研究论文 正式出版 版本 4 Vol 9 (5) : 497-507 2018
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天津市滨海新区湿地景观格局变化及驱动力分析
Wetland landscape changes and its Driving factors in Binhai new area of Tianjin
: 2018 - 05 - 18
130 2 0
摘要&关键词
摘要:湿地是生态系统的重要组成部分,是人类最重要的生存环境之一。天津滨海新区拥有丰富的湿地资源,但近年来随着经济的发展,人类活动的增强及相关政策的执行,湿地资源受到严重威胁。为全面掌握滨海新区近年来的湿地景观格局动态变化历程,本文以1986年、1996年、2006年和2016年TM遥感影像为主要数据源,运用遥感等技术手段,对滨海新区近30年来湿地景观格局时空演化进行动态分析、质心分析及指数分析,并简要讨论了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明,近30年间滨海新区湿地退化情况严重,累计退化面积达524.76 km2,其中2006到2016年间湿地面积减幅最大,高达407.95 km2,减少区域集中分布在环渤海地带的淤泥质沙滩和浅海水域,转化后类型以建设用地为主。景观动态分析及质心分析结果表明:景观整体变化特征为破碎度逐渐增强、景观形状日趋复杂、景观生态功能日益减弱、景观分布向均衡化发展,整体湿地质心不断向内陆推移。驱动力分析结果显示:经济发展、人口增长和政策调控等人为因素是该时期景观格局变化的主要驱动因素。
关键词:滨海新区;湿地景观;时空动态变化;驱动力
Abstract & Keywords
Abstract: Background, aim, and scope As parts of global ecosystem, wetlands have provided abundant material and environmental resources, which have crucial ecological function. Binhai New Area of Tianjin is rich in wetland resources, whereas threats are posed to these resources with rapid development of economy, constant increase of population pressure, and the implementation of the " land reclamation by sea" so understanding the dynamic changes of wetland landscape pattern and its driving forces is of great significance for protecting wetland resources in Binhai new area.Materials and methods Based on the platform of RS and GIS,and remote sensing data of 1986, 1996, 2006 and 2016, dynamic analysis, index analysis and centroid change analysis are used for syudy the dynamic changes of wetland landscape pattern in Binhai New Area,five influencing factors are chosen to research its driving forces.Results The degradation of wetland is serious in past 30 years, with a cumulative degradation area of 524.76 km2,The most degraded is in the period from 2006 to 2016.the change area is concentrated in the muddy beach and shallow water, the mainly type after conversion is construction land.Discussion The results of index analysis and centroid analysis show that the landscape changes are characterized by increasing fragmentation and complexity of landscape shape,weakening of ecological function, and the landscape distribution is becoming more and more balanced, wetland centroid is constantly moving inland.Conclusions The results show that social factors such as economic development, population growth and policy control are the main driving factors.Recommendations and perspectives Serious degradation of wetland resources will pose a serious threat to the human survival environment and social economic sustainable development, and should be paid attention to by the relevant departments.
Keywords: Coastal wetland; wetland landscape; Temporal and spatial dynamic change; driving factors
湿地是生态系统的重要组成部分,是自然界最富生物多样性的生态景观,也是人类最重要的生存环境之一,具有巨大的环境功能和效益,如涵养陆地水分、调节地表径流、防御季节洪水、调节区域气候、美化生态环境等(张华,2007,2009)。然而,随着人口急剧增长和社会经济飞速发展,湿地资源快速退化,部分功能和生物多样性下降甚至丧失,这对人类生产生活和湿地资源可持续利用将会构成严重威胁,因此加强保护湿地生态环境,开展湿地时空变化过程研究具有重要意义。近年来,众多国内外学者展开对典型湿地景观格局演化及驱动力的分析:Wright和Gallant(2007)基于1999、2001和2003的 Landsat影像对美国Lamar谷底湿地进行信息提取并分析其景观格局变化;Davranche等(2010)基于Spot影像,对Camargue湿地进行分类,并完成其湿地景观格局的变化监测及驱动力分析;査东平等(2015)结合RS和 GIS 技术,以 Landsat遥感影像和 HJ-1A/B 作为基础数据,研究鄱阳湖湿地景观格局变化,为生态经济区发展和生态环境保护决策提供理论依据。关于天津市滨海新区湿地,国内学者也展开了一些研究,孟伟庆等(2010)运用景观格局方法对1979~2008年间天津滨海新区湿地景观格局进行了动态分析及驱动力分析;穆雪男(2014)基于1976~2013年六期遥感影像,分析了天津滨海新区围填海不同时期演进过程、岸线变迁及湿地景观格局时空变化;陈文刚(2017)以1995~2015年5期Landsat数据为基础,分析了天津滨海新区海岸带土地利用类型变化趋势,及海岸线变化特征。
虽然对天津市滨海新区湿地研究已有一定成果,但目前对于滨海新区湿地分类不够细化,同时大多围绕围填海集中在海岸带湿地区域,本文以此为研究背景,基于Landsat影像,将天津市滨海新区湿地划分为11类,并对其近30年湿地景观格局时空演化进行动态分析、质心分析和指数分析,根据转移变化图和质心位置移动图直观呈现了滨海新区三十年来湿地演化历程,研究范围覆盖整个滨海新区及其周围海域,另外从自然因素和社会因素分析了湿地景观变化的主要驱动因子,着重分析了“围海造陆”政策对于湿地变化的影响。
1   研究区域概况
天津市湿地资源丰富,总面积占其国土面积的20.9%,而滨海新区湿地资源最为丰富。滨海新区地处华北平原北部,位于天津市东面,濒临渤海,地理坐标为北纬38°40′至39°00′,东经117°20′至118°00′(见图1);属暖温带半湿润大陆性季风气候;地貌属滨海冲积平原,海拔1~3 m;拥有海岸线153 km,陆域面积2270 km2,海域面积3000 km2;区内湿地资源丰富,主要包括浅海水域、滩涂沼泽、河流水域等自然湿地及盐田、坑塘水库、养殖场等人工湿地。


图1   天津滨海新区位置示意图
Fig.1 Location of the study area
2   材料与方法
2.1   数据来源及研究方法
本研究采用了近三十年遥感数据和非遥感数据。遥感数据来源于地理空间数据云Landsat卫星TM数据(1986、1996、2006年)和OLI数据(2016年),各影像数据云覆盖率均小于5%,为保持分辨率一致(30m),对于OLI数据单独采用其多光谱波段。为满足湿地、植被覆盖解译要求,时相统一选择7~10月份,既靠近河流湖泊等水体丰水期,又可明显反应水生植物的生长状态(刘洁,2013)。非遥感数据包括天津市行政区划图、2006~2020年滨海新区土地利用总体规划图、2009年二调数据成果、2015年北部沿海地区湿地资源矢量数据及野外调查数据。
本文将天津滨海新区作为研究区,以TM/OLI数据作为主要数据源,配合土地利用规划、二调数据、自然资源综合调查成果数据和野外调查数据等非遥感数据得到研究区四期遥感影像解译图,用定量化方法研究并呈现了1986~2016年间滨海新区湿地景观格局的演化历程,从自然因素和社会因素两方面分析了其湿地变化的主要驱动因子,为滨海新区湿地资源保护和科学利用、城市规划以及可持续发展提供有力的依据。
2.2   分类系统
基于天津市滨海新区湿地景观总体特征及研究区内可判读的所有湿地类型,根据“全国自然资源遥感综合调查”中采用的湿地类型划分标准,建立分类体系,见表1。
表1   天津市滨海新区湿地景观分类体系
分类 Class一级分类
First class
二级分类
Second class
湿地景观
Wetland landscape
自然湿地
Natural wetland
A1 -浅海水域Shallow water
A2 -永久性河流Permanent river
A3 -淤泥质沙滩Muddy beach
A4 -沼泽湿地Swamp
人工湿地
Artificial wetland
B1 -城市景观水面Urban water
B2 -淡水养殖场Freshwater farm
B3 -海水养殖场Sea farm
B4 -稻田/冬水田Paddy field
B5 -农用池塘Agricultural pond
B6 -水库Reservoir
B7 -盐田Salina
非湿地
Non-wetland
C -其他用地Other land
2.3   数据处理及湿地信息提取
在遥感影像分类解译前,对影像进行预处理,包括影像校正、波段组合(分别合成标准假彩色影像和真彩色影像)及研究区域裁剪,影像的裁剪边界除了需对行政边界做缓冲区外还需包含渤海湾海域地带。
解译以标准假彩色影像为主,真彩色合成影像为辅,依据影像色调、形态、纹理以及野外实地调查照片,建立了滨海新区湿地解译标志;在自然资源综合调查湿地矢量数据基础上,依据上述湿地分类体系,得到滨海新区1986~2016年间4期湿地分类图(见图2),及相应湿地分类统计数据(见表2)。
表2   1986-2016年滨海新区湿地景观类型面积及其所占比例
湿地类型
Wetland type
1986199620062016
面积Area/km2所占比例Percent/%面积
Area/km2
所占比例Percent/%面积
Area/km2
所占比例Percent/%面积
Area/km2
所占比例Percent/%
A1744.57933.423744.57933.762728.62434.517596.31935.017
A269.4813.11969.2773.14167.5273.19965.8993.870
A3359.94116.157336.49015.258292.50913.857133.0667.814
A465.7642.95265.7642.98258.9052.79143.3282.544
B10.3550.0160.8820.0403.9580.1884.8970.288
B2102.7484.612100.8914.575152.5587.227174.70410.259
B3114.4475.137135.5736.147134.9316.39280.4824.726
B412.1460.54511.2940.5126.1110.2895.4370.319
B537.7901.69646.2092.09546.8982.22230.3551.782
B6248.86811.171246.83411.192202.5729.596195.30611.469
B7471.60021.170447.60820.296416.31219.722373.16621.913
合计Total2227.721002205.401002110.901001702.96100
表3   1986-2016年滨海新区湿地分类精度表
1986199620062016
总体精度Overall accuracy(%)95.7693.7991.2492.66
Kappa系数Kappa coefficient0.94900.92560.89380.9036








图2   1986-2016滨海新区湿地分类图
Fig.2 The distribution of wetlands between 1986-2016
2.4   精度评价
在研究区生成随机样本点,同时综合研究区二调数据成果和野外调查数据形成检验样本,利用总体精度、Kappa系数对研究区分类数据进行精度评价,结果见表3所示。由表可知研究区1986~2016年间四年的总体精度都在90%以上,Kappa系数均大于0.89以上,最高可达0.949,因此分类效果良好,可进行下一步分析。
3   湿地景观格局演化动态分析
湿地提取结果表明,1986~2016年30年间湿地资源总面积呈减少趋势(见图3),1996年湿地总面积较1986年退化22.32 km2,2006年较1996年退化94.5km2,2016年较2006年退化最为严重,可达407.94 km2,较1986年累计退化达524.76km2。其中城市人工景观水面和淡水养殖场呈增长趋势,海水养殖场和农用池塘呈先增后减趋势,而稻田/冬水田、水库、盐田以及各类自然湿地(包括浅海水域、永久性河流、淤泥质沙滩、沼泽湿地)则呈逐年减少趋势,且幅度较大。笔者通过各湿地景观类型的转化方式及景观格局指数对滨海新区30年间的动态变化进行了详细分析。
图3   1986-2016年湿地总面积变化图
Fig.3 Change of wetlands Area between 1986-2016
3.1   湿地景观质心分布动态变化
斑块质心是用来描述地理目标空间分布的指标,通过对其位置变化可以判断出研究区湿地景观空间动态变化。笔者通过计算研究区1986~2016年间四年的湿地资源质心及历年各湿地类型质心,分析研究区的湿地空间变化,质心分布情况见图4。




图4   a.1986-2016滨海新区湿地资源质心分布图 b.1986-2016滨海新区湿地类型质心分布图
Fig.4 a.Centroid distribution of wetland between 1986-2016 b.Centroid distribution of different wetland between 1986-2016
分析表明,滨海新区湿地资源的分布总体集中在中部近海地区,见图4a,从纵向来看,1986~2006年间,湿地资源质心由北向南持续移动,且1986~1996移动幅度较小;而2006~2016年间则向北移动,截止到2016年,湿地资源质心基本位于1986~2006年质心中部,湿地资源分布趋于南北分布均匀化,由图2(以中间横轴为南北分界线,纵轴为东西分界线),这种移动是由于1986~2006年间偏北部区域湿地减幅相对南部较大,而2006~2016年间南部近海区域湿地资源减幅相对北部较大引起的;从横向来看,1986~2016年间湿地资源质心持续向西推进,由图2可以看出,这种移动是主要由于沿海湿地退化幅度相对较大引起的。
对于不同湿地类型而言,从移动方向来看,在1986~2016年间永久性河流、沼泽湿地、海水养殖场、淡水养殖场、农用池塘质心整体向西南方向移动,浅海水域、淤泥质沙滩、盐田、水库、稻田/冬水田、城市人工景观水面质心均为整体向东北方向移动;从移动幅度来看,永久性河流、沼泽湿地、水库、农用池塘、盐田移动幅度相对较小,淤泥质沙滩、海水养殖场、淡水养殖场、城市人工景观水面移动幅度较大,且对于自然湿地而言均表现出了1986~2006年间移动微小,而2006~2016年间移动较大的趋势,对于人工湿地而言,则都表现出了在1986~1996、2006~2016年间移动幅度较小,而1996~2006年间变化幅度最大的趋势,见图4b。
3.2   湿地景观类型转移矩阵及分析
转移矩阵从定量角度分析景观结构类型之间的相互转化,能详细地刻画出区域景观变化的结构特征化及各类的转化目标(史培军,2000)。本次研究通过对滨海新区不同时期湿地类型数据进行空间叠加分析,得到研究区各时段湿地类型转移矩阵(见表4-6)和相应湿地类型转化图(见图5)(Lian F,2016),呈现了了研究区1986~1996年、1996~2006年和2006~2016年间湿地景观类型的面积转移,定量说明了研究区域不同时段内各湿地景观类型之间的相互转化过程,进而更好地呈现了近30年间滨海新区湿地景观的演化历程。






图5   湿地景观转化图
Fig.5 The distribution of wetlands change
(a)1986~1996 (b)1996~2006 (c) 2006~2016
表4   1986-1996年湿地景观类型面积转移矩阵(单位/km²)
1996
1986
B1B2B3B4B5B6B7A1A2A3A4C
B10.35330.0015
B20.010689.089413.6483
B3110.05580.01380.00334.3740
B411.29360.8527
B534.56183.2286
B60.4381246.81531.6149
B73.5546443.47350.009024.5628
A1744.5792
A20.375268.67050.4357
A311.95223.50790.1250336.21868.1369
A465.7637
C0.517811.36309.635411.64750.01900.61340.48160.2593
表5   1996-2006年湿地景观类型面积转移矩阵(单位/km²)
2006
1996
B1B2B3B4B5B6B7A1A2A3A4C
B10.86440.0174
B21.030386.02011.18710.041812.6113
B34.9392110.046420.5876
B44.54276.11090.6400
B51.110439.12935.9696
B641.27730.1144202.09903.3436
B70.08210.88982.1808415.549128.9063
A1728.624111.75884.1963
A266.73262.5446
A30.201610.73330.7935280.630244.1315
A46.858558.9152
C1.98146.718411.97086.46680.43110.76250.00110.1199
表6   2006-2016年湿地景观类型面积转移矩阵(单位/km²)
2016
2006
B1B2B3B4B5B6B7A1A2A3A4C
B13.04570.9125
B20.2976121.55811.15110.11601.35640.414327.6643
B30.109017.255175.26651.65820.66811.114838.8597
B40.29445.31800.4986
B50.07740.071426.768619.9801
B60.2656195.03507.2713
B71.5583370.84870.046943.8578
A1557.176411.2451160.2026
A20.003963.35194.1713
A30.46025.53050.506839.10870.7752120.5067125.6208
A415.419642.91380.5718
C0.907114.30892.50620.00282.22580.27130.15190.03421.05670.1990
由表4-6分析表明,研究区内湿地景观类型变化呈以下特点:①湿地类型的转化大体呈自然湿地—人工湿地—其他用地的趋势,各时段内末期人工湿地面积较初期有所增加,自然湿地面积大幅减少,且各时段内都有大幅湿地转化为其他用地,这对于保持研究区内生物多样性和区域生态功能都有一定负面作用;②各时段沿海区域湿地转化斑块密度较内陆区域大,这与沿海区域主要分布自然湿地类型及滨海新区围海造陆的政策密不可分;③随时间增长,湿地转化斑块面积增大,数量增多,各类型间转化越来越复杂多样化,以2006~2016年间最为显著。
3.3   湿地景观格局指数及分析
研究选取景观斑块密度(PD)、形状指数(LSI)、聚合度指数(AI)三个斑块类型水平指数,及平均核心面积指数(CORE_MN)、蔓延度指数(CONTAG)、香农多样性指数(SHDI)三个景观水平指数对30年间研究区景观格局进行动态分析,经反复演算确定的最佳栅格单元大小为30m*30m,利用景观生态学软件得到研究区1986-2016年景观格局指数(见表7-8),并将其作为研究区景观格局变化分析的依据。
表7   1986-2016年滨海新区湿地景观类型格局指数(斑块类型水平)
景观类型1986年1996年2006年2016年
PDLSIAIPDLSIAIPD
LSIAIPDLSIAI
A10.00041.83
1.62
99.910.00051.8399.910.00051.8599.910.00063.6499.67
A20.04424.69
1.83
91.430.044424.6991.420.04625.3091.090.073427.0090.35
A30.00043.7199.570.00053.9199.520.00054.8799.320.00296.1698.65
A40.00041.6299.770.00051.6299.770.00051.9699.620.00122.4399.34
B10.00182.5092.020.016.3382.440.01335.9592.410.02357.0591.67
B20.026512.5496.570.033114.4495.970.039814.1696.790.053414.0697.03
B30.00998.5697.870.01139.1197.900.00998.6998.010.01478.1297.61
B40.00132.5998.610.00142.6498.520.00142.897.780.00183.1297.24
B50.01755.1797.950.02497.0897.300.03088.2996.790.055810.4894.80
B60.00453.5299.520.00453.5499.510.00433.2699.520.00823.7899.40
B70.00273.5299.650.00273.4799.650.00283.1699.680.00413.8599.56
表8   1986-2016年滨海新区湿地景观类型格局指数(景观水平)
时间 TimeTCA(hm2CONTAGSHDI
198622.227361.2331.8398
199622.054160.84891.8594
200621.108760.5291.875
201617.029561.07491.8517
3.3.1   基于斑块类型水平的指数分析
斑块密度PD表示单位面积上斑块数目,表征景观的完整性和破碎化,是斑块破碎化程度最直观的体现。1986~2016年间,除海水养殖场、水库的PD值呈现出微小的波动外,其余湿地类型均呈现出持续上升趋势,但总体而言,2016年各湿地类型的PD值较1986年都显示出了不同幅度的增加(见图6),即各湿地类型的破碎化程度都在不断增强。由图显示,2006~2016年间折线坡度最大,即在此期间湿地的破碎化程度最为严重。


图6   景观斑块密度PD
Fig.6 Patch density(PD)
景观形状指数LSI用来反映景观形状的复杂程度,值越大即形状越复杂,一般情况下体现出了人工干预的强度。从总体趋势上看,除海水养殖场外,2016年各湿地类型LSI较1986年均呈现增长趋势,其中淤泥质沙滩、浅海水域、沼泽湿地、农用池塘及稻田/冬水田则是逐年增长,其余各类型LSI虽有一定波动,但都比较微小。就海水养殖场而言,1986~1996年间LSI呈现出增长趋势,1996~2016年间则持续减少,这一趋势与1986~2016年间其面积变化趋势一致,面积的增减伴随着形状的复杂与否,反映出了海水养殖场的变化受人工干扰较大(见图7)。


图7   景观形状指数LSI
Fig.7 Landscape shape index(LSI)
景观聚集度指数AI反应斑块的离散程度,若一个景观由许多离散斑块组成,则AI值较小,若景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时 AI值较大。1986~2016年间,除淡水养殖场外各湿地类型2016年AI值较1986年都有一定程度的减少,即各湿地景观类型的斑块趋于分散化(见图8),这与各湿地景观面积的减少密不可分。其中城市人工景观水面在1996年呈现出了较大的波动,由图2,1986年城市人工景观水面较少,相应分布较为集中,而1996年人工景观水面有所增加,淡均为小斑块且其分布与前期相比较为分散,在此之后,随着城市人工景观水面的大幅增加,其分布密度增大,聚集度指数值也随之发生了变动。另外,就淡水养殖场而言,1986~1996年间AI呈现出减少趋势,1996~2016年间则持续增大,由图2中1986~1996年间淡水养殖场面积大幅减少,这一现象势必降低其分布聚集度,1996年之后面积持续增加,其聚集度指数也相应不断增大,其分布趋于集中。


图8   景观聚集度AI
Fig.8 Aggregation Index(AI)
3.3.2   基于景观水平的指数分析
蔓延度指数CONTAG用来表示斑块聚合程度和蔓延趋势,值越大说明景观中斑块类型连接性越好,值越小则说明景观中小斑块数目越多,相应景观的破碎化程度也越高。1986~2016年间研究区CONTAG值总体表现为下降趋势,即2016年较1986年相比湿地景观的破碎化程度加深。在1986~2006年间CONTAG值持续下降,而2006~2016年间则表现出了上升趋势,这是由于在此期间随着城市化进程一些零散斑块消失,而一些较大斑块破碎形成的,见图9。
总核心面积指数TCA指斑块核心面积的总和,即斑块扣除边缘区的内部核心面积,其与斑块边缘效应具有重要关系。一般而言,核心区大而完整的斑块较能发挥生态效益,因此核心区面积的大小一定程度上可以代表湿地生态功能的高低。研究区1986~2016年总核心面积持续下降,其中2006~2016年间下降幅度最大(见图9),反映出30年来研究区生态功能持续下降,而2006~2016年间最为严重,反映出在此期间生态功能在一定程度上遭到了严重破坏。
香农多样性指数SHDI反映景观多样性水平,SHDI增大说明斑块类型增加或各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布。图7所示该研究区SHDI呈先增后减,在1986~2006年间SHDI指数逐年上升,而在该区域内没有类型的增加,说明该时间段内各斑块类型在景观中分布趋于均衡化。2006~2016年间SHDI指数微小下降,说明在该时间段内各景观类别所占比例差异有所增加,景观类别分布更为集中,总体而言,2016年的SHDI指数较1986年呈上升趋势,斑块分布较1986年更为均衡,见图9。


图9   1986-2016湿地景观类型景观水平指数变化
Fig.9 Landscape level index change of 1986-2016
4   湿地景观演化驱动力分析
1986~2016年滨海新区湿地景观格局演化分析表明,滨海新区湿地景观类型增减变化复杂,空间特征变化明显,区域景观类型变化较大,景观格局日趋破碎化,尤其是在2006~2016年间最为突出。这一系列变化是自然因素和社会因素共同作用的结果,本研究选取气温和降水两个自然因素及经济、人口、政策三个社会因素,对滨海新区湿地景观格局演化驱动力进行分析。
4.1   自然因素
通过收集天津市气象资料,结合赵玉洁(2004)等人的天津市滨海新区50年局地气候变化特征分析表示,近50年来滨海新区年平均气温呈显著上升趋势,升温幅度约每10年上升0.3℃,而年降水量总体呈现出减少趋势,年际振荡显著。气温的上升,降水的减少导致本区地表蒸发量增大,地表、地下的水源补给减少,这样的趋势在一定程度上对湿地的生存造成了威胁。
4.2   社会因素
(1)经济驱动因子:经济的发展是引起土地利用方式演变及湿地景观格局化的根本动力,它对于土地利用和湿地景观格局的影响是深层次、全方位的。1986~2016年间天津市滨海新区国民生产总值持续增长,其中2006~2016年GDP增长迅猛,在2016年则达到了100.02百亿元,成为国内首个GDP过万亿元的国家级新区,整体呈指数化增长模式,见图10,这与1986~2016年间滨海新区湿地景观格局发生巨大变化相一致。飞速发展的经济势必加速城市化的进程,城镇边缘用地不断向外围扩张,城镇数量和规模也不断扩大,致使大量湿地被开发占用,促使各类湿地向建设用地大幅转化,从图10可知,1986~2016年间GDP增长模式与湿地的退化程度呈现出了正相关,经分析与总核心面积指数呈现出负相关(图9),所以经济的增长对于湿地的退化起到了很强的推动作用,进而引起了生态功能的退化。
(2)人口驱动因子:人口是影响湿地景观格局变化的最主要因素之一,人口增长将引起对粮食、住房等方面的需求增加,因此需要不断的扩大建设用地和农业用地的面积,这将导致土地利用类型及结构的变化。湿地作为天津市滨海新区的重要土地利用类型,占到了很大的比重,人口大幅增长引起的土地类型的变化势必引起湿地景观格局的类型和结构的变化。资料显示,1986~2016年常住人口呈直线增长,2016年达到了297.01万人,近1986年人口的3.5倍,其中2006~2016年增长最为突出,增长近195万人,这一趋势与GDP增长模式相一致,即与湿地的退化程度呈正相关,与总核心面积指数呈负相关,人口的大幅增长势必对湿地景观格局的存在构成巨大威胁。


图10   1986-2016年滨海新区GDP及人口变化
Fig.10 Change of GDP and Population between 1986-2016
(3)国家政策驱动因子:国家政策的调控也是引起湿地景观格局变化的重要因素之一。对于滨海新区而言,影响其湿地景观格局变化的最主要政策是“围海造陆”,自2008年以来,天津市滨海新区掀起了一轮围海造陆的浪潮,致使大量淤泥质沙滩及浅海水域自然湿地转化为建设用地等其他用地类型,这也是造成2006~2016年间湿地景观格局发生巨大转变的原因。
根据1986~2016年四期分类数据得到1986~1996、1996~2006及2006~2016年间滨海新区填海分布图,见图11,由图可知三十年来滨海新区海岸带湿地在“围海造陆”的政策下退化日益严重,其中2006~2016年填海面积最大,达293.096km2,见表9,若以1986年海岸带面积为基期(1104.52 km2),则退化面积从1996年的2.15%增到了2016年的26.54%。随着填海面积不断增大,滨海新区湿地退化总面积大幅增加,1986~2016年间填海面积都占到了湿地退化面积的大部分比例。1986~1996年间填海面积大于湿地退化面积,这一现象表明在此期间有人工湿地的产生,也进一步反映出填海面积在湿地退化面积中占了很大的比重;1996~2006年间填海面积占湿地退化总面积的63.55%;2006~2016年间填海面积占湿地退化总面积的71.85%,所占比重都大于60%,见图12。
分析表明,天津市“围海造陆”的政策使其海岸带湿地严重减少,进而导致滨海新区的湿地面积大幅减少,湿地景观格局发生很大变化,因此“围海造陆”的政策对于天津市滨海新区湿地退化及湿地景观格局的演化起到了十分重要的作用。
表9   填海面积及湿地退化统计表
时段Time1986-19961996-20062006-2016
A(km2)23.72260.056293.096
TA(km2)22.3294.5407.94
A/TA(%)106.2863.5571.85
A/OA(%)2.155.4426.54
A:填海面积Reclamation area;
TA:湿地退化总面积Total area of wetland degradation;
OA:基期海岸带面积Base period coastal wetland area;


图11   1986-2016年填海面积示意图
Fig.11 Reclamation area distribution between 1986-2016
图12   1986-2016年填海面积及湿地退化面积
Fig.12 Reclamation area and wetlands degradation
综上所述自然因素和社会因素的共同作用促进了湿地景观格局的转化以及湿地资源的退化,而人为因素相对于自然因素对湿地资源的影响作用是放大的,自然因素为湿地景观格局的转化提供了内在动力,而各项社会因素则大大加速了湿地景观格局的转化和湿地资源的退化。
5   结论
由滨海新区各时期湿地景观格局分布数据及转移矩阵、湿地景观类型转化分析及景观质心的动态变化,1986~2016年期间滨海新区湿地面积累计减少524.76km2,以2006~2016减幅最大,达407.94 km2。减少区域集中在环渤海地带的淤泥质沙滩和浅海水域,主要转化为建设用地。随时间增长,湿地景观格局的变化由沿海逐步向内陆推进,各湿地景观类型间转化也越来越复杂,以2006~2016年间变化最为突出。
由景观格局指数,1986~2016年间,湿地景观斑块密度逐渐增大,湿地景观破碎度在日益增强;景观形状日趋复杂,由此体现出人为因素对于湿地景观的干扰日益严重;景观聚集度在指数湿地面积及分布的共同作用下,体现出复杂的变化。整体景观的总核心面积指数不断降低,湿地生态功能日益减弱;伴随零散斑块的消失、大型斑块的碎化,景观斑块蔓延度指数呈现出先增后减的趋势;从香农多样性指数来看,研究区景观斑块分布逐步趋于均衡化。
1986~2016年间,在气温和降水等自然因素及经济、人口、政策等社会因素的共同作用下,滨海新区湿地景观格局发生了极大变化,其中以2006~2016年间的变化最为明显。结果表明,自然因素为湿地景观格局的转化提供了内在动力,而社会因素则加速了湿地景观格局的转化和湿地资源的退化,成为湿地景观格局变化的主要驱动力,其中经济和人口的增减与湿地景观的演化进程呈正相关,即经济增长越快、人口增幅越大,则湿地退化速度越快,且国家政策的调控直接影响到湿地景观格局的变化,应当引起有关部门高度重视。
致谢
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稿件与作者信息
樊彦丽*
Fan Yanli*
1371979211@qq.com
田淑芳
Tian Shufang
中国地质调查局地质调查项目(DD2016007709)
China geological survey geological survey project(DD2016007709)
出版历史
出版时间: 2018年5月18日 (版本4
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地球环境学报
Journal of Earth Environment