馬 赫,石龍宇,付 曉

1 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廈門(mén) 361021 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085

生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成與格局是指生態(tài)系統(tǒng)組成單元的類(lèi)型、數(shù)目以及空間分布與配置,反映各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)自身的空間分布規(guī)律和空間結(jié)構(gòu)關(guān)系,也是決定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能整體狀況及其空間差異的重要因素[1- 2]。認(rèn)識(shí)與了解生態(tài)系統(tǒng)狀況,明確生態(tài)系統(tǒng)格局是認(rèn)識(shí)我國(guó)生態(tài)國(guó)情、制定生態(tài)保護(hù)策略與生態(tài)文明建設(shè)政策與措施的基礎(chǔ)和依據(jù)[3]。

生態(tài)系統(tǒng)空間格局的動(dòng)態(tài)與土地利用/覆被變化緊密相連,土地覆被變化是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型轉(zhuǎn)變和格局變化的重要因素,也是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的直接動(dòng)力[4]。隨著遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,近年來(lái)很多研究把兩者結(jié)合起來(lái)探討生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成與格局變化及其規(guī)律[5- 11]。

瀘沽湖是中國(guó)著名高原淡水湖泊之一,屬于摩梭母系文化區(qū),具有文化景觀的唯一性。正是由于瀘沽湖自然與人文景觀的相互襯托,使瀘沽湖流域具有獨(dú)特的旅游價(jià)值。旅游業(yè)發(fā)展導(dǎo)致人類(lèi)活動(dòng)增加,也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題,直接體現(xiàn)在湖泊水體的有機(jī)污染日趨嚴(yán)重,當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量下降[12-13]。另外,由于全球氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)的負(fù)面效應(yīng)相疊加,流域環(huán)境的生態(tài)調(diào)節(jié)和自我恢復(fù)能力下降,將嚴(yán)重制約瀘沽湖區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,威脅流域性生態(tài)系統(tǒng)安全。近年來(lái),針對(duì)瀘沽湖區(qū)域的生態(tài)研究主要集中在生態(tài)安全評(píng)價(jià)[14]、水質(zhì)健康[12]以及可持續(xù)生態(tài)規(guī)劃[13,15- 17]。生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境要素變化規(guī)律是生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之一,對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)及其類(lèi)型變化進(jìn)行的研究有助于區(qū)域資源合理利用與可持續(xù)發(fā)展決策,能夠?qū)崟r(shí)、科學(xué)地將自然生態(tài)系統(tǒng)變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)集成起來(lái)進(jìn)行深入研究是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要前提條件。研究的主要目的在于通過(guò)對(duì)瀘沽湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行周期性觀測(cè),感知其動(dòng)態(tài)變化的態(tài)勢(shì)與機(jī)理,對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成、生態(tài)系統(tǒng)景觀格局以及生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型轉(zhuǎn)化特征進(jìn)行定量分析,為瀘沽湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)和理論基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 瀘沽湖研究區(qū)Fig.1 The Lugu lake study area

瀘沽湖位于云南省西北部寧蒗縣和四川省西南部鹽源縣的交界處,其地理座標(biāo)為100°44′—100°51′E,27°39′—27°45′N(xiāo)之間,屬雅礱江水系,湖面海拔2692.2 m,湖水面積49.5 km2,平均湖深40 m,最深處約70 m。瀘沽湖湖水水質(zhì)符合國(guó)家地面水I類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),為貧營(yíng)養(yǎng)型外流高原淡水湖泊。該地區(qū)多年平均降水量為940 mm,多年平均氣溫12.8℃,山地土壤主要以棕壤和紅棕壤為主[13]。研究區(qū)規(guī)劃范圍以《瀘沽湖旅游區(qū)總體規(guī)劃(修編)》 (2002)中所劃定的瀘沽湖旅游區(qū)范圍為依據(jù),北端至永寧溫泉瓦拉別村,東面至溫泉河與省界、永寧壩順公路沿線至拖支,湖區(qū)西面和南面基本上以山脊成為邊界,所圍合的范圍包含了湖區(qū)的水體、山體、竹地和永寧壩,總面積509.6 km2(圖1)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

采用1990年至2015年,平均每5年1期,共計(jì)7景Landsat TM/ETM衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行瀘沽湖流域生態(tài)系統(tǒng)信息提取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用于信息提取之前,均經(jīng)過(guò)輻射校正、大氣校正處理,并采用研究區(qū)1∶5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)分幅地形圖進(jìn)行配準(zhǔn)。研究所采用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

表1 研究采用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)

1.3 研究方法

1.3.1生態(tài)系統(tǒng)信息分類(lèi)提取

生態(tài)系統(tǒng)空間信息來(lái)源于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)。通過(guò)綜合分析對(duì)比,選擇了分辨力中等,幾何精度高,波段范圍寬,利于計(jì)算機(jī)處理,分類(lèi)能力好,價(jià)格中等的Landsat TM/ETM+圖像作為基本信息源。由于研究區(qū)域上空多云頻率極高,獲得完整清晰的可利用影像十分困難,通過(guò)比對(duì)決定采用該地區(qū)冬季的影像數(shù)據(jù)。

生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型分類(lèi)是基于土地利用分類(lèi)系統(tǒng),并參照景觀生態(tài)分類(lèi)方法進(jìn)行的。既保持與現(xiàn)行土地利用分類(lèi)系統(tǒng)一致,又結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)的實(shí)際應(yīng)用目的,建立了面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng),分類(lèi)系統(tǒng)分類(lèi)結(jié)果適宜于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的科學(xué)研究與評(píng)價(jià)。依據(jù)瀘沽湖區(qū)域的植被類(lèi)型、土地利用特點(diǎn),劃分23種土地利用類(lèi)型和生物群落,確立了遙感影像分類(lèi)的判讀標(biāo)識(shí)。并根據(jù)表2規(guī)則進(jìn)行聚類(lèi),將瀘沽湖區(qū)域主要生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型分為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)、水域生態(tài)系統(tǒng)4個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng),以及1個(gè)人居環(huán)境系統(tǒng),共計(jì)5種類(lèi)別。

表2 瀘沽湖研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)分類(lèi)體系

1.3.2景觀指數(shù)分析

景觀格局是指不同的景觀嵌塊體在一定區(qū)域的景觀空間上的排列組合,其既能體現(xiàn)區(qū)域景觀的異質(zhì)性,也可是自然生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)社會(huì)在不同尺度上相互作用、相互影響的成果?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是3S技術(shù)的共同結(jié)合,使得從遙感影像中獲取的景觀指數(shù)能夠高度濃縮景觀結(jié)構(gòu)、功能和變化,時(shí)其成為探討區(qū)域景觀格局演變過(guò)程特征及規(guī)律的重要手段,同時(shí)也對(duì)區(qū)域的合理規(guī)劃建設(shè)管理、環(huán)境保護(hù)研究以及資源優(yōu)化配置有著關(guān)鍵作用[18]。

為掌握瀘沽湖流域景觀格局變化規(guī)律,研究采用FRAGSTATS 4.2.1軟件對(duì)對(duì)瀘沽湖區(qū)域不同時(shí)期遙感影像進(jìn)行分析,提取相應(yīng)時(shí)期不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的景觀特征因子,從景觀結(jié)構(gòu)、功能和變化這3個(gè)彼此連接又相互作用的方面,對(duì)瀘沽湖區(qū)域在自然的和人為的多種因素相互作用所產(chǎn)生的景觀格局變化及規(guī)律進(jìn)行綜合分析,探討景觀格局變化及其對(duì)瀘沽湖生態(tài)環(huán)境體系的綜合反映。

2 結(jié)果與討論

2.1 瀘沽湖生態(tài)系統(tǒng)變化分析

在生態(tài)系統(tǒng)變化過(guò)程中,各種生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的比例結(jié)構(gòu)變化研究顯得尤為突出。表3列出了瀘沽湖流域不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型在不同年代所占的面積與比例。從研究區(qū)整體來(lái)看,從1990年至2015年多年間研究區(qū)內(nèi)的各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)面積比例在不斷地發(fā)生變化。在多年變化中,森林生態(tài)系統(tǒng)占比最大,占整個(gè)研究區(qū)域面積的45%以上；人居環(huán)境面積比例變化最大,在1990—2005年僅為0.5%—1%左右,但于2005—2015年期間急劇增長(zhǎng),其占比提升到22%。2015年,各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)占比依次為20.2∶45.4∶4.4∶8∶22(農(nóng)田∶森林∶草地∶水域∶人居),若以各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)面積比例多年平均值為各系統(tǒng)之間的穩(wěn)定狀態(tài),則其比例應(yīng)該為13.5∶61.4∶7.8∶11.4∶5.9(農(nóng)田∶森林∶草地∶水域∶人居)。

表3 瀘沽湖生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積

總體上,瀘沽湖多年間生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型變化主要分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為1990—2005年,該階段特征主要體現(xiàn)為農(nóng)田、森林以及草地生態(tài)系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)化,至第一階段末,即2005年,瀘沽湖區(qū)域各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積大小順序依次為森林、水域、農(nóng)田、草地以及人居。第二個(gè)階段為2005—2015年,該階段中瀘沽湖區(qū)域各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)面積比例發(fā)生較大變化,主要體現(xiàn)為農(nóng)田、人居環(huán)境系統(tǒng)的迅速擴(kuò)張并入侵其他生態(tài)系統(tǒng),至第二階段末,即2015年,各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積占比依次為森林、人居、農(nóng)田、水域以及草地。

根據(jù)以上兩個(gè)階段,通過(guò)構(gòu)建1990年至2015年瀘沽湖流域的生態(tài)系統(tǒng)面積變化矩陣(表4、表5),進(jìn)一步分析區(qū)內(nèi)各類(lèi)主要生態(tài)系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)化態(tài)勢(shì)。1990—2005年階段,農(nóng)田、草地與森林生態(tài)系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)移占據(jù)其生態(tài)系統(tǒng)變化的主要部分。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)分別從森林和草地轉(zhuǎn)入18.61 km2和9.58 km2,凈增長(zhǎng)22.5 km2；森林生態(tài)系統(tǒng)分別從草地和農(nóng)田轉(zhuǎn)入37.18 km2和3.88 km2,凈增長(zhǎng)10.56 km2；草地生態(tài)系統(tǒng)分別向森林和農(nóng)田轉(zhuǎn)出37.18 km2和9.58 km2,凈減少35.51 km2。相比之下,其他生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)化均沒(méi)有超過(guò)3 km2,因而在該階段內(nèi)瀘沽湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型主要的變化發(fā)生在農(nóng)田、森林與草地生態(tài)系統(tǒng)之間。而至2005—2015年階段,森林、草地及水域生態(tài)系統(tǒng)整體向農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及人居環(huán)境系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)成為主導(dǎo)。森林、草地及水域生態(tài)系統(tǒng)在此階段內(nèi)分別凈減少124.84 km2、11.88 km2和14.54 km2,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與人居環(huán)境系統(tǒng)45.47 km2和105.79 km2。1990—2005年各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性狀態(tài)排序由強(qiáng)到弱依次為森林、草地、水域、農(nóng)田以及人居,其中,人居環(huán)境系統(tǒng)表現(xiàn)出極不穩(wěn)定的特點(diǎn),有97.8%的區(qū)域發(fā)生了變化。2005—2015年各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性排序依次為水域、森林、農(nóng)田、人居環(huán)境系統(tǒng)以及草地,其中,草地表現(xiàn)出極不穩(wěn)定的特點(diǎn),有82.7%的區(qū)域發(fā)生了變化。

表4 1990—2005年生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積變化矩陣/km2

表5 2005—2015年生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積變化矩陣/km2

2.2 瀘沽湖景觀指數(shù)分析

研究通過(guò)引入景觀指數(shù)進(jìn)一步分析瀘沽湖生態(tài)系統(tǒng)格局結(jié)構(gòu)變化和異質(zhì)性。以研究區(qū)整體為尺度來(lái)看,主要分為兩大階段。第一階段1990—2001年間瀘沽湖區(qū)域斑塊密度及景觀形狀指數(shù)波動(dòng)上升,平均斑塊面積波動(dòng)下降,主要體現(xiàn)為景觀破碎化加劇。第二階段中,在2001—2015年期間,瀘沽湖區(qū)域斑塊密度、景觀形狀指數(shù)及多樣性指數(shù)波動(dòng)下降,平均斑塊面積與波動(dòng)上升。區(qū)域景觀破碎化程度呈下降趨勢(shì),各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間差異逐漸增大(表6)。

表6 不同時(shí)期瀘沽湖區(qū)域景觀指數(shù)

以瀘沽湖區(qū)內(nèi)各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型為尺度來(lái)看,1990年至2015年期間,農(nóng)田、森林、草地和水域生態(tài)系統(tǒng)的斑塊邊界密度與形狀指數(shù)逐年降低,除農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)外,森林、草地、水域生態(tài)系統(tǒng)斑塊數(shù)均有大幅下降,這些景觀指數(shù)的降低表明瀘沽湖區(qū)域景觀破碎化程度多年總體上降低,各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間的連通性越來(lái)越高、整體性越來(lái)越強(qiáng),而這也導(dǎo)致景觀多樣性指數(shù)呈現(xiàn)連續(xù)下降態(tài)勢(shì)的原因之一。此外,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)土地整理后,為便于集約化生產(chǎn)和管理,大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化程度,形成集中連片格局。同時(shí),隨著瀘沽湖經(jīng)濟(jì)水平的提高和旅游開(kāi)發(fā)的迅速發(fā)展,人居環(huán)境系統(tǒng)的景觀指數(shù)變化幅度最大,斑塊總面積、數(shù)目和邊界密度急劇增加,變化率分別為3280.7%、463.4%和141.3%,具體空間分布上主要集中在沿湖部分旅游開(kāi)發(fā)過(guò)熱的村莊,如落水村、里格村等。這反映了瀘沽湖區(qū)域人居環(huán)境系統(tǒng)景觀的破碎化程度在此期間急速增加。而人居環(huán)境系統(tǒng)的斑塊的增多,是隨著旅游業(yè)的發(fā)展所形成的道路、賓館、游憩場(chǎng)所的增多的作用結(jié)果(表7)。

表7 瀘沽湖區(qū)域5類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)景觀指數(shù)

2.3 生態(tài)系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

2.3.1農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1990—2005年階段,瀘沽湖區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積先增加后減少但總體增加,主要分別從森林、草地生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)入14.73 km2和7.87 km2,總體占比增加4.4%(圖2)。以2000年瀘沽湖退耕還林工程實(shí)施為分界線,2000年以前瀘沽湖地區(qū)根據(jù)《永寧鄉(xiāng)土地利用總體規(guī)劃》重視基本農(nóng)田保護(hù),防止隨意侵占和浪費(fèi)耕地,農(nóng)田面積逐年增加；2000年至2005年間農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)所占比例下降6.7%,其中向森林流出比例最高,說(shuō)明退耕還林工程在一定程度上限制了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的擴(kuò)張。

2005年至2015年階段,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)迅速擴(kuò)張,分別從森林、草地以及水域凈轉(zhuǎn)入49.05 km2、7.95 km2和3.76 km2,總體占比增加10.1%(圖3)。瀘沽湖當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃政策的農(nóng)田重視導(dǎo)向,加之隨著旅游業(yè)的開(kāi)發(fā)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土地開(kāi)發(fā)的需求和能力也大大增加,而毀林開(kāi)荒成為農(nóng)田面積增長(zhǎng)的最主要方式。

圖2 1990—2005年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)變化/km2 Fig.2 The transformation of farmland ecosystem during 1990—2005

圖3 2005—2015年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)變化/km2 Fig.3 The transformation of farmland ecosystem during 2005—2015

總體上,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在25年間現(xiàn)增加后減少再增加,呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),面積增加74.3 km2,總體占比增加14.5%,其變化主要涉及從森林、草地的轉(zhuǎn)入以及向人居環(huán)境系統(tǒng)的轉(zhuǎn)出,主要驅(qū)動(dòng)因素為政策導(dǎo)向。

2.3.2森林生態(tài)系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1990—2005年階段,瀘沽湖區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)面積先減少后增加但整體增加,主要從草地生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)入26.07 km2,向農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)出14.73 km2,總體占比增加2%(圖4)。1995年至2005年森林面積逐年呈增加態(tài)勢(shì),寧蒗縣天然林資源保護(hù)工程實(shí)施過(guò)程中,從1999年就將天然林采伐產(chǎn)量已調(diào)減為零,而進(jìn)一步的植樹(shù)造林工程使得森林覆蓋率逐年增加,使得部分草地轉(zhuǎn)化為林地。

然而2005—2015年階段,森林又開(kāi)始呈現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì),向人居環(huán)境系統(tǒng)與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)分別凈轉(zhuǎn)出75.27、49.05 km2,總體占比減少23.5%(圖5)。隨著旅游業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,以往的森林保護(hù)政策與工程影響逐漸減弱,造成人居、農(nóng)田對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的不斷入侵,森林面積大幅減少。

森林生態(tài)系統(tǒng)在25年間總體上先增加后減少,其面積減少109.3 km2,其總體占比減少21.4%,其變化主要涉及從草地的轉(zhuǎn)入以及向人居、農(nóng)田的轉(zhuǎn)出,主要驅(qū)動(dòng)因素為政策保護(hù)與毀林開(kāi)荒。

圖4 1990—2005年森林生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.4 The transformation of forest ecosystem during 1990—2005

圖5 2005—2015年森林生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.5 The transformation of forest ecosystem during 2005—2015

2.3.3草地生態(tài)系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1990—2005年階段,草地生態(tài)系統(tǒng)面積波動(dòng)減少,向森林、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)分別凈轉(zhuǎn)出26.07、7.87 km2,總體占比減少7 %(圖6)。1990—1995年間草地生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)出48.7 km2,總體占比減少9.6%；1995—2005年間草地生態(tài)系統(tǒng)增加13.2 km2,總體占比增長(zhǎng)2.6%。植樹(shù)造林是草地生態(tài)系統(tǒng)面積減少的主要原因,而從2000年起實(shí)施的退耕還林還草工程也在一定程度上促使草地生態(tài)系統(tǒng)面積的增加。

2005—2015年階段,草地生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)多年減少趨勢(shì),其面積減少15 km2,總體占比減少2.9 %,轉(zhuǎn)化為農(nóng)田、森林和人居環(huán)境分別為10.41、11.74 km2和10.46 km2,其中,向農(nóng)田及人居環(huán)境分別凈轉(zhuǎn)出7.95、10.2 km2,從森林生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)入4.02 km2(圖7)。農(nóng)田及人居環(huán)境系統(tǒng)入侵是草地生態(tài)系統(tǒng)減少的主要原因。

草地生態(tài)系統(tǒng)在25年間先減少后增加再減少,其面積減少50.5 km2,其總占比減低9.9 %,其變化主要涉及向森林、人居及農(nóng)田的轉(zhuǎn)出,主要驅(qū)動(dòng)因素為植樹(shù)造林與土地開(kāi)發(fā)。

圖6 1990—2005年草地生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.6 The transformation of grassland ecosystem during 1990—2005

圖7 2005—1015年草地生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.7 The transformation of grassland ecosystem during 2005—2015

2.3.4水域生態(tài)系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1990—2005年階段,水域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定波動(dòng),從草地凈轉(zhuǎn)入1.18 km2,向森林凈轉(zhuǎn)出0.87 km2,總體占比增加0.1%(圖8)。從1990到1995年間呈現(xiàn)增加態(tài)勢(shì),而1995到2001年呈現(xiàn)減少態(tài)勢(shì),其原因主要是1995年以后實(shí)施的永寧鄉(xiāng)開(kāi)基河的河道整治工程,有5%水域生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為森林生態(tài)系統(tǒng)大幅度減少了河漫灘水體的面積；但從2001年起,水域生態(tài)系統(tǒng)面積又有所增長(zhǎng),主要源于草海濕地出水口淤積大量水草后抬高水位引起的水面增加。

而2005—2015年階段,水域生態(tài)系統(tǒng)呈逐年減少態(tài)勢(shì),向森林、草地、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以及人居環(huán)境系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)出分別為3.5、2.25、3.76 km2和5.03 km2,其總體占比減少4.7%(圖9)。26.1%水域生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為其他生態(tài)系統(tǒng),從空間位置來(lái)看主要集中在原有的河、湖漫灘濕地上,主要是由于在濕地大面積造林和人類(lèi)活動(dòng)造成的。

水域生態(tài)系統(tǒng)在25年間呈波動(dòng)減少態(tài)勢(shì),其面積減少23.5 km2,其總體占比減少4.6%,其變化主要涉及向森林、人居及農(nóng)田的轉(zhuǎn)出,主要驅(qū)動(dòng)因素為濕地造林與人類(lèi)活動(dòng)入侵。

圖8 1990—2005年水域生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.8 The transformation of waters ecosystem during 1990—2005

圖9 2005—2015年水域生態(tài)系統(tǒng)變化/km2Fig.9 The transformation of waters ecosystem during 2005—2015

2.3.5人居環(huán)境系統(tǒng)變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1990—2005年階段,人居環(huán)境系統(tǒng)面積占比不足5%且基本穩(wěn)定,分別向森林、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)出0.17、0.22 km2,從草地生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)入0.29 km2(圖10)。在此階段,瀘沽湖區(qū)域旅游業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后,人跡罕至,而當(dāng)?shù)爻Ｗ∪丝跀?shù)較少,村落建設(shè)不發(fā)達(dá)。

而2005—2015年階段,人居環(huán)境系統(tǒng)呈現(xiàn)激增態(tài)勢(shì),分別從農(nóng)田、森林、草地及水域生態(tài)系統(tǒng)凈轉(zhuǎn)入15.29、75.27、10.2 km2和5.03 km2,其總面積增加106.8 km2,其總體占比增加20.9%(圖11)。近年來(lái)旅游業(yè)開(kāi)發(fā),帶來(lái)更多的人居環(huán)境用地需求,其具體表現(xiàn)為各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)整體流向人居環(huán)境系統(tǒng)。

圖10 1990—2005年人居環(huán)境系統(tǒng)變化/km2Fig.10 The transformation of human settlements system during 1990—2005

圖11 2005—2015年人居環(huán)境系統(tǒng)變化/km2Fig.11 The transformation of human settlements system during 2005—2015

人居環(huán)境系統(tǒng)在25年間總體上持續(xù)增加,特別是近年來(lái)呈現(xiàn)激增趨勢(shì),其面積增加109 km2,其總體占比增加21.3%,其變化主要涉及森林、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)入,主要驅(qū)動(dòng)因素為人類(lèi)用地需求。

3 結(jié)論

本文將1990—2015年多時(shí)相遙感影像與地理信息系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合,采用生態(tài)系統(tǒng)信息分類(lèi)提取方法和景觀指數(shù)方法對(duì)瀘沽湖風(fēng)景區(qū)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成與格局變化進(jìn)行分析,進(jìn)一步探討引起各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)變化的驅(qū)動(dòng)力因素,為瀘沽湖風(fēng)景區(qū)的生態(tài)與旅游規(guī)劃提供科學(xué)和理論基礎(chǔ)。通過(guò)研究結(jié)果分析,主要結(jié)論如下：

瀘沽湖風(fēng)景區(qū)多年生態(tài)系統(tǒng)變化主要分為兩個(gè)階段：1990年至2005年,主要表現(xiàn)為農(nóng)田、森林、草地三個(gè)生態(tài)系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)化；2005年至2015年,主要表現(xiàn)為森林、草地、水域生態(tài)系統(tǒng)整體流向農(nóng)田、人居環(huán)境系統(tǒng)。

瀘沽湖風(fēng)景區(qū)多年景觀格局演變主要分為兩個(gè)階段：1990—2001年瀘沽湖區(qū)域景觀破碎化趨勢(shì)加??；2001—2015年區(qū)域景觀破碎化與復(fù)雜程度呈下降趨勢(shì),各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型之間差異逐漸增大。

瀘沽湖風(fēng)景區(qū)1990—2015年間,農(nóng)田、森林、草地以及水域生態(tài)系統(tǒng)連通性及整體性不斷增強(qiáng),景觀破碎化程度降低；人居環(huán)境系統(tǒng)景觀指數(shù)變化幅度最大,其景觀破碎化程度急速增加。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)變化的主要驅(qū)動(dòng)力是政策導(dǎo)向；森林與草地生態(tài)系統(tǒng)變化的主要驅(qū)動(dòng)力是退耕還林還草工程與人類(lèi)活動(dòng)；水域生態(tài)系統(tǒng)變化主要驅(qū)動(dòng)因素是濕地造林與人類(lèi)活動(dòng)入侵；人居環(huán)境系統(tǒng)變化的主要驅(qū)動(dòng)因素為人類(lèi)用地需求的增漲。

4 建議

從瀘沽湖多年整體生態(tài)系統(tǒng)演變過(guò)程來(lái)看,人居環(huán)境系統(tǒng)及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的擴(kuò)張,已經(jīng)導(dǎo)致其他生態(tài)系統(tǒng)的退化減少,特別是森林及水域的減少,嚴(yán)重影響了瀘沽湖生態(tài)系統(tǒng)健康及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的完整性。因而,如何進(jìn)一步改善生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成與格局是瀘沽湖區(qū)域的當(dāng)務(wù)之急,應(yīng)當(dāng)從以下幾點(diǎn)建議出發(fā)考慮。

4.1 湖濱生態(tài)帶建設(shè)

瀘沽湖湖濱緩沖帶土地利用結(jié)構(gòu)不盡合理,很有可能導(dǎo)致湖體面積進(jìn)一步被人居環(huán)境系統(tǒng)侵蝕。因此,開(kāi)展湖濱海岸帶生態(tài)修復(fù)建設(shè),保護(hù)環(huán)湖沿岸湖濱生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的完整性,嚴(yán)格限制湖濱旅游開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和建設(shè),控制旅游區(qū)內(nèi)建房擠占湖濱生態(tài)帶的空間對(duì)保護(hù)和維持瀘沽湖水域生態(tài)系統(tǒng)健康具有十分重要的意義。

4.2 封山造林與退耕還林并重

瀘沽湖近年來(lái)植被破壞嚴(yán)重,主要體現(xiàn)為農(nóng)田及人居環(huán)境系統(tǒng)不斷入侵,加之區(qū)內(nèi)人工造林成活率較低,使得區(qū)域內(nèi)森林覆蓋率的大幅降低。因此,鑒于瀘沽湖區(qū)內(nèi)森林多生于山地,有封山育林的條件,可以3600 m等高線為界,高于此界的范圍建議設(shè)為生態(tài)保護(hù)區(qū),嚴(yán)禁毀林開(kāi)荒與砍材伐薪,同時(shí)大面積開(kāi)展植樹(shù)造林與坡耕地退耕還林工程,確保區(qū)內(nèi)森林覆蓋率穩(wěn)步提升。

4.3 環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

瀘沽湖區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)變化過(guò)程趨于無(wú)序的發(fā)展,缺少系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)控。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境體系可以通過(guò)實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期的環(huán)境監(jiān)測(cè),客觀真實(shí)的反映瀘沽湖景區(qū)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成及其格局狀態(tài),并對(duì)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)變化進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)地監(jiān)測(cè)與記錄。此外,基于完整、系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)管理,可以進(jìn)一步對(duì)瀘沽湖景區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)變化的主要壓力源進(jìn)行科學(xué)合理的分析解釋。在生態(tài)修復(fù)治理工程進(jìn)行前、進(jìn)行中及完成后都能對(duì)其進(jìn)展和成效進(jìn)行及時(shí)的反饋與分析,對(duì)生態(tài)修復(fù)工作的內(nèi)容及范圍給予直接支持,為環(huán)境保護(hù)與治理工作及最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)和保障。