惠州市建成区湿地资源动态变化及驱动因素分析

牛晓楠，段智钊，李双霜，甘加俊，林奕军，饶世树，秦思思

(1.惠州市林业科学研究所,广东 惠州 516001;2.希言自然资源科技(广州)有限公司,广东 广州 510300;3.广东珠海淇澳-担杆岛省级自然保护区管理处,广东 珠海 519000;4.广东高坪省级自然保护区管理处,广东 韶关 512300)

1 引言

湿地是自然界最富有生物多样性的生态景观和人类最重要的生态系统之一[1]，在维护区域生态安全以及维持生物多样性等方面发挥着巨大作用[2]。在过去的150年里，由于自然环境变化和大范围人类活动的影响，全球超过 50% 的湿地已经被改变，已发生了退化或者丧失[3]。我国湿地类型多、分布广、面积大[4]，是世界上的湿地大国。我国自1992年加入湿地公约以来，受保护的湿地范围在逐渐增加，但近年来随着全球气候变化、人为因素等的影响，我国近 40%的湿地正受到威胁[5]，湿地退化现象非常突出[6]，如沿海滩涂、湖泊等[4]，因此加强湿地监测，开展湿地时空变化过程，可以掌握湿地动态变化，寻找湿地动态变化的驱动因素，对湿地的保护和利用具有重要意义。

目前，通常采用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术进行湿地湿资源的监测[7]。它具有监测范围广、信息获取及时、更新周期短和投入小等特点[8]，因而被广泛应用于湿地景观动态变化和驱动机制的研究中[9]。如在湿地景观格局与时空演变过程的关系的研究中[9]，孟伟庆等[10]对天津滨海新区近30年湿地景观格局进行了动态分析及驱动力分析；姜洋等[11]分析了大连市金普新区30年间滨海湿地类型及土地利用变化信息，并探讨了湿地动态变化的驱动因素；杨晓潇等[12]量化了达里诺尔自然保护区近30年湿地动态变化，并对其动态变化进行分析。这些研究为湿地资源的监管提供了参考。

惠州市建成区独特的地理位置和优越的“山水林田湖海”自然环境条件孕育了丰富的湿地资源，为其经济、社会的快速发展提供了重要物质基础。惠州市建成区多平原河网，河流湿地分布广泛，有西江干流、东江等永久性河流和通江湖泊(潼湖)等，同时又位于“东亚—澳大利亚水鸟迁飞路线”上的中端位置，每年有种类多样、数量众多的鸟类在此越冬或停留。因此，在维护湿地资源及生物多样性方面发挥了重要作用，是粤港澳大湾区城市群建设的重要生态担当。

为进一步加强惠州市建成区湿地资源的有效监管，以Landsat系列卫星遥感影像为主要数据源，结合野外实地调查，利用“3S”技术，对惠州市建成区2018～2020年间的湿地资源变化进行了研究，结合自然因素和人为因素，探讨了湿地资源变化的主要驱动因素，这为加强湿地资源的监管提供科学依据。

2 研究地概况和方法

2.1 研究地概况

惠州市位于广东省东南部，属珠江三角洲东北、东江中下游地区。地处北纬22°24′～23°57′、东经113°51′～115°28′之间，陆地面积1.12万hm2，海域面积4520 hm2。经多年发展，建成了建成区(惠城区、惠阳区)，该区气候属南亚热带海洋性季风气候，年平均气温22 ℃，无霜期长，年降雨量2062 mm。境内河流湖泊众多，水库容量超过16亿m3，广东省三大水系之一的东江和西枝江横贯建成区，是供给香港、深圳、广州等地的重要水源地(图1)。

2.2 研究方法

2.2.1 研究数据来源

2.2.1.1 遥感影像数据

参考已有的研究[13,14]，遥感监测具有覆盖面广、效率高、价格低廉、操作方便、空间数据处理分析能力强等优点[15]。在综合考虑各种遥感数据影像分辨率、在轨时间和更新周期等因素基础上[16]，选用 Landsat 系列卫星遥感数据作为建成区湿地动态监测数据源，矢量湿地类型信息。Landsat 卫星影像是获取地球表面数据进行相关地面分析的重要数据源[17]。近年来，Landsat 卫星影像以其丰富的光谱信息、适中的时间与空间分辨率及获得便捷性等优点，成为资源环境信息监测领域首选影像之一[18]。

从美国地质勘探局(https://earthexplorer.usgs.gov)下载到2018年10月3日、2019年9月20日、2020年4月15日建成区卫星遥感影像，精度为15 m。

2.2.1.2 自然地理与社会经济数据

惠州市年均降雨量、人口数量、工业数量、农业用水量等数据均来源于《2020年惠州统计年鉴》。

惠州市建成区的行政边界、镇域边界来自广东省第三次国土资源调查数据。

2.2.2 数据处理与分析

2.2.2.1 数据处理

利用ENVI 5.3软件对遥感影像进行几何校正、波段合成、图像增强、图像融合等预处理。将Landsat8遥感卫星4(R)，3(G)，2(B)波段合成为假彩色图像，对合成后的图像进行滤波增强。选取控制点，并利用二次多项式拟合及临近点象元重采样等方法与 Landsat8 数据进行几何精校正，校正后图像经RMS检验误差控制在一个像元内[19]。根据研究地行政区划范围对影像进行镶嵌和裁剪操作，经过处理后的影像用于2018～2020年建成区湿地的解译。于2018～2020年分别对研究区进行实地调查，并结合2020年的 Google Earth 的高分影像，对土地覆盖数据进行精度验证。

2.2.2.2 湿地分类系统

依据建成区湿地实际特点、参考广东省第二次湿地资源调查成果，根据《湿地分类》(GB/T 24708-2009)，结合建成区湿地特点，并考虑到遥感影像可分辨的最小图斑、人工判读的可能性等因素，将建成区湿地按自然属性划分为2大类4小类13型(表1)。其中近海与海岸湿地包括浅海水域、潮下水生层、沙石海滩、红树林、河口水域，河流湿地包括永久性河流、季节性或间歇性河流，湖泊湿地包括永久性淡水湖、永久性咸水湖、季节性淡水湖，人工湿地包括水库、淡水养殖场、城市人工景观水面和娱乐水面等。

续表1

2.2.2.3 湿地解译标志

参考已有研究成果[20, 21]，根据各种湿地类型遥感图像的色调、形状、纹理，以及调查样地的实地监测，建立建成区各湿地类型的解译标志(表2)，以 2019年湿地数据为基础，采用人工目视方法，得到建成区2018～2020年湿地资源矢量数据，并制作成专题图件(图2)。

表2 建成区遥感影像解译标志

续表2

图2 建成区湿地分布

3 结果与分析

3.1 湿地面积动态变化

2018～2020年，建成区湿地总面积整体呈下降趋势(表3)。2018年建成区湿地总面积22381.22 hm2，2019年为22066.24 hm2，2020年为21322.53 hm2。2018～2020年建成区湿地总面积共减少1058.69 hm2，同比下降4.73%。其中，水库面积下降最多，减少400.39 hm2，同比下降10.37%。河口水域减少幅度最大，减少103.74 hm2，同比下降87.32%。

2018～2019年期间，建成区湿地类型中仅永久性河流面积呈增长趋势，同比增长0.38%，其他13种湿地类型面积均呈下降趋势。其中，湿地面积数量减少最多的为淡水养殖场，减少面积168.56 hm2，同比下降2.04%；其次为水库，减少面积97.65 hm2，同比下降2.59%；再次为河口水域，减少面积48.96 hm2，同比下降70.09%。同时，河口水域是建成区湿地类型中面积变化幅度最大的，其次为水库，再次为淡水养殖场。

2019～2020年期间，建成区湿地类型面积均呈下降趋势。其中，水库面积减少最多，为302.74 hm2，同比下降8.75%；其次为淡水养殖场，为166 hm2，同比下降2.05%；再次是永久性河流，为57.22 hm2，同比下降1.99%。建成区湿地类型中面积变化幅度最大的仍是河口水域，减少面积54.78hm2，同比下降363.50%；其次为季节性淡水湖，同比下降了37.72%；再次为城市人工景观水面和娱乐水面，同比下降11.18%。

表3 惠州市湿地面积统计 hm2，%

3.2 影响湿地动态变化驱动力分析

3.2.1 自然因素

水文条件是湿地形成过程中最重要的影响因素之一[22]。降水和径流是湿地的重要补给水源，温度则是湿地水量流失的重要影响因素，其变化对湿地的影响较为突出[23,24]。全球气候变化导致的气温上升、降水减少等是导致湿地面积减少和功能衰退的主要自然因素[25]。从2015～2019年间惠城区年均气温和日照时间变化趋势进行分析可知，年均气温升高，日照时间增加(图3，4)，这在一定程度上会对湿地面积造成萎缩[26]。建成区内的东江、西枝江、淡水河等河流属于珠江支流，位于珠江三角洲平原，河床较为宽广，两岸平缓，河流湿地能形成较大的河滩地，流域内降雨量的减少和蒸发量的增加，导致了水位持续下降，部分湖泊和河流湿地逐渐萎缩。此外，建成区湿地中的湖泊、坑塘等具有数量多，面积小，分布不均匀的特点，容易受到气候变化的影响，特别是降雨量的减少和蒸发量，更容易促进这些湿地的萎缩。

图3 2015～2019年惠城区平均气温趋势

3.2.2 人为因素

近年来，随着惠州市社会经济的快速发展，人口数量激增(图5)，基础设施建设加速，建成区面积不断扩大，日益频繁的人类活动对湿地生态系统造成了一定的影响。一方面，人口的快速增长带来了粮食、住房、交通出行等方面需求的增加，侵占了一定数量的湿地。另一方面，人口数量的增加也加大了用水需求的压力(图6)。惠州是粤港澳大湾区工业发展的重要基地，工业的快速发展加大了对地表水的需求量(图7)。而温度升高、日照时间增长导致地表水的供给量不足，这进一步加剧了湿地的结构的改变和功能的退化。同时，在半干旱的气候条件下，人们更加青睐于水分充足的湿地，在遥感影像解译结果中，建成区内的农田主要沿河流、坑塘周边密集分布，农药化肥过量的农业用水排放进湿地会造成不同程度的污染，使得湿地生态功能紊乱，增加了水体发生赤潮、富营养化等风险。

国家政策的调控也是导致湿地景观格局变化的重要因素之一[27]。潼湖是广东省最大的内陆淡水湿地。1977～1993年期间，约30%的水田被改造成鱼塘；1993～2017年期间有接近40%的水田被改造成旱地[28]；2019年集中整治了流域禁养区内水产养殖494户，鱼塘面积2.4万多亩，关停污染严重的水产养殖场。此外，受新型冠状病毒疫情影响，2020年较2019年，水产养殖面积出现大幅度降低的现象，近十几年来，惠州市一直都是广东省水产养殖的大区之一，此次受新型冠状病毒影响，养殖户面临出鱼难、饲料供应受阻、春季鱼病多发、水产品价格狂跌等情况，导致一些水产养殖户减小水产养殖面积，从而在一定程度导致2020年的水产养殖场面积较2019年急剧下降。

图5 惠州市人口增长趋势

图6 惠州市农业用水情况趋势

图7 惠州市规模以上工业单位数趋势

4 湿地保护建议

研究结果表明，自然因素和社会因素的综合影响下导致了转变以及湿地资源的退化，自然因素是湿地发生变化的内在驱动力，各项社会因素则是大大加速湿地类型转变和湿地资源退化的外在驱动力。针对当地的实际情况，鉴于目前湿地生态系统退化的形势，提出以下对策。

4.1 开展湿地及生物多样性资源保护规划

对湿地及生物多样性的保护及利用进行合理规划，加强生物多样性区域的保护，对外来物种进行清理，降低入侵物种带来的危害风险。大力开展湿地可持续利用示范，对于不同地方特色的湿地资源，建立各种类型湿地可持续利用示范点(区)，发挥示范效应，如建设惠州市基塘高效利用示范、海岸湿地可持续利用示范、湿地生态旅游示范、河流湿地可持续利用示范、滨海湿地生态养殖示范以及城市湿地高效治污治水示范等，加强湿地科学利用模式的引导与推介，引导全市湿地资源的合理利用，发挥湿地的综合功能与效益。

4.2 加强组织管理，实行生态补偿制度

惠州市水系发达、滩涂广布、河口港湾众多，有自然保护区 26 个[29]。全面加强湿地保护管理组织建设，实行湿地生态补偿制度，是湿地保护的有效方法，湿地生态补偿制度的实施必将是对湿地保护管理的最大政策和财政的支持，会使惠州市的湿地保护管理进入一个新时代。

4.3 加强对湿地功能、效益和保护的宣传教育

提高人们对保护湿地的认识，使人们认识到保护湿地资源和合理利用资源是关系到人类生存与发展的大事，在牵涉到集体及个人的切身利益和长远利益时，能自动自觉的保护好湿地的生态资源不受破坏。加强对湿地功能效益和保护的宣传教育，教育宣传活动要生动活泼、多种多样，这样才能收到良好效果。建议在湿地公园、湿地保护区建设惠州市湿地博物馆，免费为市民开放，建成湿地教育基地。