張玉琪 顏安

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 新疆烏魯木齊 830025)

濕地是地球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，被稱為“地球之腎”，對(duì)于維護(hù)生物多樣性有很重要的意義，同時(shí)，能調(diào)節(jié)氣候，能降低水資源的流失[1]。國家濕地公園是組成濕地自然保護(hù)體系的重要組成部分，是濕地生態(tài)修復(fù)的重要依托，是濕地文化傳播的重要載體[2]。然而，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及氣候的改變，濕地公園的景觀發(fā)生了變化，濕地公園遭受了嚴(yán)重的破壞[3-4]?；赗SGIS的景觀格局動(dòng)態(tài)變化研究有助于掌握濕地公園發(fā)展的趨勢(shì)，并且對(duì)于濕地公園的可持續(xù)發(fā)展有重要意義[5]。

目前，由于地下水資源量的迅速減少、氣候變化等威脅，導(dǎo)致濕地公園水域面積減少、生態(tài)功能減弱等一系列問題，邦克爾國家濕地公園景觀狀況不容樂觀。因此，對(duì)濕地公園進(jìn)行濕地公園景觀變化研究是為了掌握邦克爾國家濕地公園發(fā)展趨勢(shì)，從而對(duì)濕地公園的恢復(fù)和保護(hù)提供基礎(chǔ)條件。

1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)巴楚縣邦克爾國家濕地公園（E77°55′～78°1′，N39°35′～39°42′）地處帕米爾高原以西、天山以南，海拔高2 000～2 500 m，濕地公園的面積約為4 936.37 hm2。2015 年12 月，經(jīng)國家林業(yè)局批準(zhǔn)正式設(shè)立。該文選取邦克爾國家濕地公園為主要研究區(qū)范圍。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 數(shù)據(jù)來源及影像處理

以研究區(qū)1990年、2000年、2008年、2016年及2020年6～8 月的Landsat 遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行監(jiān)督分類及目視解譯分類法，依據(jù)中國科學(xué)院土地利用覆蓋分類體系，將濕地公園景觀類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地，如圖1所示。

圖1 1990年、2000年、2008年、2016年及2020年的景觀分類圖

2.2 景觀格局指數(shù)的選取與計(jì)算

景觀格局指數(shù)能對(duì)景觀類型變化的空間差異性、相關(guān)性以及規(guī)律性進(jìn)行描述，目前景觀格局指數(shù)的已有200多種類型[6]，其中應(yīng)用最為廣泛的軟件是Fragstats[7]。景觀格局指數(shù)的選擇應(yīng)結(jié)合濕地公園的氣候、人文、經(jīng)濟(jì)等條件，能夠較全面地反映出研究區(qū)的景觀類型變化等信息，具有一定的生態(tài)意義[8]。不同的景觀其結(jié)構(gòu)特征也不同，景觀格局指數(shù)也會(huì)有差異，所以運(yùn)用景觀格局指數(shù)來描述某一時(shí)間段內(nèi)景觀類型的變化[9]。

該文在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行思考[4,9-11]，再結(jié)合邦克爾國家濕地公園實(shí)際情況，從景觀格局空間格局等方面選擇包括斑塊類型水平（Class）和景觀水平（Landscape）的景觀格局指數(shù)。因此，該文所選擇的景觀格局指數(shù)包括：斑塊數(shù)量指數(shù)（NP）、斑塊密度指數(shù)（PD）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、邊緣密度指數(shù)（ED）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）及平均斑塊面積指數(shù)（FRAC_MN），運(yùn)用Fragstats 4.2 軟件計(jì)算研究區(qū)各時(shí)期景觀指數(shù)。

2.3 濕地公園景觀格局指標(biāo)與驅(qū)動(dòng)因素的灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算

灰色關(guān)聯(lián)度分析的原理是基于各個(gè)因素之間的幾何近似，各個(gè)因素之間的陣列曲線越相似，因素之間相關(guān)性越大[12]。該文利用SPSS軟件，分析各指標(biāo)與景觀格局指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)度。該文所選取的8個(gè)指標(biāo)分別為：國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）、年末總?cè)丝凇⒛昶骄L(fēng)速、年平均氣溫、年日照總數(shù)、年降水量、地表水資源量和研究區(qū)的植被覆蓋度指標(biāo)。所選取的景觀格局指數(shù)分別為：水域面積、斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊占景觀面積比例、邊緣密度、平均斑塊分維數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)與香農(nóng)均勻度指數(shù)。景觀類型面積分別為：草地、林地、水域、耕地、建設(shè)用地與未利用地的面積。

3 結(jié)果分析

3.1 濕地公園景觀變化特征分析

通過邦克爾國家濕地公園林地、草地、水域、建筑用地、耕地及未利用地的空間分布格局（見圖1）可以看出：巴楚邦克爾國際濕地公園的各個(gè)土地利用類型在1990—2020年的面積變化明顯，林地面積在1990—2020年期間先減少后增加的趨勢(shì)；草地面積在1990—2020 年面積增長(zhǎng)到了1 748.10 hm2；水域面積近20 年內(nèi)迅速減少，下降到521.85 hm2；未利用土地的面積在1990—2008 年增加了685.41 hm2，2008—2020 年期間減少了61.20 hm2。

3.2 濕地公園景觀格局指數(shù)變化分析

根據(jù)圖2可知，30年間，邦克爾國家濕地公園最大面積占面積比例的值先升高后下降，結(jié)合景觀格局指數(shù)數(shù)據(jù)分析，說明了原先的優(yōu)勢(shì)景觀水域面積不斷減少，且優(yōu)勢(shì)程度也迅速下降的一個(gè)過程，濕地公園斑塊分布均衡化較好，土地利用種類較多樣，但同時(shí)濕地公園的景觀破碎程度相對(duì)較高。

圖2 1990—2020年景觀格局指數(shù)

3.3 景觀格局指數(shù)與驅(qū)動(dòng)因素灰色關(guān)聯(lián)度分析

邦克爾國家濕地公園于社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，景觀類型變化往往受人類活動(dòng)以及各類自然變化影響[13]，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展、降水、氣候變化等[14-15]。并且濕地公園景觀的變化與城市發(fā)展及國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口等密切相關(guān)[16-17]。該文共選取了8 個(gè)指標(biāo)與邦克爾濕地公園的景觀類型面積、景觀格局指數(shù)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。

由圖3 可知，人為因素GDP 與草地、建設(shè)用地、未利用土地的關(guān)聯(lián)度分別為0.79、0.79、0.87，說明濕地公園內(nèi)的草地、建設(shè)用地和未利用土地主要受GDP的影響。林地面積與自然因素的關(guān)聯(lián)度都比較高，說明濕地公園的林地面積受年日照數(shù)、平均風(fēng)速、平均氣溫影響較大，關(guān)聯(lián)度分別為0.91、0.82、0.83。耕地面積與自然因素關(guān)聯(lián)度都在0.7左右。綜上所述，自然因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的水域、林地變化具有顯著作用，對(duì)于耕地、草地的變化有一定影響。而人為因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的建設(shè)用地及未利用地影響較大。

圖3 指標(biāo)與景觀格局指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)度

4 討論

該文是對(duì)邦克爾國家濕地公園進(jìn)行濕地景觀變化分析，首先對(duì)1990年、2000年、2008年、2016年及2020年這5 年的景觀變化情況進(jìn)行分析，再對(duì)濕地公園的景觀格局指數(shù)變化進(jìn)行分析，最后利用灰色關(guān)聯(lián)度分析影響濕地公園景觀變化的驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)果顯示，景觀破碎度隨時(shí)間變化顯著增加，景觀多樣性豐富，這與張偉偉[9]的研究結(jié)果相似。自然因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的水域面積變化具有顯著作用，人為因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的建設(shè)用地及未利用地影響較大，與彭娜[18]的研究結(jié)果相似。

該文從30 年間的濕地公園景觀變化進(jìn)行了整體的分析，能夠更好地體現(xiàn)濕地公園各景觀類型變化的趨勢(shì)。利用灰色關(guān)聯(lián)度分析景觀格局與驅(qū)動(dòng)因素的關(guān)聯(lián)程度，從而分析影響各類景觀變化的因素。通過分析，建議從限制在濕地公園內(nèi)過度放牧及保護(hù)水資源、防止污染加劇的方面對(duì)濕地公園進(jìn)行保護(hù)和管理，從而減緩濕地公園水域面積的流失。

5 結(jié)論

該文主要對(duì)濕地公園景觀變化進(jìn)行分析研究，結(jié)果如下。

（1）對(duì)景觀類型空間分布特征及面積變化分析得出：邦克爾爾國家濕地公園的各個(gè)土地利用類型在1990—2020年的面積變化明顯，水域面積在30年間明顯減少；草地面積在1990—2020 年逐漸增加；耕地面積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)；林地面積在1990—2020年期間先減少后增加的趨勢(shì)。

（2）對(duì)邦克爾國家濕地公園的景觀指數(shù)分析可知：濕地公園景觀類型分布較為均勻，景觀多樣性較好，景觀破碎程度加劇。

（3）對(duì)景觀類型變化的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，結(jié)果說明自然因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的水域、林地變化具有顯著作用，對(duì)于耕地、草地的變化有一定影響；而人為因素對(duì)于邦克爾國家濕地公園的建設(shè)用地及未利用地影響較大。