黃河口岸線變遷對(duì)潮灘鹽沼景觀格局變化的影響

孫萬(wàn)龍，孫志高，盧曉寧，王苗苗，王　偉

1福建師范大學(xué)，地理研究所，濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州　3500072中國(guó)科學(xué)院海岸帶煙臺(tái)海岸帶研究所，煙臺(tái)　2640033中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京　1000494成都信息工程學(xué)院，資源環(huán)境學(xué)院，成都　6102255魯東大學(xué)，地理與規(guī)劃學(xué)院，煙臺(tái)　264025

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黃河口岸線變遷對(duì)潮灘鹽沼景觀格局變化的影響

孫萬(wàn)龍1，2，3，孫志高1，2，*，盧曉寧4，王苗苗4，王偉5

1福建師范大學(xué)，地理研究所，濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州350007
2中國(guó)科學(xué)院海岸帶煙臺(tái)海岸帶研究所，煙臺(tái)264003
3中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049
4成都信息工程學(xué)院，資源環(huán)境學(xué)院，成都610225
5魯東大學(xué)，地理與規(guī)劃學(xué)院，煙臺(tái)264025

摘要:基于2001、2005和2010年3期TM遙感影像，運(yùn)用GIS技術(shù)，分析了黃河三角洲不同區(qū)域(Ⅰ區(qū)，刁口段;Ⅱ區(qū)，東營(yíng)港及臨近岸段;Ⅲ區(qū)，河口段;Ⅳ區(qū)，南部萊州灣岸段)潮灘鹽沼的景觀演變與海岸線變遷的動(dòng)因關(guān)系。結(jié)果表明，岸線變遷直接決定了潮灘鹽沼面積的增長(zhǎng)或縮減，但其在不同區(qū)域的影響程度差異較大。2001—2010年，Ⅰ區(qū)由于1976年以后刁口流路廢棄、水沙輸入量銳減導(dǎo)致其岸線持續(xù)蝕退，潮灘面積銳減明顯(減少57.64 km2，減少率25.94％);Ⅲ區(qū)由于1976年以后黃河由清水溝或清8汊入海，河口區(qū)域的持續(xù)淤積狀態(tài)使得岸線持續(xù)增長(zhǎng)，潮灘面積增加顯著(增加66.17 km2，增長(zhǎng)率17.39％);而Ⅱ區(qū)由于海堤修建及港口建設(shè)等人類活動(dòng)影響，岸線基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，潮灘面積變化不大，Ⅳ區(qū)潮灘面積持續(xù)增加。不同區(qū)域潮灘鹽沼景觀格局隨距海遠(yuǎn)近均呈明顯帶狀分布，依次為蘆葦鹽沼、堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼、堿蓬鹽沼和光灘。2001—2010年，不同景觀類型之間存在明顯轉(zhuǎn)移，光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼的面積持續(xù)減少(分別減少6.02、18.39和99.20 km2，減少率為4.61％、12.86％和50.11％)，堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼的面積整體呈增加趨勢(shì)(增加35.50 km2，增長(zhǎng)率為24.99％)。研究發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的景觀類型均隨岸線的淤積或蝕退而發(fā)生向海或向陸的演替，岸線變遷是影響不同區(qū)域潮灘鹽沼景觀格局的決定因素，而黃河調(diào)水調(diào)沙工程的長(zhǎng)期實(shí)施對(duì)于近年來(lái)河口段岸線的變遷以及鹽沼植被景觀類型的演變具有深刻影響。

關(guān)鍵詞:岸線變遷;黃河口;潮灘鹽沼;景觀格局

孫萬(wàn)龍，孫志高，盧曉寧，王苗苗，王偉.黃河口岸線變遷對(duì)潮灘鹽沼景觀格局變化的影響.生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36(2): 480-488.

Sun W L，Sun Z G，Lu X N，Wang M M，Wang W.Relationship between coastline changes and the landscape pattern heterogeneity of the salt marshes in the Yellow River Delta，China.Acta Ecologica Sinica，2016，36(2): 480-488.

潮灘主要分布于海陸交界的淡咸水交匯地帶，是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，其在區(qū)域生態(tài)安全、人類生存環(huán)境及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都具有重要作用［1］。潮灘的形成與發(fā)育主要受潮流和泥沙的影響，海潮潮位的變化和水文泥沙運(yùn)移的不同決定了潮灘地貌及景觀格局分布［2-3］。海岸線作為潮流和泥沙差異最直觀的體現(xiàn)，其變遷在一定程度上決定了潮灘土壤的水鹽狀況，而水鹽狀況是影響潮灘鹽沼植被發(fā)育和演替的決定性因子［4-6］，因而岸線變遷對(duì)潮灘鹽沼植被景觀格局的形成具有重要影響。

黃河口潮灘鹽沼屬于典型的平原型淤泥質(zhì)潮灘，在自然和人為影響下其景觀結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化。目前，關(guān)于黃河三角洲的景觀演變已開展大量研究，且這些研究已涉及區(qū)域濕地景觀格局動(dòng)態(tài)變化［7］、河口區(qū)域沖淤變化和灘涂演變［8-9］、自然驅(qū)動(dòng)下海岸線變遷［10-12］以及人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域景觀格局變化的影響［13］等。盡管這些研究已從不同角度揭示了黃河三角洲濕地的景觀演變特征，但關(guān)于岸線變遷對(duì)不同區(qū)域潮灘鹽沼景觀格局異質(zhì)性的研究還比較缺乏，而關(guān)于不同區(qū)域岸線變遷與潮灘植被景觀格局異質(zhì)性之間的動(dòng)因關(guān)系研究還較少。此外，自2002年開始實(shí)施的黃河調(diào)水調(diào)沙工程在水沙輸運(yùn)、防洪沖淤和改善河口生態(tài)等方面取得了明顯成效，但就調(diào)水調(diào)沙工程長(zhǎng)期實(shí)施對(duì)于河口區(qū)域岸線變遷和潮灘景觀異質(zhì)性影響的研究還鮮有報(bào)道。鑒于此，基于2001、2005和2010年3期TM遙感影像，運(yùn)用GIS技術(shù)，分析了黃河三角洲不同區(qū)域(Ⅰ區(qū)，刁口段;Ⅱ區(qū)，東營(yíng)港及臨近岸段;Ⅲ區(qū)，河口段;Ⅳ區(qū)，南部萊州灣岸段)潮灘鹽沼的景觀演變與海岸線變遷的動(dòng)因關(guān)系，研究結(jié)果可為黃河口潮灘鹽沼的保育與科學(xué)管理提供重要科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)域和研究方法

1.1研究區(qū)域

現(xiàn)代黃河三角洲(37°40' N—38°10' N，118°41' E—119°16' E)主要位于東營(yíng)市和濱州市境內(nèi)，屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)。該區(qū)年平均氣溫12.1℃，無(wú)霜期196 d，≥10℃的年積溫約4300℃，年均蒸發(fā)量1962 mm，年均降水量為551.6 mm，70％的降水集中于7、8月，其獨(dú)特的地理位置和氣候特征在世界范圍內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的代表性。研究區(qū)土壤類型主要為隱域性潮土和鹽土［14］，植被以鹽生植被為主，植物種群組成簡(jiǎn)單，主要以蘆葦(Phragmites australis)、檉柳(Tamarix chinensis)、堿蓬(Suaeda salsa)為主。本文選取現(xiàn)代黃河三角洲的潮灘鹽沼作為研究對(duì)象，通過遙感水邊線確定海岸線范圍，以平均高潮線和低潮線作為潮灘鹽沼的分界線，其中3期圖像均以2001年的平均高潮線為陸上分界線以保證陸上面積的一致。

1.2研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用黃河三角洲2001、2005和2010年空間分辨率為30 m的3期TM影像數(shù)據(jù)、1∶5萬(wàn)地形圖數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)踏勘數(shù)據(jù)。以ArcGIS和ENVI為技術(shù)平臺(tái)，通過目視解譯對(duì)研究區(qū)域景觀類型進(jìn)行劃分(通過野外現(xiàn)場(chǎng)踏勘檢驗(yàn)，遙感影像解譯精度均在85％以上)。3期TM影像所使用的坐標(biāo)系均為高斯-克呂格6度分帶的北京1954坐標(biāo)系。利用ArCGIS軟件的空間分析中的疊加分析功能計(jì)算景觀類型轉(zhuǎn)移和變化趨勢(shì)。水沙數(shù)據(jù)來(lái)源于黃河水利委員會(huì)2001—2010年黃河水沙公報(bào)。

1.2.2景觀分類

景觀格局演變的研究需要確定一個(gè)景觀分類標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分類，從而實(shí)現(xiàn)不同時(shí)期景觀格局的比較研究。本文參照國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)研究［15-18］，參照Ramsar《濕地公約》中的濕地定義，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況和本研究目的，將黃河口潮灘鹽沼區(qū)域的景觀分類系統(tǒng)確定為光灘(BF)、堿蓬鹽沼(JP)、堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼(JCL)、蘆葦鹽沼(LW)、鹽堿地(YJ)、河庫(kù)溝渠(HG)、潮溝(TC)、鹽田養(yǎng)殖池(YZ)和居民工礦用地(JG)9種類型。根據(jù)黃河三角洲濱海區(qū)域沖淤演變規(guī)律，將研究區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)，即Ⅰ區(qū)(刁口段)，Ⅱ區(qū)(東營(yíng)港及附近岸段)，Ⅲ區(qū)(河口段)，Ⅳ區(qū)(南部萊州灣岸段)(圖1)。

圖1　2001—2010年黃河三角洲海岸線變遷Fig.1 Changes of coastline in the Yellow River Delta during 2001—2010

2　結(jié)果

2.1岸線變遷與潮灘鹽沼面積變化

2001—2010年，黃河三角洲岸線總長(zhǎng)度增長(zhǎng)，增長(zhǎng)量為22.13 km，增長(zhǎng)率平均為2.21 km/a(表1)。其中，2001—2005年增長(zhǎng)了13.60 km，年均增長(zhǎng)率為2.72 km/a; 2005—2010年增長(zhǎng)了8.53 km，年均增長(zhǎng)率為1.71 km/a。就不同區(qū)域而言，Ⅲ區(qū)(河口段)岸線整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但僅其北汊沙嘴區(qū)域呈向海淤積趨勢(shì)，而偏南的大沙嘴則呈持續(xù)侵蝕狀態(tài)。Ⅰ區(qū)(刁口段)岸線整體呈減少趨勢(shì)，而Ⅱ區(qū)(東營(yíng)港及附近岸段)和Ⅳ區(qū)(南部萊州灣岸段)的岸線相對(duì)穩(wěn)定，其增長(zhǎng)或縮小均不明顯。就潮灘面積而言，2001、2005和2010年潮灘鹽沼面積分別為652.03 km2，672.17 km2和673.75 km2，研究時(shí)期內(nèi)年均增長(zhǎng)2.17 km2，年增長(zhǎng)率為0.33％(表1)。其中，2001—2005年潮灘鹽沼面積增加20.14 km2，年均增長(zhǎng)率為0.62％，高于2005—2010年潮灘面積的年均增長(zhǎng)率(0.05％)。與岸線變遷規(guī)律一致，潮灘鹽沼面積的變化主要發(fā)生在Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)。其中Ⅰ區(qū)潮灘鹽沼面積由2001年的222.18 km2縮減為2005年的174.06 km2，并持續(xù)縮減為2010年的164.54 km2，年均縮減5.76 km2。Ⅲ區(qū)由2001年的380.54 km2持續(xù)增加為2010年446.71 km2，年均增長(zhǎng)6.62 km2。比較而言，2001—2005年Ⅰ區(qū)潮灘鹽沼年均縮減率為4.33％，高于2005—2010年的年均縮減率(1.09％)。2001—005年Ⅲ區(qū)潮灘鹽沼的年平增長(zhǎng)率為3.17％，高于2005—2010年Ⅲ區(qū)潮灘鹽沼面的年平均增長(zhǎng)率(0.26％)。Ⅱ區(qū)在2001—2010年的潮灘鹽沼面積略有減少(3.16 km2)，處于基本穩(wěn)定狀態(tài);Ⅳ區(qū)在2001—2010年的潮灘鹽沼面積則持續(xù)增加，年平均增加1.64 km2。

表1　海岸線長(zhǎng)度與潮灘鹽沼面積變化Table 1 Changes of coastline and salt marsh in the Yellow River Delta

2.2潮灘鹽沼景觀類型分布

不同區(qū)域潮灘鹽沼主要景觀類型分布均表現(xiàn)為隨距海遠(yuǎn)近呈明顯帶狀分布，由近及遠(yuǎn)依次為光灘、堿蓬鹽沼、堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼和蘆葦鹽沼(圖2)。

圖2　不同時(shí)期黃河口潮灘鹽沼景觀類型分布Fig.2 Landscape distribution of salt marshes in the Yellow River Delta in 2001，2005 and 2010

2001、2005和2010年3個(gè)時(shí)期不同景觀類型的面積分布及所占比例基本一致，其中，2001年面積及比例最大的景觀類型為蘆葦鹽沼(30.36％)，其次為光灘(23.76％)、堿蓬鹽沼(21.93％)和堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼(21.75％)，2005年面積及比例最大的景觀類型為堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼(21.75％)，其次為光灘(22.34％)、蘆葦鹽沼(20.56％)和堿蓬鹽沼(19.83％)，2010年面積及比例最大的景觀類型為堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼(26.36％)，其次為光灘(21.86％)、堿蓬鹽沼(18.50％)和蘆葦鹽沼(14.66％)，4種景觀類型面積占區(qū)域潮灘面積的80％以上。2001—2010年，光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼呈持續(xù)減少趨勢(shì)，面積分別由2001年的154.93、143.02 km2和197.95 km2減少為2010年的147.31、124.63 km2和98.75 km2，年均減少率為0.49％、1.29％和5.01％，堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼則呈波動(dòng)變化，面積由2001年的142.08 km2增加為2005年的186.03 km2，到2010年略微減少為177.58 km2。就其他景觀類型而言，研究時(shí)期內(nèi)的鹽田養(yǎng)殖池、河庫(kù)溝渠、鹽堿地以及居民工礦用地的面積均呈不同程度的增長(zhǎng)，且以鹽田養(yǎng)殖池的增長(zhǎng)速率最快(2010年較2001年增長(zhǎng)了23.18倍)。河庫(kù)溝渠和居民工礦用地的面積及比例亦呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)(所占比例分別增長(zhǎng)了8.08％和0.78％)。

2.3潮灘鹽沼景觀動(dòng)態(tài)變化

整體來(lái)說(shuō)，光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼面積在2001—2005年間呈減少趨勢(shì)(表2、圖3)。

表2　潮灘鹽沼景觀類型分布Table 2 The landscape distribution of coastal marsh in the Yellow River Delta

比較而言，Ⅰ區(qū)光灘面積的減少最為劇烈，由51.31 km2減少為39.07 km2，減少率為23.85％。而Ⅲ區(qū)的光灘面積存在一定程度的增長(zhǎng)，5年間增長(zhǎng)了10.94 km2。與此同時(shí)，Ⅰ區(qū)的蘆葦鹽沼景觀面積減少了15.23 km2，Ⅲ區(qū)減少了43.15 km2，這兩個(gè)區(qū)域貢獻(xiàn)了潮灘蘆葦鹽沼面積變化的97.76％。堿蓬鹽沼變化同樣發(fā)生Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)，其中Ⅰ區(qū)堿蓬鹽沼減少16.65 km2，而Ⅲ區(qū)堿蓬鹽沼增加6.10 km2。相比之下，Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)的光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼面積的變化均不明顯。在景觀轉(zhuǎn)化方面，因海岸蝕退造成的光灘面積減少了35.24 km2，占其全部轉(zhuǎn)移面積的40.03％。同時(shí)，約有57.45 km2的光灘隨植被演替轉(zhuǎn)換為堿蓬鹽沼、堿蓬-檉柳-鹽沼鹽沼和蘆葦鹽沼，轉(zhuǎn)換面積分別為7.54、22.20 km2和12.71 km2。蘆葦鹽沼主要轉(zhuǎn)換為堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼，轉(zhuǎn)換面積為43.27 km2，占其全部轉(zhuǎn)移面積的43.19％，另有36.47 km2的蘆葦鹽沼轉(zhuǎn)換為鹽田養(yǎng)殖池，占其全部轉(zhuǎn)移面積的36.40％。堿蓬鹽沼減少主要是轉(zhuǎn)化為堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼(31.67 km2)和光灘(23.66 km2)的緣故。2001—2005年，Ⅰ區(qū)堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼略有減少(3.32 km2)，Ⅲ區(qū)堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼則呈明顯增加(46.45 km2)，這兩個(gè)區(qū)域貢獻(xiàn)了潮灘堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼面積變化的98.13％。Ⅲ區(qū)堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼的增長(zhǎng)主要取決于蘆葦鹽沼的轉(zhuǎn)化(43.27 km2)，占新增面積的41.18％(表3)。

表3　2001—2005年潮灘景觀類型面積轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 Landscape conversion matrix of coastal wetland in the Yellow River Delta from 2001 to 2010

2005—2010年，光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼面積繼續(xù)減少。就不同區(qū)域而言，Ⅰ區(qū)的光灘面積繼續(xù)減少，由39.07 km2減少為31.39 km2。Ⅲ區(qū)的光灘面積在此間增長(zhǎng)了1.62 km2，增加量較2001—2005年低9.32 km2。與此同時(shí)，Ⅰ區(qū)的蘆葦鹽沼面積減少了7.64 km2，而Ⅲ區(qū)的蘆葦鹽沼面積減少了31.63 km2，這兩個(gè)區(qū)域貢獻(xiàn)了潮灘蘆葦鹽沼面積變化的99.47％。堿蓬鹽沼變化同樣發(fā)生Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)，其中Ⅰ區(qū)堿蓬鹽沼減少5.63 km2，而Ⅲ區(qū)堿蓬鹽沼減少6.40 km2。相比之下，Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)的光灘、堿蓬鹽沼和蘆葦鹽沼面積的變化均不明顯。在景觀轉(zhuǎn)換方面，因海岸蝕退造成的光灘面積減少了34.19 km2，占其全部轉(zhuǎn)移面積的42.35％。同時(shí)，約有46.54 km2的光灘隨植被演替轉(zhuǎn)化為堿蓬鹽沼、堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼和蘆葦鹽沼，轉(zhuǎn)化面積分別為25.85、9.73 km2和5.42 km2。蘆葦鹽沼減少的主因是轉(zhuǎn)化為堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼，轉(zhuǎn)化面積為45.04 km2，占全部轉(zhuǎn)移面積的50.33％，另外，蘆葦鹽沼中有33.87 km2轉(zhuǎn)化為河庫(kù)溝渠，占其全部轉(zhuǎn)移面積的37.85％。堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼在此間略減的原因主要是轉(zhuǎn)化為堿蓬鹽沼(33.64 km2)和蘆葦鹽沼(27.13 km2)(表3)。

比較而言，Ⅰ區(qū)4種主要景觀類型隨岸線的變化規(guī)律基本一致，均表現(xiàn)為持續(xù)向陸方向變化。其中，光灘向陸平均移動(dòng)2.58 km，堿蓬鹽沼向陸平均移動(dòng)距離為1.79 km，堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼和蘆葦鹽沼向陸平均移動(dòng)距離分別為1.42km和1.12 km，光灘受岸線變化的影響最大。在Ⅲ區(qū)，4種景觀類型均表現(xiàn)為持續(xù)向海方向變化。其中，光灘平均向海推進(jìn)距離為2.58 km，堿蓬鹽沼向海平均推進(jìn)距離為1.95 km，堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼和蘆葦鹽沼向海平均推進(jìn)距離分別為2.16km和1.32km，亦是光灘受岸線變化的影響最大。此外，Ⅲ區(qū)在2001—2005年的岸線淤積速率(229.55 m/a)低于2005—2010年(287.25 m/a)，這可能與黃河調(diào)水調(diào)沙的長(zhǎng)期實(shí)施有關(guān)。

圖3　不同時(shí)期景觀類型向海和向陸方向擴(kuò)張/收縮趨勢(shì)Fig.3 Expansion/contraction trends of landscape to seaward and to landward direction in 2001，2005，2010以2001年海岸線為基準(zhǔn)線，計(jì)算不同時(shí)期不同景觀類型距離海岸線的平均距離，其中向陸方向?yàn)樨?fù)，向海方向?yàn)檎?/p>

2.4相關(guān)性分析

對(duì)研究年份內(nèi)潮灘濕地面積與年輸沙量、年輸水量及岸線長(zhǎng)度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，濕地面積與黃河年輸沙量(r=0.855*)和區(qū)域海岸線長(zhǎng)度(r=0.910*)達(dá)到了極顯著正相關(guān)水平(P＜0.01)，而其與黃河年輸水量(r=0.226)之間的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平(P＞0.05)?？梢?，黃河入海泥沙量和海岸線長(zhǎng)度對(duì)潮灘濕地面積的影響程度要高于黃河年輸水量對(duì)潮灘濕地面積的影響程度。

3　討論

黃河三角洲是中國(guó)乃至世界各大河三角洲中海陸變遷最活躍的地區(qū)，其面積在河流泥沙淤積和海洋動(dòng)力侵蝕的雙重作用下逐年發(fā)生變化［19］。黃河三角洲各海岸段的淤積與侵蝕歷史各不相同，各海岸段的底質(zhì)、地形、地貌、水動(dòng)力學(xué)特征、沖淤狀態(tài)等各有差別［20］，由此導(dǎo)致其岸線變化及潮灘鹽沼面積具有明顯的空間異質(zhì)性。北部刁口段(Ⅰ區(qū))屬蝕退型海岸，該岸段自黃河1976年改道清水溝流路后，由于失去了泥沙來(lái)源的有效補(bǔ)給，加之沉積物以粉砂為主，呈較松散狀態(tài)，穩(wěn)定性較差［21］，極易受到海洋動(dòng)力侵蝕而導(dǎo)致岸線蝕退以及潮灘鹽沼面積的減少。盡管近幾年的侵蝕速率已有所降低，但仍屬侵蝕較強(qiáng)烈的岸段［5］。本研究亦得到類似的研究結(jié)果，2001—2010年Ⅰ區(qū)潮灘鹽沼面積持續(xù)減少，且2001—2005年的減少速率高于2005—2010年潮灘鹽沼的減少速率。研究還表明，2001—2010年Ⅲ區(qū)潮灘鹽沼面積持續(xù)增加，且2001—2005年的增加速率高于2005—2010年潮灘鹽沼的增加速率。現(xiàn)行河口段(Ⅲ區(qū))的岸線變遷與潮灘鹽沼面積變化取決于兩方面原因:一是清水溝流路自1996年改道清8汊后，老河口因失去水沙供應(yīng)，區(qū)域海洋水動(dòng)力作用使其受到持續(xù)侵蝕。又因該區(qū)的泥沙顆粒較細(xì)，極易被波浪掀起，從而引起口門附近淤積緩慢，而老河口附近近于往復(fù)流，流速較大，造成岸段進(jìn)一步侵蝕后退［8］;二是河口段改道清8汊之后，黃河攜帶泥沙向海淤積－延伸－擺動(dòng)和侵蝕同時(shí)存在，侵蝕速率較慢，該區(qū)域總體呈淤積狀態(tài)。黃河入海水沙量年際變化是Ⅲ區(qū)岸線的淤積和潮灘鹽沼面積變化的重要影響因素。據(jù)利津站水沙觀測(cè)數(shù)據(jù)可知(圖4)，自2002年開始的調(diào)水調(diào)沙工程極大的增加了黃河的水沙輸運(yùn)能力，其年總徑流量和年輸沙量分別由2001年的46.53億m3和0.20億t增加為2010年的195.63億m3和1.68億t，這顯著增加了黃河河口段的淤積速率。其中，2001—2005年黃河入海年平均輸沙量為1.78億t，高于2005—2010年的年平均輸沙量(1.33億t)，這在一定程度上解釋了現(xiàn)行河口段2001—2005年的增加速率高于2005—2010年的原因。在本研究中，東北部東營(yíng)港及附近岸段(Ⅱ區(qū))屬于基本穩(wěn)定岸段，這是該區(qū)域由于防潮岸堤的構(gòu)建，使海岸蝕退得到了有效控制，另外有研究表明［9］，受渤海冷流南下的影響，現(xiàn)行河口區(qū)域的入海水沙通過潮流和風(fēng)力的作用難以輸運(yùn)到Ⅱ區(qū)導(dǎo)致區(qū)域潮灘未出現(xiàn)淤積。本研究中，萊州灣岸段(Ⅳ區(qū))潮灘鹽沼面積在研究時(shí)期內(nèi)略有增加，這種變化一方面由于防潮岸堤的構(gòu)建，使海岸蝕退得到了有效控制;另一方面可能是由于清水溝區(qū)域持續(xù)蝕退，侵蝕的泥沙在水動(dòng)力作用下不斷輸運(yùn)到Ⅳ區(qū)而導(dǎo)致該區(qū)域面積呈增加的趨勢(shì)［16］。

圖4　2001—2010年黃河入海年總徑流量和年總輸沙量Fig.4 Annual runoff and sediment discharge of the Yellow River Delta from 2001 to 2010以2001年海岸線為基準(zhǔn)線，計(jì)算不同時(shí)期不同景觀類型距離海岸線的平均距離，其中向陸方向?yàn)樨?fù)，向海方向?yàn)檎?/p>

岸線變遷直接導(dǎo)致了潮灘鹽沼沉積物水分、鹽分以及理化性質(zhì)的差異，進(jìn)而決定了植被分布的景觀格局。已有研究表明，黃河三角洲潮灘鹽沼的鹽分含量和海拔均表現(xiàn)出明顯的空間分異，其在岸線垂直方向上的分布代表了鹽生植被的演替序列，這導(dǎo)致黃河口潮灘鹽沼植被分布表現(xiàn)為隨距海遠(yuǎn)近和海拔高低呈明顯帶狀分布［3］。這與本研究不同區(qū)域內(nèi)隨距海遠(yuǎn)近不同，光灘、堿蓬鹽沼、堿蓬-檉柳-蘆葦鹽沼和蘆葦鹽沼呈明顯帶狀分布的研究結(jié)果相一致。李興東對(duì)黃河三角洲植物群落與環(huán)境因子間對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究表明，植被的動(dòng)態(tài)變化與沉積物水鹽及有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化顯著相關(guān)，而水鹽動(dòng)態(tài)是植被演替的重要制約因素［22-24］。吳志芬等對(duì)該區(qū)鹽生植被與土壤鹽分的定量研究表明，鹽生植被的類型、空間分布、植株所含化學(xué)成分、生物累積強(qiáng)度以及演替等與土壤含鹽量密切相關(guān)［25］。從高鹽分的沿海光灘開始，隨距海距離增加，在鹽分有所降低情況下，較先形成一年生的鹽生堿蓬群落。隨著堿蓬群落的生長(zhǎng)以及灘面高程的增加，盡管地下水埋深增加，但沉積物鹽分并無(wú)太大改變。而檉柳等一些多年生鹽生植物由于種子萌發(fā)后可迅速形成發(fā)達(dá)根系，因此具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，使得堿蓬群落逐漸被檉柳所取代而演替為堿蓬－檉柳群落或檉柳群落。檉柳的生長(zhǎng)加快了沉積物的脫鹽過程，隨著沉積物鹽分的進(jìn)一步降低，一些耐鹽能力稍低的植物表現(xiàn)出更明顯的競(jìng)爭(zhēng)力，使得檉柳群落逐漸演替為檉柳-蘆葦群落。反之，隨著岸線蝕退，海水入侵以及沉積物鹽分的增加，上述植被正向演替將發(fā)生逆向演替代［26］。整體而言，在海岸淤積區(qū)域，隨著岸線向海推進(jìn)，植被類型表現(xiàn)出正向演替的趨勢(shì)且向海推進(jìn)，而在海岸蝕退區(qū)域，植被類型表現(xiàn)為逆向演替且向陸推進(jìn)，這與本研究不同區(qū)域中各景觀類型的轉(zhuǎn)移規(guī)律相一致。本文研究還發(fā)現(xiàn)，在河口淤積段，2001—2005年各植被類型向海方向演替的速率明顯低于2005—2010年，這可能與黃河調(diào)水調(diào)沙工程的長(zhǎng)期實(shí)施有關(guān)。前述可知，黃河自2002年調(diào)水調(diào)沙后，每年入海的水沙量大幅增加(圖4)，黃河入海的年總徑流量和年輸沙量由調(diào)水調(diào)沙工程之前的46.53億m3和0.20億t(2001年)急速增加為調(diào)水調(diào)沙之后的192.96億m3和3.69億t(2003年)，盡管2003年之后年輸沙量有一定程度的減少，但總體仍維持在較高的水平上(2009年最低為0.57億t)，而調(diào)水調(diào)沙之后黃河入海年總徑流量則一直穩(wěn)定在＞100億m3的水平。黃河入海水沙量的增加一方面加快了河口的淤積速率，導(dǎo)致黃河造陸速率加快，陸地面積的增加為植被快速發(fā)育和演替提供了基礎(chǔ);另一方面，由于黃河在調(diào)水調(diào)沙過程中攜帶大量淡水入海，大量淡水的輸入可在一定程度上降低新生潮灘的鹽分含量，從而更易于植被的發(fā)育與演替。

4　結(jié)論

(1)2001—2010年黃河三角洲海岸線總長(zhǎng)度增長(zhǎng)，研究區(qū)總面積增加。刁口段岸線侵蝕較嚴(yán)重，陸地面積持續(xù)減少;河口段岸段淤積和蝕退同時(shí)存在，但海岸線和濕地面積總體均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

(2)岸線變遷直接決定了潮灘鹽沼面積的增長(zhǎng)或縮減，但其在不同區(qū)域的影響程度差異較大，變化主要發(fā)生在Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)。岸線變遷明顯影響潮灘景觀格局的變化，植被類型的向海或向陸演替方向與岸線淤積或蝕退相一致。

(3)黃河調(diào)水調(diào)沙工程長(zhǎng)期實(shí)施一定程度上影響了河口段的淤積速率和植被景觀類型的演替速率。

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Relationship between coastline changes and the landscape pattern heterogeneity of the salt marshes in the Yellow River Delta，China

SUN Wanlong1，2，3，SUN Zhigao1，2，*，LU Xiaoning4，WANG Miaomiao4，WANG Wei5
1 Institute of Geography，Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical Process(Fujian Normal University)，Ministry of Education，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350007，China
2 Yantai Institute of Coastal Zone Research，Chinese Academy of Sciences，Yantai 264003，China
3 University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
4 Department of Resources and Environment，College of Information and Engineering，Chengdu 610225，China
5 Department of Geography and Planning，LuDong Univerisity，Yantai 264025，China

Abstract:Three TM remote-sensing images(2001，2005，and 2010)were analyzed using GIS technology to identify the relationships between coastline changes and the landscape evolution of salt marshes in different sub-regions(Ⅰ，Diaokou estuary sub-region;Ⅱ，Dongying harbor sub-region;Ⅲ，Current estuary sub-region;Ⅴ，Laizhou Bay sub-region)of thebook=556,ebook=284Yellow River Delta.The results showed that coastline change directly affected the increase or decrease of salt marshes in the coastal zone，but the influence intensities were considerably different in the four sub-regions.Between 2001 and 2010，the coastline in theⅠsub-region was eroding due to the significant decrease in runoff and sediment loading due to the abandonment of the Diaokou channel in 1976.In this sub-region，the area of salt marsh decreased by approximately 57.64 km2，or of 20.10％.As the Yellow River changed its exit to the sea from Qingshuigou between1976 and 1996 to Qing 8 since 1996，the coastline in theⅢsub-region has had a deposition and forward movement status due to the continuous runoff and sediment loading from the Yellow River.Between 2001 and 2010，the area of salt marsh increased by 66.17 km2，or 17.39％.Comparatively，the coastline and the area of salt marsh in theⅡsub-region has barely changed due to the great human activities，such as seawall and harbor constructions.In theⅣsub-region，the coastline also had a deposition and forward movement status between 2001 and 2010 and the area of salt marsh increased by 33.52 km2，or 95.22％.The landscape pattern showed obvious zonal distribution characteristics from the land to the sea，and the landscape types in a seaward direction were Phragmites australis salt marsh，Suaeda salsa-Tamarix chinensis-P.australis salt marsh，S.salsa salt marsh and mudflat，respectively.Between 2001 and 2010，significant changes to the different landscape types.The areas of mudflat，S.salsa salt marsh and P.australis salt marsh continuously decreased(the values decreased by 6.02 km2，18.39 km2，and 99.20 km2，with decreasing rates of 4.61％，12.86％，and 50.11％，respectively)，while that of S.salsa-T.chinensis-P.australis salt marsh generally increased(by 35.50 km2，or 24.99％).This study indicated that，the succession of landscape types in a seaward or landward direction coincided with the deposition or erosion of the coastal zone in the different sub-regions.The changes to coastline was the determinant factor affecting the landscape patterns in the different sub-regions，and the long-term implementation of“Water and sediment regulation project of the Yellow River”has also significantly changed the coastline and the succession of vegetation landscape types over recent years.

Key Words:coastline change，Yellow River Delta，salt marsh，landscape pattern

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: zhigaosun@ 163.com

收稿日期:2014-01-07;網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-06-10

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41371104，41171424，41103073);中國(guó)科學(xué)院“一三五”規(guī)劃生態(tài)突破項(xiàng)目(Y254021031);中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KZZD-EW-14);中國(guó)科學(xué)院人才專項(xiàng)(Y129091041)

DOI:10.5846/stxb201401070053