1990—2018年海南島濕地景觀生態(tài)安全格局演變

雷金睿，陳宗鑄，陳毅青，陳小花，李苑菱，吳庭天

海南省林業(yè)科學(xué)研究院/海南省紅樹林研究院，海南 海口 571100

濕地作為水陸相互作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，具有重要的生態(tài)功能和價(jià)值（Bdrinson et al.，2011；Gedan et al.，2011；Harmácková et al.，2015；Jin et al.，2017；Sun et al.，2018），其生態(tài)安全狀況將直接影響與其相連的陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)的安全（劉艷艷等，2011），與人類生存發(fā)展息息相關(guān)（Copeland et al.，2010）。生態(tài)安全是生態(tài)系統(tǒng)健康和完整狀況的表征（謝余初等，2015），反映其結(jié)構(gòu)與功能不受或少受威脅的健康與平衡狀態(tài)，它是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)（宋豫秦等，2010；Ma et al.，2019）。近幾十年來，由于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響，城市人口增多、城市迅速擴(kuò)張導(dǎo)致濕地資源在數(shù)量和質(zhì)量上遭到不同程度的破壞或退化，濕地內(nèi)部生境破碎化加劇、景觀多樣性降低（廖柳文等，2016），濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能也發(fā)生了顯著變化（Zorrilla-Miras et al.，2014；Lin et al.，2018），嚴(yán)重威脅著區(qū)域濕地景觀生態(tài)安全（陳昆侖等，2019；李悅等，2019；錢逸凡等，2019）。濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)作為濕地生態(tài)保護(hù)和管理利用的重要基礎(chǔ)性工作（吳健生等，2017），也是濕地評(píng)價(jià)研究的新領(lǐng)域（楊永興，2002），及時(shí)掌握各地濕地生態(tài)狀態(tài)和安全素質(zhì)，可為濕地保護(hù)政策制定提供數(shù)據(jù)支撐（錢逸凡等，2019）。因此，對(duì)快速發(fā)展背景下濕地景觀生態(tài)安全的評(píng)價(jià)研究顯得十分有必要。

當(dāng)前，生態(tài)安全已經(jīng)被提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度（陳星等，2005），對(duì)濕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究也更為深入和細(xì)化，在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)上已由單一生態(tài)安全因素拓展至多因素的綜合評(píng)價(jià)（劉艷艷等，2011；吳健生等，2017；錢逸凡等，2019）。國(guó)外在濕地生態(tài)安全的研究較早，以美國(guó)為首的西方國(guó)家在20世紀(jì) 90年代相繼開展了濕地健康狀況和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究（劉艷艷等，2011；Alvarez et al.，2013；朱衛(wèi)紅等，2014），Malekmohammadi et al.（2017）采用驅(qū)動(dòng)-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)（DPSIR）模型對(duì)伊朗 Choghakhor國(guó)際重要濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)脆弱性進(jìn)行了評(píng)估，認(rèn)為農(nóng)業(yè)活動(dòng)、城市建設(shè)和旅游發(fā)展是重要的威脅因素之一。在國(guó)內(nèi)，原國(guó)家林業(yè)局濕地保護(hù)管理中心先后對(duì)中國(guó)的國(guó)際重要濕地和全國(guó)重點(diǎn)濕地的生態(tài)健康狀況開展了多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)（國(guó)家林業(yè)局濕地保護(hù)管理中心，2013；國(guó)家林業(yè)局，2015a），結(jié)果顯示全國(guó)各重點(diǎn)濕地生態(tài)狀況仍不容樂觀。在區(qū)域濕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方面，相關(guān)研究基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型對(duì)北京（Wang et al.，2019）、深圳（吳健生等，2017）、青島（李悅等，2019）、環(huán)長(zhǎng)株潭城市群（廖柳文等，2016）以及圖們江流域（朱衛(wèi)紅等，2014）等地濕地生態(tài)安全狀況開展了評(píng)估研究；陳昆侖等（2019）利用景觀格局指數(shù)構(gòu)建湖泊濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型評(píng)估了武漢湖泊系統(tǒng)景觀生態(tài)安全格局的演化特征，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析。綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究，學(xué)者大都采用PSR、DPSIR等模型進(jìn)行區(qū)域或重點(diǎn)濕地的生態(tài)安全評(píng)價(jià)（Ye et al.，2011；龐雅頌等，2014），其中由聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署（OECD）建立的 PSR模型因具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，適用于大范圍的生態(tài)安全評(píng)價(jià)，而被大多數(shù)研究采用（朱衛(wèi)紅等，2014；廖柳文等，2016；Ma et al.，2019；Wang et al.，2019；李悅等，2019）。但由于研究者知識(shí)背景、研究目的等的不同，以及濕地類型和功能的多樣性，對(duì)濕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)、方法等的普適性研究方面仍處于探索階段（Li et al.，2010；劉艷艷等，2011；錢逸凡等，2019）。

海南島是中國(guó)僅次于臺(tái)灣的第二大島嶼，地理位置獨(dú)特，有豐富的濕地類型及資源（鄒發(fā)生等，1999），成為海南發(fā)展的優(yōu)勢(shì)資源和生態(tài)標(biāo)志。自1988年建省辦經(jīng)濟(jì)特區(qū)以來，海南社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市迅速擴(kuò)張，與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾也逐步凸顯，濕地資源退化明顯（國(guó)家林業(yè)局，2015b）。2019年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)（海南）實(shí)施方案》，提出“改革完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)管模式，建立健全生態(tài)安全管控機(jī)制，構(gòu)建完善綠色發(fā)展導(dǎo)向的生態(tài)文明評(píng)價(jià)考核體系”，這就為海南生態(tài)安全評(píng)估提出了更高的要求，統(tǒng)籌保護(hù)和利用生態(tài)資源。但在城市擴(kuò)張和海洋經(jīng)濟(jì)的影響下，以過度捕撈、圍墾養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)建設(shè)和港口開發(fā)為主的多樣化濕地利用方式對(duì)濕地造成嚴(yán)重威脅（隋燕等，2018），濕地景觀快速化演變，全島濕地景觀生態(tài)安全呈現(xiàn)不確定性。然而，關(guān)于該地區(qū)濕地景觀生態(tài)安全格局的時(shí)空變化評(píng)價(jià)研究尚未見報(bào)道。在國(guó)家戰(zhàn)略背景下，科學(xué)評(píng)估海南島濕地景觀生態(tài)安全，對(duì)濕地資源進(jìn)行有效保護(hù)已刻不容緩。因此，本文利用海南島1990—2018年Landsat遙感影像數(shù)據(jù)提取研究區(qū)濕地空間分布信息，基于PSR模型構(gòu)建海南島濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系，采用層次分析法（AHP）確定指標(biāo)權(quán)重，對(duì)海南島各個(gè)市縣的濕地景觀生態(tài)安全進(jìn)行宏觀定量評(píng)價(jià)，分析時(shí)空分異特征，建立預(yù)警機(jī)制，以期為海南島濕地保護(hù)與修復(fù)以及可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供重要參考。

1 研究區(qū)概況

海南島（18.80°—20.10°N，108.37°—111.03°E）位于南海大陸架北端，為相對(duì)獨(dú)立的地理單元，下轄18個(gè)縣市，面積約3.4×104 km2，海岸線長(zhǎng)1944.4 km，具有典型的熱帶季風(fēng)海洋性氣候。地貌類型多樣，地形中高周低，以五指山（1867 m）、鸚哥嶺（1811 m）為隆起核心，從中部向四周依次為山地、丘陵、臺(tái)地和平原等逐級(jí)遞降（圖1）。根據(jù)全國(guó)第二次濕地資源調(diào)查，海南省分布有近海與海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類18型的濕地類型，總面積達(dá)32×104 hm2。濕地資源星羅棋布、縱橫交錯(cuò)，擁有東寨港國(guó)際重要濕地，以及東寨港紅樹林等國(guó)家級(jí)、省級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)和濕地公園，成為候鳥遷徙的重要驛站和珍稀水鳥的重要越冬區(qū)、棲息地（國(guó)家林業(yè)局，2015b）。近年來，以海口、三亞等重點(diǎn)城市為主的濕地保護(hù)和修復(fù)逐漸得到社會(huì)各界重視，相繼新建了美舍河、五源河、三亞河等多個(gè)國(guó)家濕地公園，2018年海口被評(píng)為全球首批國(guó)際濕地城市。2018年出臺(tái)了《海南省濕地保護(hù)條例》，為濕地保護(hù)利用提供法制保障，全省濕地資源保護(hù)管理呈現(xiàn)出良好局面。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

以1990、2000、2010年的Landsat 5 TM影像和2018年的Landsat 8 OLI影像為主要數(shù)據(jù)源，分辨率均為30 m，軌道號(hào)/行列號(hào)為123/46、123/47、124/46、124/47和125/47。為保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，下載使用云量在5%以內(nèi)、拍攝時(shí)間在雨季（5—7月）的影像，數(shù)據(jù)下載自 https://glovis.usgs.gov/。運(yùn)用ENVI 5.1軟件對(duì)研究區(qū)內(nèi)的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行多波段合成、大氣校正、幾何校正以及圖像鑲嵌、裁切、增強(qiáng)等數(shù)據(jù)處理，總誤差控制在1個(gè)像元以內(nèi)，并統(tǒng)一投影到 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（雷金睿等，2019）。

采用監(jiān)督分類與人工目視解譯相結(jié)合的方法分別對(duì) 4期遙感影像進(jìn)行濕地解譯（Davranche et al.，2010）。根據(jù)濕地分類系統(tǒng)和研究區(qū)實(shí)際情況，將海南島陸域界限范圍內(nèi)濕地劃分為自然濕地、人工濕地兩個(gè)類型，其中自然濕地包括河流、潟湖、紅樹林，人工濕地包括庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)和鹽田，不包含濱海濕地和水稻田濕地。利用 ArcGIS 10.3在自然濕地和人工濕地范圍內(nèi)各隨機(jī)選取 50個(gè)樣點(diǎn)，經(jīng)野外驗(yàn)證和高分辨率遙感影像檢驗(yàn)，采用誤差矩陣法對(duì)濕地分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，總體分類精度（Overall Accuracy）達(dá)90%以上，結(jié)果可靠，滿足本研究的分析要求（劉吉平等，2016；Wang et al.，2019）。

圖1 研究區(qū)位置Fig. 1 Location of the study area

2.2 景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型

景觀生態(tài)安全是從景觀尺度上反映人類活動(dòng)和自然脅迫對(duì)生態(tài)安全的影響（李月臣，2008；時(shí)卉等，2013；Ma et al.，2019）。因此本文參考已有研究的基礎(chǔ)上（宋豫秦等，2010；Wang et al.，2019；Ma et al.，2019），基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（Pressure-State-Response，PSR）模型從景觀狀態(tài)、景觀壓力和景觀響應(yīng)3個(gè)方面構(gòu)建海南島濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型。景觀狀態(tài)是指在一定時(shí)空尺度內(nèi)，區(qū)域自然因素相對(duì)穩(wěn)定情況下所形成的景觀類型和格局；景觀壓力反映人類活動(dòng)對(duì)景觀格局和過程的影響（宋豫秦等，2010）；景觀響應(yīng)主要考慮政府層面對(duì)景觀生態(tài)資源的保護(hù)力度。根據(jù)模型指標(biāo)體系的系統(tǒng)性、實(shí)用性以及數(shù)據(jù)獲取可能性等原則，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際特征，細(xì)化濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。并采用層次分析法（AHP）確定各指標(biāo)的權(quán)重值（謝余初等，2015；錢逸凡等，2019），其權(quán)重判斷矩陣 A—B、B1—C、B2—C、B3—C的一致性比率值分別為 0.0088、0.0161、0.0088、0.0000，均小于0.10，通過一致性檢驗(yàn)，權(quán)重分布合理（廖柳文等，2016）。

2.2.1 景觀狀態(tài)

景觀狀態(tài)中的景觀破碎度、景觀多樣性、景觀連接度、分維數(shù) 4個(gè)指標(biāo)因子分別用斑塊密度（PD）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、連接度（CONNECT）和周長(zhǎng)面積分維數(shù)（PAFRAC）4個(gè)景觀格局指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。借助 ArcGIS將濕地景觀分類矢量圖轉(zhuǎn)換為.grid格式，導(dǎo)入Fragstats 4.2平臺(tái)計(jì)算景觀格局指數(shù)（宮兆寧等，2011）。各景觀指數(shù)模型的計(jì)算公式及生態(tài)學(xué)意義參見文獻(xiàn)（鄔建國(guó)，2007）。自然與人工濕地面積比采用遙感解譯數(shù)據(jù)的自然濕地與人工濕地的面積比值。

2.2.2 景觀壓力

研究區(qū)人口數(shù)量、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、人均 GDP等人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來源于《海南統(tǒng)計(jì)年鑒》，其中城市化水平為城鎮(zhèn)人口與人口總數(shù)的比值。

2.2.3 景觀響應(yīng)

利用來自海南省林業(yè)局的自然保護(hù)地（濕地公園、森林公園、自然保護(hù)區(qū)）矢量數(shù)據(jù)，按自然保護(hù)地建立時(shí)間分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)市縣內(nèi)國(guó)家級(jí)、省級(jí)和市縣級(jí)自然保護(hù)地面積，然后利用權(quán)重值計(jì)算自然保護(hù)地總面積占該市縣國(guó)土面積的比例。按照生態(tài)價(jià)值和保護(hù)強(qiáng)度將國(guó)家級(jí)、省級(jí)和市縣級(jí)自然保護(hù)地的權(quán)重分別賦值為0.5、0.3和0.2。

表1 海南島濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Table 1 Evaluation indexes of wetlands landscape ecological security and their weights in Hainan Island

2.2.4 綜合評(píng)價(jià)

為了消除因指標(biāo)量綱不同對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，采用極值法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)海南島濕地景觀生態(tài)安全進(jìn)行綜合定量評(píng)估（Li et al.，2010；李悅等，2019；Ma et al.，2019）。計(jì)算公式分別為：

正向指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

式中，LESI為濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)（Landscape ecological security index，LESI），Wi為指標(biāo)權(quán)重值，Si為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化分值，X為原始指標(biāo)值，Xmax、Xmin為原始指標(biāo)中的最大值和最小值，n為指標(biāo)因子數(shù)量。

借鑒已有的生態(tài)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（呂建樹等，2012；杜培軍等，2014；廖柳文等，2016；李悅等，2019），結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)LESI值劃分為5個(gè)等級(jí)（表2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 海南島濕地景觀面積動(dòng)態(tài)變化

從海南島濕地景觀面積動(dòng)態(tài)變化可以看出（表3），1990—2018年間海南島濕地景觀總面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，濕地總面積由1990年的944.36 km2增加到2018年的1337.57 km2，面積凈增加了393.21 km2，年均增長(zhǎng)14.04 km2。從濕地分類來看，人工濕地呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，面積由1990年的423.87 km2增加到2018年的873.26 km2，面積凈增加了449.39 km2，年均增長(zhǎng)達(dá)16.05 km2；與之相反的是，自然濕地則呈減少趨勢(shì)，面積由1990年的520.49 km2減少到2018年的464.31 km2，面積凈減少了56.18 km2，年均減少2.01 km2。

表2 景觀生態(tài)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification standard of landscape ecological security

從各個(gè)市縣來看，濕地總面積增長(zhǎng)最快的為文昌，從1990—2018年增加了113.27 km2，其次為東方、海口、儋州，這跟其區(qū)域內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)、庫塘等人工濕地的迅速增長(zhǎng)有關(guān)；濕地總面積唯一減少的市縣為臨高，在這期間共減少了4.05 km2。在1990—2018年間，自然濕地面積減少最大的是文昌、東方和三亞，分別為20.73、15.09、9.56 km2；瓊海、樂東、五指山等市縣則略微增加。人工濕地面積增加最大的是文昌和東方，分別為134.00 km2和87.73 km2；增加較少的是臨高、五指山、定安等市縣。可以看出，人工濕地面積增加的市縣，其自然濕地面積的也相應(yīng)減少，這可能跟自然濕地向人工濕地或非濕地轉(zhuǎn)變有關(guān)，從而造成自然濕地的面積占比不斷降低。

3.2 海南島濕地景觀生態(tài)安全格局

3.2.1 總體特征

根據(jù)海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)可以看出（表4），在1990—2018年間海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)在總體上呈下降趨勢(shì)，期間總共降低了0.0895，安全等級(jí)由 1990—2010年的臨界安全演變?yōu)?018年的較危險(xiǎn)狀態(tài)，特別是在2010—2018年間LESI變化較大。從PSR模型準(zhǔn)則層的具體指標(biāo)來看，景觀狀態(tài)表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì)，在2000年為最小值0.4669，表明濕地景觀狀態(tài)在2000年以后有所改善，斑塊破碎化降低、景觀連接度提升。景觀壓力指標(biāo)持續(xù)降低，這說明在這期間海南島的人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況對(duì)濕地景觀生態(tài)安全的壓力增大；從圖2可知，在1990—2018年間全島常住人口總數(shù)、城鎮(zhèn)人口持續(xù)增長(zhǎng)，農(nóng)村人口減少，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值由1990年的95.01億元增長(zhǎng)到2018年的 4832.05億元，區(qū)域人口增加和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)濕地景觀生態(tài)安全造成巨大的壓力。景觀響應(yīng)指標(biāo)則呈上升趨勢(shì)，表明自然保護(hù)地的面積占比持續(xù)增加，濕地景觀生態(tài)安全的保障力度也隨之提升，這得益于政府對(duì)于生態(tài)保護(hù)的重視，自然保護(hù)區(qū)、森林公園、濕地公園等各種類型的自然保護(hù)地不斷建立，濕地等生態(tài)資源的保護(hù)范圍逐步擴(kuò)大并得到有效保護(hù)。

表3 1990—2018年海南島濕地景觀面積動(dòng)態(tài)變化Table 3 Chang of wetland landscape area of Hainan Island in 1990-2018

表4 海南島濕地景觀生態(tài)安全狀態(tài)Table 4 State of wetland landscape ecological security of Hainan Island

3.2.2 不同市縣濕地景觀生態(tài)安全狀態(tài)格局

圖2 1990—2018年研究區(qū)域人口數(shù)量（Np）與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）變化Fig. 2 Dynamic of population and GDP in study area in 1990-2018

海南島不同市縣的濕地景觀生態(tài)安全格局演變?nèi)鐖D3和圖4所示。在1990年，陵水、五指山、文昌、萬寧、昌江、海口、東方等7個(gè)市縣的濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)為較安全或安全狀態(tài)，表明景觀生態(tài)安全狀態(tài)良好；保亭、屯昌、臨高、定安等4個(gè)市縣為較危險(xiǎn)狀態(tài)，其余市縣為臨界安全狀態(tài)（圖3a），臨界安全以上的市縣數(shù)量占比為77.78%。2000年，有陵水、東方、樂東、昌江、萬寧等5市縣的濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)為較安全或安全狀態(tài)，較危險(xiǎn)狀態(tài)的市縣增加至6個(gè)（圖3b），臨界安全以上的市縣數(shù)量占比為 66.67%。2010年，濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)為較安全或安全狀態(tài)的市縣有陵水、東方、樂東、昌江、萬寧、五指山和白沙7個(gè)，較危險(xiǎn)狀態(tài)的市縣為6個(gè)（圖3c），臨界安全以上的市縣數(shù)量占比同樣為66.67%。在2018年，濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)為較安全狀態(tài)的市縣僅有白沙和五指山2個(gè)，較危險(xiǎn)狀態(tài)的市縣則猛增至10個(gè)，且其中的三亞、海口、澄邁和瓊海4個(gè)市縣的濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)首次到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)（圖 3d）；臨界安全以上的市縣數(shù)量占比僅為44.44%，同樣可以看出，海南島濕地景觀生態(tài)安全狀態(tài)在2010—2018年間下降十分迅速。總體上，在 1990—2018年間海南島濕地景觀生態(tài)安全為危險(xiǎn)或較危險(xiǎn)等級(jí)的市縣擴(kuò)展較為迅速，至 2018年已經(jīng)擴(kuò)展到海南島北部以及南部所有市縣；濕地景觀生態(tài)安全為臨界安全以上等級(jí)的市縣僅為海南島中部市縣，這也與區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相吻合。

圖3 1990—2018年海南島濕地景觀生態(tài)安全格局演變Fig. 3 Evolution of wetland landscape ecological security pattern of Hainan Island in 1990-2018

圖4 不同安全等級(jí)的市縣數(shù)量（Nc）Fig. 4 Number of cities with different security level

3.2.3 濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)變化特征

為進(jìn)一步分析海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)的時(shí)空變化特征，將1990年與2018年的市縣濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)的差值采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法（Nature Breaks）分為4個(gè)梯隊(duì)，制作LESI變化幅度空間分布圖，如圖5所示。在1990—2018年間，僅有保亭、白沙、樂東和瓊中4個(gè)市縣的LESI值升高，表明這4個(gè)市縣的濕地景觀生態(tài)安全在研究期內(nèi)有所改善，安全等級(jí)提升。LESI值降低最大的為海口、三亞、文昌、澄邁4個(gè)市縣，其次為陵水、萬寧、瓊海、儋州4個(gè)市縣，降低幅度較小的是臨高、昌江、定安、五指山、屯昌和東方6個(gè)市縣。從空間分布來看，海口、三亞、文昌和澄邁4個(gè)市縣是海南省“海澄文”和“大三亞”經(jīng)濟(jì)圈的核心區(qū)域，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密度高，城市化進(jìn)程迅速，成為制約濕地景觀生態(tài)安全的重要因素，因此LESI值下降最高，為第一梯隊(duì)。第二梯隊(duì)的陵水、萬寧、瓊海、儋州4個(gè)市縣分別為東部沿海市縣和西部經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平較第一梯隊(duì)次之，但也都是位于沿海地區(qū)，經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展也相對(duì)較好，因此LESI值下降幅度較大。第三梯隊(duì)的臨高、昌江、定安、五指山、屯昌和東方6個(gè)市縣為西部市縣或中部?jī)?nèi)陸市縣，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展一般，因此LESI值下降最低。第四梯隊(duì)的保亭、白沙、樂東和瓊中4個(gè)市縣皆位于海南島中部山區(qū)，是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和海南島重要江河源頭區(qū)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)為主，其景觀生態(tài)安全對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度敏感，因此區(qū)域內(nèi)以生態(tài)保護(hù)為主，LESI值也會(huì)隨之有所提升；而五指山因優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境資源造成比中部山區(qū)其余市縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較好，從而導(dǎo)致LESI值略微降低。

圖5 1990—2018年海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)（LESI）變化空間分布Fig. 5 Spatial distribution of wetland landscape ecological security index of Hainan Island in 1990-2018

4 討論

4.1 濕地景觀生態(tài)安全格局

本研究基于 PSR模型構(gòu)建海南島濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系，利用遙感和GIS技術(shù)，以市縣為單位獲取了濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)的相關(guān)信息，較直觀、清晰地反映了海南島濕地景觀生態(tài)安全狀況及其空間分布特征。然而，由于濕地景觀生態(tài)安全本身的復(fù)雜性，以及濕地演變進(jìn)程的差異性，難以建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（宋豫秦等，2010；吳健生等，2017），因此本研究根據(jù)實(shí)際情況從影響濕地景觀生態(tài)安全的主要方面選取了 9個(gè)指標(biāo)建立評(píng)價(jià)模型，并分為5個(gè)安全等級(jí)，其評(píng)價(jià)結(jié)果較客觀地反映了海南島濕地景觀生態(tài)安全變化的特征。在1990—2018年間，海南島濕地景觀總面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中人工濕地顯著增加、自然濕地減少；從市縣分析來看，沿海市縣濕地增加最多，內(nèi)陸市縣增加較少，這與沿海地區(qū)的地理優(yōu)勢(shì)有關(guān)，其水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)發(fā)展、城市化擴(kuò)張迅速，給濕地景觀生態(tài)安全帶來負(fù)面影響。其次，濕地景觀生態(tài)安全等級(jí)在臨界安全以上的市縣數(shù)量占比由1990年77.78%下降至2018年的44.44%；在2018年，海南島北部和南部10個(gè)市縣全部為較危險(xiǎn)狀態(tài)，較安全狀態(tài)的市縣僅有白沙和五指山2個(gè)，這與區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r相吻合，呈現(xiàn)出海南中部市縣濕地生態(tài)安全等級(jí)較高、周邊市縣較低的空間安全分布格局，反映出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)濕地景觀生態(tài)安全變化的重要推動(dòng)作用。謝余初等（2015）對(duì)白龍江流域景觀生態(tài)安全的研究中也表明，景觀生態(tài)安全較低的區(qū)域多集中在人類活動(dòng)相對(duì)頻繁的地區(qū)，在時(shí)空分布上往往具有一定的規(guī)律性和聚集性。

4.2 濕地景觀生態(tài)安全變化驅(qū)動(dòng)因素

在 1990—2018年間海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)在總體上呈下降趨勢(shì)，安全等級(jí)由臨界安全演變?yōu)檩^危險(xiǎn)狀態(tài)。在這期間，景觀狀態(tài)先是降低但后期持續(xù)升高，景觀響應(yīng)則是始終呈升高的趨勢(shì)；僅有景觀壓力指標(biāo)一直下降。根據(jù)研究期間的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，人口總數(shù)增長(zhǎng)1.4倍、城鎮(zhèn)人口增長(zhǎng)4.5倍、GDP增長(zhǎng)50倍，這必然對(duì)區(qū)域濕地生態(tài)環(huán)境形成巨大的承載壓力，進(jìn)而影響濕地景觀生態(tài)安全狀態(tài)。另一方面，區(qū)域人口增加和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也會(huì)促進(jìn)土地利用的迅速轉(zhuǎn)變，城市擴(kuò)張?jiān)斐勺匀粷竦叵蛉斯竦鼗蚍菨竦剞D(zhuǎn)變，同時(shí)導(dǎo)致濕地景觀破碎化加重、景觀多樣性降低，這在一定程度上削弱了濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，造成區(qū)域濕地景觀生態(tài)安全退化。由此表明，人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等人為活動(dòng)干擾是影響濕地景觀生態(tài)安全的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力（廖柳文等，2016；李悅等，2019；陳昆侖等，2019）。也有研究認(rèn)為，相比人為活動(dòng)的干擾，自然因素對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響相對(duì)較小（王泉泉等，2019），間接制約著濕地生態(tài)系統(tǒng)的安全（朱衛(wèi)紅等，2014；廖柳文等，2016）。

此外，政策因素也是造成濕地景觀生態(tài)安全變化的主要驅(qū)動(dòng)因素（時(shí)卉等，2013；Pickard et al.，2015；Wang et al.，2019）。自1988年海南建省辦經(jīng)濟(jì)特區(qū)，特別是 2009年海南國(guó)際旅游島建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略以來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，用地需求也不斷擴(kuò)大，而濕地作為理想的優(yōu)勢(shì)資源被大量開發(fā)利用或侵占，造成自然濕地消失、景觀斑塊破碎化程度嚴(yán)重，特別是城市孤立濕地顯得更為脆弱（劉吉平等，2018）。研究發(fā)現(xiàn)在 2010年以后濕地景觀生態(tài)安全變化明顯加劇，這也證實(shí)了這一點(diǎn)。其次，20世紀(jì)80—90年代沿海地區(qū)為加快發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)開始圍海養(yǎng)殖活動(dòng)，大量侵占沿海灘涂海岸濕地（吳文挺等，2016），造成沿海天然濕地轉(zhuǎn)變?yōu)樗a(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)，對(duì)濱海濕地景觀生態(tài)安全產(chǎn)生了負(fù)面影響，更為加劇了濕地景觀破碎化。與其相反的是，國(guó)務(wù)院于 2000年發(fā)布的《全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》和2010年發(fā)布的《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》，將海南島中部山區(qū)確定為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，通過中央財(cái)政生態(tài)轉(zhuǎn)移支付予以保護(hù)，功能區(qū)內(nèi)部較外部的生態(tài)狀況明顯提升，保護(hù)成效顯著（侯鵬等，2018），生態(tài)系統(tǒng)格局和服務(wù)功能發(fā)揮積極作用，區(qū)域濕地生態(tài)安全也隨之提升，因此在該區(qū)域的LESI值表現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)。

4.3 濕地保護(hù)建議

根據(jù)海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)LESI的差值采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法分為4個(gè)等級(jí)類型，表現(xiàn)出不同的變化特征，因此，可按照4種不同類型分別提出相應(yīng)的濕地保護(hù)建議。LESI值降幅最大的第一梯隊(duì)市縣（海口、三亞、文昌和澄邁）因處在海南省“海澄文”和“大三亞”經(jīng)濟(jì)圈的核心區(qū)域，人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境壓力大，應(yīng)考慮實(shí)施濕地生態(tài)修復(fù)，特別是城市孤立濕地的保護(hù)與修復(fù)，適當(dāng)設(shè)立濕地保護(hù)區(qū)或濕地公園，維護(hù)城市濕地自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，改善城市局部氣候和人居環(huán)境；同時(shí)提高城鎮(zhèn)土地利用效率，避免進(jìn)一步蠶食濕地景觀（雷金睿等，2019）。第二梯隊(duì)的市縣（陵水、萬寧、瓊海和儋州）經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平次之，但優(yōu)良的地理?xiàng)l件導(dǎo)致該地區(qū)房地產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來威脅，因此建議進(jìn)一步提高用地管控，沿海地區(qū)退塘還林（濕），修復(fù)并提高自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能和抗擊能力，特別是紅樹林濕地系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第三梯隊(duì)的市縣（臨高、昌江、定安、五指山、屯昌和東方）應(yīng)當(dāng)營(yíng)造綠色空間或減少建筑強(qiáng)度來緩解人類對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的壓力；注重產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，加快向生態(tài)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型（李悅等，2019）。第四梯隊(duì)的市縣（保亭、白沙、樂東和瓊中）因處于海南島中部山區(qū)，受益于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的保護(hù)，濕地景觀生態(tài)安全有所提升，因此建議繼續(xù)采取最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)措施，禁止或限制城市擴(kuò)張與人為活動(dòng)干擾（Bai et al.，2016）。

在宏觀管理層面，2017年海南省已通過“多規(guī)合一”空間規(guī)劃劃定全省生態(tài)保護(hù)紅線，將各類自然保護(hù)地、水源地以及重要生態(tài)功能區(qū)全部納入紅線管控；2018年出臺(tái)了《海南省濕地保護(hù)條例》，實(shí)行分級(jí)保護(hù)；2019年成立的海南熱帶雨林國(guó)家公園也將海南中部地區(qū)熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)納入嚴(yán)格保護(hù)范圍，面積約占海南島陸域面積的 1/7，并合理規(guī)劃功能分區(qū)，將極大地推動(dòng)全島森林、濕地等生態(tài)資源的保護(hù)與管理工作。因此，建議嚴(yán)格實(shí)施規(guī)劃分區(qū)分級(jí)管控和準(zhǔn)入負(fù)面清單制度，為今后濕地保護(hù)和管理提供強(qiáng)有力的法治保障；維護(hù)和強(qiáng)化區(qū)域生態(tài)空間格局的連續(xù)性和完整性，以最大限度的發(fā)揮景觀生態(tài)安全功能。

5 結(jié)論

本研究利用遙感和GIS技術(shù)，基于PSR模型構(gòu)建海南島濕地景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系，分析了1990—2018年海南島濕地景觀生態(tài)安全狀況及其空間分布特征。得出的主要結(jié)論如下：

（1）1990—2018年間，海南島人工濕地的大幅增加是導(dǎo)致濕地總面積增加的主要原因。面積凈增加了393.21 km2，人工濕地面積由1990年的423.87 km2增加到2018年的873.26 km2；自然濕地面積由1990年的520.49 km2減少到2018年的464.31 km2。

（2）1990—2018年間，海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)（LESI）在總體上呈下降趨勢(shì)，安全等級(jí)由1990年的臨界安全演變?yōu)?018年的較危險(xiǎn)狀態(tài)，特別是在2010—2018年間LESI變化較大。區(qū)域人口增加、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等人為活動(dòng)是造成濕地景觀生態(tài)安全變化的重要因素與驅(qū)動(dòng)力。

（3）采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將 1990—2018年海南島濕地景觀生態(tài)安全指數(shù)的變化幅度分為4個(gè)級(jí)別，LESI值降幅最大的為海口、三亞、文昌、澄邁4個(gè)市縣，其次為陵水、萬寧、瓊海、儋州4個(gè)市縣，降低幅度較小的是臨高、昌江、定安、五指山、屯昌和東方6個(gè)市縣；保亭、白沙、樂東和瓊中4個(gè)市縣的LESI值則略微升高。