楊 丹， 王文杰， 吳秀芹， 蔣衛(wèi)國， 張 歡

1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院， 北京 100083 2.北京林業(yè)大學(xué), 水土保持國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100083 3.生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心， 北京 100012 4.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部， 北京 100875

穩(wěn)態(tài)是指在一定時(shí)空尺度上，生態(tài)系統(tǒng)保持其結(jié)構(gòu)和功能不變的狀態(tài). 這表明生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育具有階段性以及相對(duì)穩(wěn)定的暫態(tài)，這些暫態(tài)之間的非線性變化稱為穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變(regime shift)，具體表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)在一定范圍內(nèi)響應(yīng)相當(dāng)遲緩，接近某一臨界水平時(shí)則會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的響應(yīng)[1]. 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是多穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，多穩(wěn)態(tài)是指在相同的外界環(huán)境條件下，生態(tài)系統(tǒng)有可能出現(xiàn)兩種或多種結(jié)構(gòu)與功能不同的穩(wěn)定狀態(tài)[2]. 任何外部干擾都可能導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變而進(jìn)入管理者不希望的狀態(tài)，即使在沒有人為干擾的情況下，逐漸變化的環(huán)境條件(如營養(yǎng)負(fù)荷、氣候變化、生境破碎化等)也可能超過閾值水平，從而誘發(fā)系統(tǒng)的突然響應(yīng). 當(dāng)對(duì)人類有益的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)減少時(shí)，系統(tǒng)新的穩(wěn)態(tài)可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響[3-4]，例如，淡水湖轉(zhuǎn)變?yōu)楦粻I養(yǎng)化而導(dǎo)致生物多樣性枯竭. 而將系統(tǒng)恢復(fù)到以前的狀態(tài)可能會(huì)很復(fù)雜，耗費(fèi)巨大，有時(shí)甚至是不可能的[5-6]. 因此，多穩(wěn)態(tài)的研究不僅有重要的生態(tài)學(xué)理論意義，還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理者和決策者有早期預(yù)警的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義[7].

多穩(wěn)態(tài)研究多是基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型建立虛擬生態(tài)系統(tǒng)的理論模型[8-9]、淺水湖泊的多穩(wěn)態(tài)特征[10-11]和基于多穩(wěn)態(tài)概念的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)力等研究[1]. 目前，國內(nèi)外也有不少學(xué)者專注于研究與多穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)的彈性. 彈性(resilience)的概念是由加拿大生態(tài)學(xué)家Holling[9]在1973年引入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，是指系統(tǒng)在經(jīng)歷變化時(shí)吸收擾動(dòng)并保持其結(jié)構(gòu)和功能的能力[12-13]. 由于生態(tài)系統(tǒng)存在多穩(wěn)態(tài)，并且生態(tài)系統(tǒng)始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，因此彈性作為某一穩(wěn)態(tài)對(duì)干擾的承受能力，它并不是一個(gè)定值，而是具有動(dòng)態(tài)性[14-15]. 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的彈性增加時(shí)，系統(tǒng)對(duì)干擾事件的耐受性更強(qiáng)，而彈性的降低則增加了系統(tǒng)對(duì)以前可能承受的較小干擾的脆弱性. 因此，有必要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行彈性管理，并在系統(tǒng)受到干擾和根本改變之前采取措施，使生態(tài)系統(tǒng)朝著有利于人類的方向發(fā)展[16-18].

京津冀地區(qū)是我國的首都經(jīng)濟(jì)圈，也是華北平原重要的生態(tài)屏障[19]. 在京津冀協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略背景下，保證京津冀地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展勢(shì)在必行[20]. 濕地因易受外界干擾而改變，是京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境的重點(diǎn)保護(hù)類型. 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)價(jià)，不能僅依據(jù)單一的植被覆蓋率水平或單一水資源量的多少[21].雖然彈性這一概念的管理價(jià)值已被人們接受[22]，但對(duì)于彈性的研究主要集中在概念及案例分析方面，定量研究相對(duì)較少[23-25]，生態(tài)系統(tǒng)彈性的測(cè)定成為進(jìn)一步探討彈性的切入點(diǎn)[26]. 同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的指示變量是穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的探測(cè)及彈性定量化測(cè)度的前提，但由于缺乏適宜的長期指標(biāo)數(shù)據(jù)，使其成為穩(wěn)態(tài)和彈性測(cè)試的制約因素，遙感數(shù)據(jù)的長時(shí)間序列彌補(bǔ)了這一缺陷，為定量研究和描述穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與彈性變化提供了多時(shí)序的數(shù)據(jù)源.

內(nèi)陸湖泊被稱為氣候變化的指標(biāo)器[27]，河北壩上地區(qū)的內(nèi)陸湖泊近些年受氣候變化和人類活動(dòng)的影響呈持續(xù)萎縮的狀態(tài)，折射出該區(qū)域的水資源問題. 安固里淖作為華北第一大高原內(nèi)陸湖泊，研究其濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變及彈性變化，并分析濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與生態(tài)彈性對(duì)氣候變化的響應(yīng)，不僅可以還原壩上內(nèi)陸湖泊濕地的典型退化過程，還可對(duì)區(qū)域濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和保護(hù)恢復(fù)提供一定的科學(xué)依據(jù)，對(duì)京津冀地區(qū)保障濕地生態(tài)系統(tǒng)安全及環(huán)境容量空間擴(kuò)展具有重要意義[2,28].

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

安固里淖濕地(114°20′E～114°27′E、41°18′N～41°24′N)位于河北省壩上張北縣西北約30 km處，曾是京津冀地區(qū)最大的高原內(nèi)陸湖，為內(nèi)陸湖泊濕地典型代表. 湖盆呈淺碟狀，海拔約 1 310 m，湖底東北高、西南低，面積約 4 760 hm2. 該區(qū)多年平均降水量401.6 mm，降水集中在6—8月，年均氣溫為2.6 ℃，年蒸發(fā)量為 1 500～2 000 mm，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候[29]. 安固里淖濕地湖水的補(bǔ)給為湖面降水和地表徑流匯入，近些年受人類對(duì)水資源不合理的開發(fā)利用和氣候變化的影響，以安固里淖濕地為代表的壩上部分湖泊已經(jīng)干涸或基本干涸[30]. 安固里淖濕地是距北京較近且重要的濕地系統(tǒng)，是維護(hù)京津冀地區(qū)生態(tài)安全的重要一環(huán)，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變及彈性變化在京津冀地區(qū)內(nèi)陸濕地動(dòng)態(tài)演變過程研究中具有較好的代表性.

圖1 研究區(qū)域位置示意Fig.1 Location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

1985—2016年覆蓋安固里淖濕地的Landsat TM/ETM+影像(時(shí)相為6—9月)來源于美國地質(zhì)勘探局(United States Geological Survey, USGS)(https://earthexplorer.usgs.gov). 為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，使研究區(qū)處于基本無云層干擾狀態(tài)，主要選用行列號(hào)(125，31)影像共79幅，運(yùn)用ENVI 5.3軟件進(jìn)行輻射定標(biāo)等影像預(yù)處理，然后計(jì)算NDVI(normalized difference vegetation index，植被指數(shù))、MNDWI(modified normalized difference water index，水體指數(shù))，并分別對(duì)每年的NDVI和MNDWI進(jìn)行最大值合成后，計(jì)算每年的MVWR (modified vegetation water ratio，修正化植被水體指數(shù))指數(shù).

1985—2016年降水量與年均氣溫?cái)?shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/site/index.html).

1.3 研究方法

1.3.1穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變探測(cè)

在生態(tài)系統(tǒng)的長期演變中，受到人類活動(dòng)和氣候變化的共同作用，生態(tài)系統(tǒng)通常會(huì)發(fā)生劇烈變化. 該研究使用Rodionov等[31]提出的序貫t檢驗(yàn)方法，對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變進(jìn)行探測(cè). 該方法廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)變化、水污染、大氣污染和氣候變化等領(lǐng)域[32-34]. 其中，RSI(regime shifts index)為穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變指數(shù)，計(jì)算流程如圖2所示，具體算法見參考文獻(xiàn)[33-34].

圖2 STARS算法計(jì)算流程[33-34]Fig.2 Flowchart for STARS[33-34]

1.3.2彈性計(jì)算

使用生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)變化的“杯球”模型(‘cup and ball’ model)來定量化彈性，彈性即系統(tǒng)在進(jìn)入另一個(gè)吸引域的臨界狀態(tài)之前可以承受的總干擾量[35]. “杯球”模型中，杯子表示濕地生態(tài)系統(tǒng)的吸引域(穩(wěn)定狀態(tài))，小球代表濕地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，箭頭表示系統(tǒng)外部的干擾或影響(見圖3). 當(dāng)小球位于穩(wěn)態(tài)杯的底部時(shí)，系統(tǒng)處于局部穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)遭受外界的干擾或不確定性風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，小球?qū)⒈黄入x開穩(wěn)態(tài)的杯子底部，并向杯子邊緣移動(dòng)，逐漸進(jìn)入到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)杯子，形成新的局部穩(wěn)定狀態(tài). 把小球從進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)態(tài)杯到離開該穩(wěn)態(tài)杯時(shí)其所能吸收的總干擾量作為生態(tài)彈性[36-38]，該文用彈性值(R)反映濕地生態(tài)系統(tǒng)的彈性變化.

圖3 “杯球”模型示意Fig.3 Diagram of the ‘cup and ball’ model

該研究利用MVWR指數(shù)，即植被覆蓋率與水體覆蓋率之比，作為濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的指標(biāo)：

(1)

(2)

式中，R為穩(wěn)態(tài)期間濕地生態(tài)系統(tǒng)的彈性值，t1為發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的年份，t2為發(fā)生下一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的年份，T為此穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，ΔMVWR為此穩(wěn)態(tài)中每年承受的干擾量.

與NDVI、MNDWI或現(xiàn)有復(fù)合植被水體(VWR)相比，MVWR提高了檢測(cè)濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的能力，它使用4個(gè)波段(Green、Red、NIR和SWIR)的信息內(nèi)容，可以包含有關(guān)濕地物理狀態(tài)的更多信息. 研究表明，與單獨(dú)的植被或水體指數(shù)相比，基于植被和水體的組合指數(shù)可更有效地反映出濕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)[39]. MVWR指數(shù)為正值時(shí)，表示有更多的綠色植被覆蓋，為負(fù)值時(shí)則表示有更多的水體覆蓋. 通過計(jì)算1985—2016年濕地豐水期所有影像的NDVI和MNDWI指數(shù)后，分別合成年最大值，然后計(jì)算MVWR指數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 安固里淖濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)空特征

注： MVWR為植被水體指數(shù)，Mean為穩(wěn)態(tài)內(nèi)的 MVWR平均值，RSI為發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變指數(shù).圖4 1985—2016年安固里淖濕地MVWR 指數(shù)及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變Fig.4 MVWR and regime shift of Anguli wetland from 1985 to 2016

根據(jù)安固里淖濕地1985—2016年的MVWR指數(shù)(見圖4)，對(duì)濕地發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的次數(shù)及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變程度分析，1985—2016年安固里淖濕地發(fā)生了兩次穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，分別在1995年(RSI為0.973)及2004年(RSI為2.108)，安固里淖濕地的3個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)期分別為1985—1994年、1995—2003年和2004—2016年，平均MVWR指數(shù)分別為-0.032、-0.661和0.200，揭示了該濕地水量在3種穩(wěn)態(tài)下從增加到減少的變化過程，也表明了1995年和2004發(fā)生的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變分別為濕地的恢復(fù)性轉(zhuǎn)變和退化性轉(zhuǎn)變，即1995年發(fā)生的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變使得濕地水量和水域面積有小幅度增加，而2004年因在此前持續(xù)的強(qiáng)干擾下發(fā)生了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，濕地水面面積、水量減少及植被覆蓋下降，進(jìn)而導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重. 進(jìn)一步就安固里淖濕地在2004年發(fā)生較強(qiáng)程度的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在2004年以前，安固里淖濕地多年在豐水期大都以水體覆蓋為主，此階段的MVWR主體是在0以下，而大于0的只有1986年、1988年、1989年，這3年的MVWR指數(shù)分別為0.387、0.007、0.34；在2004年之后表現(xiàn)為綠色植被覆蓋為主，此階段的MVWR主體是在0以上，只有2010年和2012年MVWR指數(shù)為負(fù)值，分別為-0.060、-0.333；由此表明濕地整體不斷干涸的過程，而且干涸的時(shí)期持續(xù)時(shí)間也在增加.

安固里淖濕地3個(gè)穩(wěn)態(tài)階段內(nèi)MVWR指數(shù)平均值的空間分布(見圖5)顯示：在第一穩(wěn)態(tài)時(shí)段(1985—1994年)，以水面覆蓋為主的面積達(dá)31.36 km2，占比60.33%. 至第二穩(wěn)態(tài)時(shí)段(1995—2003年)，濕地仍以水面覆蓋為主，面積比上一穩(wěn)態(tài)時(shí)段有所擴(kuò)大，為47.69 km2，占比91.75%，濕地水量增加，東南部濕地植被生長狀態(tài)有所改善，濕地狀態(tài)總體得到小幅度恢復(fù). 至第三穩(wěn)態(tài)時(shí)段(2004—2016年)，濕地水面率明顯縮小至2.78 km2，僅占濕地的5.36%，達(dá)到近30年最低水平，且植被向中部擴(kuò)張，但是中部的植被稀少，轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘惖貫橹?，濕地外圍的植被覆蓋面積雖然有所增加，但是MVWR指數(shù)最高僅為0.68，明顯低于前面兩個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)段，表明濕地發(fā)生嚴(yán)重退化.

圖5 安固里淖濕地3個(gè)穩(wěn)態(tài)階段內(nèi)MVWR指數(shù)平均值的空間分布Fig.5 Spatial distribution of mean MVWR index in three steady-state stages of Anguli wetland

進(jìn)一步從1985—2016年濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變強(qiáng)度的空間分布特征分析(見圖6)，安固里淖在濕地外圍的東部和南部生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)出現(xiàn)了較大波動(dòng)，在西北和中部波動(dòng)較小. 將穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變強(qiáng)度通過ArcGIS軟件的自然斷點(diǎn)法分為3類：穩(wěn)定、波動(dòng)和劇烈波動(dòng)(見表1). 結(jié)果顯示，安固里淖濕地發(fā)生波動(dòng)和劇烈波動(dòng)的面積達(dá)9.26 km2,占比為17.81%，主要分布在濕地外圍東部和南部，相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)的面積占比為82.19%；綜合穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)空特征表明，雖然濕地核心區(qū)域發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度不及濕地外圍東部和南部，但是濕地核心區(qū)域?qū)τ谡麄€(gè)濕地系統(tǒng)起著關(guān)鍵作用，在核心區(qū)小的轉(zhuǎn)變?nèi)詫?dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化，濕地整體發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變.

圖6 1985—2016年安固里淖濕地穩(wěn)態(tài) 轉(zhuǎn)變強(qiáng)度的空間分布Fig.6 Spatial distribution of regime shift intensity in Anguli wetland from 1985 to 2016

表1 安固里淖濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變強(qiáng)度分類

2.2 安固里淖濕地生態(tài)系統(tǒng)彈性變化特征

生態(tài)系統(tǒng)彈性對(duì)濕地可持續(xù)發(fā)展具有重要作用，通過穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的次數(shù)反映生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在穩(wěn)態(tài)內(nèi)所承受的擾動(dòng)以反映彈性. 就彈性大小與變化狀況而言，在各穩(wěn)態(tài)段安固里淖濕地彈性呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)(見圖7). 1985—2016年其承受擾動(dòng)量從 0.016 6 降至 0.010 6，下降了37.5%. 在第一個(gè)穩(wěn)態(tài)期(1985—1994年)與第二個(gè)穩(wěn)態(tài)(1995—2003年)期間，雖然濕地水量增加、水面擴(kuò)大，但是濕地彈性卻有小幅下降，降幅為7.48%，這表明對(duì)于濕地而言并非水量越多越有利于濕地的持續(xù)發(fā)展，而是保持適宜水量才能使得其有較強(qiáng)的恢復(fù)力；在第二個(gè)穩(wěn)態(tài)期(1995—2003年)與第三個(gè)穩(wěn)態(tài)(2004—2016年)期間，濕地彈性降幅達(dá)30.98%，由于前期的擾動(dòng)累積，導(dǎo)致安固里淖濕地的生態(tài)系統(tǒng)退化，彈性降低，盡管濕地本身具有一定的恢復(fù)能力，但從干涸中恢復(fù)的難度越來越大.

圖7 安固里淖濕地彈性變化Fig.7 Resilience change of Anguli wetland

2.3 氣候變化對(duì)濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的影響

為進(jìn)一步探究降水與氣溫變化對(duì)濕地狀態(tài)的影響程度，分別將1985—2016年安固里淖濕地的降水量、氣溫與MVWR指數(shù)進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，結(jié)果表明，安固里淖濕地降水量與MVWR指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(Spearman相關(guān)系數(shù)為-0.371，sig顯著性水平<0.05)，即降水越多，濕地水面率越大，植被相對(duì)覆蓋較少；氣溫與MVWR指數(shù)沒有明顯的相關(guān)性，但從氣溫變化整體趨勢(shì)(見圖8)來看，壩上地區(qū)的年均氣溫增加較京津冀平原地區(qū)增溫更明顯[2]. 由此表明，安固里淖濕地受到降水及氣溫變化的一定影響[29]，其中，短期內(nèi)受降水影響較為明顯，持續(xù)的增溫使得濕地蒸發(fā)量有所增加，干涸加劇，濕地彈性減弱.

圖8 1980—2018年安固里淖濕地年平均氣溫變化Fig.8 Temperature change of Anguli wetland from 1980 to 2018

為進(jìn)一步探究濕地與降水變化之間的關(guān)系，結(jié)合濕地降水的變化(見圖9)，安固里淖濕地的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)受降水的影響很大，且有明顯的滯后效應(yīng)，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與水量的長期變化有關(guān). 第1次穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變發(fā)生在1995年，主要受1990—1995年較多降水的綜合影響，但在此前的1985—1989年經(jīng)歷了較少降水之后，1990年的降水增加并未立即引起濕地的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變. 第2次穩(wěn)轉(zhuǎn)變發(fā)生在2004年，此前在1997年降雨量達(dá)到1985—2016年的最低水平(245.2 mm)，但是由于保證了前期的水量(自然降水以及1996年上游黃蓋淖水庫放水 2 000×104m3)[40]，濕地未發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變；在經(jīng)歷了1999—2002年較長時(shí)間的干旱之后，水面持續(xù)減少，濕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)受影響，卻沒有在當(dāng)年發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，而是滯后2年，雖然2003—2004年短期內(nèi)降雨有所增加，但水面仍處于萎縮狀況[29]，由此進(jìn)入了下一個(gè)穩(wěn)態(tài). 2004—2016年，濕地仍處在干旱狀態(tài)，明水面極少，即使期間有降水增多的年份，但仍未改變濕地的狀態(tài).

圖9 安固里淖濕地MVWR指數(shù)與降水量變化情況Fig.9 MVWR and precipitation of Anguli wetland

3 討論

安固里淖濕地原本是京津冀壩上地區(qū)最大的天然湖泊，如今在自然環(huán)境變化和人為活動(dòng)的影響下[29]，幾乎處于干淖狀態(tài)，其生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的變化受降水影響很大. 在長期干旱作用下，安固里淖濕地在各穩(wěn)態(tài)期間承受的干擾量逐漸變小，其恢復(fù)難度也有增加趨勢(shì). 安固里淖濕地彈性的持續(xù)下降是對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)，也代表了大部分生態(tài)較為脆弱的壩上地區(qū)的濕地變化趨勢(shì)[2].

該研究結(jié)合較長時(shí)間的遙感數(shù)據(jù)生成MVWR指數(shù)，量化分析了濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與生態(tài)彈性，表明生態(tài)系統(tǒng)彈性對(duì)濕地可持續(xù)發(fā)展具有重要作用. 研究典型濕地生態(tài)彈性的變化規(guī)律，可以為其他京津冀生態(tài)較為脆弱的壩上地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)與管理提供參考. 濕地彈性持續(xù)下降可以作為生態(tài)預(yù)警的信號(hào)，提示濕地達(dá)到了需要保護(hù)、管理和恢復(fù)的臨界. 同時(shí)，濕地本身具有一定的自我調(diào)節(jié)和彈性恢復(fù)功能，因此不能盲目進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)水，而應(yīng)在保證濕地彈性不受威脅的情況下，科學(xué)實(shí)施補(bǔ)水機(jī)制和合理開展人類活動(dòng). 在保證濕地健康的同時(shí)，增加濕地行洪、滯洪空間，為區(qū)域的生態(tài)安全提供保障. 通過MVWR指數(shù)的長期變化，可直觀反映出濕地水體與植被的變化情況，在一定程度上有效地反映出濕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，但濕地穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)變不只限于水體與植被狀態(tài)的變化，還包括生物多樣性的變化、土壤性狀、水質(zhì)等[41]，尚需進(jìn)一步將多尺度時(shí)間序列數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合起來探討濕地的性質(zhì)變化，還可以對(duì)彈性變化的閾值進(jìn)行識(shí)別.

因影響安固里淖濕地發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與彈性變化的因素多樣且綜合，除降水的變化、氣溫總體升高及蒸發(fā)加強(qiáng)等氣候因素導(dǎo)致了濕地的干涸，在上游修建了蓄水工程阻斷或減少了匯入濕地的地表徑流，同時(shí)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉用水主要通過打機(jī)井抽取地下水，隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，地下水水位明顯下降，也直接或間接影響到了濕地的恢復(fù)能力[40]. 因此，量化關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子對(duì)濕地彈性變化的影響程度和貢獻(xiàn)概率仍有進(jìn)一步探討的必要.

4 結(jié)論

a) 1985—2016年來安固里淖濕地于1995年、2004年發(fā)生了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變指數(shù)RSI分別為0.973、2.108；1995年發(fā)生恢復(fù)性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，使得濕地水量增加、水域面積擴(kuò)大，植被生長狀態(tài)有所恢復(fù)；2004年發(fā)生的退化性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，使得濕地進(jìn)入嚴(yán)重受損狀態(tài)，且2004年后濕地干涸的時(shí)期持續(xù)時(shí)間增加.

b) 就濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的空間分布而言，安固里淖濕地發(fā)生波動(dòng)和劇烈波動(dòng)的面積達(dá)9.26 km2,占比為17.81%，主要分布在濕地外圍東部和南部，雖然濕地核心區(qū)域發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度不及濕地外圍東部和南部，但是在核心區(qū)小的轉(zhuǎn)變?nèi)阅軐?dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化，濕地整體發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變.

c) 1985—2016年安固里淖濕地生態(tài)系統(tǒng)彈性水平呈持續(xù)性下降，降幅達(dá)37.5%，在第二個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)期(1995—2003年)與第三個(gè)穩(wěn)態(tài)(2004—2016年)時(shí)期，濕地彈性降幅達(dá)30.98%，由于前期的擾動(dòng)累積，導(dǎo)致安固里淖濕地從干涸中的恢復(fù)難度增加.

d) 氣溫和降水對(duì)安固里淖濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變均有影響，其中降水的影響更為顯著，尤其是受前期降水影響明顯，濕地穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與長期的水量變化有關(guān)；同時(shí)近30年壩上地區(qū)的氣溫升高明顯，使得濕地蒸發(fā)量有所增加，干涸加劇，濕地彈性減弱.