近40年撓力河流域沼澤濕地退化特征及驅(qū)動因素量化研究

王梓云，劉建衛(wèi)，王 熙，東迎欣，王天亮

（1.大連理工大學(xué) 水環(huán)境研究所，遼寧 大連 116024； 2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

濕地是一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，由水—陸互相作用形成，具有珍貴的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值，是人類的重要生境之一［1-4］。20世紀(jì)90年代以來，在水文氣象等自然因素和人為干擾的共同影響下，全球濕地面積減少了約50%，且現(xiàn)存的大部分重要濕地區(qū)也出現(xiàn)不同程度的景觀破碎化現(xiàn)象［5-7］。氣候因素和水文條件是濕地形成和發(fā)育的驅(qū)動力，也是濕地萎縮和退化的主要原因之一，通常在時(shí)空尺度上影響濕地景觀生態(tài)格局；同時(shí)人為因素也是導(dǎo)致濕地退化的重要因素，尤其是在上世紀(jì)以來農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速的撓力河流域。探究流域濕地退化的驅(qū)動因素對濕地保護(hù)和流域環(huán)境管理具有重要意義。

隨著對濕地保護(hù)工作的重視和加強(qiáng)，其景觀的退化趨勢與驅(qū)動機(jī)制已成為當(dāng)前備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)［8］，例如劉紅玉［9］等利用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)分析了濕地景觀的時(shí)空演變過程及其累積效應(yīng)；侯偉［10］等從濕地面積和斑塊破碎化指數(shù)分析了濕地的萎縮過程和影響因素；劉吉平［11］等從流域尺度分析了濕地變化的區(qū)域分異，并初步探討了影響沼澤濕地變化的主要因素。但是以上研究主要集中在濕地退化的過程，對其驅(qū)動力的研究比較定性，缺乏利用長序列實(shí)測數(shù)據(jù)的定量分析，探討濕地景觀破碎化與氣候、水文條件變化之間定量化關(guān)系的綜合研究鮮見報(bào)道。

撓力河流域分布的沼澤濕地是我國典型的濕地分布區(qū)，是全球濕地的重要組成部分。以三江平原沼澤濕地的核心分布區(qū)撓力河流域?yàn)檠芯繉ο?，通過土地利用和長序列實(shí)測水文氣象數(shù)據(jù)基于GIS技術(shù)與逐步多元回歸等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對1980-2020年撓力河流域沼澤濕地面積與景觀格局動態(tài)變化及其驅(qū)動力進(jìn)行定量分析，為撓力河流域和三江平原沼澤濕地的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

撓力河流域界于45°42'N～47°31'N、131°10'E～134°09'E 之間，東南靠近完達(dá)山，最終匯入烏蘇里江，流域中游分布大片沼澤濕地，其中有一處國際重要濕地及多個國家級和省級自然保護(hù)區(qū)。流域海拔平均60 m左右，地勢起伏不大，多年平均氣溫3.3 ℃，多年平均降水量為 532 mm，河漫灘和洼地分布廣泛，地表?xiàng)l件和氣候的特殊性造就了流域廣闊的濕地面積和獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境［12］。

圖1 撓力河流域及水文氣象站點(diǎn)示意圖Fig.1 Sketch map of Naoli River Basin and hydrological stations and weather stations

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

主要利用撓力河流域1980-2020年8期30 m精度土地利用數(shù)據(jù)；寶清、保安、菜嘴子、紅旗嶺4個水文站1980-2020年的流量數(shù)據(jù)；流域及周邊寶清、富錦、勃利和虎林4個氣象站1980-2020年的氣溫、相對濕度、降水、日照、蒸發(fā)和風(fēng)速數(shù)據(jù)。其中撓力河流域土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心，氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，水文數(shù)據(jù)來源于黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院。

將土地覆蓋數(shù)據(jù)在Arcgis10.6中根據(jù)需要進(jìn)行重分類處理，分為耕地、林地、草地、水域、沼澤濕地和建設(shè)用地共6個地類。撓力河流域及其周邊氣象站點(diǎn)分布較均勻且流域地勢平坦、起伏不大，將氣象數(shù)據(jù)通過算術(shù)平均的方法求得均值以反映流域氣象要素的變化趨勢。在進(jìn)行逐步多元回歸計(jì)算時(shí)，將氣象要素按照土地利用數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔求得均值以形成與沼澤濕地相關(guān)指標(biāo)相同長度的年代序列值。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀格局指數(shù)

為有效地反映撓力河流域濕地景觀結(jié)構(gòu)，利用景觀格局指數(shù)表征沼澤濕地景觀格局的分布特征。從單個景觀類型水平和流域景觀水平兩個方面選擇8個參數(shù)（表1）對撓力河流域沼澤濕地的景觀破碎化過程進(jìn)行綜合分析［13-15］，在Fragstats軟件中計(jì)算景觀指數(shù)，揭示不用時(shí)期沼澤濕地景觀結(jié)構(gòu)變化特征和規(guī)律。

表1 景觀格局指數(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用水平Tab.1 The nature and application level of landscape pattern index

1.3.2 徑流系數(shù)與線性擬合分析

通過徑流系數(shù)來綜合反映降水和徑流對沼澤濕地的影響，它是指任一時(shí)段的徑流深與降水深的比值，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。計(jì)算公式為：

式中：α為徑流系數(shù)；R為徑流深度；P為降水深度。

α值介于0～1之間，徑流越豐富該值越大。它反映了流域內(nèi)地勢、土地覆蓋等自然條件對降水轉(zhuǎn)化為徑流的影響，以此來綜合反映降水和徑流對沼澤濕地退化的影響。分時(shí)段在Origin軟件中對流域徑流系數(shù)和沼澤濕地各指標(biāo)的變化率添加趨勢線進(jìn)行擬合，以直觀反映其在各個時(shí)期的變化趨勢，探尋水文因素變化與沼澤濕地面積萎縮和生態(tài)退化的影響關(guān)系。

1.3.3 回歸分析與冗余分析

回歸分析通過分析變量之間相關(guān)的具體形式，確定現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，并采取數(shù)學(xué)模型來表現(xiàn)其量化關(guān)系［16］。通過沼澤濕地景觀格局指數(shù)與各類氣象要素間的回歸分析，構(gòu)建反映沼澤濕地萎縮退化與氣象要素變化關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，作為探討氣候變化對沼澤濕地退化影響的依據(jù)。

為進(jìn)一步了解影響沼澤濕地的主要環(huán)境因子，采用canoco5軟件進(jìn)行冗余分析（RDA）。對沼澤濕地景觀指數(shù)去趨勢對應(yīng)分析（DCA）以計(jì)算排序軸梯度，結(jié)果顯示4個排序軸的最大梯度小于3，因此采用線性模型對濕地指標(biāo)與環(huán)境因子進(jìn)行RDA分析。

1.3.4 人為干擾度

計(jì)算撓力河流域各個時(shí)期的人為干擾度，在IBM SPSS Statistics 26平臺計(jì)算人為干擾與沼澤濕地各景觀指數(shù)的Pearson相關(guān)系數(shù)，分析景觀格局變化與人為干擾度變化之間的關(guān)系。根據(jù)前人有關(guān)人為干擾度的研究成果［17-21］，結(jié)合撓力河流域各景觀地類的實(shí)際情況［22-24］，對各景觀地類的人為干擾進(jìn)行賦值（表2），計(jì)算流域整體各年份的人為干擾度，以分析人為干擾對景觀格局變化的影響。

表2 撓力河流域人為干擾度賦值Tab.2 Evaluation of hemeroby in Naoli River Basin

根據(jù)下式計(jì)算人為干擾度：

式中：Y為撓力河流域的人為干擾度；Xi為第i類景觀類型的人為干擾度賦值；Si為第i類景觀類型的面積；S為撓力河流域的總面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 撓力河流域沼澤濕地退化分析

2.1.1 撓力河流域沼澤濕地面積變化

流域整體的土地利用變化趨勢如圖2所示，在GIS平臺分別計(jì)算撓力河流域1980-2020年各期土地利用數(shù)據(jù)不同景觀類型的面積，如圖3所示。1980-2020年，撓力河流域沼澤濕地面積減少了71.2%，呈顯著減少趨勢。其中1980-1990年10年間沼澤濕地面積減少最為嚴(yán)重，占總減少面積的36.4%，2005-2015年間有大片沼澤濕地退化為草地，除耕地面積呈增長趨勢外，林地面積也呈現(xiàn)減少趨勢，水域和建設(shè)用地面積變化不明顯。

圖2 1980-2020年撓力河流域土地利用類型空間變化Fig.2 Spatial changes of land use types in naoli River Basin from 1980 to 2020

圖3 1980-2020年撓力河流域土地利用面積變化Fig.3 Change of land use area in Naoli River Basin from 1980 to 2020

2.1.2 撓力河流域沼澤濕地及流域景觀格局變化

利用Fragstats軟件計(jì)算每個時(shí)期沼澤濕地和流域整體的景觀指數(shù)，結(jié)果如圖4所示。從表征沼澤濕地面積的指標(biāo)來看，最大斑塊指數(shù)和斑塊占景觀面積指數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢［圖4（a）］，分別由1980年的22.8%和26.4%降低到2020年的6.2%和7.6%。從表征沼澤濕地密度大小與形狀的指標(biāo)來看，斑塊密度和景觀形狀指數(shù)呈現(xiàn)先降低后升高再降低的變化趨勢［圖4（b）］，2005-2010年呈現(xiàn)上升趨勢，其余年份均呈現(xiàn)下降趨勢，其中1980-1990年和2015-2020年下降最明顯，1990-2005年處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。斑塊密度和景觀形狀指數(shù)最大的年份出現(xiàn)在2010年，分別為0.095 個/100 hm2和68.49；最小的年份出現(xiàn)在2000年，分別為0.004 8 個/100 hm2和22.84。2015年之前撓力河流域沼澤濕地的聚集度指數(shù)在呈減少趨勢［圖4（c）］，在2020年有緩慢上升，最小值出現(xiàn)在2015年（99.8%）。撓力河流域蔓延度指數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢，但2010-2015年有微小回落，最大值出現(xiàn)在2020年（70.2%）。撓力河流域的Shannon's多樣性指數(shù)和Simpson's多樣性指數(shù)整體上呈現(xiàn)下降趨勢［圖4（d）］，1980-1990年和2015-2020年下降尤為明顯，2000-2015年Simpson's多樣性指數(shù)的變化趨勢比較平穩(wěn)，2000-2010年Shannon's多樣性指數(shù)有微小回升。

圖4 1980-2020年撓力河流域沼澤濕地及流域景觀格局指數(shù)變化趨勢Fig.4 Trends of wetland and landscape pattern indices in Naoli River Basin from 1980 to 2020

近40年來撓力河流域沼澤濕地面積在快速萎縮（圖3），表征面積與聚散性的各類指標(biāo)下降明顯，表征密度大小與形狀的指標(biāo)波動變化顯著，同時(shí)，受到沼澤濕地的影響，流域整體景觀格局也在逐年退化。

2.2 撓力河流域沼澤濕地退化驅(qū)動力分析

2.2.1 徑流量與沼澤濕地景觀指數(shù)變化的線性趨勢分析

取撓力河下游干流菜嘴子水文站的流量數(shù)據(jù)計(jì)算全流域的徑流系數(shù)，撓力河流域徑流系數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的波動趨勢，且1980年之后急劇減少，2010年之后開始回升［圖5（a）］。由于聚集度指數(shù)變化微小，因此在景觀指數(shù)上選取最大斑塊指數(shù)、斑塊占景觀面積指數(shù)、斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的變化率來反應(yīng)其與徑流系數(shù)的關(guān)系（圖5），由于2019年降水量發(fā)生突變，剔除該年數(shù)據(jù)后進(jìn)行趨勢分析。徑流系數(shù)變化率和沼澤濕地面積變化率的變化趨勢［圖5（b）］除2000-2005年外，其余時(shí)段均具有明顯一致性；斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的變化率與徑流系數(shù)變化率之間的相關(guān)性時(shí)正時(shí)負(fù)，在2005年之前變化趨勢大體一致，在2005年之后變化趨勢相反［圖5（c）］；徑流系數(shù)變化率與最大斑塊指數(shù)、斑塊占景觀面積指數(shù)的變化率也呈現(xiàn)較好的一致性，除2000-2005年和2015-2020年之外，其余時(shí)段三者均呈顯著正相關(guān)［圖5（d）］。

圖5 1980-2020年徑流系數(shù)變化與沼澤濕地退化的關(guān)系Fig.5 Relationship between runoff coefficient change and marsh degradation from 1980 to 2020

2.2.2 氣候要素變化與沼澤濕地退化的回歸分析

選取年平均氣溫、年蒸發(fā)量、年降水量、年均相對濕度、年日照時(shí)數(shù)、年均風(fēng)速6類氣象要素，結(jié)合景觀指數(shù)計(jì)算結(jié)果，在SPSS中進(jìn)行逐步多元回歸分析。根據(jù)相關(guān)分析的結(jié)果（表3），沼澤濕地各類景觀指數(shù)與氣溫、相對濕度和風(fēng)速顯著相關(guān)，其中氣溫通過了0.01水平上的顯著性檢驗(yàn)，相對濕度和風(fēng)速通過了0.05水平上的顯著性檢驗(yàn)。

表3 氣象要素與沼澤濕地景觀指數(shù)的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficient between meteorological elements and wetland landscape index

在進(jìn)行逐步多元回歸分析時(shí)將步進(jìn)條件設(shè)置為：使用F的概率“進(jìn)入大于0.1，除去大于0.2”，依次對表征沼澤濕地類型水平的5個景觀格局指數(shù)與所選氣象要素進(jìn)行回歸分析（表4），模型均通過了α=0.10的顯著性檢驗(yàn)，且模型的決定系數(shù)R2均大于0.5，表明所建模型具有統(tǒng)計(jì)意義。

表4 濕地景觀指數(shù)與氣象要素的多元線性回歸關(guān)系Tab.4 Multiple linear regression relationship between wetland landscape index and meteorological elements

由表4可知，在0.10顯著性水平下，影響沼澤濕地斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的主要因素為相對濕度，年均相對濕度與沼澤濕地斑塊密度和景觀形狀指數(shù)呈顯著正相關(guān)，其他氣象要素未進(jìn)入回歸方程；斑塊占景觀面積指數(shù)和最大斑塊指數(shù)均與年均氣溫、年均相對濕度和年日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，從回歸方程的系數(shù)大小來看，氣溫對二者的影響大于相對濕度和日照時(shí)數(shù)，其余氣象要素未進(jìn)入回歸方程；聚集度指數(shù)與年均相對濕度呈顯著負(fù)相關(guān)，與年日照時(shí)數(shù)呈顯著正相關(guān)，從回歸方程的系數(shù)大小來看相對濕度對聚集度指數(shù)的影響更大。

2.2.3 人為干擾度與沼澤濕地退化的相關(guān)分析

根據(jù)表2和式（2）計(jì)算流域人為干擾度，從空間尺度看，撓力河流域人為干擾較強(qiáng)的地區(qū)是研究區(qū)的中部，（圖2）；從時(shí)間尺度看，耕地的開墾使撓力河流域人為干擾逐年增強(qiáng)（圖6）。

圖6 1980-2020年撓力河流域人為干擾度變化Fig.6 Changes of hemeroby in Naoli River Basin from 1980 to 2020

圖7 沼澤濕地景觀指數(shù)與影響因素的關(guān)系Fig.7 Relationship between wetland landscape index and influencing factors

人為干擾度與景觀指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果見表5。在沼澤濕地類型水平上，人為干擾度與沼澤濕地面積、最大斑塊指數(shù)和斑塊占景觀面積指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.994、-0.973和-0.994，在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)；人為干擾度與聚集度指數(shù)也呈顯著負(fù)相關(guān)，通過了0.05級別的顯著性檢驗(yàn)；人為干擾度與斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.212和0.282，其關(guān)系比較復(fù)雜。在流域景觀水平上，人為干擾度與蔓延度指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與Shannon's多樣性指數(shù)和Simpson's多樣性指數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān)，且通過了0.01水平上的顯著性檢驗(yàn)。人為干擾度與表征沼澤濕地面積類的景觀指數(shù)的相關(guān)性顯著。

表5 人為干擾度與沼澤濕地景觀指數(shù)的相關(guān)系數(shù)Tab.5 Correlation coefficient between hemeroby and wetland landscape index

2.2.4 沼澤濕地景觀指數(shù)與影響因子的關(guān)系

沼澤濕地景觀指數(shù)與各因素之間的綜合影響分析中，選擇人為干擾、徑流系數(shù)和各氣象因子作為環(huán)境變量，由紅色矢量表示；濕地面積與各景觀格局指數(shù)為響應(yīng)變量，由藍(lán)色矢量表示；連線長表示受環(huán)境因子的影響程度，夾角的余弦值表示二者的相關(guān)程度。結(jié)果表明，前兩個RDA軸分別解釋了濕地面積和指數(shù)變化總方差的73.93%和24.78%。

表6直觀地解釋了各影響因素對濕地生態(tài)變化變異解釋的貢獻(xiàn)率，人為干擾和相對濕度對沼澤濕地各類指標(biāo)變異性影響達(dá)到顯著性水平，其貢獻(xiàn)率分別為59.3%和20.8%，日照時(shí)數(shù)、蒸散發(fā)等氣象因子也對沼澤濕地各類指標(biāo)變異性產(chǎn)生影響，但尚未達(dá)到顯著水平。

表6 部分影響因子解釋的貢獻(xiàn)率及顯著性檢驗(yàn)Tab.6 Contribution rate and significance test of partial influence factor explanation

3 討 論

3.1 撓力河流域沼澤濕地退化現(xiàn)狀

1980年之前，沼澤濕地是控制撓力河流域整體的基底景觀，由于人為因素和自然因素的影響，沼澤濕地的面積逐漸喪失［25］，農(nóng)田變?yōu)閾狭恿饔虻幕拙坝^［22］。

在沼澤濕地類型水平上，1980-2000年沼澤濕地景觀破碎度呈下降趨勢，2000-2010年呈上升趨勢，并在2010年達(dá)到頂峰，這十年間沼澤濕地之間的交互作用趨于弱化，沼澤濕地景觀類型形狀呈現(xiàn)復(fù)雜化趨勢；2010年之后隨著沼澤濕地面積的不斷減小，破碎化的濕地斑塊也逐漸消失，呈現(xiàn)出斑塊密度減小的趨勢。沼澤濕地在流域整體景觀中的斑塊類型所占的比重越來越小，最大斑塊面積也隨著沼澤濕地的萎縮而減小。撓力河流域的聚集度指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢，表明隨著濕地的退化和萎縮，撓力河流域沼澤濕地越來越分散。

在流域景觀水平上，撓力河流域的蔓延度指數(shù)整體呈現(xiàn)上升趨勢，Shannon's多樣性指數(shù)和Simpson's多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，表明撓力河流域景觀豐富度逐年降低，耕地已經(jīng)成為流域的基底景觀。由于人為開荒以及對沼澤濕地的侵占，已經(jīng)對撓力河流域整體的生態(tài)景觀多樣性造成了很大影響。

3.2 撓力河流域沼澤濕地退化的驅(qū)動力

3.2.1 水文因素對沼澤濕地的影響

水文條件能夠直接改變濕地生態(tài)環(huán)境的理化性質(zhì)，影響濕地理化環(huán)境，進(jìn)而影響生物群落的物種組成、豐富度以及生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，最終引起濕地格局變化［26］。撓力河流域沼澤濕地變化受到自然和人類活動的雙重影響，自然條件中水文因素更加直接地對沼澤濕地造成影響，是濕地生態(tài)環(huán)境演變的先決條件。撓力河流域各水文站近40年的年徑流量呈現(xiàn)下降—增長—下降—增長的過程（圖8），從長時(shí)間尺度來看，除2019年出現(xiàn)極端降水外，其總體過程趨向于減少，向濕地形成和發(fā)育所需條件的反方向發(fā)展。除此之外，溝渠的修建改變了流域原有的匯流途徑和水資源的時(shí)空分配，可入濕地水量減少。

圖8 1980-2020年撓力河流域水文站流量變化Fig.8 Variation of hydrologic station discharge in Naoli River Basin from 1980 to 2020

1980-1990年徑流系數(shù)變化率顯著下降［圖5（b）］的同時(shí)，沼澤濕地在這10年間減少率也高達(dá)25.9%；2010-2015年徑流系數(shù)變化率顯著上升，沼澤濕地在這5年間的減少率下降到1.1%，在變化上除2000-2005年之外，其余時(shí)段均呈現(xiàn)明顯一致性，表明在濕地不斷退化的過程中，徑流系數(shù)越大，濕地面積萎縮的速度越小。從表征沼澤濕地面積的指標(biāo)來看，最大斑塊指數(shù)、斑塊占景觀面積指數(shù)的變化率與徑流系數(shù)變化率之間也呈現(xiàn)較好的一致性，而斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的變化率與徑流系數(shù)變化率之間的相關(guān)性時(shí)正時(shí)負(fù)。由此可見，徑流量對表征面積類的相關(guān)指標(biāo)影響較大，徑流量大時(shí)，濕地面積萎縮的速度更小，而最大斑塊和其所占的比例退化的速度也較慢；而對密度和景觀形狀類的生態(tài)指標(biāo)影響更加復(fù)雜，其退化機(jī)制有待進(jìn)一步探究。

3.2.2 氣候要素對沼澤濕地的影響

氣候條件是濕地形成和發(fā)育的重要影響因素，尤其是溫度、降水等水熱條件，決定著濕地環(huán)境的變化［27］。氣溫和降水的波動通過影響水文情勢進(jìn)而導(dǎo)致濕地景觀的形成和退化，氣候因子中氣溫是控制濕地消長最根本的驅(qū)動力［28］。撓力河流域氣候因素變化趨勢如圖9所示，除2019年出現(xiàn)極端豐水年外，撓力河流域近40年年降水量總體上呈波動下降趨勢；撓力河流域近40年平均氣溫的上升趨勢明顯，年均相對濕度在20世紀(jì)之前處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，20世紀(jì)初開始上升，年蒸發(fā)量和日照時(shí)數(shù)處于緩慢上升狀態(tài)；年均風(fēng)速以2015年左右為分界，呈現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢。有研究表明氣溫升高和降水量下降均會造成沼澤濕地的喪失和退化［16，29-31］，撓力河流域氣象要素的變化趨勢與沼澤濕地喪失的氣象條件基本吻合。

圖9 1980-2020年撓力河流域氣象要素變化趨勢Fig.9 Trends of meteorological elements in Naoli River Basin from 1980 to 2020

影響撓力河流域沼澤濕地景觀參數(shù)的氣象要素主要是相對濕度，氣溫和日照時(shí)數(shù)，氣溫與斑塊占景觀面積指數(shù)和最大斑塊指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.862和-0.799（表3）。本研究與其他研究有所不同的是降水量與沼澤濕地景觀參數(shù)的相關(guān)性不強(qiáng)，且沒有進(jìn)入回歸方程，其原因可能是2019年出現(xiàn)極端強(qiáng)降水，破壞了流域降水量的整體趨勢和周期規(guī)律；除此之外，氣溫的升高會使?jié)竦貎?nèi)土壤和水體的溫度隨之升高，進(jìn)而引起蒸發(fā)量的增加，使降水對濕地生態(tài)的促進(jìn)作用有限［32］。

3.2.3 人為干擾對沼澤濕地的影響

人為干擾度與面積類指標(biāo)、聚散性指標(biāo)和多樣性指標(biāo)均具有顯著的相關(guān)性，說明人類活動對沼澤濕地面積萎縮、斑塊分散的影響很大。建國初期，在國家政策的號召下三江平原先后經(jīng)歷了數(shù)次大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開發(fā)，導(dǎo)致了三江平原地區(qū)大面積沼澤濕地轉(zhuǎn)化為耕地［32，33］，大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開發(fā)在20世紀(jì)80年代初期結(jié)束，但之后仍存在偷墾現(xiàn)象，人為因素是沼澤濕地退化的重要因素之一。

人為因素對沼澤濕地景觀的影響具有區(qū)域性特點(diǎn)。陳鵬［17］等研究表明，廈門灣濱海濕地人為干擾與斑塊密度、分離度等呈顯著正相關(guān)，而與最大斑塊指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；李繼紅［19］研究表明，寶清縣沼澤濕地人為干擾度與景觀格局指數(shù)均呈顯著正相關(guān)，人為干擾使邊緣密度和斑塊數(shù)量呈上升趨勢，面積加權(quán)的平均形狀指數(shù)呈降低趨勢。本文的結(jié)論與上述研究有所差異，撓力河流域沼澤濕地人為干擾度與最大斑塊指數(shù)、斑塊占景觀面積指數(shù)和聚集度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的相關(guān)性時(shí)正時(shí)負(fù)，且沒有通過顯著性檢驗(yàn)，原因在于本研究計(jì)算的是沼澤濕地類型的景觀指數(shù)，而以往的研究針對整體的景觀指數(shù)，人為干擾度的變化對不同景觀類型的影響存在差異。

3.2.4 沼澤濕地退化的主要驅(qū)動因素

根據(jù)RDA分析結(jié)果，可以得到撓力河流域沼澤濕地退化驅(qū)動因子及其對濕地退化影響的大小。其中人為干擾的貢獻(xiàn)率占比達(dá)到了59.3%，說明人類活動和耕地開墾是造成本區(qū)域濕地退化的主要原因；其次，相對濕度、蒸散發(fā)等氣象因素的變化也對沼澤濕地產(chǎn)生了影響，表明氣候變化也是濕地退化的主要驅(qū)動因子。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示徑流系數(shù)并未對沼澤濕地產(chǎn)生影響，原因在于徑流量是呈現(xiàn)周期性變化的，其總體趨勢在2019年之后進(jìn)入新的增長期，與降水量的變化規(guī)律一致，而在分析時(shí)段內(nèi)沼澤濕地的各類景觀指數(shù)和面積一直呈現(xiàn)退化趨勢，因此在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的貢獻(xiàn)率不高，但線性擬合結(jié)果顯示徑流系數(shù)變化率與濕地景觀指數(shù)變化率有較好的一致性。由此可知，本方法只是從統(tǒng)計(jì)學(xué)上進(jìn)行了分析，并不代表其他因素對濕地生態(tài)變化的影響小，因?yàn)樽匀缓腿藶橐蛩厥窍嗷ビ绊?，共同作用的，同時(shí)某些因子之間也有本身的因果關(guān)系，例如，相對濕度與蒸發(fā)、氣溫之間有一定關(guān)聯(lián)。因此在進(jìn)行濕地恢復(fù)與保護(hù)規(guī)劃時(shí)，需要進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)。

在大規(guī)模農(nóng)業(yè)開墾結(jié)束以后，為了加強(qiáng)對撓力河流域濕地的保護(hù)，相關(guān)部門在撓力河流域相繼成了5個國家級、省級和市級自然保護(hù)區(qū)（表7）。撓力河流域沼澤濕地連片分布區(qū)集中在撓力河、三環(huán)泡和七星河3個國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，均成立于20世紀(jì)90年代，其他省、市級保護(hù)區(qū)成立于21世紀(jì)初，撓力河流域沼澤濕地退化在此之前主要受到人為因素的影響。在各自然保護(hù)區(qū)相繼成立后，濕地仍處于逐漸退化狀態(tài)但速度有所減緩，原因是受到濕地來水量減少、氣候變化以及小規(guī)模偷墾現(xiàn)象的影響，是自然因素與人為因素共同作用的結(jié)果。

表7 自然保護(hù)區(qū)級別與成立時(shí)間Tab.7 Nature reserve level and establishment time

4 結(jié) 論

撓力河流域沼澤濕地面積萎縮嚴(yán)重，各類生態(tài)指標(biāo)也呈現(xiàn)退化趨勢，人為因素和自然因素共同影響濕地生態(tài)健康。

（1）水文因素對表征沼澤濕地面積類的生態(tài)指標(biāo)有比較顯著的影響，徑流量越大，沼澤濕地面積退化和萎縮的速度越慢，水資源量的減少和匯流途徑的改變導(dǎo)致濕地水量不足是濕地退化的直接自然因素。

（2）通過相關(guān)分析和逐步多元線性回歸方法，氣象因素中影響撓力河流域沼澤濕地生態(tài)景觀的主要是氣溫、相對濕度和日照時(shí)數(shù)，氣溫和相對濕度對沼澤濕地的影響更大。氣溫對最大斑塊指數(shù)、斑塊占景觀面積比例等表征濕地面積類的生態(tài)指標(biāo)影響顯著，相對濕度對斑塊密度和景觀形狀指數(shù)等表征密度和景觀形狀類的生態(tài)指標(biāo)影響顯著。

（3）沼澤濕地和流域景觀指數(shù)對人為干擾有明顯響應(yīng)，耕地的開墾是導(dǎo)致?lián)狭恿饔蛘訚蓾竦赝嘶闹匾蛩?；各自然保護(hù)區(qū)的成立弱化了人為因素對濕地的影響，自然因素對濕地的影響更加突出。

（4）各影響因素能夠很好地解釋流域沼澤濕地退化的原因，前兩個RDA軸分別解釋了濕地面積和景觀指數(shù)變化總方差的73.93%和24.78%，人為因素對撓力河流域沼澤濕地的退化起主導(dǎo)作用。