上沧海湿地退化的驱动因素分析

上沧海湿地退化的驱动因素分析摘要受经济发展和气候变化的影响，湿地退化一级成为一种全球现象。湿地退化原因的研究也显得越来越重要。目前国内关于湿地退化原因的研究一般把退化原因分为两大类，即自然因素和人为因素。湿地退化的原因存在共性，但是也存在差异性，不同地区，不同环境下的湿地退化的原因也存在不同程度的差异性。正确认识湿地退化的原因是恢复和保护湿地生态环境的前提。上沧海湿地地处低纬高原季风气候的乡村环境中，复杂的环境决定了上沧海湿地退化的原因也是复杂多样的。上沧海湿地退化的原因既有自然因素也有人为因素，其中人为因素占据主导地位。对于上沧海湿地的研究意在寻找上沧海湿地退化的各方面原因，从而对湿地的保护和建设提供正确指导建议，避免该湿地因不合理的行为活动而再次被破坏。关键词：上沧海湿地；湿地退化；驱动因素；生态脆弱性 目录TOC\o"1-5"\h\z\u1、绪论 11.1研究背景 11.2湖泊湿地及湿地生态脆弱性、湿地退化研究 11.3研究内容 21.4研究目标与方法 21.4.1研究目标 21.4.2研究方法 32、上沧海湿地概况 32.1自然环境 32.2社会经济 32.3覆被情况 42.4植被与地下水 43、上沧海湿地生态脆弱性分析 43.1上沧海湿地的演化 43.2主要生态问题 43.2.1面积锐减 43.2.2逆向演替 53.2.3生物多样性受到威胁 54、上沧海湿地退化驱动分析 54.1自然背景驱动力分析 54.1.1气候变化 54.1.2地表径流 74.2人类活动驱动力分析 84.2.1人类活动特征 84.2.2土地利用变化 95、结论与展望 95.1结论 95.2展望 9参考文献 11致谢 121、绪论1.1研究背景湿地作为地球三大生态系统之一，具有极其丰富的生物多样性，是人类赖以生存和发展的资源宝库。我国的湿地面积虽然位居世界第四位，但是由于经济的发展和社会的进步，湿地资源被不合理的改造和利用湿地退化现象逐渐变得严重。因此对湿地退化的原因进行分析就显得尤为重要，保护湿地就是保护我们人类自己。而保护湿地的前提就是能正确认识到湿地退化的根本原因。1.2湖泊湿地及湿地生态脆弱性、湿地退化研究1.2.1国内外关于湿地退化方面的研究现状现代湿地退化研究并迅速形成诸多研究领域，包括湿地退化过程与机理、退化评价、退化分级、退化指标与指标体系、退化湿地管理、退化湿地遥感监测、退化湿地恢复和重建等，其热点研究区域集中在美国佛罗里达州大沼泽地、欧洲莱茵河流域，东非维多利亚湖、北美五大湖(苏必利尔湖、密歇根湖、休伦湖、伊利湖和安大略湖)、巴西潘塔纳尔沼泽地等世界重要湿地，其中尤以美国佛罗里达州大沼泽地的湿地退化过程与机理研究最为深入，探明了来源于农业施肥的磷污染是大沼泽地退化的关键胁迫因子并确定了其强度阈值，目前国际上对湿地已经形成了定量、深入的湿地退化研究。我国湿地退化研究发展比较迅，目前在湿地退化各个研究领域均有涉猎，热点研究区域主要包括东北三江平原沼泽湿地、四川若尔盖高原湿地、黄河三角洲湿地、青海三江源湿地、辽河三角洲湿地、云南纳帕海湿地、内蒙古乌梁素海湿地、东南沿海滨海红树林湿地以及太湖、洞庭湖、白洋淀等湖泊湿地。当前湿地退化研究内容主要从湿地退化标准、退化特征、退化分级、退化过程、退化机理、退化监测体系、退化评价指标与指标体系、退化监测新技术及其生态恢复理论与技术九个方面进行研究。（韩大勇.生态学报.2012）造成湿地退化的原因主要分为自然因素和人为因素，两者之间既相互区别又相互联系。其中，自然因素是初始阶段导致湿地退化的主要原因，人为因素是自初始阶段至今导致湿地退化的主要原因，而且如今的影响力远大于自然因素。自然对湿地退化的影响，主要指的是全球及区域气候变化所造成的影响，还有泥沙淤积、海岸侵蚀等次要因素。湿地的退化与人类活动的影响密切相关。人类活动使各地的湿地生态系统受到不同程度的破坏，大大加快了湿地退化的进程。主要包括农业、畜牧业发展，水利工程建设，石油开发，环境污染等。（卢虹羽.乡村科技.2017）1.2.2上沧海湿地的研究现状上沧海湿地由于地处偏僻，最近十多年来又退化严重，湿地生态环境严重破坏，湿地功能基本散失，所以一直未能得到重视，关于湿地的研究文献也很少。2017年1月云南省湿地管理办公室对上沧海湿地进行了云南省第三批重要湿地认证前的水鸟调查，此次调查一共记录到鸟类48种，其中水鸟物种21种，国家一级保护鸟类一种，为黑鹳；二级保护鸟类6种，其中灰鹤已形成一个稳定的越冬种群，黑鹳也成为一种亚成体。关于上沧海湿地退化的原因《县志》中有记载，上沧海湿地由于围湖造田、开办农场、过度抽取地下水，所以使得上沧海湿地退化。目前关于上沧海湿地的研究文献寥寥无几，对于上沧海湿地退化原因分析的研究也极度缺乏。1.3研究内容上沧海湿地流域的气候变化特征分析；上沧海湿地的水域面积变化；上沧海湿地的补给水源分析；上沧海湿地周围人类活动的研究分析；上沧海湿地水质恶化的原因分析；上沧海生物多样性减少原因分析；本次研究对与上沧海湿地发展的意义。1.4研究目标与方法1.4.1研究目标上沧海湿地是宾川县最大的天然湖泊，但是近年由于一系列的原因，湿地退化现象严重，水体严重萎缩，水质不断恶化，生物多样性锐减，湿地功能基本丧失。本研究针对上沧海湿地退化的原因进行研究，分析湿地退化的具体原因。找到湿地退化的正确原因，才能对症下药，开展进一步的治理工作，保上沧海湿地的生态环境。为上沧海湿地的生态恢复建设提供一点有用的帮助。1.4.2研究方法文献法：查阅并参考与湿地相关的各类文献期刊、论著和研究报告并进行分析整理和归纳。实地调查法：前往上沧海湿地实地调查，对上沧海湿地的各方面进行全方位、更深层次的了解。实地访谈法：对该湿地周围的年长的村民进行访谈，多方面的更加深入了解，上沧海湿地最近几十年来的情况。逻辑分析法：运用逻辑分析的方法对资料进行分类比较、归纳演绎、分析和综合。遥感方法：标识湿地范围边界，研究该湿地水域的变化情况。2、上沧海湿地概况2.1自然环境宾川县位于云南省西北部、大理州东部，地处金沙江南岸干热河谷地带，县城驻地金牛镇位于祥宁公路和凤太公路交汇处，海拔1430米。东南距省会昆明340公里，南距祥云县城59公里，西距州府下关56公里，北距永胜县城129公里。全县国土总面积2563平方公里，居住着汉、白、彝等25个民族和来自印尼、印度、越南、马来西亚等8个国家的归侨侨眷，是全国著名的华侨之乡，2013年底，县总人口35.89万人，素有“天然温室”、“热区宝地”的美誉，是中国小粒咖啡的发源地。2.2社会经济2015年1-9月，全县实现生产总值506835万元，同比增长8.7%；实现农业总产值461142万元，同比增长2.97%；实现工业总产值397336.2万元，同比增长0.32%；实现社会消费品零售总额160139.6万元，同比增长11%；全县固定资产总投资实现267974万元，同比增长23.22%；财政总收入32718万元，同比增长2.88%；农副产品出口总额6552万元，同比增长4.28%；招商引资州外实际到位资金45090万元，同比增长11.8%；全县农村居民可支配收入10810元，同比增长10.31%，城镇居民可支配收入21945元，同比增长11.75%；全县国内外旅游人数161.36万人次，实现旅游社会总收入224603.7万元，同比增长3.62%。全县水果种植面积达30万亩，总产量达60万吨。2.3覆被情况上沧海湿地属于季节性淡水湖泊，位于云南省大理州宾川县鸡足山镇下辖的白荡坪村和上沧村之间，隶属于金沙江水系。上沧海湿地四面环山，盆地地形，海拔1824m。2.4植被与地下水属于亚热带季风气候，年均降水量559.4mm，流域内人口有5094人，流域面积19.21km²，流域内经济以第一产业为主，无第二产业。该湿地历史上控制水面达4.66km²，但现在湖泊水体严重萎缩，仅存湖心1.49km²，水体面积减少了78%。3、上沧海湿地生态脆弱性分析3.1上沧海湿地的演化上沧海是一个多年天然调节形成的湖泊，是宾川县唯一的一块湿地，也是宾川县境内炼洞河支流的发源地，湖底海拨1826～1830米。历史上湖泊控制水面6000余亩，蓄水达1250万立方米，曾经补充宾川县干旱坝区农田灌溉，同时也为上沧海下游花桥水库蓄水、县城大银甸水库饮用水起着不可忽视的作用。近年来随着区域内人口的增加，人均耕地的减少，区域内人民群众对上沧海开发利用活动的不断深入，上沧海的水生动植物开始不断的减少，原有的生态环境遭到破坏，湿地功能逐渐减弱。3.2主要生态问题3.2.1面积锐减为切实保护好上沧海，恢复其湿地功能，宾川县环保局已向云南省环保厅争取到资金30万元，并于2011年1月完成了《上沧海湿地恢复保护开发规划》编制工作。上沧海湿地规划区面积11655亩，水面面积4670亩，生态农业旅游示范区面积2286亩，规划期限2011年至2020年。根据规划和可研的需要，宾川县环保局在上沧海进水口﹑出水口﹑湖中心进行布点采样，对上沧海的水质进行监测，掌握水质的变化情况，为编制可行性研究提供科学的依据。3.2.2逆向演替湿地生态系统是一个动态系统，它像自然界的任何事物一样，永远处于不断运动和变化之中。生态系统退化是系统内组分及其相互作用过程发生的不良变化，是系统的逆向演替，从而导致其功能退化和系统的不稳定性。湿地在面积丧失和景观破碎化加剧的同时，由于水源补给的减少和水质恶化，亦发生不良变化，表现在湿地资源衰退、湿地功能弱化或消失等。湿地是目前受到威胁最大的生态系统。由于湿地被开垦与改造、污染、生物资源过度利用、泥沙淤积和水资源不合理利用等，导致湿地不断退化和消失，生物多样性锐减，水土流失加剧，水旱灾害频繁，造成巨大的经济损失，甚至威胁到人类的健康和生命。3.2.3生物多样性受到威胁我国湿地资源十分丰富，但随着经济的发展和城市化进程的加快，掠夺性开发和不合理利用、淤积、污染、过度排水等导致湿地面积和资源日益减少，功能和效益下降，生物多样性丧失。湿地的减少和功能退化，不仅对我国的生态环境造成严重破坏，不利于人与自然和谐发展，而且江河湖泊水质恶化和可利用淡水资源的减少也直接威胁到我国水资源供给安全，进而影响到整个经济和社会可持续发展，甚至危及人类的生存。近年来我国洪涝、干旱、赤潮、沙尘暴、荒漠化等自然灾害的频繁发生与许多湿地消失和退化密切相关。4、上沧海湿地退化驱动分析4.1自然背景驱动力分析4.1.1气候变化4.1.1.1气温变化趋势图4.1是1961-2007年上沧海湿地春（3月-5月）、夏（6月-8月）、秋（9月-11月）、冬（12月-2月）和年平均气温序列变化曲线，其气候倾向率按一阶线性趋势方程计算得出，为显现年代际的变化，由2阶多项式拟合了其变化趋势。图4.1上沧海流域1961-2007年四季与年平均气温变化由图4.1可以看出，近47a来上沧海湿地四季及年平均气温普遍升高，其冬季、秋季和年平均气温升幅最大，秋、冬两季升幅要大于夏、秋季，说明年平均气温的升高主要是由于冬、秋两季气温的升高引起的。2阶多项式拟合的变化趋势表明，上沧海湿地春、夏、秋、冬与年平均气温均呈升高趋势，气候倾向率分别为0.137°C/10a，0.156°C/10a，0.375°C/10a，0.454°C/10a和0.371°C/10a。从2000年开始，上沧海湿地周边区春、夏、秋、冬和年平均气温均为近47a来的最大值，冬季气温增加的趋势最为明显。4.1.1.2降水量变化趋势图4.2给出了1961-2007年上沧海湿地四季及年降水量序列变化曲线。统计表明，该地区春（3月-5月）、夏（6月-8月）、秋（9月-11月）、冬（12月-2月）四季降水量分别占年降水量的30%、40%、20%和10%。因此上沧海湿地降水量主要分布在春、夏两季，约占年内总降水量的70%。由图4.2可见，义比湖湿地秋季降水量的变化呈减少的趋势，春、夏、冬降水量均呈现增加的趋势，总体而言，年平均降水量也在逐年增加。春、夏、秋、冬及年平均降水量气候倾向率分别为0.644/wm/10a、2.03mw/10a、0.92ww/10a、1.25/wn/lOa、14.51ww/10a。上沧海湿地1961-2007年间，年平均降水量为53/M/M。图4.2上沧海流域1961-2007年四季与年均降水量变化上沧海周边气象站降水量变化趋势达到了显著水平，且三个气象站的降水量变化趋势均在不断增加，其中博乐气象站的降水增加趋势最为明显（表4.2）。21世纪初的8年（2000-2007）与前39年（1961-1999）的平均值相比，整个湿地年降水量增加了9.3%。结合另外温泉、乌苏两个气象站的气象数据，可以发现，温泉在五个气象站中的降增幅最大，由此我们可以得出结论，20世纪最初的8年，山区的降水量增加较平原区与湖区明显，因而增强了山区径流的降雨补给量，且降雨的这种变化，符合学者对西北气候正由暖千向暖湿转型的科学论断（施雅风，2002）。4.1.2地表径流在全球气候变暖的大背景下，上沧海流域五条主要河流年径流量对其产生了积极的响应（图4.3）。从图4.3我们不难发现，上沧海流域博尔塔拉河、精河、奎屯河、古尔图河、四棵树河在1957-2007年间年径流量均有不同程度的增加趋势，且这些增加趋势均达到了显著性检验的要求。奎屯河作为流域年平均径流量最大的河流，其增加的趋势也最为明显。其次为古尔图河、四棵树河、博尔塔拉河，增加趋势最弱的是精河。奎屯河、古尔图河、四棵树河、博尔塔拉河、精河五条河流的径流倾向率分别为0.403xl〇8m3/10a、0.225xl08m3/10a、0.151xl08m3/10a、0.084xl〇8m3/10a、0.035xl08m3/10a。值得说明的是，由于20世纪50年代-70年代奎屯河流域、古尔图河流域、四棵树河流域等大规模的扩大耕地面积，原先古尔图河与四棵树河汇合于奎屯河流入上沧海的情形完全被改变，奎屯河断流，导致入湖河流仅存在两条：博尔塔拉河与精河。图4.3上沧海流域主要河流年径流M变化趋势4.2人类活动驱动力分析4.2.1人类活动特征上沧海流域原为古老的游牧区，种植业虽始于西辽时期，只是到了清代，清政府大兴屯田、屯垦戍边，流域内种植业和人口才行成了一个高速发展时期（杨云良等，1996）。上沧海流域近60年来的人类活动主要体现在人口增长、农业发展、工业发展等若干方面，限于篇幅，在此仅就人口增长与农业发展加以分析。4.2.1.1人口增长近60年来，流域内人口的增长呈现先急剧增长，后增长趋势逐渐放缓的特点。从流域人口增长的代际分析可以发现，1951-1960年人口的年平均增长率为8.38%，1961-1970年人口的年平均为增长率为7.69%，1971-1980年人口的年平均增长率为3.81%，1981-1990年人口的年平均增长率为1.65%，1991-2000年人口的年平均增长率为2.55%，2001-2007年人口的年平均增长率为2.17%。由以上数据可以看出，流域人口在1951-1970年的20年间急剧增长，自20世纪70年代开始，人口增长的态势有所放缓，尤其是1981-1990年的10年间，由于国家的计划生育政策等可能的原因，人口增长的态势最为缓慢。4.2.1.2农业发展上沧海流域作为传统的游牧区，大面积的开发耕地始于清朝末年。然而近60年来，以农业耕地面积扩大为标志的流域农业开发无论从广度还是强度上来说，都是史无前例的。流域的1951-1960年是流域耕地曲'积飞速发展的时期，其增长率达到了6.91%，1961-1970年、1971-1980年、1981-1990年流域耕地面积的增民率分别为1.43%，1.14%，1.49%。1991-2000年的耕地面积增长率为2.29%，较前30年又有了较大的增长趋势。进入21世纪的最初几年（2001-2007），流域耕地面积增长率为1.39%。纵观耕地面积变化率的代际变化，可以发现，流域自建国以来的最初10年，耕地面积增长迅速，自20世纪60年代开始，耕地面积增长趋于稳定。由于农业的发展，流域农业用水需求量的不断增大，建设了一批蓄水项目。蓄水项目的建成，致使地表径流无法完全入湖，最重导致湖泊湿地的水文过程受损。4.2.2土地利用变化对上沧海流域1990-2005年15年来土地利用/覆被变化进行分析，我们可以发现，流域内的湿地经历了先减小，后増大的变化；而流域内的耕地呈现持续增大的趋势：林草地的变化幅度最小，在这15年几乎没有发生变化；荒漠面积在1990-2000年间有所增大，在2000-2005年间逐渐减小；其它这一土地利用/覆被类型呈持续减小的趋势。5、结论与展望5.1结论本文就上沧海湿地的生态脆弱性现状、湿地动态过程以及退化驱动机制等问题进行了探讨，在研究过程中主要存在以下的问题：（1）研究区没有固定的试验台站，因而缺乏动态监测体系的支撑，生态系统动态过程长时间序列数据无法获取。（2）本文对上沧海湿地以及上沧海流域的土地利用/覆被问题进行了面积变化分析，然面对流域及湿地产生这种土地利用/覆被类型变化的原因探讨尚显不足，在今后的研究工作中需进一步深入研究。5.2展望本文对上沧海湿地的生态脆弱性及其驱动机制等问题做了较为全面的分析研究。然而，湿地动态变化作为一个系统过程，具有高度的复杂性。本文的研究仅能粗线条的勾勒出动态过程的生态要素表征，从宏观的角度对退化驱动机制问题加以阐述，尚处在对湿地动态表象层面的观察与分析这一初级阶段，对湿地动态过程中各生态要素之间的耦合关系以及湿地变化的微观机理等关键问题仍需要做大量的研究工作，方能在此区域湿地动态变化问题