李文婭 鄧名明 賴格英, 潘 越
(1. 江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院, 南昌 330022; 2. 江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室, 南昌 330022)
淡水生態(tài)系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)受到嚴(yán)重威脅[1],受影響程度已超過陸地生態(tài)系統(tǒng)[2], 水生生物滅絕的風(fēng)險也遠(yuǎn)高于陸地生物[3]。隨著人類活動干擾不斷增強(qiáng), 淡水魚類生物多樣性急劇降低[4,5], 淡水魚已成為世界上除兩棲動物外處境最危險的脊椎動物[6], 如果不及時采取有效保護(hù)措施, 將會有20%的魚類在未來25—50年內(nèi)滅絕[7]。產(chǎn)卵場對魚類的生存繁衍有著至關(guān)重要的作用[8], 且在魚類生活史中魚卵時期是最敏感脆弱的階段[9]。因此, 魚類產(chǎn)卵場的識別、科學(xué)管理和保護(hù)對維持魚類生物多樣性具有重要意義。
近年來, 湄公河、恒河、多瑙河、長江等大型流域的淡水生物多樣性都處于下降趨勢, 各種自然環(huán)境的變化和人類活動的干擾會加劇魚類產(chǎn)卵場退化[10]。長江流域受人類活動影響較為深遠(yuǎn), 流域內(nèi)的水生生物多樣性和魚類群落結(jié)構(gòu)長期受到嚴(yán)重威脅[11]。根據(jù)歷史記錄, 長江流域魚類物種總數(shù)為448種[12], 2003—2018年降至227種[13], 其中22種被《中國脊椎動物紅色名錄》列為極度瀕危魚類物種[13]。為了幫助恢復(fù)水生生物多樣性, 長江流域從2021年開始實施十年禁漁政策[14], 為流域內(nèi)魚類生物多樣性恢復(fù)帶來新的契機(jī)。鄱陽湖與長江天然相連, 是我國最大的淡水湖, 也是實施禁漁政策的重點區(qū)域[15]。鄱陽湖自然條件優(yōu)越, 流域內(nèi)的魚類占長江魚類物種總數(shù)的50%[16], 被譽(yù)為長江漁業(yè)資源寶庫和魚類種質(zhì)基因庫[17]。鄱陽湖常年與長江進(jìn)行物質(zhì)能量交換, 獨特的自然環(huán)境不僅為江湖洄游性魚類提供了重要的攝食和育肥場所[18,19], 也給鯉(Cyprinus carpio)、鯽(Carassius auratus)和黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)等定居性魚類提供了天然的產(chǎn)卵場所[14,20]。鯉、鯽屬于草洲產(chǎn)卵型魚類[21], 所產(chǎn)的黏性卵必須粘附或沉積在植被表面才不會沉入水底窒息死亡[20]。鄱陽湖水位變化明顯,枯水期水位下降, 快速生長的草洲為產(chǎn)黏性卵的魚類提供了大面積產(chǎn)卵基質(zhì)[17], 次年春季被淺水淹沒的草洲就成為了這些魚類的潛在產(chǎn)卵場[22]。同時已有研究表明幼魚豐富度與水生植被覆蓋情況呈正相關(guān)[23], 草洲附近的魚類豐富度顯著高于其他水域[23,24]。此外, 魚類產(chǎn)卵場的分布已被證實是長江江豚在鄱陽湖分布的主導(dǎo)環(huán)境因素之一[25,26]。
然而, 在采砂、過度捕撈等人類活動的影響下[27],鄱陽湖流域 (圖 1)魚類多樣性持續(xù)下降, 魚類資源趨于小型化和低齡化[16]。2000年以前鄱陽湖流域有212種魚類, 2000—2017年魚類物種記錄減少至174種, 而且有36.7%的洄游魚類消失, 魚類生物多樣性明顯降低[27]。近幾十年來, 由于氣候變化和人類活動的影響, 特別是2000年后, 不穩(wěn)定的水文情勢導(dǎo)致鄱陽湖枯水期濕地景觀格局發(fā)生改變[28], 對魚類潛在產(chǎn)卵場的空間分布造成影響。2014年當(dāng)?shù)卣⒘僳蛾柡庼a產(chǎn)卵場省級自然保護(hù)區(qū)(以下稱保護(hù)區(qū)), 但是鮮有學(xué)者對鄱陽湖魚類產(chǎn)卵場的空間分布格局進(jìn)行研究, 并探討保護(hù)區(qū)對魚類產(chǎn)卵場的保護(hù)效率[29]。因此, 準(zhǔn)確定位魚類潛在產(chǎn)卵場對鄱陽湖魚類生物多樣性保護(hù)及水生生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定意義重大。以往常用的實地調(diào)查采樣方法是進(jìn)行魚類產(chǎn)卵場調(diào)查的有效手段, 但該方法稍顯繁瑣且難以準(zhǔn)確反映大尺度產(chǎn)卵場的時空變化情況[30]。隨著遙感數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用, 很多學(xué)者開始利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行魚類產(chǎn)卵場識別, 也有學(xué)者通過水動力模型模擬河流湖泊的水文、水動力條件結(jié)合實地調(diào)查數(shù)據(jù)確定魚類產(chǎn)卵場的位置, 近年來, 有學(xué)者將遙感數(shù)據(jù)和水動力模型或深度學(xué)習(xí)方法綜合起來進(jìn)行魚類產(chǎn)卵場的識別研究。Herold等[31]使用高分辨率IKONOS衛(wèi)星影像對Tahoe湖底基質(zhì)進(jìn)行分類, 然后根據(jù)現(xiàn)有的湖泊水深圖推測Tahoe湖的魚類產(chǎn)卵場。Grimm等[30]收集了休倫湖北部湖鱒(Salvelinus namaycush)產(chǎn)卵季節(jié)前后的高分辨率遙感數(shù)據(jù), 探討了利用遙感影像的光譜特征識別湖鱒潛在產(chǎn)卵場的有效性。丁放[21]基于鄱陽湖鯉、鯽產(chǎn)卵季節(jié)的Landsat影像提取了大湖池的水體和植被范圍, 并利用鄱陽湖實測湖底高程數(shù)據(jù)構(gòu)建了大湖池湖底數(shù)字高程模型, 結(jié)合植被分布及數(shù)字高程模型的模擬結(jié)果獲得了鯉、鯽產(chǎn)卵場的分布范圍。閆啟明[32]將水動力模型與棲息地適宜度模型進(jìn)行耦合, 利用耦合模型模擬分析了四大家魚產(chǎn)卵場在三峽工程建設(shè)前后的空間分布變化。Zhang等[33]利用實地調(diào)查數(shù)據(jù)、水動力模型和衛(wèi)星遙感資料確定了日本鳀(Engraulis japonicus)在黃海沿岸的主要產(chǎn)卵場, 并闡明了海洋環(huán)境因素和相關(guān)水動力過程對日本鳀產(chǎn)卵行為的影響。Li等[29]通過水動力模型和遙感數(shù)據(jù)確定了2000—2011年鄱陽湖鯉、鯽潛在產(chǎn)卵場。李鵬程等[34]基于青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)產(chǎn)卵場實地調(diào)查采樣數(shù)據(jù)和無人機(jī)遙感影像構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)模型, 探究了利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)識別魚類產(chǎn)卵場的可行性。本研究將遙感技術(shù)與水動力模型相結(jié)合, 旨在識別近20年鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場(以下稱潛在產(chǎn)卵場), 并分析其動態(tài)變化規(guī)律, 為鄱陽湖魚類生物多樣性管理和保護(hù)提供一些科學(xué)指導(dǎo)。
圖1 研究區(qū)位置Fig. 1 Location of the study area
本研究從美國地質(zhì)調(diào)查局(United States Geological Survey, USGS)官網(wǎng)獲取了1990—2020年鄱陽湖流域無云的Landsat(TM/ETM+/OLI)遙感影像共100幅(分辨率30 m)。影像包括鄱陽湖魚類產(chǎn)卵期(3—7月)和草洲生長期(11—2月)兩個時間段, 因為在枯水期和在產(chǎn)卵期出現(xiàn)的草洲都可能成為魚類潛在產(chǎn)卵場 (圖 2)。本研究收集的遙感影像數(shù)據(jù)均已經(jīng)過地形校正和幾何校正, 只需對數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正和裁剪等預(yù)處理操作, 使用的大氣校正參數(shù)與Han 等[28]相同。以標(biāo)準(zhǔn)假彩色(Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)為543波段組合, Landsat 7 ETM+和Landsat 5 TM數(shù)據(jù)為432波段組合)顯示所有影像, 然后利用支持向量機(jī)(Support Vector Machine, SVM)方法對遙感影像進(jìn)行分類, 將鄱陽湖濕地分為水體、草洲、裸灘、沙地四種覆蓋類型, 獲得鄱陽湖草洲分布范圍, 并對其變化特征進(jìn)行分析。與其他監(jiān)督分類方法相比, SVM方法具有更高的分類精度[28]。
圖2 1990—2020年鄱陽湖枯水期和產(chǎn)卵期草洲面積變化Fig. 2 Changes in the area of grasslands in the dry season and spawning period of Poyang Lake from 1990 to 2020
模擬鄱陽湖的水深條件對于識別潛在產(chǎn)卵場十分重要, 本研究基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型建立了鄱陽湖二維水動力模型, 該模型已經(jīng)被證實能夠精確模擬鄱陽湖的水文條件, 模型的有關(guān)原理和數(shù)值方程的詳細(xì)信息, 以及湖底粗糙度和水平渦流黏度等關(guān)鍵參數(shù)與Lai 等[35]一致。模型采用最小分辨率為128 m的正交網(wǎng)格,整個鄱陽湖區(qū)由58983個網(wǎng)格單元組成。將2000—2020年鄱陽湖五條支流的水文站點記錄的逐日實測流量數(shù)據(jù)設(shè)置為模型入流邊界, 出流邊界為湖口站實測逐日水位。模型的輸出結(jié)果為2000—2020年鄱陽湖各網(wǎng)格單元的逐日水深數(shù)據(jù)。
將從第一年枯水期和第二年魚類產(chǎn)卵期影像中提取的草洲面積合并分析其年際變化, 然后利用水動力模型模擬鄱陽湖每日水深數(shù)據(jù), 計算鯉、鯽等草洲產(chǎn)卵型魚類產(chǎn)卵盛期(4—5月)[11,29]的平均水深。研究表明, 鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類偏好在淺水(0.3—1.5 m)淹沒的草洲進(jìn)行產(chǎn)卵活動[14,20—22,29]。將草洲分布數(shù)據(jù)與產(chǎn)卵期平均水深數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析, 提取臨界水深范圍內(nèi)的草洲, 即潛在產(chǎn)卵場空間分布范圍。為了分析潛在產(chǎn)卵場的時空變化規(guī)律, 并探究保護(hù)區(qū)的有效性, 還需將潛在產(chǎn)卵場分布數(shù)據(jù)與鄱陽湖經(jīng)過的城市邊界(都昌、共青、湖口、進(jìn)賢、九江、廬山、南昌、鄱陽、新建、永修和余干)、保護(hù)區(qū)邊界及蝶形湖邊界進(jìn)行疊加分析。
線性回歸顯示1990—2020年鄱陽湖枯水期草洲面積呈顯著增加趨勢(P<0.05), 產(chǎn)卵期草洲面積無顯著變化趨勢(P>0.05)??菟诓葜奁骄娣e為(1414.21±290.69) km2, 產(chǎn)卵期草洲平均面積為(551.59±263.66) km2。2000年后枯水期草洲平均面積[(1555.48±231.44) km2]顯著大于2000年前[(1149.02±206.77) km2;t=-4.69,P<0.01]。2000年后產(chǎn)卵期草洲平均面積[(634.91±269.12) km2]也明顯大于2000年前的草洲平均面積[(342.02±107.00) km2;t=-4.12,P<0.01]。2000年之后, 鄱陽湖枯水期濕地草洲分布高程降低, 平均高程從11.82降到11.35 m。
鄱陽湖魚類產(chǎn)卵期(4—5月)淺水區(qū)(0.3—1.5 m水深)的面積在2000—2020年間沒有表現(xiàn)出顯著的變化趨勢(P>0.05), 波動幅度較大, 2004年面積最大為1943.39 km2, 2016年面積最小為78.95 km2, 平均面積為(1320.05±559.71) km2。近20年淺水區(qū)面積占產(chǎn)卵期水域總面積比值的年際變化情況與淺水區(qū)面積變化類似, 2004年占比最大為77.43%,2016年最少為2.61%, 總體上沒有表現(xiàn)出顯著的增多或減少趨勢。 (圖 3)。
圖3 2000—2020年鄱陽湖產(chǎn)卵期淺水區(qū)面積變化Fig. 3 Area changes of shallow water area during the spawning period of Poyang Lake from 2000 to 2020
2000—2020年間鄱陽湖魚類潛在產(chǎn)卵場面積呈增加趨勢, 但并不顯著(P>0.05), 平均面積為(671.47±314.80) km2, 有11年潛在產(chǎn)卵場面積大于平均面積, 10年小于平均面積 (圖 4)。2000年潛在產(chǎn)卵場面積為485.82 km2, 2005年面積發(fā)生顯著變化,快速增加到1084.22 km2, 2015年面積達(dá)到最大為1212.81 km2, 2016年急劇下降到最小面積48.16 km2,2020年又增加到795.73 km2, 雖然有波動, 但總體上呈增加趨勢(表 1)。2005年前后鄱陽湖魚類潛在產(chǎn)卵場平均面積分別為(519.97±245.41)和(694.42±321.63) km2。對比湖區(qū)各部分2005年前后潛在產(chǎn)卵場平均面積, 發(fā)現(xiàn)都昌是變化最大的區(qū)域, 2005年之后都昌潛在產(chǎn)卵場平均面積[(100.75±57.43) km2]顯著大于2005年前的平均面積[(37.56±18.47) km2;t=-2.38,P=0.03]。2005年后都昌、鄱陽、新建、余干四個城市內(nèi)分布的潛在產(chǎn)卵場面積最大, 占比超過總面積的70%。2005年之前潛在產(chǎn)卵場主要分布在鄱陽湖西部的永修、新建及東部的鄱陽和南部的余干等地近岸區(qū)域, 北部僅有零星分布。2005年后潛在產(chǎn)卵場開始向湖中心擴(kuò)張, 都昌水域出現(xiàn)大面積相鄰的潛在產(chǎn)卵場, 北部分布的潛在產(chǎn)卵場也有所增加, 湖岸周圍的潛在產(chǎn)卵場則逐漸退化。
圖4 2000—2020年鄱陽湖魚類潛在產(chǎn)卵場變化Fig. 4 Changes in the potential spawning grounds of fish in Poyang Lake from 2000 to 2020
2020年2 61.9 20.35 7.98 1.00 0.92 0.12 43.53 5.47 15.38 1.93 68.53 8.61 24.18 3.04 145.82 18.327 18.5 14.90 76.66 9.634 32.2 16.620 35.2 16.99 234.11 29.423 95.7 19年61 21188346017 20 96.9 10.6 20.5 2.25 0.54 0.06 49.3 5.40 3.31 0.36 75.2 8.25 29.1 3.20 197.40 21.6 21.2 82.1 9.00 18.0 18.8 328.29 35.9 18年.21912.717 20 180.76 27.34 6.69 1.01 4.37 0.66 26.18 3.96 13.37 2.02 59.04 8.93 32.30 4.88 103.91 15.72 79.42193.821 12.01 64.18 9.71 90.98164.251 13.76 70.89171.661 10.72 162.92 24.64 2017年9.36 10.08 14.10 141.82 0.64 0.08.24 405.18 9.23 1.19.93 699.01.75 243.192.63 18.52 232.62 137.673.51 13.19 178.70 15.44 201.82 24 20 16年2.75 5.72 1.62 3.38 0.27 0.55 5.59 11.62 0.51 1.06 3.22 6.69 8.62 17.93 1.86 3.87 7.20 14.9717.08 12.5659.54 26.12 3.89 8.10 2.15 4.47 1.00 22.8731.14 48.09776.55661 2015年115.92 9.568 28.3 2.34 0.49 0.049 80.4 6.64 5.22 0.432 66.0 5.448 64.0 5.2860 84.9 23.520 63.1 21.76 58.9 4.86 45.1 41 20.212 74.3 22.641 91.96 40.5 212.80 14年99875551539 20 49.3 5.79 14.4 1.70 0.23 0.03 60.1 7.05 2.91 0.34 40.2 4.72 63.3 7.43 21.2 22.2.03181.242 51.2 6.00.28189.802 23.4 22.5.74200.022 42.4 78.05 13年.10192.242 9.07 18.40.08362.434 2.14 0.22.42853.081 0.03 53.21 20 6.18 1.63 0.19 56.78 6.60 43.88 5.10 23.25 21.07 59.20 6.88 19.50 20.23 38.94 3.27 2012年7.22 7.83 3.01 0.30 0.13.66 166.95 0.61 0.25.33 166.81.59 25.68 10.98200 31.34 13.00181 45.78 18.39 40.85 16.74167 47.92 19.90174 25.81 10.53335 84.27 35積面1.66 3.71 8.65 3.55 0.55 9.39場2011年22.25 1.87 0.67 0.54 0.20 20.91 7.55 0.59 0.21 16.45 5.93 21.03 7.59 12.16 17.55 18.20 6.57 19.32 18.24 28.64卵a(bǔ)ke from 2000 to 2020 06 43 84 75 85 07 9277.16239.64860產(chǎn)5 6 15573673在ang L 53.4 16.7 4.64 0.51 2.24 0.24 50.1 5.48 4.18 0.46 43.0 4.70 40.4 4.42 30.3 25.1 60.8 17.5 49.3 5.39 77.2 19.3 00.2 21.8 09.8 33.8 15.8潛oy 2010年湖f P 671561619694陽09年1.57 0.86 0.11 5.26 1.82 7.63 5.02 5.89鄱20 17.0 12.4 41.7 14.4 60.4 39.8 20.4 18.4 46.6 16.7 16.7 35.9 2020年d area o 2008年.08135.231.54 17 6.25 0.63.18 232.34.59 545.50.73 313.20.51 606.10.66 515.21.23162.112.98 20.57145.901.58 15.03 52 5.24.57132.781.69 17.98133.022.84 18.40284.803.98 30.39792.509 1 2000—g groun 2007年.38 184.48 0.62.94 192.76.14 456.26.82 101.50.69 294.11.57 415.76.66 24.67 14.27 182.53.74 18.73 20.01 28表Potential spawnin 2006年51.37132.61174 14.41 4.59 1.29 0.56 0.16 32.93 9.24 0.01 0.00 13.78 3.86 33.23 9.32 80.56177.91208 22.60 57.57105.83154 16.15 5.66 1.59 76.28135.26175 21.39 62.30149.59186 17.47 33.90 2005年22.99 112.28 2.12 0.75 10.36 0.07 58.36 5.38 12.99 0 1.20 52.45 4.84 77.97 7.1929120.86202.13307 18.9 20.19 255.261356.54721.60992 23.55 63.45 5.85 Tab. 1 08.6 9 19.25 98.9 18.35 38.7 40.47 84.1 10 2004年46.3 7 8.342 13.9 2.51 0.77 0.148 43.8 7.90 2.26 0.417 17.2 3.117 52.1 9.3992 29.15 23.2 106.6082 19.1 21.6 3.8962 21.69 21.801 16.56 20.944 95.47 35.1 555.72 03年.441.121.051.341 20 49.58 6.11 17.60 2.17 0.44 0.05 46.35 5.71 2.43 0.30 46.53 5.74 55.76 6.87 21.01 199.83 24.64 76.08 9.38 18.01 18.62 41.46 811.16 2002年6.94 5.02 2.60 1.88 0.17 0.13 9.46 6.84 0.69 0.50 7.35 5.32.43 18.34 13.15170 16.69 11.46 20.00 23.64 16.12146 25.18 18.58151 14.55 10.42336 56.82 40138.21)2001年51.32 8.43 22.45 3.69 0.40 0.07 28.24 4.64 4.26 0.70 43.58 7.16 26.60 4.373.69 1423.60 24.20 47.81 7.85 93.21 15.31 4.63 1017.18 9.74 2237.73 8.94 60 2000年33.60 proportion(%6.92 4.47 0.92 0.40 0.08 27.66 5.69 0.12 0.03 34.33 7.07 33.05 6.80 100.16 20.62 80.65147.3928.28 16.60 27.29 5.62 144.08 29.66 124.44 25.62 200.09 41.19 485.82比2); 占ning grou nd積比積比積比積比積比積比積比積比積比積比積比積比積比面占面占面占賢Jinxian面面占 占面占面占面占面占面占面占面占湖Sub-lakes面aw area(km占Sp u iu Total area積場昌 青 口 江 山an ang陽 建 干 區(qū): 面卵 都 共ngqing進(jìn)九 南鄱新永 護(hù)形積注產(chǎn)Duchang Go 湖Huko Jiujiang廬Lush 昌N anch Poyang Xinjian修Y ongx余Yugan保Reserve area蝶 面總
2000年保護(hù)區(qū)內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場面積為124.44 km2,2005年為198.90 km2, 2020年又減少到135.20 km2。保護(hù)區(qū)內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場多年平均占產(chǎn)卵場總面積的17.75%, 2000年所占比例最大為25.62%, 2016年占比最小為4.47%, 從整體上看保護(hù)區(qū)內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場僅占總數(shù)的很小一部分。2000年蝶形湖范圍內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場面積為200.09 km2, 2005年增加到438.79 km2, 2020年為234.11 km2。蝶形湖內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場在2000—2020年間平均占總產(chǎn)卵場的34.73%,2014年占比最高為42.49%, 2016年最低為22.87%。
鄱陽湖濕地枯水期草洲面積在1990—2020年期間呈增加趨勢, 且平均分布高程降低, 與Han 等[28]針對鄱陽湖濕地景觀格局的相關(guān)研究結(jié)果一致。2000年后枯水期與產(chǎn)卵期的草洲平均面積均顯著大于2000年以前的平均面積, 主要原因可能是2000年以來鄱陽湖水位持續(xù)性下降, 洲灘出露、湖底暴露時間延長為植被提供了良好的生長條件, 導(dǎo)致近年來草洲覆蓋面積迅速增加[36—38]。洞庭湖也存在類似情況, 洞庭湖濕地典型植被面積在1987—2016年間呈增加趨勢, 且濕地植被有整體向湖中心擴(kuò)張的趨勢[39]。
本研究表明, 鄱陽湖草洲面積與潛在產(chǎn)卵場面積之間存在一定相關(guān)性但并不顯著(R=0.32,P=0.15), 而淺水區(qū)面積與潛在產(chǎn)卵場面積之間存在具有統(tǒng)計意義的顯著相關(guān)性(R=0.79,P<0.01), 表明鄱陽湖的動態(tài)水文狀況是導(dǎo)致潛在產(chǎn)卵場面積變化的主要原因。調(diào)查顯示, 2000—2005年西洞庭湖鯉、鯽產(chǎn)卵場和索餌場數(shù)量及面積均在減小[40]。本研究發(fā)現(xiàn), 2000年后鄱陽湖魚類潛在產(chǎn)卵場面積呈增加趨勢, 2015年達(dá)到峰值1212.80 km2, 面積豐富的潛在產(chǎn)卵場也可以從側(cè)面證明定居性魚類是鄱陽湖的優(yōu)勢物種。隨著鄱陽湖流域魚類生物多樣性的持續(xù)下降, 幼魚在漁獲物中所占比例越來越大, 2000—2006年鄱陽湖漁獲物中1—2齡的鯉、鯽占比高達(dá)90%[17]。相關(guān)調(diào)查研究表明, 2000—2006年鄱陽湖鯉、鯽產(chǎn)卵場共33處, 平均面積為424.80 km2[17]。本研究結(jié)果顯示, 2000—2006年潛在產(chǎn)卵場平均面積為577.21 km2, 與調(diào)查結(jié)果較為符合。2005年后潛在產(chǎn)卵場的空間分布發(fā)生顯著變化, 湖區(qū)周圍的潛在產(chǎn)卵場開始向湖中心延伸,周邊原有潛在產(chǎn)卵場則逐漸退化甚至消失。水深是影響產(chǎn)卵場空間分布的主要因素之一[9], 鄱陽湖水位持續(xù)下降導(dǎo)致淺水區(qū)向湖中心附近的低海拔地區(qū)擴(kuò)散, 可能是潛在產(chǎn)卵場的空間位置發(fā)生變化的驅(qū)動因素之一。此外, 鄱陽湖枯水期提前且時間延長導(dǎo)致濕地景觀格局發(fā)生改變, 植被生長向湖中心演變[38], 可能也是產(chǎn)卵場空間分布發(fā)生變化的原因。2005年之前, 鄱陽、新建和余干三個城市范圍內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場最多, 幾乎每年都占總面積的60%以上, 2005年之后都昌出現(xiàn)大面積潛在產(chǎn)卵場, 此后這四個城市范圍內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場面積占比超過70%。因此, 基于本研究結(jié)果對鄱陽湖魚類產(chǎn)卵場進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)查, 并對產(chǎn)卵場的環(huán)境特征及魚類產(chǎn)卵過程進(jìn)行監(jiān)測, 是未來研究的一個重要任務(wù)。
本研究結(jié)果顯示, 2000—2020年保護(hù)區(qū)內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場平均只占產(chǎn)卵場總面積的17.75%, 說明當(dāng)前劃定的保護(hù)區(qū)范圍并沒有使鄱陽湖大多數(shù)潛在產(chǎn)卵場得到充分保護(hù)。蝶形湖內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場相對較多, 多年平均占比34.73%。因此, 未來可以對保護(hù)區(qū)范圍和功能區(qū)劃進(jìn)行合理優(yōu)化, 并對蝶形湖范圍內(nèi)的潛在產(chǎn)卵場采取更多保護(hù)措施, 以維持鄱陽湖水生生態(tài)系統(tǒng)的魚類生物多樣性。潛在產(chǎn)卵場面積與淺水區(qū)面積顯著相關(guān), 但近20年間鄱陽湖淺水區(qū)面積波動幅度較大, 未來可以結(jié)合水位深入分析鄱陽湖典型水文年份(豐水年、平水年和枯水年)潛在產(chǎn)卵場的變化, 以便及時調(diào)整保護(hù)區(qū)或?qū)嵉卣{(diào)查巡護(hù)的區(qū)域范圍, 為水文情勢變化下的鄱陽湖魚類產(chǎn)卵場提供更有針對性的保護(hù)。
此外, 采砂對鄱陽湖魚類生物多樣性的影響是當(dāng)前面臨的一個重要問題, 由于過去大量的挖砂活動, 鄱陽湖水質(zhì)和湖泊形態(tài)發(fā)生了變化[28]。無序的挖砂活動會破壞產(chǎn)卵場的水文條件及魚卵粘附的基質(zhì)條件[41]。近年來, 鄱陽湖北部懸浮泥沙濃度大大增加, 對濕地植被生長力造成影響[28], 底棲生物可能會由此減少, 翻起的泥沙還會導(dǎo)致黏性卵脫落至水底無法孵化[42]。水中懸浮物和湖底條件的變化會造成產(chǎn)卵場生態(tài)環(huán)境的改變[15], 而且大量采砂船在湖面上行駛時, 會侵占魚類產(chǎn)卵場, 影響魚類的生存繁殖[27]。因此, 定量分析采砂活動對產(chǎn)卵場的影響應(yīng)是未來研究的方向之一。
本研究基于遙感和水動力模型可以有效量化鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場的長期變化, 由于鄱陽湖范圍較大及動態(tài)水文條件的限制, 產(chǎn)卵場的變化情況很難通過實地調(diào)查準(zhǔn)確獲取。以往廣泛使用的魚卵調(diào)查、魚苗采樣和聲學(xué)遙測等方法是進(jìn)行產(chǎn)卵場調(diào)查的有效手段, 但如果不能在精確范圍內(nèi)進(jìn)行則比較費時費力, 且在時間和空間上有一定的局限性[30]。衛(wèi)星遙感技術(shù)可以進(jìn)行實時大面積的動態(tài)監(jiān)測, 水動力模型能夠精確模擬鄱陽湖水文條件[43]。因此, 本研究采用遙感與水動力模型相結(jié)合的方法, 對鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場空間分布格局進(jìn)行研究。隨著當(dāng)下高光譜遙感和無人機(jī)的快速發(fā)展, 未來可以考慮將多源數(shù)據(jù)融合, 在更高時空分辨率條件下進(jìn)行魚類潛在產(chǎn)卵場的監(jiān)測與保護(hù)工作。
(1)1990—2020年, 鄱陽湖枯水期草洲面積呈顯著增加趨勢(P<0.05), 產(chǎn)卵期草洲面積無顯著變化趨勢(P>0.05), 2000年之后枯水期草洲分布的平均高程從11.82降到11.35 m。
(2)2000—2020年, 鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場面積呈增加趨勢, 空間上呈現(xiàn)從湖岸向中心擴(kuò)張的趨勢。2005年潛在產(chǎn)卵場發(fā)生顯著變化,2005年之前潛在產(chǎn)卵場平均面積為519.97 km2, 主要分布于湖岸周圍; 2005年之后潛在產(chǎn)卵場平均面積為694.42 km2, 在空間分布上逐漸向湖中心延伸。
(3)本研究結(jié)果顯示, 淺水區(qū)面積與潛在產(chǎn)卵場面積之間存在顯著相關(guān)性(R=0.79,P<0.01), 表明鄱陽湖的動態(tài)水文狀況是造成潛在產(chǎn)卵場面積變化的主要原因。
(4)鄱陽湖鯉鯽產(chǎn)卵場自然保護(hù)區(qū)內(nèi)平均分布了17.75%的潛在產(chǎn)卵場, 鄱陽湖所有蝶形湖范圍內(nèi)平均分布了34.73%的潛在產(chǎn)卵場, 說明當(dāng)前設(shè)置的保護(hù)區(qū)范圍并不能合理有效地保護(hù)鄱陽湖魚類潛在產(chǎn)卵場。
(5)本研究利用遙感數(shù)據(jù)和水動力模型量化了鄱陽湖草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場的長期變化, 該方法可用于提取其他區(qū)域草洲產(chǎn)卵型魚類潛在產(chǎn)卵場, 也可以為其他魚類潛在產(chǎn)卵場的識別研究提供一些參考。
期Date日/10/08 2014/10/24 2014/02/13 2015/06/05 2015/10/11 2015/02/16 2016/06/23 2016/09/27 2016/12/16 2016/05/09 2017/07/12 2017/09/14 2017/12/19 2017/02/05 2018/04/10 2018/07/31 2018/10/03 2018/01/23 2019/03/12 2019/08/19 2019/09/20 2019/03/14 2020/04/15 2020/09/06 2020/11/09 2020 01T1 1011 01T1 100801T1 01T1 0927 1216 050901T1 01T1 071201T1 1024 01T1 age identification 01T1 01T1 01T1 01T1 01T1 0213 0914 01T1 01T1 121901T1 01T1 020501T1 041001T1 0731 100301T1 01T1 01T1 01T1 01T1 0123稱0312 0819 402016 402015 0920 0314 0605 0415 0906 1109 1210像名 影1210 402014 402014 402015 1210 0623 402016 021601T1 1210 1210402015 402016 1210 402017 402017 402016 402017 402017 402018 402018 402018 402018 402019 402019 402019 402019 402020 402020 402020 402020 Im 1210 1210 081210 081210 081210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 LC LC 08 LC LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 08 LC 1/06 5/16 07/0期Date2/21 08/1 8/18 8/20 06/10/26 09/0 0/05 2/12 1/14 3/19 8/10 4/23 7/28 07/0 9/14 4/01 2/10 7/22 0/26 07/1 7/01 1/22 2/24 1/25 5/01日202009/0 20202020 20 08/06/04 08/03/16 09/0 20 09/1 202010/0 2010/0 2010/0 2011/0 2011/0 2011/0 2012/0 2012/0 2012/1 2013/0 2013/1 2013/1 2014/0 2014/0 20稱息ake used in this study 07100501T1信20 g L 名e identification 0512104020 06122101T1 07010601T1 08051601T1 051210402008082001T1 07081801T1 08121001T1 09021201T1 09031601T1 09060401T1 09102601T1 10011401T1 10031901T1 10081001T1 11042301T1 11072801T1 11091401T1 12040101T1 12072201T1 12102601T1 13070101T1 13112201T1 13122401T1 14012501T1 14050101T1像sat影像影Land oyan of P Im ag 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0512104020 0712104020 0712104020 0712104020 0812104020 0812104020 0812104020 0812104020 0812104020湖LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LT LE LE LE LC LC LC LC LC陽鄱的用使究期Date日1 研dsat image information 1999/04/06 1999/09/29 1999/12/02 1999/12/18 2000/05/10 2000/09/15 2000/11/02 2001/05/13 2001/06/30 2001/10/20 2002/01/08 2002/08/04 2002/10/07 2002/11/08 2003/09/24 2003/10/10 2004/04/03 2004/09/26 2004/11/29 2004/12/15 2005/03/05 2005/08/12 2005/10/31 2006/06/12 2006/11/03表an附ed table 1 L n稱040601T1 092901T1 120201T1 121801T1 051001T1 091501T1 110201T1 051301T1 063001T1 102001T1 010801T1 080401T1 100701T1 110801T1 092401T1 101001T1 040301T1 092601T1 112901T1 121501T1 030501T1 081201T1 103101T1 061201T1 110301T1 Attach 名像1999 1999 1999 1999 2000 2000 2000 2001 2001 2001 2002 2002 2002 2002 2003 2003 2004 2004 2004 2004 2005 2005 2005 2006 2006影age identificatio Im 121040 05121040 05121040 121040 05121040 121040 05121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 121040 LT LT LT LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT 05 LT期Date 1/23 2/09 90/1 0/25 1/10 90/07/23 1/28 8/22 1/31 7/10 1/15 2/17 3/23 1/02 3/10 9/02 1/05 2/07 9/04 0/22 1/23 1/10 2/11 9/07 4/03 7/08日191991/0 1991/1 1991/1 1992/0 1992/1 1993/0 1993/0 1993/1 1993/1 1994/0 1994/1 1995/0 1995/0 1995/1 1995/1 1996/0 1996/1 1996/1 1997/0 1997/0 1997/0 1998/0 1998/0 19 T1 T1 T1T1 1992072301T1T1T1 1992112801 1990012301T1 T1T1 1993013101T1T1T1 1990120901T1T1 T1 T1T1 1993071001 T1T1T1T1T1名稱n像10401993111501 1991102501 1991082201 age identificatio 1040 10401993121701 T1T1 1994032301 10401994110201 1995031001 1040 1040 1991111001 1995090201 1995110501 1995120701 1996090401 1996102201 1996112301 1997011001 1997021101 1997090701 1998040301 1998070801影1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 1040 Im 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT 0512 LT