1986—2019年三江平原孤立濕地動(dòng)態(tài)變化研究

宗思迪 劉吉平

[摘 要] 本文基于RS和GIS技術(shù)，利用動(dòng)態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓等方法分析孤立濕地動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。研究表明，1986—2019年三江平原孤立濕地?cái)?shù)量、面積發(fā)生了較大變化;孤立濕地?cái)?shù)量呈先增加后減少的趨勢(shì)，從1986年的2 536個(gè)減少至2019年的2 393個(gè);面積呈持續(xù)減少的趨勢(shì)，從1986年的2 039 km2減少至2019年的776 km2。加強(qiáng)濕地監(jiān)管，加強(qiáng)孤立濕地恢復(fù)理論研究，構(gòu)建孤立濕地恢復(fù)模式，提高人們保護(hù)濕地的意識(shí)，已迫在眉睫。

[關(guān)鍵詞] 孤立濕地;動(dòng)態(tài)變化;三江平原

[中圖分類號(hào)] X37 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2020）20-108-2

地理上孤立的濕地一直是一個(gè)頗具爭(zhēng)議的景觀元素，本文中孤立濕地指的是在地質(zhì)因子、氣候因子和人為干擾因子等共同作用下，所形成的水文連通程度較弱且在景觀上相對(duì)孤立的沼澤濕地，為方便表達(dá)，將孤立沼澤濕地統(tǒng)一稱為孤立濕地[1]。濕地動(dòng)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)，Sammonds等研究表明孤立濕地的水文連通功能對(duì)與其相聯(lián)系的非孤立濕地水體的水量水位調(diào)節(jié)具有重要意義[2];劉海紅等對(duì)黃河三角洲濕地的變化進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)[3]。中國(guó)東北三江平原地區(qū)是濕地變化較為劇烈的地區(qū)之一[4]，其作為研究孤立濕地極具代表性。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

三江平原位于黑龍江省東北部，黑龍江省松花江下游及其與烏蘇里江匯合處，地理坐標(biāo)為45°01′～48°27′N、129°11′～135°05′E，總面積約為108 830 km2，是我國(guó)平原地區(qū)沼澤分布最大、最集中的地區(qū)之一。三江平原西南高、東北低，濕地植被類型以苔草沼澤為主，1月均溫在-18 ℃以下，7月均溫21～22 ℃，年降水量500～650 mm[5]。三江平原境內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模巨大，以種植業(yè)和牧業(yè)為主。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文所選三江平原土地利用數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍為1986—2019年，時(shí)間跨度均勻，1986年和2000年數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云的Landsat TM遙感數(shù)據(jù)，2019年數(shù)據(jù)來(lái)自Landsat OLI遙感數(shù)據(jù)，分辨率為30 m，時(shí)間為6—9月。對(duì)遙感數(shù)據(jù)用Erdas軟件分別采用4、3、2波段和5、4、3波段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，在人工解譯的基礎(chǔ)上結(jié)合高分辨率遙感影像與野外驗(yàn)證點(diǎn)考察，1986、2000、2019年驗(yàn)證精度分別達(dá)到85%、87%、90%。

2 研究方法

引入動(dòng)態(tài)度來(lái)探討研究區(qū)孤立濕地變化的速率，動(dòng)態(tài)度的絕對(duì)值越大，表示濕地面積變化程度越大。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓是空間統(tǒng)計(jì)方法中能精確地揭示地理事物空間格局特征的常用方法，通過(guò)質(zhì)心、周長(zhǎng)、面積等基本參數(shù)，定量描述地理要素空間分布的中心性、空間形態(tài)等特征，橢圓的周長(zhǎng)面積比值越大，表示地理事物越分散[6]。

3 孤立濕地識(shí)別

利用ArcGIS軟件，在1986、2000、2019年三江平原土地利用圖的基礎(chǔ)上，得到1986—2019年三江平原地區(qū)的沼澤濕地矢量數(shù)據(jù)。利用1986—2019年土地利用圖提取出河流，分為面河流及線河流，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)緩沖距離為100 m較為合理，將緩沖后的面、線河流與所得到的濕地分布圖進(jìn)行疊加，如果濕地矢量圖層不與緩沖的面、線河流圖層相交且未與任何河流濕地相連，則將其視為推定的孤立濕地;與緩沖后的面、線河流有重疊的部分即為非孤立濕地，需將其從分析中排除。另外，由于湖面的多邊形位于河流之外或與其斷開(kāi)，因此被認(rèn)為是潛在的孤立濕地。識(shí)別出孤立濕地后，將其與1986—2019年獲得的遙感影像進(jìn)行對(duì)比，表明此識(shí)別方法有效可行。

4 結(jié)果與分析

4.1 孤立濕地?cái)?shù)量、面積變化

運(yùn)用ArcGIS10.2、Excel軟件統(tǒng)計(jì)得出1986—2019年孤立濕地的數(shù)量、面積及濕地率，見(jiàn)表1。

通過(guò)分析表1發(fā)現(xiàn)，1986—2019年孤立濕地?cái)?shù)量呈先增加后減少的趨勢(shì)，2000年孤立濕地?cái)?shù)量相對(duì)于1986年有小幅度增加，2019年孤立濕地?cái)?shù)量減少。1986—2019年孤立濕地面積持續(xù)減少，從2000年以后孤立濕地?cái)?shù)量、面積均表現(xiàn)減少趨勢(shì)，說(shuō)明三江平原濕地破碎化越來(lái)越嚴(yán)重。由表1孤立濕地率分析可知，1986年三江平原濕地率最高，表明其濕地率呈持續(xù)下降趨勢(shì)。

4.2 孤立濕地動(dòng)態(tài)度變化

通過(guò)計(jì)算得出1986—2019年三江平原孤立濕地動(dòng)態(tài)度，1986—2000年動(dòng)態(tài)度為-0.011，2000—2019年動(dòng)態(tài)度為-0.029，1986—2019年動(dòng)態(tài)度為-0.019。1986—2019年三江平原的動(dòng)態(tài)度為負(fù)值，說(shuō)明在本研究時(shí)間跨度內(nèi)三江平原孤立濕地面積是以減少為主的。1986—2000年，三江平原孤立濕地動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值相對(duì)于其他時(shí)間段最小，說(shuō)明這一時(shí)期孤立濕地面積變化程度較小。

4.3 孤立濕地空間格局變化

通過(guò)ArcGIS中的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓模塊對(duì)三江平原孤立濕地矢量圖進(jìn)行處理，1986、2000、2019年三江平原孤立濕地橢圓周長(zhǎng)面積比分別為0.015 2、0.015 5、0.015 1。1986—2019年，，三江平原孤立濕地的橢圓周長(zhǎng)面積比先增加后減小，說(shuō)明隨著時(shí)間推移，三江平原濕地破碎化程度逐漸加劇，孤立濕地?cái)?shù)量增加，濕地分布分散性越來(lái)越大。

5 結(jié)論

1986—2019年，三江平原孤立濕地?cái)?shù)量、面積發(fā)生了較大變化。2019年相對(duì)于1986年孤立濕地?cái)?shù)量和面積均減少。對(duì)此，應(yīng)減少人類對(duì)濕地的干擾，增加濕地保護(hù)強(qiáng)度;加強(qiáng)濕地監(jiān)管，提高保護(hù)濕地意識(shí)。對(duì)于孤立濕地具有可操作性的恢復(fù)方式與途徑的探尋是今后應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖篤寧，李秀珍.當(dāng)代景觀生態(tài)學(xué)的進(jìn)展和展望[J].地理科學(xué)，1997（4）：356-364.

[2]Sammonds M J，Vietz G J，Costelloe J F.Using water destined for irrigation to conserve wetland ecosystems：a basis for assessing feasibility[J].Water Resource Research，2013（8）：4662-4671.

[3]劉海紅，劉胤序，張春華，等.1991-2016年黃河三角洲濕地變化的遙感監(jiān)測(cè)[J].地球與環(huán)境，2018（6）：590-598.

[4]劉吉平，劉亞斌，呂憲國(guó).1955—2010年三江平原東北部沼澤濕地時(shí)空格局變化[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（1）：121-125.

[5]滿衛(wèi)東，劉明月，李曉燕，等.1990—2015年三江平原生態(tài)功能區(qū)生態(tài)功能狀況評(píng)估[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2018（2）：136-141.

[6]劉吉平，董春月，劉家福，等.三江平原孤立濕地空間分布及其影響因素[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2016（11）：3280-3291.