1980年以来5个时期渭南市湿地面积、景观指数及其变化

2021-07-19丁鹏程刘波张金瑕于冰王宁宁齐建锋王毅勇

林业科技 2021年3期

丁鹏程刘波张金瑕于冰王宁宁齐建锋王毅勇

摘要：采用动态度、质心分析法和景观指数法，研究5个时期渭南市各类型湿地面积及其变化、质心分布动态和湿地景观动态变化，其结果表明：5个时期渭南市湿地总面积总体减少，动态量变化最大的是大荔县;滩地、水库坑塘、沼泽地和水田是受干扰比较严重的湿地类型;总体上湿地的质心由南向北移动，整体呈现“西进北移”的态势，且5个时期渭南市湿地质心均位于大荔县内;湿地景观形状简单化、类型呈现多样化和复杂化，湿地景观退化，湿地破碎化显著。

关键词：湿地; 动态度; 质心迁移; 景观指数; 渭南市

中图分类号： X 37 文献标识码： A 文章编号：1001 - 9499（2021）03 - 0041 - 05

湿地被喻为“地球之肾”，是地球系统中最富生物多样性的生态系统和人类活动中最重要的生存环境之一，在涵养水源、保持生物多样性、调节区域小气候等方面具有重要的意义[ 1 - 3 ]。湿地动态变化一直是地理学和景观生态学领域的研究热点[ 4 - 5 ]，在气候变化和人口迅速增长的背景下，因不合理经济开发和人类活动，导致湿地环境遭受前所未有的干扰和破坏，湿地生态环境受到严重影响[ 6 ]。

渭南市湿地类型丰富多樣，是陕西省辖区内面积最大的湿地区域，也是我国黄河中游地区最重要的湿地之一。本研究利用38年土地利用现状的遥感监测数据，应用Arcgis10.2软件根据土地利用数据30 m精度二级分类提取6种湿地类型（水田、河渠、滩地、水库河塘、湖泊、沼泽）并进行质心迁移计算，利用Fragstats4.0软件根据研究不同目的选取不同景观指数，将分类后的湿地进行景观格局量化，计算出各湿地景观指标，分析湿地被开发和利用的状况，以期为渭南市的湿地保护和恢复提供基础依据。

1 研究区概况

渭南市地处陕西省关中平原东部，属暖温带大陆性半干旱半湿润季风气候，是陕西省面积最大的湿地区域，也是我国黄河中游地区面积最大的湿地之一。目前，渭南市有省级湿地自然保护区1个;国家湿地公园11个，其中：试点建设9个，正式挂牌2个。湿地公园数量居全省之首，湿地保护率达到72.6%。

2 研究方法

2. 1 数据

1980年、1990年、2000年、2010年和2018年土地利用现状遥感监测数据;中科院资源环境科学与数据中心提供的中国1980年以来逐年年气温和降水量空间插值数据集;黄土高原科学数据中心的1901～2017年中国1km分辨率逐月降水量数据集;《渭南市统计年鉴（2007～2017）》提供的社会经济数据。

2. 2 方法

本研究在上述数据分类基础上运用Arcgis10.2获取水田、河渠、湖泊、水库坑塘、滩地和沼泽地数据。

采用动态度和质心分析方法[ 10 - 11 ]，研究4个时期湿地的面积分布动态变化。

根据陕西湿地分布特点，采用景观指数[ 12 - 18 ]分析方法，选取斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、平均斑块形状指数（SHAPE-MN）、蔓延度指数（CONTAG）、香浓多样性指数（SHDI）和均匀度指数（SHEI） 7个指标进行景观格局分析（表1），研究渭南市湿地景观动态变化。

3 结果分析

3. 1 5个时期湿地的分布变化

由渭南市湿地类型变化（图1）可知：与1980年相比，1990年湿地总面积减少较少，主要面积减少最多且变化最大的滩地，且减少面积的主要分布在大荔县、合阳县和临渭区，而其他市区县均增加。水田面积增加最多，且主要分布在大荔县，面积减少主要分布在华州区和澄城县，其他区县没有变化;沼泽地、河渠、水库坑塘和湖泊，主要的变化区域是合阳县和大荔县。

与1990年相比，2000年湿地总面积略有增加，主要增加的是水库坑塘和湖泊，而沼泽地、河渠、滩地和水田在减少。水库坑塘面积增加主要分布在合阳县、大荔县和韩城市;湖泊面积增加主要分布在合阳县;沼泽地面积减少主要分布在合阳、和大荔县和蒲城县;河渠面积减少主要分布在大荔县、合阳县、华州区和临渭区，但韩城市面积增加较多，滩地面积减少主要分布在韩城市和华阴市，大荔县、合阳县、潼关县、临渭区和华州区面积增加;水田面积减少主要分布在大荔县和华州区。

与2000年相比，2010年湿地总面积减少显著，滩地减少明显，而水田、河渠与湖泊有所增加，水库坑塘和沼泽地增加。面积减少的滩地主要分布在韩城市、合阳县、临渭区、潼关县和华阴市;面积减少的水田主要分布在大荔县;面积减少的河渠主要分布在韩城市、临渭区和蒲城县;湖泊面积减少主要分布在大荔县、合阳县和临渭区。

与2010年相比，2018年湿地总面积略有增加，主要是沼泽增加显著，滩地和水库坑塘次之，水田、河渠和湖泊面积减少。面积增加的沼泽地主要分布在合阳县和韩城市;面积增加的滩地主要分布在大荔县、临渭区和华阴市，但韩城市和合阳县面积也减少显著。

通过对比可以看出：滩地、水库坑塘、沼泽地和水田是受干扰比较严重的湿地类型，其中，以分布在大荔县、合阳县和韩城市的滩地、沼泽地和水田受干扰最严重。

与1980年相比，2018年研究区湿地总面积减少约32 km2，减少面积占1980年湿地总面积的7.7%;每年减少0.84 km2，动态量变化最大的是大荔县，合阳县、韩城市和华阴市次之，变动量分别是26.99、14.48、-11.21、-8.39 km2。

3. 2 湿地质心变化

由渭南市湿地质心变化（图2）可知：总体上渭南市湿地的质心由南向北移动，整体呈现“西进北移”的态势，且5个时期渭南市湿地质心均位于大荔县内。1980～1990年，湿地质心从最南端向东偏北方向移动达到最北端;1990～2000年，湿地质心向东偏南方向移动达到最东端;2000～2010年，湿地质心向西偏南方向移动;2010～2018年，湿地质心向西偏南方向移动，达到最西端。根据湿地质心移动方向，可以将湿地质心移动轨迹大致分为3个阶段，第1个阶段是1980～1990年，湿地质心移动方向是朝东北方向;第2个阶段是1990～2000年，湿地质心移动方向是朝东南方向;第3个阶段是2000～2018年，湿地质心移动方向是朝西南方向移动。

3. 3 景观指数变化分析

由各景观指标变化（图3）可知：1980～2018年，斑块个数（NP）总体上呈现持续增涨趋势，斑块个数由1980年的281个增加到2018年的428个，共增加147个，说明研究区内景观区域个数增加147个，湿地持续退化，湿地破碎化显著。斑块个数变化大致分为3个阶段，1980～1990年，斑块个数共增加23个，总体上呈缓慢增加趋势，这一时期湿地缓慢退化;1990～2000年，斑块个数共减少2个，总体上呈相对缓慢减少趋势，这一时期湿地退化趋势相对稳定;2000～2018年，斑块个数共增加126个，总体上呈现快速增加趋势;1980～2018年，斑块密度（PD）总体上呈现增加趋势，变化趋势与变化阶段与斑块个数一致，斑块密度由1980年的0.009 3变化到2018年的0.014 2。两者都说明研究区内景观区域个数增加，湿地景观类型由单一化向多样化、复杂化转变，且持续退化，湿地破碎化显著。

最大斑块指数（LPI）总体上呈波动下降趋势，1980～2018年，5期最大斑块指数分别是0.123、0.223 8、0.229 2、0.202和0.202 2。最大斑块指数大致分为3个阶段，第1阶段，1980～2000年总体呈显著上升趋势，但1980～1990年上升趋势快于1990～2000年;第2阶段，2000～2010年总体呈大幅度下降趋势，变化显著;第3阶段，2010～2018年总体呈小幅度上升，变化趋势小。表明研究区优势区优势弱化，优势湿地类型优势地位下降，被其他类型所取代。

平均斑块形状指数（SHAP-MN）总体上呈波动下降，大致分为3个阶段，第1阶段，1980～ 2000年总体呈显著下降趋势，但1980～1990年下降趋势快于1990～2000年;第2阶段，2000～2010年总体呈大幅度上升趋势，变化显著;第3阶段，2010～ 2018年总体呈快速下降，变化趋势基本与最大斑块指数相反，平均斑块形状指数越大表明景观形状越复杂，说明研究区湿地景观形状简单化，湿地退化严重。

蔓延度指数（CONTAG）总体上呈大幅度持续性下降，蔓延度指数由1980年的57.092 4下降到2018年的54.301 7，但1990～2000年下降趋势明显慢于其它时期。蔓延度指数下降说明湿地景观类型在研究区整体所占比例持续下降，表明研究区内各单一类型占景观面积比例在持续缩小，各湿地类型景观面积减少。

香浓多样性指数（SHDI）总体上呈持续增长趋势，1980～2018年，香浓多样性指数由1980年的1.489 2变化到2018年的1.559 5，说明景观类型的多样化和复杂化，变化大致可分为两个阶段，1980～2010年，1980～2010年，相对缓慢增长，2010～

2018年急速增长。香浓多样性指数越高表明景观多样性越大，研究区内景观呈现多样化和复杂化。

均匀度指数（SHEI）均匀度指数越大，说明景观只受一个或者几个类型所支配，均匀度指数变化趋势与香浓多样性指数变化趋势和变化阶段一致，均匀度指数由1980年的0.831 1变化到2018年的0.8704，表明研究区内景观由一种类型或几种类型支配向更多种类型支配。两者都说明湿地景观类型呈现多样化和复杂化，研究区内湿地景观持续退化，湿地破碎化显著。

以上景观指数均反映出渭南市景观类型增加，各湿地类型景观面积减少，优势湿地类型优势地位下降，湿地景观形状简单化，湿地景观类型呈现多样化和复杂化，湿地景观严重退化，湿地破碎化显著。

4 结论

4. 1 渭南市湿地主要分布在大荔县、合阳县、华州区和韩城市，水田、河渠与滩地总面积最多，水库坑塘与河渠分布最广，大荔县和合阳县6类湿地类型均有分布且面积最多。1980～2018年，湿地总面积减少约32 km2，减少最多的分布在大荔县和合阳县，分别减少26.99 km2和14.48 km2。

4. 2 渭南市湿地的质心总体上由南向北移动，整体呈现“西进北移”的态势，且5个时期渭南市湿地质心均位于大荔县内。湿地质心移动轨迹大致分为3个阶段，第1個阶段是1980～1990年，湿地质心移动方向是朝东北方向;第2个阶段是1990～

2000年，湿地质心移动方向是朝东南方向;第3个阶段是2000～2018年，湿地质心移动方向是朝西南方向移动。

4. 3 渭南市的湿地景观类型增加，各湿地类型景观面积减少，优势湿地类型优势地位下降，湿地景观形状简单化，湿地景观类型呈现多样化和复杂化，湿地景观严重退化，湿地破碎化显著。

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