人工管理和自然驅(qū)動(dòng)下鹽城海濱濕地互花米草沼澤演變及空間差異

張華兵，劉紅玉，侯明行

(1. 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210046； 2. 江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210046；3. 鹽城師范學(xué)院城市與資源環(huán)境學(xué)院，鹽城 224002)

人工管理和自然驅(qū)動(dòng)下鹽城海濱濕地互花米草沼澤演變及空間差異

張華兵1,2,3，劉紅玉1,2,*，侯明行1,2

(1. 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210046； 2. 江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210046；3. 鹽城師范學(xué)院城市與資源環(huán)境學(xué)院，鹽城 224002)

將鹽城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)劃分為人工管理區(qū)和自然濕地區(qū)兩種模式，根據(jù)2000年、2006年、2011年3個(gè)時(shí)相的ETM+影像，運(yùn)用RS、GIS技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)方法，分析不同驅(qū)動(dòng)力下互花米草沼澤景觀變化的差異。結(jié)果表明：(1)人工管理區(qū)，2000—2011年，互花米草沼澤面積由272hm2增加到781hm2；平均分維數(shù)呈下降的趨勢(shì)，聚合度指數(shù)呈上升的趨勢(shì)，表明互花米草沼澤在空間上趨于聚集，在形狀上趨于規(guī)則；從互花米草沼澤增長(zhǎng)速率看，2000—2011年，呈現(xiàn)先快后慢的特征。在景觀空間演變上，互花米草沼澤的平均寬度從598.679m增加到1719.002m，表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張的特征。(2)自然濕地區(qū)，2000—2011年互花米草沼澤面積由2023hm2增加到3974hm2；平均分維數(shù)和聚合度指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)；米草沼澤增長(zhǎng)穩(wěn)定，年增長(zhǎng)約160—180 hm2/a，單位長(zhǎng)度岸線年增長(zhǎng)面積約為15hm2·km-1·a-1左右；比較發(fā)現(xiàn)，自然濕地區(qū)互花米草沼澤的增長(zhǎng)速度高于人工管理區(qū)的增長(zhǎng)速度。在景觀空間演變上，互花米草沼澤平均寬度從1625.586m增加到3193.317m，2000—2006年表現(xiàn)出向海洋單方向擴(kuò)張的特征，2006—2011年表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張的性質(zhì)。(3)在自然條件下互花米草沼澤擴(kuò)張受到氣候、地貌過(guò)程、水文過(guò)程、植被類型及種間競(jìng)爭(zhēng)的影響，表現(xiàn)出明顯的帶狀特征。在人工管理下，通過(guò)建設(shè)攔水堤壩等，阻止了潮汐作用下海水的擴(kuò)散能力，生態(tài)過(guò)程發(fā)生改變，致使生態(tài)系統(tǒng)類型向淡水濕地方向演變，抑制了互花米草沼澤的擴(kuò)張，表現(xiàn)出一定的鑲嵌格局。

互花米草沼澤；人工管理；自然條件；景觀變化；鹽城自然保護(hù)區(qū)

互花米草(S.alterniflora)是于1979年12月從美國(guó)引進(jìn)到我國(guó)沿海地區(qū)的多年生草本植物[1]。由于互花米草具有一系列利于種群生存和擴(kuò)散的機(jī)制，在我國(guó)沿海地區(qū)快速擴(kuò)散，分布區(qū)跨越22個(gè)緯度，成為我國(guó)海岸鹽沼中入侵最嚴(yán)重的外來(lái)植物，尤以江蘇的面積最大[2- 9]。江蘇沿海的互花米草在1983年引種，20世紀(jì)90年代形成較大面積群落，之后面積迅速擴(kuò)展，成為優(yōu)勢(shì)鹽沼植被[10]?；セ撞莸囊N確實(shí)起到了保灘護(hù)岸的作用[11- 12]，但是互花米草入侵后，快速蔓延的特性及產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)也逐漸被生態(tài)學(xué)家所關(guān)注[6,13]。

鹽城海濱濕地?fù)碛宣}城自然保護(hù)區(qū)、大豐麋鹿自然保護(hù)區(qū)兩個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是我國(guó)乃至世界為數(shù)不多的典型原始海岸濕地之一，基本保持了天然的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能[14]。在自然和人類活動(dòng)雙重作用下，海濱濕地景觀變化顯著。遙感技術(shù)與地理信息的結(jié)合能監(jiān)測(cè)大尺度、長(zhǎng)期的景觀格局演變，揭示其時(shí)空變化規(guī)律，已廣泛應(yīng)用于鹽城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀變化監(jiān)測(cè)[15- 16]。自互花米草沼澤在江蘇沿海地區(qū)快速擴(kuò)張以來(lái)，其研究已經(jīng)引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注，成為海濱濕地研究的熱點(diǎn)之一。許多研究從地學(xué)的角度，利用3S技術(shù)揭示了宏觀尺度互花米草沼澤變化動(dòng)態(tài)[1,6,17]，也有研究從生態(tài)角度揭示其種群動(dòng)態(tài)與擴(kuò)張機(jī)制[3,18]。但是從景觀生態(tài)角度，辨識(shí)人為管理與自然條件不同驅(qū)動(dòng)機(jī)制下海濱區(qū)域互花米草沼澤演變特征與趨勢(shì)的研究比較缺乏。本文選擇鹽城保護(hù)區(qū)核心區(qū)為研究區(qū)域，利用2000年、2006年和2011年ETM+影像，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，從人工管理和自然不同驅(qū)動(dòng)力的視角，揭示人工管理和自然條件兩種模式下鹽城海濱互花米草沼澤變化特征與規(guī)律，對(duì)鹽城海濱濕地資源的合理開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

研究選取鹽城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)為研究區(qū)域，其北至新洋港，南至斗龍港，西至海堤，為江蘇典型的淤長(zhǎng)型潮灘濕地，總面積為1.92×104hm2。目前，保護(hù)區(qū)以中路港為界分為南北兩部(圖1)。北部區(qū)域面積約0.52×104hm2。由于該保護(hù)區(qū)以保護(hù)丹頂鶴越冬生境為重點(diǎn)，為了給丹頂鶴等珍稀物種創(chuàng)造良好的人工棲息地，自1993年來(lái)在其核心區(qū)建立了一些人工濕地，并進(jìn)行了蘆葦沼澤恢復(fù)實(shí)驗(yàn)，成為典型的人工管理區(qū)域。南部區(qū)域面積約1.40×104hm2(包括養(yǎng)殖區(qū)0.29×104hm2)。該區(qū)受人類活動(dòng)干擾比較微弱，其景觀格局與演變主要受氣候、地形、水文、土壤、植被等自然因素影響，成為典型的自然條件控制下的濕地區(qū)域[19- 21]。

圖1 研究區(qū)位置和范圍Fig.1 Location and scope of the study area

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

圖2 2000—2011年人工管理區(qū)景觀變化Fig.2 Landscape changes in the coastal wetlands by human activities from 2000 to 2011

研究利用區(qū)域1∶5萬(wàn)地形圖和2000年、2006年、2011年的ETM+影像為基本數(shù)據(jù)源。ETM+影像包括了來(lái)自同一傳感器的7個(gè)多光譜波段(分辨率30m)與1個(gè)B8全色波段(分辨率15m)，兩種分辨率數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)高精度融合[22]。為了更準(zhǔn)確地提取信息，還采用了其他相關(guān)輔助資料，包括 1∶400000江蘇省海岸土地利用圖以及野外調(diào)查時(shí)53個(gè)點(diǎn)GPS數(shù)據(jù)。在ENVI 4.7中用FLAASH模塊對(duì)ETM+影像進(jìn)行大氣校正；通過(guò)野外GPS定位，確定控制點(diǎn)，采用二次多項(xiàng)式變換和最鄰近像元重采樣的方法對(duì)原始影像進(jìn)行幾何糾正，RMS小于0.5個(gè)像元；運(yùn)用Principal Components模塊進(jìn)行主成分分析，前三個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率都超過(guò)了99.5%，對(duì)前三個(gè)主成分進(jìn)行彩色合成，然后對(duì)其進(jìn)行HSV彩色變化并與經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理全色波段進(jìn)行融合；運(yùn)用非監(jiān)督分類和決策樹(shù)分類方法，結(jié)合野外調(diào)查，對(duì)ETM+影像進(jìn)行解譯，提高了解譯精度，達(dá)到了95% (圖2和圖3)。運(yùn)用ArcGIS9.3對(duì)2000年、2006年和2011年的景觀類型進(jìn)行空間疊加分析；根據(jù)粒度效應(yīng)，選擇景觀最佳尺度，確定柵格大小統(tǒng)一設(shè)置為100m×100m，并采用Fragstats3.3 進(jìn)行景觀指數(shù)計(jì)算。另外，由于3個(gè)時(shí)期的景觀類型圖都是遙感影像圖為準(zhǔn)，光灘面積在不同時(shí)間、不同潮位條件下會(huì)有所變化，因此在研究中不單獨(dú)討論光灘面積變化。為了統(tǒng)一研究區(qū)的面積，同時(shí)考慮到其他景觀類型的完整性的基礎(chǔ)上，以2006年圖像為基準(zhǔn)，在ArcGIS9.3軟件下將2000年和2011年研究區(qū)面積進(jìn)行裁剪。

圖3 2000—2011年自然濕地區(qū)景觀變化Fig.3 Landscape changes in the coastal wetlands by natural processes from 2000 to 2011

2.2 景觀指數(shù)選擇

景觀指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡(jiǎn)單定量指標(biāo)，可以定量的描述和監(jiān)測(cè)景觀結(jié)構(gòu)特征隨時(shí)間的變化[23]。該研究中選取景觀類型面積(CA)、景觀類型面積百分比(PLAND)、聚合度指數(shù)(AI)、平均分維數(shù)(FRAC_MN)和年增長(zhǎng)速率(A_RAT)、單位長(zhǎng)度岸線年增長(zhǎng)面積(A_RL)等指標(biāo)來(lái)描述景觀空間格局特征。

2.3 景觀空間變化指數(shù)選擇

將土地利用空間變化的研究方法質(zhì)心變化，引入到景觀空間變化中，可以用互花米草沼澤分布質(zhì)心的變化，揭示互花米草沼澤空間演變規(guī)律[24- 25]。本研究中通過(guò)對(duì)2000年、2006年和2011年3個(gè)時(shí)期互花米草沼澤分布質(zhì)心的比較，揭示10多年來(lái)鹽城海濱濕地互花米草沼澤在空間上的變化規(guī)律和趨勢(shì)。公式為：

(1)

式中,X和Y是按面積加權(quán)的質(zhì)心坐標(biāo)，Xi和Yi是互花米草沼澤第i個(gè)斑塊的質(zhì)心坐標(biāo)，Ci為互花米草沼澤第i個(gè)斑塊的面積，n是互花米草沼澤的斑塊總數(shù)目[26]。

3 結(jié)果分析

3.1 人工管理區(qū)互花米草沼澤時(shí)空演變特征

3.1.1 景觀基本特征及變化

在表1中，從景觀面積變化看，2000—2011年，人工管理區(qū)的互花米草沼澤面積增加明顯，由272hm2增加到781hm2，百分比由5.194%增加到14.913%。從景觀形狀看，2000—2011年，平均分維數(shù)呈下降的趨勢(shì)，由1.049下降到1.036，表明互花米草沼澤在形狀上趨于規(guī)則；聚合度指數(shù)呈上升的趨勢(shì)，由86.497上升到91.036，說(shuō)明互花米草沼澤在空間上聚集程度增加。從互花米草沼澤增長(zhǎng)速率看，2000—2011年，呈現(xiàn)先快后慢的特征，2000—2006年間年增面積、單位長(zhǎng)度岸線年增長(zhǎng)面積分別為58.167hm2/a、11.557hm2·km-1·a-1，明顯高于2006—2011年間的30.019 hm2/a、5.298 hm2·km-1·a-1。

3.1.2 景觀空間演變特征

運(yùn)用ArcGIS9.3中的空間分析工具生成每一個(gè)斑塊的質(zhì)心，并得到各個(gè)斑塊的平面坐標(biāo)(UTM投影)，然后運(yùn)用公式(1)分別計(jì)算出不同時(shí)間互花米草沼澤的景觀質(zhì)心?？梢缘贸?，人工管理區(qū)在2000—2006年，互花米草沼澤的景觀質(zhì)心向西北方向偏移了228.083m；2006—2011年，向南略偏東方向偏移了223.169m，呈現(xiàn)由北向南的擺動(dòng)特征(圖4)。

對(duì)人工管理區(qū)2000年、2006年和2011年的景觀圖進(jìn)行疊加分析發(fā)現(xiàn)，互花米草沼澤的寬度在不斷增加，2000—2011年互花米草沼澤平均寬度從598.679m增加到1719.002m，增加了1.871倍；其中2000—2006年，平均寬度增加了768.159m，而2006—2011年，只增加了352.164m。空間擴(kuò)張上方向，人工管理區(qū)互花米草沼澤表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張的性質(zhì)：2000—2006年，分別向海洋、陸地方向擴(kuò)張了332.355m與435.803m，以向陸擴(kuò)張為主；2006—2011年，分別向海洋和陸地方向擴(kuò)張了48.423m、303.742m，仍以向陸方向擴(kuò)張為主。

表1 2000—2011年人工管理區(qū)和自然濕地區(qū)互花米草沼澤景觀基本特征

3.2 自然濕地區(qū)互花米草沼澤時(shí)空演變特征

3.2.1 景觀基本特征及變化

在表1中，從景觀面積變化看，2000—2011年，自然濕地區(qū)的互花米草沼澤面積由2023hm2增加到3974hm2，面積百分比由14.421%增加到28.329%，遠(yuǎn)高于人工管理區(qū)，是由于保護(hù)區(qū)核心互花米草引種地在南部自然濕地區(qū)，雖然無(wú)法辨別基年的引種面積，但以1997年較大面積的斑塊為基數(shù)，發(fā)現(xiàn)南部自然濕地區(qū)互花米草的比重為5.48%遠(yuǎn)高于北部人工管理區(qū)的1.55%*來(lái)源于國(guó)家海洋局908專項(xiàng)：《江蘇濱海濕地保護(hù)與土地利用潛力評(píng)價(jià)》(JS-908-02-07)。從景觀形狀看，2000—2011年，平均分維數(shù)和聚合度指數(shù)變化趨勢(shì)不十分明顯。2000年、2006年和2011年平均分維數(shù)分別為1.031、1.049和1.030，表明互花米草沼澤形狀在自然狀態(tài)下變化較小。2000—2011年聚合度指數(shù)分別為89.712、94.605和94.336，表現(xiàn)出互花米草沼澤在空間上聚集程度略有增加。從互花米草沼澤增長(zhǎng)速率看，自然濕地區(qū)有別于人工管理區(qū)，2000—2011年，互花米草沼澤的增長(zhǎng)速度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。2000—2006年間年增面積、單位長(zhǎng)度岸線年增長(zhǎng)面積分別為163.167hm2/a、13.116hm2·km-1·a-1；2006—2011年間分別為182.364 hm2/a、14.660 hm2·km-1·a-1。用單位海岸線的互花米草沼澤增長(zhǎng)面積比較不同區(qū)域米草沼澤的增長(zhǎng)速度，發(fā)現(xiàn)2000—2011年，自然濕地區(qū)互花米草沼澤的增長(zhǎng)速度明顯高于人工管理區(qū)的增長(zhǎng)速度。

3.2.2 景觀空間演變特征

通過(guò)景觀質(zhì)心計(jì)算得出，自然濕地區(qū)在2000—2006年，互花米草沼澤的景觀質(zhì)心向東北方向偏移了342.196m；2006—2011年，向西北方向偏移了339.077m，呈向北擺動(dòng)特征(圖5)。

通過(guò)對(duì)自然濕地區(qū)2000年、2006年和2011年的景觀圖進(jìn)行疊加分析發(fā)現(xiàn)，互花米草沼澤的寬度在不斷增加，2000—2011年互花米草沼澤平均寬度從1625.586m增加到3193.317m，增加了近1倍，其中2000—2006年，平均寬度增加了786.678m， 2006—2011年，增加了781.053m。空間擴(kuò)張方向來(lái)看，自然濕地區(qū)互花米草沼澤在2000—2006年表現(xiàn)出向海洋單方向擴(kuò)張的特征，擴(kuò)張了920.067m；2006—2011年表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張的性質(zhì)，分別向海洋和陸地方向擴(kuò)張了268.386m與512.666m，以向陸方向擴(kuò)張為主。

圖4 2000—2011年人工管理區(qū)互花米草沼澤景觀質(zhì)心變化Fig.4 Landscape centroid changes of Spartina alterniflora marsh by human activities from 2000 to 2011

圖5 2000—2011年自然濕地區(qū)互花米草沼澤景觀質(zhì)心變化Fig.5 Landscape centroid changes of Spartina alterniflora marsh by natural processes from 2000 to 2011

4 討論

4.1 人工管理對(duì)互花米草沼澤演變的影響

圖6 2000—2011年人工管理區(qū)蘆葦沼澤景觀質(zhì)心變化Fig.6 Landscape centroid changes of Reed marsh by human activities from 2000 to 2011

在人工管理區(qū)主要的人類活動(dòng)包括蘆葦種植、人工養(yǎng)殖和修建堤壩，由表2可以看出，從2000年至2011年，新增養(yǎng)殖池面積就達(dá)到了其總面積的10.999%，而2006—2011年，新增人工蘆葦沼澤面積達(dá)到了14.149%，由此可見(jiàn)該區(qū)域受人為管理作用顯著。在人為管理下，海濱濕地景觀帶狀格局被打破，整體景觀空間格局向鑲嵌格局轉(zhuǎn)變，即大面積的蘆葦沼澤中鑲嵌著養(yǎng)殖池、堿蓬沼澤；蘆葦沼澤與米草沼澤鑲嵌著堿蓬沼澤。在人工管理方式中，最主要的方式是修建攔水堤壩，通過(guò)堤壩的建設(shè)致使景觀變得破碎，更重要的是改變了水文過(guò)程，導(dǎo)致生態(tài)過(guò)程發(fā)生變化，致使景觀演變發(fā)生改變。攔水堤壩一方面可以阻止潮汐作用下海水入侵；另一方面可以儲(chǔ)存淡水，致使生態(tài)系統(tǒng)類型逐漸向淡水濕地方向演變。根據(jù)2011年4—5月對(duì)鹽城自然保護(hù)區(qū)濕地土壤和地表水鹽度的監(jiān)測(cè)，可以看出(表3)：人工管理區(qū)土壤水分明顯高于自然濕地區(qū)；米草沼澤的土壤鹽度高于自然濕地區(qū)，主要由于人工管理區(qū)互花米草沼澤發(fā)育在新洋港河口受到侵蝕作用影響，互花米草沼澤發(fā)育的寬度較窄，受海水的影響要大于自然濕地區(qū)；堿蓬沼澤和蘆葦沼澤的土壤鹽度低于自然濕地區(qū)。在人工影響下，蘆葦沼澤的土壤鹽度降低，而且通過(guò)對(duì)自然濕地區(qū)蘆葦沼澤帶潮溝和人工管理區(qū)蘆葦沼澤地表水的鹽度監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)前者的鹽度高達(dá)1.090%，而后者只有0.230%，在人為管理下更有利于淡水蘆葦沼澤的發(fā)育，使之有能力與互花米草沼澤的競(jìng)爭(zhēng)生存空間。通過(guò)景觀質(zhì)心計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)人工管理區(qū)蘆葦沼澤的景觀質(zhì)心變化與互花米草沼澤景觀質(zhì)心變化是相對(duì)的，在2000—2006年，蘆葦沼澤向東南方向偏移了429.720m，2006—2011年，向北略偏西方向偏移了199.246m，呈向北擺動(dòng)特征(圖6)。另外，堿蓬沼澤的土壤水分的增加和鹽度的降低，致使堿蓬沼澤發(fā)育的適宜性條件下降，而互花米草是廣生態(tài)幅物種，生境有利于互花米草沼澤的發(fā)育，所以人工管理區(qū)景觀格局變化實(shí)質(zhì)上就是堿蓬沼澤不斷萎縮，蘆葦和互花米草沼澤不斷擴(kuò)張的過(guò)程。同時(shí)，攔水堤壩有效的發(fā)揮了廊道阻礙作用，阻擋互花米草向陸地方向的擴(kuò)張，因而在2006—2011年，互花米草沼澤向陸擴(kuò)張受到了堤壩的阻礙，開(kāi)始向南擴(kuò)張，導(dǎo)致景觀質(zhì)心發(fā)生向南偏移。

表2 人工管理區(qū)和自然濕地區(qū)人工干擾對(duì)比/hm2

表3 人工管理區(qū)和自然濕地區(qū)土壤水分和鹽度特征比較/%

4.2 自然條件對(duì)互花米草沼澤演變的影響

在自然濕地區(qū)，由于其受人為活動(dòng)影響薄弱，至2011年人工養(yǎng)殖和堤壩面積約占其總面積的2.762%，主要受自然條件影響。地貌過(guò)程、水文過(guò)程的空間梯度變化致使?jié)竦鼐坝^格局表現(xiàn)為南北延伸、從陸地向海洋的東西方向更替平行帶狀格局。自然濕地區(qū)互花米草沼澤演變主要受氣候、地貌條件、水文特征和植被的影響，在這些因素的共同作用下，互花米草沼澤擴(kuò)張迅速。首先，鹽城沿海屬于暖溫帶向北亞熱帶過(guò)渡的季風(fēng)氣候，在氣候上與互花米草原產(chǎn)地美國(guó)的東海岸基本相近，非常適合互花米草鹽沼的擴(kuò)張[3]。其次，地貌過(guò)程影響著水文過(guò)程，進(jìn)而影響土壤的理化性質(zhì)，尤其是土壤水分和鹽度直接影響植被的發(fā)育演替。保護(hù)區(qū)核心區(qū)地貌過(guò)程，在新洋港附近表現(xiàn)為灘面繼續(xù)淤高，高潮線附近不斷淤長(zhǎng)，但速度逐漸變慢，低潮線附近開(kāi)始侵蝕并有加快趨勢(shì)；在斗龍港附近表現(xiàn)出很強(qiáng)的淤長(zhǎng)能力，平均低潮線和平均高潮線均快速向海移動(dòng)[27]?；セ撞菡訚煞植加诔遍g帶上部，上邊緣至平均高潮位，下邊緣至平均潮位，潮侵頻率在20%—80%之間，地貌過(guò)程為互花米草發(fā)育提供了廣闊的空間和環(huán)境條件[1]，形成了光灘-互花米草沼澤的演變格局。由于互花米草具有很強(qiáng)的促淤功能，致使互花米草沼澤帶高程增加，導(dǎo)致了潮水穿過(guò)其到達(dá)堿蓬帶的頻率急劇減少，致使堿蓬沼澤發(fā)育所需要的水分和鹽度條件受到限制，促進(jìn)了互花米草沼澤向堿蓬下邊緣擴(kuò)張。第三，互花米草具有極強(qiáng)的耐淤埋、耐風(fēng)浪的廣生態(tài)幅特征，能夠在海濱潮間帶大部分區(qū)域生長(zhǎng)[28]，所以互花米草沼澤擴(kuò)張最為迅速，導(dǎo)致了海岸濕地先鋒群落由堿蓬變?yōu)榛セ撞?。同時(shí)，互花米草具有有性與無(wú)性兩種繁殖方式，有性繁殖對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)方面具有一定的優(yōu)越性，而無(wú)性繁殖產(chǎn)生的后代，其遺傳組成總是與母體相同；而堿蓬主要靠種子傳播擴(kuò)展，植株矮小，在潮侵頻率超過(guò)20%的潮灘生存機(jī)率較小。所以在互花米草沼澤上邊緣，在其和堿蓬的競(jìng)爭(zhēng)中，能夠迅速的占據(jù)生長(zhǎng)空間，進(jìn)行資源的吸收、利用，從而占據(jù)更有利的生境[28- 30]，形成了堿蓬沼澤-互花米草沼澤的演變格局[31]。

5 結(jié)論

對(duì)人工管理和自然條件不同模式下海濱濕地互花米草沼澤時(shí)空變化進(jìn)行比較研究，是正確認(rèn)識(shí)海濱濕地景觀過(guò)程、科學(xué)合理的利用海濱濕地資源的重要依據(jù)之一。文章以鹽城自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)為例，將核心區(qū)分為人工管理區(qū)和自然濕地區(qū)，探討不同驅(qū)動(dòng)模式下，互花米草沼澤景觀格局演變特征與規(guī)律，得出：2000—2011年，人工管理區(qū)的米草沼澤，面積百分比由5.19%增加到14.91%；增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)先快后慢的特征；空間上表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張，分別向海洋、陸地方向擴(kuò)張了380.777m與739.545m；景觀質(zhì)心呈現(xiàn)先向西北、后向南偏東方向移動(dòng)的特征。自然濕地區(qū)的米草沼澤，面積百分比由14.4212%增加到28.3291%；增長(zhǎng)速率處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；在2000—2006年表現(xiàn)出向海洋單方向擴(kuò)張的特征，2006—2011年表現(xiàn)出向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張的性質(zhì)，累計(jì)向海洋、陸地方向擴(kuò)張了1188.454m與379.277m；景觀質(zhì)心呈現(xiàn)先向東北、后向西北方向移動(dòng)特征。

研究區(qū)內(nèi)互花米草沼澤是在地貌、水文、土壤、植被等自然條件以及人為作用的雙重驅(qū)動(dòng)下不斷向海陸兩個(gè)方向擴(kuò)張?；セ撞菡訚傻难杆贁U(kuò)張改變了海濱濕地原有的景觀格局，改變了海濱濕地景觀演變的序列，致使海濱濕地景觀向米草沼澤單一景觀轉(zhuǎn)變。如何科學(xué)合理的利用海濱米草沼澤資源，維護(hù)海濱濕地生物多樣性，有待進(jìn)一步研究。

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SpatiotemporalcharacteristicsofSpartinaalternifloramarshchangeinthecoastalwetlandsofYanchengcausedbynaturalprocessesandhumanactivities

ZHANG Huabing1, 2, 3, LIU Hongyu1, 2, HOU Minghang1, 2

1CollegeofGeography,NanjingNormalUniversity,Nanjing214006,China2KeyLaboratoryofEnvironmentChangeandEcologyConstructioninJiangsuProvince,Nanjing214006,China3CollegeofUrbanandResourceEnvironment，YanchengTeachersUniversity，Yancheng224002,China

As Landscape changes have been the most significant feature of the coastal wetland, we focused on the core area of Yancheng Nature Reserve in the research. Basing on the type of landscape change, we divided this area into two parts: change in the northern area which was characterized as from human activities, and that in the southern area characterized as from natural causes. Using remote sensing digitized data from 2000, 2006 and 2011, and applying GIS techniques and methods of landscape ecology, we analyzed the differences between the temporal and spatial changes in landscape pattern caused by natural and artificial reasons. The result showed us that from the following three aspects. Firstly, in the District by human activities, from the year 2000 to 2011, the area ofS.alternifloramarsh increased from 272hm2to 781hm2; the average dimension tended to decline while the polymerization index showed an increasing tendency, which means theS.alternifloramarsh tended to gather in space and to be regular in pattern form; the growth rate ofS.alternifloramarsh first appeared quick and then slow. In terms of spatial landscape evolution, theS.alternifloramarsh extended in both seaside and landside, with its width increasing from 598.679m to 1719.002m. Secondly, in the District by natural processes, from 2000 to 2011, on one hand, the area ofS.alternifloramarsh increased from 20230hm2to 39740hm2. On the other hand, the average dimension and polymerization index appeared a decline trend after initial ascent. And thus, the growth rate ofS.alternifloramarsh was stable at the speed of 160—180 hm2/a annually while the coastline increased 15hm2·km-1·a-1per unit length annually. By comparison, during 2000 to 2011, the growth rate ofS.alternifloramarsh in natural wetland district was higher than that in the manual management district. In terms of spatial landscape evolution, the width ofS.alternifloramarsh increased from 1625.586m to 3193.317m, as it extended to seaside direction from 2000 to 2006 while in both seaside and landside directions from 2006 to 2011. Thirdly, by natural processes, the expansion ofS.alternifloramarsh was influenced by the climate, geomorphic processes, hydrological processes, vegetation pattern and competition between species, as a result, it appeared strong zonal characteristic. By human activities, the ecological process changed as the expansion power of seawater was affected，with the dam being blocked .Consequently, the ecological system evolved towards the freshwater wetland and furthermore it restrained the expansion ofS.alternifloramarsh, which present inlay pattern to a certain degree.

S.alternifloramarsh；natural processes； human activities；landscape change；Yancheng Nature Reserve

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071119)；江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目(10KJA170029)

2012- 05- 05;

2012- 10- 26

*通訊作者Corresponding author.E-mail: liuhongyu@njnu.edu.cn

10.5846/stxb201205050649

張華兵，劉紅玉，侯明行.人工管理和自然驅(qū)動(dòng)下鹽城海濱濕地互花米草沼澤演變及空間差異.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(15):4767- 4775.

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