辽宁省凌河口湿地景观破碎化分析

辽宁省凌河口湿地景观破碎化分析摘要:凌河口湿地是省级保护区,作为辽河三角洲湿地的重要组成部分,它不仅是我国河口湿地的典型区域,也是国际上重要的滨海湿地之一。

利用凌河口湿地2000年、2005年和2009年的卫星遥感图作为基本信息源,在GIS支持下对卫片进行了解译,并在此基础上选取多样性指数、优势度指数、景观斑块密度、景观香农多样性指数等主要景观破碎化指数,定量的分析了凌河口湿地的景观破碎化特征。

研究结果表明,从2000年到2009年,多样性指数、景观斑块密度、景观香农多样性指数均呈下降趋势,但2005年出现高峰,湿地的景观多样性急剧增加,各类型所占的比例差异减小,造成湿地景观的急剧变化。

但到了2009年,各个指数开始回落,由此分析得出,这个时期的景观多样性在减少,景观破碎化程度趋于缓和,景观的连续性和整体性好于2005年。

关键词:凌河口湿地景观破碎化景观指数景观破碎化(landscape pattern fragmentation)是指由于自然或人为因素的干扰所导致的景观由简单趋向于复杂的过程,即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体[1]。

在景观生态学上,可以借助GIS软件获取数据,并对这些指数进行计算,还可以应用Excel,Visual Foxpro等进行分析和统计。

采用RS和GIS 技术,对凌河口湿地两个时期的景观空间格局及其动态变化进行系统分析,为科学利用湿地资源,协调研究区经济发展和建设健康的湿地生态系统提供科学依据。

景观破碎化会改变生态系统中一系列的重要关系,严重影响生物的多样性和生态系统功能的发挥。

凌河口湿地是省级保护区,作为辽河三角洲湿地的重要组成部分,它不仅是我国河口湿地的典型区域,也是国际上重要的滨海湿地之一。

研究凌河口湿地的景观破碎化程度,有利于景观多样性的保护和开发及为湿地管理和建设提供基础资料。

近年来,人类活动在各个层次上给生物多样性造成巨大的影响,景观破碎化生生境破坏是物种灭绝速率加快的主要原因。

从景观生态学角度上,不同土地利用方式的组合形成了不同的景观和景观结构[2],旨在揭示凌河口湿地的景观破碎化程度,为土地利用的景观生态规划提供基础数据。

1 研究区域概况凌河口湿地保护区是省级自然保护区,地理坐标为东经121°00′～121°30′,北纬40°45′～41°00′。

凌河口湿地是大凌河河口、小凌河河口及其曲折的潮间滩和咸水湖构成的沿海湿地,位于凌海境内,东起大凌河口,西到小凌河口,海岸线长69.3km,区划面积约为8.58万hm2,属滨海湿地复合生态系统。

主要保护对象是湿地生态系统、候鸟、西太平洋斑海豹。

每年经凌河口湿地迁徙的鸟类达7万余只,是国际上重要的候鸟停歇地,也是世界濒危鸟类黑嘴鸥的主要栖息地和丹顶鹤繁殖的最南限,并且该地区位于东北亚鸟类迁徙通道上,生物物种的多样性十分丰富,有野生动植物共计239科1024种。

凌河口湿地年平均降水量608.9mm,年平均蒸发量1972.6mm,年平均日照时数2808.2h。

这里有大面积海洋、滩涂、沼泽地等形成的湿地,湿地经济效益以渔产、蓄水、晒盐和海水养虾为主。

凌河口湿地生态资源丰富,不仅具有经济价值,而且具有重要的生态和科学研究价值[3]。

2 研究方法2.1 土地利用的景观分类本文景观类型的划分依据目前土地部门所划分的土地利用现状分类办法,结合本研究区的特点,将凌河口湿地土地利用景观要素分为林地、湖泊-养殖塘、居民地、芦苇沼泽、旱地、水田、滩涂及河流八类。

2.2 技术路线研究的主要步骤有:资料收集整理、遥感影像处理、湿地信息解译、建立研究区图形和属性数据库、湿地分布与景观动态演变分析。

2.3 基础资料本次主要基础数据是2000年30m分辨率、2005年8m分辨率和2009年30m分辨率的TM影像作为基础资料,以RS和GIS为技术平台,利用ERDAS8.6对TM影像进行大气校正、几何纠正、信息增强等处理。

非遥感数据包括行政界限图、水系图和大凌河地区以往的调查资料、相关材料、研究成果等以及各种涉及地质、植被、土壤、气象、水文、区域地理概况、社会经济因素等多方面资料。

利用ArcView 软件的空间分析功能,对湿地景观进行计算和分析,获取了相应的空间属性信息(见表1),进而对研究区进行湿地景观格局分析。

3 景观空间格局指标目前用来分析和解释景观格局的指数多达100多个,但是景观结构之间有高度的相关性。

根据相关分析,本文选定了4个既相互独立,又能全面描述景观格局的景观指数。

(1)多样性指数(H)。

表示景观类型的复杂程度。

H的大小反映景观要素的多少和各景观要素所占比例的变化。

当景观由单一要素构成时,景观是均质的,H值为0；当景观由两个以上元素构成时,若各类斑块所占的面积比例相等,则H值最高[4]。

计算公式为:式中:Pi为第i类景观类型所占的面积比例；m为景观类型的数目。

(2)优势度指数(D)。

用来表示景观多样性对最大样性的偏离程度或描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度。

当H= Hmax时,D 值为0；当优势度D越大,表明景观只受一个或少数几个类型支配；D 值越小,表示景观由多个面积相近的斑块类型组成。

优势度指数与多样性指数成反比,多样性指数越大,优势度指数越小[5]。

计算公式为:式中:Hmax为各类型景观所占比例相等的情况下景观的最大多样性指数,Hmax=log2m；其余符号同上式。

(3)景观斑块密度(PD)。

类型斑块数与景观面积之比表示景观基质被该类型斑分割的程度,即这一景观组分在整个景观上的斑块密度。

PD值越大,则景观类型被边界割裂的程度越高,表明该景观要素类型或该景观的破碎化程度愈高；反之,景观类型保存完好,连通性高[6]。

式中:PD为斑块密度；N为研究区景观斑块总数或某景观要素斑块类型的斑块数目；A为研究区总面积或某景观斑块类型的面积。

(4)景观香农多样性指数(SHDI)。

反映一种基于信息理论的测量指数,在一个景观系统中,土地利用越丰富,破碎化程度越高,计算出的值也就越高[7]。

计算公式为:式中:Pi为第i类景观类型所占的面积比例；m为景观类型的数目。

4 计算结果分析4.1 计算结果通过在矢量数据库中提取景观类型的面积的相关信息,在Excel 软件下依据上述计算模型对景观破碎化指标进行计算,结果见表2。

4.2 景观总体特征该区域分为了8种景观斑块类型,15种景观斑块类型,斑块数目分别为384个、386个和212个,在这些斑块类型中,林地景观占4个,占区域总面积的4.0%、2.9%和1.2%；河流景观1个,占区域总面积的4.8%、4.4%和2.4%；湖泊-养殖塘景观占2个,占区域总面积的11.6%、12.1%和19.6%；居民地景观占3个,占区域总面积的9.3%、15.1%和6.9%；芦苇沼泽景观1个,占区域总面积的7.5%、9.5%和8.4%；旱地景观1个,占区域总面积的33.8%、33.5%和32.4%；水田景观1个,占区域总面积的17.8%、11.3%和20.6%；滩涂景观2个,占区域总面积的11.3%、11.3%和8.5%。

由此可知,凌河口湿地土地利用的景观基质为旱田,且斑块规模较大,其次为水田、滩涂；居民地的面积虽然不是很大,但斑块数量在景观类型中居首位,表明居民地景观斑块规模较小并且分布比较分散。

4.3 湿地内部破碎化分析从表2可以看出,2000年到2009年,凌河口湿地的多样性指数从2.681降为2.531,景观斑块密度从0.447降为0.247,香农多样性指数从1.853降为1.754,但在2005年,多样性指数为2.687,景观斑块密度为0.451,香农多样性指数为1.863,出现了一个小小的高峰。

从各个指数的含义来看,说明在2000年到2005年期间,湿地的景观多样性急剧增加,整体斑块密度增大,土地利用丰富,景观的破碎化程度加重,各类型所占的比例差异减小,表明在这期间,人类的干预加大,活动频繁,造成湿地景观的急剧变化。

从优势度指数的意义来看,优势度D越大,表明景观只受一个或少数几个类型支配；D值越小,表示景观由多个面积相近的斑块类型组成。

由此表明,湿地中占优势地位的景观类型面积在逐步减小,各景观类型趋于平衡。

在2005年到2009年期间,多样性指数、景观斑块密度和香农多样性指数都开始回落,有这些数据分析得出,这个时期的景观多样性在减少,景观破碎化程度趋于缓和,其中的一些占优势的景观类型得到了有效的巩固,景观的连续性和整体性好于2005年。

5 结语本文借助遥感和地理信息系统空间分析技术,对湿地资源进行了分析和监测。

景观格局相互转化分析结果显示,研究区的资源总量有进一步下降的趋势。

研究结果表明,2000年到2009年期间,凌河口湿地土地利用的景观基质为旱田,且斑块规模较大,其次为水田、滩涂；居民地的斑块数量在景观类型中居首位,表明居民地景观斑块规模较小并且分布比较分散。

研究中发现,2005年研究区域景观的多样性加大,但是整体性和连续性都降低,同时景观的破碎化程度加大,表明在这一时期,人工对湿地的干扰程度比较大,影响了湿地的生态平衡。

但是到了2009年,湿地的整体性和连续性开始恢复,稳定性增大,生态环境要好于2005年,由此可知,国家和地方的经济调控政策以及人民群众保护环境的意识,起到了重要的作用。

近年来,人们对湿地生态系统保护重视不够,导致湿地面积大量减少。

今后,凌河口湿地的开发力度会更大,因此湿地保护也将面临更大的压力,需要在积极发展经济的同时,加强湿地生态保护,做到可持续发展。

参考文献[1]由畅,周永斌,于丽芬,等.景观破碎化数量分析方法概述[J].中国农学通报,2006,22(5):146～151.[2]周再知,蔡满堂,肖笃宁,等.乡村土地利用与景观格局动态变化研究[J].林业科学研究,1999,12(6):599～605.[3]李新香.凌河口湿地科学考察[J].辽宁林业科技,2004(1):34～35.[4]王胜.景观结构特征数量化方法概述[J].河北林果研究,1999,14(2):126～132.[5]李详,王心源,等.基于GIS的安庆武昌湖湿地景观格局演变研究[J].中国水土保持,2006(5):44～46.[6]周再知,蔡满堂,许勇太.乡村土地利用与景观格局动态变化研究[J].林业科学研究,1999,12(6):599～605.[7]周连义,江南,吕恒,等.长江南京段湿地景观格局变化特征[J].资源科学,2006(5):24～29.[8]钟其棋,郑彩红,等.基于TM影像的闽江口湿地信息提取及其动态变化分析[J].国土资源遥感,2008,75:38～41.[9]宪礼,布仁仓,胡远满,等.辽河三角洲湿地的景观破碎化分析[J].应用生态学报,1996,7(3):299～304.。