达赉湖自然保护区湿地变化特征分析

梅 荣

(呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔 021008)

引言

湿地是地球生态系统的重要组成部分[1]，具有蓄洪防旱、调节气候等多重生态服务功能[2]。湿地不仅是“地球之肾”，更是草原生态的“绿肺”。北方草原区湿地的消减关系到我国生态安全[3]。弄清湿地现状及变化过程，是湿地保护的前提。因此，湿地动态变化及原因分析成为当前备受关注的研究热点[4-5]。目前建立湿地保护区仍然是保护湿地的一种行之有效的方法[6]。

达赉湖保护区同呼伦贝尔草原和大兴安岭森林生态系统一起共同成为了我国北方绿色生态屏障，环境敏感且脆弱，对外界的干扰和破坏反应敏感。学者们更多地以达赉湖为研究对象,运用遥感技术，对湿地变化、驱动方面进行了研究[7-12]。对达赉湖保护区研究主要集中在湿地生物生境保护[13]、生态系统服务价值评价[14]、土地利用[15]等方面，但对整体保护区湿地长时间、总体变化规律的研究仍然缺乏，尤其对不同核心区和缓冲区湿地变化研究还较为少见。本文利用达赉湖自然保护区1976-2018年间5期Landsat卫星遥感影像，在野外考查基础上，人机交互获取各期湿地现状分类图，进而对湿地时空变化进行定量分析，探讨保护区湿地变化的主要类型、转化方向及各功能区湿地的变化情况，研究结果可为合理利用和保护达赉湖保护区湿地提供参考依据，同时进一步丰富了湿地相关研究成果。

1 研究区概况

达赉湖自然保护区是以湿地为保护对象的自然保护区。达赉湖国家级自然保护区位于内蒙古呼伦贝尔市西部，北邻俄罗斯邦，南与蒙古国相接。地理坐标：北纬47°45′50″-49°20′20″；东经116°50′10″-118°10′10″。保护区总面积约7400Km2。保护区是一处从事高原湖泊生态系统演变规律及生物多样性研究的理想场所。达赉湖湿地生态系统与于2002年1月，被拉姆萨尔公约组织批准为国际重要湿地。于2002年11月成为世界生物圈保护区网络成员。保护区湿地主要由永久性淡水湖河、众多季节性湖河、草本沼泽三种湿地类型组成。保护区湿地发生较大变化，湖泊萎缩，湿地消失，草地退化，土地沙化等现象十分突出，生态环境不断恶化，严重威胁了保护区内生物的生存和发展[15]。

图1 达赉湖自然保护区位置示意图

2 研究方法

2.1 数据来源与处理

为了充分反映达赉湖自然保护区长时间湿地动态变化特征，以1976年的MSS遥感数据为基准，考虑到影像的可获取性和后期数据能够以整十年为研究区间，选择1989年、2000年、2010年Landsat TM卫星数据，最后选取2018年的Landsat OLI卫星数据为现状基础数据，进行5期现状分析和4期动态变化监测(数据来源于地理空间数据云http://www.gscloud.cn/)，遥感影像时间主要选择湿地、耕地植被生长较为茂盛的4-10月份，同时考虑整年份、云量影响和湿地面积发生突变的年份。

2.2 湿地分类体系的建立

本文以达赉湖自然保护区作为研究对象，为了研究需要，根据达赉湖自然保护区影像特点和研究区具体特点，借鉴湿地分类研究成果[16,17]，将研究区分为湿地和非湿地。湿地包括河流湿地、湖泊湿地、坑塘水面、内陆滩涂、沼泽湿地。

2.3 研究方法

2.3.1 数据获取过程

大量研究表明4、3、2波段组合能够较好地反映湿地和非湿地信息[18]。因此，本研究用4、3、2波段进行标准假彩色合成，建立湿地解译标志，结合野外调查结果，运用Arc GIS的Intersect空间分析功能，对人机交互解译的各时间段矢量数据进行空间叠加分析，制作地类(湿地)变化转移矩阵和湿地动态变化空间分布图。野外调查选取124验证点对2018年湿地提取精度进行验证，验证精度为87%，总体分类精度可以满足湿地变化研究的要求。各类湿地的解译标志如表1所示。

表1 达赉湖自然保护区湿地分类体系及解译标志

续表1

一级地类二级地类(4波段、3波段、2波段合成)影像特征典型影像照片湿地内陆滩涂分布于湖泊河流旁;灰白色、白色;影像结构较均一沼泽湿地红色、紫黑色、蓝紫色、灰色;边界较清晰,形状不规则;内部结构较粗糙

2.3.2 研究方法

运用动态度指数[19]和马尔科夫(MarKov)转移模型[20]提取达赉湖自然保护区湿地类型的动态变化及湿地类型间转移的数量、比重、来源、去向等信息。

3 结果分析

3.1湿地演化特征分析

达赉湖保护区湿地类型湖泊所占比重最大，其次是沼泽湿地，河流、坑塘水面和内陆滩涂所占比重较小。1976-2018年的42年间，达赉湖自然保护区湿地退化比较严重，湿地总面积减少25026hm2。湿地退化突出表现在湖泊和沼泽湿地的减少，分别减少了20159hm2和6870hm2，如表2。

表2 达赉湖自然保护区1976—2018年湿地面积统计表(hm2/%)

3.2 湿地面积变化的时序特征

1976-1989年的13年间，达赉湖自然保护区湿地总面积略有增加(3497hm2)，以内陆滩涂的变化为主，动态度达22.2%，其它湿地各类型总体变化不大。1989-2000年，达赉湖自然保护区湿地面积略有增加(1701hm2)，以内陆滩涂的增加为主，其它湿地各类型总体面积变化不大。2000-2010年，达赉湖自然保护区湿地减少较明显(36502hm2)，内陆滩涂变化幅度最大，动态度51.3%，除了内陆滩涂外其它湿地类型均减少。2010-2018年，达赉湖自然保护区湿地面积略有增加(6278hm2)，坑塘水面湿地的增加幅度较大，内陆滩涂湿地减少，其它类型湿地有所增加。整体变化趋势为增加—增加—减少—增加趋势，见表3。

表3 达赉湖自然保护区各时段湿地动态度变化(hm2/%)

3.3 湿地空间格局分析

不同类型的湿地变化可用“增加、稳定、减少”3种类型来描述[21]。非水体湿地主要分布在达赉湖东北、西南和沿乌尔逊河到乌兰诺尔至贝尔湖的狭长区域，河流湿地主要分布于乌尔逊河流经区域，主体呈现较稳定的态势，尽管面积有所波动，但变化幅度较小。湖泊湿地主要分布于达赉湖、乌兰诺尔和贝尔湖，呈现出减少—增加—减少—增加变化趋势。内陆滩涂主要分布于湖泊湿地附近，呈现增加—减少—增加—减少的变化趋势，是变化幅度最大的湿地类型。沼泽湿地的分布较集中，主要分布于达赉湖西南和乌尔逊河两岸，在研究区间呈现波动减少的趋势。坑塘水面则零星分布于各类湿地的周边，面积占总湿地的比重不大，但容易受气候等外界因素的影响，属于比较容易发生变化的湿地类型，详见图2。

图2 达赉湖自然保护区湿地空间分布

3.4 湿地转移分析

分析结果显示，湿地类型内部转换、湿地与非湿地类型转变是达赉湖自然保护区湿地变化的主要形式，如表4显示，与1976年相比，2018年各类湿地类型间均发生了不同程度的转换，有5602 hm2的湖泊湿地转化为内陆滩涂和沼泽湿地。其次为坑塘水面转化为内陆滩涂和沼泽湿地。湿地与非湿地类型转变以湿地转化为非湿地为主，各类型湿地均不同程度地转化为非湿地，主要发生于湖泊湿地和沼泽湿地转化为非湿地，面积达到26405hm2。而只有2725hm2的非湿地转化为湿地。

表4 1976-2018年达赉湖自然保护区各类型湿地和非湿地间的面积转移矩阵(hm2)

3.5 各功能区湿地的变化

由表5可以看出，达赉湖自然保护区核心区、缓冲区湿地变化不明显，趋于稳定，而实验区总体减少。

核心区：核心区湿地总体呈现减少趋势，2000年至2010年这段是变化最为显著的时段，湿地面积减少了8.5%，从整体变化幅度来看，是变化最为和缓的功能区。

缓冲区：缓冲区在整个保护区中面积最小，但其湿地变化较显著，在2010年至2018年这个时间段动态度最高，动态度-11.5%。

实验区：是达赉湖自然保护区变化最为显著的功能区，同样在2010年至2018年这个时间段动态度最高，动态度-13.1%。

表5 不同功能区各时段湿地动态度变化

4 结论

4.1 达赉湖自然保护区湿地类型以湖泊所占比重最大，其次是沼泽湿地。达赉湖自然保护区湿地退化比较严重，湿地退化主要表现为湖泊湿地和沼泽湿地的减少。

4.2 在1976-2018年期间，达赉湖自然保护区湿地整体变化趋势为增加—增加—减少—增加趋势。整体上看，研究期间湿地的变化幅度不大，动态度较低，但各个时间段变化差异较大，2000-2010年期间是湿地变化最为显著的时期。

4.3 非水体湿地主要分布在达赉湖东北、西南和沿乌尔逊河到乌兰诺尔至贝尔湖的狭长区域，河流湿地主要分布于乌尔逊河流经区域。湖泊湿地主要分布于达赉湖、乌兰诺尔和贝尔湖。内陆滩涂是变化幅度最大的湿地类型。

4.4 在1976-2018年期间，各类湿地类型间均发生了不同程度的转换，主要发生在湖泊湿地转化为内陆滩涂和沼泽湿地，其次为坑塘水面转化为内陆滩涂和沼泽湿地，其他湿地间的转化量较少。湿地与非湿地类型转变以湿地转化为非湿地为主，其中湖泊湿地和沼泽转化为非湿地的比重最大。

4.5 达赉湖自然保护区核心区、缓冲区湿地变化不明显，较为稳定，而实验区湿地总体减少。