󰀁

2011年海洋湖沼通报

TransactionsofOceanologyandLimnology󰀁󰀁1

盐城海岸带湿地土地覆盖变化及其生态效应研究󰀁

邢󰀁伟,王进欣*,王今殊,仲崇庆,张维康

(徐州师范大学城市与环境学院,江苏徐州221116)

摘󰀁要:依据1992、2002和2008年3期Landsat遥感影像数据的对比分析,结合野外取样调查,对盐城海岸带湿地土地覆盖变化及其生态效应进行分析研究。结果表明:在自然因素和人类活动共

同干扰下,海岸带湿地土地覆盖发生了显著的变化,自然湿地大量减少,互花米草的入侵改变了盐沼植物群落的演替特征;互花米草入侵以及盐沼植物群落的演替使得海岸带湿地生产力发生显著变化;海岸带湿地土壤理化性质的变动与盐沼植物群落的演替和分布格局的变化表现出很好的相

关性;土地覆盖变化改变了盐沼梯度生境,对温室气体、氯代烷烃及还原性硫气体等生源气体的排放产生了重要影响。关键词:海岸带湿地;土地覆盖变化;盐沼植物;生态效应中图分类号:X142󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1003󰀁6482(2011)01󰀁0122󰀁09

引言

海岸带湿地是自然界最富生物多样性、

最富有生产力、最具价值的生态系统之

一[1󰀁2],是海洋作用、陆地和大气过程、生物作

用以及人类活动等交互作用极为活跃的生态

交错区[3󰀁4],在环境调节、生物多样性保护等

方面发挥了巨大作用[5]。

受自然因素和人类活动的共同影响,海

岸带湿地土地覆盖发生了显著的变化,并引

起多种资源与生态过程的改变,造成了严重

的生态后果,使得海岸带湿地成为脆弱的生

态敏感区[6󰀁7]。因此,研究海岸带湿地土地覆

盖变化及其生态效应对于了解区域生态环境

演变乃至全球环境变化都具有重要的意

义[8]。中国学者对湿地生态系统已经开展了

一系列的研究[9󰀁11],但针对海岸带湿地土地

覆盖变化所带来的生态环境效应缺乏研究,

欧维新等[12]曾对盐城海岸带湿地土地利用变化的生态环境效应做过相应的研究,但更

多的是侧重于人类活动带来的影响。

盐城海岸带湿地作为国际重要湿地,近

年来土地覆盖发生了显著的变化[13],其中最

为显著的是互花米草的入侵[14],互花米草的

入侵在改变盐沼植物群落结构的同时,抑制

了原生盐沼植物的生长,侵占了原生盐沼植

物分布区,改变了盐沼植物群落自然演替规

律[15]。盐沼植物群落演替规律的变化不仅

改变了海岸带湿地生态系统结构、生产力和

土壤理化性质,还通过改变区域温室气体(如

CH4)、氯代烷烃(如氯甲烷(CH3Cl),二氯甲

烷(CH2Cl2,DCM),三氯甲烷(CHCl3,CM),

四氯化碳(CCl4,TCM))和还原性硫气体(如

二甲基硫(DMS))通量,进而影响到全球气

候变化。因此,本文选取多时相遥感影像对

盐城海岸带湿地土地覆盖变化对比分析,进

而分析其对生态环境的影响,主要目标是:

(1)研究盐沼植物群落演替特征及海岸带湿

󰀁基金项目:国家林业科技支撑计划子专题项目(2006BAD903A1903);江苏省高校自然科学研究计划一般项目(06KJB170112);徐州师范大学基金理科培育项目(07PYL07)。第一作者简介:邢󰀁伟(1986󰀁),男,山东省潍坊人,硕士研究生,主要从事湿地生态研究。E󰀁mail:xingwei602@163.com。*通讯作者:王进欣,博士,副教授,主要研究方向:湿地生态学,E󰀁mailyujianw7125@163.com。收稿日期:2010󰀁03󰀁101期盐城海岸带湿地土地覆盖变化及其生态效应研究123󰀁地生态系统生产力的变化特点;(2)分析海岸

带湿地土壤理化性质的变化动态;(3)探讨盐

沼植物群落演替变动对温室气体、氯代烷烃

及还原性硫气体排放的影响。

1󰀁研究区概况

盐城海岸带湿地地处江苏中北部

(32󰀁34󰀁~34󰀁28󰀁N,119󰀁27󰀁~121󰀁16󰀁E),东

临黄海,由江苏省盐城市辖5县市(响水、滨

海、射阳、大丰和东台)的滨海滩涂组成。该

区地跨暖温带和北亚热带2个气候带,年平

均气温14󰀁,地貌类型主要为废黄河三角洲

和江苏中部海积平原,海拔0~4m,主要入海

河流有灌河、射阳河、黄沙港、新洋港、斗龙

港、王港河、川东港、东台河等。

本研究将盐城海岸带湿地地理范围界定

于高潮位与低潮位之间,地跨响水、滨海、射

阳、大丰和东台5个县市,同时也将盐城东台

市东侧的辐射沙洲及其附近的海域包括进来

(见图1)。

2󰀁

数据资料与研究方法图1󰀁研究区域略图

Fig.1󰀁Sketchmapofresearcharea

2.1󰀁遥感影像数据

本研究所用信息源为2景Landsat5

TM和4景Landsat7ETM+影像,且卫星

影像在研究区范围内基本无云层覆盖,质量

良好,卫星影像参数详细信息见表1。

表1󰀁研究区卫星影像参数Tab.1󰀁Satelliteimageparametersoftheresearcharea

序号No.时间Date影像行列号Imageranksnumber影像类型Imagetypes分辨率Resolutio

n11992󰀁04󰀁20120/36Landsat5TM30m21992󰀁06󰀁07119/37Landsat5TM30m32002󰀁05󰀁26119/37Landsat7ETM+30m42002󰀁09󰀁16120/36Landsat7ETM+30m52008󰀁04󰀁24119/37Landsat7ETM+30m62008󰀁10󰀁06120/36Landsat7ETM+30m

2.2󰀁野外调查数据

对盐城海岸带湿地进行了实地取样调

查,收集了大量的数据和资料,包括针对遥感

影像解译的野外调查,并与遥感影像作对照,

分析各类土地利用类型在遥感影像上的成像

规律和特征,为室内精确的判读解译各种土

地覆盖类型提供依据。同时在野外调查中,

运用GPS定位,精确记录训练样区及地面控制点的经纬度坐标,并详细记录采样点的景观特征,包括植被类型,植被的高度、盖度、密

度、地上生物量,以及周围土地利用情况等,

采样后立刻称取湿重,然后在室外晒干后称

得干重。利用干重数据乘以比例系数得到净

初级生产力,比例系数参照文献[16]。

2.3󰀁研究方法

以1992、2002、2008年3期Landsat遥感

影像作为主要数据源,在ERDASImagine8.7

环境下,将各时期遥感影像各选取60~80个124󰀁海󰀁洋󰀁湖󰀁沼󰀁通󰀁报2011年

易于识别的同名地物点作为地面控制点对影

像进行几何纠正,误差控制在0.5个像元之

内。对纠正后的影像进行镶嵌处理,建立3个

时期的盐城海岸带湿地遥感影像数据库。

在ERDASImagine8.7环境下,运用监

督分类(最大似然法)结合专家分类的方法提

取研究区土地覆盖信息,并辅以土地利用现

状图和野外调查资料、GPS数据,建立研究

区各种土地覆盖类型的解译标志,并在Arc󰀁

GIS9.2环境下利用目视解译结合地面调查

对分类结果进行修正,最终生成1992、2002

和2008年研究区的土地覆盖类型图。采用

误差矩阵进行精度验证,结果表明各期主要

土地覆盖类型分类精度均达到85%以上。

2.4󰀁土地覆盖类型的划分

根据盐城海岸带湿地植被的分布和土地

覆盖的具体特点,本文将研究区内的土地覆

盖方式分为自然湿地和生产用地两大类别,

自然湿地包括河流湿地(包括自然河流和灌

溉沟渠)、互花米草、盐地碱蓬、芦苇滩和潮间

带光滩;生产用地包括盐田、水产养殖塘(包

括海水养殖塘和淡水养殖塘)、弃耕地。

2.5󰀁盐沼痕量气体年排放量计算

各种盐沼气体年排放量计算公式:

Fij=󰀁12

n=1fiMjDn(1)

󰀁󰀁式中,Fij为盐沼气体的年排放量。fi为

第j类海岸带湿地土地覆盖类型的第i类盐沼气体的日通量,通量数据来源于文献[17󰀁

20]。Mj为第j类海岸带湿地土地覆盖类型

的面积,Dn为时间。

3󰀁结果与分析

3.1󰀁盐城海岸带湿地土地覆盖的变化动态

盐城海岸带湿地的土地覆盖在1992~

2008年间发生了显著的变化(见图2),其中

自然湿地的面积持续下降,由1992年的

2383.96km2(占研究区面积的80%)下降到

2008年的1696.98km2(占研究区面积的

57%),降幅达29%。而生产用地的面积则

大幅上升,由1992年的600.54km2上升到

2008年的1249.04km2,增幅达到108%。

在各种自然湿地类型中,芦苇群落在

1992年面积为354km2,到2008年下降到

87.53km2,降幅达到75.3%;盐地碱蓬群落

面积由1992年273.16km2下降到2008年

的74.21km2,降幅达到72.8%;潮间带光滩

的面积由1692.35km2下降到1313.72km2,

降幅为22.4%。河流湿地面积变化较小。

米草属植物群落(以互花米草为代表)在

1992年以前种植面积较小,仅为33.45km2,

在1992󰀁2002年互花米草群落的面积大幅

上升到155.73km2,到2008年面积约为

156.91km2,规模趋于稳定(见表2)。

表2󰀁不同年份盐城海岸带湿地土地覆盖类型的面积(km2)

Tab.2󰀁AreaoflandcoveredtypesatdifferentyearsinYanchengcoastalwetland(km2)

年份Year盐田Saltfield养殖塘Aquacu󰀁lturepond河流River互花米草Cordgrass盐地碱蓬Suaedasalsa芦苇滩Phrag󰀁mites弃耕地Wastela󰀁nd光滩M

udflat

1992面积/km2365.65199.9731.0033.45273.16354.0034.921692.35比例/%12.26.71.01.19.211.91.256.7

2002面积/km2380.29540.2023.25155.7395.82114.41117.77434.02比例/%20.429.01.38.45.26.16.323.3

2008面积/km2323.51658.8220.97156.9174.2187.53266.711313.72比例/%11.222.80.75.42.53.09.245.5