全 文 ：第 ３６ 卷第 １５ 期
２０１６年 ８月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１５
Ａｕｇ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：国家国际科技合作专项资助项目（２０１４ＤＦＡ２１６２０）；国家留学基金项目
收稿日期：２０１５⁃０１⁃１４； 　 　 网络出版日期：２０１５⁃１１⁃１６
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｇｏｎｇｚｈｎ＠ １６３．ｃｏｍ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１５０１１４０１１０
张敏， 宫兆宁， 赵文吉， 阿多．近 ３０年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制．生态学报，２０１６，３６（１５）：４７８０⁃４７９１．
Ｚｈａｎｇ Ｍ， Ｇｏｎｇ Ｚ Ｎ， Ｚｈａｏ Ｗ Ｊ， Ａ Ｄ．Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｆｒｏｍ １９８４ ｔｏ ２０１４．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，
２０１６，３６（１５）：４７８０⁃４７９１．
近 ３０年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制
张　 敏１，２，３， 宫兆宁１，２，３，∗， 赵文吉１，２，３， 阿　 多１，２，３
１ 首都师范大学资源环境与旅游学院， 北京　 １０００４８
２ 三维信息获取与应用教育部重点实验室， 北京　 １０００４８
３ 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室， 北京　 １０００４８
摘要：湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统，其景观格局极易受到气候变化和人类活动的影响。 利用 １９８４—２０１４ 年的 １１
期遥感影像数据，综合运用 ＧＩＳ技术和景观格局指数方法，对白洋淀湿地景观格局变化特征及其驱动力机制进行了分析。 结果
表明，１９８４—２０１４年期间，挺水植物和沉水植物呈减少趋势，农田和居民点持续快速增长，纯水体为“增加—减少—再增加”的
趋势，林地和裸土地变化幅度不大。 其中挺水植物一直是白洋淀最主要的景观类型，占研究区总面积比例达到 ３７％ — ６１％。
农田的平均斑块面积最大，挺水植物的最大斑块指数和分维度指数最高，挺水植物和农田的聚集度指数最大，居民点、林地和裸
土地空间分布离散，破碎化程度高，连通性差。 １９８９—２００４ 年白洋淀景观多样性指数呈减少趋势，景观格局趋于不稳定，同期
聚集度指数上升，湿地连通性增加；１９８４—１９８９年和 ２００４—２０１４年期间白洋淀多样性指数上涨，聚集度指数逐年下降，景观异
质性增加。 人口和社会经济发展是影响白洋淀景观格局变化的主要因素。
关键词：景观格局指数； 驱动力； 白洋淀； 湖泊湿地
Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｆｒｏｍ
１９８４ ｔｏ ２０１４
ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎ１，２，３， ＧＯＮＧ Ｚｈａｏｎｉｎｇ１，２，３，∗， ＺＨＡＯ Ｗｅｎｊｉ１，２，３， Ａ Ｄｕｏ１，２，３
１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＆ Ｔｏｕｒｉｓｍ， Ｃａｐｉｔａｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ； Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４８， Ｃｈｉｎａ
２ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ３Ｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ； Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４８， Ｃｈｉｎａ
３ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ＧＩＳ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ； Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４８， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｅｔｌａｎｄｓ， ｕｎｉｑｕｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄ ａｎｄ ｗａｔｅｒ， ａｒｅ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ ｔｏ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ
ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ． Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｒｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｕｂｊｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｙ．
Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ａｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｗｅ
ｄｉｓｃｕｓｓ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｄｕｒｉｎｇ １９８４—２０１４， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅｓｅ
ｃｈａｎｇｅｓ， ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｎｄｓａｔ Ｔｈｅｍａｔｉｃ Ｍａｐｐｅｒ （ＴＭ） ａｎｄ ＧＦ⁃１ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ． Ａ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ
ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ， ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ａｎｄ ｃｌａｓｓ ｌｅｖｅｌｓ ｔｏ ｒｅｆｌｅｃｔ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ． Ｏｕｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ
ｅｍｅｒｇｅｎｔ ａｎｄ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ ｈａｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ， ａｎｄ ｆａｒｍｌａｎｄ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ａｒｅａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ． Ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ
“ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ⁃ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ⁃ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ” ｔｅｎｄｅｎｃｙ， ｗｈｉｌｅ ｆｏｒｅｓｔ ａｎｄ ｂａｒｅ ｌａｎｄ ａｒｅａ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ
ｐｅｒｉｏｄ． Ｔｈｅ ｗｅｔｌａｎｄ ａｒｅａ （ ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ ＋ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ ＋ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ） ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １９８４ ｔｏ ２０１４， ｗｉｔｈ ａｎ
ａｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ ｏｆ ２５００８ ｈｍ２ ｂｅｆｏｒｅ １９９８ ａｎｄ ２１５７３ ｈｍ２ ａｆｔｅｒ １９９８． Ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｖｅｒ ｔｙｐｅ ｉｎ
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ， ｃｏｖｅｒｉｎｇ ３７％—６１％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｆａｒｍｌａｎｄ， ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ， ａｎｄ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ．
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ， ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ， ａｎｄ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ ｒｅｇｉｍｅ．
Ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐａｓｔ ｔｈｒｅｅ ｄｅｃａｄｅｓ， ｆａｒｍｌａｎｄ ｈａｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ａｖｅｒａｇｅ ｐａｔｃｈ ａｒｅａ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ． Ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ
ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｐａｔｃｈ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｗａｓ ａ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃｏｖｅｒ ｔｙｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ． Ｉｎ
ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｏｈｅｓｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｆａｒｍｌａｎｄ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｔｒｅｎｄ， ｗｈｉｌｅ
ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ａｒｅａｓ， ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ， ａｎｄ ｂａｒｅ ｌａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｉｎｆｅｒｉｏｒ
ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ． Ｓｈａｎｎｏｎ′ｓ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｉｃｅｓ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｆｒｏｍ １９８９ ｔｏ ２００４， ｄｕｒｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ
ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ， ａｎｄ ｃｏｈｅｓｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｎｄ ｗｅｔｌａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｓｈａｎｎｏｎ′ ｓ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｉｎｄｉｃｅｓ， ｃｏｈｅｓｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ， ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ １９８４ ａｎｄ １９８９ ａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ２００４ ａｎｄ ２０１４．
Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｍａｊｏｒ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｅｘ； ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ； Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ； ｌａｋｅ ｗｅｔｌａｎｄ
湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统［１］，是动植物重要的生存环境和自然界最富生物多样性的生
态景观之一，与人类生存发展息息相关［２］。 然而，近年来由于全球气候变化和人类活动的干扰，湿地面积正
在大幅度的持续缩减。 据世界经济合作与发展组织（ＯＥＣＤ）的统计，１９００年以来全球已有接近 ５０％的湿地消
失［３］，而如今，在人类活动和环境变化的双重压迫下，越来越多的湿地正面临严重的危机。 湿地景观格局是
指大小和形状不一的湿地景观斑块在空间上的排列，是各种生态过程在不同程度上综合作用的结果，对景观
的功能和过程有着重要影响［４］。 从 ２０世纪 ７０年代开始，景观生态学被逐渐引入到湿地研究中，湿地景观格
局的动态变化就一直是湿地生态学研究的热点。 湿地景观格局的变化尤其是湿地转换为农田或者干化导致
的其他景观变化对湿地生态系统的能量流动、物质循环以及物种迁移等都会产生很大影响［５］。 研究湿地景
观格局的长时间变化特征，对湿地景观规划管理和湿地可持续发展具有重要意义［６］。
常用的湿地景观格局演变研究方法有：定性描述法、景观生态叠置法和景观格局数量分析方法［７］，其中
景观格局数量分析方法在国内外相关研究中应用较为广泛，主要包括景观格局指数和景观动态变化模型。 宫
兆宁等结合景观格局指数和斑块空间质心模型对北京湿地景观格局演变特征进行分析，结果表明北京湿地的
聚集度和优势度指数均呈先增加后减少再小幅回升的趋势，多样性指数则相反［８］；杜清等利用景观格局指数
探讨新疆喀什噶尔河流域景观格局变化特征，结果表明 ２０ａ 里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集
中，景观优势度增强，而林地和草地正好相反［９］。 刘吉平［１０］、李宁云［１１］、刘娜［１２］等也利用景观格局指数分别
对三江平原、滇西北纳帕海湿地、洞庭湖的景观格局变化特征进行了研究。
白洋淀湿地是华北平原仅存的为数极少的湖泊型湿地之一，具有缓洪滞沥、蓄水灌溉、调节局部地区气
候、改善生态环境、补充地下水、保护生物多样性等多种生态功能［１３］。 但是近年来，在人类活动和气候变化的
综合作用下白洋淀的水文条件发生变化，入淀水量显著减少，湿地生态功能逐渐减退，出现水源不足、湿地萎
缩、泥沙淤积、干淀频繁、生物多样性减少等危机［１４⁃１５］。 由于多年干淀和外源调水等原因，白洋淀自然景观发
生了显著变化，研究其景观格局变化过程对揭示白洋淀生态环境变化规律，明晰生态环境退化的根本原因具
有重要意义。 尽管已有部分学者对白洋淀的景观格局动态变化进行了研究［１６⁃２０］，但时间尺度尚未涉及近十
年，且大都只对 ３ — ５期数据进行分析，研究时间节点间隔大，无法详尽得知几十年来白洋淀的景观格局变化
特征。 因此本文借助 １９８４—２０１４年间 １１期遥感影像数据提取研究区景观格局分布，综合运用景观格局指数
方法和 ＧＩＳ技术分析白洋淀近 ３０年的景观格局变化特征，并探索引起其变化的驱动力因子。
１　 研究区概况
白洋淀是华北平原最大的天然淀泊，属于海河流域大清河水系中游，在太行山前的永定河和滹沱河冲积
扇交汇处的扇缘洼地上汇水形成。 位于河北省保定市安新县境内，少部分在沧州地区，四周以堤坝为界，地理
１８７４　 １５期 　 　 　 张敏　 等：近 ３０年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制 　
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
位置处于 １１５°３８′ — １１６°０７′Ｅ，３８°４３′ — ３９°０２′Ｎ（图 １），白洋淀湿地总面积 ３１８６７．２ｈｍ２。 该区域属于东部季
风区暖温带半干旱地区，大陆性气候特点显著；多年平均气温 ７．３—１２．７℃，气温年较差大；年平均降水量
５６３．９ｍｍ，降水主要集中在 ６—９月份；年平均蒸发量 １３６９ｍｍ，蒸发量远大于降水量［２１］。 白洋淀入淀河流有
潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、萍河、瀑河和白沟银河八条河流，下游出口由枣林庄闸和赵北口溢流堰控
制。 白洋淀植物种类繁多，生物多样性丰富，有大型水生植物 ４７ 种，浮游植物 ４０６ 种。 研究区是候鸟迁徙内
陆途中的重要通道，丰富的植物资源为各类动物提供了充足的食物资源和栖息场所，具有重要的研究价值。
图 １　 研究区地理位置图
Ｆｉｇ．１　 Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
２　 研究资料与研究方法
２．１　 数据源与预处理
为了准确的揭示研究区景观格局动态演变特征，每隔 ２—４ａ 选取一景遥感影像，且尽量选择降水量变化
明显的年份；为了便于水生植物的识别，遥感影像时相选择在水生植物的生长期（６ — ９月份）内；另外考虑到
遥感影像的质量和易获取性，最终选取 １９８４年 ８月 １６ 日、１９８８ 年 ９ 月 ２８ 日、１９９２ 年 ９ 月 ７ 日、１９９４ 年 ９ 月
１３ 日、１９９８年 ７月 ２２日、２０００年 ９月 １３日、２００４年 ９月 ８日 ２００６年 ６月 ２６日、２００９年 ９月 ２２日、２０１１年 ６
月 ８日的的 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ影像以及 ２０１４年 ９月 １８日高分一号影像。 其中 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ影像分辨率为 ３０ｍ，高分
一号卫星影像分辨率为 １６ｍ。 为了减少分辨率对景观格局指数计算的影响，本文将各时期的遥感影像分辨率
统一重采样为 ３０ｍ。
图像预处理主要包括几何校正及影像裁剪。 以 ２０１４年 ９月 ４日 Ｌａｎｄｓａｔ ＯＬＩ为基准影像，对研究所使用
的影像进行几何校正，总误差控制在 ０．５个像元内；最后利用白洋淀边界对影像进行裁剪。 所有的空间数据
的投影参考系统都统一使用通用横轴墨卡托投影，参考椭球体为 ＷＧＳ８４。
２．２　 景观类型分类信息提取
湿地水生植物主要包括沉水植物、浮水植物和挺水植物，研究区中比较典型的沉水植物有狐尾藻、金鱼
藻、马来眼子菜、篦齿眼子菜等；浮水植物主要有满江红、浮萍等；挺水植物主要有芦苇、香蒲和莲。 经野外调
查发现，研究区中浮水植物的种类和数量较少，因其也生长于水中，与沉水植物混杂在一起，出现同谱异物现
象，从影像上难以区分，因此将浮水植物归入沉水植物一并提取；另外参考《土地利用现状分类》，结合影像数
据特征，最终确定将研究区划分为纯水体、挺水植物、沉水植物、林地、居民点、农田和裸土地 ７种景观类型。
在确定了湿地景观格局分类体系之后，结合实地调查、Ｇｏｏｇｌｅ Ｅａｒｔｈ 软件等，利用 ｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ ８．７ 对研究区
２８７４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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１１期影像进行面向对象分类。 在分类过程中，影像分割是基于可调整的色彩和形状的同质或异质标准来进
行的，不同空间分辨率的影像分割尺度参数不同［２２⁃２３］。 分割完成后，根据遥感图像分类的要求，检测和提取
目标地物的光谱、形状、大小、结构、纹理、布局等特征，设置相应的分类阈值，构建分类决策树。 对于高空间分
辨率的卫星影像，面向对象方法能够获得较高的分类精度，然而对于中等分辨率的 Ｌａｎｄｓａｔ 系列卫星影像，其
分类效果有限。 因此，研究采用人机交互的目视解译方式，结合 ２０００年全国土地利用分类图对面向对象分类
结果进行编辑、修改，手动将面向对象分类错分、漏分的对象赋予正确的属性，并生成最终的景观格局分布图。
２．３　 景观格局指数的选取
在众多景观格局的分析方法中，景观指数的应用最为广泛。 景观格局指数能够高度浓缩景观空间格局信
息，反映其结构组成和空间配置等方面的特征［２４］。 使用 Ｆｒａｇｓｔａｔｓ３．４ 计算研究区景观格局指数，在类型水平
上选择平均斑块面积（Ｍｅａｎ Ｐａｔｃｈ Ｓｉｚｅ， ＭＰＳ）、最大斑块指数（Ｌａｒｇｅｓｔ Ｐａｔｃｈ Ｉｎｄｅｘ， ＬＰＩ）、面积加权平均斑块
分维数 （ Ａｒｅａ⁃ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｐａｔｃｈ Ｆｒａｃｔａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ， ＡＷＭＰＦＤ） 和聚集度指数 （ Ｐａｔｃｈ Ｃｏｈｅｓｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ，
ＣＯＨＥＳＩＯＮ），在景观水平上选择斑块个数（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｐａｔｃｈｅｓ， ＮＰ）、景观形状指数（Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｓｈａｐｅ Ｉｎｄｅｘ，
ＬＳＩ）、香农多样性指数（Ｓｈａｎｎｏｎ′ｓ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ， ＳＨＤＩ）和聚集度指数（Ｃｏｎｔａｇｉｏｎ， ＣＯＮＴＡＧ），这些指数的概
念、计算方法及生态学意义参见文献［２４］。
３　 结果与分析
３．１　 白洋淀湿地景观类型组分变化分析
表 １为 １９８４—２０１４年白洋淀各景观类型的面积变化，可以看出，３０ 年来挺水植物一直是白洋淀最主要
的景观类型，其面积占研究区总面积比例达到 ３７％ — ６１％，其次为农田、沉水植物、纯水体等；挺水植物和沉
水植物呈减少趋势，农田和居民点呈持续快速增长趋势，纯水体为“增加—减少—再增加”的趋势，林地和裸
土地变化幅度不大，选取典型年份的景观格局制图可以直观看出（图 ２）。 从 １９８４ 年到 ２０１４ 年，白洋淀湿地
面积（即挺水植物＋沉水植物＋纯水体）波动较大，１９８８年达到最大值 ２７０２０．１５ｈｍ２，比 １９８４年增加了 ２８．３７％，
到 １９９２年小幅度减少后持续增加到 １９９８ 年的 ２６１６２．９３ｈｍ２；１９９８ 年之后湿地面积大幅度缩减，到 ２００４ 年仅
１９９３５．２３ｈｍ２，之后湿地面积小幅度波动，直到近两年才有所增加（图 ３）。 湿地面积总体呈下降趋势，由 １９９８
年前的平均 ２５００８ｈｍ２下降到 １９９８ 年后的平均 ２１５７３ｈｍ２。 在研究时段内景观格局变化最明显的时期是
１９８４—１９８８年和 ２０００—２００４年，这主要是由于 １９８４ 年和 ２００４ 年白洋淀处于干淀时期，纯水体面积大量缩
减，挺水植物和沉水植物向着纯水体退缩的方向扩展，而远离水体的挺水植物又被大量开垦为耕地。
表 １　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地景观类型面积变化 ／ ｈｍ２
Ｔａｂｌｅ １　 Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ａｒｅａ ｏｆ ｅａｃｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ １９８４—２００６
年份
Ｙｅａｒ
挺水植物
Ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔ
沉水植物
Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔ
纯水体
Ｐｕｒｅ ｗａｔｅｒ
农田
Ｆａｒｍｌａｎｄ
林地
Ｆｏｒｅｓｔ
居民点
Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ
裸土地
Ｂａｒｅ ｌａｎｄ
１９８４ １９３５１．１０ ８３６．６２ ８６０．６１ ９０５８．４４ ４１４．８５ ６９８．４２ ６４７．３８
１９８８ １１６３９．９２ ７２０１．９４ ８１７８．２９ ３５７７．３６ ８８．１１ ９６３．９８ ２１７．８２
１９９２ １７０９４．０１ ４７８４．２４ ３０２９．９７ ５４９８．２２ ６０．９８ ９１６．９９ ４８３．０１
１９９４ １８２１６．４２ ３７６４．５８ ３９２１．０７ ４７３８．２４ ２２４．２４ ８７１．２１ １３１．６６
１９９８ １８０６７．９６ ４０９６．８１ ３９９８．１６ ４６５３．５３ ３８．５１ ８４５．５７ １６６．８８
２０００ １７１７８．２２ ３２３２．３３ ２７９４．３７ ７２８５．４４ ６８．６７ １０３８．０２ ２７０．３７
２００４ １６４００．９６ ２０２１．５６ １５１２．７１ １０２４０．０７ ３０７．６８ １２８３．２５ １０１．１９
２００６ １５３１８．５６ ２９１０．７５ ２２９０．７９ ９７９３．０７ １６１．１５ ９９１．０２ ４０２．０８
２００９ １５００１．２２ ２７３０．４３ １９２０．６１ １０７０６．７４ １１４．４９ １１３５．７８ ２５８．１５
２０１１ １３０９３．６６ ３５９４．１７ ３２７７．８８ ９９１３．８５ １０６．１６ １３１１．７７ ５６９．９３
２０１４ １３１９６．７８ ２５２２．５２ ５８５１．６８ ８０７３．３０ ２３７．２５ １９２４．８１ ６１．０８
３８７４　 １５期 　 　 　 张敏　 等：近 ３０年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制 　
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图 ２　 白洋淀湿地 １９８４年、１９９４年、２０００年、２０１４年景观格局变化
Ｆｉｇ．２　 Ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅｓ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｉｎ １９８４， １９９４， ２０００， ａｎｄ ２０１４
将研究时段按不同年代划分为 １９８４—１９８９ 年、１９９０—１９９９ 年、２０００—２００９ 年、２０１０—２０１４ 年 ４ 个时间
段，求取各时段内景观类型平均面积作为该时段的景观类型面积，由图 ４ 可以看出，白洋淀湿地面积在 ２０ 世
纪 ９０年代最大，之后不断缩减。 挺水植物和沉水植物都呈现出减少的趋势，纯水体前 ３ 个时段不断减少，到
第四个时段才有所回升。 在湿地面积持续缩减的同时，农田和居民点面积不断扩张，尤其是进入到 ２１世纪之
后，扩张速度尤为迅速。 林地和裸土地面积较少，变化不明显。
由图 ３可知，１９９８年前湿地面积远大于 １９９８年之后，因此将研究时段分为 １９８４—１９９８ 年和 １９９８—２０１４
年两个时段分析景观格局的转移方向。 由表 ２ 可知，１９８４—２０１４ 年期间，湿地景观类型（挺水植物、沉水植
物、纯水体）的缩减面积主要转换为农田和居民点，并在 １９９８—２０１４ 年期间转换面积最大，分别达到 ３７０５．
０５ｈｍ２和 １０１７．７９ｈｍ２。 除转换为农田和居民点外，湿地景观类型之间的相互转换也较为激烈，其中挺水植物
向沉水植物和纯水体的过渡最为明显，转换面积分别为 ２０１３．３７ｈｍ２和 ３６８８．５９ｈｍ２。 另外，７５３．８９ｈｍ２的沉水植
物转换为挺水植物（１８５．３５ｈｍ２）和纯水体（５６８．５４ｈｍ２）；１５５．８５ｈｍ２的纯水体转换为挺水植物（１０２．７７ｈｍ２）和沉
水植物（ ５３． ０８ｈｍ２ ）。 同时，１９８４—２０１４ 年期间，大量的农田转换为挺水植物 （ １１３０． ９０ｈｍ２ ）、沉水植物
（２２０．２１ｈｍ２）和纯水体（５７５．５４ｈｍ２）。 挺水植物、沉水植物、纯水体和农田之间的相互转换与湿地水位变化密
４８７４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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切相关，说明白洋淀湿地景观格局的变化强烈依赖于水资源的空间配置。
图 ３　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地面积动态变化
　 Ｆｉｇ．３　 Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｗｅｔｌａｎｄ ａｒｅａ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｆｒｏｍ １９８４ ｔｏ
２０１４
图 ４　 白洋淀各时段景观类型平均面积变化
　 Ｆｉｇ．４　 Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ａｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ ｏｆ ｅａｃｈ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ
ｆｒｏｍ １９８４ ｔｏ ２０１４
表 ２　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地各时段景观类型面积转移矩阵 ／ ｈｍ２
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ａｒｅａ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｔｙｐｅｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ １９８４—２０１４
时段
Ｔｉｍｅｓ
景观类型
Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｔｙｐｅｓ １ ２ ３ ４ ５ ５ ６
１９８４—１９９８ １ １４０４４．０２ ３０６１．０２ ２００５．９７ ３２．４３ ０．００ １９６．４４ １１．２２
２ １３３．０７ １７９．１３ ５２３．８２ ０．００ ０．００ ０．６ ０．００
３ ４１．４０ １３２．５８ ６６８．７１ ２．８４ １．９６ １３．１２ ０．００
４ ３５５２．８６ ５３１．１３ ３９８．２１ ４２９１．７０ ２１．０１ １１１．２０ １５２．３３
５ ８４．８６ ３．６７ ０．９５ ２９５．８５ １３．４３ １５．８３ ０．２６
６ １１３．６４ ３６．６２ １４．３６ ２６．４６ １．３４ ５０５．３３ ０．６７
７ ９８．１１ １５２．６６ ３８６．１４ ４．２５ ０．７７ ３．０５ ２．４０
１９９８—２００１４ １ １１１４８．６１ ９５９．１２ １６５５．５６ ３４０５．６８ ４３．６６ ８０８．１３ ４７．２
２ １３５７．９９ ９６７．３ １４１４．４６ ２００．５４ ９．５６ １４４．３７ ２．５９
３ ５３０．６９ ５８５．５５ ２７０２．８９ ９８．８３ ５．５３ ６５．２９ ９．３８
４ ６０．５８ ７．４７ ５３．９４ ４２２２．９７ １６５．６２ １４１．０５ １．９２
５ ０．００ ０．００ ２．５３ ２３．６９ ６．６３ ５．６７ ０．００
６ ７４．０５ ２．４３ １０．６１ ２０．７２ ６．２０ ７３１．５６ ０．００
７ ２４．８６ ０．６５ １１．６９ １００．８７ ０．０５ ２８．７５ ０．００
１９８４—２０１４ １ １１５６１．９８ ２０１３．３７ ３６８８．５９ １１３７．７７ ９．７１ ８８１．７４ ５７．９５
２ １８５．３５ ７２．６８ ５６８．５４ ０．００ ０．００ ９．６０ ０．４４
３ １０２．７７ ５３．０８ ６３１．９５ ５．７５ ０．００ ６６．９５ ０．１１
４ １１３０．９０ ２２０．２１ ５７５．５４ ６６２８．４６ １９６．５２ ３０４．４０ ２．４１
５ ４２．４２ ０．５０ ２９．９８ ２７５．９８ ２５．８９ ４０．０８ ０．００
６ ４８．３４ ６．４２ １５．０９ １２．２１ ４．９６ ６１１．４ ０．００
７ １２５．０２ １５６．２６ ３４２．０１ １３．１２ ０．１６ １０．６４ ０．１７
　 　 １：挺水植物 Ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎｔ； ２：沉水植物 Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔ； ３：纯水体 Ｐｕｒｅ ｗａｔｅｒ； ４：农田 Ｆａｒｍｌａｎｄ； ５：林地 Ｆｏｒｅｓｔ； ６：居民点 Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ； ７：裸
土地 Ｂａｒｅ ｌａｎｄ
３．２　 白洋淀湿地景观格局变化特征分析
３．２．１　 类型水平上景观格局变化特征　 　
图 ５显示了在斑块类型水平上各时期景观格局指数的变化趋势。 平均斑块面积（ＭＰＳ）在一定程度上揭
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示了景观的破碎化程度。 从图 ５中可以看出农田的 ＭＰＳ最大，其次为挺水植物。 １９９４年农田的 ＭＰＳ 达到最
低值 ３１５．６６ｈｍ２，之后持续波动增长，到 ２００９年增加到 １５８６．３６ｈｍ２，为多年最高值。 挺水植物 ＭＰＳ 最大值为
１９８４年的 ６９１． ０８ｈｍ２，到 １９８９ 年迅速降低到 ７７． ６７ｈｍ２，之后缓慢增长到 ２００４ 年达到一个小峰值，为
３０９．４２ｈｍ２，随后逐年降低。 纯水体的最大值出现在 １９８９ 年，最小值在 ２００４ 年。 纯水体、沉水植物、裸土地、
居民点和林地的 ＭＰＳ较小，景观斑块破碎且分布零散。
图 ５　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地各景观类型的平均斑块面积、最大斑块指数、分维度指数和聚集度指数
Ｆｉｇ．５　 Ａｖｅｒａｇｅ ｐａｔｃｈ ａｒｅａ， ｌａｒｇｅｓｔ ｐａｔｃｈ ａｒｅａ， ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｎｄ ｃｏｈｅｓｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｔｙｐｅｓ ｏｆ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｆｒｏｍ
１９８４ ｔｏ ２０１４
最大斑块指数（ＬＰＩ）反映了各景观类型最大面积斑块占景观总面积的比例，是优势度的一种度量方式。
图 ５显示了 １９８４—２０１４年期间各景观类型的 ＬＰＩ。 １９８４—２０１４年间，挺水植物的 ＬＰＩ 一直是最大的，其次是
农田。 在一定程度上说明了挺水植物和农田是研究区内的优势景观类型，且挺水植物是最占优势的景观类
型，在研究区内连片分布。 挺水植物的 ＬＰＩ在 １９８４年达到最大值 ６０．４７％，到 １９８９ 年急速下降到 １６．８３％，而
后逐渐增长到 １９９８年达到另一峰值５４．１９％，之后逐年降低。 农田的 ＬＰＩ 从 １９８４ 年逐渐降低到 １９９４ 年达到
最低值，之后一直保持增长势态，近两年才有所缓解。 说明 １９９８年之后挺水植物的对景观的控制作用逐渐减
弱，而农田的景观优势度正在逐渐提升。 在 １９８４年和 ２００４年两个干淀时期纯水体和沉水植物的 ＬＰＩ 达到谷
点，这主要是由于干淀期水位较低，大斑块纯水体和沉水植物被分割为小斑块。
分维度指数反映了斑块的形状复杂性，其取值范围在 １．０ — ２．０ 之间，值越大，就表示该景观类型越复
杂。 分维度指数＝ １．０，表示景观斑块的形状为正方形，分维度指数 ＝ ２．０，表明景观斑块的形状最复杂。 图 ５
显示了白洋淀各景观类型的分维度指数，挺水植物的分维度指数最高，达到 １．３０，表明挺水植物的景观斑块形
状最复杂，其次是沉水植物。 与 １９８４年相比，２０１４ 年纯水体、挺水植物、沉水植物、林地、居民点的分维度指
数都有所增加，而农田和裸土地有所减小。 说明受气候和人类活动的影响，居民点扩张不规则，纯水体、挺水
６８７４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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植物、沉水植物和林地的形状也越来越不规则，而农田和裸土地形状趋于规则。
聚集度指数度量景观中不同斑块类型的聚集程度，值越大反映同一景观类型斑块的高度聚集。 由图 ５ 可
以看出，挺水植物和农田的聚集度指数最大，且走势平稳，变化不大；纯水体、沉水植物、居民点、林地和裸土地
聚集度指数相对较低，说明空间分布离散，破碎化程度高，连通性低。 从 １９８４年到 ２０１４年，纯水体、沉水植物
聚集度先增加后减少，最后增加；居民点聚集度持续增加，林地和裸土地呈较强的波动状态且聚集度最差。
３．２．２　 景观水平上景观格局变化特征
图 ６为不同时期白洋淀湿地景观水平上的景观指数， １９８４—２０１４年期间，斑块个数呈先增加后减少之后
又增加的趋势，其中 ２０１１年斑块个数达到最大值（１１１７ 个），１９８４ 年最小（４６４ 个），说明 １９８４—２０１４ 年白洋
淀景观破碎度呈先增加再减少之后又增加的趋势，并在 ２０１１ 年破碎化达到峰值，１９８４ 年达到最小值。
１９８４—２０１４年景观形状指数呈先增加后减少之后又增加的趋势，在 １９８９ 年达到最大值 ２５．０５，最小值出现在
１９８４年，为 １３．２６，２０１４年相较于 １９８４年增加了 ８０．３９％，景观形状变得复杂。 １９８４—２０１４年白洋淀的聚集度
指数呈先减少再增加最后又减少的趋势，其最大值出现在 １９８４ 年为 ６８．１１，最小值出现在 １９８９ 年，值为
５４．２３，随后缓慢增长到 ２００４年的 ６３．４１，之后便逐年下降，说明 １９８４—２０１４年期间景观连通性在 １９８４年达到
最大值，空间格局分布最均匀，到 １９８９年连通性迅速下降，之后出现缓慢上升后再下降的趋势。 香农多样性
指数经历了一个先增加、后减少、最后增加的波动过程，其波动过程正好与聚集度指数相反，说明 １９８４ 年白洋
淀生物多样性单一，１９８９—２００４年香农多样性指数下降，斑块类型趋于单一，景观丰富度降低，２００４ 之后多样
性指数逐渐升高，景观丰富度增加。 整体来看，１９８４—２０１４ 年期间多样性指数增加，说明各景观类型所占比
例趋于均衡化，作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小，景观异质性增加。
图 ６　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地景观水平上的景观格局指数变化
Ｆｉｇ．６　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｆｒｏｍ １９８４ ｔｏ ２０１４
３．３　 白洋淀湿地景观格局变化驱动力分析
３．３．１　 气候因素
由图 ７可以看出，从 ２０世纪 ８０年代到 ２１世纪初白洋淀湿地的降水量持续减少，直到近两年才有缓慢的
增加，而蒸散发量（图 ８） ［２５］却基本持平，变化幅度不大，从而导致白洋淀湿地水位下降，纯水体面积严重退
缩，湿地景观格局发生变化。 从研究所选用的几个时间节点能够直观的看出降水量对湿地景观格局的影响，
１９８８年、１９９４年的降水量 ７６３．８ｍｍ和 ８４８．５ｍｍ，远远超过 １０ａ 滑动平均降水量 ５１１．６３ｍｍ 和 ５１０．０９ｍｍ，水域
面积的扩张为水生植物提供充沛的水源。 而 １９８４ 年、１９９２ 年、２０００ 年白洋淀降水量仅 ２９０． ２、３７５． ４、
２４２．１ｍｍ，当年湿地面积也较上年有了明显的减少。 在 ２００４年，尽管当年降水量超过了 １０ａ平均降水量，但由
于前几年降水量都很少，因此相对于 ２０００年湿地面积还是有所减少。 对降水量与湿地面积（纯水体 ＋ 沉水
植物 ＋ 挺水植物）、纯水体面积、纯水体＋沉水植物面积的相关性进行分析发现（图 ９） ［２５］，湿地面积、纯水体
面积、纯水体＋沉水植物面积与降水量存在正相关关系，而相关系数则是纯水体面积（Ｒ２ ＝ ０．４１） ＞ 纯水体＋沉
水植物面积（Ｒ２ ＝ ０．３５６） ＞ 湿地面积（Ｒ２ ＝ ０．２７７），说明降水量对纯水体的影响比水生植物大，尤其是挺水植
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图 ７　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地降水量和温度变化
Ｆｉｇ．７　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ ｗｅｔｌａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ １９８４—２０１４
　 图 ８　 白洋淀湿地蒸散发量变化［２５］
Ｆｉｇ．８　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ［２５］
物受降水量的影响相对较小，其面积的变化更大程度上
受到其他因素的干预。 特别是步入 ２１ 世纪之后，湿地
面积平均比 ２０００年之前减少了 １８．３６％，除降水量的原
因，更多的是人类对湿地的破坏以及城镇扩张等因素造
成的影响。
另外，温度作为气候因素的重要方面，也对湿地景
观格局有着一定的影响，从图 ７ 可知，从 ２０ 世纪 ７０ 年
代至今，白洋淀湿地小环境平均温度一直在上升。 随着
温度的上升，水面蒸发量也会相应的增加，也会对湿地
景观格局造成一定的影响。
图 ９　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地面积、纯水体面积、纯水体＋沉水植物面积与降水量相关性分析［２５］
Ｆｉｇ．９　 Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｗｅｔｌａｎｄ ａｒｅａ， ｗａｔｅｒ ａｒｅａ， ｗａｔｅｒ ＋ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ［２５］
３．３．２　 入淀水量
白洋淀属于平原半封闭式潜水型湖泊，不具备多年
调节能力，其淀区水量主要来源除了天然降水和上游河
８８７４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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流的汇入。 白洋淀入淀河流有潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、萍河、瀑河和白沟引河八条河流，从 ２０ 世纪
６０年代初开始，为了根治海河，白洋淀上游河流建起了百余座水库，大型水库有安各庄水库、西大洋水库、王
快水库、横山岭水库、龙门水库及口头水库。 水库的大量兴建减少了上游河道径流量，改变了水资源的时空分
布，使入淀水量越来越少（图 １０） ［２５］，目前仅府河常年有水入淀，孝义河、瀑河仅部分季节有水入淀，其余河流
基本长期断流。 入淀水量的持续减少，使得白洋淀湿地水量供给不足，导致白洋淀纯水体面积持续减少并多
次出现干淀。
图 １０　 白洋淀湿地入淀水量变化［２５］
Ｆｉｇ．１０　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｏｗ ｔｏ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ［２５］
３．３．３　 人口和社会经济
白洋淀流域的人口增长和经济发展是影响上游入
淀水量减少的主要原因。 近年来，白洋淀上游和周边经
济发展迅速，人口数量逐年增长，到 ２０１３年保定市常住
人口达到 １１４０．７４万人，与 １９８４年的 ８９．６８万人相比增
加了 １０５１．０６万人，随着人口的快速增加，人们对水资
源的需求也在不断增长，导致白洋淀入淀水量减少。 为
了说明经济发展对白洋淀湿地景观格局影响，将保定市
ＧＤＰ 与湿地面积、农田和居民点面积作相关性分析（图
１１），结果发现，白洋淀湿地面积与 ＧＤＰ 成负相关关系
（Ｒ２ ＝ ０．５９４），农田面积和居民点面积与 ＧＤＰ 成正相关
关系，决定系数分别为 ０．５５８ 和 ０．６７５。 随着社会经济
发展，农田和居民点面积不断扩张，上游工农业用水量
增加，同时淀区用水量也在不断增加，导致白洋淀水位
下降，湿地面积减少，从而影响到白洋淀湿地景观格局变化。
图 １１　 １９８４—２０１４年白洋淀湿地面积、农田面积、居民点面积与 ＧＤＰ相关性分析
Ｆｉｇ．１１　 Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｗｅｔｌａｎｄ ａｒｅａ， ｆａｒｍｌａｎｄ ａｒｅａ， ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｒｅａ ａｎｄ ＧＤＰ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｄｉａｎ
３．３．４　 政策
政府政策制度对景观格局变化有着强制性的影响［２６］。 为了防止白洋淀出现干淀，自 １９８１ 年起开始给白
洋淀补水，“输水救淀”已成为政府的一项决策［２７］，近年来政府加大了白洋淀补水力度，在白洋淀流域上游水
库蓄水量严重不足时，多次启用跨流域引水。 １９８４ 年以来，白洋淀先后 ２３ 次引水济淀，入淀水量约 １２．１ 亿
ｍ３，２００４年 ３月实施了“引岳济淀”，入淀水量 １．６亿 ｍ３；２００６年 １２月又实施了“引黄济淀”，入淀水量 １．０ 亿
ｍ３；２００８年 １月再次实施“引黄济淀”，补水量达１．５８亿 ｍ３［２８］。 引水入淀对白洋淀的生态环境保护起到一定
的促进作用，能够缓解白洋淀的干淀问题，保证白洋淀的最低生态水位，防止湿地的进一步沼泽化或干化，对
湿地景观向陆地景观的转变起到一定的抑制作用。
综上所述，降水量、入淀水量、社会经济发展和政策等因素都会对白洋淀的水位造成影响，随着水位的变
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化，水生植物、纯水体与耕地之间相互转换，从而导致湿地景观格局发生变化。 其中，人口和社会经济因素是
白洋淀湿地景观变化的主要驱动力，随着人口增加和社会经济的发展，城市生活用水和工农业用水量增加，导
致白洋淀水位下降，从而影响到白洋淀湿地景观格局变化。
４　 结论
本文利用 １９８４—２０１４年的长时间序列遥感影像，提取白洋淀湿地 １１ａ的景观格局，进而分析白洋淀湿地
近 ３０年来的景观格局演变特征及其驱动力机制。 研究表明：
（１） １９８４—２０１４年期间，白洋淀湿地的景观格局发生了较大的变化，挺水植物和沉水植物呈减少趋势，
农田和居民点持续快速增长，纯水体为“增加—减少—再增加”的趋势，林地和裸土地变化幅度不大。 湿地面
积（挺水植物＋沉水植物＋纯水体）先增加，再减少，之后又小幅度增加，总体呈下降趋势。 挺水植物一直是研
究区最主要的景观类型，其面积占研究区总面积的比例达到 ３７％ — ６１％，其次为农田、沉水植物、纯水体等。
１９８４—２０１４年期间，在枯水年大量的湿地景观类型转换为农田，而丰水年则是大面积农田转换为湿地景观类
型；同时随着水位的消长，挺水植物、沉水植物和纯水体三者之间的相互转换较为激烈。
（２） 景观格局指数分析结果显示，纯水体、沉水植物、居民点的景观破碎化程度较高，挺水植物和沉水植
物斑块形状最复杂，挺水植物和农田的聚集程最大，而居民点、纯水体、裸土和林地的聚集度指数低，斑块空间
分布分散，连通性差。 １９８４—２０１４年白洋淀湿地斑块个数、景观形状指数和香农多样性指数都呈先增加后减
少之后又增加的变化趋势，最小值均出现在 １９８４年，斑块个数的最大值出现在 ２０１１年，而景观形状指数和香
农多样性指数的最大值出现在 １９８９年；三者在 ２００４年均出现低谷。 景观连通性的变化趋势正好相反，为先
减少后增加之后又减少。
（３）白洋淀湿地景观格局演变是自然与社会经济等因素综合作用的结果，其中人口和社会经济发展是影
响白洋淀景观格局变化的主要因素，与湿地主要景观格局的相关性达到 ０．５ 以上。 随着人口增加和社会经济
的发展，城市生活用水和工农业用水量增加，导致白洋淀水位下降，湿地退缩，从而影响到白洋淀湿地景观格
局变化。
５　 讨论
前人在白洋淀景观格局变化的相关研究中大都是基于 ３—５期影像数据进行分析，只能体现景观格局的
大致演变趋势，无法详尽得知在时间尺度上白洋淀景观格局的演变特征。 本文每间隔 ２—４ａ选取一期遥感影
像，共使用 １１期数据参与白洋淀景观格局演变分析，有效的弥补了以往基于 ３—５期影像数据分析的不足，充
分反映出白洋淀近 ３０ 年来景观格局的细部变化特征。 在降水量突变或人工扰动较大的年份，如 １９８８ 年、
１９９２年、１９９８年、２００４年、２００６年、２００９年，湿地景观格局变化会比较明显，如果仅选用几期数据进行分析则
不能完全体现出这种变化。 因此，在进行景观格局演变分析时，影像数据的时相选择是非常重要的，直接关系
到研究结果的准确性与可靠性。
本次研究采用定性分析与定量线性回归相结合的方式分析景观格局演变的驱动力机制，研究表明，降水
量、入淀水量、经济和相关政策均对景观格局产生一定的影响，然而这种方法却不能体现每种驱动力因子的贡
献大小［２９］，因此，在后续研究中，将进一步探索利用数理统计模型定量分析白洋淀湿地景观格局演变的驱动
力机制。
白洋淀湿地的景观格局自调节能力差，完全依赖于水位的高低。 近年来，为了解决白洋淀的缺水问题，政
府多次从各水库或跨流域调水，对白洋淀的湿地恢复起到巨大的作用。 ２００９ 年引黄工程完成时，白洋淀核心
区水质已达到Ⅲ类标准［３０］，水质明显好转，地下水水位下降趋势也得到了明显遏制。 因此对于目前白洋淀的
生态环境来说外源调水是必不可少的，刘越等对白洋淀生态水位及补水方案进行了研究，表明白洋淀生态适
宜水位为 ７．５ — ８．７ｍ，当 １０月份水位降到 ６．５ｍ时，调水入淀量应不少于 １．４５亿 ｍ３，当 １０月份水位降到７．５ｍ
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时，调水入淀量不少于 ０．４５亿 ｍ３［３１］。 但外源调水不能从根本上解决白洋淀的缺水问题，不利于白洋淀湿地
的可持续发展。 造成白洋淀水源缺乏的主要原因是人为干扰过度［３２］，因此应该有效的控制上游水量的使用，
减少人类活动对白洋淀湿地的压力，使上游来水量增加，从而恢复湿地生态系统的内循环，实现湿地的可持续
发展。
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