内陆干旱区尾闾湖湿地识别及其景观结构动态变化——以艾比湖湿地为例

王敬哲

1. 深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室，广东 深圳 518060; 2. 新疆大学资源与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830046

在全球生态系统之中，湿地发挥着重要作用。湿地易于退化，在干旱地区湿地干缩则表现得更为显著，而湿地作为干旱地区水资源的重要载体，其生态功能不可替代。干旱区湿地对于气候因素的波动以及人为因素的响应更为敏感，湿地所在区域的环境变化可以通过湿地的流转、消亡、干缩、发育等进行深刻反映。因此，开展干旱区湿地研究对区域的水资源合理配置、湿地景观格局变过程及其驱动机制具有重大科学意义。论文抓住湿地扩缩与继发的环境效应的这一核心问题，以国家重要湿地——艾比湖湿地国家级自然保护区为研究靶区，收集了近30年来春、夏、秋3个季节的遥感数据，以随机森林RF为主要分类器，对湿地的空间结构变化、转移特征、时空关联模式、景观格局、空间连通性等进行分析，同时在分析这些主要气象水文要素的多尺度变化的基础上，探索湿地变化对气候变化的响应机制。本论文的研究内容和主要研究结论如下：

(1) 在基于RF分类器为框架的背景下，论文固定决策树的颗数N为100，特征变量的个数x为25，在该种参数设定下识别精度最优，并将其视为最优参数设置方案进行具体的分类工作。

(2) 1991—2017年整个研究区的各类湿地的面积与时空分布存在明显差异。河流湿地、湖泊湿地、人工湿地、沼泽湿地、盐沼湿地及非湿地的多年平均面积分别为110.00、604.92、17.08、760.41、322.02、1 296.02 km2，非湿地的面积占比最大。

(3) 提出了一种SAR水体指数(MSWI)。基于这一指数和Sentinel 1A数据，分类结果的总体准确度为99.94%，Kappa系数为0.997 1。季节性变化显示湖泊湿地在年内呈现出“急剧上升”—“显著下降”—“逐渐稳定”的变化趋势。

(4) 艾比湖湿地的湿地率整体空间自相关水平呈波动趋势，而严重枯水期的年份(2015年)的自相关水准极低，说明这一时期的艾比湖湿地的空间集中效应较差。近30年间艾比湖湿地保护区的湖泊湿地逐渐向西北部转移。最大的湿地率全部出现在春季。

(5) 不同季节中湖泊湿地、沼泽湿地以及非湿地的连通程度最强。秋季的斑块现状最为复杂。春季的湿地空间连通性最优，夏季次之，秋季最不理想。季相变化主要受到区域的气候条件与入湖水量等因素影响。大型湿地斑块(≥100 ha)与全局图论指数之间存在显著的相关关系，对艾比湖湿地整体的空间连通性做出了至关重要的贡献。各类湿地斑块的NDI与其面积均呈现出显著的正相关关系，湿地斑块的面积越大，NDI也就越大。

(6) 当前条件下，湖泊湿地的非适宜区占保护区的34.10%，高度适宜区则可能在RCP 4.5情景下的2070年达到极高值，其面积占比为4.32%。依据Jackknife检验的结果可知对此贡献程度前5个最高的因素依次为：气温日较差>最干燥季节均温>温度季节变化标准差>最温暖季节均温>年降水量。沼泽湿地与盐沼湿地在未来气候情景下的时空分布具有较高的相似性，这与当前的情况是比较一致的。