楊培　王亞丹　董瓊

摘要 以滇西北高原湖泊劍湖濕地自然保護區(qū)為研究對象，運用RS、GIS、GPS等技術分析手段，對劍湖濕地自然保護區(qū)2006年、2016年兩期遙感影像進行計算機輔助解譯，將土地利用類型分為有林地、灌木林地、耕地、草地、水域、建設用地6種類型。對比分析劍湖保護區(qū)兩期地類時空演變情況，構建土地類型轉(zhuǎn)移矩陣，分析劍湖濕地自然保護區(qū)土地利用類型動態(tài)變化。結果表明：2006-2016年有林地面積大范圍增加;灌木林地、草地面積有一定程度的降低;受人為干擾因素的影響，耕地有大面積減少現(xiàn)象;水域面積有小范圍的增長，濕地恢復項目取得一定的成效;建設用地面積有大幅增長態(tài)勢。

關鍵詞劍湖濕地自然保護區(qū);土地類型;轉(zhuǎn)移;變化

中圖分類號：S759.9文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.03.022

近10年來，隨著劍湖周邊社區(qū)規(guī)模及人口數(shù)量的不斷增加，以及劍湖流域內(nèi)人為因素、自然因素的干擾導致生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴重，區(qū)域生態(tài)安全形勢嚴峻，劍湖濕地自然保護區(qū)的綜合保護受到了極大的挑戰(zhàn)。已有學者對劍湖保護區(qū)景觀轉(zhuǎn)變、湖泊變化、濕地動植物多樣性、農(nóng)田利用方式等方面開展了較多研究[1-3]，但從地類利用變化方面的研究相對略顯不足。

近5年來，隨著濕地保護與恢復項目、天然林保護工程、退耕還濕等林業(yè)工程項目的實施，濕地面積、水域面積有一定程度增加。但是，劍湖濕地保護區(qū)生態(tài)安全仍面臨著嚴峻的考驗，如面山天然植被受到破壞導致退化嚴重，表層的植被受到破壞以后引發(fā)土壤侵蝕加劇，導致面山和河流上游入湖泥沙增加，湖盆淤積加快;湖岸周圍村莊密布，各種建筑、道路環(huán)湖而建，甚至占據(jù)了大量的湖濱帶，一部分龍?zhí)?、泉眼、水溪干涸消失，入湖水源在減少;隨著湖面面積的縮小從而導致了蓄水量的減少，生境遭到破壞，生物生存空間萎縮，數(shù)量也在發(fā)生變化;盲目圍塘、圍田;入湖河流污染逐漸加劇;湖濱帶被大量開墾為農(nóng)田，加速了湖濱沼澤地的干旱化和陸地化進程;酷漁濫捕帶來的執(zhí)法困難導致社區(qū)矛盾等問題日益突出。此外，隨著政府職能的轉(zhuǎn)變，自然保護區(qū)劃歸林業(yè)部門主管，并監(jiān)督管理自然保護區(qū)的開發(fā)利用[4]。一方面，劍湖濕地保護區(qū)管理體制和法律法規(guī)建設方面存在較大漏洞;另一方面由于資金缺乏，管理人員少，管理措施和手段嚴重滯后，因此，新方法、新措施、新手段[5-8]的研究刻不容緩，而本研究是從土地利用方面對劍湖濕地自然保護區(qū)展開研究，側(cè)重于林業(yè)方面，尤其是林業(yè)措施對土地利用變化的影響，找出影響其生態(tài)安全的主要因子，為劍湖濕地的保護與恢復提出一些參考建議和可持續(xù)發(fā)展意見[9-12]。

1研究區(qū)概況

劍湖濕地自然保護區(qū)位于云南省西北部、大理州北部，是以劍湖為中心，由劍湖湖面和湖濱帶、玉華水庫及前兩者周邊面山河流匯水區(qū)和面山森林所組成，同時它作為內(nèi)陸濕地和水域生態(tài)系統(tǒng)類型的自然保護區(qū)，主要以劍湖濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危野生動植物為保護對象[13];保護區(qū)南北向長12.3 km，東西向?qū)?.2 km，總面積4 630.3 hm，其中，核心區(qū)面積1 855.5 hm，占保護區(qū)面積的40.1%;緩沖區(qū)面積1 157.0 hm，占保護區(qū)面積的25%;實驗區(qū)面積1 617.8 hm，占保護區(qū)面積的34.9%。地理位置99°55′—99°59.5′ E，26°25′—26°31.5′ N，年平均氣溫13.5 ℃，海拔2 188～2 873 m，屬于典型的南溫帶高原型季風氣候，日照、降水充足。

2數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

2.1.1衛(wèi)星影像研究區(qū)所涉及的衛(wèi)星影像主要來源于谷歌地球高清影像及2006年、2016年兩期森林資源二類調(diào)查用圖，在選取遙感影像時以兩期影像保持各時期監(jiān)測數(shù)據(jù)一致[14，15]，且遙感影像拍攝時期云量少于5%。

2.1.2矢量數(shù)據(jù)包括研究區(qū)界線圖、劍川縣森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，圖元圖件包括研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、植被圖、重點保護野生動植物分布圖、自然保護區(qū)功能區(qū)劃圖、水系圖，涉及保護區(qū)部分數(shù)據(jù)已公開。

2.1.3外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要開展以下調(diào)查：（1）采集GPS定位點，其定位精度在10 m左右，采用GPS地類典型點糾正技術手段，結合實地將影像配準，并整理林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，將二者進行關聯(lián)并建立數(shù)據(jù)模型;（2）在研究區(qū)內(nèi)根據(jù)所采集的GPS點對植被類型、植被分布、土壤等進行詳細調(diào)查。

2.2研究方法

2.2.1解譯遙感影像

結合外業(yè)定位點調(diào)查并整理收集到的地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖、植被圖、水系圖、森林覆蓋圖、土壤分布圖等相關資料，采用人機交換的方法，運用ArcGIS 10.2.2軟件對修正校對好的影像進行處理，并以森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，結合《土地利用現(xiàn)狀分類》國家標準（GB/T21010-2007）及《中華人民共和國土地管理法》相關規(guī)定，嚴格遵守實用性、開放性、科學性、繼承性等相關原則，將研究區(qū)土地2006年、2016年利用情況分為5個一級類別，分別是林地（有林地、灌木林地）、草地、水域及水利設施用地、住宅用地、交通運輸用地。

根據(jù)研究區(qū)已展開的研究及理論成果，結合研究的可達性、有效性，結合二級分類內(nèi)容，將5個一級類別中的部分內(nèi)容進行細化和分解，形成可直觀表達的土地利用類別，即有林地、灌木林地、耕地、草地、水域、建設用地6個類型，研究區(qū)各土地利用類別說明見表1。

2.2.2建立解譯標志

在研究區(qū)外業(yè)調(diào)查的基礎上，利用GPS采點比對地面數(shù)據(jù)，對照衛(wèi)星遙感影像對地面數(shù)據(jù)成像特征，將研究區(qū)按照已分類的土地利用類別分別建立圖像解譯標志，如圖1所示。

利用ArcGIS 10.2.2軟件對遙感影像進行分類區(qū)劃，其中重要的分類依據(jù)來源于2006年、2016年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)及相關林業(yè)數(shù)據(jù)，利用人機交互式的方法，將同類別地類合并，通過計算機統(tǒng)計分析，最終建立如圖2所示的可視化圖斑標志。

2.2.3建立目視圖斑

根據(jù)已收集整理的數(shù)據(jù)，結合建立的解譯標志，采用室內(nèi)人機交互式的方式對遙感影像按不同類型地類區(qū)劃分班，對具有相同屬性的且相鄰的圖斑進行合并地類屬性處理，并將不同類型的地類分別賦予相應地類的屬性值，在隨機抽取的GPS樣點比對結果精度無誤后，分別導出兩期矢量圖層，建立目視圖斑。

2.2.4土地類型轉(zhuǎn)移情況研究

研究2006年、2016年兩期地類轉(zhuǎn)移情況是本研究的重點內(nèi)容之一，而土地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣是能夠使土地利用類型清晰地表達出來，同時也是景觀生態(tài)學中常用的動態(tài)分析方法之一[16]。本研究通過調(diào)查分析研究區(qū)2006年和2016年土地類型構成情況并構建轉(zhuǎn)移矩陣模型，客觀真實地反映研究區(qū)2006年末和2016年末兩期土地類型的構成情況和轉(zhuǎn)移變化情況，并清楚地將各土地類型轉(zhuǎn)移方向和面積展示出來[17]。

地類轉(zhuǎn)移矩陣包括研究區(qū)域在特定的研究時段中前后兩期各類土地類型面積的信息，表示這一特定研究時段中地類類型相互轉(zhuǎn)化的面積信息變化過程，本研究主要是以面積信息轉(zhuǎn)化輸出為主導[18]。

3結果與分析

3.1研究區(qū)內(nèi)地類構成及變化情況分析

根據(jù)解譯的遙感影像，并通過數(shù)據(jù)整理及計算分析，可得到研究區(qū)2006年、2016年兩期地類分類情況統(tǒng)計表，如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)分析看，2006年地類分布上最多的是有林地和耕地，分別占2006年總面積的34.43%、33.81%，兩者占比相差較小，灌木林地、草地、水域、建設用地分別占2006年總面積的11.96%、2.29%、14.80%、2.41%;2016年地類分布最多的依然是有林地和耕地，分別占2016年總面積的41.57%、31.05%，兩者較2006年占比差距有所增加，灌木林地、草地、水域、建設用地分別占2016年總面積的5.52%、1.61%、15.38%、4.88%。

3.2研究區(qū)土地類型轉(zhuǎn)移情況分析

根據(jù)轉(zhuǎn)移矩陣計算方法可得到研究區(qū)2006-2016年土地類型轉(zhuǎn)移情況。從表3可知：有林地面積有大范圍增加;灌木林地面積有所減少;耕地面積有所下降;草地面積有所減少;水域面積小范圍增加;建設用地面積隨時間推移有大幅增長的態(tài)勢。

3.3研究區(qū)各地類轉(zhuǎn)移矩陣分析

通過土地類型轉(zhuǎn)移矩陣，計算土地類型的轉(zhuǎn)變率和實現(xiàn)率，分析土地利用變化對土地利用現(xiàn)狀的作用。由表4可以看出2006—2016年各地類之間轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出比例，從轉(zhuǎn)移矩陣看，能得到如下結果。

從各地類轉(zhuǎn)入比例看：（1）灌木林地和耕地轉(zhuǎn)入有林地轉(zhuǎn)化比例較高;

（2）有林地轉(zhuǎn)為灌木林地和草地轉(zhuǎn)化比例較高;

（3）水域轉(zhuǎn)為耕地轉(zhuǎn)化比例較高;

（4）灌木林地轉(zhuǎn)為草地轉(zhuǎn)化比例較高;

（5）耕地轉(zhuǎn)為水域轉(zhuǎn)化比例較高;

（6）耕地轉(zhuǎn)為建設用地轉(zhuǎn)化比例較高。

從各地類轉(zhuǎn)出比例看：（1）有林地轉(zhuǎn)出為灌木林地和草地轉(zhuǎn)化比例較高;

（2）灌木林地轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛值睾筒莸剞D(zhuǎn)化比例較高;

（3）耕地轉(zhuǎn)出為建設用地比例較高;

（4）草地轉(zhuǎn)出為有林地轉(zhuǎn)化比例較高;

（5）水域轉(zhuǎn)出為耕地轉(zhuǎn)化比例較高;

（6）建設用地轉(zhuǎn)出為耕地轉(zhuǎn)化比例較高。

3.4研究區(qū)地類變化的驅(qū)動因素分析

3.4.1自然因素

地類變化直接受制于自然因素的影響。自然因素主要包括氣候條件、土壤、水文、降水、地理位置等因素，一旦其中一個因素發(fā)生變化，常常會造成土地利用的變化。研究區(qū)內(nèi)海拔垂直高差大，成就了不同的植被分布。近年來，隨著天然林保護一期和二期工程、公益林建設、封山育林、退耕還林等工程的實施，研究區(qū)內(nèi)灌木林地、草地、耕地向有林地轉(zhuǎn)化有大幅提高;受到全球氣候變暖及雷電災害天氣的影響，研究區(qū)內(nèi)發(fā)生過幾次森林火災，導致有林地向灌木林地、灌木林地向草地有一定程度轉(zhuǎn)化;受劍湖水面、流域內(nèi)水文變化和降雨等方面的影響，季節(jié)性耕地有小范圍增長的態(tài)勢。

此外，受森林病蟲害、災害性天氣、極端氣候的影響，研究區(qū)曾在2016年出現(xiàn)洪澇災害，使得研究區(qū)內(nèi)地類變化更為多變，不確定性因素增多。

3.4.2人為干擾因素

人為干擾因素包括人口、經(jīng)濟、社會、人文、政策、文化等多方面因素的共同制約。2006—2016年共11年間研究區(qū)內(nèi)人口增長速度較快，人為干擾因素是地類變化最主導的因素。人類活動隨時間的演變對研究區(qū)產(chǎn)生的影響不斷體現(xiàn)并反作用于研究區(qū)內(nèi)，主要影響是使耕地、有林地、灌木林地轉(zhuǎn)化為建設用地的面積有較大增加。隨著社會經(jīng)濟水平的提高，特別是公路的新、擴建及公路沿線大量的住宅地等建設用地有大面積增長的態(tài)勢，導致耕地、有林地、灌木林地面積有所變化。

3.4.3保護區(qū)管理機構決策因素

為有效保護研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)平衡和自然資源，政府部門采取積極的管理措施，成立劍湖濕地管護局，并聯(lián)合農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)保、國土等職能單位，嚴格控制保護區(qū)內(nèi)違章建筑，有效遏止各類違章時有發(fā)生，并提高保護區(qū)內(nèi)的生態(tài)公益林補償力度，吸收周邊社區(qū)村民為管護人員，有效帶動社區(qū)居民就業(yè)，同時嚴格打擊各類破壞野生動植物的違法犯罪行為，嚴格管控森林火災及野外火源，積極防治森林病蟲害，有效保護了研究區(qū)內(nèi)森林資源的健康穩(wěn)定發(fā)展。

4結論與討論

4.1主要結論

（1）有林地面積從1 594.08 hm增長到1 924.98 hm，增長量為330.90 hm，增長率為20.76%;灌木林地面積從553.59 hm減少到255.47 hm，減少量為298.12 hm，減少率為53.85%;耕地面積從1 565.36?hm減少到1 437.49 hm，減少量為127.87?hm，減少率為8.17%;草地面積從106.01 hm減少到74.46 hm，減少量為31.55 hm，減少率為29.76%;水域面積從685.09 hm增加到712.10?hm，增長量為27.01 hm，增長率3.94%;建設用地面積由126.16 hm增長到225.79 hm，增長量為99.63 hm，增長率78.97%。

（2）各地類轉(zhuǎn)移情況為：有林地主要由灌木林地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積302.17 hm，轉(zhuǎn)出面積為39.20 hm;灌木林地主要由有林地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積為39.2 hm，主要轉(zhuǎn)出為草地20.45 hm、耕地10.12 hm、建設用地7.54 hm;耕地主要由水域轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積22.88 hm，主要轉(zhuǎn)出為建設用地，轉(zhuǎn)出面積86.6 hm;草地主要由灌木林地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積20.45 hm;水域主要由耕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積為49.94 hm，主要轉(zhuǎn)出為耕地，面積為22.88 hm;建設用地主要由耕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積為86.60 hm，轉(zhuǎn)出面積為15.14 hm。

（3）通過近年來天然林保護一期和二期工程、公益林建設工程、封山育林工程、退耕還林等項目的實施，對林地覆蓋率的表現(xiàn)已初見成效;隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，加之受人類活動及人為干擾因素、保護區(qū)管理機構決策因素的共同驅(qū)動影響下，建設用地有小幅增長的態(tài)勢。

4.2討論與對策

（1）有效打擊違法侵占保護區(qū)土地資源的行為。近10年來，保護區(qū)內(nèi)資源破壞較為嚴重，保護區(qū)內(nèi)建設用地面積有小規(guī)模的增長，耕地、灌木林地及湖濱帶等受到違法違規(guī)擠占，湖濱帶植被受到嚴重破壞，導致湖濱帶面積萎縮、環(huán)湖公路內(nèi)植被覆蓋率下降，加大侵占保護區(qū)土地資源的整治工作已成為當前工作的重中之重。

（2）提高保護區(qū)面山植被覆蓋率，緩解水土流失進一步惡化的態(tài)勢。保護區(qū)面山區(qū)域內(nèi)規(guī)劃交通道路的建設，將占用到一定面積的林地和耕地，加之劍川縣處于高寒冷涼山區(qū)，受傳統(tǒng)生活方式的制約和木雕藝術的興起，每年將消耗大量的木材和薪炭，這將衍生一系列問題。對此，應協(xié)調(diào)林業(yè)主管部門加大執(zhí)法、管護、處罰力度，加大保護區(qū)內(nèi)面山耕地退耕還林項目的有效實施，種植經(jīng)濟林木，大力發(fā)展林下經(jīng)濟，有效增加保護區(qū)內(nèi)居民人均收入，降低保護區(qū)面山區(qū)域內(nèi)森林植被人為因素的干擾和破壞，逐步緩解社區(qū)矛盾。

（3）提高混交林比例和理清公益林權屬問題。由于保護區(qū)林種、動物種類單一，森林病蟲害危害大，在生態(tài)系統(tǒng)結構中不具備多樣性的特點，不能形成完整的生態(tài)系統(tǒng)結構和生物鏈，難以實現(xiàn)其保護和自我修復作用;而且單一林種的建設會對某一區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)造成一定程度的破壞，而打破原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡，一旦受到病蟲害的感染就會出現(xiàn)大面積的病死木，造成一定程度的經(jīng)濟損失。另一方面，保護區(qū)內(nèi)公益林權屬為集體所有，根據(jù)上級林業(yè)主管部門相關規(guī)定，無法開展森林撫育作業(yè)和公益林建設等相關項目的實施，一定程度阻礙了保護區(qū)內(nèi)的公益林人工促進輔助措施的實施，造成一定的經(jīng)濟損失而導致發(fā)展滯后。

（4）加大森林培育力度，提高森林生態(tài)效益。森林培育必須堅持適地適樹的原則，努力使造林樹種的生物學、生態(tài)學特性與立地條件之間達到和諧統(tǒng)一。整合保護區(qū)內(nèi)森林資源，優(yōu)化資源發(fā)展，對火燒跡地、病蟲害導致的林木枯死區(qū)域及時進行清理并完成更新造林，堅持采用科學的方式綠化，輔助以人工造林、封山育林等相關林業(yè)措施，積極推廣使用良種育苗，并配合天保工程積極對保護區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)周邊、鄉(xiāng)村周邊、環(huán)湖公路、高速公路兩側(cè)和宜林荒山荒地區(qū)域進行綠化造林，增加保護區(qū)內(nèi)森林資源的總量，有效提高森林生態(tài)效益。

（5）有效控制保護區(qū)內(nèi)人為因素干擾。由于劍湖濕地自然保護區(qū)距劍川縣城較近，保護區(qū)內(nèi)有大量的耕地和建設用地。近年來隨著人口的增長和社會經(jīng)濟等各項經(jīng)濟指標的提升，人為活動給保護區(qū)的生態(tài)安全造成了較大的壓力，矛盾不斷加深。由于目前劍湖濕地自然保護區(qū)還處于保護未開發(fā)狀態(tài)，而保護區(qū)的功能分區(qū)中有部分已不能滿足現(xiàn)階段的發(fā)展要求，因此，在不破壞生態(tài)安全的前提下，有必要適當對當前保護區(qū)的功能分區(qū)做必要的調(diào)整和優(yōu)化，對調(diào)整后的功能區(qū)嚴格管控以減小人為因素干擾，并適當開發(fā)利用好保護區(qū)的各項資源，有效緩解人為因素的干擾。

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