近20年北部湾滨海湿地景观格局变化分析

陈思帆，杨爱霞，邓 凯，梁桂仙，周俞含，农艳群，邱洪巾

(北部湾大学 资源与环境学院，广西 钦州 535011)

1 引言

滨海湿地位于海陆相互交汇地带，受陆地生态系统与海洋生态系统两方面的作用。在提供盐类物质、旅游与海洋生物资源的同时对维持生物多样性具有重要意义[1]。经济社会的高速发展和人类生产活动的日益频繁深刻地影响着下垫面的变化,使得土地利用与景观格局发生改变[2]，滨海湿地作为全球湿地重要组成部分具备重要生态环境效益与现实经济效益，受国内外学者广泛关注，并开展了大量土地利用变化，景观格局演变研究[3～12]。我国湿地类型众多，滨海湿地是重要组成部分。本文针对广西沿海3个典型滨海湿地分布区，基于支持向量机分类法对其2000年来3个时期遥感影像进行分类，分析景观格局时空变化。

2 研究区概况

北部湾滨海区域河流众多，水热充足，多泥沙沉积，滩涂面积较大，红树林为滨海区域特色物种。珍珠港、钦江口、丹兜海红树林分布集中，故此将这3个区域作为研究区。

图1以海岸线为中心向海一侧做2 km的缓冲区与陆地区域合并为研究区。

图1 研究区地理位置

3 数据与方法

3.1 数据来源

研究所需要的遥感影像均是从地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)下载而来，云量均小于10%，且影像成像时间为10～12月左右，包括2000年11月30日与12月6日Landsat7 ETM遥感影像，2006年11月30日landsat-5 TM遥感影像，因2006年部分研究区受云层影响，故用2005年11月21日landsat-5 TM代替部分研究区图像，2017年数据采用12月8日和10月28日Landsat-8 OLI卫星影像，分辨率均为30 m，均已进行辐射定标，大气校正，图像裁剪等预处理。

3.2 研究方法

3.2.1 土地利用分类方法

采用支持向量机算法，参考《湿地公约》与有关文献[13]，根据研究目的，结合广西滨海湿地土地利用开发特点，将广西滨海湿地土地类型分为红树林、互花米草、养殖水塘、自然水域、耕地、建设用地、林地七大类。利用Google earth找出各区相应历史影像进行随机采点生成感兴趣区辅加以实地野外考察数据进行精度验证，结果表明，各期各区域的各地类精度均大于80%，Kappa系数大于85%，符合精度要求。

3.2.3 土地利用动态度

土地利用动态度能反映某一区域在某一时间范围内土地利用类型的变化强烈程度[14]，本次研究采用单一土地利用动态模型。

(1)

式(1)中：k为某类土地类型变化动态度；Ub为终期土地数量；Ua为初期土地数量；n为初期和末期跨越的时间长度，单位为年。

3.2.4 土地利用转换矩阵

土地利用转换矩阵能从定量上反映某一区域各土地利用类型之间相互转换情况[15]。本次研究选择利用ArcGIS10.5分别得到各区域土地利用转变矩阵。

3.2.5 景观格局指数

本次研究利用Fragstats4.2软件，根据有关文献[16～18]，结合具体情况选择用CONTAG(Concagion)反映景观中不同类型斑块的聚集或扩展程度，SHDI(Shannon′s diversity index)反映景观的异质性，NP(Number of patches)反映破碎化程度，AI(Aggregation index)反映同类型地块的相邻程度，同类型斑块越分布越紧密聚指数越高[24]。

4 结果与分析

4.1 土地利用状况与变化

由图2可知，珍珠港区域红树林斑块2000-2017年间逐渐破碎，小斑块增多。由表1可知，自然湿地与人工湿地面积都有一定程度萎缩。钦江入海口区域耕地占地最多，养殖水塘先增后减，总体上呈增长状态，面积占比较大。建设用地呈持续增长状态，由图3可知，道路建设用地增多，人造地表向海域一带延伸。红树林面积占比重最小，但一直处于持续增长态势。空间上，河口西侧养殖水塘增多，耕地向后方缩退，养殖水塘同时也向水域一侧扩展。表1与图4知，丹兜海区域红树林面积总体变化不大，互花米草面积增大，空间分布上由在东南侧向北蔓延，珍珠港与钦江口区域目前无此分布。

图3 钦江口土地利用类型

图4 丹兜海土地利用类型

表1 2000、2006、2017年各区域地类面积

图2 珍珠港土地利用类型

4.2 土地利用单一动态度和转换

由表2知，2000～2017年期间，珍珠港自然湿地与人工湿地都呈现略减退状态，钦江口区域自然湿地处增长状态，养殖水塘总体上增长。南流江口红树林在2000～2006年间略减少，2006～2017年增长较快。互花米草作为侵略物种在2000～2006年动态度为-1.28%，可见得到生长得到控制，2006～2017年期间动态度为14.03%，呈现复发态势，养殖水塘增长快速。铁山港2006～2017年期间自然湿地与人工湿地处于衰减态势，丹兜海区域红树林动态变化不大，互花米草从一直处于增长状态。

表2 2000～2017年各区域单一土地利用动态度 %

由表3可知，珍珠港区域2000～2017年耕地转出最多，主要转变为养殖水塘和建设用地与一部分林地。其次是红树林转出最多，共转出3.7 km2，红树林处于减退状态，其主要转出地类除自然水域占主要，养殖水塘占一部分，说明养殖水塘对红树林栖息地造成了影响。养殖水塘被转入最多。

表3 2000～2017年珍珠港土地利用转移矩阵 km2

由表4知，钦江口区域各地类不同程度向建设用地转入，说明城市化不断发展，对外经济交流的需要，建设用地不断增多，并向海域延伸填海造陆修建人造地表进行港口建设。红树林主要由自然水域转入，说明进十几年来对环境的重视，对红树林进行了保护与人工栽植，使得红树林生长范围扩大。养殖水塘范围增大，主要为耕地转入，反映出此地主要农业结构由种植业向养殖业的转变，而有一部分为自然水域转入，说明有人为向海域扩大养殖水塘，围海造田行为。

表4 2000～2017年钦江口土地利用转移矩阵 km2

由表5知，丹兜海区域养殖水塘范围扩大，主要由耕地转入，红树林转出大于转入，主要转变为自然水域，一部分转变为建设用地与互花米草。互花米草繁殖范围扩大。

表5 2000～2017年丹兜海土地利用转移矩阵 km2

4.3 景观格局变化特征

由表6可知，珍珠港区域红树林斑块数量先增多后略减，聚集度保持在90以上，聚集度较高，总体变化不明显。耕地、建设用地与林地斑块数量增加明显，耕地聚集度持续下降，景观水平上蔓延度指数与香农多样性指数变化不明显。

表6 三大研究区域景观格局指数

钦江口区域红树林斑块数量总体增加，聚集度指数增高。景观水平上，蔓延度指数持续下降，香农多样性指数持续上升，说明该区域近年来土地利用多样化程度，景观破碎化程度持续增高。

丹兜海区域蔓延度指数在50～60之间，香农多样性指数均总体增高，各地类斑块数量总体增加，区域土地利用多样化程度有增高。

5 结论

2000～2017年3个典型研究区在土地利用变化与景观格局方面差异与相似并存。珍珠港与丹兜海区域红树林都有不同程度减少，钦江口相反，17年间红树林总体面积增加。珍珠港，钦江口区域耕地都呈减少趋势，养殖水塘面积增长快，各区域相当部分耕地向养殖水塘转变。红树林主要向养殖水塘与建设用地转变或退化，一部分红树林转变为互花米草。红树林与养殖水塘聚集度指数依然较高，由于其他景观类型破碎化程度高，区域各地类斑块数量增加明显，整体景观破碎化依然严重。互花米草作为入侵物种在空间分布上存在差异，本研究中主要分布于丹兜海，位于广西北部湾沿海西部地区的珍珠港和及钦江口尚未发现。