黄骅湿地的动态变化及保护对策
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摘要：为了研究黄骅湿地2001-2009年的变化情况及变化原因，运用ERDAS和ENVI对2001、2005、2009年美国Landsat卫星影像进行影像判读和数据处理，利用Change Detection方法得到相关数据，探讨其动态变化状况及转化情况。结果表明，黄骅湿地不断减少，其中自然湿地面积大量减少，并部分转为人工湿地。依据这一现象提出了一些保护措施。
关键词：黄骅湿地；湿地遥感影像分析；动态变化；保护对策
Dynamic Change and Conservation Strategy of Wetlands in Huanghua
GUO Ling1，ZHANG Yi-wen1，JIAO Ming2，XU Yan-fei1，SHEN Hai-peng1
Abstract： To analyze the dynamic change and the changing cause of wetland in Huanghua from 2001 to 2009， the Landsat satellite images of 2001， 2005 and 2009 was interpreted and processed by ERDAS and ENVI； and relative data was obtained by the method of Change Detection to observe the dynamic change and transforming situation. The results showed that the area of wetland was reducing seriously， and some was converted to artificial wetland. Based on the phenomenon， some protective measures were proposed.
Key words： wetlands in Huanghua； wetland remote sensing image analysis； dynamic changes； conservation strategies
湿地是水陆相互作用形成的特殊自然地域综合体[1]，以其巨大的水循环和地球化学物质循环维系着全球的生态平衡。黄骅湿地具有独特的生态特征，是河北省仅有、全国罕见的湿地类型。近年来，许多学者对湿地进行了大量研究，其较多选用的都是较长时间段的研究[2-4]，而对于较短时间段内湿地的动态变化研究却少见报道。因此，笔者利用变化监测法对黄骅湿地的动态变化进行了研究，以期为河北省湿地保护和可持续发展提供依据[5]。
1 研究区域概况
1.1 自然环境概况
黄骅湿地位于渤海湾西岸、华北平原的东端、河北省东部，呈矩形镶嵌在渤海岸边，属于华北拗陷区的次一级构造单元——黄骅坳陷。黄骅湿地处于暖温带半湿润季风气候区，略具海洋气候特征，季风显著，四季分明，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷，多年平均气温为12.1 ℃，多年平均降水量595.9 mm，但年内分配不均。
1.2 黄骅湿地类型及分布
河北省黄骅市地理坐标大致为东经117°09′-117°49′，北纬38°05′-38°39′，拥有面积广阔的自然湿地和人工湿地。自然湿地包括河流湿地和芦苇沼泽湿地，人工湿地包括坑塘湿地、滩涂湿地和沟渠湿地。其中河流湿地各乡镇均有分布；坑塘湿地主要是虾池，主要分布于沿海乡镇、南排河镇和羊二庄乡；芦苇沼泽湿地主要分布于吕桥镇东部和滕南洼地；滩涂湿地全为渤海滩涂，分布于沿海；沟渠湿地在湿地中所占比重不大，主要分布于齐家务乡。
2 数据来源及研究方法
2.1 数据来源及处理
Landsat TM影像精度为30 m×30 m，目前已广泛应用于土地利用调查等领域。以2001、2005和2009年接收的美国陆地卫星影像作为基本资料，基于ERDAS软件和ENVI软件处理遥感影像图，对黄骅湿地的资源分布类型和面积进行数字化定量调查。非遥感数据为2003年黄骅市土地利用现状图、黄骅市政区图、黄骅市交通图、黄骅市水利图、黄骅市土壤图等图件。此外，还包括各种涉及地质、植被、土壤、水文、区域地理概况、社会经济等多方面内容的文字资料作为湿地类型划分的参考。
首先，进行室内处理；其次，选取黄骅湿地作为试验点，利用GPS设备对湿地边界进行实地勘察；第三，室内处理结果，并进行修改完善；最后，对所得数据进行动态分析。
2.2 研究方法
2.2.1 遥感影像信息提取方法 应用ERDAS对遥感影像进行波段合成、几何校正、信息增强、数字镶嵌等处理[6]，结合相关资料与湿地光谱特征，建立不同类型湿地的遥感解译标志，分为7类景观类型：坑塘湿地、居民地、耕地、滩涂湿地、芦苇沼泽湿地、沟渠湿地、河流湿地[7，8]、以ENVI软件和ERDAS软件为平台，对遥感影像进行湿地信息提取，通过初步解译、监督分类、野外调查验证，最终通过详细解译修改后获得黄骅湿地数据，如图1。
2.2.2 动态变化分析 依托ENVI平台，通过Basic Tools—Change Detection—Change Detection Statistics进行运算，首先将2001年湿地分类数据和2005年湿地分类数据分别作为Initial State和Final State加载入界面，输出2001-2005年变化分析报表（表1和表2）；其次将2005年湿地分类数据和2009年湿地分类数据依此方法输出2005-2009年变化分析报表（表3和表4）。
3 黄骅湿地动态变化分析
3.1 湿地类型动态变化特征分析
2001-2005年湿地面积转移矩阵[9]结果（表1）显示，黄骅湿地中芦苇沼泽湿地共减少了1 683.54 hm2，滩涂湿地减少了613.27 hm2，沟渠湿地减少了4 261.28 hm2，河流湿地增加了18.52 hm2，坑塘湿地增加了10 368.19 hm2。居民地的用地增加较多，主要集中于沿海和盐场一带。2005-2009年湿地面积转移矩阵结果（表3）显示，黄骅湿地中芦苇沼泽湿地共减少了1 054.71 hm2，滩涂湿地增加了3 392.46 hm2，沟渠湿地增加了12 112.56 hm2；河流湿地减少了101.16 hm2；坑塘湿地减少了13 202.55 hm2。
3.2 湿地类型转移分析
3.2.1 湿地向非湿地的转移 2001-2005年湿地向非湿地转化的百分率：芦苇沼泽湿地的14.06%转化为耕地，20.56%转化为居民地；滩涂湿地的0.54%转化为耕地，4.09%转化为居民地；沟渠湿地的7.67%转化为耕地，8.16%转化为居民地；河流湿地的15.80%转化为耕地，0.75%转化为居民地；坑塘湿地的10.87%转化为耕地，15.92%转化为居民地（表2）。
2005-2009年湿地向非湿地转化的百分率：芦苇沼泽湿地的25.05%转化为耕地，2.60%转化为居民地；滩涂湿地的1.01%转化为耕地，5.89%转化为居民地；沟渠湿地的6.18%转化为耕地，15.29%转化为居民地；河流湿地的0.98%转化为耕地，2.64%转化为居民地；坑塘湿地的25.02%转化为耕地，3.95%转化为居民地（表4）。
3.2.2 自然湿地向人工湿地的转化 2001-2005年自然湿地大量减少，人工湿地明显增加。自然湿地转化为人工湿地的总面积为7 252.83 hm2，其中芦苇沼泽湿地减少最多，共转化了7 114.52 hm2，占其初始面积的52.10%，其中有6 829.83 hm2转化为坑塘湿地，占其转化总面积的96.00%；河流湿地转化了138.31 hm2。2005-2009年湿地的总面积虽然变化不大，但自然湿地大量减少，人工湿地明显增加。自然湿地转化为人工湿地的总面积为5 973.75 hm2，其中芦苇沼泽湿地减少最多，共转化了5 763.87 hm2，占其初始面积的51.56%，其中有3 300.48 hm2转化为坑塘湿地，占其转化总面积的57.26%；河流湿地转化了209.88 hm2。
4 黄骅湿地的保护对策
近年来，黄骅自然湿地总体面积呈减少趋势，人为因素的干扰成为自然湿地面积减少的主要原因，因此需要妥善处理经济发展与自然湿地保护的关系，实现自然湿地保护的生态合理性、经济有效性和社会可接受性[10]。
4.1 加强黄骅湿地保护区的建设
在湿地资源受到严重威胁、破坏，湿地管理机构、法制尚待完善的情况下，需对一些典型的湿地生态系统、生物多样性和珍稀濒危物种进行保护，并划定保护范围和制定相应的保护法规，使这些湿地生境得以尽快保护；对已建立的自然保护区，要健全管理机构、配备相关人员编制，加大经费投入，使保护区真正进入保护轨道[11]。
目前该区现有保护区的面积远远不够，有必要加大保护区建设力度，加快腾南大洼保护分区和管养场保护分区的建设进程。但保护区建立初期和建立以后没有很好地解决耕地置换问题，致使核心区或缓冲区内的耕地一直存在，给保护区的管护带来困难。因此，有必要进行科学和合理的保护区区划复核，参照和总结已经建成的自然保护区的经验教训，详细制定保护条例，使湿地生态环境得到有效保护。
4.2 加大湿地保护力度、完善法律法规体系
基于该区在保护鸟类资源和国家珍稀动物资源方面的独特地位和面临的潜在威胁，建议将其建立为省级湿地和鸟类自然保护区，加大保护力度。根据国家现有的有关湿地保护和合理利用的法律法规和政策，制定黄骅市湿地保护和合理利用政策，及时出台黄骅湿地和鸟类自然保护区的管理方法。
在国土资源利用的整体经济运行机制下，逐步建立并完善保护与合理利用湿地、限制破坏湿地的经济政策体系。加强执法力度，严格执法，通过法律和经济手段，制裁过度和不合理的利用湿地资源的行为，打击破坏湿地资源的违法犯罪活动；筹建全市林政公安机构，并建立联合执法和执法监督体制。
4.3 协调经济开发和自然湿地的保护
经济利益的驱使使人类盲目开垦湿地资源，大量湿地被耕地、居民地占用，沿海建虾田、盐田和拦潮堤坝，把海水人为地引到湿地周边，阻断了盐水、淡水间的交换和融合，并排放大量卤水导致湿地水质咸化，导致湿地中的芦苇生长受到严重破坏，面积和产量急剧下降。随着芦苇的减少，导致湿地的疏干、草根层破坏，降低了湿地对洪水的拦蓄功能，同时降低了地下水储量，与其相应的伴生生物和以其作为栖息场所的生物量也随之减少，必然导致生态环境恶化[12，13]。因此，必须正确处理好经济开发和湿地生态系统保护的关系。
对于自然保护区资源环境的开发，应以不损害和不污染区内生态环境、保证区内资源的可持续利用为底线，在进行环境影响评价的条件下，合理确定保护区的开发方向，做到全面保护与重点保护相结合、资源保护与生态修复相结合。
参考文献：
[1] 张义文.南大港湿地保护研究[M].西安：西安地图出版社，2005.
[2] 庄长伟，欧阳志云，徐卫华，等.近33年白洋淀景观动态变化[J].生态学报，2011，31（3）：839-848.
[3] 姜琦刚，崔瀚文，李远华.东北三江平原湿地动态变化研究[J].吉林大学学报（地球科学版），2009，39（6）：1128-1133.
[4] 邢 宇，姜琦刚，王 坤，等.20世纪70年代以来东北三省湿地动态变化[J].吉林大学学报（地球科学版），2011，41（2）：600-608.
[5] 孙 波，孙永军，田 垄.黄淮海流域湿地遥感调查[J].国土资源遥感，2010（增刊）：144-147.
[6] 袁金国.遥感图像数字处理[M].北京：中国环境科学出版社，2006.
[7] 唐小平，黄桂林.中国湿地分类系统的研究[J].林业科学研究，2003，16（5）：531-539.
[8] 王 成，魏朝富，袁 敏，等.不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应[J]. 农业工程学报，2007，23（9）：64-71.
[9] 张国坤，邓 伟，张洪岩，等.新开河流域土地利用格局变化图谱分析[J]地理学报，2010，65（9）：1111-1120.
[10] 崔保山，杨志峰.湿地学[M].北京：北京师范大学出版社，2006.
[11] 吴黎黎，李树华.广西滨海湿地生态系统的恢复与保护措施[J]. 广西科学院学报，2010，26（1）：62-66.
[12] 包洪福，李一葳. 三江平原湿地的生态保护与修复[J]. 环境科学与管理，2010，35（5）：157-159.
[13] 董世魁，刘世梁，邵新庆，等.恢复生态学[M].北京：高等教育出版社，2009.171-174.
关键词：黄骅湿地；湿地遥感影像分析；动态变化；保护对策
Dynamic Change and Conservation Strategy of Wetlands in Huanghua
GUO Ling1，ZHANG Yi-wen1，JIAO Ming2，XU Yan-fei1，SHEN Hai-peng1
Abstract： To analyze the dynamic change and the changing cause of wetland in Huanghua from 2001 to 2009， the Landsat satellite images of 2001， 2005 and 2009 was interpreted and processed by ERDAS and ENVI； and relative data was obtained by the method of Change Detection to observe the dynamic change and transforming situation. The results showed that the area of wetland was reducing seriously， and some was converted to artificial wetland. Based on the phenomenon， some protective measures were proposed.
Key words： wetlands in Huanghua； wetland remote sensing image analysis； dynamic changes； conservation strategies
湿地是水陆相互作用形成的特殊自然地域综合体[1]，以其巨大的水循环和地球化学物质循环维系着全球的生态平衡。黄骅湿地具有独特的生态特征，是河北省仅有、全国罕见的湿地类型。近年来，许多学者对湿地进行了大量研究，其较多选用的都是较长时间段的研究[2-4]，而对于较短时间段内湿地的动态变化研究却少见报道。因此，笔者利用变化监测法对黄骅湿地的动态变化进行了研究，以期为河北省湿地保护和可持续发展提供依据[5]。
1 研究区域概况
1.1 自然环境概况
黄骅湿地位于渤海湾西岸、华北平原的东端、河北省东部，呈矩形镶嵌在渤海岸边，属于华北拗陷区的次一级构造单元——黄骅坳陷。黄骅湿地处于暖温带半湿润季风气候区，略具海洋气候特征，季风显著，四季分明，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷，多年平均气温为12.1 ℃，多年平均降水量595.9 mm，但年内分配不均。
1.2 黄骅湿地类型及分布
河北省黄骅市地理坐标大致为东经117°09′-117°49′，北纬38°05′-38°39′，拥有面积广阔的自然湿地和人工湿地。自然湿地包括河流湿地和芦苇沼泽湿地，人工湿地包括坑塘湿地、滩涂湿地和沟渠湿地。其中河流湿地各乡镇均有分布；坑塘湿地主要是虾池，主要分布于沿海乡镇、南排河镇和羊二庄乡；芦苇沼泽湿地主要分布于吕桥镇东部和滕南洼地；滩涂湿地全为渤海滩涂，分布于沿海；沟渠湿地在湿地中所占比重不大，主要分布于齐家务乡。
2 数据来源及研究方法
2.1 数据来源及处理
Landsat TM影像精度为30 m×30 m，目前已广泛应用于土地利用调查等领域。以2001、2005和2009年接收的美国陆地卫星影像作为基本资料，基于ERDAS软件和ENVI软件处理遥感影像图，对黄骅湿地的资源分布类型和面积进行数字化定量调查。非遥感数据为2003年黄骅市土地利用现状图、黄骅市政区图、黄骅市交通图、黄骅市水利图、黄骅市土壤图等图件。此外，还包括各种涉及地质、植被、土壤、水文、区域地理概况、社会经济等多方面内容的文字资料作为湿地类型划分的参考。
首先，进行室内处理；其次，选取黄骅湿地作为试验点，利用GPS设备对湿地边界进行实地勘察；第三，室内处理结果，并进行修改完善；最后，对所得数据进行动态分析。
2.2 研究方法
2.2.1 遥感影像信息提取方法 应用ERDAS对遥感影像进行波段合成、几何校正、信息增强、数字镶嵌等处理[6]，结合相关资料与湿地光谱特征，建立不同类型湿地的遥感解译标志，分为7类景观类型：坑塘湿地、居民地、耕地、滩涂湿地、芦苇沼泽湿地、沟渠湿地、河流湿地[7，8]、以ENVI软件和ERDAS软件为平台，对遥感影像进行湿地信息提取，通过初步解译、监督分类、野外调查验证，最终通过详细解译修改后获得黄骅湿地数据，如图1。
2.2.2 动态变化分析 依托ENVI平台，通过Basic Tools—Change Detection—Change Detection Statistics进行运算，首先将2001年湿地分类数据和2005年湿地分类数据分别作为Initial State和Final State加载入界面，输出2001-2005年变化分析报表（表1和表2）；其次将2005年湿地分类数据和2009年湿地分类数据依此方法输出2005-2009年变化分析报表（表3和表4）。
3 黄骅湿地动态变化分析
3.1 湿地类型动态变化特征分析
2001-2005年湿地面积转移矩阵[9]结果（表1）显示，黄骅湿地中芦苇沼泽湿地共减少了1 683.54 hm2，滩涂湿地减少了613.27 hm2，沟渠湿地减少了4 261.28 hm2，河流湿地增加了18.52 hm2，坑塘湿地增加了10 368.19 hm2。居民地的用地增加较多，主要集中于沿海和盐场一带。2005-2009年湿地面积转移矩阵结果（表3）显示，黄骅湿地中芦苇沼泽湿地共减少了1 054.71 hm2，滩涂湿地增加了3 392.46 hm2，沟渠湿地增加了12 112.56 hm2；河流湿地减少了101.16 hm2；坑塘湿地减少了13 202.55 hm2。
3.2 湿地类型转移分析
3.2.1 湿地向非湿地的转移 2001-2005年湿地向非湿地转化的百分率：芦苇沼泽湿地的14.06%转化为耕地，20.56%转化为居民地；滩涂湿地的0.54%转化为耕地，4.09%转化为居民地；沟渠湿地的7.67%转化为耕地，8.16%转化为居民地；河流湿地的15.80%转化为耕地，0.75%转化为居民地；坑塘湿地的10.87%转化为耕地，15.92%转化为居民地（表2）。
2005-2009年湿地向非湿地转化的百分率：芦苇沼泽湿地的25.05%转化为耕地，2.60%转化为居民地；滩涂湿地的1.01%转化为耕地，5.89%转化为居民地；沟渠湿地的6.18%转化为耕地，15.29%转化为居民地；河流湿地的0.98%转化为耕地，2.64%转化为居民地；坑塘湿地的25.02%转化为耕地，3.95%转化为居民地（表4）。
3.2.2 自然湿地向人工湿地的转化 2001-2005年自然湿地大量减少，人工湿地明显增加。自然湿地转化为人工湿地的总面积为7 252.83 hm2，其中芦苇沼泽湿地减少最多，共转化了7 114.52 hm2，占其初始面积的52.10%，其中有6 829.83 hm2转化为坑塘湿地，占其转化总面积的96.00%；河流湿地转化了138.31 hm2。2005-2009年湿地的总面积虽然变化不大，但自然湿地大量减少，人工湿地明显增加。自然湿地转化为人工湿地的总面积为5 973.75 hm2，其中芦苇沼泽湿地减少最多，共转化了5 763.87 hm2，占其初始面积的51.56%，其中有3 300.48 hm2转化为坑塘湿地，占其转化总面积的57.26%；河流湿地转化了209.88 hm2。
4 黄骅湿地的保护对策
近年来，黄骅自然湿地总体面积呈减少趋势，人为因素的干扰成为自然湿地面积减少的主要原因，因此需要妥善处理经济发展与自然湿地保护的关系，实现自然湿地保护的生态合理性、经济有效性和社会可接受性[10]。
4.1 加强黄骅湿地保护区的建设
在湿地资源受到严重威胁、破坏，湿地管理机构、法制尚待完善的情况下，需对一些典型的湿地生态系统、生物多样性和珍稀濒危物种进行保护，并划定保护范围和制定相应的保护法规，使这些湿地生境得以尽快保护；对已建立的自然保护区，要健全管理机构、配备相关人员编制，加大经费投入，使保护区真正进入保护轨道[11]。
目前该区现有保护区的面积远远不够，有必要加大保护区建设力度，加快腾南大洼保护分区和管养场保护分区的建设进程。但保护区建立初期和建立以后没有很好地解决耕地置换问题，致使核心区或缓冲区内的耕地一直存在，给保护区的管护带来困难。因此，有必要进行科学和合理的保护区区划复核，参照和总结已经建成的自然保护区的经验教训，详细制定保护条例，使湿地生态环境得到有效保护。
4.2 加大湿地保护力度、完善法律法规体系
基于该区在保护鸟类资源和国家珍稀动物资源方面的独特地位和面临的潜在威胁，建议将其建立为省级湿地和鸟类自然保护区，加大保护力度。根据国家现有的有关湿地保护和合理利用的法律法规和政策，制定黄骅市湿地保护和合理利用政策，及时出台黄骅湿地和鸟类自然保护区的管理方法。
在国土资源利用的整体经济运行机制下，逐步建立并完善保护与合理利用湿地、限制破坏湿地的经济政策体系。加强执法力度，严格执法，通过法律和经济手段，制裁过度和不合理的利用湿地资源的行为，打击破坏湿地资源的违法犯罪活动；筹建全市林政公安机构，并建立联合执法和执法监督体制。
4.3 协调经济开发和自然湿地的保护
经济利益的驱使使人类盲目开垦湿地资源，大量湿地被耕地、居民地占用，沿海建虾田、盐田和拦潮堤坝，把海水人为地引到湿地周边，阻断了盐水、淡水间的交换和融合，并排放大量卤水导致湿地水质咸化，导致湿地中的芦苇生长受到严重破坏，面积和产量急剧下降。随着芦苇的减少，导致湿地的疏干、草根层破坏，降低了湿地对洪水的拦蓄功能，同时降低了地下水储量，与其相应的伴生生物和以其作为栖息场所的生物量也随之减少，必然导致生态环境恶化[12，13]。因此，必须正确处理好经济开发和湿地生态系统保护的关系。
对于自然保护区资源环境的开发，应以不损害和不污染区内生态环境、保证区内资源的可持续利用为底线，在进行环境影响评价的条件下，合理确定保护区的开发方向，做到全面保护与重点保护相结合、资源保护与生态修复相结合。
参考文献：
[1] 张义文.南大港湿地保护研究[M].西安：西安地图出版社，2005.
[2] 庄长伟，欧阳志云，徐卫华，等.近33年白洋淀景观动态变化[J].生态学报，2011，31（3）：839-848.
[3] 姜琦刚，崔瀚文，李远华.东北三江平原湿地动态变化研究[J].吉林大学学报（地球科学版），2009，39（6）：1128-1133.
[4] 邢 宇，姜琦刚，王 坤，等.20世纪70年代以来东北三省湿地动态变化[J].吉林大学学报（地球科学版），2011，41（2）：600-608.
[5] 孙 波，孙永军，田 垄.黄淮海流域湿地遥感调查[J].国土资源遥感，2010（增刊）：144-147.
[6] 袁金国.遥感图像数字处理[M].北京：中国环境科学出版社，2006.
[7] 唐小平，黄桂林.中国湿地分类系统的研究[J].林业科学研究，2003，16（5）：531-539.
[8] 王 成，魏朝富，袁 敏，等.不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应[J]. 农业工程学报，2007，23（9）：64-71.
[9] 张国坤，邓 伟，张洪岩，等.新开河流域土地利用格局变化图谱分析[J]地理学报，2010，65（9）：1111-1120.
[10] 崔保山，杨志峰.湿地学[M].北京：北京师范大学出版社，2006.
[11] 吴黎黎，李树华.广西滨海湿地生态系统的恢复与保护措施[J]. 广西科学院学报，2010，26（1）：62-66.
[12] 包洪福，李一葳. 三江平原湿地的生态保护与修复[J]. 环境科学与管理，2010，35（5）：157-159.
[13] 董世魁，刘世梁，邵新庆，等.恢复生态学[M].北京：高等教育出版社，2009.171-174.