中国沿海水产养殖池塘快速扩张 - 沿海生态系统管理

摘要

水产养殖是发展最快的动物性食品生产部门之一，主要在肥沃的沿海地区发展。水产养殖池塘的监测和测绘对于沿海生态系统的可持续管理至关重要。在本研究中，开发了一种综合更新和基于对象的分类方法，以生成1984年至2016年中国沿海养殖池塘的30米空间分辨率地图。分析了32年来中国沿海养殖池塘的现状和变化。此外，通过缓冲和叠加分析，对沿海养殖池塘的时空动态进行了研究。结果显示，中国沿海养殖池塘总面积增加了10463个 平方公里，最大的增长发生在1990年至2000年（4207 平方公里）。

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沿海省份广东、山东、江苏、辽宁和河北的养殖池塘面积显著增加，占中国沿海地区总扩展池塘的83%。在0–10年期间，观察到沿海水产养殖池塘的快速扩张 km的近海缓冲区以及湿地和耕地的损失对扩张的贡献超过50%。社会经济因素推动了中国沿海养殖池塘的持续增加。应加强国家和国际政策层面的科学环境法规以及规划和管理战略，以考虑水产养殖扩张的生态影响。

1.简介

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水产养殖（如鱼类、虾）是世界上增长最快的粮食生产部门之一，是人类蛋白质的重要来源，可能在未来的全球粮食安全中发挥越来越重要的作用（粮农组织，2011年；联合国，2011年）。低洼的沿海地区是最有利于水产养殖的地区（Primavera，2006年），因为那里有高产的耕地和丰富的海洋和淡水资源（Kuenzer和Renaud，2012年；Renaud等人，2013年）。水产养殖业在全球的快速扩张导致了大片宝贵的沿海土地的转变，对自然生态系统产生了强烈的不利影响，包括沿海湿地的破坏、生物多样性的减少、水和土壤的污染（Virdis，2014）。

中国是世界上最大的水产养殖生产国，2016年对世界产量的贡献率为61.5%（粮农组织，2016年），并且水产养殖得到了巨大的发展。水产养殖在中国不同沿海地区迅速扩张，并通过南中国海沿岸的土地开垦和改造造成了湿地栖息地的大规模丧失和破碎化（Peng et al.，2013；Spalding et al.，2014）。然而，使用一致的数据来源和方法对中国沿海水产养殖的整体看法尚不可用。这些信息对于分析沿海生态系统面临的日益增加的压力、相关的环境影响和沿海地区的可持续发展规划至关重要。

除了准确、快速和成本效益外，遥感还是不同规模水产养殖区域空间评估的有用工具（Ottinger et al.，2017）。然而，水产养殖并不是先前研究的中心目标，通常与沿海土地开垦（Meng et al.，2017；Mao et al.，2018）、红树林砍伐（Lu et al.，2019）和沿海湿地丧失（Long et al.。，2016）间接调查。人们一直在努力利用遥感数据绘制水产养殖地图，并估计其在全球的范围，特别是在亚洲和中国（Gusmawati et al.，2018；Loberternos et al.，2016）。

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尽管数据来源各不相同，从中等到高空间分辨率图像，从多光谱到高光谱数据（Abd-Elrahman et al.，2011），从光学到微波数据（Marini et al.，2013），但之前的大多数研究都集中在水产养殖的单时精确测绘上。时间序列数据分析具有揭示水产养殖结构、范围和生态参数的长期动态的巨大潜力（Kuenzer et al.，2015），可以为有效规划和管理水产养殖实践提供基线数据和有价值的信息。然而，很少使用遥感数据对水产养殖进行时间序列分析。

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在本研究中，我们旨在利用时间序列陆地卫星图像探索1984年至2016年中国沿海养殖池塘的时空动态。本研究的具体目标是：（1）使用综合更新和基于对象的方法生成中国沿海养殖池塘的准确地图；（2）量化1984-2016年沿海养殖池塘在空间和时间上的变化，以及（3）确定驱动沿海水产养殖池塘观察到的变化以及对沿海环境的相关生态影响的主要因素。

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Rapid expansion of coastal aquaculture ponds in China from Landsat observations during 1984–2016