基于Markov-CLUES耦合模型的杭州湾湿地多情景模拟研究

杭州湾湿地是中国南北湿地的分界线,也是环杭州湾地区重要的区域生态安全屏障。由于全球气候变化和当地经济发展,杭州湾湿地资源锐减,湿地生态功能退化。因此,对杭州湾湿地未来发展趋势的模拟预测,可为资源合理开发、政府政策规划等提供科学依据。以杭州湾湿地为研究对象,利用2006年、2011年、2016年3期遥感影像提取湿地空间分布信息,对杭州湾湿地现状进行分析;构建Markov-CLUES耦合模型,运用耦合模型模拟了多情景下的杭州湾湿地未来演变趋势。研究结果表明,(1)杭州湾滨海湿地主要历史演变特征为:海岸带区域不断向浅海水域方向延伸;淤泥质海滩受到来自内陆方向的围垦;处于极不稳定状态;稻田类型极易转变为建筑等非湿地类型;非湿地面积呈不断上升趋势。(2)以2011年的湿地空间分布格局图为模拟年份初始图,运用Markov-CLUES耦合模型模拟了2016年的湿地空间分布格局模拟图,并以2016年的实际湿地分布现状图进行验证,结果表明,Markov-CLUES耦合模型的总体精度为86%,Kappa系数为0.81,说明Markov-CLUES耦合模型可用于模拟杭州湾湿地演变趋势。(3)通过对杭州湾湿地未来多情景模拟结果分析发现:淤泥质海滩在经济增长情境下围垦速率加快,与自然情景相比,面积下降速率增加3.46%;在滩涂资源保护情境下,面积几乎不变,得到了有效保护。稻田是除浅海水域外的主要湿地类型,在经济建设情景下,稻田向非湿地的转变速率增加5.31%,稻田面积下降;在粮食安全情景下,面积增加了3 470.76 hm~2,在数量上和空间分布上都得到了良好的保护。非湿地在稻田保护的情景下,由于来源的减少,面积增长受到抑制;在其他3个情景下均呈上升趋势;在经济建设的情景下,非湿地增加速度最快。     

长江口滩涂湿地景观变化对N、P营养物质净化潜力的影响

基于长江口4期遥感影像及野外考察资料,并结合国内外文献报道的该研究区及其周边植被、气候等条件类似地区湿地对水体中N、P营养物质的去除潜力,估算了长江口滩涂湿地去除N、P营养物质的潜力及其变化。结果表明,随着围垦导致的陆域面积、湿地总面积扩大以及湿地景观类型的变化,长江口滩涂湿地年N去除潜力由1980年的710.53~4 039.37 t增加到2010年的5 137.68~9 305.83 t,P去除潜力由1980年的64.62~408.55 t增加到2010年的886.45~1 228.08 t。30 a来堤外3种典型盐沼植被对N的去除潜力约增加800~1 100 t,对P的去除潜力约增加60~70 t,但占总去除潜力的比例却分别下降约44~71和62~84百分点。其中,藨草群落和芦苇群落对N、P的去除潜力贡献均呈不断减少趋势,相反,外来物种互花米草对N、P的去除潜力贡献分别由0%和0%增加到17%~24%和10%~19%。湿地净化潜力评估可为长江口地区水质改善、水源与湿地保护提供科学依据。     

基于景观格局的辽河三角洲湿地生态安全分析

以1990年和2005年遥感影像为基本信息源,在GIS技术支持下,在对辽河三角洲湿地景观格局分析的基础上,采用破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型脆弱度为评价指标研究辽河三角洲湿地景观生态安全。20世纪90年代以来大规模的资源开发,加剧了辽河三角洲湿地景观的破碎化程度,使景观优势度增高,多样性下降。从1990-2005年,研究区主要湿地景观类型水稻田、苇田、滩涂的干扰程度有所增加,生态安全度均有所下降,表明人类对自然湿地生态系统的干扰越来越明显。总体来说,15年来研究区整体景观生态安全度呈现下降趋势。以往湿地生态安全的研究主要集中在环境脆弱性和保护策略方面,研究层次着重在生态系统层面,而从景观格局角度对湿地景观生态安全的研究涉及较少,文章涉及的是景观生态学可持续发展研究的一个新领域,所提出的内容实质上是景观生态安全定量表征的方法探讨。应用景观生态学方法研究生态安全,揭示景观结构与功能关系并进一步分析区域生态环境的变化趋势及其内在因素,不但为辽河三角洲湿地及其生物多样性的保护和资源开发提供了科学依据,而且丰富和发展了我国生态安全研究的理论与方法。     

南宁市相思湖湿地公园生态景观调查与分析

相思湖湿地公园是南宁市打造"中国水城"品牌的重要建设项目,既保护了湿地资源,也发挥了巨大的生态环境、经济及社会效益.就已完成景观绿化亮化提升工程的相思湖湿地公园展开相关调查,对其生态多样性进行分析及按照相关标准计算湿地景观特征指数,评价了其现状并提出保护对策.相思湖湿地公园具有丰富的动植物资源,从水域、林地、草地、沼泽、滩涂五种景观类型的数据可以看出:水域面积占到了52.74%,说明湿地功能显著;破碎度最大的是草地跟林地,分别达到了1.29和0.81,说明南宁市生态恢复工程和绿色提升工程效果明显.相思湖湿地公园是保护和利用当地湿地资源的有效措施.     

江苏盐城自然保护区湿地景观格局空间优化模拟

江苏盐城自然保护区是中国最大的海岸带保护区,主要保护对象为丹顶鹤(Grus japonensis)等珍稀鸟类和滩涂湿地生态系统。如何协调生物多样性保护与资源利用的矛盾,保护丹顶鹤赖以生存的湿地生境,是保护区管理者急需解决的问题。设计了3种考虑保护区协调丹顶鹤生境保护和经济发展的情景模式,并采用土地利用空间优化(LUPO)模型,模拟实现了各情景模式下的保护区湿地景观格局空间优化配置。模拟结果表明:情景A将保护区大面积的光滩和米草滩转换为碱蓬滩,实现了使丹顶鹤适宜生境面积增加80%以上的生态目标,但区域年经济效益显著下降。情景B将大面积的光滩、农田和米草滩转换为养殖塘,实现了使区域年经济效益增长40%以上的经济目标,但付出了丹顶鹤适宜生境面积减少的代价。情景C通过将米草滩和芦苇滩转换为碱蓬滩,将农田和光滩等转换为养殖塘,既实现了使丹顶鹤适宜生境面积增加40%以上,又使区域年经济效益增长20%以上的情景目标,是一种双赢的情景方案。     

基于CA-Markov多情景模拟的海南岛土地利用变化及其生态环境效应

以海南岛为研究区域,基于2010年和2020年两期土地利用数据,利用CA-Markov模型预测了3种模拟情景下2030年和2040年土地利用空间分布格局,定量分析了海南岛2010—2040年土地利用变化及其生态环境效应。结果表明,(1)2010—2020年间,海南岛土地利用类型以林地为主,面积占比达62%以上,其次耕地。该时期土地利用类型转移的主要特征是林地、耕地、水域转为建设用地,建设用地面积增加483.55 km2,增长率高达53.27%。(2)利用CA-Markov模型模拟3种情景下海南岛2030年和2040年的建设用地均呈现较大幅度的增长,其中耕地保护情景模拟下的耕地面积最多,生态保护情景模拟下的林地和水域面积有所增加。(3)海南岛生态环境质量呈现出中部高、四周低的阶梯式空间分布格局,2010—2040年间海南岛生态环境质量逐期降低,由2010年的0.606 4下降至2040年的0.587 8。在3种模拟情景中,生态保护情景下的海南岛生态环境质量最高,其次是耕地保护情景,基准情景最差。(4)2010—2040年间,林地转为建设用地是导致海南岛生态环境质量恶化的主要类型和主导因素,耕地转为林地则是致使未来生态环境质量改善的主要土地利用变化类型,生态贡献率超过70%。总体而言,海南岛生态环境质量恶化的趋势大于生态环境质量改善的趋势。     

基于本底格局的鸭绿江口滨海湿地景观破碎化评价

在3S技术支持下构建了鸭绿江口滨海湿地景观本底格局,并以本底格局为参照,分别对1989年和2005年鸭绿江口滨海湿地景观破碎化过程进行了监测评价.结果表明:湿地本底格局可作为强度开发环境下湿地景观格局破碎化评价的参照依据.与本底格局相比,鸭绿江口湿地景观格局呈持续破碎化趋势,1989年和2005年湿地景观整体自然度分别为89.373%和86.691%.在不同自然湿地景观类型中,芦苇沼泽、滩涂和潮沟面积萎缩幅度较大,2005年其自然度分别为69.94%、71.49%和78.42%;各湿地类型的斑块密度都出现了不同程度的增大,其中芦苇沼泽和滩涂增大最明显,2005年斑块相对密度分别达18.507和6.879;滩涂斑块形状趋于复杂,2005年斑块相对形状指数为1.085,其他湿地类型斑块形状则持续简化;各时期不同自然湿地类型斑块聚集度指数均较高,反映出鸭绿江口各湿地类型多呈聚集分布的空间格局.     

现代黄河三角洲湿地动态变化及保护对策

以4期遥感影像数据为基础,采用遥感和地理信息系统技术,对现代黄河三角洲湿地进行了分类.结果表明,在1977-1987年间,湿地有河流、沼泽和滩涂3种类型,1987年后,又增加水库、水田、虾池和池塘等人工湿地类型.受黄河来水和人类活动的影响,河流、沼泽湿地面积呈减少趋势,而水库、水田、虾池、滩涂湿地面积明显增加.该湿地面临的主要问题有:黄河来水偏少,湿地生态用水难以保障;黄河断流对湿地生态系统的影响严重;湿地受到一定程度的污染;不合理开发对湿地造成影响.今后,应从以下方面做好湿地保护工作.加强对黄河和地区水资源的统筹管理,保障湿地用水;开展湿地资源保护规划编制工作,指导黄河三角洲湿地保护与开发;调整农业结构,发展节水农业;加强对海水养殖业的宏观调控,全面规划,合理布局,发展生态养殖;加强对滩涂和浅海海域湿地生物资源的保护,防止贝类及鱼类资源的衰退;加强湿地污染监测和控制,减少河流及面源对湿地的污染影响;加强国际交流与科研合作,提高湿地管理水平.     

人为干扰对盐城自然保护区核心区景观演变的影响

采用CA-Markov模型方法,基于3期湿地景观数据,模拟盐城自然保护区核心区湿地景观在不同条件下的时空演变过程,探讨自然及人为因素对核心区湿地景观的影响及变化趋势.模拟结果显示,人为管理改变了核心区北部湿地景观演变过程,1987-2007年芦苇沼泽带和米草沼泽带的宽度迅速增加,其面积比例分别由5.62%、1.91%增为60.20%、7.78%,碱蓬沼泽面积比例则由67.50%减为7.21%,湿地景观分布由4个带(芦苇沼泽-碱蓬沼泽-米草沼泽-光滩)逐渐演变为3个带(芦苇沼泽-米草沼泽-光滩),到2013年核心区北部碱蓬沼泽将逐渐消失.核心区东南部景观结构以自然演替为主,1987-2007年米草沼泽由零星斑块扩展为带状分布,面积比例由2.75%增为36.54%,光滩面积比例由65.44%减为26.85%,芦苇沼泽面积持续增加,河流和碱蓬沼泽变化不大,未来米草沼泽扩张速率将有所下降,其他湿地类型仍保持类似的变化趋势,湿地景观分布由3个带(芦苇沼泽-碱蓬沼泽-光滩)逐渐演变为4个带(芦苇沼泽-碱蓬沼泽-米草沼泽-光滩).     

长江口芦苇湿地土壤酶活性对长期模拟升温的响应

为促进气候变暖情景下长江口芦苇湿地可持续管理,以长江口崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chamber,OTC)原位模拟大气温度升高,在升温的第8年研究芦苇湿地0-10 cm、10-20 cm土层5种重要土壤酶(蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶)活性对长期模拟升温的响应.结果显示:长达8年的连续升温显著提高了0-20 cm土层的土壤酶活性,0-10 cm土层蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶活性分别增加71.9%、84.7%、41.8%、105.7%和18.9%,10-20 cm土层分别提高38.0%、92.6%、46.2%、87.7%和34.0%.升温与季节、土壤深度的交互作用对土壤酶活性影响显著.春季(4月)0-10 cm土层蔗糖酶活性显著提高,但这一土层酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶活性显著降低;夏季(7月)各土层的蔗糖酶、脲酶和中性磷酸酶活性显著提高;秋季(10月)各土层的5种土壤酶活性也显著提高;冬季(12月)各土层的5种土壤酶活性没有显著变化.相关分析表明,土壤蔗糖酶、中性磷酸酶与土壤温度呈显著正相关,5种土壤酶活性均与土壤有机碳呈显著正相关,土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶与总磷也呈显著正相关.综上表明,长期模拟升温能显著地改变长江口崇明东滩芦苇湿地土壤酶活性,进而可能影响这一地区的生态系统养分循环.