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1材料與方法
1.1數據的處理數據預處理包括:數據準備、遙感圖像幾何校正與配準、地形校正、大氣校正和圖像鑲嵌與影像圖制作,最終得到具有統一地圖投影坐標且互相配準的數據庫。所有處理使用遙感圖像處理軟件ENVI5.0和地理信息系統軟件ArcGIS10.0完成的。
1.2濕地提取根據遙感影像濕地識別能力,以國家林業局制定的(GB24708—2009—T)《濕地分類》[16]中的濕地分類方案為主體框架,參考《濕地公約》分類系統,根據其特殊的地理位置,采用GaoJay等的分類方法,將高原濕地分為:山前、高山、河谷、河流、湖泊、河漫灘(沼澤)、階地濕地等濕地類型。本文只討論河流、湖泊、河漫灘3種濕地的動態變化。在遙感影像上,不同的事物有不同的特征,可以根據這些特征識別不同的物體[19]。根據瑪多縣各類型濕地景觀的光譜和幾何特征,利用瑪多縣土地利用圖、瑪多縣草地調查圖、2012年及2013年野外調査樣點等資料,獲取濕地分布信息,進行影像判讀,分析不同類型的圖譜特征,建立包括色調、灰度、斑塊形狀和紋理特征等信息的瑪多縣濕地主要地物影像解譯標志。可以比較容易區分的主要地物有:草地為綠色,隨植被蓋度變化顏色發生深淺變化,水體(河流、湖泊、積雪)呈藍色,水深的地方呈藍黑色,所有濕地顏色比周圍地表顏色深重。在ENVI5.0和ArcGIS10.0軟件的支持下,對河流、湖泊濕地進行自動提取,對河漫灘濕地進行人機交互目視解譯。
2結果與分析
2.1濕地分布變化利用ArcGIS10.0軟件,制作出1990年、2001年和2013年3期濕地面積圖(圖1)。對比3個時期的濕地分布可以看出,雖然各類型濕地有所變化,但總的濕地的分布沒有太大的變化。與1990年的濕地狀況相比,2001年河流濕地在萎縮,面積大的湖泊濕地變化不是很明顯,但有些小的湖泊變小或者消失;河漫灘濕地減少了,退化明顯。在實地考察中,發現該區域鼠害較嚴重,土壤干旱。
2.2濕地面積變化根據影像解譯結果(表1):3個時期3種濕地總面積分別為:3498.96,3137.93,3427.44km2。3種類型濕地總面積是先減后增的。1990年到2001年,河流濕地,湖泊濕地,河漫灘濕地3種濕地面積分別減少了25.61,130.4,205.02km2,共計360.03km2,其中河漫灘濕地減少的最多,其次為湖泊濕地;2001年到2013年濕地面積分別增加了14.7,159.95,114.86km2,共計289.51km2,其中湖泊濕地增加的最多,其次為河漫灘濕地。但總的來說1990—2013年3種濕地類型的面積總體上呈減小趨勢,總面積凈減少了71.52km2。其中在近20多年中,河流濕地、河漫灘濕地面積是減少的,湖泊濕地反而增加了,這與2003年以來,三江源自然保護區的建設,減緩人類活動的干擾有很大的關系。從1990年到2013年瑪多縣濕地面積以3.11km2/年速度的減少(表2),變化幅度為0.17%(減少),其中1990年到2001年,濕地面積減少的速度為32.82km2/年,變化幅度為0.94%(減少);2001年到2013年濕地面積增加的速度為24.13km2/年,變化幅度為0.77%(增加)。
2.3自然因素對瑪多縣濕地變化的影響根據青海省氣象局的數據(圖2)對瑪多縣從1990年到2010年的溫度,降水資料進行統計分析,在高寒地區,降水是土壤水分變化的主要因素,大氣降水的季節變化引起的土壤水分季節動態也有時間。在瑪多縣20年的黃河源區,年平均氣溫上升,高達1.5度。由于溫度的上升造成的一系列環境變化:冰雪融化,凍土層溶解和地面蒸發量增加等。冰雪融化的濕地發展,但對濕地的同時帶來更多的水使雪線上升,能融化冰雪面積逐漸減少,水的供應量將下降。由于氣溫上升將使大面積的冰雪融化,水的損失,不在原位形成的濕地。氣溫上升,凍土融化將導致地下水的補給來源和供應方式的改變,導致湖泊濕地和河漫灘濕地高度萎縮退化。此外,高溫會直接導致地面蒸發量增加,由濕地水土流失加劇,對濕地的影響?,敹嗫h1990—2010年降水量總體呈增長趨勢。從1990—2001年年降水量及暖季降水量曲線來看,降水量季節上不平衡,且呈減少趨勢,降水大多集中到暖季,而且,暖季降水量的減少,導致草地生產力下降,雜草、毒草出現,并侵占優良牧草草地,至使濕地退化,面積減小。瑪多縣暖季降水量減少及溫度的升高,對導致蒸發量增大,對濕地植物造成了不良的影響,使濕地面積迅速萎縮。2001—2010年降水量呈增加趨勢,瑪多縣草地暖季均溫也呈升高趨勢,降水量升高,使得植物在生長季能夠較好的生長,對濕地面積的恢復起到了良好作用。
3討論與結論
瑪多縣濕地的變化是受多種因素的影響的,擺萬奇等[20]研究發現自20世紀80年代末期以來瑪多縣氣候條件發生了明顯變化,從氣候變化的角度看,瑪多縣的水熱條件是向著有利于草木生長的方向發展的,特別是生長期降水的大幅度增加對草地的恢復十分有利。但是,鼠害一直是瑪多縣草地生態環境中嚴重的生態問題。據統計[20],2002年瑪多縣鼠害草地面積達14995.33km2,占全部草地面積的65.2%,害鼠主要是高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi)和高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)。根據LIXi-lai等[21]研究結果表明,黃河源瑪多縣未退化的濕地中只有個別鼠類活動的鼠洞(0.9個/9m2),中度和重度退化的濕地,鼠害鼠洞每9m2中分別達到4.4個和3.0個。鼠害導致了濕地表層水分(≤10cm)由未退化的54.3%降到重度退化的24.4%,植被蓋度由原先的78.3%降到了36.5%。1990—2001年,黃河源瑪多縣濕地總面積在減少,這主要是由于人口增加、過度放牧和亂采濫挖等人類活動的加強,使得濕地周邊環境遭到破壞,減弱了濕地上游和周邊區域植被和土壤的涵養水源作用,使得濕地供水減少,從而不可避免地導致了濕地面積的萎縮。2001—2013年瑪多縣的濕地面積在增加,主要是由于三江源區2003年被國務院正式批準為國家級自然保護區,2005年啟動了生態環境保護與建設工程[22-25],在加強濕地保護和恢復濕地的同時,人工增雨工程的措施使得瑪多縣的降水量從2005年以來保持增加的趨勢。侯文菊[26]研究結果表明,黃河源瑪多縣近10年年平均降水量呈增加趨勢.其中夏季降水量增多最為明顯,其次為春季:冬秋季降水量也為增多趨勢。這與本文的結果瑪多縣濕地面積先減少后增多是相一致的。過度放牧是影響濕地面積變化的最主要的原因[22],瑪多縣是一個純牧業縣,絕大部分經濟收入依賴畜牧業,擴大牲畜數量是經濟增長的主要方式。在當地藏族居民的傳統價值觀念中,一直把擁有眾多牲畜作為財富的主要象征,片面追求數量而并不看重真正體現經濟效益的出欄率。此外,再加上人口增長的壓力,構成了瑪多縣牲畜數量不斷擴大的主要動力。過度放牧能夠引起黃河源區草地、濕地的鼠類(小型哺乳動物)數量的爆發,導致鼠害發生,鼠害發生概率與草地放牧強度呈現極顯著的相關性。隨著三江源自然保護區生態保護和建設工程的逐步實施,通過退耕還草、退牧還草、鼠害治理、人工降雨等措施,瑪多縣整體生態環境得到了明顯的改善,許多干涸、萎縮的湖泊得到了恢復。但是,三江源地區人為影響而產生的草地生態環境惡化依然存在,每年幾十萬的挖蟲草人,采地皮菜和發菜的人,擁擠到保護區,超載放牧濫砍仍然嚴重,人口密度已不是0.5人/km2的固定數字,過度的人類活動給保護區局部地區產生的不良影響依然增加[27]。瑪多縣高原濕地有7種類型,分別為山前、高山、河谷、河流、湖泊、河漫灘(沼澤)、階地濕地等濕地類型。本文重點研究了黃河源區瑪多縣的三種濕地類型,從1990年到2001年,河流濕地,湖泊濕地,河漫灘濕地3種濕地面積分別減少了25.61,130.4,205.02km2,共計360.03km2,其中河漫灘濕地減少的最多,其次為湖泊濕地;2001年到2013年濕地面積分別增加了14.7,159.95,114.86km2,共289.51km2,其中湖泊濕地增加的最多,其次為河漫灘濕地。影響黃河源瑪多縣濕地面積變化的主要因素為人類的過度放牧,其次為鼠害及氣候變化等。其他4種濕地類型還需要進一步的研究。
作者:薛在坡 李希來 張紅林 韓美琴 單位:青海大學農牧學院