近百年洞庭湖区湖泊湿地格局演变及驱动因素分析

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:okanyo
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湖泊湿地是重要的自然资源,它不仅承载着动植物的生存繁衍,同样也是与人类活动互相反应的重要载体。因此合理的开发利用湖泊湿地资源是保护自然环境、创建和谐生态、走可持续发展道路的必要手段。洞庭湖区地处湖南省北部,长江中游荆江南岸,南承“四水”北纳“三口”是长江的重要调蓄湖泊,其拥有着极为丰富的湖泊湿地资源,区域内河网密布,大小型湖泊湿地类型丰富,土地肥沃,资源充足,有着历史悠久的人类社会文明,千百年来洞庭湖区的湖泊湿地演变与当地人民的生产活动有着极为密切的关系且相互影响深刻。自1930年代以来近百年的时间内,随着社会发展的需要,历经解放初期“向湖要粮”大面积围垦湿地、修堤建垸和改革开放早期的大型水利工程建设,洞庭湖区的湖泊湿地面积大幅减少,湿地功能急剧退化,物种多样性的平衡遭到打破,同时对长江的调蓄功能也有所下降。研究洞庭湖区近百年的湖泊湿地面积和空间分布的变迁,找到其中的特征规律,对今后实施湖泊湿地资源可持续发展有着重要意义。本次研究的数据主要有历史地形图和遥感影像,依据数据特征和研究需求分别经由Arc GIS软件和Google Earth Engine平台提取1930年代、1970年代、1980年代、1990年代、2000年代、2010年代和2020年洞庭湖区湖泊湿地空间分布数据,通过时空分析和收集相关的历史资料总结了洞庭湖区近百年的时空变化规律和主要驱动因素。主要研究内容与成果如下:(1)以1930年代洞庭湖区大于10km~2以上的湖泊湿地范围为最大掩膜范围,统计湖泊湿地的总面积分别为:1930年代5645.1km~2,1970年代3794.5km~2,1980年代3305.3km~2,1990年代3396.8km~2,2000年代3494.8km~2,2010年代3434.4km~2,2020年3279.0km~2。总体表现为下降趋势,其中以1930年代至1980年代下降趋势最为显著,1980年代之后趋于稳定,至最近的2020年有100km~2上下的波动。(2)近百年来洞庭湖区面积大于10km~2的湖泊湿地持续衰减退化数量持续下降,于1980年代之后趋于平稳:1930年代45个(考虑到后期洞庭湖部分子湖析出,将后期会析出的洞庭湖子湖与洞庭湖子分开统计),1970年代30个,1980、1990年代26个,2000年代28个,2010年代27个,2020年28个。(3)通过Arc GIS中的叠加分析和土地利用转移工具以及MSPA模型的计算,对洞庭湖区湖泊湿地的时空变化进行分析,得出以下结论:(Ⅰ)1930年代至2020年洞庭湖区消亡湿地约2439.1km~2(1930年代至1970年代下降幅度最大接近1/3),西洞庭湖鳝鱼湖群、冲天湖群几乎完全消亡;东洞庭大通湖析出,两湖间的湖泊湿地大面积退化,东洞庭西岸线整体东移,南洞庭北部岸线滩涂被大面积围垦,南洞庭整体呈现南移趋势。新增湖泊湿地约377.7km~2,分布在南洞庭西南侧和沅江洪道两岸。(Ⅱ)1930年代至2020年,约有1156.37km~2的湖泊湿地转变为耕地,占总消亡的湖泊湿地的91.9%(1930年代至1970年代约32.8%的湿地转变为耕地转变占比最高),集中体现在东洞庭西北岸线以及和大通湖相间隔处;南洞庭与大通湖相望的北岸,白塘湖、鹤龙湖以及烂泥湖群的周边滩涂;西洞庭湖鳝鱼湖群、冲天湖、围堤湖周边滩涂;石首白泥湖、淤泥垸、向家湖的水体主体和其他较小湖泊的周边滩涂。湿地新增主要表现在1970年代至1980年代的围堤湖和沅江洪道退耕,以及1980年代后陆续实施的退耕还湖计划。(Ⅲ)基于MSPA模型对湿地类型的分类,可以将洞庭湖区湿地的景观格局分为三个时期:第一阶段1930年代至1970年代,湿地总面积大幅下降,各类型湿地均减少,湿地连通性降低,整体性降低。第二阶段1970年代至2000年代,边缘湿地下降,连接桥和支线上升,核心湿地整体性上升愈发完整,景观联通性上升,湿地间物质交换频繁,有利于维护湿地生态系统的稳定和生物多样性发展。第三阶段2000年代至2020年,该阶段核心湿地下降,边缘区大幅上升,孤岛、孔隙大幅下降趋于稳定,连接桥、环岛、支线变化趋势呈V型,说明此阶段核心湿地经过了一定程度的破碎化,边缘更加复杂,最后联通性湿地的上升和孤岛的下降也反应了湿地景观格局趋于稳定,景观联通性开始恢复。(4)近百年洞庭湖区湖泊湿地的变迁受自然因素和人类活动的影响。自然因素主要有流域降水和泥沙入湖、湖泊冲淤,人类活动主要体现在围湖修垸和退耕还湖以及兴修水利,相比之下人类活动较于自然因素在近百年的时间窗口下表现的更为直接主要。
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