王泉泉

摘要：以滇西北典型高原濕地納帕海為研究對(duì)象，基于ArcGIS、ENVI等軟件平臺(tái)，利用1987～2015年共4期Landsat影像，分析了納帕海濕地近30年來濕地面積動(dòng)態(tài)變化過程，研究結(jié)果表明：①納帕海濕地面積呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，尤以2005年以后的減少程度為劇，濕地面積的減少以沼澤與沼澤化草甸面積減少為主;非濕地面積表現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，其中建筑用地的變化最為明顯;②濕地與濕地的轉(zhuǎn)化過程中主要表現(xiàn)為沼澤與沼澤化草句轉(zhuǎn)化為草甸;③濕地與非濕地的轉(zhuǎn)化過程中主要表現(xiàn)為草甸轉(zhuǎn)化為墾后濕地和建筑用地;④人為活動(dòng)成為導(dǎo)致溫地景觀動(dòng)態(tài)變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：滇西北高原濕地;遙感;轉(zhuǎn)移矩陣

中圖分類號(hào)：F3 01. 24

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）10-0020-04

1引言

濕地是由水陸交互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，是地球重要的三大生態(tài)系統(tǒng)之一，是具有水文、土壤、植被和生物特征的陸地和水體系統(tǒng)的過渡帶，是自然界最富有生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一。目前濕地生態(tài)系統(tǒng)是世界上受威脅最為嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)之一。景觀格局是指不同形狀、不同大小的景觀斑塊在空間上的分布，是種生態(tài)過程在不同尺度上綜合作用的結(jié)果同時(shí)它也是各種生態(tài)過程在不同尺度上彼此間互相作用的結(jié)果，并且對(duì)種群發(fā)展和生物多樣性等生態(tài)學(xué)過程產(chǎn)生重要影響。

濕地的景觀格局取決于濕地資源組成以及在地理空間上的分布，濕地景觀格局變化主要是指由于土地利用/土地覆被變化所導(dǎo)致的景觀格局和景觀類型的時(shí)空變化，濕地景觀格局的變化將會(huì)影響濕地景觀的演變過程及濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，目前，濕地景觀格局及其變化特征成為評(píng)價(jià)區(qū)生態(tài)環(huán)境和發(fā)展趨勢(shì)的重要評(píng)判手段。而景觀類型發(fā)生改變，各種景觀類型轉(zhuǎn)化的分布情況、主導(dǎo)方向速度都不同，如果單純利用各景觀類型面積的增減并不能很好地反映各類型間的的動(dòng)態(tài)變化，景觀動(dòng)態(tài)變化矩陣能揭示具體的轉(zhuǎn)化細(xì)節(jié)。

滇西北高原濕地位于長江等國內(nèi)和國際重要河流的中上游，對(duì)下游水位和水量均衡有著重要的調(diào)節(jié)作用，也調(diào)節(jié)著周圍的氣候使其周圍環(huán)境的氣候濕潤，為豐富的動(dòng)植物群落提供了復(fù)雜而完備的特殊生境，孕育了豐富的生物多樣性，由于納帕海濕地面積相對(duì)較小，濕地之間沒有水道相通，也決定了其生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。目前滇西北高原濕地面積減少呈現(xiàn)減少的趨勢(shì);水生、沼生植物群落逐漸向中生、旱生植物群落演替。本研究以Landsat衛(wèi)星1987～2015年28年共4期遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用基于面向?qū)ο蟮亩喑叨确指钆c目視解譯相結(jié)合的方法，生成納帕海濕地景觀分布圖，分析納帕海濕地類型的分布及其面積變化;通過轉(zhuǎn)移矩陣分析各種景觀類型的動(dòng)態(tài)變化過程。

2材料與方法

2.1研究區(qū)概況

納帕海位于橫斷山脈中段香格里拉市境內(nèi)，距市中心建塘鎮(zhèn)8km，地理坐標(biāo)為99°37'～99°41'E，27°49'～27°55'N，海拔3260m，屬喀斯特型季節(jié)性高原沼澤濕地。該區(qū)域受季風(fēng)氣候控制，年均溫5.4℃，1月份（最冷月）平均溫度-2.5℃，7月份（最熱月）平均溫度11.4℃;干季和雨季分明，6～9月份為雨季，10月至翌年5月為干季，雨季降水占全年的73%以上，年均降雨量619.9mm。納帕海水量補(bǔ)給主要依靠降雨、地表徑流、冰雪融水和湖兩側(cè)沿?cái)嗔褞嫌康娜?/p>

基于納帕海水文狀況和實(shí)地調(diào)查，將納帕海濕地劃分為濕地景觀和非濕地景觀兩類。據(jù)沼澤化理論，從納帕海湖心到湖岸，依次將常年淹水、水位較深的區(qū)域劃分為原生沼澤，雨季淹水較深、旱季淺水或過濕區(qū)域劃為沼澤化草甸（表1）。非濕地景觀主要包括草甸、墾后濕地、建筑用地、林地和灌叢等。

2.2數(shù)據(jù)獲取與處理

2.2.1遙感影像獲取及濕地類型解譯

為了準(zhǔn)確的描述納帕海濕地景觀的變化特征，每隔3～4年選擇一幅影像，為了便于識(shí)別不同的濕地景觀，盡量選擇時(shí)間處于干季且時(shí)間相近的影像。從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)獲取研究區(qū)范圍內(nèi)1987～2015年干季的Landsat影像，影像間隔時(shí)間為9～10年（表2）。

2.2.2遙感影像解譯

按表1所列的標(biāo)準(zhǔn)，采用基于面向?qū)ο蠓指詈湍恳暯庾g結(jié)合的方法對(duì)納帕海濕地類型進(jìn)行解譯。以2015年Landsat8影像作為參考對(duì)所有遙感影像進(jìn)行幾何校正;采用直方圖匹配的方法進(jìn)行圖像增強(qiáng);使用Ecogni-tion8.7軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行多尺度分割，室內(nèi)解譯完成后，于2016年11月進(jìn)行野外調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。

3結(jié)果

本研究利用馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)納帕海地區(qū)濕地面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過對(duì)兩個(gè)時(shí)期分類結(jié)果進(jìn)行疊加分析，分別構(gòu)建1987年和1996年的轉(zhuǎn)移矩陣，1996年和2005年的轉(zhuǎn)移矩陣，2005年和2015年的轉(zhuǎn)移矩陣。結(jié)果分別如表3、4、5。

1987～1996年，濕地面積略有減少，但在類型相互轉(zhuǎn)化中發(fā)生較大的變化，濕地轉(zhuǎn)化為非濕地面積為10.07km2，而非濕地轉(zhuǎn)化為濕地面積為9.20km2。湖泊面積由3.62km2減少到3.40km2，主要轉(zhuǎn)化為沼澤類型，湖泊面積的增加源于沼澤和沼澤化草甸轉(zhuǎn)化的結(jié)果;沼澤面積由14.17km2減少為8.67km2;主要轉(zhuǎn)為草甸類型，其次是沼澤化草甸類型;沼澤化草甸的面積由17.69km2減少為15.42km2，主要轉(zhuǎn)化為草甸類型，其次是沼澤類型;草甸面積由56.52km2增加到63.65km2，而草甸類型主要轉(zhuǎn)化沼澤化草甸類型和沼澤類型，均大于沼澤與沼澤化草甸轉(zhuǎn)化的量?？傮w而言，該段時(shí)間內(nèi)濕地面積的損失沼澤類型為主。濕地類型與非濕地類型轉(zhuǎn)化中，其中草甸類型轉(zhuǎn)化的比例最高，其中主要轉(zhuǎn)換為墾后濕地類型和建筑用地類型。

1996～2005年，濕地面積略有減少，其中濕地類型轉(zhuǎn)化為非濕地類型的面積為12.65km2，而非濕地類型轉(zhuǎn)化為濕地類型的面積為9.18km2。在濕地與濕地之間的轉(zhuǎn)化中，其中湖泊與沼澤化草甸面積的減少最為明顯，沼澤化草甸的面積略有減少，草甸的面積略有增加。湖泊面積由3.40km2減少到2.55km2;主要轉(zhuǎn)化為沼澤類型，湖泊面積的增加源于沼澤和沼澤化草甸的轉(zhuǎn)化;沼澤面積由8.67km2減少為7.91km2，主要轉(zhuǎn)為沼澤化草甸，沼澤化草甸的面積由15.42km2減少為10.51km2，主要轉(zhuǎn)化為草甸類型，其次是沼澤;草甸面積由63.65km2增加到66.7km2，而草甸主要轉(zhuǎn)化沼澤化草甸和沼澤，均小于沼澤與沼澤化草甸轉(zhuǎn)化的量?？傮w而言，該段時(shí)間內(nèi)濕地面積的損失以沼澤化草甸為主。在濕地與非濕地的轉(zhuǎn)化中，以草甸的轉(zhuǎn)出比例最高;濕地主要轉(zhuǎn)換為建筑用地和墾后濕地。

2005—2015年，濕地面積減少趨勢(shì)加快，濕地類型轉(zhuǎn)化為非濕地類型的面積為24.64km2，而非濕地類型轉(zhuǎn)化為濕地類型的面積為4.35km2（如表5）。湖泊面積由2.55km2減少到5.17km2;湖泊面積的增加源于沼澤、沼澤化草甸和草甸轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而湖泊類型轉(zhuǎn)出以草甸為主;沼澤面積由7.91km2減少為2.68km2，主要轉(zhuǎn)為草甸，沼澤化草甸的面積由10.51km2減少為5.06km2，主要轉(zhuǎn)化為草甸;草甸面積由66.7km2減少為54.47km2，而草甸類型主要轉(zhuǎn)化濕地類型為沼澤化草甸?？傮w而言，該段時(shí)間內(nèi)濕地面積的損失以沼澤和沼澤化草甸為主。在濕地與非濕地的轉(zhuǎn)化中，以草甸的轉(zhuǎn)出比例最高，主要轉(zhuǎn)換為建筑用地。

4討論

本研究表明，近30年來，納帕海濕地面積呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，本研究發(fā)現(xiàn)不同的階段濕地景觀的轉(zhuǎn)移狀況不同，其中2005～2015年的變化速率明顯快與其他階段，造成這種現(xiàn)象主要是因?yàn)?005年之后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度明顯高于1987～1996年和1996～2005年;經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口數(shù)量的增加導(dǎo)致人地矛盾加劇，大量的濕地轉(zhuǎn)化為非濕地類型。

1987～2005年期間濕地面積的減少以沼澤和沼澤化草甸為主，但主要由草甸轉(zhuǎn)化為非濕地類型，主要是因?yàn)闈竦孛娣e的減少表現(xiàn)為先由沼澤和沼澤化草甸主要轉(zhuǎn)化為草甸，在由草甸轉(zhuǎn)化為非濕地類型，其中以墾后濕地和建筑用地為主，在2005～2015年期間，沼澤、沼澤化草甸和草甸類型都發(fā)生明顯的減少，主要因?yàn)槭芙?jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，導(dǎo)致非濕地面積的增加，而非濕地景觀類型面積增加主要集中在縣城以及周邊的區(qū)域，沼澤和沼澤化草甸主要分布于納帕海湖泊的附近，這也是導(dǎo)致草甸面積大量減少的主要原因。

在非濕地景觀的變化中，林地呈現(xiàn)先減少后基本穩(wěn)定的趨勢(shì)，這與當(dāng)?shù)馗吆畾夂蚝途用竦膫鹘y(tǒng)生活方式有著密切的關(guān)系，雖然當(dāng)?shù)?998年實(shí)施“天保工程”后，納帕海流域天然林的商業(yè)性采伐受禁，但民用材（建房、薪柴等）的采伐無法禁止，但相對(duì)之前有所改善.墾后濕地面積表現(xiàn)先增加后減少，后基本穩(wěn)定;建筑用地的面積的增長最快，每隔9-10年，面積擴(kuò)張近一倍，新增加的建筑用地有一部分源于濕地類型的轉(zhuǎn)化，造成這種現(xiàn)象主要由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致人口數(shù)量的增加，城市基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的完善，表現(xiàn)為縣城城區(qū)向四周不斷擴(kuò)張以及機(jī)場(chǎng)的建設(shè)。

5結(jié)論

從1987年，1996年，2005年和2015年的解譯結(jié)果來看，濕地的面積呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，濕地的動(dòng)態(tài)變化過程表現(xiàn)為由沼澤類型和沼澤化草甸類型轉(zhuǎn)化為草甸類型，在由草甸類型轉(zhuǎn)化為非濕地類型，以人為活動(dòng)因素成為為導(dǎo)致以納帕海濕地為代表的納帕海濕地景觀改變的主要因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸健健，何文珊，董春富等，濕地生態(tài)學(xué)[M]，北京：高等教育出版社，2006.

[2]Lemly A D，Kingsford R T， Thompson J R.Irrigated Agricultureand Wildlife Conservation： Conflict on a Global Scale[J]. Environmental Management， 2000， 25（5）;485～512.

[3]丁圣彥，梁國付.近20年來河南沿黃濕地景觀格局演化[J].地理學(xué)報(bào)，2004，59（5）：653-661.

[4]張金屯，邱揚(yáng)，鄭鳳英.景觀格局的數(shù)量研究方法[J].山地學(xué)報(bào)，2000，18（4）：346～352.

[5]肖篤寧，劉秀珍，高峻，等.景觀生態(tài)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003：8～9.

[6]蘇潔瓊，王炬.氣候變化對(duì)濕地景觀格局的影響研究綜述[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（4）：74～81.

[7]Kienst F.Analysis of historic landscape pattern with a geograph-ical information system-A method of logical outline[J]. Landscape Ecology， 1993（8）：103～118.

[8]吳昊，王維，王文杰，等.長株潭地區(qū)景觀格局及其變化特征研究[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，12（1）：133～142.

[9]肖德榮，田昆，楊宇明，等，高原退化濕地納帕海植物多樣性格局特征及其驅(qū)動(dòng)力，生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，16（2）：523～529.

[10]田昆，陸梅，常鳳來，等.云南納帕海巖溶濕地生態(tài)環(huán)境變化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制.湖泊科學(xué)，2004a，16（1）136-43.

[11]田昆.云南納帕海高原濕地土壤退化過程及驅(qū)動(dòng)機(jī)制.中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所），2004b.

[12]李杰，胡金明，董云霞，等.1994～2006年滇西北納帕海流域及其濕地景觀變化研究.山地學(xué)報(bào)，2010，28（2）：247～256.

[13]肖德榮，田昆，張利權(quán).滇西北高原納帕海濕地植物多樣性與土壤肥力的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：3116～3124.

[14]陳廣磊，田昆，王行，等.高原濕地納帕海土壤持水力對(duì)不同放牧的響應(yīng).水土保持學(xué)報(bào)，2016，30（4）：123～129.