1980年以來5個時期渭南市濕地面積、景觀指數(shù)及其變化

丁鵬程 劉波 張金瑕 于冰 王寧寧 齊建鋒 王毅勇

摘要：? 采用動態(tài)度、質(zhì)心分析法和景觀指數(shù)法，研究5個時期渭南市各類型濕地面積及其變化、質(zhì)心分布動態(tài)和濕地景觀動態(tài)變化，其結(jié)果表明：5個時期渭南市濕地總面積總體減少，動態(tài)量變化最大的是大荔縣;灘地、水庫坑塘、沼澤地和水田是受干擾比較嚴(yán)重的濕地類型;總體上濕地的質(zhì)心由南向北移動，整體呈現(xiàn)“西進(jìn)北移”的態(tài)勢，且5個時期渭南市濕地質(zhì)心均位于大荔縣內(nèi);濕地景觀形狀簡單化、類型呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化，濕地景觀退化，濕地破碎化顯著。

關(guān)鍵詞：? 濕地;? 動態(tài)度;? 質(zhì)心遷移;? 景觀指數(shù);? 渭南市

中圖分類號：? ?X 37? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2021）03 - 0041 - 05

濕地被喻為“地球之腎”，是地球系統(tǒng)中最富生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)和人類活動中最重要的生存環(huán)境之一，在涵養(yǎng)水源、保持生物多樣性、調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候等方面具有重要的意義[ 1 - 3 ]。濕地動態(tài)變化一直是地理學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[ 4 - 5 ]，在氣候變化和人口迅速增長的背景下，因不合理經(jīng)濟(jì)開發(fā)和人類活動，導(dǎo)致濕地環(huán)境遭受前所未有的干擾和破壞，濕地生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響[ 6 ]。

渭南市濕地類型豐富多樣，是陜西省轄區(qū)內(nèi)面積最大的濕地區(qū)域，也是我國黃河中游地區(qū)最重要的濕地之一。本研究利用38年土地利用現(xiàn)狀的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)用Arcgis10.2軟件根據(jù)土地利用數(shù)據(jù)30 m精度二級分類提取6種濕地類型（水田、河渠、灘地、水庫河塘、湖泊、沼澤）并進(jìn)行質(zhì)心遷移計算，利用Fragstats4.0軟件根據(jù)研究不同目的選取不同景觀指數(shù)，將分類后的濕地進(jìn)行景觀格局量化，計算出各濕地景觀指標(biāo)，分析濕地被開發(fā)和利用的狀況，以期為渭南市的濕地保護(hù)和恢復(fù)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

渭南市地處陜西省關(guān)中平原東部，屬暖溫帶大陸性半干旱半濕潤季風(fēng)氣候，是陜西省面積最大的濕地區(qū)域，也是我國黃河中游地區(qū)面積最大的濕地之一。目前，渭南市有省級濕地自然保護(hù)區(qū)1個;國家濕地公園11個，其中：試點(diǎn)建設(shè)9個，正式掛牌2個。濕地公園數(shù)量居全省之首，濕地保護(hù)率達(dá)到72.6%。

2 研究方法

2. 1 數(shù) 據(jù)

1980年、1990年、2000年、2010年和2018年土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測數(shù)據(jù);中科院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心提供的中國1980年以來逐年年氣溫和降水量空間插值數(shù)據(jù)集;黃土高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心的1901～2017年中國1km分辨率逐月降水量數(shù)據(jù)集;《渭南市統(tǒng)計年鑒（2007～2017）》提供的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

2. 2 方 法

本研究在上述數(shù)據(jù)分類基礎(chǔ)上運(yùn)用Arcgis10.2獲取水田、河渠、湖泊、水庫坑塘、灘地和沼澤地數(shù)據(jù)。

采用動態(tài)度和質(zhì)心分析方法[ 10 - 11 ]，研究4個時期濕地的面積分布動態(tài)變化。

根據(jù)陜西濕地分布特點(diǎn)，采用景觀指數(shù)[ 12 - 18 ]分析方法，選取斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊形狀指數(shù)（SHAPE-MN）、蔓延度指數(shù)（CONTAG）、香濃多樣性指數(shù)（SHDI）和均勻度指數(shù)（SHEI） 7個指標(biāo)進(jìn)行景觀格局分析（表1），研究渭南市濕地景觀動態(tài)變化。

3 結(jié)果分析

3. 1 5個時期濕地的分布變化

由渭南市濕地類型變化（圖1）可知：與1980年相比，1990年濕地總面積減少較少，主要面積減少最多且變化最大的灘地，且減少面積的主要分布在大荔縣、合陽縣和臨渭區(qū)，而其他市區(qū)縣均增加。水田面積增加最多，且主要分布在大荔縣，面積減少主要分布在華州區(qū)和澄城縣，其他區(qū)縣沒有變化;沼澤地、河渠、水庫坑塘和湖泊，主要的變化區(qū)域是合陽縣和大荔縣。

與1990年相比，2000年濕地總面積略有增加，主要增加的是水庫坑塘和湖泊，而沼澤地、河渠、灘地和水田在減少。水庫坑塘面積增加主要分布在合陽縣、大荔縣和韓城市;湖泊面積增加主要分布在合陽縣;沼澤地面積減少主要分布在合陽、和大荔縣和蒲城縣;河渠面積減少主要分布在大荔縣、合陽縣、華州區(qū)和臨渭區(qū)，但韓城市面積增加較多，灘地面積減少主要分布在韓城市和華陰市，大荔縣、合陽縣、潼關(guān)縣、臨渭區(qū)和華州區(qū)面積增加;水田面積減少主要分布在大荔縣和華州區(qū)。

與2000年相比，2010年濕地總面積減少顯著，灘地減少明顯，而水田、河渠與湖泊有所增加，水庫坑塘和沼澤地增加。面積減少的灘地主要分布在韓城市、合陽縣、臨渭區(qū)、潼關(guān)縣和華陰市;面積減少的水田主要分布在大荔縣;面積減少的河渠主要分布在韓城市、臨渭區(qū)和蒲城縣;湖泊面積減少主要分布在大荔縣、合陽縣和臨渭區(qū)。

與2010年相比，2018年濕地總面積略有增加，主要是沼澤增加顯著，灘地和水庫坑塘次之，水田、河渠和湖泊面積減少。面積增加的沼澤地主要分布在合陽縣和韓城市;面積增加的灘地主要分布在大荔縣、臨渭區(qū)和華陰市，但韓城市和合陽縣面積也減少顯著。

通過對比可以看出：灘地、水庫坑塘、沼澤地和水田是受干擾比較嚴(yán)重的濕地類型，其中，以分布在大荔縣、合陽縣和韓城市的灘地、沼澤地和水田受干擾最嚴(yán)重。

與1980年相比，2018年研究區(qū)濕地總面積減少約32 km2，減少面積占1980年濕地總面積的7.7%;每年減少0.84 km2，動態(tài)量變化最大的是大荔縣，合陽縣、韓城市和華陰市次之，變動量分別是26.99、14.48、-11.21、-8.39 km2。

3. 2 濕地質(zhì)心變化

由渭南市濕地質(zhì)心變化（圖2）可知：總體上渭南市濕地的質(zhì)心由南向北移動，整體呈現(xiàn)“西進(jìn)北移”的態(tài)勢，且5個時期渭南市濕地質(zhì)心均位于大荔縣內(nèi)。1980～1990年，濕地質(zhì)心從最南端向東偏北方向移動達(dá)到最北端;1990～2000年，濕地質(zhì)心向東偏南方向移動達(dá)到最東端;2000～2010年，濕地質(zhì)心向西偏南方向移動;2010～2018年，濕地質(zhì)心向西偏南方向移動，達(dá)到最西端。根據(jù)濕地質(zhì)心移動方向，可以將濕地質(zhì)心移動軌跡大致分為3個階段，第1個階段是1980～1990年，濕地質(zhì)心移動方向是朝東北方向;第2個階段是1990～2000年，濕地質(zhì)心移動方向是朝東南方向;第3個階段是2000～2018年，濕地質(zhì)心移動方向是朝西南方向移動。

3. 3 景觀指數(shù)變化分析

由各景觀指標(biāo)變化（圖3）可知：1980～2018年，斑塊個數(shù)（NP）總體上呈現(xiàn)持續(xù)增漲趨勢，斑塊個數(shù)由1980年的281個增加到2018年的428個，共增加147個，說明研究區(qū)內(nèi)景觀區(qū)域個數(shù)增加147個，濕地持續(xù)退化，濕地破碎化顯著。斑塊個數(shù)變化大致分為3個階段，1980～1990年，斑塊個數(shù)共增加23個，總體上呈緩慢增加趨勢，這一時期濕地緩慢退化;1990～2000年，斑塊個數(shù)共減少2個，總體上呈相對緩慢減少趨勢，這一時期濕地退化趨勢相對穩(wěn)定;2000～2018年，斑塊個數(shù)共增加126個，總體上呈現(xiàn)快速增加趨勢;1980～2018年，斑塊密度（PD）總體上呈現(xiàn)增加趨勢，變化趨勢與變化階段與斑塊個數(shù)一致，斑塊密度由1980年的0.009 3變化到2018年的0.014 2。兩者都說明研究區(qū)內(nèi)景觀區(qū)域個數(shù)增加，濕地景觀類型由單一化向多樣化、復(fù)雜化轉(zhuǎn)變，且持續(xù)退化，濕地破碎化顯著。

最大斑塊指數(shù)（LPI） 總體上呈波動下降趨勢，1980～2018年，5期最大斑塊指數(shù)分別是0.123、0.223 8、0.229 2、0.202和0.202 2。最大斑塊指數(shù)大致分為3個階段，第1階段，1980～2000年總體呈顯著上升趨勢，但1980～1990年上升趨勢快于1990～2000年;第2階段，2000～2010年總體呈大幅度下降趨勢，變化顯著;第3階段，2010～2018年總體呈小幅度上升，變化趨勢小。表明研究區(qū)優(yōu)勢區(qū)優(yōu)勢弱化，優(yōu)勢濕地類型優(yōu)勢地位下降，被其他類型所取代。

平均斑塊形狀指數(shù)（SHAP-MN） 總體上呈波動下降，大致分為3個階段，第1階段，1980～ 2000年總體呈顯著下降趨勢，但1980～1990年下降趨勢快于1990～2000年;第2階段，2000～2010年總體呈大幅度上升趨勢，變化顯著;第3階段，2010～? 2018年總體呈快速下降，變化趨勢基本與最大斑塊指數(shù)相反，平均斑塊形狀指數(shù)越大表明景觀形狀越復(fù)雜，說明研究區(qū)濕地景觀形狀簡單化，濕地退化嚴(yán)重。

蔓延度指數(shù)（CONTAG） 總體上呈大幅度持續(xù)性下降，蔓延度指數(shù)由1980年的57.092 4下降到2018年的54.301 7，但1990～2000年下降趨勢明顯慢于其它時期。蔓延度指數(shù)下降說明濕地景觀類型在研究區(qū)整體所占比例持續(xù)下降，表明研究區(qū)內(nèi)各單一類型占景觀面積比例在持續(xù)縮小，各濕地類型景觀面積減少。

香濃多樣性指數(shù)（SHDI） 總體上呈持續(xù)增長趨勢，1980～2018年，香濃多樣性指數(shù)由1980年的1.489 2變化到2018年的1.559 5，說明景觀類型的多樣化和復(fù)雜化，變化大致可分為兩個階段，1980～2010年，1980～2010年，相對緩慢增長，2010～

2018年急速增長。香濃多樣性指數(shù)越高表明景觀多樣性越大，研究區(qū)內(nèi)景觀呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化。

均勻度指數(shù)（SHEI） 均勻度指數(shù)越大，說明景觀只受一個或者幾個類型所支配，均勻度指數(shù)變化趨勢與香濃多樣性指數(shù)變化趨勢和變化階段一致，均勻度指數(shù)由1980年的0.831 1變化到2018年的0.8704，表明研究區(qū)內(nèi)景觀由一種類型或幾種類型支配向更多種類型支配。兩者都說明濕地景觀類型呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化，研究區(qū)內(nèi)濕地景觀持續(xù)退化，濕地破碎化顯著。

以上景觀指數(shù)均反映出渭南市景觀類型增加，各濕地類型景觀面積減少，優(yōu)勢濕地類型優(yōu)勢地位下降，濕地景觀形狀簡單化，濕地景觀類型呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化，濕地景觀嚴(yán)重退化，濕地破碎化顯著。

4 結(jié) 論

4. 1 渭南市濕地主要分布在大荔縣、合陽縣、華州區(qū)和韓城市，水田、河渠與灘地總面積最多，水庫坑塘與河渠分布最廣，大荔縣和合陽縣6類濕地類型均有分布且面積最多。1980～2018年，濕地總面積減少約32 km2，減少最多的分布在大荔縣和合陽縣，分別減少26.99 km2和14.48 km2。

4. 2 渭南市濕地的質(zhì)心總體上由南向北移動，整體呈現(xiàn)“西進(jìn)北移”的態(tài)勢，且5個時期渭南市濕地質(zhì)心均位于大荔縣內(nèi)。濕地質(zhì)心移動軌跡大致分為3個階段，第1個階段是1980～1990年，濕地質(zhì)心移動方向是朝東北方向;第2個階段是1990～

2000年，濕地質(zhì)心移動方向是朝東南方向;第3個階段是2000～2018年，濕地質(zhì)心移動方向是朝西南方向移動。

4. 3 渭南市的濕地景觀類型增加，各濕地類型景觀面積減少，優(yōu)勢濕地類型優(yōu)勢地位下降，濕地景觀形狀簡單化，濕地景觀類型呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化，濕地景觀嚴(yán)重退化，濕地破碎化顯著。

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第1作者簡介：? 丁鵬程（1994-），? 男，? 碩士研究生，? 主要從事濕地變化和環(huán)境效應(yīng)研究。

通訊作者：? 王毅勇（1966-），? 男，? 博士，? 教授，? 主要從事氣候變化、? 濕地保護(hù)與恢復(fù)、? 環(huán)境監(jiān)測方面的研究。

收稿日期： 2021 - 01 -? 29

（責(zé)任編輯：? ?李 丹）