遼寧省沿海區域生態系統質量及其變化研究
——以2000—2015年為例

么旭陽

(遼寧省生態環境保護科技中心，遼寧 沈陽 110161)

引言

生態系統是人類賴以生存的物質基礎，生態系統變化是生態問題產生的主要驅動力之一，研究生態系統質量變化對于認識人類活動與生態系統關系具有重要意義[1]。為全面掌握全國生態環境狀況，原環境保護部和中國科學院于2012年啟動了“全國生態環境十年變化(2000—2010年)遙感調查與評估”項目，結果表明10a間全國生態系統變化劇烈[2,3]。遼寧沿海地區是遼寧發展的重心，遼寧沿海經濟帶對于遼寧老工業基地振興具有重要的作用[4]，經濟開發對陸地生態系統造成巨大壓力，由于開發歷史長、城鎮化進程快，該區域在一定程度上仍面臨著生物多樣性減少、生物入侵、森林質量不高、濕地功能退化等諸多生態問題，沿海地區不同城市的景觀格局均呈現均質化發展，斑塊形狀變化趨于復雜[5]。因此，本研究利用遙感與地理信息系統技術結合，通過對近15a遼寧省沿海區域生態系統質量變化進行定量分析，揭示其生態系統宏觀演變的機制和規律，對實現沿海區域經濟的可持續發展與生態保護的平衡具有重要的現實意義。

1 研究區概況

研究區域位于我國海域最北部，東起鴨綠江口，西至山海關老龍頭，分屬黃海和渤海。海岸線全長約2110km，地勢總體來說北高南低，坡度緩和，屬溫帶大陸性季風氣候，雨熱同季。全年氣溫、降水分布由南向東北和由東南向西北方向遞減。行政區劃涉及遼寧省丹東、大連、營口、盤錦、葫蘆島6市的28個縣(縣級市、區)，是東北地區重要的對外開發平臺。研究范圍以岸線向內緩沖100m作為研究區域，分析區域內生態系統質量及其變化。

2 研究方法

選取生態系統質量調查評價指標，采用年生物量、相對生物量密度、年均植被覆蓋度、植被覆蓋度年變異系數等指標對森林、草地和濕地生態系統進行質量評估。

2.1 年生物量

式中，SL_AtBi為生態系統年生物量；i為年數；n為森林生態系統內影像像元數；YrBk為第i年第k個像元生物量；Sk為第k個像元面積。

2.2 相對生物量密度

相對生物量密度是指基于像元的生態系統生物量與該生態系統類型最大生物量的比值，計算方法：

式中，RBDij為j生態系統i像元相對生物量密度；Bij為j生態系統i像元生物量，通過遙感獲得；CCBj為j類生態系統頂級群落每像元的生物量，運用生態系統長期定位觀測數據，或樣地調查數據。

2.3 年均植被覆蓋度

式中，CD_AuFi為年均植被覆蓋度；i為年數；j為旬數；DecFij為第i年第j旬影像植被覆蓋度。

2.4 植被覆蓋度年變異系數

式中，CD_CVFi為植被覆蓋度年變異系數；i為年數；j為旬數；DecFij為第i年第j旬影像植被覆蓋度。

3 結果與分析

3.1 森林生態系統質量及其變化

3.1.1 森林生態系統生物量變化

3.1.1.1 年生物量

遼寧省沿海區域森林生態系統生物量2000年為613.82萬t；2010年為705.53萬t；2015年為1056萬t；年生物量為上升趨勢。

3.1.1.2 相對生物量密度

森林生態系統相對生物量密度2000—2015年總體處于退化狀態。2000—2010年相對生物量退化，主要集中于大連市，由于沿海開發力度較大，森林植被相對有所破壞，2010—2015年，大連市森林生態系統相對生物量密度呈現轉好趨勢。

表1 森林生態系統相對生物量密度各等級面積及比例

3.1.2 森林生態系統植被覆蓋度變化

3.1.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區域森林生態系統中，約5%的面積為低植被覆蓋度，20%～30%的面積為較低植被覆蓋度，近50%的面積為中植被覆蓋度，10%～20%的面積為較高植被覆蓋度。2000—2015年，森林生態系統年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉趨勢，約6%的較低植被覆蓋度區域轉化為中植被覆蓋度和較高植被覆蓋度。

圖1 森林生態系統年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.1.2.2 植被覆蓋度年變異系數

遼寧省沿海區域森林生態系統植被覆蓋度年變異系數分級情況顯示，97%以上的區域為低級別區域和較低級別區域。2000—2015年間，約6%的低級別區域轉出至較低級別區域。

圖2 森林生態系統植被覆蓋度年變異系數各等級面積及比例

3.2 草地生態系統質量及其變化

3.2.1 草地生態系統生物量變化

3.2.1.1 年生物量

遼寧省沿海區域草地生態系統生物量2000年為4.82萬t；2010年為1.44萬t；2015年為4.96萬t；年生物量呈先下降后上升趨勢。

3.2.1.2 相對生物量密度

海岸帶草地生態系統面積相對較小，草地生態系統相對生物量密度2000—2015年總體呈現逐步轉好的狀態。草地生態系統相對生物量密度在低級別中面積所占比例逐漸增加，由0%增加至2015年的2.6%。

表2 草地生態系統相對生物量密度各等級面積及比例

3.2.2 草地生態系統植被覆蓋度變化

3.2.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區域草地生態系統中，2000—2010年逾80%的面積為較低植被覆蓋度區域。2010—2015年，超過1/2的較低植被覆蓋度區域轉出至中植被覆蓋度區域和較高植被覆蓋度區域。2000—2015年，草地生態系統年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉趨勢。

圖3 草地生態系統年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.2.2.2 植被覆蓋度年變異系數

遼寧省沿海區域草地生態系統植被覆蓋度年變異系數分級情況顯示，2000—2010年，逾99%的區域處于低級別和較低級別；2010—2015年，近9%的區域由較低級別轉出至中級別、較高級別和高級別。

圖4 草地生態系統植被覆蓋度年變異系數各等級面積及比例

3.3 濕地生態系統質量及其變化

3.3.1 濕地生態系統相對生物量密度變化

3.3.1.1 年生物量

遼寧省沿海區域濕地生態系統生物量2000年為1.45萬t；2010年為71.66萬t；2015年為31.87萬t；年生物量呈先上升后下降的趨勢。

3.3.1.2 相對生物量密度

遼寧省沿海區域濕地生態系統面積相對較小，濕地生態系統相對生物量密度2000—2015年總體呈現逐步轉好的狀態。變化較為明顯的主要是營口市，由于營口市城市化建設的不斷擴大，濕地生態系統面積有所減少，2010—2015年變化較為明顯。

表3 濕地生態系統相對生物量密度各等級面積及比例

3.3.2 濕地生態系統植被覆蓋度變化

3.3.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區域濕地生態系統中，約60%的面積為低植被覆蓋度，約20%的面積為較低植被覆蓋度，10%～20%的面積為中植被覆蓋度。2000—2015年，濕地生態系統年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉趨勢。

圖5 濕地生態系統年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.3.2.2 植被覆蓋度年變異系數

遼寧省沿海區域濕地生態系統植被覆蓋度年變異系數分級情況顯示，55%～65%的區域處于較低級別，10%～25%的區域處于中級別；2000—2015年間，低級別區域和較低級別區域總體上轉出至中級別區域和較高級別區域。

圖6 濕地生態系統植被覆蓋度年變異系數各等級面積及比例

4 結論與討論

2000—2015年，遼寧省沿海區域不同生態系統質量均呈現不同的變化狀態，森林生態系統年生物量為上升趨勢，但相對生物量密度總體處于退化狀態；草地生態系統年生物量呈先下降后上升趨勢，相對生物量密度總體呈現逐步轉好的狀態；濕地生態系統年生物量呈先上升后下降的趨勢，濕地生態系統相對生物量密度總體呈現逐步轉好的狀態。森林、草地、濕地生態系統的年均植被覆蓋度狀況總體均呈好轉趨勢。但由于沿海經濟帶的不斷開發與建設，自然生態系統有所減少。因此，應加強沿海區域的保護與修復，嚴格執法，保障海岸帶生態環境安全；積極修復已經破壞的海岸帶濕地，維護海岸帶濕地的生態功能，發揮海岸帶濕地對污染物的截留、凈化作用；建立健全濕地保護與合理利用機制，適度開發的原則，正確處理濕地保護與利用的關系，積極發展濕地生態旅游、生態水產養殖業，探索濕地生態經濟的發展新模式，促進濕地保護可持續發展。