惠州市建成區濕地資源動態變化及驅動因素分析

牛曉楠，段智釗，李雙霜，甘加俊，林奕軍，饒世樹，秦思思

(1.惠州市林業科學研究所,廣東 惠州 516001;2.希言自然資源科技(廣州)有限公司,廣東 廣州 510300;3.廣東珠海淇澳-擔桿島省級自然保護區管理處,廣東 珠海 519000;4.廣東高坪省級自然保護區管理處,廣東 韶關 512300)

1 引言

濕地是自然界最富有生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生態系統之一[1]，在維護區域生態安全以及維持生物多樣性等方面發揮著巨大作用[2]。在過去的150年里，由于自然環境變化和大范圍人類活動的影響，全球超過 50% 的濕地已經被改變，已發生了退化或者喪失[3]。我國濕地類型多、分布廣、面積大[4]，是世界上的濕地大國。我國自1992年加入濕地公約以來，受保護的濕地范圍在逐漸增加，但近年來隨著全球氣候變化、人為因素等的影響，我國近 40%的濕地正受到威脅[5]，濕地退化現象非常突出[6]，如沿海灘涂、湖泊等[4]，因此加強濕地監測，開展濕地時空變化過程，可以掌握濕地動態變化，尋找濕地動態變化的驅動因素，對濕地的保護和利用具有重要意義。

目前，通常采用遙感(RS)與地理信息系統(GIS)技術進行濕地濕資源的監測[7]。它具有監測范圍廣、信息獲取及時、更新周期短和投入小等特點[8]，因而被廣泛應用于濕地景觀動態變化和驅動機制的研究中[9]。如在濕地景觀格局與時空演變過程的關系的研究中[9]，孟偉慶等[10]對天津濱海新區近30年濕地景觀格局進行了動態分析及驅動力分析；姜洋等[11]分析了大連市金普新區30年間濱海濕地類型及土地利用變化信息，并探討了濕地動態變化的驅動因素；楊曉瀟等[12]量化了達里諾爾自然保護區近30年濕地動態變化，并對其動態變化進行分析。這些研究為濕地資源的監管提供了參考。

惠州市建成區獨特的地理位置和優越的“山水林田湖海”自然環境條件孕育了豐富的濕地資源，為其經濟、社會的快速發展提供了重要物質基礎。惠州市建成區多平原河網，河流濕地分布廣泛，有西江干流、東江等永久性河流和通江湖泊(潼湖)等，同時又位于“東亞—澳大利亞水鳥遷飛路線”上的中端位置，每年有種類多樣、數量眾多的鳥類在此越冬或停留。因此，在維護濕地資源及生物多樣性方面發揮了重要作用，是粵港澳大灣區城市群建設的重要生態擔當。

為進一步加強惠州市建成區濕地資源的有效監管，以Landsat系列衛星遙感影像為主要數據源，結合野外實地調查，利用“3S”技術，對惠州市建成區2018～2020年間的濕地資源變化進行了研究，結合自然因素和人為因素，探討了濕地資源變化的主要驅動因素，這為加強濕地資源的監管提供科學依據。

2 研究地概況和方法

2.1 研究地概況

惠州市位于廣東省東南部，屬珠江三角洲東北、東江中下游地區。地處北緯22°24′～23°57′、東經113°51′～115°28′之間，陸地面積1.12萬hm2，海域面積4520 hm2。經多年發展，建成了建成區(惠城區、惠陽區)，該區氣候屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫22 ℃，無霜期長，年降雨量2062 mm。境內河流湖泊眾多，水庫容量超過16億m3，廣東省三大水系之一的東江和西枝江橫貫建成區，是供給香港、深圳、廣州等地的重要水源地(圖1)。

2.2 研究方法

2.2.1 研究數據來源

2.2.1.1 遙感影像數據

參考已有的研究[13,14]，遙感監測具有覆蓋面廣、效率高、價格低廉、操作方便、空間數據處理分析能力強等優點[15]。在綜合考慮各種遙感數據影像分辨率、在軌時間和更新周期等因素基礎上[16]，選用 Landsat 系列衛星遙感數據作為建成區濕地動態監測數據源，矢量濕地類型信息。Landsat 衛星影像是獲取地球表面數據進行相關地面分析的重要數據源[17]。近年來，Landsat 衛星影像以其豐富的光譜信息、適中的時間與空間分辨率及獲得便捷性等優點，成為資源環境信息監測領域首選影像之一[18]。

從美國地質勘探局(https://earthexplorer.usgs.gov)下載到2018年10月3日、2019年9月20日、2020年4月15日建成區衛星遙感影像，精度為15 m。

2.2.1.2 自然地理與社會經濟數據

惠州市年均降雨量、人口數量、工業數量、農業用水量等數據均來源于《2020年惠州統計年鑒》。

惠州市建成區的行政邊界、鎮域邊界來自廣東省第三次國土資源調查數據。

2.2.2 數據處理與分析

2.2.2.1 數據處理

利用ENVI 5.3軟件對遙感影像進行幾何校正、波段合成、圖像增強、圖像融合等預處理。將Landsat8遙感衛星4(R)，3(G)，2(B)波段合成為假彩色圖像，對合成后的圖像進行濾波增強。選取控制點，并利用二次多項式擬合及臨近點象元重采樣等方法與 Landsat8 數據進行幾何精校正，校正后圖像經RMS檢驗誤差控制在一個像元內[19]。根據研究地行政區劃范圍對影像進行鑲嵌和裁剪操作，經過處理后的影像用于2018～2020年建成區濕地的解譯。于2018～2020年分別對研究區進行實地調查，并結合2020年的 Google Earth 的高分影像，對土地覆蓋數據進行精度驗證。

2.2.2.2 濕地分類系統

依據建成區濕地實際特點、參考廣東省第二次濕地資源調查成果，根據《濕地分類》(GB/T 24708-2009)，結合建成區濕地特點，并考慮到遙感影像可分辨的最小圖斑、人工判讀的可能性等因素，將建成區濕地按自然屬性劃分為2大類4小類13型(表1)。其中近海與海岸濕地包括淺海水域、潮下水生層、沙石海灘、紅樹林、河口水域，河流濕地包括永久性河流、季節性或間歇性河流，湖泊濕地包括永久性淡水湖、永久性咸水湖、季節性淡水湖，人工濕地包括水庫、淡水養殖場、城市人工景觀水面和娛樂水面等。

續表1

2.2.2.3 濕地解譯標志

參考已有研究成果[20, 21]，根據各種濕地類型遙感圖像的色調、形狀、紋理，以及調查樣地的實地監測，建立建成區各濕地類型的解譯標志(表2)，以 2019年濕地數據為基礎，采用人工目視方法，得到建成區2018～2020年濕地資源矢量數據，并制作成專題圖件(圖2)。

表2 建成區遙感影像解譯標志

續表2

圖2 建成區濕地分布

3 結果與分析

3.1 濕地面積動態變化

2018～2020年，建成區濕地總面積整體呈下降趨勢(表3)。2018年建成區濕地總面積22381.22 hm2，2019年為22066.24 hm2，2020年為21322.53 hm2。2018～2020年建成區濕地總面積共減少1058.69 hm2，同比下降4.73%。其中，水庫面積下降最多，減少400.39 hm2，同比下降10.37%。河口水域減少幅度最大，減少103.74 hm2，同比下降87.32%。

2018～2019年期間，建成區濕地類型中僅永久性河流面積呈增長趨勢，同比增長0.38%，其他13種濕地類型面積均呈下降趨勢。其中，濕地面積數量減少最多的為淡水養殖場，減少面積168.56 hm2，同比下降2.04%；其次為水庫，減少面積97.65 hm2，同比下降2.59%；再次為河口水域，減少面積48.96 hm2，同比下降70.09%。同時，河口水域是建成區濕地類型中面積變化幅度最大的，其次為水庫，再次為淡水養殖場。

2019～2020年期間，建成區濕地類型面積均呈下降趨勢。其中，水庫面積減少最多，為302.74 hm2，同比下降8.75%；其次為淡水養殖場，為166 hm2，同比下降2.05%；再次是永久性河流，為57.22 hm2，同比下降1.99%。建成區濕地類型中面積變化幅度最大的仍是河口水域，減少面積54.78hm2，同比下降363.50%；其次為季節性淡水湖，同比下降了37.72%；再次為城市人工景觀水面和娛樂水面，同比下降11.18%。

表3 惠州市濕地面積統計 hm2，%

3.2 影響濕地動態變化驅動力分析

3.2.1 自然因素

水文條件是濕地形成過程中最重要的影響因素之一[22]。降水和徑流是濕地的重要補給水源，溫度則是濕地水量流失的重要影響因素，其變化對濕地的影響較為突出[23,24]。全球氣候變化導致的氣溫上升、降水減少等是導致濕地面積減少和功能衰退的主要自然因素[25]。從2015～2019年間惠城區年均氣溫和日照時間變化趨勢進行分析可知，年均氣溫升高，日照時間增加(圖3，4)，這在一定程度上會對濕地面積造成萎縮[26]。建成區內的東江、西枝江、淡水河等河流屬于珠江支流，位于珠江三角洲平原，河床較為寬廣，兩岸平緩，河流濕地能形成較大的河灘地，流域內降雨量的減少和蒸發量的增加，導致了水位持續下降，部分湖泊和河流濕地逐漸萎縮。此外，建成區濕地中的湖泊、坑塘等具有數量多，面積小，分布不均勻的特點，容易受到氣候變化的影響，特別是降雨量的減少和蒸發量，更容易促進這些濕地的萎縮。

圖3 2015～2019年惠城區平均氣溫趨勢

3.2.2 人為因素

近年來，隨著惠州市社會經濟的快速發展，人口數量激增(圖5)，基礎設施建設加速，建成區面積不斷擴大，日益頻繁的人類活動對濕地生態系統造成了一定的影響。一方面，人口的快速增長帶來了糧食、住房、交通出行等方面需求的增加，侵占了一定數量的濕地。另一方面，人口數量的增加也加大了用水需求的壓力(圖6)。惠州是粵港澳大灣區工業發展的重要基地，工業的快速發展加大了對地表水的需求量(圖7)。而溫度升高、日照時間增長導致地表水的供給量不足，這進一步加劇了濕地的結構的改變和功能的退化。同時，在半干旱的氣候條件下，人們更加青睞于水分充足的濕地，在遙感影像解譯結果中，建成區內的農田主要沿河流、坑塘周邊密集分布，農藥化肥過量的農業用水排放進濕地會造成不同程度的污染，使得濕地生態功能紊亂，增加了水體發生赤潮、富營養化等風險。

國家政策的調控也是導致濕地景觀格局變化的重要因素之一[27]。潼湖是廣東省最大的內陸淡水濕地。1977～1993年期間，約30%的水田被改造成魚塘；1993～2017年期間有接近40%的水田被改造成旱地[28]；2019年集中整治了流域禁養區內水產養殖494戶，魚塘面積2.4萬多畝，關停污染嚴重的水產養殖場。此外，受新型冠狀病毒疫情影響，2020年較2019年，水產養殖面積出現大幅度降低的現象，近十幾年來，惠州市一直都是廣東省水產養殖的大區之一，此次受新型冠狀病毒影響，養殖戶面臨出魚難、飼料供應受阻、春季魚病多發、水產品價格狂跌等情況，導致一些水產養殖戶減小水產養殖面積，從而在一定程度導致2020年的水產養殖場面積較2019年急劇下降。

圖5 惠州市人口增長趨勢

圖6 惠州市農業用水情況趨勢

圖7 惠州市規模以上工業單位數趨勢

4 濕地保護建議

研究結果表明，自然因素和社會因素的綜合影響下導致了轉變以及濕地資源的退化，自然因素是濕地發生變化的內在驅動力，各項社會因素則是大大加速濕地類型轉變和濕地資源退化的外在驅動力。針對當地的實際情況，鑒于目前濕地生態系統退化的形勢，提出以下對策。

4.1 開展濕地及生物多樣性資源保護規劃

對濕地及生物多樣性的保護及利用進行合理規劃，加強生物多樣性區域的保護，對外來物種進行清理，降低入侵物種帶來的危害風險。大力開展濕地可持續利用示范，對于不同地方特色的濕地資源，建立各種類型濕地可持續利用示范點(區)，發揮示范效應，如建設惠州市基塘高效利用示范、海岸濕地可持續利用示范、濕地生態旅游示范、河流濕地可持續利用示范、濱海濕地生態養殖示范以及城市濕地高效治污治水示范等，加強濕地科學利用模式的引導與推介，引導全市濕地資源的合理利用，發揮濕地的綜合功能與效益。

4.2 加強組織管理，實行生態補償制度

惠州市水系發達、灘涂廣布、河口港灣眾多，有自然保護區 26 個[29]。全面加強濕地保護管理組織建設，實行濕地生態補償制度，是濕地保護的有效方法，濕地生態補償制度的實施必將是對濕地保護管理的最大政策和財政的支持，會使惠州市的濕地保護管理進入一個新時代。

4.3 加強對濕地功能、效益和保護的宣傳教育

提高人們對保護濕地的認識，使人們認識到保護濕地資源和合理利用資源是關系到人類生存與發展的大事，在牽涉到集體及個人的切身利益和長遠利益時，能自動自覺的保護好濕地的生態資源不受破壞。加強對濕地功能效益和保護的宣傳教育，教育宣傳活動要生動活潑、多種多樣，這樣才能收到良好效果。建議在濕地公園、濕地保護區建設惠州市濕地博物館，免費為市民開放，建成濕地教育基地。