全 文 ：第28卷第6期
2009年12月
生态科学
EcologicalScience
28(6)：481_486
Dec．2009
三江平一，上T
研究
原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程
张素梅1一，王宗明卜，张 柏1，宋开山1，刘殿伟1，张树清1，李方1，任春
颖1，黄妮1，一，张春华1，2
1．中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春130012
2．中国科学院研究生院，北京100039
【摘要】基于遥感和GIS技术，分析1986～2005年三江平原自然湿地(湖泊、河流、沼泽湿地)与人工湿地(水田)
的双向演替过程，统计分析自然地理环境背景(土壤类型、海拔高度、坡度和地貌类型)对此过程的影响。研究结果表
明，1986～2005年间三江平原湿地双向演替过程以沼泽湿地与水田之间的相互转化为主。1986～1995年、1995～2000
年和2000～2005年三时段内沼泽湿地转化为水田的面积占同期沼泽湿地转出总面积的比例分别为7．61％、37．99％和
28．81％，相反，水田转化为沼泽湿地的面积占同期水田转出总面积的4．83％、13．69％和4．84％。三江平原发生沼泽湿地
与水田双向演替过程的主要自然地理环境背景为土壤类型为草甸土和沼泽土，海拔高度为0～100m，坡度为0～lo，地
貌类型为低河漫滩、高河漫滩、洼地和一级阶地。
关键字：三江平原；自然湿地；人工湿地；双向演替
doi：10．396州．issn．1008．8873．2009．06．00l中图分类号：S158文献标识码：A 文章编号：1008—8873(2009)06-481—06
DynamicprocessesoftwO—waysuccessionofnaturalandman-madewetlandsi
SanjiangPlain
ZHANGSu．meiIt_，WANGZong．mingr，ZHANGBail，SoNGKai—shanl，LIUDian．weil，ZHANGShu．qingl，LIFangl，
RENChun．yill91，HIIANGNiL2，ZHANGCh吼-hllal，2
1．I瑚n抛te西Nbrthe∞tG∞grQphy傩dAgri陇lt材ratEcolo斟．Changchtln130012．Ch订t口
2．G阳dHnteUnive璐卸巧ChineseAc耐 m)《Sde抛e．Be西ingio0039．Ch咖
Abstract：B髂edonrelnotcs∞sing锄dGIStecllIlology，nleautho娼锄alyzed细o-way鲫ccessionprocessesofnanlml柚dman-made
weU锄dsandiIIlpactsofnanI瑚l∞viro衄entalf a嘛s0nmeprocessesinSanii柚gPlaind诚ng1986-2005．R船ultsshowed帆
t、vo．waysuccessionprocessesofwetl卸dinSaIlji锄gPlainwercchmcb嘶zedw汕mutIlal恤sfomationbet、Ⅳeenmarsh锄dpaddy
field疔om1986t02005．Duringtheperiodsf1986．1995，1995．2000and2000．2005，ratiosof缸蚰sformationarea丘Dmmarshtopaddy
fieldtototalreaof仃ansfomedIIlarshwe心7．61％，37．99％粕d28．8l％，respectively’whilemtiosf位msfo咖ationrea五rompaddy
fieldtomarshtototalreaof仃amfo肋edpad yfieldwere4．83％，13．69％锄d4．84％respectively．MaillnatIlml朗viro砌entalf．eaturcs
inrelationtot、Ⅳo-、vaysuccessionbetweenmarshandpaddyfieldiIlSanjiangPlainwerecharac劬edbybeingthercgio嬲ofIneadow
soil柚dmarshoil，eleVati鲫ofO·100m，sl叩e龋珂iemofO—l。，physio驴omiesflownoodplain，highnoodplain，d印ression柚dfirst
ten?aCe．
Keywords：SanjiangPla n；naturalwetland；man·made、Ⅳetlarld；two—waysllccession
收稿日期：2009．03．23收稿，2009．11．28接受
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(2009CB421103)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KzCx3一Yw二341)
作者简介：张素梅(1982一)，女，博士研究生，研究方向为资源环境遥感应用。电话：0431．88542358
’通讯作者：王宗明(1976一)，男，内蒙古敖汉人，博士。副研究员，从事生态遥感信息、生态系统模型和全球变化的区域响应研究。
万方数据
l 弓I言(Introduction)
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，其
中自然湿地(河流、湖泊、沼泽湿地)与人工湿地(主
要为水田)是其中非常重要的类型。全球性的湿地消
失和退化危机引发了严重的生态环境和社会问题，直
接威胁到区域、国家乃至全球的可持续发展【l-2】。地
处我国东北的三江平原是我国重要的淡水自然湿地
分布区，过去50余年的农业开发使得三江平原自然
湿地面积急剧减少，功能退化，对区域生态环境造成
重要影响p。J。在三江平原湿地农田化过程中，大量
的自然湿地转化为人工湿地(水田)。同时，弃耕和
自20世纪90年代开始实施的“退耕还湿”工程，使
得部分人工湿地(水田)转化为自然湿地(主要为沼
泽湿地)【6j。分析长时间序列自然湿地与人工湿地的
双向演替过程，可以深入理解在自然和人文因素双重
作用下的地球表层过程。本文应用遥感信息技术，通
过分析三江平原过去20年间湿地双向演替过程，为
三江平原自然湿地保护与恢复提供科学依据与数据
支撑。
2材料与方法(MateriaIsandmethods)
2．1研究区概况
三江平原位于黑龙江省的东北部，总面积
10．89×104km2，占黑龙江省土地总面积的22．6％。是
由黑龙江、松花江、乌苏里江冲积形成的低平原，地
理坐标为45001’05”N～48027756’．N，130013’l”E～
135005726”E。该区西南高东北低，广阔的冲积低平
原和河流形成的阶地、河漫滩上广泛发育着沼泽湿地
和沼泽湿地化草甸。区域气候为温带湿润、半湿润大
陆性季风气候，1月平均气温低于一18。C，7月平均气
温为21～22。C，年降水量500～650mm。本区河流
大多具有平原沼泽湿地性河流的特点，纵比降小，河
槽弯曲系数大，一般在1．5～3．O之间。植被类型属于
长白植物区系，土壤以暗棕壤、黑土、白浆土、草甸
土和沼泽湿地土为主，土地的自然肥力较高。
2．2数据来源与分析方法
本研究所用的三江平原土地利用／覆被数据集包
括4个年份的数据：1986年、1995年、2000年和2005
年。其中，1986年、1995年和2000年数据由中国科
学院资源环境科学数据中心沼泽湿地与东北数据分
中心提供，以LandsatTM遥感影像作为数据源，分
辨率为30m：2005年数据源为中巴卫星遥感数据，
分辨率为23m，并辅以一景LaIldsatETM数据。所
有数据均采用近红外、红光与绿光波段进行标准假彩
色合成，土地利用／覆被信息由人工目视解译得到。
1986年、1995年、2000年三江平原土地利用／覆被矢
量数据，为中国土地利用／覆被数据集(NLCD)的一
部分，并已得到广泛验证和应用。2005年解译结果
于2006年7月～8月期间，以广布于三江平原的530
个典型地物进行验证并对解译结果进行修正。结果表
明，以遥感为数据源建立的空间数据库的总体解译精
度约为92％，其中耕地、居民地、水域的解译精度在
94％以上，林地、湿地、草地、未利用地解译精度分
别为92．4％，91．2％，89．6％，88．3％。将研究区的地
貌图(1：2500 0)和土壤类型图(1：100000)进
行扫描矢量化，形成与土地利用／覆被数据相对应的
空间矢量数据。以三江平原1：250000等高线矢量化
数据为基础，生成三江平原DEM和坡度空间数据。
3结果与分析(ResuItsandanaIysis)
3．1不同时期三江平原自然湿地与水田的面积变化
特征
不同年份三江平原自然湿地(包括河流、湖泊与
沼泽湿地)与水田的面积及其比例见表1，各时段内
自然湿地与水田面积的变化过程如表2所示。可以看
出，沼泽湿地为三江平原主要的湿地类型，过去20
年间面积迅速减少，由1986年的ll045．33km2缩减
为2005年的6135．27km2。人工湿地(水田)面积
快速增加，在过去20年间增加了161．31％。对比各
自然湿地类型和人工湿地类型面积变化率可知，沼泽
湿地和水田的年变化率最大，分别为一2．96％和
10．75％。对各时段内自然湿地和水田的年变化率分析
表明，1995～2000年为自然湿地减少最快、水田增
加最快的阶段。在此时期，河流、湖泊、沼泽湿地的
年减少率分别为O．28％、O．15％和4．88％，水田的年
增长率为21．71％。
3．2三江平原湿地双向演替过程的时空特征
由三江平原自然湿地与水田之间相互转化的空
间分布特征(由于篇幅所限，图略)可知，1986～1995
年期间，转化为水田的自然湿地以沼泽湿地为主
万方数据
6期 张素梅，等：三江平原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程研究 483
表l各年份自然湿地与人工湿地的面积及其占三江平原总面积的比例
’rableAreaandperceⅡtageofⅡatlIralandman-madewetlandsi SaⅡjian2Plainatdifl．erenty ars
自然湿地Natumlwetland 人工湿地M蛐．madew tl卸d
年份
№
河流黜ver 湖泊Lakc 沼泽湿地Marsh 水田Paddyfield
面积加吼比例(％)面积A陀a比例Perc锄tage面积A陀a比例Percentage面积觚a比例 (％)
(虹2)Percentage(1Cfn2) (％) (hn2) (％) (1crn2) PerceIItage
表2各时段内三江平原自然湿地与人工湿地的面积变化过程
!塾垒!!兰垒望兰!垒苎翌g竺!!望苎!竺!苎!兰璺璺坐苎竺：受璺坚竺!堕!竺里垒!塑璺苎尘!竺翌璺竺!苎垫皇坚塑曼璺!!!皇!!望!望!堕!坐
湿地类型W÷tl船d妙pe 1986～19951995～20002 00～20051986～2005
(182．47姘)，主要分布在萝北、鹤岗、桦川、富锦、
宝清、密山、依兰等县(市)；水田向沼泽湿地转化
的面积较大(167．61km2)，主要分布于同江、抚远、
富锦、饶河、密山、桦南、汤原。1995～2000年期间，
沼泽湿地转化为水田的面积较大(1005．6km2)，
主要发生在抚远、富锦、密山、虎林、桦川、汤原
等地。在此期间，亦有较大面积的湖泊转化为水田
(17．87km2)，主要发生在萝北地区，在此期间，水
田转化为沼泽湿地的面积为52．4km2，零星分布于依
兰、密山和宝清三县(市)。2000～2005年期间，沼
泽湿地转化为水田的面积达532．78hIl2，分布于密
山、虎林、宝清、富锦、饶河、同江、依兰；在此期
间，水田转化为沼泽湿地的面积为148．82km2，分布
于抚远、同江、饶河、富锦、宝清、桦川、鹤岗等地。
各时段内湿地双向演替的面积及其占该类型同
期转出总面积的比例见表3。由表3可知，沼泽湿地
转化为水田的面积占同期沼泽湿地转出总面积的比
例在1995～2000年期间达到最高，为37．99％；2000～
2005年期间次之，为28．81％；1986～1995年期间虽
为最低，但仍达7．61％。据笔者分析，这一现象与20
世纪90年代后水稻价格上涨有关。水稻价格上涨产
生的比较优势，使得当地的居民倾向于将更多具备农
业开发和灌溉条件的沼泽湿地开发为水田，而不是旱
田。值得注意的是，1995～2000年期间和2000～2005
年期间，分别有17．87hIl2和7．69kln2的湖泊被开垦
为水田。同时，2000～2005年沼泽湿地转化为水田
的面积(532．78k群)比1995～2000年期间的转化
面积(1005．6km2)有所减少，一方面由于前期农业
万方数据
484 生态科学EcologicalScience 28卷
表3 自然湿地与人工湿地双向演替的面积及其占同期转出总面积的比例
1’able3 Areasoftwo．waysuccessionbetweennaturalandmaⅡ-madeweUands矗ndproponionsofthemtototaIconVer细ut苎坚苎!坚竺堕呈曼!垒竺!竺巴!贮!堕!坚——．．．．—一湿地类型Wen粕d呻e 1986～1995年1995～2000年2000～2005年
开发使得较易开发的沼泽湿地已留存不多，余下的泽
湿地开发难度较大；另一方面，随着国家和黑龙江省
湿地保护政策的出台与相关管理措施的实施，湿地农
业开发的步伐大大减缓。
分析不同时段水田转化为沼泽湿地的面积可知，
1986～1995年、1995～2000年、2000～2005年期间
水田转化为沼泽湿地的面积分别为167．6lkm2、81．74
km2和148．82km2，通过相关文献分析【2，7，81可知，
1986～2000年期间水田转化为沼泽湿地的主要原因
为弃耕。2000～2005年期间水田向沼泽湿地的转化
主要归功于湿地保护政策与“退耕还湿”工程的实施，
其中抚远、同江、富锦、宝清等地分布着数个国家级
和省级的湿地自然保护区，这些区域自2000年以来
不同程度的实施了“退耕还湿”工程，大量的低产水
田被还原为自然湿地。
由以上分析可知，三江平原自然湿地与人工湿地
之间的相互转化过程主要为沼泽湿地与水田之间的
转化。因此，以下进行自然环境背景对湿地双向演替
过程的影响分析时，只分析不同自然环境条件下沼泽
湿地与水田之间的相互转化过程。
3．3 自然环境背景对湿地双向演替过程的影响
3．3．1不同土壤类型条件下的湿地双向演替过程
三江平原不同时段内各土壤类型条件下沼泽湿
地与水田之间的相互转化量见图1。可以看出，沼泽
湿地与水田相互转化区域的土壤类型以草甸土、沼泽
土、白浆土、水稻土为主，其中，草甸土和沼泽土为
发生湿地双向演替的最主要的2种土壤类型。以上2
种土壤类型条件下沼泽湿地转化为水田的面积之和
在各个时段内分别为159．63km2(1986～1995年)、
737．05km2(1995～2000年)、372．24km2(2000～2005
年)，占各时段沼泽湿地转化为水田面积总和的比例
分别为87．42％，73．41％和70．13％。相应地，各时段
内上述2种土壤类型区水田转化为沼泽湿地的面积
之和分别为105．2k矗(1986～1995年)、46．38km2
(1995～2000年)、113．96k砰(2000～2005年)，占
各时段水田转化为沼泽湿地面积总和的比例分别为
62．82％、88．50％和76．83％。
3．3．2不同海拔高度区间的湿地双向演替过程
为分析海拔高度对沼泽湿地与水田之间相互
转化过程的影响，将研究区分为8个高程区间，即
<30m、30～60m、60～80m、80～100m、100～
200m、200～400m、400～700m、>700m。不同时
段内，三江平原不同海拔高度区间沼泽湿地与水田之
间相互转化的比例见图2。由图可见，沼泽湿地与水
田之间的相互转化主要发生在30～200m海拔高度
范围内，尤其是在0～100m范围内。统计分析结果
表明，各时段200m以下的海拔高度范围内沼泽湿地
与水田之间相互转化面积占同期转化总面积的比例
均在99％以上。不同时段0～loom海拔高度范围内
万方数据
6期 张素梅，等：三江平原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程研究 485
沼泽湿地转化为水田的面积占同期沼泽湿地向水田
转化总面积的73．94％、94．21％和93．19％；不同时段
O～100m海拔高度范围内水田转化为沼泽湿地的面
积占同期水田向沼泽湿地转化总面积的比例分别为
74．12％、45．24％和93．23％。
图l各时段内不同土壤类型区沼泽湿地与水田相互转化趋势
Fig．17Ihnsformadontren sbetw∞Ⅱmarshndpaddy丘e埘s
mtheregi叽s训恤di仃er蛐tso¨毋pesduringeachperiod
图2各时段内不同海拔高度区间沼泽湿地与水田相互转化
趋势
Fig．27nansIbrmationtrendsbetweenmarshandp_ddy
丘eIdsiⅡtheregiOnswithdinbreⅡt_ltitud嘲duriⅡgeach
periOd
3．3．3不同坡度条件下的湿地双向演替过程
三江平原各时段内不同坡度区间沼泽湿地与水
田之间相互转化的面积比例见图3。可知，沼泽湿地
与水田之间相互转化过程主要发生在0～30的坡度
范围内。统计分析结果表明，各时段内30以下坡度
范围条件下沼泽湿地与水田之问相互转化的面积占
同期转化总面积的99％以上，而0～l。坡度范围内
沼泽湿地与水田之间相互转化的面积占同期转化总
面积的96％以上。
图3各时段内不同坡度条件下沼泽湿地与水田相互转化趋势
Fig．31rran窜forma60nt化ndsbe伽酏nmarshandpaddynelm
inthere画onswithdiff奄rent蚰opedu血gachperiod
3．3．4不同地貌条件下的湿地双向演替过程
由图4可知，发生沼泽湿地向水田转化过程的主
要地貌类型为：低河漫滩、高河漫滩、洼地和一级阶
地，面积百分比分别为48．82％、22．01％、16．82％和
8．71％；发生水田向沼泽湿地转化过程的主要地貌类
型为低河漫滩、洼地、高河漫滩、二级阶地和一级阶
地，面积百分比分别为42．72％、25．74％、11．21％、
9．58％和8．87％。
4 结论(Conclusion)
基于遥感和GIS技术分析三江平原湿地双向
演替过程(自然湿地与人工湿地之间的双向演变)
及自然地理环境背景对此过程的影响，得出结论：
(1)1986～2005年期间，三江平原湿地双向演替过
程以沼泽湿地与水田之间的相互转化为主。1986～
1995年、1995～2000年和2000～2005年期间沼泽
湿地转化为水田的面积占同期湿地转出面积的比例
分别为7．6l％、37．99％和28．81％，而水田转化为沼
泽湿地的面积分别为167．61k∥、81．74k∥和
148．82km2。(2)在土壤类型为草甸土和沼泽土，海
拔为高度0～100m，坡度为O～10，地貌类型为低河
万方数据
塑鱼 生查型堂里121竺墨堕!!璺里堡里堡 兰!鲞
在地势低平、坡度较小、土壤条件良好的平原区。
图4各时段内不同地貌条件下沼泽湿地与水田相互转化趋势
Fig．41ransfbrmationtrendsbetweenmarshandpaddyneIds
inthere酉ons砌thm仃e他ntgeomorphoIo科during∞ch
period
漫滩、高河漫滩、洼地和一级阶地的自然地理环境背
景下，沼泽湿地与水田之间发生相互转化的比例较
高，也即自然湿地和人工湿地双向演替过程主要发生
参考文献(Refe陀nCes)
Il】 刘兴土，马学慧．2002．三江平原自然环境变化与生态保
育[M】．北京：科学出版社．
【2l 何琏．2000．中国三江平原[M】．哈尔滨：黑龙江科学技
术出版社．
f3l 马学慧．2001．三江平原大面积开荒对自然环境影响及
对策探讨阴．中国科学基金，1：43_46．
14】 王宗明， 张树清，张柏．2004．土地利用变化对三江平
原生态系统服务价值的影响研究【J】．中国环境科学，
24(1)：125-128．
【5】 宋开山，刘殿伟，王宗明，等．2008．1954年以来三江平
原土地利用变化及驱动力【J】．地理学报，63(1)：93-104．
【6l 刘殿伟．2006．过去50年三江平原土地利用／覆被变化的
时空特征与环境效应[D】．长春：吉林大学．
17】 王宗明，刘殿伟，宋开山，等．2000．土壤类型对三江平
原土地利用／覆被变化的影响叨．资源科学，30(5)：
694啊701．
181 崔保山，刘兴土．1999．三江平原湿地生态特征变化及其
可持续性管理对策明．地域研究与开发，18(2)：45-48．
万方数据
三江平原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程研究
作者： 张素梅， 王宗明， 张柏， 宋开山， 刘殿伟， 张树清， 李方， 任春颖， 黄妮， 张春
华， ZHANG Su-mei， WANG Zong-ming， ZHANG Bai， SONG Kai-shan， LIU Dian-wei，
ZHANG Shu-qing， LI Fang， REN Chun-ying， HUANG Ni， ZHANG Chun-hua
作者单位： 张素梅,黄妮,张春华,ZHANG Su-mei,HUANG Ni,ZHANG Chun-hua(中国科学院东北地理与农业
生态研究所,长春,130012;国科学院研究生院,北京,100039)， 王宗明,张柏,宋开山,刘殿伟
,张树清,李方,任春颖,WANG Zong-ming,ZHANG Bai,SONG Kai-shan,LIU Dian-wei,ZHANG
Shu-qing,LI Fang,REN Chun-ying(中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春,130012)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2009,28(6)

参考文献(8条)
1.崔保山;刘兴土 三江平原湿地生态特征变化及其可持续性管理对策[期刊论文]-地域研究与开发 1999(02)
2.王宗明;刘殿伟;宋开山 土壤类型对三江平原土地利用/覆被变化的影响[期刊论文]-资源科学 2000(05)
3.刘殿伟 过去50年三江平原土地利用/覆被变化的时空特征与环境效应 2006
4.宋开山;刘殿伟;王宗明 1954年以来三江平原土地利用变化及驱动力[期刊论文]-地理学报 2008(01)
5.王宗明;张树清;张柏 土地利用变化对三江平原生态系统服务价值的影响研究[期刊论文]-中国环境科学
2004(01)
6.马学慧 三江平原大面积开荒对自然环境影响及对策探讨[期刊论文]-中国科学基金 2001(1)
7.何琏 中国三江平原 2000
8.刘兴土;马学慧 三江平原自然环境变化与生态保育 2002

本文读者也读过(1条)
1. 张素梅.王宗明.张柏.宋开山.刘殿伟.李方.任春颖.ZHANG Su-mei.WANG Zong-ming.ZHANG Bai.SONG Kai-shan.
LIU Dian-wei.LI Fang.REN Chun-ying 石头口门水库流域土地利用/覆被变化对非点源污染负荷的影响[期刊论文
]-生态科学2009,28(1)


本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_stkx200906001.aspx