近40年濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)貝殼堤變化及管護對策研究

孫晶，劉玉安，劉長安

(1.大連海洋大學 大連 116023； 2.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

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近40年濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)貝殼堤變化及管護對策研究

孫晶1，劉玉安2，劉長安2

(1.大連海洋大學 大連 116023； 2.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)內的貝殼堤是世界三大古貝殼堤之一，是世界上保存最完整、唯一新老并存的貝殼堤。文章基于RS、GIS技術及2015年野外實地調查數據，利用1979年、1990年、2000年、2008年和2015年5期Landsat陸地衛(wèi)星系列等多源遙感數據，得到近40年來濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)貝殼堤的變化特征。結果表明：①2015年濱州貝殼堤總面積為28.86 hm2，是研究區(qū)總面積的0.07%，主要分布在研究區(qū)北部海岸的核心區(qū)；②1979—2015年，貝殼堤面積總體呈現下降趨勢，尤其2008—2015年面積銳減，減少原因主要是人類開發(fā)利用，其中，農業(yè)用地、鹽田和養(yǎng)殖場是本研究區(qū)最主要的3種人類開發(fā)利用活動類型；③建立自然保護區(qū)人類活動遙感核查體系、完善自然保護區(qū)相關法律法規(guī)、修復貝殼堤生境是應對濱州貝殼堤遭受侵占及破壞的有效管護對策。

RS及GIS技術；濱州貝殼堤；管護對策

貝殼堤是由海生貝殼及其碎片和細砂、粉砂、泥炭、淤泥質黏土薄層組成的，是粉沙質岸灘所特有的一種灘脊類型，可作為古海岸線遺跡的重要標志[1-2]。濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)是研究黃河變遷、海岸線變化、貝殼堤島的形成等環(huán)境演變及濕地類型的重要基地，在我國海洋地質、濕地類型研究中占有重要地位，其貝殼堤是世界三大古貝殼堤之一，是世界上保存最完整、新老并存的貝殼堤，具有很高的保護和研究價值[3]。

目前研究貝殼堤的論文甚多，最早是1935年Rusell R J等分析研究美國路易斯安那州西海岸貝殼堤的形成[4]，我國最早是1964年王穎分析渤海灣西部貝殼堤的形成，得出貝殼堤是古海岸線的結論[5]。近年來，隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展，貝殼堤遭到破壞的程度也在不斷加劇，不少學者開始分析貝殼堤的現狀、破壞程度及保護管理措施問題。如田家怡等以歷史資料數據為依據，分析黃河三角洲貝殼堤島生態(tài)系統破壞現狀及原因[6]；劉志杰等采用2001—2009年多次實地考察的結果分析濱州貝殼堤島與濕地分布現狀、影響因素及管理對策[7]；薛春汀得出渤海西岸自然保護區(qū)內岐口—狼駝子貝殼堤已經不存在和大口河—徒駭河口東島鏈狀貝殼堤面臨消失，需要拆除貝殼堤后面養(yǎng)殖池的論斷[8]；段曉峰等利用保護區(qū)內2008—2012年5期12個固定監(jiān)測點數據，分析濱州沿海地區(qū)貝殼堤在自然環(huán)境變化影響下的形態(tài)特征演變，探究貝殼堤退化原因[9]；廖國祥等以濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)為例，利用2013年Landsat ETM遙感數據及2014年實地調研結果，研究海洋保護區(qū)生態(tài)風險綜合評價方法，并按照不同級別的風險區(qū)提出相應的管理對策[10]。以上關于貝殼堤的論文在時間尺度上存在局限性，同時僅通過實地考察和歷史資料的研究方法，不具有高效性、準確性和全面性。因此，本研究采用RS、GIS技術及野外實地調查的研究方法，實現對濱州貝殼堤近40年的動態(tài)變化監(jiān)測，依據遙感監(jiān)測和實地調查數據，探究人類活動對濱州貝殼堤變化的影響并提出科學管護對策。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)，位于山東省濱州市無棣縣城北60 km處，渤海灣西南岸，西起漳衛(wèi)新河，東至套爾河，北至淺海-3 m等深線。保護區(qū)是1999年建立，2002年批準為省級自然保護區(qū)，2006年正式批準為濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)，它分為核心區(qū)、實驗區(qū)和緩沖區(qū)這3個功能區(qū)，于2011年進行范圍和功能區(qū)調整[3]。研究范圍是濱州貝殼堤島與濕地國家級自然保護區(qū)2011年調整后的范圍，總面積約43 508.47 hm2，3個功能區(qū)面積分別是15 533.70 hm2、13 559.10 hm2和14 412.13 hm2。

1.2 研究方法

研究所使用的數據源包括：遙感數據和非遙感數據。遙感數據主要有： 1979年、1990年、2000年、2008年及2015年5期Landsat數據，輔以2008年10 m分辨率的Spot-5衛(wèi)星影像和2013年5.8 m分辨率的資源3號衛(wèi)星影像。遙感影像獲取原則：以7-9月(植物生長旺季)為主，要求圖像清晰，云量少，即云及云影覆蓋不超過10%[11]。非遙感數據包括：1999年1∶5萬地形圖、 GPS定位數據、野外調查及各種文獻資料等。參照自然保護區(qū)人類活動遙感監(jiān)測技術指南[12]和遙感成像機理[13]、解譯標志、野外實地調查結果，將研究區(qū)分為人類活動和非人類活動兩大類，17個類型(表1)。

表1 研究區(qū)景觀類型分類體系

為保證研究區(qū)分類精度，本研究采用人-機交互式解譯并結合野外實地調查，提取研究區(qū)分類信息。主要技術流程：①數據預處理，包括輻射校正、幾何精校正、研究區(qū)拼接、勻色、裁剪和數據融合等，其中幾何精校正誤差控制在0.3個像元以內[14]；②制作2015年研究區(qū)類型基礎底圖，完成室內預判，并對解譯不明確的圖斑做標記；③野外調查，針對遙感影像解譯結果不明確的圖斑，設定野外調查路線及調查站位；④修正分類底圖，建立解譯標志；⑤分類后處理，將分類圖中不合理的“類別噪聲”，做“平滑濾波”處理；⑥精度驗證，將野外調查站位結果與遙感調查結果做比較分析，綜合精度達95%以上；⑦在ENVI4.8和ArcGIS10.2軟件平臺上，完成1979年、1990年、2000年、2008年和2015年研究區(qū)類型及空間分布圖的制作。

2 結果與分析

2.1 貝殼堤現狀及變化

2015年濱州現存裸露貝殼堤總面積為28.86 hm2，是研究區(qū)總面積的0.07%，主要分布在研究區(qū)北部海岸的核心區(qū)；1979年、1990年、2000年和2010年濱州貝殼堤面積依次為137.29 hm2、123.85 hm2、116.19 hm2和109.77 hm2；1979年、1990年、2000年和2010年濱州貝殼堤占研究區(qū)總面積的百分比依次0.32%、0.28%、0.27%和0.25%。近40年來，濱州貝殼堤面積總體趨勢是降低的，尤其2008—2015年面積銳減(圖1)。

圖1 1979—2015年貝殼堤面積及比例

2.2 人類活動對貝殼堤變化的影響分析

通過對1979—2015年研究區(qū)5個時段動態(tài)變化的遙感數據分別進行統計，結果如表2和表3所示。1979年研究區(qū)類型有9個，分別是養(yǎng)殖場、鹽田、自然植被、貝殼堤、淺海水域、灘涂、裸地、河流、潮溝；相對于1979年，1990年研究區(qū)內多了居民點和農業(yè)用地2個類型。1979—1990年，濱州貝殼堤面積減少13.44 hm2，當地居民為經濟利用大量采挖貝殼堤并運走將其買賣，鹽田和養(yǎng)殖場的面積成倍的增長，分別增加763.78 hm2和3 994.12 hm2。

表2 1979—2015年研究區(qū)景觀類型面積變化 hm2

注：灘涂、河流等類型受潮汐、“退養(yǎng)還灘”等因素影響無法明確，不做分析.

表3 1979—2015年研究區(qū)兩大類面積變化

相對1990年和2000年研究區(qū)內多了道路和工廠2個類型。1990—2000年，濱州貝殼堤面積減少14.08 hm2，農業(yè)用地增加599.34 hm2，鹽田和養(yǎng)殖場在這期間飛速增長，分別增加1 617.65 hm2和10 563.99 hm2，養(yǎng)殖場面積的劇增已經侵占了貝殼堤，人類活動正逐步干擾和侵占貝殼堤的生長環(huán)境。

相對2000年和2008年研究區(qū)內多了觀測臺這1個類型，觀測臺的建立是為保護研究區(qū)內的貝殼堤和管理貝殼堤不受人類侵占破壞的。2000—2008年，濱州貝殼堤面積減少6.42 hm2，國家級保護區(qū)的建立使濱州貝殼堤面積減少得到控制，但經濟發(fā)展速度沒有停止，研究區(qū)內人類活動的面積與日俱增，道路、工廠、居民點、鹽田和養(yǎng)殖場的面積分別增加42.14 hm2、3.21 hm2、19.53 hm2、1 401.33 hm2和3 147.3 hm2，養(yǎng)殖場侵占貝殼堤生長空間加大。在1997年開工建設，2001年正式運營的黃驊港也在間接地通過影響海水的流向而侵蝕海岸沖刷貝殼堤，同時2004—2007年濱州市建設防潮大壩，挖掉和填埋100 hm2的貝殼堤，致使濱州貝殼堤即使在建立國家級保護區(qū)的前提下，也仍然呈下降趨勢。

相對于2008年和2015年研究區(qū)內多了木棧道、景觀亭和人工河塘3個類型，在實地調查走訪保護區(qū)管理人員得知，木棧道和景觀亭都是為管護保護區(qū)而建設。2008—2015年，濱州貝殼堤面積減少80.91 hm2，觀測臺、居民點、農業(yè)用地、鹽田面積分別增加1.39 hm2、1.09 hm2、194.44 hm2、166.36 hm2，人工河塘面積為112.15 hm2，居民點、人工河塘、養(yǎng)殖場這些人類活動侵占著貝殼堤的生境，興建的工廠、居民地、農業(yè)用地及人類活動產生的污染，降低生物多樣性，阻礙貝殼堤的生長發(fā)育，破壞貝殼堤的生長環(huán)境。加上2010年開始建設，2013年運營的濱州港，無疑增大對貝殼堤的破壞，使濱州貝殼堤的面積銳減。

從1979—2015年，人類活動的空間以成倍的速度在增長，非人類活動的空間呈降低趨勢。農業(yè)用地、鹽田和養(yǎng)殖場這3類人類活動面積之和占1979年、1990年、2000年、2008年、2015年人類活動總面積的百分比依次是100%、99.7%、99.5%、99.3%、98.9%，可見農業(yè)用地、鹽田和養(yǎng)殖場是本研究區(qū)最主要的3種人類開發(fā)利用活動類型。研究區(qū)內植物群落單一，多樣性程度不高，貝殼堤島位于廢棄黃河三角洲，易遭受海洋動力侵蝕；濱州港和黃驊港的碼頭、引堤等的建設及擴建，逐步形成環(huán)抱狀合攏式海域使用分布，嚴重影響著研究區(qū)管轄海域及周邊海域的水動力場、岸線淤蝕及貝殼物源；兩大港口及外海區(qū)域的埕北油田使研究區(qū)面臨遭遇突發(fā)性船舶溢油污染事故的高風險[15]；入海河流上游所排放的工農業(yè)生產污水和居民生活污水對近海海域造成一定程度的污染，導致近海海洋生態(tài)環(huán)境形勢嚴峻。

總之，近40年濱州貝殼堤面積呈遞減趨勢的原因主要在于早期的人類采挖，大量外運，中后期大力發(fā)展鹽田、養(yǎng)殖場及黃驊港、濱州港兩大港口的建立等人類活動的影響。

3 管護對策

目前，濱州貝殼堤島與濕地自然保護區(qū)已建立初步的保護管理體系，開展了一些科學研究、生態(tài)監(jiān)測和宣傳教育等活動，建設了一些基礎管護設施，但這些基礎設施建設相對滯后，設備不齊全，野外巡護工具不完備，生態(tài)監(jiān)測體系和信息化管理系統也尚未建立[16]。面對保護管理體系不健全及人類開發(fā)利用活動使貝殼堤減少的現狀，提出科學的管護對策。

(1)分區(qū)管理。遙感監(jiān)測顯示鹽田和養(yǎng)殖場已經跨越核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)，應及時對鹽田和養(yǎng)殖場開展環(huán)境影響評價，區(qū)分不同情況予以處理，關閉核心區(qū)、緩沖區(qū)的養(yǎng)殖活動；保護區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)應以保護為主，特別是核心區(qū)，實行封閉式管理保護，除專門批準對貝殼堤島開展必要的科研、調查活動以外，禁止任何人類活動的干擾；實驗區(qū)在不破壞自然景觀、不影響資源保護的前提下，可以有組織、有目的地開展科研、宣教、生態(tài)科普觀光等非破壞性活動。

(2)保護和恢復相結合。通過完善自然保護區(qū)相關法律法規(guī)，加大執(zhí)法力度，依法辦事，約束人類行為，來保護現有的珍貴的海洋自然遺產和物源地貝類，確保貝殼堤生長發(fā)育的物源充足，并深入研究貝殼堤的形成及生長機制，修復貝殼堤生境，減緩和防止近岸侵蝕。

(3)保護與可持續(xù)發(fā)展相結合。在對貝殼堤物源地充分保護的基礎上，建立自然保護區(qū)人類活動遙感核查體系，時刻監(jiān)測自然保護區(qū)內是否有私建爛建、違法違規(guī)、破壞貝殼堤生境的人類活動，這與傳統的實地觀察管護方式相比，更加省時省力又高效準確；同時，積極開展淺海灘涂貝類的資源育苗和增殖工作，即可保證貝殼堤的物源，又可增加收入；積極利用當地的優(yōu)勢資源，適當發(fā)展生態(tài)漁業(yè)、休閑觀光漁業(yè)、生態(tài)科普觀光業(yè)等活動，增強自然保護區(qū)的經濟實力，促進保護區(qū)資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

當然，自然災害風暴潮、海平面上升、海岸侵蝕等導致貝殼堤面積減少是無法控制的，我們只能制定應對自然災害的緊急措施，盡量降低自然保護區(qū)內主要保護對象貝殼堤的破壞程度。

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The Changes of Shell Ridges and Its Management and Protection in Binzhou Shell Islands and Wetland National Nature Reserve in Recent 40 Years

SUN Jing1，LIU Yu′an2,LIU Chang′an2

(1.Dalian Ocean University,Dalian 116023,China；2.National Marine Environmental Monitoring Center,Dalian 116023,China)

Binzhou Shell Islands and Wetland National Nature Reserve is one of the three ancient shell ridges in the world，which is the most completely conserved and the only old and new coexistence.Based on the RS and GIS technology，and many times of field survey in 2015，using the satellite remote sensing data of 1979，1990，2000，2008 and 2015，the change characteristics data of Binzhou Shell Islands and Wetland National Nature Reserve in nearly 40 years were obtained.The results showed that：(1) The total area of Binzhou shell ridges is 28.86 hm2in 2015，which is 0.07% of the total area of the study area，mainly distributs in the core area along the northern coast of the study area.(2)In 1979—2015，the area of Binzhou shell ridges overall trend has been reduced，particularly in 2008—2015 shell ridges area has been drastically reduced.The main reason of the reduction of shell ridges’ area is the development and utilization of human activity，among which，agricultural land，salt fields and farms are the most important factors.(3) Human activity remote sensing inspection system was established to improve relevant laws and regulations，and to repair the habitat of shell ridges，which is an effective countermeasure against the shell ridges’ encroachment and destruction.

The RS and GIS technology，Binzhou shell ridges，management and protection countermeasures

2016-12-19；

2017-03-29

孫晶，碩士研究生，研究方向為濱海濕地保護與修復，電子信箱：1196792838@qq.com

劉長安,研究員，博士，研究方向為濱海濕地保護與修復研究,電子信箱:lcahit@126.com

P74

A

1005-9857(2017)05-0103-06