以5種丹頂鶴生境質量因子分別作為因變量進行逐步回歸分析，基于SPSS軟件平臺，以探討濕地覆被及其利用類型變化對各生境質量因子的影響。

1.3.3典型相關分析

典型相關分析方法揭示兩組多元隨機變量之間的關系，它類似于主成分變換，從兩組之間分別提取最相關的綜合變量來描述兩組變量整體的線性相關關系[16]。本研究為更為直觀地體現出眾多覆被類型對丹頂鶴生境質量的綜合作用，以5個丹頂鶴生境質量因子作為標準變量，以9種土地利用/覆被類型的面積作為自變量，利用SAS軟件平臺，對數據進行典型相關分析，以探究濕地資源利用變化對丹頂鶴生境選擇的直接或間接作用。

2結果與分析

2.1鹽城海濱濕地資源利用的時空動態(tài)變化

鹽城濱海濕地丹頂鶴越冬棲息熱點地區(qū)的土地利用/覆被在1991-2010年間呈現出顯著的變化。其中，自然濕地面積逐年持續(xù)減少，人工濕地面積持續(xù)增加，非濕地面積先是持續(xù)上升到后期有所減少總體呈上升趨勢。從8個熱點地區(qū)總體上看，自然濕地從1991年的136 329 hm2（占8區(qū)總面積的72%）下降到2010年的55 314 hm2（占8區(qū)總面積的29%），降幅達59%。而人工濕地則由1991年的34 365 hm2上升到2010年的86 510 hm2，增幅達152%。非濕地則由17 611 hm2上升至48 463 hm2后又下降至46 481 hm2，總體呈增加趨勢，增幅達163%。

自然濕地面積在1991-2000年間下降最為劇烈，這一階段幾乎每年都減少7 000 hm2以上。自然濕地劇烈的縮減使一些地區(qū)在此階段顯得尤為突出，其中四卯酉及王港的自然濕地10年間共減少17 790 hm2，占此區(qū)域面積的53%；射陽鹽場及灘涂的自然濕地這一階段減少了8 100 hm2，減少的面積占此區(qū)域面積的35%；核心區(qū)及射陽蘆葦基地在1991-1999年間減少5 010 hm2；竹川墾區(qū)自然濕地僅在1991-1992年間就減少4 960 hm2，以及東川墾區(qū)在1997-2000年間自然濕地減少了4 818 hm2。在自然濕地轉換方向上，主要表現為蘆葦濕地和堿篷濕地轉變?yōu)樗a養(yǎng)殖塘和耕地，淤泥光灘向米草濕地轉變。

在2001-2006年間，自然濕地面積下降的幅度放緩，這一階段各區(qū)土地利用/覆被變化特點主要表現為蘆葦濕地和堿篷濕地向水產養(yǎng)殖塘和耕地轉變，淤泥光灘向米草濕地轉變。

在2007-2010年間，自然濕地面積在2008-2010年下降幅度較大，主要是六灶灘涂的自然濕地減少了4 971 hm2。這一階段主要是蘆葦濕地、堿篷濕地向水產養(yǎng)殖塘的轉變，米草濕地向水產養(yǎng)殖塘的轉變，耕地向水產養(yǎng)殖塘的轉變。

不同熱點地區(qū)內濱海濕地變化差異顯著，通過對8個熱點地區(qū)自然濕地面積變化的對比表明自然濕地呈現出一致的減少趨勢，但其變化速率具有差異性?？傮w上，鹽城濱海濕地土地利用/覆被變化的特征主要是通過圍墾堿蓬、蘆葦等自然濕地，改造為耕地、水產養(yǎng)殖塘等人類活動強度較高的覆被類型。

2.2鹽城海濱濕地丹頂鶴生境資源的時空動態(tài)演變特征

由于人類的圍墾開發(fā)導致的土地利用/覆被的劇烈變化，對丹頂鶴生境造成嚴重影響。丹頂鶴適宜生境面積持續(xù)下降，從1991年的83 040 hm2下降到2010年的13 549 hm2，相對8個區(qū)的面積比例由44%下降為7%，降幅達84%，補充生境的面積持續(xù)增長，面積比例由18%上升為46%，增幅達152%。非生境則由1991年的70 900 hm2增長至98 848 hm2后又減少為88 246 hm2，總體仍呈上升趨勢，增幅達24%。

適宜生境在1991-2000年間下降較為劇烈，尤其是1997-1999年間平均每年減少11 106 hm2。這一階段生境退化最為明顯的地區(qū)有四卯酉及王港、射陽鹽場及灘涂、核心區(qū)及射陽蘆葦基地，生境類型由適宜生境轉化為補充生境和非生境。四卯酉及王港地區(qū)在1997-1999年間，適宜生境面積減少10 478 hm2，相當于該區(qū)面積的31%；射陽鹽場及灘涂在 1997-2000年間，7 595 hm2的適宜生境喪失；核心區(qū)及射陽蘆葦基地的適宜生境在1997-1999年間減少了3 013 hm2。這一階段主要特征是適宜生境的大面積減少，補充生境和非生境的大面積增加。

適宜生境總體上在2001-2006年間下降幅度比較平緩，且總體上下降幅度呈減少趨勢。這一階段8個熱點地區(qū)適宜生境逐年小幅度減少，補充生境和非生境面積小幅度增加。

適宜生境在2007-2010年間，減少的幅度又相對下降，補充生境面積仍然呈增加趨勢，而非生境面積呈持續(xù)減少趨勢。這一階段，不僅有適宜生境轉換為補充生境，相當面積的非生境也轉換為補充生境。

由此可知，由于人類活動的影響，在1991-2010年間丹頂鶴適宜生境的面積不斷地減少，生境質量呈下降趨勢。當然由于補充生境面積的增加可以給丹頂鶴補充水和食物，人工濕地在一定時間和范圍內，還是能被丹頂鶴所接受，逐漸成為丹頂鶴的一種重要的生境類型。

2.3鹽城海濱濕地丹頂鶴生境質量時空動態(tài)演變特征

利用公式（1）和（2）的生境質量計算模型對鹽城海濱濕地丹頂鶴生境圖中的覆被類型進行計算，得到各熱點地區(qū)歷年生境質量因子值?？傮w上，每個熱點地區(qū)的生境質量都呈現出分時段、不同程度的下降趨勢。除了灌東地區(qū)，其余地區(qū)在1991-2000年間生境質量下降的十分明顯且幅度較大。

干擾因子的變化是另外三種生境質量因子變化的基礎和根源。干擾主要指人類活動的影響，研究區(qū)的干擾表現為圍墾后的水產養(yǎng)殖塘、鹽田、耕地的生產活動以及建設用地擴充的社會活動的影響。干擾程度的增加首先引起水分因子的變化，而水分因子是決定植被以及水生動物種類與數量的關鍵因素，這樣勢必會影響丹頂鶴生境的蓋度和食物因子。

QF、QW、QC有出現很小幅度逆增長情況，這是因為雖然適宜生境面積減少，但是以淤泥光灘、米草濕地、耕地為代表的非生境轉換為水產養(yǎng)殖塘，不僅彌補了因適宜生境縮減使某種生境質量因子下降，甚至會使這種生境質量超過以往水平。但是這種某類生境質量暫時性的逆增長并不能代表這一階段全區(qū)的生境質量上升。AQ是綜合了四種生境因子的情況而得到的，它能削弱因某種生境因子突變的浮動，因而能夠更為客觀地反映各個地區(qū)丹頂鶴生境質量的情況。AQ值在每個熱點地區(qū)總體上呈現下降的趨勢，這表明鹽城海濱濕地丹頂鶴生境在逐漸地退化，生境質量逐漸降低。

2.4濕地資源利用變化對丹頂鶴生境質量的影響

2.4.1濕地資源利用變化與丹頂鶴生境質量的相關關系

綜合八個區(qū)的總體情況（見表3），覆被類型與丹頂鶴生境因子的線性逐步回歸模型都達到顯著性水平（P<0.05）。其中，綜合因子（AQ） 主要與蘆葦濕地、堿篷濕地呈極顯著的正相關，且蘆葦濕地的貢獻率總體上遠大于堿篷濕地。從其它4個生境質量單因子的影響情況來看，蘆葦與堿蓬濕地對食物因子（QF）有顯著正相關性性，水產養(yǎng)殖塘、耕地、淤泥灘、米草和建設用地對食物因子顯著負相關性。 水分因子（QW）主要與蘆葦、堿蓬、米草、耕地呈現極顯著的相關關系，且QW受到這些覆被類型的影響很大，其中米草、耕地呈顯著負相關。覆被蓋度因子（QC）主要與蘆葦和堿篷濕地呈極顯著的正相關性，其中6個熱點區(qū)的蘆葦的貢獻率都大于0.9，而堿蓬只有在東川區(qū)貢獻率大于0.9，由此可見蘆葦對于丹頂鶴的隱蔽作用有著不可替代作用。干擾因子（QD）主要與蘆葦和堿蓬濕地、淤泥灘呈極顯著正相關，說明這幾類覆被類型對丹頂鶴所產生的干擾少，而水產養(yǎng)殖塘、耕地則為顯著負相關關系。

2.4.2濕地資源利用變化對丹頂鶴生境質量的綜合作用

生境質量因子與土地利用/覆被類型典型相關分析的運行結果見表4。5個典型相關系數皆達到顯著差異（P<0.05）。其中，第一個典型相關系數為0.994，其特征值能解釋的變異量為76.71%；第二個典型相關系數為0.970，特征值能解釋的變異量14.42%。因前兩個典型變量的累積解釋變量能力已經達到90%了，故取前兩個典型變量進行分析。

第1個典型變量將干擾因子從其生境因子中區(qū)分出來，其典型載荷為0.786，自變量組中與之相對應的解釋變量主要是鹽田、建筑用地和水產養(yǎng)殖塘（相應的典型載荷分別為-0.929，-0.812和-0.682）。丹頂鶴越冬生境干擾因子與鹽田、建筑用地和水產養(yǎng)殖塘面積均呈負相關，這表明丹頂鶴所受到的干擾主要來自于人為干擾，即人類參與的覆被類型面積越大，丹頂鶴受到干擾的程度就越大。

第2個典型變量將水分因子、覆被蓋度因子、食物因子、綜合因子從其他因子中區(qū)分出來，其典型載荷分別為0.846，0.859，0.755，0.857，之相對應的解釋變量主要是蘆葦濕地和堿篷濕地面積（相應的典型載荷分別為0.874和0.710），且均為正相關。這表明丹頂鶴基本生存主要依賴于以蘆葦濕地和堿篷濕地所代表的原生濕地覆被類型，為丹頂鶴提供水分、食物和隱蔽條件，成為綜合生境質量最好的覆被類型，是丹頂鶴越冬最為理想的生境類型。

3結論與討論

本研究根據鹽城海濱濕地熱點地區(qū)覆被類型的特點，將其劃為自然濕地、人工濕地、非濕地所代表的濕地類型以及適宜生境、補充生境、非生境所代表的生境類型，分析兩者的時空動態(tài)變化；并通過生境質量評價模型計算并分析丹頂鶴生境質量的時空變化；最后利用逐步回歸模型和典型相關分析探究鹽城海濱濕地資源利用變化對丹頂鶴越冬生境的影響。研究結果如下：

研究區(qū)土地利用/覆被在1991-2010年間呈現出顯著的變化。自然濕地面積逐年持續(xù)減少，降幅達59%。人工濕地面積持續(xù)增加，增幅達152%，非濕地面積先是持續(xù)上升到后期有所減少總體呈上升趨勢，增幅達163%。不同熱點地區(qū)總體變化趨勢相似，但變化速率具有差異性。丹頂鶴適宜生境面積持續(xù)下降，降幅達84%，補充生境的面積持續(xù)增長，增幅達152%。非生境則總體仍呈上升趨勢，增幅達24%。每個熱點地區(qū)的生境質量都呈現出分時段、不同程度的下降趨勢。

多數地區(qū)在1991-2000年間生境質量下降的十分明顯且幅度較大。總體上，丹頂鶴的生境因子變化主要表現為干擾強度加重，干擾因子的變化是另外三種生境質量因子變化的基礎和根源。除了灌東地區(qū)，其余地區(qū)在1991-2000年間生境質量下降的十分明顯且幅度較大。

生境質量的單因子分析（逐步回歸）發(fā)現，蘆葦和堿蓬濕地對綜合質量因子和單因子的影響均比較顯著，但同時也發(fā)現，除鹽田和河流與生境質量因子無顯著關系外，其它濕地及其利用類型或多或少都對各生境因子不同程度的影響，這說明生境質量是受多種利用和覆被類型的綜合影響。綜合作用分析（典型相關）結果表明，干擾是影響丹頂鶴生境質量的決定性因子，而鹽田、建筑用地和水產養(yǎng)殖塘所產生的干擾是不利于生境質量提高的覆被類型；蘆葦濕地和堿蓬濕地對丹頂鶴各種生境因子都有顯著影響，主要發(fā)揮改善和提高生境質量的作用。丹頂鶴所受到的干擾主要來自于人類管理活動，丹頂鶴主要的生境是蘆葦濕地和堿篷濕地所代表的原生濕地覆被類型。

可以看出，僅20年來鹽城海濱濕地資源利用變化劇烈，各種利用與覆被類型對丹頂鶴越冬生境質量均有不同程度的影響。其中，蘆葦濕地和堿篷濕地作為丹頂鶴越冬最適宜生境，宜進一步加大保護力度；鹽田和水產養(yǎng)殖塘等人工濕地作為補充生境，雖然在一定程度上為丹頂鶴提供了食物和水分，但其經營管理活動所產生的干擾則影響了生境質量，因而需減少其在越冬季節(jié)的干擾活動。

值得討論的是，采用連續(xù)遙感影像數據為基礎數據雖能更為真實地反映濕地演變的動態(tài)，但對數據的精確解譯提出了更高的要求且工作量明顯增大。另外，對于干擾因子的內涵，本文僅從利用類型的內部經營管理活動的干擾強度上來進行界定的，而外部干擾，比如道路、建設用地等對生境的干擾輻射的因素并未考慮在內，故在進一步研究中仍需將格局性和類型組分型的因子加以綜合考慮。總體而言，雖然本研究有一些需要進一步深化完善的方面，但還是較為客觀地反映濕地資源開發(fā)利用的變化特點及其對丹頂鶴越冬生境質量的影響，因而對鹽城海濱濕地的保護與開發(fā)管理仍有著積極的意義。

（編輯：溫武軍）

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