武漢城市濕地景觀格局時空結(jié)構(gòu)演化及驅(qū)動機制研究*

孔春芳，王 靜，張 毅，徐 凱，吳沖龍，劉 剛

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 計算機學(xué)院，湖北 武漢 430074;2.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

城市濕地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有重要的生態(tài)環(huán)境和社會服務(wù)功能，為實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展提供重要的水資源和生態(tài)環(huán)境保障，因此，合理的開發(fā)利用濕地資源是城市可持續(xù)發(fā)展的重要前提[1]。然而，由于自然原因、人口增長以及日益加速的城市化進程使得城市內(nèi)與城市周圍的濕地資源被大面積開墾、改造，造成了城市濕地景觀的結(jié)構(gòu)變化與某些生態(tài)功能的改變或喪失，從而致使城市濕地面積減少、水質(zhì)惡化、植被退化、生態(tài)功能減退等[2]，嚴(yán)重威脅到濕地區(qū)域乃至城市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[3-4]。

近年來，越來越多的學(xué)者運用各種方法與技術(shù)對濕地資源進行了大量的研究，取得了很多成果。如利用3S技術(shù)對濕地資源進行監(jiān)測與分析研究[5-7]；濕地資源的動態(tài)變化與分析研究[8-9]；濕地景觀格局動態(tài)變化及驅(qū)動機制研究[10-13]；濕地景觀的綜合生態(tài)效應(yīng)與生態(tài)服務(wù)功能建設(shè)研究[14-16]；濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展、保護與利用研究[17-18]；濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)的多樣性保護研究[19-20]；以及濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)的評價與管理方面的研究[21-23]。這些研究對我國濕地資源的合理利用與開發(fā)、以及濕地科學(xué)的發(fā)展都具有重要意義。但是，這些研究卻很少涉及城市濕地景觀格局的時空動態(tài)變化及驅(qū)動機制方面的研究，特別是對于具有“百湖之市”美譽的武漢市的城市濕地景觀的研究則更少。因此，本文在RS和GIS技術(shù)支持下，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理與方法，對武漢城市濕地景觀格局、過程、變化以及驅(qū)動機制進行分析研究，揭示其演變特征與演化規(guī)律，探求引起其發(fā)生動態(tài)變化的驅(qū)動因素，為城市濕地資源的合理利用與開發(fā)、城市生態(tài)環(huán)境的改善與治理，以及“湖城武漢”生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)與信息支撐。

1 研究區(qū)概況

武漢市是中國中部地區(qū)的特大城市，是長江中下游地區(qū)最大的工業(yè)城市和經(jīng)濟中心。它位于長江和漢水的交匯處，東經(jīng)113°41′～115°05′，北緯29°58′～31°22′，全市土地面積8 467 km2。武漢市地處北亞熱帶季風(fēng)區(qū)，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣候溫暖，雨量充沛、夏熱冬冷、四季分明，年均氣溫16.3 ℃，年均降水量達1 220 mm。

武漢市地質(zhì)結(jié)構(gòu)以新華夏構(gòu)造體系為主，地形屬殘丘性河湖沖積平原，地勢北高南低，中部低平，山丘、湖泊與平陸相間。市內(nèi)得水獨厚，長江在境內(nèi)流程為145 km，漢水流經(jīng)市區(qū)長為62 km。除長江、漢水之外，境內(nèi)有三河(金水河、通順河、府環(huán)河)三水(灄水、倒水、舉水)六條較大的支流，還有小河港350余條。到2003年初，武漢市0.1 km2以上的湖泊有138個，主要分布在蔡甸區(qū)、黃陂區(qū)、東西湖區(qū)、江夏區(qū)等區(qū)，主城區(qū)湖泊占總量的20％[24]，素有“百湖之市”的美譽。除此之外，市內(nèi)還有典型的自然濕地景觀(包括河流、湖泊、灘地、沼澤)和人工濕地景觀(包括水稻田、水庫坑塘、人工溝渠)等多種濕地資源，它們在維護武漢市生態(tài)系統(tǒng)平衡、水循環(huán)、構(gòu)建江湖聯(lián)系、蓄洪防洪等方面發(fā)揮著重要的作用，具有極其重要的研究價值。

2 研究方法

2.1 武漢城市濕地景觀類型劃分與編碼

濕地景觀類型劃分是進行濕地景觀格局研究的基礎(chǔ)，本文根據(jù)國家土地利用分類系統(tǒng)和武漢城市濕地類型特點，同時結(jié)合TM影像的光譜特征，將武漢城市濕地類型劃分為河流濕地、湖泊濕地、水庫坑塘濕地、灘地濕地、沼澤濕地五大類，具體分類與編碼如表1。

表1 武漢城市濕地景觀的定義、類型與編碼

2.2 遙感數(shù)據(jù)源的選取與信息提取

為了能夠更準(zhǔn)確地反映不同時期武漢城市濕地景觀的變化特征，本研究選用的遙感影像都是平水期的Landsat TM數(shù)據(jù)，包括：1987年9月26日、1994年9月29日、2005年4月20日的Landsat-TM影像，空間分辨率為30 m；1993年出版的武昌縣1∶50 000地形圖；武漢市20世紀(jì)90年代中期1∶100 000的土地利用圖；湖北省30 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)；武漢市行政區(qū)劃矢量圖；以及1987-2005年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

運用ERDAS9.0遙感圖像處理軟件對武漢市1987、1994和2005年的Landsat-TM影像進行幾何校正、影像增強等處理，疊加武漢市行政區(qū)劃矢量圖，裁出研究區(qū)影像。根據(jù)武漢不同城市濕地景觀的光譜特征與幾何特征，選取Landsat-TM的7、5、2波段進行最佳波段組合，同時，參照武昌縣1∶50 000地形圖和武漢市1∶100 000土地利用圖，建立武漢城市濕地景觀分類解譯標(biāo)志，在ArcGIS9.0的支持下對三期遙感影像進行人機交互目視解譯，并對有疑問的信息進行野外實地調(diào)查求證，其中，濕地信息提取以30 m分辨率影像為基礎(chǔ)，河流寬度不小于3個像素(90 m)，湖泊面積不小于3×3個像素(0.000 9 km2)，最終得到1987、1994和2005年的武漢城市濕地景觀分布圖。利用ArcGIS9.0的空間分析與統(tǒng)計功能，統(tǒng)計武漢市1987、1994與2005年的各種不同類型濕地景觀的斑塊數(shù)量、面積、最大斑塊面積等數(shù)據(jù)，建立武漢1987、1994與2005年的城市濕地空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫。

2.3 武漢城市濕地景觀格局指數(shù)的選取

濕地景觀格局是指各種濕地景觀要素在景觀空間內(nèi)的分布特征和組合形式，是濕地景觀結(jié)構(gòu)與景觀生態(tài)過程相互作用的結(jié)果。景觀格局指數(shù)能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置特征的簡單定量指標(biāo)[25-26]。本文選擇香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)、優(yōu)勢度指數(shù)(D)、破碎度指數(shù)(F)與分離度指數(shù)(I)來分析研究武漢城市濕地景觀格局的結(jié)構(gòu)、功能及動態(tài)變化過程，具體計算公式及在文中的生態(tài)含義見表2[4,27]。

此外，本文還通過計算不同城市濕地景觀類型的面積加權(quán)質(zhì)心變化，來分析19年來武漢各類城市濕地景觀格局的空間變化規(guī)律和趨勢。質(zhì)心計算方法為[28]：

式中，Xc和Yc是按面積加權(quán)的濕地質(zhì)心坐標(biāo)，Xj和Yj是某一濕地類型第j個斑塊的質(zhì)心坐標(biāo)，Cj為第j個斑塊的面積，n是不同濕地類型的斑塊總數(shù)目。

表2 景觀格局指數(shù)及其生態(tài)意義

3 結(jié)果與分析

3.1 武漢城市濕地景觀的面積變化分析

通過目視解譯與野外實地調(diào)查，得到1987、1994和2005年的武漢城市濕地景觀的空間分布圖(圖1)，利用ArcGIS空間分析與統(tǒng)計功能，得到三個時相武漢城市濕地景觀的屬性特征(圖2)。

圖2(a)和(b)說明從1987年至2005年，武漢城市濕地總面積減少了137.50 km2，其中自然濕地面積減少了281.87 km2，相反，人工濕地面積增加了144.37 km2。而在自然濕地面積的減少中，湖泊濕地的面積減少的最多，減少了169.32 km2，占總自然濕地減少面積的60.07％；沼澤濕地面積減少了71.56 km2，占總自然濕地減少面積的25.39％，河流濕地的面積減少了36.62 km2，占總自然濕地減少面積的12.99％；灘地的面積減少的比較少，只減少了4.38 km2。而人工濕地面積的增加主要是由于水庫坑塘濕地面積的增加。

圖2 1987-2005年武漢城市濕地總面積(a)、各類濕地面積(b)、斑塊平均面積(c)、最大斑塊面積(d)

圖2(c)說明武漢市河流濕地的平均面積最大，其次是湖泊濕地，而水庫坑塘濕地的平均面積最小，說明河流濕地的斑塊規(guī)模的平均水平最大，破碎化程度最低，其次是湖泊濕地、沼澤濕地、灘地濕地、水庫坑塘濕地的斑塊規(guī)模的平均水平最小，破碎化程度最高，這也說明，河流濕地受人類活動的影響最小，而水庫坑塘濕地受人類活動的影響最大。另一方面，河流濕地的平均面積一直在減小，從1987年的17.14 km2減小到2005年的11.31 km2；湖泊濕地的平均面積先增大，后減小，但總的趨勢是減??；灘地濕地的平均面積是先減小，后稍有增加，但總的趨勢是減??；而水庫坑塘濕地平均面積從1987年的0.26 km2增加到2005年的0.44 km2；這說明河流濕地、湖泊濕地、灘地濕地的斑塊規(guī)模的平均水平與破碎化程度一直在減小，而水庫坑塘濕地的斑塊規(guī)模的平均水平與破碎化程度一直在增大，這種結(jié)果進一步說明武漢城市濕地景觀中，自然濕地景觀的斑塊規(guī)模一直處于一種減少的趨勢，相反，人工濕地景觀的斑塊規(guī)模一直處于一種增加的趨勢，這間接說明隨著武漢城市化進程的加強，人類對濕地景觀的干擾越來越大。

圖2(d)說明武漢城市濕地景觀中，湖泊濕地的最大斑塊面積最大，但是從1987年至2005年，湖泊濕地的最大斑塊面積由233.5 km2減少到197.06 km2，說明武漢市的最大湖泊濕地的面積一直在減小，突出表現(xiàn)為大湖泊的數(shù)量減少，面積迅速減少，小湖泊數(shù)量上升，面積變化不大。這預(yù)示著武漢市湖泊濕地正在走向衰退，因為小湖泊濕地的生態(tài)系統(tǒng)脆弱，極易走向人工或自然衰退之路[24]。此外，河流濕地、水庫坑塘濕地的最大斑塊面積也一直在減小。

3.2 武漢城市濕地景觀結(jié)構(gòu)組成變化分析

表3表明，1987年，武漢城市濕地景觀組成中，湖泊濕地占城市濕地總面積的53.4％，其次是水庫坑塘濕地與河流濕地，分別占17.84％與16.18％，沼澤濕地與灘地濕地所占比例比較小，分別是8.39％與4.19％。1994年，湖泊濕地所占比例稍有增加，為59.39％，水庫坑塘濕地所占比例也稍有增加，為18.02％，而河流濕地、沼澤濕地與灘地濕地所占比例卻有所下降，分別是14.36％、4.78％與3.46％。2005年，湖泊濕地在武漢城市濕地中，依然處于絕對優(yōu)勢狀態(tài)，但所占比例明顯下降，為47.24％，水庫坑塘濕地所占比例明顯上升，為28.69％，上升了10.85％。這說明19年來，武漢城市濕地景觀的類型結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，突出的表現(xiàn)為自然濕地景觀所占比例逐漸下降，由1987年的82.15％下降到2005年的71.31％，相反，人工濕地景觀所占比例一直處于一種增加的趨勢，由1987年的17.84％上升到2005年的28.69％。這進一步證明，隨著武漢市人口的增多，經(jīng)濟的快速發(fā)展，武漢市的自然濕地部分被改造為人工濕地，尤其是湖泊濕地被改造成人工控制的精養(yǎng)漁池，如沉湖與東西湖等；此外，還有部分湖泊濕地被分解為若干小湖泊，如梁子湖、東湖等均屬此類[29]。

表3 1987-2005年武漢市各類濕地面積變化

3.3 武漢城市濕地景觀多樣性分析

利用表2中的計算公式，求出1987、1994和2005年武漢城市濕地景觀的SHDI、SHEI與D，計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 19年來武漢城市濕地景觀格局的多樣性分析

圖3表明，1987年武漢城市濕地景觀的SHDI值與SHEI值最大，D值最小，說明1987年武漢城市濕地景觀的多樣性最大，主要以湖泊、河流、以及水庫坑塘濕地占優(yōu)勢，濕地類型斑塊均勻；從1987年至1994年，SHDI值降低，SHEI值減小，D值增大，說明這段時間，武漢城市濕地景觀的多樣性減小，均勻度降低，優(yōu)勢度增大，城市濕地景觀的類型逐漸趨于同化；從1994年至2005年，SHDI值又稍有增加，SHEI值也稍有增加，D值又稍有減少，說明武漢城市濕地景觀的多樣性增大，均勻度增大，優(yōu)勢度減小，城市濕地景觀類型逐漸趨于多樣化。但總的來說，從1987年至2005年，武漢城市濕地景觀的SHDI和SHEI先減小(1987-1994)，后增大(1994-2005)，但總的趨勢是減小(1987-2005)；優(yōu)勢度指數(shù)D先增大(1987-1994)，后減小(1994-2005)，但總的趨勢是增大(1987-2005)；這說明19年來，武漢城市濕地景觀的多樣性減小，均勻度降低，優(yōu)勢度增大，城市濕地景觀趨于同化[4]。

3.4 19年來武漢城市濕地景觀格局的破碎性分析

利用表2中的計算公式，求出1987、1994和2005年的武漢城市濕地景觀的F值與I值，計算結(jié)果如圖4所示。

圖4 19年來武漢城市濕地景觀格局的破碎度指數(shù)與分離度指數(shù)分析

圖4(a)表明，19年來水庫坑塘濕地的F值最大，說明水庫坑塘濕地受人類活動的影響程度最大；其次是湖泊濕地，再其次是沼澤濕地、灘地濕地、最后是河流濕地。同時，還可以看出，河流濕地、沼澤濕地的F值一直在減少，說明在一定程度上，河流濕地、沼澤濕地受人類活動的影響程度一直在減??；水庫坑塘濕地的F值先減小，再增大，但總的趨勢是增大，說明水庫坑塘濕地受人類活動的影響程度先減小，后增大，但總的趨勢是增大。而湖泊濕地的F值先增大，后減小，但總的趨勢是減小，說明湖泊濕地受人類活動的影響程度先增大，后減小，但總的趨勢是減小，這也說明隨著社會的發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要性，特別是1998年長江流域爆發(fā)特大洪水后，人們對湖泊濕地的干擾逐漸減少。

圖4(b)表明，19年來河流與湖泊濕地的I值一直在增大，說明這段時間河流與湖泊濕地是向著分散的方向發(fā)展；沼澤地的I值先增大，后減小，但總的趨勢是增大，說明這段時間，沼澤濕地先分離，后又向著聚集的方向發(fā)展，但總的趨勢是向著分散的方向發(fā)展；灘地濕地的I值先增大，后減小，但總的趨勢是減小，說明這段時間，灘地濕地先分離，后又向著聚集的方向發(fā)展，但總的趨勢是向著聚集的方向發(fā)展；而只有水庫坑塘濕地的I值一直在減小，說明這段時間水庫坑塘濕地是向著聚集的方向發(fā)展。

3.5 武漢城市濕地空間質(zhì)心變化趨勢分析

通過ArcGIS軟件的空間分析工具生成武漢各類城市濕地類型質(zhì)心(圖5a)，可以看出各濕地類型的質(zhì)心分布于不同的地理位置且19年來發(fā)生了不同程度的偏移變化。

圖5 武漢各城市濕地類型質(zhì)心位置(a)、水庫坑塘濕地質(zhì)心變化圖(b)、河流濕地質(zhì)心變化圖(c)、灘地濕地質(zhì)心變化圖(d)、湖泊濕地質(zhì)心變化圖(e)、 沼澤濕地質(zhì)心變化圖(f)

湖泊濕地是武漢城市濕地中占絕對優(yōu)勢的濕地，其面積占城市濕地總面積的53.4％，且湯遜湖、東湖、梁子湖(部分)、南湖、嚴(yán)西湖、北湖、魯湖、青菱湖等幾個大湖都分布在武漢市主城區(qū)與武昌，因此，湖泊濕地的質(zhì)心位于武昌的西北部，緊挨著武漢主城區(qū)(圖5e)，1987-1994年，湖泊濕地的質(zhì)心向西北方向偏移3.61km，而從1994-2005年，湖泊質(zhì)心向東南方向偏移3.84 km，總的來說，從1987-2005年，湖泊濕地的質(zhì)心向西南方向偏移了1.13 km。

水庫坑塘濕地的質(zhì)心位于武漢市主城區(qū)與黃陂(圖5b)，1987年的質(zhì)心位于黃陂，從1987-1994年，質(zhì)心向東南方向偏移8.66 km，1994年，水庫坑塘濕地的質(zhì)心位于武漢市主城區(qū)，從1994-2005年，質(zhì)心又向西北方向偏移1.19 km，2005年，水庫坑塘濕地的質(zhì)心依然位于武漢市主城區(qū)，這主要是由于梅店水庫、夏家寺水庫、院基寺水庫等幾個大水庫都位于黃陂境內(nèi)?？偟膩碚f，從1987-2005年，水庫坑塘濕地的質(zhì)心向東南方向偏移了7.53 km。

河流濕地質(zhì)心位于武漢市主城區(qū)(圖5c)，這主要是由于長江流經(jīng)整個武漢市，除此之外，漢水、“三河”(金水河、通順河、府環(huán)河)以及“三水”(灄水、倒水、舉水)等一些較大的支流流經(jīng)整個研究區(qū)，因此，從1987-1994年，河流濕地的質(zhì)心向西南偏移1.96 km，從1994-2005年，河流濕地的質(zhì)心向東北偏移0.86 km，總的來說，從1987-2005年，河流濕地的質(zhì)心向西南方向偏移了1.27 km。

灘地濕地的質(zhì)心位于蔡甸與武漢主城區(qū)交界處(圖5d)，1987年的質(zhì)心位于武漢主城區(qū)，從1987-1994年，質(zhì)心向西南偏移7.87 km，1994年，質(zhì)心位于蔡甸；從1994-2005年，灘地濕地的質(zhì)心向東北偏移12.9 km，至2005年，河流濕地的質(zhì)心位于武漢市主城區(qū)，總的來說，從1987-2005年，灘地濕地的質(zhì)心向東北方向偏移了5.67 km。

沼澤濕地的質(zhì)心位于武漢市主城區(qū)(圖5f)，從1987-1994年，質(zhì)心向北偏移5.84 km，而從1994-2005年，質(zhì)心又向東南偏移1.68 km，總的來說，從1987-2005年，沼澤濕地的質(zhì)心向東北方向偏移了5.31 km。

1987-2005年，武漢市的氣溫逐年升高，而降水量幾乎沒變，使得武漢市的氣溫變暖變干，從而減少了濕地水量，水質(zhì)惡化，灘涂沙化，導(dǎo)致了河流濕地、湖泊濕地的質(zhì)心向西南遷移，水庫坑塘濕地的質(zhì)心向東南遷移，灘地濕地與沼澤濕地的質(zhì)心向東北遷移。

4 武漢市濕地景觀格局變化的驅(qū)動力分析

從所建立的武漢城市濕地景觀空間數(shù)據(jù)庫中，可以看出武漢市的濕地主要分布在長江、漢江兩岸廣闊的江漢平原上。據(jù)歷史資料記載，這些濕地景觀原來均與長江直接相通，其形成和演化過程與長江極其密切，而且這些濕地又彼此毗連，在洪水季節(jié)，大小相鄰的湖泊水庫濕地連成一片，枯水季節(jié)，各個子湖泊水庫又各自相對獨立。但是自20世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加以及日益加速的城市化，先后建造防洪大堤、閘門、泵站等水利設(shè)施，江湖濕地、湖庫濕地之間的這種天然連通性受到了嚴(yán)重的阻隔，許多湖泊濕地如洪湖、西涼湖、沙湖、南湖、東湖等與長江的天然聯(lián)系通道被人為切斷。江湖濕地的這種天然連通性被嚴(yán)重阻隔后，不僅影響長江行洪，降低湖泊濕地的調(diào)蓄功能，而且還嚴(yán)重切斷了江湖之間生物的聯(lián)系通道，降低了江湖的生物多樣性，減少了生物量。同時，大規(guī)模的圍湖造田使得濕地景觀沿岸的植物毀滅，浮游生物和底棲動物大量減少，生物多樣性急劇下降，濕地生態(tài)系統(tǒng)日趨惡化。相反，洪澇災(zāi)害的頻率卻越來越高，災(zāi)情越來越重[30]。造成這種狀況的主要原因是自然、社會及人為因素共同作用的結(jié)果。

4.1 氣候變化的影響

氣候條件對濕地景觀的影響主要表現(xiàn)在降水和溫度兩個方面。充足的降水是濕地的重要補給來源，降雨減少直接導(dǎo)致濕地水資源補給的不足，同時會對濕地植被和土壤產(chǎn)生影響。溫度升高會導(dǎo)致蒸散量加大，從而減少了濕地水量[13]。

圖6 1985-2005年武漢市年均氣溫(a)與年均降水量(b)變化

從武漢市統(tǒng)計年鑒提供的1985-2005年武漢市的降水與溫度的數(shù)據(jù)可以看出，武漢市21年的年均降水量1 337.7 mm，年平均氣溫17.1 ℃，均高于武漢市的多年平均降水量(1 220 mm)與多年平均氣溫(16.3 ℃)(圖6)，圖6還表明，21年來，武漢市的年平均氣溫有逐年升高趨勢(a)，但年降水量變化卻大致趨平(b)。在降水量不變的條件下溫度上升必然導(dǎo)致地面蒸發(fā)量的增大，使得武漢市的氣候有變暖和趨干的趨勢，造成武漢市的濕地面積在自然因素作用下不斷的萎縮。同時，濕地面積的萎縮又加劇了氣溫的上升，因為濕地調(diào)節(jié)氣溫的“冷濕效應(yīng)”減弱了，氣溫就加速上升，這就出現(xiàn)了氣溫的上升和濕地面積減小互相促進的效果。因此，可以說氣候的變暖趨干是武漢城市濕地景觀格局發(fā)生變化的一個重要原因，尤其會使沼澤濕地向草地與耕地轉(zhuǎn)化[4,31]。

4.2 社會因素

除了自然因素外，社會因素是武漢城市濕地景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的另一個主要因素。特別是在作為全國的糧食生產(chǎn)基地的江漢平原地區(qū)，人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展尤為快速。武漢市人口已經(jīng)由1985年底608.4萬人，增長到2005年年底的801.4萬人，增長了31.72％(圖7a)；武漢市的國民生長總值由1985年的97.32億元，增長到2005年的2238億元，增長了23倍(圖7b)；人均國民生產(chǎn)總值由1985年的1 610元，增長到2005年的26 238元，增長了16.3倍；具體增長情況如圖7所示[4]。

圖7 1985-2005年武漢市總?cè)丝跀?shù)(a)與國民生產(chǎn)總值(b)變化

圖7表明，21年來武漢市的人口呈快速增長趨勢，國民生產(chǎn)總值呈強烈增長趨勢，人均國民生產(chǎn)總值的增長速度更為強烈。第一產(chǎn)業(yè)的增長速度較為平緩，而第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)均呈現(xiàn)快速增長趨勢。這樣快速的人口增長和經(jīng)濟發(fā)展，必將對武漢市土地利用的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局和強度產(chǎn)生深刻的影響，這也必將影響到武漢市的濕地景觀的結(jié)構(gòu)、規(guī)模、布局等。一方面需要增加相應(yīng)的居住、交通、公共設(shè)施、就業(yè)以及娛樂休息等的土地利用類型，另一方面需要大量的耕地生產(chǎn)出能滿足人們需要的糧食和經(jīng)濟作物，使耕地壓力過大以及其質(zhì)量下降。因此，為解決土地資源不足問題，在相當(dāng)長的一段時期里，武漢市進行了大量圍湖造田，圍墾養(yǎng)殖，甚至出現(xiàn)了把濕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的行為。大面積的圍墾一方面直接導(dǎo)致了天然濕地面積的急劇減少，破壞了水禽天然棲息地；另一方面，使天然濕地生態(tài)系統(tǒng)破碎化、單一化、導(dǎo)致濕地的生態(tài)功能退化。

4.3 人為因素

與各種自然因素和社會因素對武漢市濕地景觀格局的影響相比，人為因素的影響是最明顯而又復(fù)雜的。在資源消耗型社會經(jīng)濟增長模式下,人類社會經(jīng)濟活動是影響區(qū)域水資源、土地資源利用的最活躍的因子。武漢市城市濕地景觀的變化明顯受到土地資源利用政策和經(jīng)濟政策因子的驅(qū)動。

首先，21年來，武漢城市濕地景觀演化對土地利用的影響是濕地減少而土地增加的空間過程，尤其是湖泊濕地與沼澤濕地的面積減少的尤其劇烈。湖泊濕地由1987年的904.99 km2減少到2005年的735.67 km2，減少了169.32 km2；沼澤濕地由1987年的142.18 km2減少到2005年的70.62 km2，減少了71.56 km2。同時，大規(guī)模的圍湖造田使得濕地景觀沿岸的植物毀滅，浮游生物和底棲動物大量減少，生物多樣性急劇下降，濕地生態(tài)系統(tǒng)日趨惡化。相反，洪澇災(zāi)害的頻率卻越來越高，災(zāi)情越來越重。

其次，20世紀(jì)80年代中期的圍網(wǎng)養(yǎng)殖使天然濕地景觀減少，而人工濕地景觀增加的另一個主要因素。人工圍網(wǎng)養(yǎng)殖使得水庫、坑塘濕地的面積增加，由1987年的302.34 km2增加到2005年的446.71 km2，增加了144.37 km2。但是，我們應(yīng)該清楚的意識到，人工圍網(wǎng)養(yǎng)殖對濕地水生植物多樣性的破壞更為嚴(yán)重。這主要是由于圍網(wǎng)養(yǎng)殖對水草的過度收獲和對水草的高強度機械作業(yè)，加速了水生植物多樣性的喪失，削弱了城市濕地的自凈能力。而過度養(yǎng)殖，大量投放混合飼料，加重了湖泊濕地的污染，湖水透明度降低，降低了整個湖區(qū)的生物多樣性，使得濕地生態(tài)系統(tǒng)處于退化態(tài)勢。

最后，日益加速的城市化進程和城市的快速擴張以及房地產(chǎn)開發(fā)，使大量的城市周圍和內(nèi)部的湖泊濕地、坑塘濕地被填埋、占用，開發(fā)為商品房或工業(yè)用地，可以說，圍湖造田是人類活動破環(huán)和影響武漢市湖泊濕地的主要方式[32]。調(diào)查表明，20世紀(jì)80年代以來,因城市發(fā)展而出現(xiàn)的湖泊填占使湖泊再一次遭到嚴(yán)重破壞，如因填占導(dǎo)致內(nèi)沙湖水面由0.39 km2減少到0.03 km2、外沙湖由4.73 km2減少到4.13 km2，后襄湖由0.17 km2減少到0.04 km2，更有8個湖泊濕地已不復(fù)存在。除此之外，漢口中山大道、解放大道、漢口火車站地區(qū)的建設(shè)均是以大量湖泊被占為代價的，西北湖、南湖、曬湖、四美塘、湯遜湖等被填占情況時有發(fā)生[33]。同時，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的收入有了大幅度的增加，經(jīng)濟的發(fā)展推動了人們生活水平和消費水平的提高，隨著人民購買力的增加，對于耐用消費品如住房、汽車等的需求也大大增加，從而刺激了房地產(chǎn)業(yè)和交通業(yè)的發(fā)展，而這兩個行業(yè)的發(fā)展就意味著需要大量城市建設(shè)用地，從而也就導(dǎo)致城市周圍的濕地被填埋、占用。

綜上所述，可以看出，從1987-2005年的19年間，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、人口的過快增加以及日益加劇的城市化，使武漢城市濕地景觀在時間和空間上均發(fā)生了明顯的變化。

5 結(jié) 論

1)武漢城市濕地總面積減少了137.50 km2，其中自然濕地面積減少了281.87 km2，相反，人工濕地面積增加了144.37 km2，而在自然濕地面積的減少中，湖泊濕地的面積減少了169.32 km2，占總自然濕地減少面積的60.07％。沼澤濕地面積減少了71.56 km2，占總自然濕地減少面積的25.39％，河流濕地的面積減少了36.62 km2，占總自然濕地減少面積的12.99％。而人工濕地面積的增加主要是由于水庫坑塘濕地面積的增加。

2)武漢城市濕地景觀的類型結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，突出的表現(xiàn)為自然濕地景觀所占比例逐漸下降，由1987年的82.15％下降到2005年的71.31％，相反，人工濕地景觀所占比例一直處于一種增加的趨勢，由1987年的17.84％上升到2005年的28.69％。進一步研究發(fā)現(xiàn)，自然濕地景觀所占比例的減少中，湖泊濕地所占比例由1987年的53.4％下降到2005年的47.24％，下降了6.16％，而水庫坑塘濕地所占比例從1987年的17.84％上升到2005年的28.69％，上升了10.85％。

3)武漢城市濕地景觀的多樣性減小，均勻度降低，優(yōu)勢度增大，城市濕地景觀趨于同化。

4)水庫坑塘濕地的破碎度最大，說明水庫坑塘濕地受人類活動的影響程度最大；此外，河流濕地、 湖泊濕地以及沼澤濕地是向著分散的方向發(fā)展，而灘地濕地與水庫坑塘濕地是向著聚集的方向發(fā)展。

5)河流濕地、湖泊濕地的質(zhì)心向西南遷移，水庫坑塘濕地的質(zhì)心向東南遷移，灘地濕地與沼澤濕地的質(zhì)心向東北遷移。

總的來說，從1987-2005年，武漢市氣候趨干變暖是武漢城市濕地景觀格局發(fā)生變化的一個重要原因；其次，武漢市人口的快速增長，以及經(jīng)濟的快速發(fā)展是武漢城市濕地景觀變化的另一個主要因素；最后，人為的圍湖造田、圍網(wǎng)養(yǎng)殖、以及日益加速的城市化進程使得武漢城市濕地景觀在時間和空間上均發(fā)生了明顯的變化。

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