喻慶國，董躍宇，楊宇明，劉朝蓬，袁 磊，李昊民，王四海

（1. 西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224；2. 國家高原濕地研究中心，云南 昆明 650224；3. 云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650204；4. 云南生物多樣性研究院，云南 昆明 650224）

滇西北高原湖泊劍湖時(shí)空演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制

喻慶國1,2，董躍宇1，楊宇明3，劉朝蓬2，袁 磊1，李昊民1,4，王四海1

（1. 西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224；2. 國家高原濕地研究中心，云南 昆明 650224；3. 云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650204；4. 云南生物多樣性研究院，云南 昆明 650224）

利用ERDAS IMAGINE 9.2處理1957、1974、1989、1990、2001、2006、2011和2012年8個(gè)年代的航空和衛(wèi)星影像，ArcMap 10處理劍湖演變矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，F(xiàn)ragstats 3.3計(jì)算景觀指數(shù)值，Excel統(tǒng)計(jì)景觀指數(shù)值，采取圖、文、表相結(jié)合的方法，分析了1957～2012年劍湖水域面積和形狀的時(shí)空演變規(guī)律，同時(shí)從驅(qū)動(dòng)因素、驅(qū)動(dòng)方向、驅(qū)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)過程4個(gè)方面分析了劍湖水域演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明：（1）面積和形狀時(shí)空演變規(guī)律。在1957～2012年的55年間，劍湖水域面積呈隨著時(shí)間變化而逐年減少的趨勢，其形狀呈隨著時(shí)間變化而日漸復(fù)雜的趨勢。（2）驅(qū)動(dòng)機(jī)制。驅(qū)動(dòng)因素對劍湖萎縮的作用按其作用大小從大到小的排序，在1983年以前是疏浚河道→泥沙淤積→湖灘開發(fā)→湖水污染，在1983年以后是泥沙淤積→湖灘開發(fā)→湖水污染；劍湖入湖河流入湖口和出湖河流出湖口周圍是劍湖萎縮的主要驅(qū)動(dòng)方向，而帶著大量泥沙入湖的金龍河入湖口周圍是劍湖萎縮的最主要驅(qū)動(dòng)方向；在1957～2012年7個(gè)時(shí)段中，驅(qū)動(dòng)速度從大到小的排序是1990-2001年→1957～1974年→2006～2011年→1989～1990年→2001～2006年→2011～2012年→1974～1989年；1957～2012年7個(gè)時(shí)段形成了不同驅(qū)動(dòng)速度導(dǎo)致的劍湖水域逐漸萎縮而進(jìn)程不同的驅(qū)動(dòng)過程。

高原湖泊；時(shí)空演變規(guī)律；驅(qū)動(dòng)機(jī)制；劍湖；滇西北

湖泊是在自然界的各種內(nèi)外營力長期相互作用下形成與演變的自然綜合體，是陸地水圈的重要組成部分，參與自然界的水分循環(huán)[1]，是大氣圈、地圈、生物圈和陸地水圈相互作用的連接點(diǎn)[2]，是流域的物質(zhì)儲(chǔ)存庫[3]、淡水資源庫、洪水調(diào)蓄庫和物種基因庫[4]，具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、記錄區(qū)域環(huán)境變化、維持區(qū)域生態(tài)平衡和繁衍生物多樣性的重要功能[5]，有“天然水庫”的美譽(yù)[6]。但是，本世紀(jì)以來，隨著氣候變遷[7]，以及我國工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加快和湖泊流域開發(fā)活動(dòng)的日益加劇，加之人們對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性估計(jì)不足[8]，我國許多湖泊面積萎縮、水量減少、污染加劇[5]、富營養(yǎng)化突出[7]、災(zāi)害頻發(fā)[5]，極大地影響了湖泊的使用功能及其生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)[8]，有些湖泊水體的自凈能力逐漸在喪失或者已經(jīng)喪失[9]，嚴(yán)重制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[10]。位于云南省西北部（簡稱滇西北）的高原湖泊劍湖，是滇西湖群組成之一[11]，是目前云南省現(xiàn)存湖泊面積在1 km2以上的31個(gè)湖泊之一[3]，由于劍湖自身環(huán)境容量小、敏感性強(qiáng)、穩(wěn)定性差和抵抗外界干擾能力弱，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，在人為活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾下，湖泊功能衰減，生態(tài)環(huán)境已逐漸惡化[12]，給劍川縣經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展造成了一定的負(fù)面影響。因此，本文根據(jù)1957～2012年劍湖55年的變化情況，揭示劍湖水域的時(shí)空演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以便為劍湖的有效保護(hù)與合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 劍湖概況

劍湖位于云南省大理白族自治州劍川縣縣城東南部，距縣城4.5 km，是瀾滄江重要支流漾濞江（其上游稱黑潓江）上的一個(gè)高原淡水湖泊[13]，形成于約晚三紀(jì)[11]，是以斷層沖積為主的侵蝕構(gòu)造型湖泊[14-15]，有永豐河、金龍河、渼江（也稱格美江）、回龍河、獅河等主要河流匯入湖中[16]，湖內(nèi)有4處地下涌泉，湖水從海尾河流出[11]，流經(jīng)黑潓江、漾濞江后匯入瀾滄江[17]。劍湖在水力發(fā)電、農(nóng)業(yè)灌溉、調(diào)蓄防洪、漁業(yè)、旅游、環(huán)境保護(hù)、調(diào)節(jié)劍湖盆地氣候等方面發(fā)揮著巨大作用[18]。2006年劍湖被云南省人民政府列為省級(jí)自然保護(hù)區(qū)[13]，總面積4 630.3 hm2，屬于濕地生態(tài)類型的自然保護(hù)區(qū)，其主要保護(hù)對象是高原濕地生態(tài)系統(tǒng)及濕地野生動(dòng)植物。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

本研究所用數(shù)據(jù)包括遙感數(shù)據(jù)和非遙感數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)包括航空遙感數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，共選擇了劍川縣干季8個(gè)年度的8期數(shù)據(jù)，分別是1957年12月的航空影像，1974年1月的LANDSAT-MSS影像，1989年1月和1990年12月的LANDSAT-TM影像，以及2001年1月、2006年1月、2011年10月和2012年10月的LANDSAT-ETM影像。選擇旱季遙感數(shù)據(jù)主要是因?yàn)椋簽榱藵M足旱季灌溉、養(yǎng)殖、海尾河下游電站發(fā)電、調(diào)節(jié)劍湖盆地氣候等的需要，在劍湖湖水流出的海尾河上建有一人工水閘——?jiǎng)?jié)制閘，該人工水閘起到了控制劍湖水位的作用，因而在旱季劍湖水位不會(huì)受雨季降水豐沛程度的影響而保持相對穩(wěn)定，有利于進(jìn)行不同年度之間劍湖水域變化的比較分析。非遙感數(shù)據(jù)包括地形圖、野外調(diào)查資料、森林資源調(diào)查資料、文獻(xiàn)資料等。

2.2 研究方法

2.2.1 遙感影像處理

用ERDAS IMAGINE 9.2軟件對遙感影像進(jìn)行幾何校正、影像拼接、數(shù)據(jù)融合、波段組合、影像增強(qiáng)、影像剪切等處理，并輸出打印成能滿足野外調(diào)查使用的劍湖遙感影像圖。

2.2.2 矢量數(shù)據(jù)獲取

由于水體和陸地其他地物對太陽輻射的吸收、反射、透射等特征差異很大，使其在遙感影像上的反映也迥然不同，從而成為區(qū)分水體和陸地其他地物的重要基礎(chǔ)[19]。水體的反射主要在可見光的藍(lán)綠光波段，其他波段吸收都很多[20]，特別是對近紅外波段吸收最多、反射極少，而陸地植被對可見光波段反射極少，對近紅外波段反射卻很高[21]，土壤對所有波段都呈現(xiàn)出反射的特征，其發(fā)射曲線比較平滑，發(fā)射率沒有明顯的峰值和谷值[20]，因此在可見光和近紅外波段內(nèi)，水體和陸地其他地物的光譜反射差異是遙感技術(shù)提取水體的基本依據(jù)[19]，能用遙感數(shù)據(jù)中的近紅外和可見光波段方便地解決地表水域定位、邊界確定等問題[21]，但是，由于衛(wèi)星遙感影像空間分辨率的存在和客觀世界的復(fù)雜性，使得衛(wèi)星遙感影像中的像元常常是多種地物光譜特性的綜合反映，特別是水陸交錯(cuò)區(qū)，混合像元問題特別突出，加之傳感器接收到的信息中還存在大氣狀況、太陽高度角、土壤濕度、物候等“噪聲”因素對衛(wèi)星影像光譜值的影響，使得“同物異譜”、“同譜異物”的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，從而影響了湖泊水體信息計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取的分類精度，而使目視解譯法成為目前最常規(guī)也是最準(zhǔn)確的水體識(shí)別方法[19]。在本研究中除了使用不同空間分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)外，還使用了1957年拍攝的航空遙感影像，為了統(tǒng)一1957～2012年劍湖水域的解譯方法，使之獲取較準(zhǔn)確的劍湖水域信息，增強(qiáng)可比性，本研究使用目視解譯法來獲取劍湖1957～2012年8個(gè)年度劍湖水域的水體信息。本研究中劍湖水域的水體是指敞開的湖泊明水水面，不包括湖泊明水水面周邊長有茭草、蘆葦?shù)鹊恼訚蓞^(qū)域。

在2011年7月和2012年7月2次野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，參照地形圖、森林資源調(diào)查成果、劍湖相關(guān)研究成果等資料，使用ArcMap 10軟件，采用人機(jī)交互式解譯方法目視解譯劍湖水域遙感影像，生成1957～2012年8個(gè)年度的8期劍湖水域矢量數(shù)據(jù)，用8期矢量數(shù)據(jù)處理生成1957～1974年、1974～1989年、1989～1990年、1990～ 2001年、2001～ 2006年、2006～2011年、2011～2012年和1957～2012年8個(gè)時(shí)段的劍湖水域變化矢量數(shù)據(jù)。為了確保劍湖水域矢量數(shù)據(jù)的相對準(zhǔn)確性，2013年7月對目視解譯獲取的劍湖水域矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)地對照修正，在修正和完善的矢量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上制作成劍湖演變的系列圖件，并用Excel軟件進(jìn)行劍湖水域面積變化值的統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.3 景觀指數(shù)選取與計(jì)算

使用國際上通用的著名景觀格局分析軟件Fragstats 3.3（柵格版）計(jì)算相關(guān)景觀指數(shù)，需把矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)[22]。所以，使用ArcMap 10軟件把矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行劍湖水域景觀格局分析。景觀指數(shù)一般分成斑塊水平（也稱斑塊尺度）、類型水平（也稱類型尺度）和景觀水平（也稱景觀尺度）3個(gè)層次[22～23]，本研究的目的是揭示劍湖形狀復(fù)雜性程度的時(shí)空變化規(guī)律，而且劍湖水域只有1個(gè)圖斑，選擇斑塊水平景觀指數(shù)就能滿足研究需要，就不再選用類型和景觀水平的景觀指數(shù)。本研究選取度量斑塊形狀復(fù)雜性程度的斑塊形狀指數(shù)（SHAPE）和分維數(shù)（FRAC）2個(gè)常用斑塊水平景觀指數(shù)，用于劍湖形狀復(fù)雜性程度的變化分析。2個(gè)景觀指數(shù)值用Fragstats 3.3計(jì)算，并用Excel進(jìn)行景觀指數(shù)值統(tǒng)計(jì)。2個(gè)景觀指數(shù)計(jì)算公式和生態(tài)學(xué)意義見Fragstats 3.3幫助文件或參考文獻(xiàn)[22]。

3 結(jié)果與分析

3.1 時(shí)空演變規(guī)律分析

3.1.1 面積時(shí)空演變規(guī)律分析

利用1957～2012年8個(gè)年度的劍湖水域矢量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得的水域面積值見表1，計(jì)算得的1957～ 1974、1974～ 1989、1989～ 1990、1990～ 2001、2001～ 2006、2006～ 2011和 2011～2012年7個(gè)時(shí)段水域變化情況見表2，制作得的1957～2012年8個(gè)年度的劍湖水域分布情況見圖1。

表 1 1957～2012年劍湖水域面積統(tǒng)計(jì)Table 1 Jianhu lake’s area statistics from 1957 to 2012

表2 1957～2012年劍湖水域面積變化量Table 2 Variations of Jianhu lake’s water area from 1957 to 2012

利 用 1957～ 1974、1974～ 1989、1989～ 1990、1990～ 2001、2001～ 2006、2006～2011、2011～2012和1957～2012年8個(gè)時(shí)段的劍湖水域變化矢量數(shù)據(jù)，制作的水域變化情況見圖2。

從表1～2和圖1～2可以看出，1957～2012年的8個(gè)年度和7個(gè)時(shí)段滇西北高原湖泊劍湖水域面積都在逐漸減少，也就是說在1957～2012年的55年間隨著時(shí)間的變化，劍湖水域面積呈逐年減少的趨勢。

3.1.2 形狀時(shí)空演變規(guī)律分析

使用Fragstats 3.3計(jì)算得的斑塊水平的景觀指數(shù)值見表3。

圖1 1957～2012年8個(gè)年度劍湖水域分布Fig. 1 Jianhu lake’s water surface distributions for 8 periods from 1957 to 2012

圖2 1957～2012年8個(gè)時(shí)段劍湖水域變化Fig. 2 Jianhu lake’s water changes for 8 periods from 1957 to 2012

表3 劍湖斑塊水平景觀指數(shù)Table 3 Landscape indices of patch level in Jianhu lake

隨著SHAPE和FRAC值的逐漸增大，斑塊形狀也逐漸變得復(fù)雜起來[22]。從表3可以看出，1957～2012年劍湖的SHAPE和FRAC值雖然增加不大，但總的趨勢是在逐漸增大，說明隨著時(shí)間的變化劍湖的形狀變得越來越復(fù)雜。而且在1957～2012年的8個(gè)年度中，劍湖的SHAPE和FRAC值可以劃分成比較接近的兩個(gè)部分，1957～1990年和2001～2012年。1957～1990年的SHAPE和FRAC值分別介于1.6550～1.7139和1.0566～1.0698之間，而2001～2012年的SHAPE和FRAC值有所增大，分別介于1.7463～1.7656和1.0732～1.0744之間。結(jié)合圖1中1957～1990年和2001～2012年的劍湖水域分布圖，1957～1990年圖的形狀比較相似，2001年起圖的形狀發(fā)生了較大改變，2001～2012年圖的形狀又比較相似，這跟SHAPE和FRAC值反映出的情況是一致的。從景觀指數(shù)值的變化和圖1中圖的湖泊形狀都充分說明了劍湖形狀復(fù)雜性演變具有階段性和漸進(jìn)性的特征。

3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析

從目前對植被、土地利用、景觀等變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究情況看，一般都是對驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)因素的分析[24-34]，沒有涉及驅(qū)動(dòng)方向、速度、過程等相關(guān)內(nèi)容的分析，本研究從驅(qū)動(dòng)因素、方向、速度和過程4個(gè)方面對劍湖水域演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行分析。

3.2.1 驅(qū)動(dòng)因素分析

湖泊演變分為湖泊萎縮和湖泊擴(kuò)展兩種類型，尤以湖泊萎縮較為普遍[35]。在自然狀況下，湖泊發(fā)生、發(fā)展、衰老和消亡的自然演變過程是極為緩慢的，往往需要幾千年，甚至更長的時(shí)間才能完成，但在人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響下，湖泊自然演變過程被改變，甚至人力作用超過自然力，人類活動(dòng)加速了湖泊萎縮乃至消亡的進(jìn)程[1]。劍湖屬于萎縮型湖泊，綜觀劍湖萎縮的驅(qū)動(dòng)因素，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）疏浚河道。為了獲得更多的劍湖湖灘供開墾需要，1956年和1965年對劍湖湖水出水河流海尾河實(shí)施裁彎改直工程，1957年和1962年兩次大挖海尾河，降低了海尾河南端水位，加大了海尾河流速，排泄了劍湖湖水，降低了劍湖水位，使沿湖周圍出露了大面積湖灘，劍湖水域面積大大縮小。1983年劍川縣人民政府已做出劍湖保護(hù)決定，不再通過疏浚河道來排泄湖水，而且采取“退耕還湖”辦法擴(kuò)大劍湖水域面積[16]，這使通過疏浚河道獲取耕地資源的做法得到遏制。

（2）泥沙淤積。1958年以前劍川縣雖有農(nóng)民燒炭、砍伐木材等現(xiàn)象的發(fā)生，但因受交通閉塞、經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢等的限制，無商業(yè)性森林采伐活動(dòng)，全縣森林資源得到了很好保護(hù)。1958年以后由于政策失誤和管理不力，劍川縣森林一度遭到破壞。1958～1961年推行的“土法煉鋼”、“公共食堂”等使森林遭到不同程度的破壞，1959年縣辦伐木場開始采伐國有林，1962年縣內(nèi)集體林社隊(duì)逐步建起伐木場采伐集體林，1963年全縣森林覆蓋率降至59.97%。1965年成立的老君山木材生產(chǎn)指揮部開始實(shí)行大面積采伐國有林生產(chǎn)木材的任務(wù)，1966年專門從事森林采伐作業(yè)的紅旗林業(yè)局在劍川成立，開始了國有林大規(guī)模商業(yè)性采伐的活動(dòng)，加之受“文化大革命”的影響，1966～1968年縣森林再次遭到破壞，1977年全縣森林覆蓋率進(jìn)一步降至44.10%。1977年以后全縣亂砍濫伐的違法行為沒有得到有效制止，至1986年全縣森林覆蓋率銳減到36.90%。1986年以后全縣亂砍濫伐的違法行為得到有效控制，至1990年全縣森林覆蓋率上升到39.60%[16]。1991年以來，劍川縣加大了森林保護(hù)和森林培育的力度，加之1998年劍川縣“天然林保護(hù)工程”和1999年劍川縣“退耕還林工程”的實(shí)施[18]，劍川縣森林面積增加較快，至2006年全縣森林覆蓋率上升到68.32%（含國家特別規(guī)定灌木林覆蓋率）。雖然自1986年以后劍川縣森林覆蓋率呈上升趨勢，但是由于受森林破壞的影響，劍湖流域天然植被退化嚴(yán)重，加之陡坡墾殖、高速公路建設(shè)、采石、采礦等的作用，劍湖流域土壤侵蝕沒有得到有效控制，水土流失較為嚴(yán)重，泥沙年年隨河流進(jìn)入湖內(nèi)沉積。據(jù)測量，1984～1999年的15年間年均進(jìn)入劍湖并淤積起來的泥沙量為10.67萬m3[13]，泥沙淤積大大加速了劍湖萎縮的進(jìn)程。

（3）湖灘開發(fā)。疏浚河道和泥沙淤積后，在沿湖周圍以及入湖和出湖河流河口兩側(cè)形成了大面積湖灘，為了增加糧食產(chǎn)量和發(fā)展經(jīng)濟(jì)，在湖灘上進(jìn)行了圍湖造田、圍湖建塘等開發(fā)利用工作，破壞了處于劍湖湖濱帶的湖灘的自然環(huán)境，降低了湖濱帶攔截泥沙、降解污染物、凈化水質(zhì)、維持生物多樣性等的生態(tài)功能，加速了劍湖退化和衰亡的進(jìn)程。

（4）湖水污染。據(jù)觀測，劍湖水質(zhì)退化的原因有農(nóng)業(yè)用地面源污染、劍川縣城鎮(zhèn)生活污水污染、湖區(qū)周邊村落農(nóng)村生活污水污染等，但最為嚴(yán)重的是未經(jīng)任何處理而沿永豐河直接排入劍湖的劍川縣城鎮(zhèn)生活污水[12-13]。據(jù)測算，每年排入劍湖的城鎮(zhèn)生活污水約有20萬t，對劍湖生態(tài)系統(tǒng)和水生植物群落造成了較嚴(yán)重的破壞[12]，劍湖水質(zhì)已由20世紀(jì)90年代初的Ⅱ類水變?yōu)楝F(xiàn)在的Ⅲ類水（干旱季節(jié)4～6月份為Ⅳ類）[13]。若再不采取措施，隨著劍川縣城的逐步擴(kuò)大，劍川縣城污水量的逐步增加，必然導(dǎo)致大量未經(jīng)任何處理的污水排入劍湖，進(jìn)而造成劍湖水質(zhì)的進(jìn)一步惡化，這必然加速劍湖的富營養(yǎng)化進(jìn)程，進(jìn)而導(dǎo)致劍湖衰亡。

綜觀以上4個(gè)驅(qū)動(dòng)因素，在1983年以前，4個(gè)驅(qū)動(dòng)因素中對劍湖萎縮作用最大的是疏浚河道，其次是泥沙淤積，再者是湖灘開發(fā)，最后是湖水污染；在1983年以后，對劍湖萎縮起作用的4個(gè)驅(qū)動(dòng)因素變成了3個(gè)，即泥沙淤積、湖灘開發(fā)和湖水污染，作用最大的是泥沙淤積，其次是湖灘開發(fā)，最后是湖水污染。

3.2.2 驅(qū)動(dòng)方向分析

從圖2中的“（8）1957～2012年”可以看出，劍湖水域萎縮的驅(qū)動(dòng)方向發(fā)生在全湖周圍，從1957年開始自湖泊的四周向湖心萎縮，但由于湖泊東面地勢較高萎縮得少一些，湖泊東面以外的其他部分地勢較低萎縮得多一些。相對而言，在劍湖的主要入湖河流金龍河、永豐河、渼江、回龍河、獅河的入湖口和出湖河流海尾河的出湖口周圍萎縮得更多一些，特別是帶著大量泥沙入湖的金龍河入湖口周圍劍湖萎縮得最多，劍湖入湖河流入湖口和出湖河流出湖口周圍成為湖泊萎縮的主要方向，而金龍河入湖口周圍是劍湖萎縮的最主要方向。

3.2.3 驅(qū)動(dòng)速度分析

在此所說的驅(qū)動(dòng)速度是指湖泊水域年均減少的面積數(shù)量，單位是hm2/年。從表2可以看出，1957～2012年劍湖水域平均驅(qū)動(dòng)速度為-3.69 hm2/年。在1957～1974年、1974～1989年、1989～1990年、1990～2001年、2001～2006年、2006～2011年和2011～2012年7個(gè)時(shí)段中，1957～1974年、1990～2001年和2006～2011年3個(gè)時(shí)段的驅(qū)動(dòng)速度大于1957～2012年的平均驅(qū)動(dòng)速度，其余4個(gè)時(shí)段的驅(qū)動(dòng)速度小于1957～2012年的平均驅(qū)動(dòng)速度，驅(qū)動(dòng)速度最大的是1990～2001年，最小的是1974～1989年，7個(gè)時(shí)段驅(qū)動(dòng)速度從大到小的排序是：1990～2001年→1957～1974年→2006～2011年→1989～1990年→2001～2006年→2011～2012年→1974～1989年。

3.2.4 驅(qū)動(dòng)過程分析

圖2中（1）～（7）對應(yīng)著劍湖萎縮的7個(gè)時(shí)段，也就是劍湖萎縮的7個(gè)過程，這7個(gè)過程雖然跨越的年數(shù)有所差異，驅(qū)動(dòng)速度各不相同（見表2），但是總體上反映出劍湖水域逐漸萎縮的過程，即形成了不同驅(qū)動(dòng)速度導(dǎo)致的劍湖水域逐漸萎縮而進(jìn)程不盡相同的驅(qū)動(dòng)過程。7個(gè)驅(qū)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)過程最快的是1990～2001年，最慢的是1974～1989年，其他5個(gè)過程介于該兩者之間，7個(gè)驅(qū)動(dòng)過程從快到慢的排序是：1990～2001年→1957～1974年→2006～2011年→1989～1990年→2001～2006年→2011～2012年→1974～1989年。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

（1）劍湖水域面積時(shí)空演變規(guī)律是：在1957～2012年的55年間劍湖水域面積隨著時(shí)間的變化而逐年減少。

（2）劍湖水域形狀時(shí)空演變規(guī)律是：在1957～2012年的55年間劍湖水域形狀隨著時(shí)間的變化其形狀變得越來越復(fù)雜。

（3）驅(qū)動(dòng)因素：在1983年以前，對劍湖萎縮起作用的驅(qū)動(dòng)因素有疏浚河道、泥沙淤積、湖灘開發(fā)和湖水污染4個(gè)，按其作用大小從大到小的排序是疏浚河道→泥沙淤積→湖灘開發(fā)→湖水污染；在1983年以后，對劍湖萎縮起作用驅(qū)動(dòng)因素有泥沙淤積、湖灘開發(fā)和湖水污染，按其作用大小從大到小的排序是泥沙淤積→湖灘開發(fā)→湖水污染。

（4）驅(qū)動(dòng)方向：在劍湖的主要入湖河流金龍河、永豐河、渼江、回龍河、獅河的入湖口和出湖河流海尾河的出湖口周圍是劍湖萎縮的主要驅(qū)動(dòng)方向，而帶著大量泥沙入湖的金龍河入湖口周圍是劍湖萎縮的最主要驅(qū)動(dòng)方向。

（5）驅(qū)動(dòng)速度：在1957～2012年7個(gè)時(shí)段中，驅(qū)動(dòng)速度最大的是1990～2001年，最小的是1974～1989年，7個(gè)時(shí)段驅(qū)動(dòng)速度從大到小的排序是1990～2001年→1957～1974年→2006～2011年→1989～1990年→2001～2006年→2011～2012年→1974～1989年。

（6）驅(qū)動(dòng)過程：1957～2012年7個(gè)時(shí)段對應(yīng)著劍湖萎縮的7個(gè)過程，且形成了不同驅(qū)動(dòng)速度引發(fā)的劍湖水域逐漸萎縮而進(jìn)程不一的驅(qū)動(dòng)過程。在7個(gè)驅(qū)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)過程最快的是1990～2001年，最慢的是1974～1989年，7個(gè)驅(qū)動(dòng)過程從快到慢的排序是：1990～2001年→1957～1974年→2006～2011年→1989～1990年→2001～2006年→2011～2012年→1974～1989年。

4.2 討 論

老年期湖泊具有湖面縮小、湖水變淺、水量縮減、入湖三角洲突出、湖岸線明顯、水生植物叢生、沼澤化程度高、湖水多進(jìn)入富營養(yǎng)型或多屬富營養(yǎng)型等特征[36]，劍湖具備這些特征，說明劍湖已老化[13]，屬于進(jìn)入老年期的高原淡水湖泊[12]，正處于日漸消亡的狀態(tài)。為了減緩劍湖萎縮和消亡的進(jìn)程，需要從以下三個(gè)方面開展劍湖的保護(hù)與管理工作：

（1）推行流域綜合管理。流域作為一個(gè)具有明確邊界的地理空間單元，是實(shí)現(xiàn)資源和環(huán)境管理的最佳單元[37]。而劍湖流域涉及云南省大理州劍川縣和麗江市玉龍縣，所以劍川縣人民政府要積極行動(dòng)起來，與玉龍縣人民政府協(xié)調(diào)，從流域尺度建立和完善劍湖流域綜合管理的體制和機(jī)制，構(gòu)建起劍湖流域的綜合管理體系，加強(qiáng)監(jiān)管力度，確保劍湖流域資源與環(huán)境的健康發(fā)展，促進(jìn)劍湖流域人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)劍湖高原湖泊濕地的有效保護(hù)和永續(xù)利用。

（2）加強(qiáng)污水處理力度。水凈化人工濕地雖然具有投資少、出水水質(zhì)好、抗沖擊力強(qiáng)、增加綠地面積、改善和美化生態(tài)環(huán)境、操作簡單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)[38]，但是還存在受氣候條件限制較大，占地面積相對較多，易產(chǎn)生淤積、飽和[39]，需及時(shí)收割和更新植物，易受病蟲害影響，衛(wèi)生條件差，冬季運(yùn)行效果差，水力學(xué)復(fù)雜，凈化機(jī)理尚不十分清楚[40]，易產(chǎn)生基質(zhì)堵塞[41]，易導(dǎo)致生物入侵[42]等問題，人工濕地污水處理技術(shù)在性能上仍然有待發(fā)展與完善[43]，所以在劍川縣城鎮(zhèn)生活污水處理中，要采取“以污水處理廠為主，人工濕地為輔”的強(qiáng)有力措施，加大污水處理廠的投資和處理污水的力度，加強(qiáng)污水處理，同時(shí)積極建設(shè)好人工濕地，輔助污水處理廠，搞好劍川縣城鎮(zhèn)生活污水的凈化工作。

（3）開展近自然森林經(jīng)營。雖然劍川縣和玉龍縣人民政府都非常重視森林保護(hù)和營造林工作，特別是1998年和1999年分別實(shí)施“天然林保護(hù)工程”和“退耕還林工程”以來，劍湖流域的森林資源得到較好保護(hù)[18]，但是劍湖流域的大多數(shù)原生地帶性植被——常綠闊葉林已被云南松針葉林和灌叢代替[17]，森林功能和作用相對較差。所以，在劍湖流域的森林經(jīng)營管理工作中應(yīng)使用近自然森林經(jīng)營理論[44]，參照劍湖流域及其周邊地區(qū)的原生天然林，使用近自然森林經(jīng)營理論和技術(shù)改造目前劍湖流域森林結(jié)構(gòu)不合理、易造成水土流失的次生天然林和人工林，培育針闊葉樹種合理搭配和喬、灌、草結(jié)構(gòu)合理的近自然林，使樹種組成和群落結(jié)構(gòu)單一的純林變成樹種組成和群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜而穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)[45]，提高森林水源涵養(yǎng)、水土保持的功能，做到在增加森林面積的同時(shí)，提高森林質(zhì)量，使之真正發(fā)揮森林的功能和作用，達(dá)到涵養(yǎng)水源和減少水土流失的目的，為從源頭保護(hù)劍湖創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境條件。

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Spatial-temporal evolutions and driving mechanisms of Alpine Wetland Jianhu Lake in Northwest Yunnan, China

YU Qing-guo1,2, DONG Yue-yu1, YANG Yu-ming3, LIU Zhao-peng2, YUAN Lei1, LI Hao-min1,4, WANG Si-hai1
(1. Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China; 2. National Plateau Wetlands Research Center, Kunming 650224, China; 3. Yunnan Academy of Forestry, Kunming 650204, Yunnan, China; 4. Yunnan Academy of Biodiversity, Kunming 650224, Yunnan, China)

Jianhu lake’s aerial and satellite images taken in 1957, 1974, 1989, 1990, 2001, 2006, 2011 and 2012 were interpreted by using ERDAS IMAGINE 9.2. The vector and raster data were processed by adopting ArcMap 10. The landscape indices were calculated by employing Fragstats 3.3 and counted by Excel. On the basis, the spatial-temporal changes of Jianhu lake’s water area and water surface shapes from 1957 to 2012 were analyzed. Four aspects of the driving mechanisms, the driving factors, evolution direction,driving rate and processes were summarized with narrations, fi gures and tables. The results show that the water area of Jianhu lake has been decreasing during the past 55 years (1957～2012). Meanwhile, the shapes gradually became more complex; as for driving mechanisms of the water shrinking, the most inf l uencing factors ranked descendingly as follows: river dredging, sediment accumulation,lakeshore development, water pollution before 1983 and sediment accumulation, lakeshore development, water pollution after the year;a prevailing water surface shrinking could be observed along every inlet and outlet of rivers that are connected to Jianhu lake; the major water shrinking direction was along the inf l owing Gold Dragon River, which brings much sediment every year; during the time period of 1957～2012, the landscape transaction rates ordered from high to low as follows: 1990～2001, 1957～1974, 2006～2011, 1989～1990,2001～2006, 2011～2012 and 1974～1989. For the seven periods, the rates of changes were different which ref l ected different driving processes.

plateau lake; spatial-temporal evolution rules; driving mechanisms; Jianhu lake; Northwestern of Yunnan

2013-09-17

國家自然科學(xué)基金委-云南聯(lián)合基金項(xiàng)目（U0933601）

喻慶國（1966-），男，云南金平人，教授，博士，主要從事環(huán)境遙感和景觀生態(tài)研究；E-mail：ypfrmc@163.com

楊宇明（1955-），男，云南昆明人，教授，博士，主要從事生物多樣性研究；E-mail：yymbamb@163.com

S771.8

A

1673-923X(2014)10-0076-08

[本文編校：吳 彬]