基于遙感數(shù)據(jù)的青海湖流域生物多樣性評(píng)價(jià)研究

張 明 歐陽琰

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

基于遙感數(shù)據(jù)的青海湖流域生物多樣性評(píng)價(jià)研究

張 明 歐陽琰

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

青海湖地區(qū)是我國青藏高原生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一。利用遙感技術(shù)手段配合地面調(diào)查，建立適合青海湖流域的生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)流域的生物多樣性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，流域內(nèi)生物多樣性最為豐富的區(qū)域主要分布在湖區(qū)的北部。這些區(qū)域共同特點(diǎn)是植被覆蓋度高，年降水量較多，河流分布密集，再加上人口密度低，載畜量低，沒有道路和旅游的影響，這些區(qū)域?yàn)閯?dòng)植物營造了一個(gè)良好的生存環(huán)境和發(fā)展空間。青海湖周邊地區(qū)、沙島、青海湖北岸、鳥島、倒淌河濕地等區(qū)域生物多樣性較低，亟需加強(qiáng)保護(hù)。

青海湖；濕地；生物多樣性；評(píng)價(jià)

生物多樣性可簡(jiǎn)單表述為生物之間的多樣化和變異性及物種生境的生態(tài)復(fù)雜性。濕地生物多樣性是所有濕地生物種類、種內(nèi)遺傳變異和它們生存環(huán)境的總稱，包括所有不同種類的動(dòng)物、植物、微生物及其所擁有的基因和它們與環(huán)境所組成的生態(tài)系統(tǒng)。萬本太等[1]研究了生物多樣性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法，開展了全國生物多樣性綜合評(píng)價(jià)。隨著衛(wèi)星平臺(tái)、傳感器的快速發(fā)展，遙感技術(shù)已成為區(qū)域或全球生物多樣性研究與評(píng)價(jià)的重要方法[2]，并得到有效的應(yīng)用與研究[3-5]。

目前，青海湖地區(qū)的生物多樣性面臨著人類活動(dòng)和自然環(huán)境惡化兩方面的威脅。本文在有關(guān)濕地生態(tài)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)青海湖流域的生物多樣性狀況進(jìn)行了調(diào)查。根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，在青海湖流域生物多樣性景觀尺度上開展生物多樣性評(píng)價(jià)，即通過對(duì)流域生物多樣性的景觀分布空間特征的評(píng)價(jià)來有效的促進(jìn)青海湖流域保護(hù)區(qū)合理規(guī)劃、生物棲息地選擇和實(shí)施生物多樣性有效管理；在野外實(shí)地考察和綜合利用各種自然資源調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，利用層次分析法建立了針對(duì)青海湖流域的多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)流域內(nèi)生物多樣性的空間格局和現(xiàn)狀特征進(jìn)行了詳細(xì)準(zhǔn)確地評(píng)估和分析。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 青海湖流域概況

青海湖位于青藏高原東北端，祁連山地的東南部，四周高山環(huán)繞。地理位置介于北緯36°32′～37°15′，東經(jīng) 99°36′～100°46′之間。湖東西長106km，南北最寬63km，周長約360km，湖面海拔3194m，湖水最深處26m，平均深度16m。近年來，青海湖泊水位經(jīng)歷了一個(gè)不斷下降的過程，2010年湖面面積4331km2。青海湖流域由青海及直接注入青海湖的50多條河流子域組成，面積29661km2。青海湖地區(qū)屬高原大陸性氣候，光照充足，干濕季分明，年均溫在0.3～1.1℃之間。湖區(qū)全年降水偏少，主要集中在5～9月份，雨熱同季，每年從11月中旬開始到翌年1月份氣溫為最低，此時(shí)全湖形成穩(wěn)定的冰蓋，冰封期年平 均為108～116d。青海湖湖水補(bǔ)給來源為河水，雨水及地下水，每年獲得徑流補(bǔ)給主要來自布哈河、沙柳河、烏哈阿蘭河和哈爾蓋河。

1.2 數(shù)據(jù)來源

遙感數(shù)據(jù)為2016年美國陸地資源衛(wèi)星Landsat的MSS影像與TM影像；利用青海湖流域1：5萬地形圖數(shù)字化，生成流域DEM，進(jìn)而計(jì)算坡度、提取青海湖流域界限和范圍；氣象和水文數(shù)據(jù)由青海省氣象局提供的2016年觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括天象站、剛察氣象站、海晏氣象站和共和氣象站，觀測(cè)數(shù)據(jù)有氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速、降水、地溫等。2016年開展一次青海湖流域野外考察，對(duì)流域內(nèi)典型的草地類型、森林類型和濕地類型進(jìn)行記錄，收集了流域內(nèi)草地樣方、森林樣方和濕地樣方資料，測(cè)定了樣方內(nèi)植被的高度、蓋度和生物量等數(shù)據(jù)，用差分GPS測(cè)量了每個(gè)樣方的空間坐標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

根據(jù)生物多樣性定義，生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系同樣遵循了科學(xué)性、系統(tǒng)性、可測(cè)性、層次性、穩(wěn)定性、針對(duì)性，實(shí)際操作中根據(jù)流域內(nèi)特有的生物種類，選擇對(duì)這些物種的自然生活環(huán)境和生活習(xí)性有針對(duì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，反映出青海湖流域特有的生物多樣性特點(diǎn)。在以往對(duì)青海湖流域生物多樣性研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地調(diào)查和流域內(nèi)自然保護(hù)區(qū)環(huán)境的具體情況，詳細(xì)分析了100余份野外采集的樣點(diǎn)資料，最終確定了對(duì)生物多樣性有重要影響的6類因素，分別是地形因素、植被因素、土地利用因素、氣候因素，水文因素和人類活動(dòng)因素。

圖1 青海湖流域生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 青海湖流域生物多樣性等級(jí)分布

青海湖流域生物多樣性指數(shù)共劃分為5個(gè)級(jí)別，生物多樣性豐富、生物多樣性較豐富、生物多樣性一般、生物多樣性不豐富和生物多樣性極不豐富，面積和比例依次分別為2639.01km2、10.40%，11916.75km2、46.95%，5708.25km2、22.49%，4168.02km2、16.42%，951.75km2、3.75%。

2.3 青海湖流域生物多樣性的空間分布

青海湖流域生物多樣性的空間分布規(guī)律為，從流域東南角的倒淌河區(qū)域開始，到湖區(qū)周邊一圈，然后再沿著布哈河口向西北發(fā)展，最后到布哈河的上游，整個(gè)東南—湖區(qū)—西北這一線的生物多樣性是全流域最差的區(qū)域，沿著這一線向東北西南兩邊擴(kuò)展，生物多樣性指數(shù)逐漸開始升高，離這一線越遠(yuǎn)的地方生物多樣性越豐富。

圖2 青海湖流域生物多樣性評(píng)價(jià)結(jié)果

青海湖流域生物多樣性極不豐富和不豐富的區(qū)域主要分布在湖區(qū)周邊尤其是湖區(qū)東部和北部，布哈河的河谷地帶以及流域東北部的高山區(qū)域；湖區(qū)周邊主要由于人類活動(dòng)頻繁，道路密集，旅游點(diǎn)和城鎮(zhèn)也多分布于此，人口密度大，耕地的擴(kuò)張，過度放牧，動(dòng)植物生存環(huán)境和發(fā)展空間遭到了巨大的破壞，生物種類急劇減少；布哈河的河谷地帶由于植被覆蓋較低，降水較少，沿著河流修建的道路影響，使得該區(qū)域棲息環(huán)境較為惡劣，生物種類分布有限；而流域東北的高山區(qū)域則由于海拔較高，地形起伏度大，溫度較低，植被覆蓋度差，使得這些區(qū)域不利于動(dòng)植物的生存和繁殖。在這些不豐富區(qū)域的外圍，道路城鎮(zhèn)的影響很小，人類活動(dòng)相對(duì)較少，在植被情況良好，地勢(shì)相對(duì)平坦區(qū)域生物多樣性的豐富程度相對(duì)較好。

而流域內(nèi)生物多樣性最為豐富的區(qū)域主要分布在湖區(qū)的北部，這些區(qū)域主要包括天峻縣東部的舟群鄉(xiāng)、江河鎮(zhèn)，剛察縣西部的吉爾孟鄉(xiāng)、泉吉鄉(xiāng)，區(qū)域共同特點(diǎn)是植被覆蓋度高，土地覆被情況多為草地、森林灌木，年降水量較多，河流分布密集，再加上人口密度低，載畜量低，沒有道路和旅游的影響，這些區(qū)域?yàn)閯?dòng)植物營造了一個(gè)良好的生存環(huán)境和發(fā)展空間。

3 結(jié)論與建議

從物種多樣性來看，青海湖湖泊周邊地區(qū)對(duì)于鳥類棲息地保護(hù)具有全球意義。但湖周邊地區(qū)又是旅游和人類生活的重點(diǎn)區(qū)域，由于近幾年旅游大力開發(fā)，道路的大量修建，人類活動(dòng)越來越頻繁，使得湖周邊地區(qū)的生物多樣性受到了嚴(yán)重的破壞，生物多樣性指數(shù)逐年下降，是全流域最低的區(qū)域之一。因此，湖周邊地區(qū)是整個(gè)青海湖流域生物多樣性保護(hù)和改善的重點(diǎn)區(qū)域。

沙島位于青海湖東北角，包括海宴灣及沙島腹地，有夏日腦湖、太陽湖、月牙湖、蘆葦湖等大小湖泊4處。該區(qū)域是世界瀕危物種普氏原羚活動(dòng)地，各湖泊內(nèi)每年春秋兩季大量遷徒鳥在此覓食棲息，成為候鳥遷徒的驛站。但近幾年，由于湖泊旅游的開發(fā)，草地圍欄，大量道路的修建以及沙地面積的不斷擴(kuò)大，阻斷了普氏原羚活動(dòng)的通道，造成普氏原羚活動(dòng)地的阻塞，隔絕種群間基因交流，遷徒候鳥的棲息和環(huán)境也受到干擾和破壞。該區(qū)域的生物多樣性受到了嚴(yán)重威脅，生物多樣性指數(shù)很低，也是需要重點(diǎn)保護(hù)和改善的區(qū)域之一。

青海湖北岸海晏縣和剛察縣境內(nèi)，甘子河、哈爾蓋河、沙柳河、泉吉河等主要河流入湖口均在此區(qū)域內(nèi)，青海湖65%的遷徒鳥在這里作為中轉(zhuǎn)站，甘子河至哈爾蓋河一帶有70多只世界瀕危物種普氏原羚生棲活動(dòng)，草搭鏈湖及其沼澤地內(nèi)有國家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物黑頸鶴繁殖育雛。但近幾年，河流截流用于農(nóng)田灌溉，造成河口濕地大量萎縮，水禽棲息環(huán)境受到破壞，湟魚洄游通道堵塞，親魚擱淺繁殖困難，魚鳥共生的生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。再加上城鎮(zhèn)的擴(kuò)張和人口的發(fā)展，該區(qū)域的生物多樣性指數(shù)是全流域最低的區(qū)域之一，生物多樣性遭到了嚴(yán)重破壞，亟需相關(guān)部門的保護(hù)和改善。

鳥島至黑馬河區(qū)域即環(huán)湖西路以東區(qū)段，聞名遐邇的青海湖鳥島，黑頸鶴棲息繁衍、大天鵝越冬的泉灣均在此區(qū)域內(nèi)，70%的大型繁殖水禽都集中在此段。近幾年，由于鳥島區(qū)域沙化和草場(chǎng)退化嚴(yán)重，使得鳥類的繁和棲息環(huán)境受到了破壞，生物多樣性呈現(xiàn)惡化的趨勢(shì)。

倒淌河濕地屬于保護(hù)區(qū)核心區(qū)，黑頸鶴、白鷺等珍禽在此棲息繁殖，小北湖及湖東種羊場(chǎng)場(chǎng)部以北沙山是普氏原羚的主要分布活動(dòng)區(qū)，環(huán)湖分布的普氏原羚70%集中于此，洱海是鳳頭潛鴨繁殖的主要地方，也是遷徒水禽的中轉(zhuǎn)站。近幾年，該區(qū)域受人類活動(dòng)干擾非常嚴(yán)重，過度放牧，河口濕地成為當(dāng)?shù)啬撩裨蕉莸兀瑵竦赝嘶瘒?yán)重；洱海開展低層次的旅游活動(dòng)( 劃船、帳房賓館、餐飲)，使繁殖鳥的棲息地遭到破壞，遷徒鳥覓食也受到了較大影響。該區(qū)域的生物多樣性受到威脅，惡化趨勢(shì)顯著。

[1]萬本太，徐海根，丁 暉，等.生物多樣性綜合評(píng)價(jià)方法研究[J].生物多樣性，2007，15(1)：97-106.

[2]魏彥昌，吳炳芳，張喜旺，等.生物多樣性遙感研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2008，23(9)：925-931.

[3]Tiffany A H M，John R M，M atthew A I，et a1.Algorithm Development for Predicting Biodiversity based on Phytoplankton Absorption[J].Continental Shelf Research，2013，55：17-28.

[4]Nicholas C C，Miehael A W，Donald I.An Environmental Domain Classification of Canada Using Earth Observation Data for Biodiversity Assessment[J].Ecological Informatics，2009，4：8-22.

[5]Dimitrios S，Ziad S H，Emmanouil N A.Assessing the Drivers of Biodiversity in Madagascar by Quantifying Its Hydrologic Properties at the Watershed Scale[J].Remote Sensing Environment，2014，148：1-15.

Indicator System and Assessment of Biodiversity in Qinghai-Lake Area Based on Remote Sensing

ZHANG Ming OUYANG Yan

( Nanjing Institute of Environmental Sciences，Ministry of Environmental Protection，Nanjing 210042，China)

Qinghai-Lake Area is one of the most abundant areas of biological diversity in Qinghai-Tibetan Plateau.Therefore，we use remote sensing technology and ground investigation to build indicator system for biodiversity assessment，fit for Qinghai-Lake Area，and carries out assessment. The result shows，the most abundant areas of biological diversity of this basin distribute north of the Qinghai-Lake. Those areas have the same characteristics of high vegetation coverage，high annual precipitations，concentrated river distribution，low density of population，low stick capacity，and low influence of road and tourism. These areas build good living environment and developing space for plants and animals. But districts of surrounding areas of Qinghai-Lake，Sand Island，North bank of Qinghai-Lake，Bird Island and Daotang-River Wetland，with low biological diversity，are badly in need of strengthen protection.

Qinghai-Lake；wetland；Biodiversity；assessment

張明，碩士，助理研究員，從事生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究

歐陽琰，碩士，副研究員，從事生態(tài)保護(hù)與氣候變化研究

X21

A

1673-288X(2017)02-0148-03

項(xiàng)目資助：中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)“氣候變化背景下西藏高原植被格局變化及氣候風(fēng)險(xiǎn)研究”

引用文獻(xiàn)格式：張 明 等.基于遙感數(shù)據(jù)的青海湖流域生物多樣性評(píng)價(jià)研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：148-150.