青海省湿地面积变化特征及成因分析

刘小园 刘希胜

摘 要：湿地的萎缩、扩展与周边的生态环境紧密相关。青海省湿地类型主要有河流湿地、湖泊湿地和沼泽湿地，湖泊湿地和沼泽湿地主要分布于海拔较高的三江源源头区域，多由区域降水、山脉顶峰的冰雪融水提供补给，受人类直接影响很小。根据青海省湿地资源第一次和第二次调查以及实测数据，分析了青海省湿地面积变化特征。同时采用全省各流域水文站1956—2016年降水、径流数据以及30个气象站1960—2013年气温数据，分析了青海省气候变化特征及其对湿地变化的影响。结果表明：降水的变化和湿地面积的变化具有同步性，气温对以降水补给为主的湿地影响是间接的;降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湿地，气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湿地。

关键词：湿地面积;降水量;气温;M-K突变检验;青海省

中图分类号：P343;TV211 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.08.017

引用格式：刘小园，刘希胜.青海省湿地面积变化特征及成因分析[J].人民黄河，2021，43（8）：90-95，101.

Abstract： The shrinkage and expansion of wetlands are closely related to the surrounding ecological environment. The types of wetland in Qinghai Province mainly include river wetland， lake wetland and swamp wetland. The lake wetland and swamp wetland are mainly distributed in the headwaters of three-river-source at high altitude， which are mostly supplied by regional precipitation and glacier and snow-melt water at the peak of mountains and where have been little directly impacted by human beings. The paper analyzed the characteristics of wetland area change by according to the data of wetland resources from the first and second surveys and measured in Qinghai Province. At the same time， it analyzd the characteristics of climate change in Qinghai and its impact on wetland change by using the precipitation and runoff data from 1956 to 2016 of hydrological stations in all basins of the province are used and air temperature data of 30 meteorological stations from 1960 to 2013. The results show that the change of precipitation is synchronous with the change of wetland area， the impact of air temperature on wetland that is supplied by precipitation is indirect; precipitation mainly affects the wetland with precipitation and surface runoff as the main recharge source， while air temperature mainly affects the wetland with glacier and snow melt water as the main recharge source.

Key words： wetland area; precipitation; air temperature; M-K mutation test; Qinghai Province

湿地是地球表层系统的重要组成部分，湿地与森林、海洋并稱为全球三大生态系统[1]。湿地水生态系统对气候变化较为敏感，气候变化会影响湿地水文、面积、植被群落组成及湿地生态功能等，气候是湿地形成和发育的驱动力[2]。湿地与陆面水文过程联系密切，具有调蓄水资源和涵养水源的重要作用[3]。20世纪80年代中后期到21世纪初，青海省的湿地面积大幅度萎缩，景观结构明显退化，导致江河源区水源涵养和水资源调蓄能力下降[4-5]。21世纪初受全球气候变化影响，全球气温总体呈上升趋势，我国最近60 a气温上升速度为0.23 ℃/10 a，而青藏高原地区气温上升速度达0.37 ℃/10 a，明显高于我国气温上升的平均水平，升温趋势明显[6-8]。2004年以后，青海省降水发生了由枯水期转为丰水期的显著变化，气候出现明显暖湿迹象[9-11]，并且丰水期持续至今。冰川融化、大气降水增多，上游来水增多，河流、湖泊和沼泽湿地的水源得到及时补给，许多濒临退化或已经退化的湿地得到自然恢复[12-14]，尤其是长江、黄河源头和羌塘高原[15-17]的湿地。湿地的萎缩、扩展与周边的生态环境紧密相关，因此笔者基于专项调查数据、水文和气象数据，分析21世纪以来青海省湿地面积的变化及其成因，以期为当地生态环境保护提供参考。

1 研究区自然环境概况

青海省位于我国西北内陆腹地、青藏高原东北部，因境内有我国最大的内陆咸水湖青海湖而得名。青海省是长江、黄河、澜沧江的发源地，故有“江河源”之称，是我国重要的湿地分布区之一。湿地外流河主要分布在东部和南部，属黄河、长江、西南诸河流域，内陆河西北诸河主要包括柴达木盆地水系、青海湖水系、羌塘高原水系、河西内陆河。在地质构造作用下，地貌具有南北高中部低、西高东低的特点，全省平均海拔在3 000 m以上，最高海拔超过6 800 m，最低海拔1 650 m。青海省气候特点以高寒干旱为主，是典型的大陆性高原气候区。多年平均降水量由东南向西北递减，地域差异大。特殊的地理位置、高海拔的地形，使其气候、水文、土壤、植被等自然因素为高原湿地的广泛发育提供了有利条件，省内江河源区地处高寒地带，源头水系和多年冻土广泛发育，是湿地集中分布的重要區域[18]。

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源与处理

湿地面积采用青海省林业和草原局湿地资源第一次和第二次专项调查数据，同时选用全省各流域水文站、雨量站1956—2016年降水和径流61 a序列年值，30个气象站1960—2013年气温逐年数据。水文实测资料系青海省水文水资源测报中心水文整编成果，气象要素数据来自中国气象科学数据共享服务网。

根据全省各流域所有水文站（包括雨量站）1956—2016年降水、径流数据和30个气象站1960—2013年气温观测数据，采用降水、径流和气温的流域平均值序列，分析全省黄河流域、长江流域、西南诸河和西北诸河四大流域水文条件和气候条件的变化特征。

2.2 研究方法

水文、气象序列的变化主要包括年际变化、趋势变化和周期变化，前人常用的分析方法有滑动t检验、有序聚类法、Kendall秩次相关法、小波分析等。周陈超等[19-20]应用线性倾向估计法和累积距平法分析了径流的年际变化和趋势变化;罗栋梁等[21-22]采用M-K检验法对气候要素序列进行突变检测，判断突变年份与气候要素变化趋势。本文运用M-K突变检验法分析降水和气温的异常突变点;运用累积距平法分析典型区域湿地面积对区域气候、水文要素趋势变化的响应;采用线性倾向估计法分析水资源量的年际变化对湿地面积的影响。

UFk为统计量序列，组成一条UF曲线，通过信度检验可得出序列是否有明显的变化趋势。把该方法引用到反序列中，计算得到另一条逆序曲线UB，两条曲线在置信区间内的交点为突变点。给定显著性水平α=0.05，则统计量UF和UB的临界值为±1.96。UF>0，表示序列呈上升趋势;UF<0，表示呈下降趋势;大于临界值1.96或小于临界值-1.96，表示上升或下降趋势明显。

（2）累积距平法。距平用来确定某一序列中的序列值相对于该序列的平均值是偏高还是偏低。累积距平可以反映元素年际变化的阶段性特征。对于序列x，t（t=1，2，…，n）年的累积距平为

式中：a为回归常数;b为回归系数，b为正说明随时间的增大呈上升趋势，b为负说明随时间的增大呈下降趋势。

回归方程的显著性需通过t检验进行判断，其检验统计量t为

式中：r为相关系数。

统计量t服从自由度为（n-2）的t分布。给定显著水平α，若|t|>tα2，则拒绝原假设，认为变化趋势显著。

3 结果与分析

根据湿地资源调查结果，青海省湿地类型主要有河流湿地、湖泊湿地和沼泽湿地3类。其中：河流湿地以河流为中心呈条带状分布;湖泊湿地以湖泊为中心沿湖滨边缘呈环带状分布;沼泽湿地主要是沼泽化草甸，多分布于海拔较高的三江源源头区域，呈斑块状镶嵌分布，接受山脉顶峰的冰雪融水和降水补给，受人类直接影响很小。

3.1 湿地面积变化情况

（1）青海省湿地面积变化。1999年《青海省湿地资源调查报告》[23]表明，湿地资源在100 hm2以上的面积为41 260 km2，其中：永久性河流湿地面积1 076 km2，占总面积的2.61%;永久性湖泊湿地面积12 320 km2，占总面积的29.86%;沼泽化草甸湿地面积27 481 km2，占总面积的66.60%;人工库塘湿地面积383 km2，占总面积的0.93%。2011年《青海省第二次湿地资源调查报告》[24]显示，青海省湿地资源面积100 hm2以上的总面积为50 773 km2，其中：永久性河流湿地面积5 741 km2，占比为11.31%;永久性湖泊湿地面积14 081 km2，占比为27.73%;沼泽化草甸湿地面积30 417 km2，占比为59.91%;人工库塘湿地面积534 km2，占比为1.05%。

从两次调查结果看，2000年以后100 hm2以上的永久性河流湿地面积增加4 665 km2，永久性湖泊湿地面积增加1 761 km2，沼泽化草甸湿地面积增加2 936 km2，人工库塘湿地面积增加151 km2。全省湿地面积显著增加。

（2）典型区域湿地面积变化。青海湖是我国最大的内陆咸水湖，于1992年加入《湿地公约》，列入国际重要湿地，成为我国首批列入国际湿地名录的七大湿地之一。本文根据水位—面积成果表[25]，采用青海湖下社水位站1956—2016年水位观测资料，计算湖泊逐年水面面积。青海湖不同年代水面面积和多年平均水面面积相比，20世纪50—70年代水面面积距平为正值，略高于多年平均值;80年代至今水面面积距平为负值，明显低于多年平均值。青海湖不同年代水面面积变化见表1。

由青海湖年平均水位和水面面积过程线可知，2004年是青海湖水位和面积变化的突变年，青海湖水位从2005年到2016年处于上升过程，同时湖泊面积随着水位的变化呈扩张趋势，见图1。

2005年随着《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》等的实施，天然林资源保护工程和退牧还草工程等的建设，森林生态效益补偿制度等的实施，加强了湿地资源的保护，湿地植被覆盖度有所提高，生态环境开始好转。加之气候暖湿化影响，与2000年初期相比，2016年三江源区的水体和湿地面积均呈增加态势，此外以冰川融水为重要补给水源的羌塘高原湿地面积增加明显，见表2。

3.2 湿地面积变化成因分析

（1）气候水文变化特征。在气候水文变化的诸因子中，降水和气温等对湿地的影响最大，青藏高原2000年以后暖湿化显著，区域降水量有较大幅度增加，湿地的变化与降水的变化有良好的正相关关系[26-28]。同时，以冰川融水为补给水源的湿地对气温变化的响应较为敏感[29]。因此，对青海省四大流域1956—2016年降水和气温的变化趋势予以分析。

采用M-K突變检验法分析青海省四大流域多年平均降水和气温的变化特征。黄河流域、长江流域、西南诸河、西北诸河多年平均降水量序列突变点分别为2003年、2002年、1994年和1997年，2004年后各流域降水量呈增加趋势，其中长江流域和西北诸河降水量增加明显。黄河流域、长江流域、西南诸河、西北诸河多年平均气温序列突变点分别为1993年、1998年、1996年和1989年，1999年后各流域气温上升明显，气温出现突变的时间明显早于降水的。UF值在20世纪末和21世纪初持续上升，降水量出现由少增多的突变，气温出现由干冷转向暖湿的突变。研究区近年来呈暖湿化特征。黄河流域降水量、气温M-K突变检验见图2、图3。

以降水发生突变后的2004年为时间节点，分析1956—2004年和2005—2016年流域降水和径流变化特征。1956—2004年降水量和径流量序列均值较多年均值（1956—2016年序列），黄河流域分别偏少1.3%、1.5%，长江流域偏少2.8%、3.0%，西南诸河偏少0.9%、1.6%，西北诸河偏少3.9%、6.1%，西北诸河减少幅度最大，其次为长江流域。2005—2016年降水量和径流量序列均值较多年均值，黄河流域分别偏多8.8%、4.1%，长江流域偏多11.2%、12.2%，西南诸河偏多3.4%、6.5%，西北诸河偏多17.2%、27.9%，西北诸河水量增加幅度最大，其次为长江流域。2005年以后全省各流域降水量和径流量增加比较明显，见表3。

1960—2013年，各流域不同年代平均气温距平值，1990年以前以负距平为主，1990年以后为正距平，最低值出现在1960—1969年，2000年以后达到最高值，见表4。

（2）典型区域湿地面积对区域气候、水文要素变化的响应。湿地最主要的补给来源是区域降水和径流，降水和径流的变化直接影响湿地面积的变化。从具有实测资料的青海湖湖泊湿地气候、水文要素年际变化累积距平（见图4）看，1969—2004年降水量和径流量累积距平大体为下降趋势，湖泊面积由4 483 km2萎缩到4 196 km2;2005—2016年，降水量和径流量累积距平呈上升趋势，湖泊面积持续增加，至2016年已扩张至4 358 km2。显然湿地面积和降水量、径流量变化过程具有同步性，即湿地面积萎缩较大的时期往往是降水减少的时期，湿地面积扩张的时期往往对应着降水量增加的时期。1969—1987年年均气温累积距平呈下降趋势，1998—2013年，年均气温累积距平呈上升趋势。1998—2004年气温升高，但湖泊面积仍在萎缩，说明气温对以降水补给为主的湖泊面积的影响是间接的。对于非冰川融水补给的湖泊，气温升高将增加流域的地表蒸发量，减少入湖径流补给量，从而使湖泊面积减小。2005年以后气温和湖泊面积都呈上升趋势，原因是气温和地表蒸发量对径流的减少量小于降水变化对径流的增加量。

（3）水资源量变化对湿地面积增加的影响。从空间分布上看，黄河源头和长江源头是水源涵养区，也是我国三江源自然保护区的主要组成部分，区域多为河流、湖泊和沼泽湿地。黄河源头果洛藏族自治州和长江源头玉树藏族自治州是全省沼泽化草甸占比较高的两个区域，分别占全省的18%和60%。从图5可以看出：青海黄河流域降水量呈明显增加趋势，龙羊峡以上和龙羊峡以下降水量倾向率分别为8.212、4.750 mm/10 a，黄河龙羊峡以上区域比龙羊峡以下区域降水增幅大;长江流域通天河上中游年降水量呈明显增加趋势，倾向率分别为11.964、10.035 mm/10 a，通天河上游区域降水量增加较多，下游年降水量呈明显减少趋势，倾向率为-1.658 mm/10 a，均通过了95%的置信度检验。降水量变化是影响径流量变化的主要因素，降水量增加，在一定程度上可以反映其区域陆面产流量的增加，同时说明其区域水源涵养能力提高，降水量的增加对源区湿地面积的增加贡献颇大。

（4）气温变化对湿地面积增加的影响。从全省各流域年平均气温变化情况（见图6）可以看出，年平均气温呈明显上升趋势，黄河流域、长江流域、西南诸河、西北诸河气温倾向率分别为0.347、0.333、0.353、0.415 ℃/10 a。气温与年代的相关系数达到了0.70，通过了0.001的显著性检验，说明年平均气温的上升是非常显著的。从空间分布来看，全省气温升高速率为0.33～0.41 ℃/10 a，其中西北诸河升温幅度最大。青海省年平均气温升速高于我国平均气温升速。

近几十年青藏高原地区升温所引起的气候变暖是20世纪90年代中期以来冰川加速消融的根本原因。随着气候变暖，三江源地区多数冰川出现退缩现象：黄河源区阿尼玛卿冰川面积由1990年的166 km2退缩为2002年的101.94 km2，长江源头格拉丹东地区冰川面积由1992年的931.6 km2退缩为2008年的915.1 km2[30]。全球气候变暖对区域自然生态系统影响较大，冰川退缩、冻土融化，三江源区和羌塘高原以冰雪融水为补给源的湿地面积逐年增加。因此认为，降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湿地，气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湿地。

4 结 论

青海的湿地类型主要是河流湿地、湖泊湿地和沼泽湿地。湖泊湿地和沼泽湿地主要分布在海拔较高的三江源源头区域，多由区域降水和山脉顶峰的冰雪融水提供补给，受人类直接影响很小。21世纪以来青海省湿地面积显著增加，2000年以后100 hm2以上的永久性河流湿地面积增加4 665 km2，永久性湖泊湿地面积增加1 761 km2，沼泽化草甸湿地面积增加2 936 km2;青海湖、鄂陵湖等多数湖泊面积持续扩大。从1998年开始，全省降水量和年平均气温均发生了显著性突变，出现较大幅度增长;1956—2016年黄河、长江源头降水量以8.2～12.0 mm/10 a的速率显著增加，1960—2013年全省年平均气温以0.33～0.41 ℃/10 a的速率上升，气候呈现暖湿化特征。

湿地面积和降水量、径流量变化过程具有同步性，即湿地面积萎缩较大的时期往往是降水减少的时期，湿地面积扩张的时期往往对应着降水量增加的时期;气温对以降水补给为主的湿地影响是间接的。降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湿地，气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湿地。

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【责任编辑 吕艳梅】