海岸带湿地景观及人为干扰度的动态变化

张甜 梁琦珍 陶蕴之

摘要：本文研究区域为环渤海5公里海岸带。利用1995年、2000年、2008年三期矢量数据分析该海岸带景观和人为干扰度的动态变化。结果表明：（1）从1995年到2008年海岸带景观的变化受人类活动的影响，不同的土地利用类型之间存在相互转化关系，耕地、草地和未利用地是建设用地的主要来源。（2）人为干扰度在时间序列上呈现非均质变化特征，具有跳跃性的特点。（3）人为干扰度在滨海地区有明显的空间分带性，逐渐由陆地向海洋过渡。（4）大部分地区呈现出稳定的人为干扰度，不同干扰类型之间相互转换。

关键字：环渤海；人为干扰度；动態变化

中图分类号：TP79 文献标识码：A

人类的生存和发展是以自然界的各种景观生态系统为物质基础的，而近年来人类的各项生产活动在不同尺度上影响着地表景观的变化，监测和评估人类活动对自然环境的影响对促进自然环境的可持续发展有着重要意义 [1-3]。

相比于自然力，人类活动对自然景观的干扰作用更明显，例如人类的经营活动会导致群落植物的消失或者入侵从而使得当地的自然生境发生变化[3]，山体自然景观及空间板块化的形成也深受人类活动的影响[4]。同时，人类活动也是引起环境恶化的重要因子[5-6]，如人类活动加剧了沙漠化进程，砍伐、放牧、樵采在破坏植被的生境条件和生态功能[7]加速林地地表有效养分流失[8]的同时也影响到了野生动物的栖息地[9]，人类活动也对区域水文性能产生了消极影响。此外，人类干扰活动更是对土壤团聚体及其有机碳稳定性产生了消极作用[10]。人类修建水力工程、工农业过度用水等人类活动造成了入海水量的大幅度减少和水体污染，并对河口湿地生物多样性发展产生了消极作用[11]，生态环境的各个组成部分都受到了来自人类活动的干扰。

部分学者提出了对自然环境进行分区，并针对不同的区域采用不同的人类干扰方式及强度来保护生态环境的方法[12]。研究表明，人类干扰强度跳跃性最大的区域出现在河口和河道地区[13]，而海岸带虽然受海陆交互作用的影响，但近年来受人为活动的干扰作用日渐显著，对海岸带地区的人为干扰度监测成为海洋监测部门的重要课题[14]。

本文研究区域属于辽东半岛、山东半岛、环渤海海滨的一部分，该区域不仅蕴藏着丰富的油气资源，更是华北地区重要的渔盐产区。作为中国北方地区的出海口，该区域在极大程度上带动了区域经济的发展。近年来，伴随着海水倒灌、海岸侵蚀、海产品养殖、公共设施建设等一系列自然或人为因素引起的海岸带生态功能的退化已引起了人们的关注，本文旨在通过分析土地利用变化和人为干扰度的时空变化情况，为实现该区域合理规划土地利用方式实现可持续发展提供借鉴。

1 数据源和研究方法

1.1 数据源

本文选用1995年、2000年和2008年环渤海5公里海岸带矢量数据，以105°E为中央经线并采用了大地坐标系，采用Albers投影以保证面积精度。数据涵盖河北、辽宁、山东和天津几个省份5公里海岸带土地利用情况。

1.2 研究方法

本文首先借助ARCGIS平台绘制了不同年份的土地利用图谱并分析各种类型土地之间的转换关系。在此基础上引入了“人为干扰度”（HI）指数，根据前人的经验结合本区实际情况划分了本区域人为干扰度指数景观类型分类系统。在GIS平台基础上借助人工目视解译和社会经济资料，从时间序列和空间序列两个角度对环渤海地区人为干扰程度动态变化进行分析。

2 人为干扰度指数景观类型

干扰是自然界中普遍存在的现象，具有偶然性和不可预知性，它使得生态系统的格局和过程处于不断变化的过渡状态。由于城市化进程的加速和人类活动规模的扩大，自然景观的发育及其结构、空间板块化的形成都受到了很大的影响，天然的地表覆盖格局也在人类活动的干扰下改变了其原本面貌[15-16]。

人类活动具有多样性，例如城市路网等级和规模、人工地物的数量、地物类型的更替、生物多样性及植被覆盖类型的更替等[17]。而人类活动的强度（土地覆被被人类活动改变面貌后复原的概率及耗时）和人类活动频率对自然景观影响的大小是确定人类对生态景观干扰程度的依据。

学者将人为干扰度HI（Hemeroby index）引入河口湿地研究中，探究人为干扰度与景观板块面积及数量之间的关系，这为监测海岸带人类活动强度提供了很好的借鉴[18]。本文在《全国土地利用分类》基础上结合前人对HI的分类方法确定了3种干扰型景观：（几乎）无干扰型、半干扰型和全干扰型，这三种一级类型又细分为22个二级景观子类型，具体景观分级系统见下表（表2-1）。

3环渤海土地利用及变化分析

根据土地利用现状和土地资源的特点，将环渤海用地类型分为城乡、工矿、建筑用地，未利用地、林地、水域、耕地和草地。利用Arcgis9.3平台得到了1995年、2000年和2008年环渤海土地利用图（图2-1、图2-2、图2-3），因为图幅范围过大，本文中所有的图均只显示了部分海岸带信息。

通过计算土地利用转移矩阵发现，环渤海地区在1995年到2000年土地利用类型发生了明显变化，大约125Km2的耕地转为城乡、工矿、居民用地，而从2000年到2008年则有大约439 Km2的耕地转为城乡、工矿、居民用地，这说明研究区域的城市化水平在不断加快，且2000年以后的城市化进程明显高于2000年之前的城市化进程。而不容忽视的是，大量的草地转为耕地和建筑用地，部分草场退化和沙化，草地转为未利用地，其面积呈现明显减少趋势。

土地利用方式的变化体现出人类活动对自然环境的干扰作用，下面对环渤海滨人为干扰度的动态变化进行分析。

4环渤海土地利用人类活动干扰度动态变化

4.1环渤海人为干扰度时间分异

人类活动是土地利用类型变化的主导因素，环渤海人为干扰度呈现逐年增加的趋势，在沿海海滨地区，1995年到2000年间人为干扰度变化呈显著上升趋势，2000年到2008年间沿海海滨湿地地区人为干扰度变化呈下降趋势。

从研究区域总体而言，近十几年来全干扰类型的总面積呈现波动下降的趋势，由1995年的4762 Km2上升至2000年的5354.5 Km2，又降至2008年的2821.8 Km2；半干扰面积则呈现增加的趋势，从1995年的48669.5 Km2上升到2000年的51321.9 Km2，最后增加到2008年的52604.2 Km2；而无干扰类型也呈现出上升的趋势，从1995年的1765.6 Km2增加到2000年的2068.6 Km2，最终增加至2008年的 6648.2 Km2（图2-4）。这些数据表明环渤海区人为干扰度在不同历史时期并非均质化发展。

4.2人为干扰度空间分异

利用ARCGIS软件的叠加功能生成了环渤海海滨的干扰度变化图谱（图2-5、图2-6）能更好的反映各种土地利用类型的转换情况。

从图2-5和图2-6中能清晰的看出人为干扰度的空间变化情况，在1995年到2000年渤海湾西北部沿岸主要从半干扰型向全干扰型转换，而在2000年到2008年该区域则主要从全干扰型转为无干扰型，表明该区域人类干扰程度在降低。而渤海湾南部沿岸则从1995年到2000年干扰度无显著变化转变为2008年时的全干扰类型，表明该区域人类干扰程度在不断增强。而辽东湾则在1995年至2008年干扰类型没有发生明显的变化，说明该区域人类干扰程度保持在一个较稳定的水平。莱州湾西北部近十几年来由半干扰型向无干扰型转变。

此外，从图中还可以看出人为干扰度在滨海地区有明显的空间分带性，逐渐由陆地向海洋过渡，人为干扰度分布面积在滨海湿地区最大，主要干扰类型以水田、旱地为主，而靠近陆地人为干扰度较大的类型则以农村、城市建设用地为主。1995年到2000年，人类干扰上升的区域主要集中在滨海湿地地区；而在2000年到2008年人类活动强度则逐渐转向海洋，主要是对边滩、水域的干扰度增加，这说明人为干扰度的中心随着时间变化在空间上逐渐由海向陆转变。

1995年到2000年有大量的土地由全干扰转为半干扰类型，表明有大量的土地以原来的人类活动干扰为主向人为自然交互作用转化，而在2000年到2008年全干扰类型向半干扰类型转换的面积显著减少；在1995年到2000年有105213.1 Km2无干扰类型向半干扰类型转化，而在2000年到2008年这一转化面积显著减少，表明在以自然因素干扰为主的区域逐渐向自然人为交互作用转化，到2008年时自然人为作用都降低。而干扰类型无变化的面积呈现减少的趋势，这进一步表明区域干扰类型呈现不稳定状态，不同干扰类型之间呈现转换关系。大部分地区呈现出稳定的人为干扰度，但不同干扰类型之间仍存在转换关系，且彼此的相互转化呈现非均质特征，其中，半干扰型向全干扰或无干扰的变化较明显，表明在研究区域大部分区域受人类活动和自然交互作用。

5结论

本文分析了环渤海区的土地利用情况，并结合人为干扰度和《全国土地分类》对环渤海滨的人为干扰度动态变化进行分析。结果表明：

（1）1995年到2000年环渤海海岸带景观发生了明显变化。各种类型的土地面积呈现波动变化的趋势，耕地、草地、和未利用地是建设用地的主要来源，且2000年后的城市化进程快于2000年之前的城市化进程。

（2）土地利用方式的变化影响着人为干扰度的变化情况。环渤海滨人为干扰度在时间序列上呈现非均质变化特征，具有跳跃性的特点。不同年份的人为干扰呈现波动变化的特点。

（3）人为干扰度在滨海地区有明显的空间分带性，逐渐由陆地向海洋过渡。

（4）大部分地区呈现出稳定的人为干扰度，但不同干扰类型之间仍存在转换关系。且彼此的相互转化呈现非均质特征，其中，半干扰型向全干扰或无干扰的变化较明显，表明在研究区域大部分区域受人类活动和自然交互作用。

参考文献

[1] 孙永光，赵冬至，吴涛，等.河口湿地人为干扰度时空动态及景观相应——以大洋河口为例[J].生态学 报，2012，32（12）：3645-3655.

[2] Guo Q-X，Wang T-M.Landscape ecological evaluation of Fenglin Nature Reverse Quantification and interpretion Chinese Journal of Applied Ecology，2005，16（5）：825-832.

[3] 孔博，邓伟，陶和平，等.三江平原典型湿地的多尺度人为干扰格局研究[J].北京林业大学学 报，2010，32（2）：100-105

[4] 余世孝.泰山景观人为干扰的程度及其影响分析[J].山地学报，山地学报，2005，23（3）：367-373.

[5] 周道玮，钟秀丽.干扰生态理论的基本概念和扰动生态学理论框架[J].东北师大学报自然科学版，1996（1）：90-96.

[6] 张殿发，林年丰.吉林西部农业生态地址环境脆弱性综合研究[J].干展区资源与环境，1999，13（4）：15-20.

[7] 李永庚，蒋高明，高雷明，等.人为干扰对浑善达克沙地榆树疏林的影响[J].植物生态学报，2003，27（6）：829-834.

[8] MO Jiang Ming， Sandra Brown， PENG Shao Lin. Effects of human impacts on fine roots and soil organic matter of a pine forest in subtropical China[J]. Acta Ecologica Sinica，2005，25（3）：491-498.

[9] 赵鲁安，姜明兴.谈人为干扰对大型草食性野生动物的影响[J].防护林科技，2014， （3）：91-92.

[10] 魏亚伟，苏以荣，陈香碧，等.人为干扰对喀斯特土壤团聚体及其有机碳稳定性的影响[J].应用生态学 报，2011，22（4）：971-978.

作者简介：张甜（1991.12—），女，甘肃天水人，硕士研究生，研究方向：GIS与遥感理论模型与应用。 E-mail： gsgndyx@163.com