1990—2018年海南島濕地景觀格局演變及其驅(qū)動(dòng)力分析

雷金睿，陳宗鑄，陳毅青，陳小花，李苑菱，吳庭天

海南省林業(yè)科學(xué)研究院/海南省紅樹林研究院，海南 海口 571100

濕地是地球上一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，使陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域，具有重要的生態(tài)功能和價(jià)值，被譽(yù)為“地球之腎”（Bdrinson et al.，2011；Jin et al.，2017；Sun et al.，2018）。它是自然界生物多樣性和生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，與人類生存發(fā)展息息相關(guān)（Copeland et al.，2010；呂金霞等，2018；徐曉龍等，2018）。近幾十年來，由于氣候環(huán)境因素和人類活動(dòng)的影響，濕地的面積、類型、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了顯著變化（Zorrilla-Miras et al.，2014；Lin et al.，2018），威脅區(qū)域生態(tài)安全（陳昆侖等，2019；李悅等，2019）。濕地景觀格局是自然演變和人為干擾的共同結(jié)果（王泉泉等，2019），其變化特征與驅(qū)動(dòng)機(jī)制一直以來都是濕地地理學(xué)和生態(tài)學(xué)長期研究的熱點(diǎn)，對于揭示濕地演變因素、制定科學(xué)合理的濕地保護(hù)具有重要意義（宮兆寧等，2011；徐曉龍等，2018）。

隨著GIS和RS技術(shù)的迅速發(fā)展，濕地景觀在時(shí)間和空間尺度上的研究得以拓展（宮兆寧等，2011；范強(qiáng)等，2014），也成為研究濕地景觀動(dòng)態(tài)變化和驅(qū)動(dòng)機(jī)制的重要技術(shù)手段，因此在濕地景觀的宏觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測、空間定量分析等方面越來越受到關(guān)注（Yu et al.，2017；Lin et al.，2018；盧曉寧等，2018）。如，Skalós et al.（2017）利用正射影像分析了捷克共和國低地地區(qū)濕地景觀的時(shí)空變化；Lin et al.（2018）利用 Landsat影像量化了舟山群島濕地景觀的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，并利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來識(shí)別驅(qū)動(dòng)因素；呂金霞等（2018）利用7期Landsat影像分析了近 30年來京津冀地區(qū)濕地景觀變化及其驅(qū)動(dòng)因子?；谝酝难芯靠梢园l(fā)現(xiàn)，濕地分類信息可以較容易地從遙感影像中提取，結(jié)合GIS的空間分析能夠有效地揭示濕地景觀的時(shí)空演變規(guī)律（張猛等，2018）。然而，濕地景觀演變是一個(gè)長期動(dòng)態(tài)過程，短期研究往往難以揭示長期變化規(guī)律（洪佳等，2016）。

海南島是中國僅次于臺(tái)灣的第二大島嶼，地理位置獨(dú)特，有著豐富的濕地資源及濕地類型（鄒發(fā)生等，1999）。然而在海島城市擴(kuò)張和海洋經(jīng)濟(jì)背景下，濕地已經(jīng)成為最脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一（Huang et al.，2012），呈現(xiàn)出以圍墾養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)建設(shè)和港口開發(fā)為主的多樣化濕地利用方式（隋燕等，2018；魏帆等，2018）。當(dāng)前，對海南島濕地景觀時(shí)空分布與變化的研究僅見對海南東寨港（李儒等，2017）、清瀾港（徐曉然等，2018；甄佳寧等，2019）的紅樹林濕地有少量研究報(bào)道，缺乏在全域和長時(shí)間序列的角度對海南島開展?jié)竦鼐坝^格局的時(shí)空演變與驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。特別是在國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)建設(shè)的戰(zhàn)略背景下，認(rèn)識(shí)其演變特征具有重要現(xiàn)實(shí)意義?；诖耍疚睦煤Ｄ蠉u1990—2018年間的7期遙感影像數(shù)據(jù)提取研究區(qū)濕地空間分布信息，綜合運(yùn)用景觀動(dòng)態(tài)分析、景觀格局指數(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法分析海南島近 30年的濕地景觀變化特征，并探索引起其變化的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子，以對海南島濕地資源今后的保護(hù)利用和規(guī)劃提供重要的參考。

1 研究區(qū)概況

海南島（18.80—20.10°N，108.37—111.03°E）位于南海大陸架北端，為相對獨(dú)立的地理單元，面積約3.4×104km2，海岸線長1944.4 km，具有典型的熱帶季風(fēng)海洋性氣候。地貌類型多樣，地形中間高四周低，以五指山（1867 m）、鸚哥嶺（1811 m）為隆起核心，從中部向四周依次為山地、丘陵、臺(tái)地和平原等逐級遞降（圖1）。氣候高溫多雨、長夏無冬，年平均氣溫 23.8—26.2 ℃，≥10 ℃年積溫8200—9200 ℃。全島雨量充沛，年降水量1000—2500 mm；干濕季明顯，雨季5—10月，旱季11月至翌年4月，雨季降水量占全年降水量60%以上。島內(nèi)河流多而短小，呈放射狀水系，包括南渡江、萬泉河、昌化江等海南三大河流在內(nèi)的154條；大型水庫有松濤水庫、大廣壩水庫和牛路嶺水庫等。截止2018年，海南島常住人口總數(shù)934.32萬，地區(qū)生產(chǎn)總值4832.05億元，人均地區(qū)生產(chǎn)總值5.20萬元。

根據(jù)全國第二次濕地資源調(diào)查，海南省分布有近海與海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類18型的濕地類型，濕地資源星羅棋布、縱橫交錯(cuò)，擁有東寨港國際重要濕地，以及東寨港紅樹林等國家級、省級濕地自然保護(hù)區(qū)和濕地公園，成為候鳥遷徙的重要驛站和珍稀水鳥的重要越冬區(qū)、棲息地。近年來，以?？?、三亞等重點(diǎn)城市為主的濕地保護(hù)和修復(fù)逐漸得到社會(huì)各界重視，相繼新建了美舍河、五源河、三亞河等多個(gè)國家濕地公園，2018年海口被評為全球首批國際濕地城市。同時(shí)，2018年出臺(tái)了《海南省濕地保護(hù)條例》，為濕地保護(hù)利用提供法制保障，全省濕地資源保護(hù)管理呈現(xiàn)出良好局面。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

圖1 研究區(qū)位置及濕地景觀類型（2018年）Fig. 1 Location of the study area and wetland landscape types (2018)

以覆蓋研究區(qū)的 1990、1995、2000、2005、2010年Landsat 5 TM和2015、2018年Landsat 8 OLI 遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，分辨率均為30 m，軌道號(hào)/行列號(hào)為123/46、123/47、124/46、124/47和125/47。為保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，盡量下載使用云量在5%以內(nèi)、拍攝時(shí)間在雨季（5—7月）的影像，數(shù)據(jù)下載自https://glovis.usgs.gov/。最終篩選并使用了25景TM數(shù)據(jù)和10景OLI數(shù)據(jù)。運(yùn)用ENVI 5.1軟件對研究區(qū)內(nèi)的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行多波段合成、大氣校正、幾何校正以及圖像鑲嵌、裁切、增強(qiáng)等數(shù)據(jù)處理，總誤差控制在1個(gè)像元內(nèi)，并統(tǒng)一投影到2000國家大地坐標(biāo)系（雷金睿等，2019）。

研究區(qū)人口數(shù)量、國內(nèi)生產(chǎn)總值、漁業(yè)生產(chǎn)總值等人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來源于《海南統(tǒng)計(jì)年鑒》。年降水量、平均氣溫和平均相對濕度等自然環(huán)境指標(biāo)來源于國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)（http://data.cma.cn/）。

2.2 濕地景觀分類

采用監(jiān)督分類與人工目視解譯相結(jié)合的方法分別對7期遙感影像進(jìn)行解譯（Davranche et al.，2010）。根據(jù)濕地分類系統(tǒng)和研究區(qū)實(shí)際情況，將其劃分為自然濕地、人工濕地和非濕地3個(gè)一級類型，其中自然濕地包括河流、潟湖、紅樹林，人工濕地包括庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)殖場和鹽田等二級類型（圖2）。利用ArcGIS 10.3在濕地范圍內(nèi)隨機(jī)選取100個(gè)樣點(diǎn)，經(jīng)野外實(shí)地驗(yàn)證、高空間分辨率Google影像以及高比例尺土地利用現(xiàn)狀圖檢驗(yàn)，采用誤差矩陣法對濕地分類結(jié)果進(jìn)行精度評價(jià)，總體分類精度（Overall Accuracy）在90%以上，結(jié)果可靠，滿足本研究的分析要求（劉吉平等，2016；張猛等，2018）。

2.3 動(dòng)態(tài)變化分析指標(biāo)

（1）濕地景觀類型變化率。采用濕地景觀年變化率（K）來反映研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某類濕地面積的變化程度（易鳳佳等，2016）。計(jì)算公式為：

式中，Sa、Sb分別為研究期初和研究期末的濕地面積；t為監(jiān)測時(shí)段長度。K＞0表示監(jiān)測時(shí)間內(nèi)濕地面積增加；K＜0表示監(jiān)測時(shí)間內(nèi)濕地面積減少。K的絕對值越大表示面積變化的程度越大。

（2）綜合濕地動(dòng)態(tài)度。綜合濕地動(dòng)態(tài)度用于表征不同時(shí)期濕地類型變化的速度和劇烈程度（李傳哲等，2011），計(jì)算公式為：

圖2 1990—2018年海南島濕地類型Fig. 2 Types of wetland in Hainan Island in 1990-2018

式中，LUi為監(jiān)測起始時(shí)間第i類濕地類型面積；ΔLUi-j為監(jiān)測時(shí)段第i類濕地類型轉(zhuǎn)為非i類濕地類型面積的絕對值；t為監(jiān)測時(shí)段長度；LC為研究區(qū)濕地年綜合變化率。

（3）濕地類型轉(zhuǎn)移矩陣。運(yùn)用ArcGIS 10.3軟件對不同時(shí)期濕地類型數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合交叉分析（Union），再用Excel數(shù)據(jù)透視表進(jìn)行處理，建立研究期內(nèi)濕地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣（Feng et al.，2016）。

2.4 景觀格局分析

參考相關(guān)文獻(xiàn)（宮兆寧等，2011；劉吉平等，2016；萬智巍等，2018；Lin et al.，2018），結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，分別從類型水平和景觀水平上分析景觀格局指數(shù)，包括斑塊數(shù)量（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、邊緣密度（ED）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、周長面積分維數(shù)（PAFRAC）、連接度（CONNECT）和香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）7個(gè)。各景觀指數(shù)模型的計(jì)算公式和生態(tài)學(xué)意義參見文獻(xiàn)（鄔建國，2007）。考慮到空間分析精度的一致性，借助ArcGIS將濕地景觀分類矢量圖轉(zhuǎn)換為.grid格式，并導(dǎo)入Fragstats 4.2平臺(tái)進(jìn)行景觀格局指數(shù)的計(jì)算分析（宮兆寧等，2011）。

2.5 驅(qū)動(dòng)力統(tǒng)計(jì)分析

為定量化分析影響濕地景觀演變的主要驅(qū)動(dòng)因子，運(yùn)用SPSS 22.0對濕地景觀類型面積、景觀格局指數(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行Pearson雙變量相關(guān)性分析。參考相關(guān)研究（劉吉平等，2016；徐曉龍等，2018），選取研究區(qū)人口數(shù)量、國內(nèi)生產(chǎn)總值、漁業(yè)生產(chǎn)總值以及年降水量、平均氣溫和平均相對濕度等8個(gè)指標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

3.1 海南島濕地景觀類型面積動(dòng)態(tài)變化

根據(jù)海南島濕地景觀類型面積統(tǒng)計(jì)可知（表1，圖 3），1990—2018年間海南島濕地景觀總面積呈增長的趨勢（線性傾向率13.524，R2=0.9611），在2018年濕地總面積達(dá)1337.57 km2，面積凈增加了393.21 km2，年變化率達(dá) 14.04 km2·a-1。從一級濕地類型來看，人工濕地增長明顯（線性傾向率15.743，R2=0.9746），面積占比由 1990的 44.88%增加到2018年的65.29%，面積凈增加了449.39 km2，年變化率達(dá)16.05 km2·a-1；與之相反，自然濕地則略微減少（線性傾向率-2.219，R2=0.8450），面積占比由1990的55.12%減少到2018年的34.71%，面積凈減少了 56.18 km2，年變化率為-2.01 km2·a-1。從二級濕地類型來看，水產(chǎn)養(yǎng)殖場的增長速度最高，年變化率達(dá) 9.59 km2·a-1；其次為庫塘，為 6.41 km2·a-1。潟湖的減少速度最高，達(dá)-3.09 km2·a-1；鹽田和紅樹林的變化速率最低。從濕地類型百分比來看（圖4），在1990—2018年間，水產(chǎn)養(yǎng)殖場增加明顯，由1990年2.25%上升到2018年的21.67%，表明在這期間海南島水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)發(fā)展十分迅猛，特別是在2000—2005年，增加了一倍以上。潟湖類型百分比持續(xù)減少，由 1990年 33.69%下降到 2018年的17.31%，減少了一半。庫塘類型百分比在 2000年達(dá)到最高（44.91%），隨后至2005年出現(xiàn)下降之外，后期逐步回升。河流、紅樹林、鹽田景觀類型百分比則保持細(xì)微波動(dòng)，總體呈穩(wěn)定的態(tài)勢。

表1 1990—2018年海南島濕地類型面積Table 1 Area of different types of wetland in Hainan Island in 1990-2018 km2

圖3 1990—2018年海南島濕地類型面積變化Fig. 3 Area changes of different types of wetland in Hainan Island in 1990-2018

從海南島濕地年綜合動(dòng)態(tài)度可以看出（表2），2015—2018年間濕地綜合動(dòng)態(tài)度最小，僅為0.40%；其次為2005—2010年間，表明在這2個(gè)階段濕地各類型均較穩(wěn)定，變化較小。在 1990—1995年和2000—2005年這2個(gè)階段濕地綜合動(dòng)態(tài)度較高，主要是由于庫塘和水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積的急劇變化所導(dǎo)致，濕地景觀轉(zhuǎn)變明顯。在1990—2018年間的濕地綜合動(dòng)態(tài)度為1.08%，處于中等變化強(qiáng)度?？傮w來看，海南島濕地景觀在整個(gè)研究階段前期變化較為劇烈，反映出全島庫塘建設(shè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較為迅速，后期濕地景觀動(dòng)態(tài)變化變緩。

3.2 海南島濕地景觀轉(zhuǎn)移矩陣分析

通過對 1990—2018年海南島濕地類型面積數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉分析，得到研究區(qū)濕地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣和變化空間分布圖（表3，圖5）。在1990—2018年間，海南島共有116.56 km2的濕地轉(zhuǎn)為非濕地，而非濕地轉(zhuǎn)為濕地的面積達(dá)509.74 km2。其中，水產(chǎn)養(yǎng)殖場的面積變化最大，由1990年的21.28 km2增加到2018年的289.82 km2，主要由非濕地、潟湖和庫塘景觀轉(zhuǎn)入，分別為197.29、56.51、10.03 km2，其中在 1995—2010年水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積增長最快，表明在這期間水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，主要分布在海南島東北部及東南沿海一帶。其次為庫塘，由1990年的364.69 km2增加到2018年的544.15 km2，這主要是由于在 1994年間海南第二大水庫大廣壩水庫建成使用，造成大量的非濕地轉(zhuǎn)為庫塘。潟湖面積減少最大，由1990年的318.13 km2減少到2018年的231.48 km2，主要因圍海養(yǎng)殖活動(dòng)轉(zhuǎn)移為水產(chǎn)養(yǎng)殖場，面積為56.51 km2，其中在1990—2005年間減少量最大，這可能是由于潟湖為淺海港灣、風(fēng)平浪靜，為養(yǎng)殖業(yè)提供了優(yōu)越的地理位置條件，有利于發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)。同樣，紅樹林轉(zhuǎn)移為水產(chǎn)養(yǎng)殖場的面積有5.69 km2，但也有5.49 km2的潟湖轉(zhuǎn)入，因此紅樹林面積總體呈穩(wěn)定趨勢。河流面積略微增加，主要由非濕地轉(zhuǎn)入，可能是因大型水庫修建造成河流上游水面變寬所致；而部分區(qū)域河流減少主要由于城市開發(fā)建設(shè)侵占。鹽田面積變化不大，總體保持穩(wěn)定。

圖4 1990—2018年海南島濕地類型百分比變化Fig. 4 Percentage changes of different types of wetland in Hainan Island in 1990-2018

表2 1990—2018年海南島濕地綜合動(dòng)態(tài)度Table 2 Comprehensive dynamic attitude of wetland in Hainan Island in 1990-2018

表3 1990—2018年濕地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 Transfer matrix of different wetland types in 1990-2018 km2

圖5 1990—2018年海南島濕地變化空間分布圖Fig. 5 Spatial distribution of wetland changes in Hainan Island in 1990-2018

3.3 海南島濕地景觀格局指數(shù)變化

3.3.1 類型水平上景觀格局變化特征

海南島濕地在類型水平上各時(shí)期景觀格局指數(shù)的變化趨勢如圖6所示。其中，斑塊數(shù)量（NP）以庫塘最大，在2000年達(dá)到最高值1465個(gè)，之后持續(xù)減少。水產(chǎn)養(yǎng)殖場斑塊數(shù)量增長最快，從1990年的35個(gè)增長到2018年的652個(gè)，增幅達(dá)到18倍。紅樹林斑塊數(shù)量略微增加，也從1990年的105個(gè)增長到2018年的156個(gè)。河流、潟湖、鹽田的斑塊數(shù)量持續(xù)波動(dòng)，但數(shù)量變化不大。

從斑塊邊緣密度（ED）來看，潟湖和紅樹林一直處于較高水平，在2005年均達(dá)到最高值，分別為3.06 m·hm-2和 2.14 m·hm-2，之后略微降低。水產(chǎn)養(yǎng)殖場邊緣密度持續(xù)增長，在 2000—2005年間增長最快，至2018年達(dá)到最高值2.97 m·hm-2。

圖6 1990—2018年海南島濕地類型水平上的景觀格局指數(shù)變化Fig. 6 Changes in landscape pattern indices of wetland in Hainan Island at the scale of class in 1990-2018

最大斑塊指數(shù)（LPI）以庫塘最大，其次為河流、潟湖。庫塘的LPI在1990年為最高值10.04%，在1995—2005年間急速下降達(dá)到低值6.09%，而后在2010年達(dá)到另一峰值8.96%，之后逐年降低。河流、潟湖、鹽田、紅樹林4類濕地類型的LPI始終呈降低趨勢。僅有水產(chǎn)養(yǎng)殖場LPI呈增長態(tài)勢，也反映出水產(chǎn)養(yǎng)殖場規(guī)模的不斷擴(kuò)大而造成斑塊連片分布。

從景觀斑塊形狀指數(shù)（LSI）來看，河流、庫塘的LSI最大，在55—70之間波動(dòng)。水產(chǎn)養(yǎng)殖場的LSI增長最快，從1990年的9.86增長到2018年的41.33，呈持續(xù)增長的趨勢，這說明水產(chǎn)養(yǎng)殖場的形狀正趨于復(fù)雜化。

3.3.2 景觀水平上景觀格局變化特征

景觀水平上的景觀格局指數(shù)可以反映整個(gè)研究區(qū)域的景觀變化特征，如表4所示。1990—2018年間海南島濕地景觀斑塊數(shù)量（NP）總體呈持續(xù)增長的趨勢，在2015年達(dá)到峰值2134個(gè)，整個(gè)研究階段NP增加673個(gè)，增幅達(dá)48.80%。最大斑塊指數(shù)（LPI）呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢，在1990年達(dá)到最大值10.04%，2005年最小，為6.09%。綜合NP和LPI可知，海南島濕地景觀的破碎化程度正逐步加大。邊緣密度（ED）和景觀形狀指數(shù)（LSI）同樣呈現(xiàn)持續(xù)增長的變化趨勢，在 2018年達(dá)到最大值，分別為4.28 m·hm-2和87.56，可見斑塊形狀趨于復(fù)雜化。周長面積分維數(shù)（PAFRAC）總體呈現(xiàn)出一致的降低趨勢，而連接度（CONNECT）則在2010年出現(xiàn)最小值56.47，之后呈現(xiàn)出緩慢上升后再下降的趨勢，這2個(gè)指數(shù)表明景觀受干擾程度加大、連通度降低。香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）經(jīng)歷了一個(gè)先升高、再小幅降低的波動(dòng)過程，在 2005—2010年間出現(xiàn)最大值1.52，說明濕地景觀多樣性增加，各濕地景觀類型趨于均衡化。綜合來看，1990—2018年間海南島濕地景觀總體呈現(xiàn)破碎度增大、景觀異質(zhì)性增強(qiáng)、連通度降低、斑塊形狀趨于復(fù)雜的變化特征。

表4 1990—2018年海南島濕地景觀水平上的景觀格局指數(shù)變化Table 4 Changes in landscape pattern indices of wetland in Hainan Island at the scale of landscape in 1990-2018

3.4 濕地景觀演變驅(qū)動(dòng)力分析

圖7 1990—2018年研究區(qū)域人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)態(tài)Fig. 7 Dynamic of population and social economy in study area in 1990-2018

自 1988年建省以來，海南社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速（圖7），在1990—2018年間，全省常住人口總數(shù)、城鎮(zhèn)人口持續(xù)增長，農(nóng)村人口減少；國內(nèi)生產(chǎn)總值由1990的95.01億元增長到2018年的4832.05億元，其中漁業(yè)生產(chǎn)總值則由7.40億元增長到372.80億元。研究期間，海南島的年降水量、平均氣溫和平均相對濕度變化總體表現(xiàn)較為復(fù)雜，但呈現(xiàn)的總體變化趨勢是平均氣溫升高，而年降水量和平均相對濕度下降（表5）。

3.4.1 社會(huì)環(huán)境因素對濕地類型面積驅(qū)動(dòng)力分析

對社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素與濕地類型面積的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表6），在社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素方面，研究區(qū)總?cè)丝跀?shù)、城鎮(zhèn)人口、農(nóng)村人口與水產(chǎn)養(yǎng)殖場、鹽田、潟湖等濕地景觀類型面積均表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（P＜0.05），其中總?cè)丝跀?shù)、城鎮(zhèn)人口與人工濕地類型面積呈正相關(guān)性、與自然濕地類型呈負(fù)相關(guān)性，農(nóng)村人口則正好相反；而濕地總面積與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子均表現(xiàn)極顯著相關(guān)性（P＜0.01）。國內(nèi)生產(chǎn)總值和漁業(yè)生產(chǎn)總值與庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、鹽田、河流均呈正相關(guān)性，與潟湖呈負(fù)相關(guān)性。這說明人工濕地類型面積會(huì)隨著人口和經(jīng)濟(jì)的增長而增長，自然濕地（潟湖、紅樹林）則呈現(xiàn)減少的趨勢。在氣候環(huán)境因素方面，年降水量與所有濕地類型的相關(guān)性均不顯著；平均氣溫與水產(chǎn)養(yǎng)殖場、鹽田和自然濕地面積有顯著性（P＜0.05）；平均相對濕度僅與自然濕地有顯著相關(guān)性（P＜0.05），說明平均氣溫升高、平均相對濕度降低會(huì)使自然濕地面積增加、人工濕地面積降低；濕地總面積與氣候環(huán)境因子的相關(guān)性不強(qiáng)。

表6 濕地類型面積與社會(huì)環(huán)境因子的相關(guān)性分析Table 6 Regression analyses between the area of wetland types and social economy and climate factors

3.4.2 社會(huì)環(huán)境因素對濕地景觀格局驅(qū)動(dòng)力分析

對社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素與濕地景觀格局的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表7），研究區(qū)總?cè)丝跀?shù)、城鎮(zhèn)人口、農(nóng)村人口與除了最大斑塊指數(shù)（LPI）以外的濕地景觀格局指數(shù)均表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（P＜0.05），其中總?cè)丝跀?shù)和城鎮(zhèn)人口與分維數(shù)（PAFRAC）、連接度（CONNECT）為負(fù)相關(guān)性，而農(nóng)村人口則正好相反。國內(nèi)生產(chǎn)總值和漁業(yè)生產(chǎn)總值與邊緣密度（ED）、斑塊形狀指數(shù)（LSI）有正相關(guān)性（P＜0.05），而與分維數(shù)（PAFRAC）有極顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.01）。這表明人口數(shù)量和生產(chǎn)總值的增加會(huì)提高景觀斑塊破碎化和多樣性，降低斑塊的連通度。

在氣候環(huán)境因素方面，年降水量同樣與所有濕地景觀格局指數(shù)均沒有顯著相關(guān)性。平均氣溫僅與分維數(shù)（PAFRAC）有顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.05），平均相對濕度與連接度（CONNECT）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）、與香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），表明平均溫度和平均相對濕度的變化會(huì)對濕度景觀格局造成一定影響。

4 討論

4.1 海南島濕地類型動(dòng)態(tài)變化

本研究采用監(jiān)督分類與人工目視解譯相結(jié)合的方法，基于1990—2018年的Landsat 5 TM/8 OLI共7期遙感影像數(shù)據(jù)源建立了較高精度的海南島濕地空間分布信息數(shù)據(jù)庫，提取了6種濕地景觀類型。在 2012年開展的海南省第二次濕地資源調(diào)查中，全省≥8 hm2的濕地總面積達(dá)3200 km2（中國濕地資源：海南卷，2015）。將其按照流域類型來分，不含濱海濕地在內(nèi)的全省濕地面積為 1161.75 km2，與本研究中2010年的濕地總面積1191.60 km2十分接近，這也反映出本研究所得到的濕地遙感解譯分類精度較高、數(shù)據(jù)可靠。然而，需要指出的是，由于近海與海岸等濱海濕地類型空間界線的模糊特點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)隨著潮位的變化而變化，很難通過遙感影像區(qū)分（宮鵬等，2010；程敏等，2017），并結(jié)合必要的實(shí)地調(diào)查，因此本研究中的濕地類型未包含這一類，僅對海南島陸域行政界線范圍內(nèi)的濕地進(jìn)行提取，存在一定的不足，但也是未來應(yīng)該進(jìn)一步開展的研究方向。

在 1990—2018年間，海南島濕地景觀總面積呈增長的趨勢（線性傾向率13.524，R2=0.9611），且在2005年之前濕地綜合動(dòng)態(tài)變化較為劇烈，2005年以后變化變緩；濕地綜合動(dòng)態(tài)度為1.08%。在整個(gè)研究期內(nèi)濕地面積凈增加393.21 km2，年變化率達(dá)14.04 km2·a-1。這與顧行發(fā)等（2017）對海南省的土地利用遙感監(jiān)測結(jié)果一致，在20世紀(jì)80年代末至 2010年的水域面積呈增長趨勢，年變化率為6.19 km2·a-1；宮鵬等（2010）對我國 1990—2000 年濕地變化遙感分析也發(fā)現(xiàn)，海南濕地面積同樣呈增長趨勢；但與牛振國等（2012）對我國1978—2008年濕地類型變化的研究結(jié)論不盡相同，海南在1990—2000年呈增長趨勢，而在2000—2008年則為減少趨勢。這可能與同一時(shí)期內(nèi)不能獲取相同時(shí)間的遙感影像以及濕地季節(jié)性氣候影響有關(guān)，造成濕地解譯結(jié)果存在一定不確定性（宮鵬等，2010；牛振國等，2012）。

從濕地景觀類型的演變來看，水產(chǎn)養(yǎng)殖場的面積變化最大，由1990年的21.28 km2增加到2018年的289.82 km2，年變化率達(dá)9.59 km2·a-1，主要由非濕地、潟湖和庫塘等類型轉(zhuǎn)入，以1995—2010年間增長速度最快，且主要分布于海南島東北部的文昌市以及東南沿海一帶。相關(guān)研究表明，從1985—2005年我國沿海地區(qū)進(jìn)入圍?；顒?dòng)的狂熱期，大量的毀林挖塘或圍海養(yǎng)蝦活動(dòng)侵占了沿海灘涂海岸（吳文挺等，2016）；同時(shí)，文昌市潭牛鎮(zhèn)自20世紀(jì)90年代也開始成為海南最大的淡水養(yǎng)殖基地，這些均印證了海南島水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)的發(fā)展對濕地景觀演變的推動(dòng)作用。其次，庫塘景觀的動(dòng)態(tài)變化也較大，凈增加面積179.46 km2，年變化率為6.41 km2·a-1，主要由非濕地轉(zhuǎn)入，占轉(zhuǎn)入庫塘總面積的95%以上。這主要是由于在這期間，海南幾個(gè)大型水庫，如赤田水庫（1993年）、大廣壩水庫（1994年）、大隆水庫（2007年）、紅嶺水庫（2015年）等的相繼建成使用導(dǎo)致庫塘面積變化巨大，其中僅大廣壩水庫面積就達(dá)65 km2，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)功能。

表7 濕地景觀格局與社會(huì)環(huán)境因子的相關(guān)性分析Table 7 Regression analyses between wetland landscape pattern and social economy and climate factors

4.2 海南島濕地景觀演變驅(qū)動(dòng)力及建議

1990—2018年海南島濕地景觀斑塊數(shù)量（NP）、邊緣密度（ED）和景觀形狀指數(shù)（LSI）總體呈增長趨勢，表明景觀破碎化程度加劇，景觀格局向著多樣化和均勻化方向發(fā)展。一方面，由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和生活水平的提高，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速成為沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)而造成水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積持續(xù)擴(kuò)大，加之研究期內(nèi)大型庫塘建設(shè)，大量的非濕地類型轉(zhuǎn)入，特別是在2005年之前，這造成景觀面積和斑塊數(shù)量的劇烈變化，景觀格局指數(shù)也隨之大幅波動(dòng)；另一方面，因城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)、道路修建等人為活動(dòng)將自然濕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，也加劇了景觀格局的破碎化程度（魏帆等，2018）。因此，建議對景觀破碎、功能退化的濕地采取有效的生態(tài)修復(fù)維持景觀完整性和連通性，恢復(fù)濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價(jià)值，維護(hù)濕地景觀生態(tài)安全。

有研究表明，隨著城市化人口的增加，對濕地景觀格局的變化產(chǎn)生了較大的影響，人與土地的矛盾也日益突出，使得濕地已經(jīng)成為最為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一（Huang et al.，2012）。特別是海南島沿海地區(qū)特殊的地理位置和豐富的資源，填海造地、圍墾養(yǎng)殖在給當(dāng)?shù)貛斫?jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，自然濕地迅速向人工濕地及非濕地轉(zhuǎn)化，自然濕地人工化，造成濕地景觀破碎化程度嚴(yán)重，景觀形態(tài)趨于單一，景觀生態(tài)環(huán)境惡化，濕地退化嚴(yán)重（Lin et al.，2018）。因此，表現(xiàn)為研究區(qū)人口總數(shù)、城鎮(zhèn)人口、GDP與人工濕地類型面積、濕地景觀破碎化指數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是導(dǎo)致自然濕地減少、人工濕地增加和濕地景觀多樣性變化與破碎化的主要驅(qū)動(dòng)因素。且人工濕地面積占比在1995年超過自然濕地，并逐步擴(kuò)大，造成濕地景觀的連通度與功能完整性降低。這與Lin et al.（2018）人對舟山群島、呂金霞等（2018）對京津冀、王泉泉等（2019）人對滇西北高原等濕地研究結(jié)論一致，表明了人為活動(dòng)干擾是影響濕地景觀變化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。因此，建議通過嚴(yán)格的土地空間規(guī)劃，加強(qiáng)濕地總量管控，特別是控制重要生態(tài)功能區(qū)、海岸帶濕地及周邊自然濕地資源的侵占；在重要濕地或脆弱濕地區(qū)域（如濱海紅樹林、城市濕地等）應(yīng)建立濕地保護(hù)區(qū)或濕地公園，嚴(yán)格實(shí)施規(guī)劃分區(qū)管控和生態(tài)紅線管理。

對于自然環(huán)境因素來說，相關(guān)研究認(rèn)為，溫度和降水變化通常需要改變濕地水文過程，通過對濕地植物生長、種間關(guān)系、土壤養(yǎng)分等產(chǎn)生直接或間接的作用來影響濕地的類型與面積，其過程具有明顯的滯后性（張猛等，2018；王泉泉等，2019）。因此，在較小時(shí)間和空間尺度上，相比人為活動(dòng)的干擾，自然環(huán)境變化對濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響相對較?。ㄍ跞?，2019）。本研究也發(fā)現(xiàn)，年降水量與所有濕地類型面積、景觀格局指數(shù)均沒有顯著相關(guān)性，平均溫度和平均相對濕度也僅與部分指標(biāo)有顯著性，說明氣候環(huán)境因子與濕地景觀變化的相關(guān)性不甚明顯。加之人為活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾使得濕地景觀演變機(jī)制十分復(fù)雜（張猛等，2018），有待于從空間角度深入分析、研究多要素復(fù)合下濕地景觀變化過程和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

5 結(jié)論

本文利用海南島1990—2018年間的7期遙感影像數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用景觀動(dòng)態(tài)分析、景觀格局指數(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法分析了海南島近 30年的濕地景觀演變特征和驅(qū)動(dòng)因子，結(jié)果表明：

（1）1990—2018年間，海南島濕地景觀總面積呈增長的趨勢，且在 2005年之前濕地綜合動(dòng)態(tài)變化較為劇烈，2005年以后變化變緩。在2018年濕地總面積達(dá) 1337.57 km2，面積凈增加了 393.21 km2，年變化率達(dá)14.04 km2·a-1。從一級濕地類型來看，人工濕地持續(xù)增長，自然濕地則持續(xù)減少；人工濕地面積占比在 1995年超過自然濕地，并逐步擴(kuò)大。從二級濕地類型來看，水產(chǎn)養(yǎng)殖場的增長速度最高，年變化率達(dá)9.59 km2·a-1；其次為庫塘，為6.41 km2·a-1。潟湖的減少速度最高，達(dá)-3.09 km2·a-1；鹽田和紅樹林的變化速率最低。

（2）1990—2018年，景觀水平上，海南島濕地景觀總體呈現(xiàn)破碎度增大、連通度降低、斑塊形狀趨于復(fù)雜的變化特征。類型水平上，以庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)殖場的變化較大，斑塊破碎度增加，形狀趨于復(fù)雜；自然類濕地變化較小。

（3）濕地景觀演變是自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素綜合作用的結(jié)果，其中人口總數(shù)、城鎮(zhèn)人口、國內(nèi)生產(chǎn)總值和漁業(yè)生產(chǎn)總值等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子是影響濕地景觀變化的關(guān)鍵因素，是導(dǎo)致研究區(qū)自然濕地減少、人工濕地增加和濕地景觀多樣性變化與破碎化的主要驅(qū)動(dòng)因子；自然環(huán)境因子對濕地景觀變化的作用相對較小。