文章信息
- 方仁建, 沈永明, 时海东
- FANG Renjian, SHEN Yongming, SHI Haidong
- 基于围垦特征的海滨地区景观格局变化研究——以盐城海岸为例
- The changes of coastal wetland landscape pattern based on the characteristics of reclamation: a case study in coastal wetland of Yancheng, Jiangsu Province, China
- 生态学报, 2015, 35(3): 641-651
- Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(3): 641-651
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201401040023
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文章历史
- 收稿日期:2014-01-04
- 修订日期:2014-07-10
海岸湿地是全球生物生产量最高的生态系统之一,具有极高的资源开发价值和环境调节功能[1]。海岸滩涂是江苏海岸最重要的自然资源之一,也是海岸湿地的重要组成部分[2]。江苏沿海地区拥有丰富的滩涂资源,总面积500167 hm2,约占全国滩涂总面积的1/4[3]。滩涂围垦是人类利用盐沼湿地资源最主要也是最广泛的方式[4]。目前国内外在围垦方面取得较多的研究成果,主要集中于围垦现状[5]与湿地资源的开发利用[4, 6]、围垦强度与速率[2]及围垦对生态环境影响[5, 7]等。然而伴随着围垦过程,原有的湿地景观结构和格局发生翻天覆地的变化,进而影响整个生态坏境,因此加强围垦对湿地景观格局变化影响的研究十分重要。
景观格局是指景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置[8]。对某一区域的景观格局的研究能揭示该区域生态状况和空间变异特征[9]。国际上对景观格局的研究主要集中于景观格局边缘效应[10]、景观异质性[11] 及其对物质能量流动影响[12]等。对苏北盐城海滨地区景观格局方面的研究已有许多,如景观格局演变[13]、驱动力因子探讨[14]、生态功能评价[15]等,近几年景观变化与生态过程相结合[16]的研究逐渐增多。而围垦作为引起该地区景观格局变化的主要因素,对围垦对景观格局变化影响方面的案例研究较少。因此,本文利用RS和GIS手段,对1973—2013年盐城海滨地区景观格局进行分析,旨在了解围垦对景观格局产生的具体影响,并为今后该地区或其他类似地区海岸带管理和资源开发提供指导。
1 研究区概况江苏盐城海滨地区位于中国海岸带的中部,分属响水、滨海、射阳、大丰和东台5县市,纬度位置为32°34′N—34°28′N,119°27′E—121°16′E。该区处于亚热带向暖温带的过渡地带,季风气候显著,受南北气流和海洋、大陆双重气候的影响,年平均气温介于13.7—14.8 ℃之间,年降水量为900—1100 mm,雨量丰沛,南部多于北部。另外,该区拥有全球意义的生物多样性保护基地,盐城国家级丹顶鹤自然保护区和大丰麋鹿保护区。
根据国内外对海岸带的定义,结合目前盐城海滨地区湿地现状以及滩涂围垦强度,本文选取代表性的已围垦和未围垦区域,其范围界定如下:分别以川东港和新洋港为南北界,以保护区西边为西界。由于1973年和2013年海岸滩涂位置发生明显变化,为保证研究范围一致,本文将2013年TM影像上能最大程度覆盖陆地区域的边界为东界。为探讨围垦对景观格局变化的影响,本次研究将新洋港-斗龙港段保护区核心区作为未围垦区域(图 1),为保证与围垦区域在尺度范围上的可比性,将剩下的部分分为3个小区,具体分区如下:Ⅰ区为新洋港—斗龙港段;Ⅱ区为斗龙港—四卯酉河段;Ⅲ区为四卯酉河—王港段;Ⅳ区为王港—川东港段。
2 研究方法 2.1 数据来源及处理为探索研究区域初始状态到目前的景观变化,选取TM1(1973年)、TM4(1979年)、TM5(1984、1992、1995、1998年)、TM7(2000、2003、2005、2008、2010年)和TM8(2013年)这40年间的Landsat影像作为基础数据,以2013年影像为基准,利用ENVI 4.7对其他年份影像进行几何校正,对校正后的影像进行二次线性拉伸处理,均方根误差最大为0.2875,再根据研究区和具体垦区范围对影像进行裁剪。通过野外样区调查与遥感影像对照,采用最大似然法监督分类和目视解译相结合的方法,确定各种植被类型和土地利用的解译标志。2013年10月初完成野外调查和实地验证,2013年解译精度为92%,其他年份解译精度验证参考历史文献[14, 15]等其他历史资料,精度范围为82%—88%,平均精度约为86%,满足本次研究的需要。根据盐城海滨湿地植被分布的层次性,并结合海滨地区土地开发利用特点,将研究区景观类型划分为自然景观和人工景观两大类,其中自然景观包括光滩、芦苇(Pragmites communis)、碱蓬(Saueda spp.)、茅草(Aeluropus littoralis)、互花米草(Spartina spp.)和河流或潮沟,人工景观包括农田、水产养殖塘、盐田、建筑用地和道路。
2.2 研究思路与景观指数选取本文研究围垦对景观格局的影响主要从围垦对区域景观格局的影响、围垦对垦区内部景观格局的影响和不同垦区在围垦前、围垦期间及围垦后景观格局变化差异3个方面进行研究。
区域景观格局变化分析中,将研究区分为南北跨度相当的4个分区:未围区(Ⅰ区,下同)和已围区(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区,下同),对比未围垦区与已围垦区之间景观变化差异,并分析其中的原因;垦区内部景观格局变化分析中,对海丰垦区、海北垦区和金丰垦区围垦过程中景观变化状况及原因进行分析;不同垦区景观格局变化对比分析中,对各个垦区围垦前、围垦期间以及围垦后这3个阶段景观格局变化情况进行对比分析,并探索其中的差异与原因。最后根据以上研究结果,并结合研究区围垦现状及围垦特征方面信息,探索和讨论围垦与景观格局变化之间的联系。
由于定量描述景观格局的指数较多,而且很多指数之间的相关性也很高,所以同时采用多种指数(尤其是同一种景观类型的指数)并不增加“新”的信息[17]。本文从类型水平上选取斑块面积(CA)分析围垦对各研究范围景观结构的影响;从景观水平选取斑块个数(NP)和斑块密度(PD)来描述景观破碎度变化;从景观水平选取面积加权平均斑块分维数(FRAC_AM)和香农多样性指数(SHDI)描述景观形状与多样性变化。景观格局指数的计算与获取均在FRAGSTATS 3.3中完成。景观指数计算公式[8]见表 1。
景观指数 Landscape index | 计算公式 Computational formula | 描述 Description |
斑块面积 Total class area | aij为某一类型斑块面积(hm2) | |
斑块个数 Number of patches | NP=ni | ni为景观中第i类型斑块的总个数(个) |
斑块密度 Patch density | ni为某类型斑块的总个数,A为景观总面积(个/100 hm2) | |
面积加权平均斑块分维数 Area-Weighted mean fractal dimension | aij是斑块ij的面积,Pij是斑块ij的周长,m指斑块类型数目,n是各类型包含的斑块数目 | |
香农多样性指数 Shannon′s diversity index | Pi类型(级)占景观面积的比例,m指斑块类型数目,SHDI>=0 |
江苏沿海滩涂资源丰富,围垦历史悠久,匡围经验丰富,1949年中华人民共和国成立以来,主要经历了4次较大规模的滩涂围垦开发活动[18],累计匡围滩涂203个垦区,匡围滩涂总面积268 667 hm2[3]。本次研究中,1973—2013年期间研究区内共围垦了60281 hm2,5个时间段分别围垦了2491、24018、5381、23414 hm2和7467 hm2。研究区内围垦活动具有如下几方面特征:从不同时段垦区空间布局(图 2)来看,1995年以前围垦活动主要为高滩匡围,垦区范围边界平行于海岸线,1995年以后主要集中于高、中潮带。从不同时段垦区空间形状来看,围垦区由块状向条带状转变,并平行于海岸线向海推进,且离海岸线越近条带特征越明显。这从侧面反映了随着围垦强度加大,围垦难度也在上升:早期围垦过程中,起围点较高,潮滩发育稳定,潮沟较少,围垦难度小,垦区面积较大且较规整;而后期围垦中,起围高程下降,滩面发育不稳定,潮沟也较多,围垦难度加大,垦区面积较小且分布破碎。从不同时段围垦强度来看,1973年以来年平均围垦面积总体上呈减少趋势,以10a为间隔各阶段围垦面积也表现出升降交替的特征(图 3),在1973—1984年和1995—2005年两个时段内年平均围垦面积较大,分别为2183.4 hm2/a和2341.5 hm2/a(表 2)。
时期Period | 围垦速率/(hm2/a) The rate of reclamation | 时期Period | 围垦速率/(hm2/a) The rate of reclamation |
1973—1984 | 2183.4 | 1984—1995 | 489.2 |
1995—2005 | 2341.5 | 2005—2013 | 933.5 |
前者受20世纪70年代中后期至80年代初期“解决人多地少的矛盾,以增加耕地为目的的单一经营粮棉”计划影响,后者受“九五”期间建设“海上苏东”的百万亩滩涂加速围垦开发计划刺激;而1984—1995年和2005—2013年两个时段较小,仅有489.2 hm2/a和933.5 hm2/a(表 2),这主要受前两个阶段已经开发了大面积滩涂的限制。
3.2 围垦对区域景观格局影响1973—2013年研究区内景观变化情况见图 4。研究区景观结构变化选取CA指数表示,不同景观类型CA值的大小能够反映出其间物种、能量和养分等信息流的差异[8]。从表 3中可以看出:未围区由于基本未受围垦活动影响,景观类型一直以自然景观为主导,且面积较为稳定,维持在13000 hm2以上;而已围区随着围垦强度不断加大,自然景观面积不断减少,1973—2013年Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区共减少了57502.5 hm2,在此过程中自然景观的主导地位逐渐丧失,大致在2000年以后景观类型以人工景观为主导。这主要由于随着围垦活动不断进行,海滨地区茅草、碱蓬、芦苇和互花米草等自然景观不断被侵占,取而代之的是农田、水产养殖塘、盐田和建筑用地等人工景观。
垦区类型 The type of reclamation | 年份 Time | 光滩 Mudflats | 河流或潮沟 River or tidal flat | 互花米草 Spartina spp. | 芦苇 Pragmites communis | 碱蓬 Saueda spp. | 茅草 Aeluropus littoralis | 水产 养殖塘 Aquaculture pond | 道路 Road | 农田 Farmland | 建筑用地 Building land | 盐田 Salt field | 自然景观 Natural landscape | 人工景观 Artificial landscape |
未围区 | 1973 | 7577.9 | 270.5 | 0 | 205.3 | 5506.7 | 2066.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15627.2 | 0 |
Unreclamation zones | 1984 | 7339.3 | 278.3 | 0 | 1612.8 | 4602.2 | 1795.3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15627.9 | 0 |
1995 | 4462.6 | 167.6 | 418.7 | 5113.9 | 5033.4 | 0 | 335 | 96.4 | 0 | 0 | 0 | 15196.2 | 431.4 | |
2000 | 1168 | 363.5 | 2131.5 | 3585.2 | 5897.1 | 0 | 2374.5 | 107.8 | 0 | 0 | 0 | 13145.3 | 2482.3 | |
2005 | 712 | 187.4 | 3048.8 | 5124.2 | 3534.1 | 0 | 2891.9 | 128.8 | 0 | 0 | 0 | 12606.5 | 3020.7 | |
2010 | 312.7 | 155.6 | 3671.5 | 5958.1 | 2932.7 | 0 | 2473.4 | 123 | 0 | 0 | 0 | 13030.6 | 2596.4 | |
2013 | 539 | 137.2 | 4202.8 | 6383.4 | 1945.5 | 0 | 2268.8 | 151 | 0 | 0 | 0 | 13207.9 | 2419.8 | |
已围区 | 1973 | 28033.4 | 1457.4 | 0 | 146.5 | 20274 | 14691.2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 64602.5 | 0 |
Reclamation zones | 1984 | 22933.9 | 1813.7 | 0 | 2834.6 | 19944 | 11875.1 | 839.1 | 717.2 | 2871 | 0 | 775.1 | 59401.3 | 5202.4 |
1995 | 19966.6 | 1572.2 | 1046.6 | 4763.7 | 9972.9 | 2770 | 9320.1 | 980.7 | 13314.3 | 96.6 | 799.7 | 40092 | 24511.4 | |
2000 | 10660.3 | 1972.1 | 6597.5 | 2319.6 | 9122.9 | 0 | 16568.7 | 1334.3 | 15184.6 | 121.5 | 721.2 | 31172.4 | 33430.3 | |
2005 | 6049.5 | 1672.5 | 5504.4 | 275.7 | 500.8 | 0 | 26929.7 | 1826.6 | 20173.2 | 964.6 | 707.1 | 14002.9 | 50601.2 | |
2010 | 2545.7 | 1352.6 | 4355.6 | 329.9 | 0 | 0 | 31040.4 | 2051.2 | 19352.6 | 3575.5 | 0 | 8583.8 | 56019.7 | |
2013 | 955 | 1584.4 | 4560.6 | 0 | 0 | 0 | 29328.6 | 2176.5 | 19925.3 | 6072.7 | 0 | 7100 | 57503.1 |
FRAC_AM在一定程度上也反映了人类活动对景观格局的影响。一般来说,受人类活动干扰小的自然景观的分数维值高,而受人类活动影响大的人工景观的分数维值低[8]。如图 5所示,未围区形状分维指数呈上升趋势,1973—2013年由1.10上升到1.15,说明该区自然植被由于未受人类围垦活动影响,在原始状态下保持自然演替,其斑块形状较为自然。而已围区形状分维指数变化略显复杂:总体来看呈下降趋势,1973—2013年Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区分别下降了0.026、0.028和0.026,这是由于随着围垦强度不断加大,斑块形状较为复杂的自然 斑块逐渐消失,取而代之的是斑块形状较为规则的人工景观;具体来看,形状分维指数在前期又有一段上升过程(图 5),这可能由于前期围垦活动时间跨度长,堤内潮滩湿地与外部海域全部或部分隔绝,垦区水域盐度逐渐降低,土壤表层不再有波浪或潮汐带来的泥沙沉积,土壤因地下水位下降而不断脱盐[19]。生境条件的变化,促进原有植被在相对较短周期内演替与扩张,导致斑块形状复杂程度上升。
NP反映景观的空间格局,用于描述整个景观的异质性;PD与NP呈正相关关系,两者的结合能够明确的反映景观空间结构的复杂性,与景观破碎化程度成正比[8]。从图 5可以看出:未围区斑块数量和斑块密度都保持较低水平,除了1995年略有上升外,分别基本维持在30和0.2左右,1995年上升是由于互花米草正处于扩散期,说明在未受围垦活动影响下,景观破碎度维持较低水平;已围区斑块数量和斑块密度总体上呈上升趋势,1973—2013年Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区这两个指标分别上升了56和0.23,34和0.23,19和0.18。而整个过程上又先升后降,主要由于随着围垦强度不断加大,自然植被斑块由整体连贯状态被分割成零星破碎状态,破碎化程度总体上升,但随着茅草、碱蓬和芦苇等自然植被围垦殆尽,破碎的小斑块也将被人工景观替代,因此破碎化程度有稍有下降。
景观多样性指数值的大小反映景观的多少和各景观要素所占比例的变化。SHDI=0表明整个景观仅由一个斑块组成;SHDI增大,说明斑块类型增加或各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布[8]。未围区多样性指数不断上升(图 5),到2000年达1.50,之后维持较高水平。这主要由于新增植被—互花米草面积不断增加,且于2000年完成其加速扩散过程而大面积成片分布。已围区多样性指数都呈现先升后降的“n型”趋势,且Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区峰值均出现在2000年,分别为1.82、1.85和1.79。这主要由于2000年以前围垦区域主要为潮上带,围垦导致茅草、碱蓬为代表的占主导地位的自然景观斑块面积不断下降,而农田、水产养殖塘等新增人工景观斑块面积相应的上升,导致景观多样性指数上升;2000以后,围垦活动转向中、高潮带导致茅草、碱蓬和互花米草等自然景观斑块面积减少甚至消失,而农田和水产养殖塘等人工景观斑块面积主导地位逐渐加大,因此多样性指数下降。
3.3 围垦对垦区内景观格局影响海丰垦区景观结构初期以茅草和碱蓬为主(图 6),围垦使得这两类斑块类型逐渐转为农田和水产养殖塘,反映了该垦区利用方式主要为种植业和养殖业。另外围垦初期芦苇面积有所上升,可能由于围垦加快土壤脱盐而有利于芦苇生长与扩散[20],而围垦后期由于港口建设以及政策影响,建筑用地和农田面积略有增加。由于该区人工景观面积不断增加,斑块形状分维指数总体上呈下降趋势(图 6),由1973年的1.11下降到2013年的1.05,斑块形状变得简单规则。垦区内破碎化程度都呈现先升后降再升(图 6),1973—1984年斑块密度上升到0.53,这是由于围垦前自然植被扩散过程中出现一些新增小斑块,景观破碎度上升;1984—2000年又上升到0.65,主要由于围垦使原有植被大斑块破碎,导致斑块数量有所上升;随着围垦结束,破碎的自然植被斑块完全被人工景观取代,斑块密度下降到0.35,景观破碎度下降;而随着新一轮沿海发展计划进行,斑块密度又上升到0.56,景观破碎度上升。
海北垦区围垦初期景观类型以碱蓬和光滩为主(图 7),围垦活动使得这两种斑块类型转为水产养殖塘和农田,而在围垦后期大面积水产养殖塘又转为农田,这反映该垦区利用方式以种植业为主。形状分维指数除了前3个年份略有上升外,总体呈下降趋势(图 7),由1998年1.13下降到2013年1.04。这主要由于前期未受围垦影响,碱蓬处于自然扩展状态,斑块形状较为复杂,而之后在围垦影响下,斑块形状日趋规则。景观破碎度方面,斑块密度指数由1992年0.48先降到1998年0.38(图 7),先降是由于围垦前碱蓬斑块扩张过程中,零星的小斑块被合并,斑块数量的以减少;后来受围垦活动影响,碱蓬斑块出现破碎,斑块数量增多,破碎度上升,到2005年上升至0.54;而围垦后期破碎的碱蓬斑块完全消失,斑块数量得以下降,到2013年又降为0.44。
金丰垦区围垦前主要以光滩为主(图 8),到2003年互花米草和碱蓬占较大一部分面积,受围垦影响,2005以后全区以水产养殖塘斑块为主导,且主导地位不断加强,说明该垦区利用方式为水产养殖。形状分维指数方面,由1995年的1.04先升至2005年的1.19,主要由于围垦前自然植被在原始状态下扩张,斑块形状趋于复杂,而之后受围垦影响,整体斑块形状日益简单、规则,到2013年又降至1.08(图 8)。景观破碎度方面,1995—2003年,全区由裸滩状态逐渐到有碱蓬和互花米草等斑块类型分布,斑块数量和斑块密度均略有上升,分别上升了7和0.52;2003—2008年受围垦活动影响,斑块数量和斑块密度指数迅速上升,分别上升了13和0.8,破碎化程度加速上升;围垦后期,全区逐渐以水产养殖塘斑块为主导,斑块数量和斑块密度下降,分别下降了10和0.5,破碎化程度减缓。
3.4 垦区之间景观格局变化对比尽管不同垦区建立时间不一致,景观变化在同一时间没有可比性,而各个垦区具有的相同围垦阶段(即围垦前、围垦期间和围垦后),表 4是根据不同垦区的围垦阶段对影像数据的年份进行划分。
垦区名称 The name of reclamation | 围垦前(年份Year) Before the reclamation | 围垦期间(年份Year) During the period of land reclamation | 围垦后(年份Year) After the reclamation | 利用方式 Using types |
海丰垦区 Hai feng reclamation | 1973 | 1979,1984,1992,1995,1998,2000 | 2003,2005,2008,2010,2013 | 种植业,养殖业 |
海北垦区 HaiBei reclamation | 1992,1995,1998 | 2000,2003,2005 | 2008,2010,2013 | 种植业 |
金丰垦区 Jinfeng reclamation | 1995,1998,2000,2003 | 2005,2008 | 2010,2013 | 养殖业 |
结合图 6—图 8数据,围垦前,景观面积方面,3个垦区都以自然景观为主导,且海北和金丰垦区由于植被扩散或演替,植被面积逐渐增加,分别增加了1565 hm2和1290 hm2;海丰垦区由于相对处于内陆,垦区内早已被植被覆盖,围垦使植被面积减少了2645 hm2。斑块形状方面,海北和金丰垦区形状指数呈下降趋势,均趋于复杂、自然;海丰垦区基本不变,原因与面积变化相同。景观破碎度方面,海丰垦区斑块密度有所上升,约为0.15,原因可能由于该垦区相对处于内陆,淤积较早,其内部某些地区在植被生长过程中土壤环境得以改良,而更加适合邻近其他植被生长而受到入侵[20](如部分茅草被芦苇取代),导致斑块数量增多,斑块破碎度上升;海北垦区破碎度不断下降,斑块密度指数下降了0.1,原因为垦区内部植被主要为碱蓬,向海先锋斑块多呈破碎、分离状态,随着碱蓬不断向海扩散,这些小斑块相互合并成大斑块,导致斑块数量变少,斑块破碎度下降;而金丰垦区由于离海较近,植被生长较晚,垦区内植被主要为碱蓬和米草,在这两种植被刚扩散时,植被斑块处于零星、分散状态,导致斑块密度增加了0.52,斑块破碎度出现上升。
围垦期间,3个垦区的景观面积、斑块形状以及景观破碎度变化趋势一致。景观面积方面,3个垦区自然景观面积分别减少了5691、4781 hm2和2022 hm2,而人工景观逐渐占主导地位。正是由于人工景观面积不断增多,斑块形状分维指数不断下降,3个垦区分别下降了0.02、0.05和0.03,斑块形状由之前的复杂状态转为简单、规则。景观破碎度也均呈现先升后降的趋势,先升是由于围垦初期开发强度不断增大,自然斑块不断破碎,另外出现农田和水产养殖塘等新斑块类型,导致斑块数量增多,景观破碎度上升;围垦后期,受可围垦面积限制,围垦强度下降,另外大多破碎的自然斑块陆续被规整的人工斑块取代,斑块数量逐渐下降,景观破碎度下降。
围垦后,海丰和海北垦区景观面积均维持围垦末期状态,即人工景观占主导,面积基本不变;而金丰垦区人工景观面积不断增加,约为361 hm2,这是由于垦区建立后,垦区周边临近海的地区围垦活动仍在继续。3个垦区的斑块形状与围垦期间变化一致,即趋于简单、规则,这是由于围垦后景观格局基本定型,只有部分人工景观的调整。景观破碎度方面,海北和金丰垦区均维持围垦末期状态,景观破碎度呈下降趋势,原因与斑块形状相似;而海丰垦区破碎度先降后升,下降的原因与前者一致,之后上升是受港口建设的影响,导致建筑用地等斑块数量增多,导致景观破碎度有所上升。
4 讨论 4.1 滩涂围垦特征对景观格局变化影响江苏盐城海滨地区围垦特征可以从时间和空间两个方面概括。从围垦时间上看,1973—2013年5个时段内,围垦面积呈升降交替的特征。沈永明等[5]在对江苏沿海围垦现状的研究结果表明:从20世纪50年代开始到现在,总体上看,江苏沿海滩涂年平均围垦面积有减少的趋势,而在每一个时期又呈现出10a间隔的一升一降特性。这一结果与本次研究结果基本一致(图 3)。然而围垦面积这样一升一降特征,导致景观格局变化也出现类似的差异:如1995—2005年,围垦面积较大,相应地斑块面积和景观破碎度变化也较大;而在2005—2013年,围垦面积、斑块面积和景观破碎度方面变化较小。从围垦区域的空间分布看,1973—2013年匡围区域平行于海岸线,且呈条带状向海推进,这种条带带宽在推进过程中逐渐变窄,这从侧面反应围垦难度增大,围垦强度总体下降。王红艳等[2]在研究江苏沿海滩涂的淤积状况中指出,现实情况中江苏沿海围垦速率远快于滩涂的自然淤长速率,起围高程在逐年降低,90年代下降到3.7 m左右,2004年围成的大唐吕四港电厂围区的起围高程更降低到了3 m以下,这也侧面反应沿海围垦难度逐渐加大,可围区域不断减少。1995年以前匡围区域基本在海堤以内,而之后围垦活动在海堤外进行,随着堤外围垦活动不断进行,海滨地区景观结构由原来自然景观为主逐渐转为人工景观占主导,斑块形状逐渐趋于简单规则,景观多样性逐渐下降。本文对围垦特征与景观格局变化关系作出的研究还停留于现象分析,而更多有关围垦与景观生态学影响机理的研究目前仍然缺乏,今后应将围垦引起的潮滩生态因子变化与景观格局变化相联系,对其中的内在关联进行探讨。
4.2 垦区利用方式对景观格局变化影响另外,从垦区景观格局变化比较中发现,围垦后垦区利用方式差异对景观格局变化具有一定的影响。杨晓玲等[21]对不同利用方式的垦区(农业区、笆斗区和三仓区)景观格局变化差异进行分析:农业区(以种植业为主)景观破碎度减小,斑块形状趋于简单规则;笆斗区(以种植业、林业和养殖业为主)和三仓区(以种植业、养殖业和风力发电为主)景观破碎度增大,斑块形状趋于复杂自然。本文研究也表明,不同利用方式的垦区斑块形状和破碎度变化也存在差异,特别是破碎度方面,海丰垦区变化最为复杂,呈“升—降—升”趋势,由0.04升到0.70,再降到0.35,最后再升到0.56;海北垦区呈“降—升—降”趋势,由0.48降到0.38,再升到0.60,最后再降到0.44;而金丰垦区呈“升—降”趋势,由1.19上升到2.49,再降到1.98(图 6—图 8)。出现这种差异的原因可能是因为:以种植业为主的垦区,对土地质量要求较高,加之垦区建立时间较早,垦区开发水平和力度也较低,匡围后土壤脱盐时间相对较长,因此围垦周期较长,局部地区在较长时间内出现围而不垦的现象,这也为景观格局变化留下了较多的“痕迹”,如海北垦区;以养殖业为主的垦区,对土地质量要求相对较低,加之垦区建立时间较晚,垦区开发水平和力度也较高,因此土地覆盖类型变化较快,围垦周期较短,景观格局变化过程较短暂,如金丰垦区;而两种开发方式混合开发的垦区,受到这两种开发方式的综合影响,如海丰垦区。围垦方式差异与景观格局变化方面确实存在一定的联系,而受数据的限制,本文及之前的研究中都没有得出其中内在的本质关联,更多有关机理性联系,需要对更多垦区景观数据进行分析。
5 结论1973—2013年江苏盐城海滨地区围垦特征以10a为间隔,围垦区域平行于海岸线呈条带状向海推进,且条带逐渐变窄;围垦难度逐渐加大,总体上围垦强度呈减小趋势,过程上围垦面积呈升降交替状态;围垦后垦区利用方式差异,主要以种植业和养殖业为主。这种围垦特征对区域和垦区景观格局变化的影响如下:
(1)区域景观格局变化方面,1973—2013年,已围垦区域自然植被面积共减少了30551 hm2,斑块形状指数均降到1.08左右,整体形状趋于简单规则,破碎化程度分别上升了0.21、0.23和0.17,多样性均先升后降,升幅约0.8,降幅约0.5;而未围垦区域自然景观面积增加了4753 hm2,斑块形状由1.10上升到1.15,整体形状日益复杂自然,景观破碎度保持较低水平,在0.17—0.21之间,而景观多样性指数上升了0.41。
(2)垦区内部景观格局变化方面,海北、海丰、金丰垦区自然景观不断向人工景观转移,围垦期间分别转移了5691、4781和2022 hm2;海北和海丰垦区斑块形状不断趋于简单规则,形状指数分别下降0.8和0.5,而金丰垦区形状指数上升了0.4;景观破碎度方面3个垦区分别呈“升—降—升”、“降—升—降”和“升—降”趋势。
(3)各垦区景观格局变化比较方面,围垦前,各垦区景观面积和斑块形状变化差异不大,而受地理位置距海远近的影响,景观破碎度变化差异明显,海丰垦区上升了0.15,海北垦区下降了0.1,而金丰垦区上升了0.52;围垦期间各垦区景观格局变化较一致;围垦后,各垦区景观格局变化也基本维持围垦末期状态,除非受新一轮人类活动干扰。
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