廣東和廣西濱海鹽沼遙感調(diào)查與分析

董迪 賈后磊 田松等

摘要：濱海鹽沼作為重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)，有極大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值。文章采用多源國(guó)產(chǎn)高空間分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)廣東和廣西濱海鹽沼開展遙感調(diào)查與分析。2019年年底，廣東和廣西濱海鹽沼分布面積分別為1258.00hm2和1450.36hm2。廣東14個(gè)沿海市除茂名市外均有濱海鹽沼分布，珠海市、江門市、湛江市的分布面積分別為438.89hm2、331.83hm2和162.36hm2，占廣東濱海鹽沼總面積的34.89%、26.38%和12.91%。廣西3個(gè)沿海市均有濱海鹽沼分布，北海市、防城港市和欽州市的分布面積分別為1354.87hm2、49.73hm2和45.76hm2，占廣西濱海鹽沼總面積的93.41%、3.43%和3.16%。廣東和廣西互花米草分布面積分別為327.96hm2和1312.02hm2。廣東海岸帶互花米草主要分布在江門市、陽(yáng)江市、湛江市和潮州市，分布面積分別為179.07hm2、73.64hm2、69.72hm2和5.52hm2。廣東近5年海岸帶互花米草面積較為穩(wěn)定，沒有大范圍暴發(fā)式擴(kuò)散。廣西海岸帶互花米草主要分布在北海市和欽州市，分布面積分別為1309.04hm2和2.98hm2。廣西海岸帶互花米草面積比最早引種時(shí)增加了1311.08hm2?；セ撞菰趶V西北海東海岸、鐵山港、廉州灣和大風(fēng)江口不斷擴(kuò)張，廉州灣的互花米草仍處于種群擴(kuò)散的暴發(fā)期，需加強(qiáng)對(duì)互花米草的監(jiān)測(cè)和防控工作。

關(guān)鍵詞：鹽沼;互花米草;遙感;廣東;廣西

中圖分類號(hào)：S763;P76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-9857（2023）05-0064-07

0 引言

濱海鹽沼是處于海洋和陸地兩大生態(tài)系統(tǒng)過渡地帶，被海水周期性淹沒，具有較高草本或低矮灌木植被覆蓋度的一種重要濕地生態(tài)系統(tǒng)[1-3]。濱海鹽沼是重要的初級(jí)生產(chǎn)者，也是濱海濕地高生產(chǎn)力生態(tài)系統(tǒng)之一，其輸出的有機(jī)物是光灘和淺海生物食物鏈的重要組成部分，提供保灘護(hù)堤、攔淤造陸、水源凈化、為濱海生物提供棲息地、繁育場(chǎng)和餌料基地等多種生態(tài)功能[3-4];一些濱海濕地植物具有重要的海洋經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可作為飼料和肥料，提取藥物和綠色產(chǎn)品。濱海鹽沼還是重要的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)之一，在減緩氣候變化方面起到巨大作用[5]。然而，受到氣候變化和人類活動(dòng)的影響[6]，1980—2010年，我國(guó)59%的濱海鹽沼已喪失[7]。外來物種，例如互花米草的入侵，改變了鹽沼植被的種間組成和空間分布，破壞了我國(guó)本土濱海鹽沼植物群落，影響了濱海鹽沼的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能[8]。

因此，監(jiān)測(cè)濱海鹽沼，特別是入侵種互花米草的空間分布，對(duì)于科學(xué)地管理和保護(hù)本地濱海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)，服務(wù)于評(píng)估和分析濱海藍(lán)色碳匯意義重大。

濱海鹽沼廣泛分布在全球中、高緯度地區(qū)，而在低緯度地區(qū)常常被紅樹林替代，鹽沼在熱帶、亞熱帶不易生長(zhǎng)紅樹林的區(qū)域也有少量分布[1，3-4]。廣東和廣西潮間帶分布的高等植物以紅樹林為主，濱海鹽沼常與紅樹林形成紅樹林-濱海鹽沼生態(tài)交錯(cuò)帶[3，9]且分布較少，因此對(duì)濱海鹽沼的研究較少[10]。近年來，廣東濱海鹽沼的研究多集中在互花米草、生態(tài)學(xué)等方面[11-12]，且多是局部區(qū)域的分析，鮮有廣東濱海鹽沼分布系統(tǒng)性的遙感調(diào)查。潘良浩等[3]總結(jié)了廣西濱海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，指出廣西濱海鹽沼物種多樣性高，需進(jìn)行有效保護(hù)，但考慮到廣西濱海鹽沼與紅樹林常形成交錯(cuò)帶且斑塊面積較小，第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查的鹽沼面積結(jié)果偏小。

傳統(tǒng)的濱海鹽沼野外調(diào)查方法時(shí)間長(zhǎng)、成本高、難度大，且潮汐、淤泥質(zhì)底質(zhì)等因素導(dǎo)致存在人和車輛難以達(dá)到的區(qū)域;遙感具有覆蓋范圍廣、重復(fù)觀測(cè)等諸多優(yōu)勢(shì)，已被廣泛用于濱海鹽沼遙感監(jiān)測(cè)[8，13-15]。Liu 等[8] 基于2014—2016 年43 景Landsat-8影像，聯(lián)合面向?qū)ο蠓指詈椭С窒蛄繖C(jī)分類方法獲得中國(guó)大陸海岸帶互花米草空間分布狀況。Mao等[15]使用1990年、2000年和2015年3個(gè)時(shí)段Landsat衛(wèi)星影像，分析互花米草25年間在我國(guó)大陸海岸帶的入侵動(dòng)態(tài)。羅敏[16] 基于2015年Landsat-8衛(wèi)星影像，使用最大似然分類方法獲得中國(guó)大陸海岸鹽沼種類和分布情況。潘良浩等[17]基于國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星影像，通過目視解譯方法分別獲得2013年和2016年廣西海岸互花米草分布情況，但均未對(duì)廣西其他濱海鹽沼植被類型進(jìn)行遙感調(diào)查。雖然以上研究已獲得廣東和廣西鹽沼分布信息，但多依賴中等空間分辨率衛(wèi)星影像，或僅關(guān)注2017年以前的廣西互花米草分布情況，鮮見基于高空間分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)廣東和廣西濱海鹽沼分布進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。為了全面掌握廣東和廣西濱海鹽沼的分布情況，本研究基于國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)集，結(jié)合野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)廣東和廣西濱海鹽沼進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)與分析，為低緯度濱海鹽沼生態(tài)學(xué)的深入研究提供新的線索，為廣東和廣西濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的管理和保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究使用中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供的2019年6月—2020年1月的高分一號(hào)、高分六號(hào)、資源三號(hào)02星共28景覆蓋廣東大陸海岸帶、11景覆蓋廣西大陸海岸帶的全色和多光譜衛(wèi)星影像作為主要數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)要求少云覆蓋且拍攝時(shí)間為當(dāng)?shù)氐统睍r(shí)。其中，高分一號(hào)衛(wèi)星和高分六號(hào)衛(wèi)星分別于2013年和2018年發(fā)射，均搭載了1臺(tái)2.0m空間分辨率全色和1臺(tái)8.0m 空間分辨率多光譜相機(jī);資源三號(hào)02星于2016年發(fā)射，其搭載了4臺(tái)光學(xué)相機(jī)，包括1 臺(tái)地面分辨率2.1m 的正視全色CCD相機(jī)、2臺(tái)地面分辨率2.5m 的前視和后視全色CCD相機(jī)、1臺(tái)地面分辨率5.8m 的正視多光譜相機(jī)（表1）。用于幾何校正的底圖數(shù)據(jù)包括2m 空間分辨率真彩色正射影像圖，沿海1∶1萬(wàn)地形圖，30m 空間分辨率數(shù)字高程模型等。校正后的正射影像平面位置中誤差小于3m。為了提高多光譜影像的空間分辨率，使用全色銳化方法對(duì)經(jīng)過幾何校正的多光譜和全色影像進(jìn)行融合，并重采樣到2m空間分辨率，獲得4波段更高空間分辨率多光譜數(shù)據(jù)。精度分析使用2019年覆蓋部分海岸帶區(qū)域的WorldView-2衛(wèi)星影像，空間分辨率0.5 m。此外，研究數(shù)據(jù)還包括海岸線、6m 等深線以及行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)、2019年廣東和廣西海岸帶野外調(diào)查獲取的無(wú)人機(jī)低空航拍照片等。

結(jié)合野外調(diào)查和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，建立衛(wèi)星遙感解譯標(biāo)志（表2），并使用人機(jī)交互目視解譯的方式，對(duì)廣東和廣西的濱海鹽沼進(jìn)行解譯。濱海鹽沼遙感識(shí)別的范圍是以海岸線為基準(zhǔn)，向陸延伸1km，向海延伸至6m等深線?？紤]到海岸帶區(qū)域衛(wèi)星成像易受云、雨的影響，遙感解譯時(shí)需基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析?；セ撞菔俏覈?guó)第一批16種外來入侵物種之一，其大量繁殖對(duì)于當(dāng)?shù)睾Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的威脅和破壞[17]，本研究對(duì)互花米草進(jìn)行單獨(dú)識(shí)別，其他鹽沼植被類型則不進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分。為輔助濱海鹽沼的分類、識(shí)別以及斑塊邊界的提取，本研究收集了2019年廣東和廣西海岸帶地區(qū)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲取的無(wú)人機(jī)航拍數(shù)據(jù)，用于輔助目視解譯和鹽沼圖斑的修正，最后獲得廣東和廣西濱海鹽沼空間分布數(shù)據(jù)?？紤]到衛(wèi)星影像的空間和光譜分辨率，本研究鹽沼圖斑以面積不小于0.2hm2為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。

使用對(duì)比法分析鹽沼分布范圍遙感解譯的精度[18]，隨機(jī)選擇廣西丹兜海的鹽沼圖斑進(jìn)行驗(yàn)證，基于2019年WorldView-2衛(wèi)星影像提取的該區(qū)域部分鹽沼圖斑總面積14.47hm2，由國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星影像提取的總面積14.59hm2，疊加分析得到的鹽沼圖斑重疊總面積13.96hm2，鹽沼總面積誤差為0.79%，圖斑面積總體重疊率達(dá)到96.48%，證明了本研究鹽沼面積遙感解譯結(jié)果具有較高的精度。

2 結(jié)果與討論

2.1 廣東鹽沼分布及面積

截至2019年11月，廣東濱海鹽沼的分布面積為1258.00hm2 （互花米草327.96 hm2，其他930.04hm2）。依據(jù)行政區(qū)劃統(tǒng)計(jì)，廣東14個(gè)沿海市除茂名市外均有濱海鹽沼分布。其中，濱海鹽沼在珠海市、江門市、湛江市的分布面積較大，分別為438.89hm2、331.83hm2和162.36hm2，占廣東濱海鹽沼總面積的34.89%、26.38%和12.91%;陽(yáng)江市、汕頭市、廣州市、揭陽(yáng)市的濱海鹽沼面積分別為121.59hm2、88.23hm2、42.17hm2和26.75hm2;其他沿海市濱海鹽沼面積占廣東濱海鹽沼總面積比例均小于1%。依據(jù)港灣劃分統(tǒng)計(jì)，廣東濱海鹽沼主要分布在黃茅海、鎮(zhèn)海灣、海陵灣、雷州灣、珠江口、廣海灣和汕頭港，湛江灣、安浦港和碣石灣有一定數(shù)量的濱海鹽沼分布。在廣東沿海各港灣中，黃茅海的濱海鹽沼分布面積最大，為168.41hm2，其他港灣的濱海鹽沼分布面積由大到小依次為：鎮(zhèn)海灣129.17hm2、海陵灣120.91 hm2、雷州灣73.03hm2、珠江口69.63hm2、廣海灣42.91hm2、汕頭港26.70hm2、湛江灣18.88hm2、安浦港12.31hm2、碣石灣11.20hm2。

廣東海岸帶互花米草面積為327.96hm2，主要分布在湛江市、陽(yáng)江市、江門市和潮州市。其中，江門市互花米草的分布面積最大，為179.07hm2，陽(yáng)江市、湛江市和潮州市互花米草的分布面積分別為73.64hm2、69.72hm2和5.52hm2。就港灣劃分而言，廣東海岸帶互花米草主要分布在鎮(zhèn)海灣、海陵灣、廣海灣、黃茅海和安浦港。其中，鎮(zhèn)海灣的互花米草分布面積最大，為123.73hm2，其他港灣的互花米草分布面積由大到小依次為：海陵灣73.64hm2、廣海灣42.91hm2、黃茅海12.44hm2、安浦港12.31hm2。

2.2 廣西鹽沼分布及面積

截至2020年1月，廣西濱海鹽沼的分布面積為1450.36hm2（互花米草1312.02hm2，其他138.34hm2）。依據(jù)行政區(qū)劃統(tǒng)計(jì)，廣西3個(gè)沿海市均有濱海鹽沼分布。其中，濱海鹽沼在北海市的分布面積最大，為1354.87hm2，占廣西濱海鹽沼總面積的93.41%;防城港市和欽州市的濱海鹽沼面積分別為49.73hm2和45.76hm2，占廣西濱海鹽沼總面積的3.43% 和3.16%。依據(jù)港灣劃分統(tǒng)計(jì)，廣西濱海鹽沼主要分布在丹兜海、廉州灣、鐵山港、北海銀灘至營(yíng)盤鎮(zhèn)和茅尾海，英羅港和大風(fēng)江口有一定數(shù)量的濱海鹽沼分布。

在廣西沿海各港灣中，丹兜海濱海鹽沼分布面積最大，為356.90hm2，其他港灣濱海鹽沼分布面積由大到小依次為：廉州灣346.59hm2、鐵山港224.20hm2、北海銀灘至銀盤鎮(zhèn)134.67hm2、茅尾海68.27hm2、英羅港30.70hm2、大風(fēng)江口18.21hm2。

廣西海岸帶互花米草面積為1312.02hm2，主要分布在北海市和欽州市。其中，北海市互花米草面積最大，為1309.04hm2，占廣西互花米草總面積的99.77%;欽州市互花米草分布面積為2.98hm2。

就港灣劃分統(tǒng)計(jì)，廣西海岸帶互花米草主要分布在丹兜海、英羅港、鐵山港、北海銀灘至營(yíng)盤鎮(zhèn)、廉州灣和大風(fēng)江口。其中，丹兜海、英羅港、鐵山港、北海銀灘至營(yíng)盤鎮(zhèn)分布的濱海鹽沼以互花米草為主;廉州灣和大風(fēng)江口的濱海鹽沼植物種類多樣，互花米草的面積分別為305.32hm2和16.57hm2。

2.3 廣東和廣西互花米草分布?xì)v史與特點(diǎn)

廣東海岸帶互花米草目前主要分布在粵西和粵東。江門市臺(tái)山是廣東最早引種互花米草的區(qū)域，在1982年開始互花米草的種植[19]，而本研究提取的江門市互花米草也全部分布在臺(tái)山市鎮(zhèn)海灣和廣海灣。廣東互花米草分布和擴(kuò)散的研究主要集中在近10年以內(nèi)（表3），2015年，廣東互花米草面積為253.00hm2，2018 年擴(kuò)大到363.20hm2，2019年穩(wěn)定在327.96hm2?？紤]到不同空間分辨率遙感影像、不同識(shí)別方法等因素造成的互花米草識(shí)別誤差，廣東近5年海岸帶互花米草面積較為穩(wěn)定，沒有大范圍暴發(fā)式擴(kuò)散。另外，基于現(xiàn)有文獻(xiàn)和歷史影像對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2018—2019年，湛江市和陽(yáng)江市部分海岸帶區(qū)域[12]互花米草已被人為清理。

自1979年廣西引種互花米草以來，眾多學(xué)者對(duì)當(dāng)?shù)鼗セ撞莸姆植歼M(jìn)行了大量跟蹤監(jiān)測(cè)（表4）。廣西海岸帶互花米草的面積在最早引種時(shí)是0.94hm2，2008 年擴(kuò)大到389.20hm2，2016 年為686.48hm2，2019年已達(dá)到1312.02hm2，比引種時(shí)增加了1311.08hm2。廣西海岸帶互花米草的擴(kuò)張仍處于快速擴(kuò)散期[18，20]。2008年之前，廣西海岸帶互花米草只分布在北海半島以東，例如丹兜海、營(yíng)盤鎮(zhèn)青山頭和山口鎮(zhèn)北界村[21];2013年，在北海半島以西，廉州灣和大風(fēng)江口也發(fā)現(xiàn)互花米草[17];2019年，互花米草在大風(fēng)江口和廉州灣進(jìn)一步擴(kuò)散，在北海東海岸、鐵山港繼續(xù)擴(kuò)張。廉州灣互花米草面積由2013年51.17hm2迅速增長(zhǎng)到2019年305.32 hm2;鐵山港互花米草面積由2013 年93.86hm2增長(zhǎng)到2019年224.20hm2。值得一提的是，丹兜?；セ撞菝娣e2013 年為372.11hm2，2019年為356.90hm2，減少了15.21hm2，證實(shí)了山口紅樹林保護(hù)區(qū)互花米草清理工作的成效。本研究在廉州灣的南流江口提取了大面積新增互花米草斑塊，證實(shí)了潘良浩等[17]對(duì)于廉州灣互花米草在2016年處于種群擴(kuò)散的暴發(fā)期，南流江口很可能被互花米草占據(jù)的結(jié)論。

3 結(jié)論

本研究基于多源國(guó)產(chǎn)高空間分辨率衛(wèi)星影像，結(jié)合野外調(diào)查，對(duì)廣東和廣西的濱海鹽沼進(jìn)行遙感調(diào)查，獲取了濱海鹽沼的分布、種類和面積信息，并結(jié)合文獻(xiàn)資料分析了廣東和廣西入侵種互花米草的分布現(xiàn)狀及歷史變化，為深入研究生物入侵影響下的濱海鹽沼生態(tài)學(xué)、濱海鹽沼-紅樹林生態(tài)交錯(cuò)帶的生態(tài)過程，以及互花米草治理、濱海鹽沼的管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2019年年底，廣東和廣西海岸帶濱海鹽沼分布面積分別為1258.00hm2和1450.36hm2。以港灣劃分，廣東濱海鹽沼在黃茅海的分布面積最大，其在鎮(zhèn)海灣、海陵灣、雷州灣、珠江口、廣海灣、汕頭港、湛江灣、安浦港、碣石灣的分布面積依次減小。

廣西濱海鹽沼在丹兜海的分布面積最大，其在廉州灣、鐵山港、北海銀灘至銀盤鎮(zhèn)、茅尾海、英羅港和大風(fēng)江口的分布面積依次減小。

入侵種互花米草在廣東和廣西海岸帶的分布面積分別為327.96hm2和1312.02hm2。廣東互花米草的分布呈現(xiàn)粵西和粵東聚集。廣東互花米草在鎮(zhèn)海灣的分布面積最大，其在海陵灣、廣海灣、黃茅海、安浦港的分布面積依次減少。廣西互花米草在丹兜海的分布面積最大，其在廉州灣、鐵山港、北海銀灘至銀盤鎮(zhèn)、英羅港和大風(fēng)江口的分布面積依次減小。廣西互花米草在北海市分布面積最大，并自東向西擴(kuò)張到欽州市大風(fēng)江口西部海岸帶區(qū)域。

互花米草對(duì)廣東和廣西本土的生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅，需加強(qiáng)對(duì)互花米草的監(jiān)測(cè)和防控工作。

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