達賚湖自然保護區濕地變化特征分析

梅 榮

(呼倫貝爾學院 內蒙古 海拉爾 021008)

引言

濕地是地球生態系統的重要組成部分[1]，具有蓄洪防旱、調節氣候等多重生態服務功能[2]。濕地不僅是“地球之腎”，更是草原生態的“綠肺”。北方草原區濕地的消減關系到我國生態安全[3]。弄清濕地現狀及變化過程，是濕地保護的前提。因此，濕地動態變化及原因分析成為當前備受關注的研究熱點[4-5]。目前建立濕地保護區仍然是保護濕地的一種行之有效的方法[6]。

達賚湖保護區同呼倫貝爾草原和大興安嶺森林生態系統一起共同成為了我國北方綠色生態屏障，環境敏感且脆弱，對外界的干擾和破壞反應敏感。學者們更多地以達賚湖為研究對象,運用遙感技術，對濕地變化、驅動方面進行了研究[7-12]。對達賚湖保護區研究主要集中在濕地生物生境保護[13]、生態系統服務價值評價[14]、土地利用[15]等方面，但對整體保護區濕地長時間、總體變化規律的研究仍然缺乏，尤其對不同核心區和緩沖區濕地變化研究還較為少見。本文利用達賚湖自然保護區1976-2018年間5期Landsat衛星遙感影像，在野外考查基礎上，人機交互獲取各期濕地現狀分類圖，進而對濕地時空變化進行定量分析，探討保護區濕地變化的主要類型、轉化方向及各功能區濕地的變化情況，研究結果可為合理利用和保護達賚湖保護區濕地提供參考依據，同時進一步豐富了濕地相關研究成果。

1 研究區概況

達賚湖自然保護區是以濕地為保護對象的自然保護區。達賚湖國家級自然保護區位于內蒙古呼倫貝爾市西部，北鄰俄羅斯邦，南與蒙古國相接。地理坐標：北緯47°45′50″-49°20′20″；東經116°50′10″-118°10′10″。保護區總面積約7400Km2。保護區是一處從事高原湖泊生態系統演變規律及生物多樣性研究的理想場所。達賚湖濕地生態系統與于2002年1月，被拉姆薩爾公約組織批準為國際重要濕地。于2002年11月成為世界生物圈保護區網絡成員。保護區濕地主要由永久性淡水湖河、眾多季節性湖河、草本沼澤三種濕地類型組成。保護區濕地發生較大變化，湖泊萎縮，濕地消失，草地退化，土地沙化等現象十分突出，生態環境不斷惡化，嚴重威脅了保護區內生物的生存和發展[15]。

圖1 達賚湖自然保護區位置示意圖

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

為了充分反映達賚湖自然保護區長時間濕地動態變化特征，以1976年的MSS遙感數據為基準，考慮到影像的可獲取性和后期數據能夠以整十年為研究區間，選擇1989年、2000年、2010年Landsat TM衛星數據，最后選取2018年的Landsat OLI衛星數據為現狀基礎數據，進行5期現狀分析和4期動態變化監測(數據來源于地理空間數據云http://www.gscloud.cn/)，遙感影像時間主要選擇濕地、耕地植被生長較為茂盛的4-10月份，同時考慮整年份、云量影響和濕地面積發生突變的年份。

2.2 濕地分類體系的建立

本文以達賚湖自然保護區作為研究對象，為了研究需要，根據達賚湖自然保護區影像特點和研究區具體特點，借鑒濕地分類研究成果[16,17]，將研究區分為濕地和非濕地。濕地包括河流濕地、湖泊濕地、坑塘水面、內陸灘涂、沼澤濕地。

2.3 研究方法

2.3.1 數據獲取過程

大量研究表明4、3、2波段組合能夠較好地反映濕地和非濕地信息[18]。因此，本研究用4、3、2波段進行標準假彩色合成，建立濕地解譯標志，結合野外調查結果，運用Arc GIS的Intersect空間分析功能，對人機交互解譯的各時間段矢量數據進行空間疊加分析，制作地類(濕地)變化轉移矩陣和濕地動態變化空間分布圖。野外調查選取124驗證點對2018年濕地提取精度進行驗證，驗證精度為87%，總體分類精度可以滿足濕地變化研究的要求。各類濕地的解譯標志如表1所示。

表1 達賚湖自然保護區濕地分類體系及解譯標志

續表1

一級地類二級地類(4波段、3波段、2波段合成)影像特征典型影像照片濕地內陸灘涂分布于湖泊河流旁;灰白色、白色;影像結構較均一沼澤濕地紅色、紫黑色、藍紫色、灰色;邊界較清晰,形狀不規則;內部結構較粗糙

2.3.2 研究方法

運用動態度指數[19]和馬爾科夫(MarKov)轉移模型[20]提取達賚湖自然保護區濕地類型的動態變化及濕地類型間轉移的數量、比重、來源、去向等信息。

3 結果分析

3.1濕地演化特征分析

達賚湖保護區濕地類型湖泊所占比重最大，其次是沼澤濕地，河流、坑塘水面和內陸灘涂所占比重較小。1976-2018年的42年間，達賚湖自然保護區濕地退化比較嚴重，濕地總面積減少25026hm2。濕地退化突出表現在湖泊和沼澤濕地的減少，分別減少了20159hm2和6870hm2，如表2。

表2 達賚湖自然保護區1976—2018年濕地面積統計表(hm2/%)

3.2 濕地面積變化的時序特征

1976-1989年的13年間，達賚湖自然保護區濕地總面積略有增加(3497hm2)，以內陸灘涂的變化為主，動態度達22.2%，其它濕地各類型總體變化不大。1989-2000年，達賚湖自然保護區濕地面積略有增加(1701hm2)，以內陸灘涂的增加為主，其它濕地各類型總體面積變化不大。2000-2010年，達賚湖自然保護區濕地減少較明顯(36502hm2)，內陸灘涂變化幅度最大，動態度51.3%，除了內陸灘涂外其它濕地類型均減少。2010-2018年，達賚湖自然保護區濕地面積略有增加(6278hm2)，坑塘水面濕地的增加幅度較大，內陸灘涂濕地減少，其它類型濕地有所增加。整體變化趨勢為增加—增加—減少—增加趨勢，見表3。

表3 達賚湖自然保護區各時段濕地動態度變化(hm2/%)

3.3 濕地空間格局分析

不同類型的濕地變化可用“增加、穩定、減少”3種類型來描述[21]。非水體濕地主要分布在達賚湖東北、西南和沿烏爾遜河到烏蘭諾爾至貝爾湖的狹長區域，河流濕地主要分布于烏爾遜河流經區域，主體呈現較穩定的態勢，盡管面積有所波動，但變化幅度較小。湖泊濕地主要分布于達賚湖、烏蘭諾爾和貝爾湖，呈現出減少—增加—減少—增加變化趨勢。內陸灘涂主要分布于湖泊濕地附近，呈現增加—減少—增加—減少的變化趨勢，是變化幅度最大的濕地類型。沼澤濕地的分布較集中，主要分布于達賚湖西南和烏爾遜河兩岸，在研究區間呈現波動減少的趨勢。坑塘水面則零星分布于各類濕地的周邊，面積占總濕地的比重不大，但容易受氣候等外界因素的影響，屬于比較容易發生變化的濕地類型，詳見圖2。

圖2 達賚湖自然保護區濕地空間分布

3.4 濕地轉移分析

分析結果顯示，濕地類型內部轉換、濕地與非濕地類型轉變是達賚湖自然保護區濕地變化的主要形式，如表4顯示，與1976年相比，2018年各類濕地類型間均發生了不同程度的轉換，有5602 hm2的湖泊濕地轉化為內陸灘涂和沼澤濕地。其次為坑塘水面轉化為內陸灘涂和沼澤濕地。濕地與非濕地類型轉變以濕地轉化為非濕地為主，各類型濕地均不同程度地轉化為非濕地，主要發生于湖泊濕地和沼澤濕地轉化為非濕地，面積達到26405hm2。而只有2725hm2的非濕地轉化為濕地。

表4 1976-2018年達賚湖自然保護區各類型濕地和非濕地間的面積轉移矩陣(hm2)

3.5 各功能區濕地的變化

由表5可以看出，達賚湖自然保護區核心區、緩沖區濕地變化不明顯，趨于穩定，而實驗區總體減少。

核心區：核心區濕地總體呈現減少趨勢，2000年至2010年這段是變化最為顯著的時段，濕地面積減少了8.5%，從整體變化幅度來看，是變化最為和緩的功能區。

緩沖區：緩沖區在整個保護區中面積最小，但其濕地變化較顯著，在2010年至2018年這個時間段動態度最高，動態度-11.5%。

實驗區：是達賚湖自然保護區變化最為顯著的功能區，同樣在2010年至2018年這個時間段動態度最高，動態度-13.1%。

表5 不同功能區各時段濕地動態度變化

4 結論

4.1 達賚湖自然保護區濕地類型以湖泊所占比重最大，其次是沼澤濕地。達賚湖自然保護區濕地退化比較嚴重，濕地退化主要表現為湖泊濕地和沼澤濕地的減少。

4.2 在1976-2018年期間，達賚湖自然保護區濕地整體變化趨勢為增加—增加—減少—增加趨勢。整體上看，研究期間濕地的變化幅度不大，動態度較低，但各個時間段變化差異較大，2000-2010年期間是濕地變化最為顯著的時期。

4.3 非水體濕地主要分布在達賚湖東北、西南和沿烏爾遜河到烏蘭諾爾至貝爾湖的狹長區域，河流濕地主要分布于烏爾遜河流經區域。湖泊濕地主要分布于達賚湖、烏蘭諾爾和貝爾湖。內陸灘涂是變化幅度最大的濕地類型。

4.4 在1976-2018年期間，各類濕地類型間均發生了不同程度的轉換，主要發生在湖泊濕地轉化為內陸灘涂和沼澤濕地，其次為坑塘水面轉化為內陸灘涂和沼澤濕地，其他濕地間的轉化量較少。濕地與非濕地類型轉變以濕地轉化為非濕地為主，其中湖泊濕地和沼澤轉化為非濕地的比重最大。

4.5 達賚湖自然保護區核心區、緩沖區濕地變化不明顯，較為穩定，而實驗區濕地總體減少。