·环境预警·
丹江湿地国家级自然保护区及其内外区域 2000— 2015年土地覆被变化分析
靳川平，王超，闻瑞红*，侯鹏
(生态环境部卫星环境应用中心,北京 100094)
摘 要： 为研究2000—2015年丹江湿地国家级自然保护区及其内外生态状况变化和保护成效，基于高分1号数据生产的2 m高分辨率遥感影像数据对丹江湿地国家级自然保护区2015年人类活动状况进行分析，基于30 m分辨率的4期TM遥感影像生产的土地覆被数据和基于Modis遥感影像生产的植被覆盖度数据，对淅川县、丹江湿地国家级自然保护区及其核心区的土地覆被状况、土地覆被转类指数及其土地覆被转类途径的主导程度和3个相关区域范围内的生态系统质量以及不同区域土地覆被变化的主要变化原因进行分析。结果表明，保护区核心区的格局和质量在该区域处于最优，且土地覆被变化状况也以核心区转类指数最高；丹江湿地国家级自然保护区内的主要人类活动影响为耕地，其次包括居民点、采石场、养殖场；15年间，保护区内外土地覆被均呈现转好趋势，但是保护区内变化优于保护区外，保护区核心区优于整个保护区，且转好的主导因素均是耕地变为湿地；15年间植被覆盖度变化较小。
关键词： 自然保护区；土地覆被；植被覆盖度；人类活动；丹江湿地
建立各类自然保护地是保护生态环境和生物多样性的有力途径[1-4]。随着经济发展与生态环境矛盾的日益突出，政府也采取了相应的保护措施，我国目前已实施最严厉的生态环境保护制度[5-6]，建立各级各类自然保护地数量已达到1.18万个[7]，其中自然保护区数量有2 750个(截至2018年底)，国家级自然保护区达474个。我国从建国以来，建立了大大小小的水库几万座，其中10万m3以上的水库达到98 000多座[8]。水库具有防洪、通航、调节河川径流和改善小环境等自然生态功能和人文社会功能，而水库周边的生态环境和人为活动对于水库水量和水质有重要影响。
丹江口水库是我国南水北调中线工程的起点，而淅川县正是调水工程的渠首所在地，其生态状况及水质保障对于水源的质量尤为重要。保护区是具有特殊属性的区域，以自然属性为主，但是又难以避免的受到人类活动的干扰。而丹江湿地保护区的建立，对区域生态状况改善具有重要意义。生态效益的评估能够对生态环境的变化做出评价，也为调水的受益者如何进行生态补偿提供有力参考价值。而土地覆被变化的结果正能反映人类与环境相互作用的情况[9]，并且土地覆被变化作为引起生物多样性变化的首要驱动因子[10-11]，是定量反映保护区格局变化的基础[12-13]。植被覆盖度的高低则反映区域植被长势及茂密程度。
现通过对丹江湿地国家级自然保护区及其所在的淅川县土地覆被状况的变化情况进行分析，探究各个区域土地覆被变化中的主导因素和占主导作用的人类活动类型对哪类土地覆被侵蚀较为强烈，并对保护区内外的植被覆盖情况进行比较，研究保护区保护成效，从而提供有针对性的建议。
1 研究方法
1.1 数据时间
2000—2015年。
1.2 研究区概况
淅川县地处河南省南阳市西部，处于豫、鄂、陕三省交界处，秦岭山脉东南余脉地段，海拔在400～1 080 m，西北高，东南低。主要河流包括丹江、老灌河、淇河等，是丹江口库区的重要组成部分，有南水北调中线工程的取水口。丹江湿地国家级自然保护区始建于2000年，于2007年4月晋升为国家级自然保护区，位于淅川县西部，具有涵养水源、改善生态质量和向调水工程供水的特殊功能。其主要保护对象包括湿地生态系统、南水北调中线工程水源地及涵养林、珍稀水禽及其栖息地、珍稀动植物资源以及丰富的生物多样性[14]。
如表3所示,节点初始部署时,节点间有共享密钥的安全连接的个数为262个,算法运行200次以后,仅仅以网络覆盖率为优化目标的改进的单目标粒子群算法存在183个安全连接,安全连通度为0.0183,并且在多目标优化算法中,粒子群算法与改进的粒子群算法存在安全连接的个数分别为229、243个,安全连通度分别为0.022 9和0.024 3。可见,单目标优化算法虽然能够提高网络覆盖率,但是对节点之间的安全连接破坏严重,改进多目标粒子群优化算法比多目标粒子群算法在运行200次以后有更高的网络覆盖率以及安全连通度。
习近平总书记强调，要把节水作为约束性指标纳入政绩考核，像抓节能减排那样抓好节水。河北省在黑龙港流域等严重缺水地区先行先试，加大生态文明考核指标权重，在水利改革发展考核和实行最严格水资源管理制度考核的基础上，把节水工作完成情况纳入党政领导班子和领导干部政绩考核体系。试点工作领导小组办公室与省考核办对接，制定水位、水量双控的压采效果监测评估办法和考核奖惩办法，细化考核标准，量化考核内容，发挥好考核“指挥棒”的作用，达到考建结合、以考促建的目的。
1.3 数据来源及处理
根据研究区情况将土地覆被划分为7个类，为森林、灌丛、草地、农田、居民/建设、湿地/水体和裸地，并据此计算不同土地覆被类型面积状况。
在一定程度上，这种现象是法官基于其理性进行风险规避的必然结果。在处理侵犯集体财产权的案件时，法官可能面临以下风险：(1)由于无直接依据可资援引，法官需要造法裁判，但农民与法官之间紧张的信任关系容易引发强烈的质疑和反弹；(2)造法裁判意味着法官要主动审查政府的相关涉农政策，大多数情况下要面对行政力量的干扰，可能造成司法权与行政权的直接冲突；(3)由于推行办案质量终身负责制和错案责任倒查问责制等，法官判决越多则风险越高。法官也是风险规避者，自然很难采取积极能动的审判姿态。因此，立法需要明确有关的具体规则，使法官更少地依赖自由裁量和能动司法，更多地依据法律规定进行裁判。
(1) 30 m空间分辨率土地覆被数据集，通过将TM影像进行处理和分类，得到2000、2005、2010和2015年四期土地覆被数据；(2) 植被覆盖度数据是基于Modis影像反演得到，基于像元二分模型认为一个像元的归一化植被指数(NDVI)值是由绿色植被部分贡献的信息与无植被覆盖部分贡献的信息组合而成，分辨率为250 m，数据时间包括2000、2005、2010和2015年四期，该数据集以1%覆盖度为采样间隔；(3) 丹江湿地国家级自然保护区矢量数据，来源于生态环境部(2018年)；(4) 高分辨率卫星影像为高分1号2015年数据，来源于中国资源环境卫星中心，下载后经几何校正、全色和多光谱融合后生成2 m空间分辨率影像。
1.4 分析方法
1.4.1 土地覆被转类指数
参考中国土地利用/土地覆被遥感分类系统[15]，将土地覆被类型按照二级类重新划分为7大类，将重分类后的土地覆被类型进行生态级别划分，以衡量该类型所反映的水源涵养、水土保持等生态系统服务功能强弱，土地覆被类型及其对应生态级别见表1。由表1可见处于级别1的土地覆被类型具有最高的生态系统服务功能，数字越大则生态系统服务功能越弱。土地覆被转类指数见式(1)。
表1 土地覆被类型及其对应生态级别
(1)
式中： LCCI——土地覆被转类指数；A k ——由某种土地覆被类型转化为另一种土地覆被类型的面积，km2；k ——土地覆被类型两两转化的类别；n ——土地覆被类型两两转化的总数；D a ——转化前的生态系统级别；D b ——转化后的生态系统级别；A ——为区域所有变化类型的变化面积总和，km2。
土地覆被变化主导程度是衡量区域土地覆被变化重要性的主要指标，用于揭示区域所有土地覆被变化类型中的主要类型，为了探究引起土地覆被状况变化的主导因素，通过计算研究区土地覆被变化主导程度，揭示区域土地覆被变化中的主要变化。
由图3(a)可见，2000—2005年的所有两两转化类型中以耕地和林灌草之间的转化为主，且转化比例非常接近；而2005—2010年，该县城镇建设速度加快，呈现出大量耕地转变为建设用地，而随着耕地的大量被占，导致部分湿地、裸地、森林开始被耕地侵蚀；而2010—2015年，建设用地依然侵占耕地，但是耕地并没有出现扩张态势，而是出现生态系统转好态势。
分别对淅川县和丹江湿地保护区作为土地覆被转类指数的表征单元，进一步将保护区核心区、缓冲区和实验区作为表征单元，并对研究区内所有土地覆被转类状况进行分析。其中土地覆被转类指数为正，表示土地覆被与宏观生态状况转好，且绝对值越大，转好程度越大；土地覆被转类指数为负，表示土地覆被与宏观生态状况转差，且绝对值越大，转差程度越大。
(2)
式中：EC——研究区土地植被变化的综合变化率，%；ECOi ——监测起始时间第i 类土地覆被类型总面积，km2；△ECOi-j ——监测时段内第i 类土地覆被类型转为非i 类生态系统类型面积的绝对值，根据土地覆被转移矩阵获取，km2；j ——i 类以外的其他类型。
1.4.3 土地覆被变化主导程度
当LCCI结果为正时，表示区域土地覆被类型转好，结果为负，表明研究区总体上土地覆被类型转差。当D a 恒等于某等级土地覆被类型时，可得到该等级土地覆被类型的变化情况。
(3)
(4)
式中：ik ——某两种土地覆被转化的变化类型；P ik ——该变化类型在区域所有变化类型中的主导程度,为0～100%，P ik 值越大,表明该变化类型在该区域所有土地覆被变化中所占的主导地位越大；A ik ——该变化类型的变化面积，km2；A ——区域所有变化类型的变化面积总和，km2。
2 结果与分析
2.1 土地覆被类型2015年状况分析
由图3(b)可见，2000—2005年呈现草地和耕地此消彼长的态势；2005—2010年，耕地开始侵占森林和湿地；2010—2015年，各类生态系统均以转化为湿地为主。
图1 淅川县及丹江湿地国家级自然保护区生态系统及保护区人类活动分布
丹江湿地国家级自然保护区土地覆被类型空间格局总体上以耕地和湿地生态系统为主，其次为草地生态系统，而保护区核心区则以湿地和灌丛、森林为主。但是在保护区西段湿地周边，人工生态系统的比例仍然较高，主要以农田占比较大。其他草地、建设用地占比均较小。
医疗风险无处不在已成为医疗卫生界的共识，而护理风险也是客观存在的[1]。有文献表明，临床护理差错事故的发生，40%～50%与护理实习生有关[2]。减少和杜绝实习护生差错事故的发生成为医院和学校共同面临的任务，而课堂教育则是培养学生风险意识的主要渠道[3]，也是其了解护理风险、获取护理安全知识的最主要途径。因此，要加强护生护理安全及法律知识教育，将护理风险教育融入护理专业主干课程，提高护生护理安全及风险意识，减少进入临床后护理差错事故的发生。
2.2 保护区人类活动
对于保护区而言，除了通过对土地覆被中自然生态系统类型变化进行研究外，更关注的是保护区内的人类活动。现利用处理后的2 m高分辨率卫星影像对保护区内的人类活动分布情况进行了目视解译，发现保护区内面积占比最大的人类活动为农业用地，占比达91%；其次居民点占7%，并且保护区内存在采石场、养殖场和其他人工设施等对湿地生态具有较大影响的人类活动，且这类活动存在于保护区核心区。
每一个人的内心深处都希望得到别人的肯定与赞美，更何况幼儿，他们最希望教师、家长的赞许，教师一个赞许的眼神，一句真诚的表扬可能会让他们兴奋一整天。幼儿在混班游戏活动中，特别希望在别的小朋友面前得到肯定，正如叶圣陶老先生所说，骄傲的架子只能在同伴面前摆。教师要抓住每个幼儿的闪光点适时进行表扬，给他们一个赞，一朵小红花，一颗泡泡糖，他们在游戏中会更加卖力，就连中午吃饭睡觉都会格外乖巧。
2.3 土地覆被转类指数
土地覆被变化综合变化率用于定量描述土地覆被的变化速度，综合考虑了研究时段内生态系统类型间的转移，用于反映研究区土地覆被类型变化的剧烈程度，便于在不同空间尺度上找出土地覆被类型变化的热点区域。
（三）部分新兴经济体出现金融动荡。近期，美欧宏观经济政策转向效应外溢，美元指数屡创新高已破94.8，10年期美国债收益率突破3%心理关口，“美元荒”初显，美国“磁石效应”大增，致使部分经济结构失衡的新兴市场国家货币大幅贬值、股债市急遽下跌、资金快速外流。今年以来，阿根廷比索累计贬值35%，土耳其、印度本币下跌分别超10%和5%，南非、印尼等国跌幅超2%；阿根廷股指从年内高点下跌22%，印尼JSX综合股指5月初周累计下跌6.6%；新兴市场债券基金5月上旬一周流出超10亿美元，为16个月以来首次连续两周资金净流出。
淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地保护区核心区土地覆被转类指数见表2。由表2可见，淅川县及丹江湿地保护区15年来土地覆被状况持续好转，并且3个时段土地覆被与宏观生态状况转好程度也相应增大。而保护区也呈现同样的转化情况，且保护区核心区土地覆被转好情况要高于整个保护区，而保护区土地覆被转好情况又高于淅川县整体情况。淅川县及丹江湿地国家级自然保护区土地覆被变化见图2(a)(b)(c)。
6）周边脚手架应从一个角部开始并向两边延伸交圈搭设；并应按定位依次竖起立杆，将立杆与纵、横向扫地杆连接固定，然后装设第l步的纵向和横向钢管，随校正立杆垂直之后予以固定，并按此要求继续向上搭设。脚手架各杆件相交伸出的端头均大于10cm，以防止杆件滑脱。
表2 淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地 保护区核心区土地覆被转类指数
图2 淅川县及丹江湿地国家级自然保护区土地覆被变化
2.4 土地覆被综合变化率及转类途径主导程度
通过计算发现，淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地保护区核心区15年来土地覆被综合变化率波动较大，2000—2005年是各区域综合变化率均是同区域最大的时段，而保护区核心区则是3个区域中土地覆被变化最剧烈的区域，其次为整个保护区，可见15年间保护区内的土地覆被变化在全县土地覆被总变化中具有较高的比例，见表3。
表3 淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地 保护区核心区土地覆被综合变化率 %
由表3可见，15年来土地覆被主导变化均为耕地转变为湿地类型，也就是说在所有两两转化类型中耕地转为湿地的面积占比是最大的。并且，该主导比例呈现出扩大程度，其中2010—2015年，该转化途径占所有土地覆被类型变化的90%以上，其主要原因应为丹江口水库自2006年以来大坝进行加高，导致库容逐步增加，故而水面面积增大。这也是导致全县以及保护区土地覆被转类指数转好的主导因素。
淅川县、丹江湿地保护区及其核心区土地覆被变化主导程度(除耕地转湿地)见图3(a)(b)(c)，除耕地变化为湿地这类特殊情况外，淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地保护区核心区15年来其他土地覆被变化的主导程度则呈现不固定模式。
图3 淅川县、丹江湿地保护区及其核心区土地覆被变化主导程度(除耕地转湿地)
1.4.2 土地覆被变化综合变化率
淅川县及丹江湿地国家级自然保护区生态系统和保护区人类活动分布见图1(a)(b)。2015年，淅川县国土面积约2 820 km2，辖区内土地覆被类型以耕地、灌丛为主要土地覆被类型，其他依次为草地、湿地/水域、森林、居民/建设类型、裸地。其中生态服务价值较高的湿地生态系统分布于该县中部和南部，森林、灌丛生态系统主要分布于该县北部和西部。耕地主要分布于东部较平坦区域和河谷周边，其中面积最小的裸地不到全县总面积0.01%，居民/建设类型土地覆被占全县总面积2.45%，主要分布在北部县城周边和东部平坦区域。
生：量角器的形状与角的形状不一样，角是尖的，两条边是直直的，而量角器有那么多线，没有“尖”角，一条边还是曲的，“曲的”怎么能量“直的”呢？
由图3(c)可见，2000—2005年，森林和灌丛、耕地和湿地处于占补平衡状态；2005—2010年，耕地也开始对各生态系统有所侵蚀；2010—2015年，则呈现各生态系统主要向湿地生态系统的转化。
3 生态系统质量状况
对2000—2015年每5年的植被覆盖度进行提取，并计算3个区域内的平均值，结果表明，总体上，丹江湿地保护区核心区内的植被覆盖度平均值高于整个保护区的平均值，而保护区内的植被覆盖度平均值高于淅川县植被覆盖度的平均值，见图4。
图4 淅川县、丹江湿地保护区及其核心区植被覆盖度变化
4 结论
(1) 淅川县内以耕地、灌丛为主要土地覆被类型，而丹江湿地保护区内则以耕地、湿地为主要土地覆被类型，而保护区核心区则以湿地和灌丛、森林为主。
(2) 淅川县及丹江湿地保护区15年来土地覆被状况持续好转，且保护区核心区土地覆被转好情况要高于整个保护区，而保护区土地覆被转好情况又高于淅川县整体情况。并且从土地覆被综合变化率看，保护区核心区变化率要大于整个保护区，保护区要大于淅川县。
(3) 淅川县、丹江湿地保护区及丹江湿地保护区核心区15年来土地覆被变化的主导变化均为耕地转变为湿地类型，这也是导致全县以及保护区土地覆被转类指数转好的主导因素。除此外，2000—2005年以耕地和林灌草之间的转化为主；2005—2010年呈现出大量耕地转变为建设用地，部分湿地、裸地、森林开始被耕地侵蚀；而2010—2015年，除建设用地依然侵占耕地外，其他类型出现生态系统转好态势。
(4) 丹江湿地保护区核心区内的植被覆盖度平均值高于整个保护区的平均值，而保护区内的植被覆盖度平均值高于淅川县植被覆盖度的平均值。
刁德恒只不过是虚张声势，听灯草老爹如此一说，知道揪不出什么辫子，只得改口问道：“那我问你，你的瓦，为什么一夜之间全都破了？”
2000—2015年来，丹江湿地国家级自然保护区及周边生态环境明显改善，但是这种改善主要来源于库区加高导致的湿地面积增大，而对保护区和生态环境具有较大影响的采石场等活动仍然存在，可见水库的修建对于周边生态环境具有改善作用，但是对于下游水流量或者其他地质灾害等可能存在非正向影响，对于这可能存在的影响仍需深入研究从而为管理决策提供更加科学的论证。
[参考文献]
[1] 环境保护部，中国科学院.全国生态环境十年变化(2000—2010年)遥感调查与评估[M]．北京：科学出版社，2014．
[2] Millenniumecosystem assessment board.Ecosystems and human well-being[M]. Washington DC: Island Press,2003.
[3] 崔国发.自然保护区学当前应该解决的几个科学问题[J].北京林业大学学报,2004(6):102-105.
[4] 张建亮,钱者东,徐网谷,等.国家级自然保护区生态系统格局十年变化(2000-2010年)评估[J].生态学报,2017,37(23):8067-8076.
[5] 王姝欣.最严格的生态环境保护制度内涵、实施现状与改善建议[J].环境与发展,2018,30(2):209-210.
[6] 黄德林,赵淼峰,张竹叶,等.国家公园最严格保护制度构建的探讨[J].安全与环境工程,2018,25(4):22-27.
[7] 人民日报.我国各类自然保护地已达1.18万处[EB/OL].(2019-01-14)[2019-09-20].http://www.gov.cn/index.htm.
[8] 孙振刚,张岚,段中德.我国水库工程数量及分布[J].中国水利,2013,721(7):10-11.
[9] LIU J Y, LIU M L, TIAN H Q,et al. Spatial and temporal patterns of China’s cropland during 1990～ 2000: an analysis based on Landsat TM data[J].Remote Sensing of Environment, 2005, 98: 442-456.
[10] FOLEY J A, DE F R, ASNER G P, et al.Global consequences of land use[J]. Science, 2005, 309: 570-574.
[11] 范泽孟，张轩，李婧，等.国家级自然保护区土地覆盖类型转换趋势[J].地理学报，2012，67(12)：1623-1633.
[12] CAMPBELL J C, JONES K B, SMITH J H, et al. North american land cover summit[R].Association of American Geographers,Washington D.C., 2008: 153-168.
[13] VITOUSEK P M, MOONEY H A, LUBCHENCO J,et al. Human domination of earth’s ecosystems[J].Science, 1997, 277:494-499.
[14] 佚名.河南丹江湿地国家级自然保护区[J].湿地科学与管理, 2013(1)：1.
[15] 刘纪远,张增祥,庄大方.中国土地利用变化的遥感时空信息研究[M].北京:科学出版社,2005：54-268.
Analysis of Landcover Change in Danjiang Wetland National Nature Reserve and Its Internal and External Areas from 2000to 2015
JIN Chuan-ping，WANG Chao，WEN Rui-hong*，HOU Peng
(Ministry of Ecology and Environment Center for Satellite Application on Ecology and Environment ，Beijing , 100094，China )
Abstract ：In order to study the changes and conservation effects of Danjiang Wetland National Nature Reserve and its internal and external ecological conditions from 2000 to 2015, based on 2 m high resolution remotesensing image data produced by GF-1 to analyze the human activities in Danjiang Wetland National Nature Reserve in 2015,based on the land cover data of four TM remote sensing images with 30 m resolution and the vegetation coverage data of Modis remote sensing images, the land cover status, the dominant degree of land cover conversion index and the way of land cover conversion in Xichuan County, Danjiang Wetland National Nature Reserve and its core areas, the ecosystem quality in three relevant regions and the main reasons of the land cover change in different regions were analyzed. The results showed that the pattern and quality of the core area of the reserve were the best in this area, and the conversion index of the core area was the highest. The main influence of human activities in Danjiang Wetland National Nature Reserve was cultivated land, followed by residential areas, quarry and aquaculture farms. In the past 15 years, the land cover inside and outside the reserve showed a good trend, but the change in the reserve was better than that outside the reserve. The core area is better than the whole protected area, and the main factor for the improvement is that cultivated land becomes wetland, and the change of vegetation coverage is small in the past 15 years.
Key words ：Nature reserves; Land cover; Vegetation coverage; Human activities；Danjiang wetland
DOI: 10.3969/j.issn.1674-6732.2019.06.002
收稿日期： 2019-09-20；修订日期： 2019-09-30
基金项目： 国家重点研发计划基金资助项目(2017YFC0506506；2016YFC0500206)
作者简介： 靳川平(1989—)男，工程师，硕士，主要从事保护地遥感监测与评估、生态环境调查等研究。
*通讯作者： 闻瑞红 E-mail：wenry0315@163.com
中图分类号： X87
文献标志码： B
文章编号： 1674- 6732( 2019) 06- 0008- 06
标签：自然保护区论文; 土地覆被论文; 植被覆盖度论文; 人类活动论文; 丹江湿地论文; 生态环境部卫星环境应用中心论文;