盐城滨海湿地景观变化分段研究＊

闫文文,谷东起＊,吴桑云,明 洁

(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东 青岛 266061;2.中国科学院 海洋研究所海洋地质与环境重点实验室,山东青岛 266071;3.中国科学院研究生院,北京 100049)

滨海湿地是江苏湿地资源中最为重要的一种湿地类型,由于滨海湿地是介于陆地和海洋生态系统间复杂的自然综合体[1],虽然它具有生物多样性丰富、生产力高和价值大的特点[2],但是其生态环境条件变化较为剧烈,生态系统也很容易受到破坏[3]。盐城滨海湿地资源是整个江苏省海岸带社会经济发展的重要资源保证,是我国最重要的滨海湿地之一[4],因此应加强对该区滨海湿地景观变化、生态系统等的研究,利用多方法、多途径来获取滨海湿地景观变化信息,找到控制变化的主要原因是十分必要的,可为管理、保护和合理利用滨海湿地提供重要的依据和保障。

江苏盐城滨海湿地位于中国海岸带的中部,主要位于响水、滨海、射阳、大丰和东台5县(市),介于 32°20′～34°37′N,119°29′～ 121°16′E 之间(图 1)。该区海岸是典型的粉砂淤泥质海岸,地跨暖温带和北亚热带2个生物气候带[5]。

图1 盐城滨海湿地位置图Fig.1 Location of the Yancheng coastal wetland

1 研究方法

本文以1991年7月23日、2000年9月26日、2008年9月12日的Landsat-5 TM 遥感数据和1980年7—8月编制的江苏省海岸带和海涂资源综合调查图集(3幅植被图)为主要信息源。4幅图像在ENV I软件下进行配准校正,并把配准误差都控制在1个像元内;使用最邻近法以30m×30 m分辨率重采样,以保证数据之间的可比性;最后进行数据格式转换、分割截取等处理,在A rcGIS软件支持下利用监督分类(最大似然法)结合专家分类的方法提取研究区滨海湿地景观分布信息,利用目视解译结合2008年现场调查数据对分类结果进行修正。

根据盐城滨海湿地景观分布特点,将研究区景观类型分为自然景观,包括河口水域、盐蒿滩、芦苇沼泽、互花米草滩和光滩湿地等;人工景观,包括养殖水域、盐田以及建设用地、耕地等。由以上9种景观类型,组成了盐城滨海湿地景观类型系统,4个时期的研究区湿地景观分布图组成了研究区1980—2008年湿地景观变化图(图2)。

图2 盐城滨海湿地景观变化图Fig.2 The evolution of landscape change in the Yancheng coastalw etlands

2 结果与分析

江苏盐城滨海湿地景观的变化不仅仅受到人类活动的剧烈影响,而且与其本身的自然环境、地质条件也有密切的联系。江苏近50 a来滨海湿地景观变化趋势主要表现为：灌河口与射阳河口段为冲蚀后退区域,射阳河口与斗龙港口段为淤积过渡区域,斗龙港口与琼港段为淤积淤长区域。总体上表现为北冲南淤,冲淤转折点逐渐向南移动,海岸线趋于平直(图3)。

因此本文按不同区域控制研究区湿地分布的因素不同,将研究区由北向南分为3个分析区域,即灌河口—射阳河口段、射阳河口—斗龙港口段、斗龙港口—弶港段,借助A rcGIS软件将3个分段区域的4个不同时期的湿地景观数据进行对比,得到各分段区域不同时间段之间的滨海湿地类型面积转移矩阵,从而进行景观变化分段分析。

图3 盐城滨海湿地演变趋势图Fig.3 The evolution trend o f the Yancheng coasta lwetlands

2.1 灌河口—射阳河口段

该段海岸属于侵蚀海岸,滩面较低,潮侵频率大,波浪作用和潮流搬运强烈,米草无法立足生长。自黄河北归后,泥沙来源断绝,并且由于现今不再受岸外沙洲的掩护而暴露在南黄海的波浪作用之下,成为江苏沿海的大浪区,因而波浪作用将废黄河三角洲海岸的泥沙掀起,又因为靠近无潮点,潮流强大,强大的潮流将波浪掀起的泥沙带走,使本岸段侵蚀严重,造成滩面下蚀,海岸线后退。

表1～表3为盐城市灌河口—射阳河口区域1980—2008年湿地类型面积转移矩阵。

表1 研究区1980—1991年灌河口—射阳河口段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 1 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表2 研究区1991—2000年灌河口—射阳河口段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 2 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years 1991 to 2000(hm2)

表3 研究区2000—2008年灌河口—射阳河口段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 3 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Guanhe Estuary-Sheyang Estuary segment in the years 2000 to 2008(hm2)

由图2中可以看出该段区域有盐城市面积最大的盐田分布。经统计,1980年盐田面积31 297 hm2,主要位于响水县和滨海县的沿海地区。三个时间段的转移矩阵反应了从1980—2008年之间灌河口—射阳河口区域,即图3所示的冲蚀后退区域的湿地景观面积转移方式。表1所示,1980—1991年间,该研究区域盐蒿滩的演变过程最为剧烈,主要是盐蒿滩→耕地、盐蒿滩→养殖水域、盐蒿滩→盐田的演变,特别是盐蒿滩开发成为养殖水域,面积达到7 000 hm2。盐蒿滩→盐田的转移面积相对较小,互花米草的入侵也使盐蒿滩面积减少200 hm2之多;建筑开发开始初步形成,转移方向主要是耕地和盐蒿滩向建设用地的转移;光滩湿地→盐田的转移面积也达到了1 000 hm2。另外,盐蒿滩与互花米草滩、芦苇沼泽之间的演变以及光滩湿地→互花米草滩的演变属于自然演变,受人类作用影响较小,速度缓慢,面积变化较小。该区控制盐蒿滩演变趋向的主要是人类活动,表现在盐蒿滩→耕地、盐蒿滩→养殖水域和盐蒿滩→盐田,三者转移面积近12 000 hm2。表2所示的湿地类型面积转移信息与表1有所不同,特别是湿地相互大面积转移的方向减少,只有盐蒿滩→养殖水域,芦苇沼泽→耕地、芦苇沼泽→养殖水域这3个转移方向的转移面积较大,最大的是芦苇沼泽→养殖水域,超过5 000 hm2,芦苇沼泽→养殖水域次之,与1980—1991年时间段内相比,这一时期内人类开发的主要目标已由盐蒿滩转移为芦苇沼泽。这是因为盐蒿滩在上个时期内已被大面积开发,到2000年左右,盐蒿滩的面积已不足25 000 hm2,可见是人类对湿地的开发利用使该区域的自然湿地迅速向人工景观(耕地、养殖水域、盐田)转移,生物生存空间大大缩小。2000—2008年这一期间转移面积都相对较小,变化较大的是养殖水域。其次,由于经济利益的驱使有一部分盐田转变为养殖水域;由于地域、土壤环境的变化有部分养殖水域转变为耕地。

2.2 射阳河口—斗龙港口段

该段属于淤蚀过渡岸段,北部冲蚀后退,南部淤积增长,转折点逐渐向南偏移。淤蚀过渡岸段北界在20世纪60年代在射阳港以北,现在已延伸至射阳盐场,1972—1988年期间的南移速度为1.1 km/a,而在黄河北归后的1855—1972年期间的南移速度只有0.23 km/a,说明近年来的南移速度明显加快[6]。但是,随着低潮水边线附近的淤蚀分界点南移,过渡型海岸将南移至受岸外辐射沙洲掩护的区域,这将使海岸的过渡受到泥沙和动力方面的制约而减慢速度[7]。

表4～表6是盐城市射阳河口—斗龙港段1980—2008年湿地类型面积转移矩阵。

该段海岸南部潮滩淤积迅速,由于受到废黄河三角洲突出岸段的掩护并能得到部分来自废黄河三角洲侵蚀的泥沙供给,高潮滩保持淤长,滩面坡度极小,为米草的生长繁殖提供了绝佳的空间条件,使滩涂湿地高等植物快速向海扩展。但江苏海岸总体缺少外来泥沙供给,海岸的淤蚀主要是泥沙的内部调整,随着废黄河三角洲的侵蚀后退,该岸段逐渐暴露,侵蚀岸段逐渐南延不可避免,且仅受到辐射沙洲北部边缘带的掩护,对北向波浪缺少阻挡,下部开始遭受侵蚀。

表4 研究区1980—1991年射阳河口—斗龙港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 4 Thematrix o f wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Dou long segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表5 研究区1991—2000年射阳河口—斗龙港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table5 Thematrix show ing wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Doulong segment in the years from 1991 to 2000(hm2)

表6 研究区2000—2008年射阳河口—斗龙港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table6 Thematrix show ing wetland type transformation in the Yancheng Sheyang-Doulong segment in the years from 2000 to 2008(hm2)

如表4和表5中所示,光滩→盐蒿滩、光滩→互花米草滩两者的转移面积都较大,不同的是前者转移量呈逐年减少趋势,后者转移量则呈增大趋势,即互花米草呈现扩张趋势。这两个时间段,互花米草滩的面积共增大4 000多hm2。表6是2000—2008年该过渡区域的湿地面积转移矩阵,光滩→互花米草滩的转移面积为0,说明互花米草滩向海方向扩张的状态已基本消失。这一时期面积转移明显的是芦苇→耕地、芦苇→养殖水域的转移,面积都超过1 000 hm2。还有盐田→养殖水域,主要表现在护海大堤靠陆一侧,面积达到近13 000 hm2。但是纵观3个表,该区域的湿地存在较大面积的自然湿地,并且自然景观→人工景观的转移面积都较小,并表现出逐年下降趋势。原因主要是随着逐年的开发,自然湿地面积已大幅度减少,该地又是保护区核心区,湿地分布主要受到地理条件、气候等非生物因素的影响,人类干扰力度相对较小,因此本段自然景观转移为人工景观的趋势并不明显。

2.3 斗龙港口—弶港段

该岸段属于淤积型海岸,同时也是围垦力度最大的海岸,潮上带已经基本被围垦殆尽。围垦后海堤破坏了堤前潮滩原有的泥沙与地形之间的水动力平衡关系,改变了潮滩的沉积环境,潮间带平均年最大淤高速度较正常快10多倍,并有离堤越远淤积速度越慢的趋势[6]。斗龙港到弶港岸段淤积迅速,向海平均每年淤积50～200m,向海伸展速度由北向南逐渐加快。另外,芦苇、大米草、互花米草等人工植被削弱了水流动力,使进出潮滩的水流速度减慢,并使水流产生强烈的紊动,水流携沙能力降低,可以增加2倍的促淤量[8],对滩涂发育具有明显的促淤作用,造成滩面地势由南向北增高,面积不断增加的趋势。

表7～表9是盐城市斗龙港口—弶港段1980—2008年湿地类型面积转移矩阵。

该岸段的淤积,使滩涂面积大量增加,为开发利用提供了大面积的滩涂湿地资源。但是随着开发活动的进行,而滩涂的淤积速度远远小于围垦速度,因此大面积的自然湿地已不复存在。从表7～表9中反映出：前期1980—1991年期间,自然景观→人工景观面积转移最为剧烈的是盐蒿滩→耕地,达到13 000 hm2,其次是芦苇沼泽→耕地,盐蒿滩→养殖水域,芦苇沼泽→养殖水域,转移面积都已达上千公顷,芦苇沼泽→耕地的转移面积甚至更大,超过3 000 hm2;而自然景观→自然景观的转移受人类干扰较弱,只是由于土壤盐度环境的差异等,河口地区盐蒿不容易生长,使芦苇面积有所增加,替代了盐蒿滩;光滩湿地维持着淤积淤长的状态。这是由于当时人类开发力度有限,对光滩湿地的影响力度较小,而对光滩上部的盐蒿滩、芦苇区域的使用能力较强,也符合人们开发要求,因此被大面积围垦为耕地。但是在1991—2000年时间段,形式发生变化。由于人类对土地的迫切需求,大面积盐蒿滩转变为养殖水域,芦苇也有部分区域被开垦为养殖水域。这里体现了当时的价值导向,人们为追求利益最大化,需要增加养殖水域的面积,此时光滩湿地也有部分区域开发为养殖水域,致使改变了先前光滩湿地较为不受人类干扰的发展环境,使光滩湿地与其他自然湿地景观的面积转移总体减小上万公顷。2000—2008年,如表9,人工湿地景观的面积维持前两个阶段继续增加,不同点在于盐蒿滩已满足不了人们的围垦需求,人们转而向芦苇沼泽、互花米草滩要土地,大部分的自然湿地都转移为养殖水域,转移总面积超过14 000 hm2,原有自然湿地已逐渐丧失。

表7 研究区1980—1991年斗龙港口—弶港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 7 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 1980 to 1991(hm2)

表8 研究区1991—2000年斗龙港口—弶港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 8 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 1991 to 2000(hm2)

表9 研究区2000—2008年斗龙港口—弶港段湿地类型面积转移矩阵(hm2)Table 9 Thematrix showing wetland type transformation in the Yancheng Doulong-Qionggang segment in the years from 2000 to 2008(hm2)

3 结 论

本研究表明盐城滨海湿地景观变化是人类活动与非生物条件共同作用的结果,人类活动、海岸侵蚀、淤积作用等对湿地的影响巨大,特别是湿地围垦开发利用是湿地分布变化的主要原因,大面积自然湿地景观向人工湿地景观转移,自然湿地大幅减少。

1)盐城湿地在1980—2008年期间,自然景观面积减少41 692.8 hm2,减少了49.0%;人工景观面积增加97 890.4 hm2,增加了180.0%。盐城滨海湿地分布变化较为剧烈,其中自然湿地景观面积及分布区域逐年减小且斑块数量增多,单个景观斑块面积减小,取而代之的是大面积的、斑块数量急剧增多的人工景观。湿地分布变化趋势是：自然湿地景观向人工湿地景观转移占主导,自然湿地景观之间的演替过程速度较慢,大面积自然湿地景观消失。湿地景观斑块面积继续变小且形状趋于简单化,景观破碎化将逐年加剧。

2)三段研究区滨海湿地景观格局演变主要受到的控制因素是：灌河口—射阳河口段受海岸侵蚀因素影响,大面积原有湿地植被侵蚀殆尽,海岸线逐渐向护岸堤坝靠近,部分区域高潮时海水到达堤坝区。由于受到海堤的保护,海岸侵蚀的影响正逐渐减弱;射阳河口—斗龙港口段,该区处于两者综合作用带,北面侵蚀南面淤积,但由于地处自然保护区的核心区,保护较好,区内自然湿地斑块分布较大且较完整,呈现出自陆向海方向,由芦苇、盐蒿滩、互花米草滩再到光滩湿地的完整阶梯状过渡状态;斗龙港口—弶港段受淤积作用影响明显,每年该区淤积成的光滩湿地面积超过1000 hm2。但由于围垦力度的不断加大,光滩湿地的面积并没有因此而增大,取而代之的是围垦出来的大面积人工景观(建设用地、养殖水域、盐田、耕地等)。

3)随着大面积的自然湿地迅速减少,人类干扰活动的进一步加剧,使得剩余的原有自然湿地将承受更大的生存危机,使其更容易受到自然条件和人类活动影响,原有的湿地生态平衡状态必将更容易被打破,最终将使盐城滨海湿地的原有湿地动、植物的生存与延续受到极大的挑战。因此必须进一步加强保护自然湿地生态环境和保护区内珍稀动植物的工作,必须坚持在保护中开发,在开发中保护的原则,最终才能达到湿地资源的有效保护和合理利用以及其生态服务功能的可持续性发展的目标,实现人类与环境的和谐型发展。

[1] KEDDY P.W etland Ecology Principles and Conservation[M].Cambridge：Cambridge University Press,2000.

[2] 王爱军,高抒.江苏王港海岸湿地的围垦现状及湿地资源可持续利用[J].自然资源学报,2005,20(6)：822-829.

[3] 谷东起,赵晓涛,夏东兴.中国海岸湿地退化压力因素的综合分析[J].海洋学报,2003,25(1)：78-85.

[4] 李加林,张忍顺,王艳红,等.江苏淤泥质海岸湿地景观格局与景观生态建设[J].地理与地理信息科学,2003,19(5)：86-90.

[5] 欧维新,杨桂山,于兴修,等.盐城海岸带土地利用变化的生态环境效应研究[J].资源科学,2004,26(3)：76-83.

[6] 陈才俊.围垦对潮滩动物资源环境的影响[J].海洋科学,1990,(6)：48-50.

[7] 王艳红,张忍顺,陆丽云.江苏海岸侵蚀过程及其趋势[J].地理研究,2002,21(4)：470-478.

[8] 陈才俊.江苏滩涂大米草促淤护岸效果[J].海洋通报,1994,13：55-61.