湿地功能评价的尺度效应——以盐城滨海湿地为例

湿地功能与空间尺度大小有着密切的联系,研究湿地功能的空间尺度效应对从功能上指导湿地系统的空间保护与管理工作有着重要意义。文章借助生态位理论构建了湿地功能的生态经济位评价模型,并以四个不同空间尺度为评价单元,探讨盐城滨海湿地功能评价的空间尺度响应特征。结果表明：随着评价尺度变大,高生态功能和高经济功能湿地面积表现为减少且减幅不断加大,较低和较高功能级别的湿地面积则随着尺度的变大而成倍增加;各功能级别湿地的空间形态也随之变化,且较低和较高功能级别的湿地空间扩展形态变化尤为突出;其原因是评价单元的变化,改变了单元内的地类结构,从而使其对应的某个湿地功能的主导优势地位发生了变化。研究结论表明大尺度评价结果更符合盐城滨海湿地“滚动开发”模式的特点,在湿地功能区划和湿地资源利用规划与管理方面更具有指导意义。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响

地形作为景观结构和空间格局的重要影响因子,不仅为景观格局的形成提供基础,其空间特征也影响着景观的演变过程.基于2002、2011年地形高程信息和遥感影像,运用GIS技术,并结合分布指数,分析了盐城滨海湿地景观分布与演变对地形因子的响应特征.结果表明:①盐城淤泥质滨海湿地总体地形变化平缓,海拔0-2.5m的区域占整个研究区面积的97％以上.其中,米草带主要分布于0.9-1.5m,碱蓬带主要分布于1.5-2.lm,而芦苇带则主要分布于2.1-2.7m.②2002-2011年9年间湿地景观时间变化明显,其中,芦苇面积增加了3倍,碱蓬面积由26.80％骤降至11.51％,同期,米草面积则增加了50％之多.③湿地景观空间分布特征与地形关系比较明显.其中,米草空间分布向0.6-1.2m区间演变,显示出强烈的向低海拔区间扩张的趋势;碱蓬分布范围随地形的升高总体上呈下降趋势;芦苇在地形较高区间上的分布指数增长迅速,其优势分布区间向2.1-3.0m扩展.     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

基于水体盐度和水文结构的滨海湿地海陆水文连通性

以水体盐度作为核心指标,综合水文结构连通指标(沟渠水面率、进出水渠密度、海陆距离以及沟塘距离)构建海陆水文连通性指数。在多尺度空间分析的基础上,选择150 m×150 m网格作为评价单元,对研究区内海陆水文连通性进行空间定量分析和等级划分。结果表明: 研究区海陆水文连通性由海向陆逐渐递减,但递减速率存在差异,这是由于研究区内水体盐度空间分异明显,对水文连通性变化速率造成一定影响。将海陆水文连通性划分为优、良、中、差4个等级,优与良所在区域主要分布在近海地区,土地利用类型以咸水养殖塘和农田为主;中与差所在区域主要分布在内陆地区,土地利用类型以淡水养殖塘和农田为主。滨海湿地的水文过程十分复杂,定量化滨海湿地海陆水文连通性能够为滨海湿地现状评估以及湿地修复提供参考资料。     

江苏滨海滩涂湿地盐沼植被动态及机制

江苏省滨海滩涂湿地资源丰富，但由于围垦等人类活动以及外来物种生态入侵等影响，盐沼植被的面积持续下降。本文基于Landsat遥感影像，利用DSAS系统定量分析，对1985—2020年江苏滨海滩涂湿地潮滩植被带的围堰区、盐沼植被区的规模动态及相关关系、围堰规模的植被效应等进行了研究。结果表明：(1)1985—2020年，潮滩植被带向海显著推进岸段与围堰区规模显著增加岸段在空间上具对应性，变化热点区逐渐南移，期初为射阳河口至北凌河口岸段，2015年后，已南移至梁垛河口至遥望港岸段。(2)盐沼植被与围堰区面积在不同岸段间差异较大，但各岸段间围堰区与盐沼植被面积之比均快速上升，比值由1985年的0.017∶1变为2020年的5.59∶1,围堰区面积与盐沼植被面积呈极显著负相关。(3)随盐沼植被带规模逐渐下降，其与潮滩植被带向海延展速率的相关关系也由显著正相关变为不显著相关，显示盐沼植被带规模对潮滩植被带延展的促进作用具一定的规模效应。     

河口三角洲湿地健康生态圈构建:理论与方法

河口三角洲湿地生态环境保护和区域开发的矛盾突出,对湿地生态圈健康和栖息地生态功能产生直接而强烈的影响.健康的河口三角洲湿地生态圈是由自然过程的连续性、生态系统的连通性、生境的异质性以及食物网的多样性等多种因素共同决定的.本文讨论了健康湿地生态圈构建的基础理论,综述了景观生态网络构建、水文连通性网络构建、食物网构建以及生境异质性栖息地营建的理论与方法.在区域和景观尺度上,以土地利用-生态系统完整性为主线,阐明了湿地破碎化对湿地生态功能的影响,特别强调景观完整性、水文连通性对湿地栖息地的影响;在生态系统和群落尺度上,以食物网-生态系统稳定性为主线,强调食物网多样性、生境异质性对湿地生物圈构建的支撑作用.基于景观完整性、水文连通性、生境异质性和食物网多样性构建健康湿地生态圈,可为湿地生态环境保护和建设提供科学依据和技术支撑.     

基于加权Ripley's K-function的多尺度景观格局分析——以江苏盐城滨海湿地为例

以1987,1992,1997,2002,2007年的遥感影像为例,首次尝试使用加权Ripley's K-function的多尺度格局分析方法,计算了20年来景观异质性在江苏盐城滨海湿地的时间变化和空间分布趋势。通过对研究区的样带划分以及景观类型的点状化处理,建立滨海湿地样带图层和1987—2007年间各类型景观的点格局数据库,从而分析滨海湿地不同类型景观的空间聚集特征变化。基于加权Ripley's K-function的计算表明,在各级空间尺度和时间变化上,各类型湿地的斑块都呈现出空间聚集分布状态,且1987年以来,不同湿地类型的聚集空间特征尺度和空间分布强度均出现了大幅的增减变化,除互花米草滩之外的自然湿地的聚集空间特征尺度和强度都有明显下降甚至少到无法被检测到,而人工湿地却呈现聚集特征尺度和强度的双增长,且该聚集程度有逐渐增强的趋势。分析表明,既考虑样点的空间位置信息又考虑样点分布范围的加权Ripley's K-function方法能很好地表征湿地景观在多尺度上的变异,且与传统空间景观指数等分析方法的结论在一定程度上保持一致。     

盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究

文章以盐城海滨湿地典型区域为案例,以2011年4月和2012年4月对海滨湿地土壤数据为基础,结合2011年ETM 遥感影像,运用灰色关联分析、线性回归模拟和地统计学方法,辨识海滨湿地景观演变的关键生态因子,并确定其生态阈值。得出基本结论如下：(1)海滨湿地土壤理化性质海陆差异明显：从米草沼泽—碱蓬沼泽—芦苇沼泽,土壤水分和盐度表现出递减的趋势;土壤有机质、营养盐总体上从米草沼泽—碱蓬沼泽—芦苇沼泽,表现出两头高中间低的特征;湿润年份土壤水分高于干旱年份,湿润年份土壤盐度低于干旱年份。(2)灰色关联分析表明:干旱年份,水分＞盐度＞铵态氮＞速效钾＞有机质＞有效磷;湿润年份为：盐度＞水分＞有效磷＞铵态氮＞速效钾＞有机质,因此把土壤水分和盐度确定为海滨湿地景观演变的关键生态因子。(3)土壤水分和盐度在东西海陆方向上的变异大于南北海岸延伸方向上的变异。(4)将景观类型图和海滨湿地土壤水分与盐度分异图叠加分析,得出：芦苇滩土壤水分阈值＜42.332%,盐度阈值＜0.745%;碱蓬滩土壤水分阈值为38.836%～46.593%,盐度阈值为0.403%～1.314%;米草滩土壤水分阈值＞39.475%,盐度阈值＞0.403%;光滩的土壤阈值＞41.550%,盐度阈值＞0.656%。     

自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据1987年、1997年、2007年3个时相的景观资料,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下湿地景观格局的变化差异。结果表明:(1)人工管理区,景观斑块平均面积由205.31 hm2降至55.60 hm2,景观多样性指数1.4284降低到1.2928,优势度从0.3634上升到0.7766,表明景观破碎化明显,景观多样性呈降低趋势,优势度则呈上升趋势。景观变化的结果导致景观带状特征变弱,镶嵌性特征十分明显;1987—1997年期间,景观格局空间演变表现为从陆地向海洋的单向演替;而1997—2007年,景观演替呈现多向性特征。(2)自然湿地区,景观优势度呈下降趋势,从0.4844下降到0.3164;而景观多样性呈上升趋势,其指数从0.9019上升到1.4754。景观带状格局发育更加明显,各景观带宽趋于均匀,并且景观从陆地向海洋呈单向演替特征。(3)影响海滨湿地景观格局演变的驱动因素是:自然湿地区主要受海洋潮汐作用影响,其主要自然过程如地貌过程和植物群落演替过程等呈连续性变化,从而导致景观演变呈带状连续性发展;人工管理区主要受人为管理影响,人为管理往往使生态过程的连续性发生突变,从而使景观演变呈多向性特征。     

A review of methodologies and success indicators for coastal wetland restoration

Coastal wetlands are considered to be amongst the most productive ecosystems and can provide invaluable ecological services. However, coastal wetlands are listed amongst the most threatened ecosystems suffering from anthropogenic activities. The loss or degradation of coastal wetlands has drawn a high level of attention to wetland restoration. Improvement of the structure and function of degraded, damaged and destroyed wetlands may be achieved through ecological restoration. Large numbers of restoration projects have been conducted worldwide based on different restoration goals and different methods. It is undoubtedly important to evaluate whether coastal wetland restoration is successful. However, coastal wetland restoration assessment has become challenging because of current disagreement on definitions and concepts of restoration evaluation. We reviewed the methodology of coastal wetland restoration and criteria for success evaluation, and then summarized the issues for current wetland restoration and success evaluation based on literature review. Moreover, we used an estuarine wetland affected by urbanization as a sample to demonstrate how to establish a success indicator system for guiding wetland restoration and evaluating the success of wetland restoration.     

黄渤海濒危水鸟栖息地动态变化研究

中国滨海湿地是东亚-澳大利西亚迁徙路线上候鸟重要的停歇地、繁殖地和越冬地,土地利用变化所引发的滨海湿地退化导致水鸟栖息地类别和面积发生了很大转变,影响迁徙水鸟种群数量的稳定性。然而,土地利用变化在哪些区域和多大程度上影响了迁徙水鸟的栖息地分布尚不清晰。以土地围垦典型区域黄渤海滨海湿地为研究区,以受胁濒危水鸟物种勺嘴鹬、大滨鹬、大杓鹬、小青脚鹬、黑脸琵鹭、黄嘴白鹭、遗鸥、黑嘴鸥为研究对象,结合物种分布模型MaxEnt和GIS空间分析,模拟2000、2015、2020年水鸟栖息地时空分布,探索过去20年栖息地分布的时空变化,分析水鸟种群变化趋势,识别水鸟栖息地保护优先区域,提出水鸟栖息地保护管理建议。结果显示：2000—2020年,8个水鸟物种栖息地主要分布在渤海湾、莱州湾、江苏盐城沿岸、如东-东台沿岸区域。所有物种的栖息地面积均呈不同程度的下降趋势,其中7个物种栖息地下降比例超过50%,下降的区域主要分布在渤海湾、江苏盐城沿岸、东台条子泥、小洋口沿岸,滨海湿地丧失是导致水鸟栖息地面积下降的直接因素。7个物种种群数量呈下降趋势。研究所确定的水鸟保护优先区面积达240.32 km^2...     

基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容,基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和GIS技术,对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析,并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示:(1)湿地景观生态功能强度空间差异性显著,影响区域湿地景观生态过程和功能。(2)以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。(3)景观格局优化改善景观连通度和生态流,废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大,景观连通性受到显著影响,是景观生态节点优化的首要对象。(4)加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。     

Evaluation of ecosystem health for the coastal wetlands at the Yangtze Estuary, Shanghai

Despite the growing awareness of the important ecological functions and values provided by coastal and estuarine wetlands, wetland degradation continues worldwide due to increasing anthropogenic disturbances. Chongming Dongtan wetlands, adjacent to Shanghai, the largest city and industrial and trading port in China in rapid urban expansion and socioeconomic development are currently threatened with biodiversity reduction, wetland loss, contamination, and invasion of exotic plant. Sustainable protection and management of Dongtan Nature Reserve necessitate research to develop diagnostic tools and indicators for a comprehensive and objective assessment of wetland ecosystem health condition. Based on the pressure-state-response framework and ecological and environmental surveys at the Dongtan wetlands, an indicator system was established for evaluating the coastal wetlands ecosystem health, using indicators detected from satellite imagery and current field surveys. Through the establishment of health assessment units and spatial quantification of the indicators, the spatial clustering analysis, integrated with remote sensing and geographic information system technique was applied to make an accurate diagnosis of ecosystem health for Chongming Dongtan wetlands and highlight the areas in subhealthy and unhealthy condition and urgent need of conservation and management. The results from this research indicated that the ecosystem health condition at the Dongtan wetlands showed spatial variation, to a certain extent, corresponding to the distributions of elevation and land cover types. More than 75 % of the total study area was at a relatively healthy level, with 34.19 km² for the very healthy zone and 41.08 km² for the healthy zone, while the subhealthy and unhealthy zones covered 18.23 and 4.76 km², respectively. This study demonstrated the potential for this integrated approach to give objective and effective evaluation of ecosystem health for the dynamic coastal and estuarine wetlands and provide up-to-date information to assist with early warning for ecological security and management decisions for Chongming Dongtan Nature Reserve.     

盐城自然保护区海滨湿地植被演替的生态机制

研究选取盐城自然保护区核心区典型湿地作为参照,对其海滨湿地植物群落的自然演替以及利用生态工程方法控制外来种互花米草(Spatina alterniflora)的生态学机理进行了研究.利用空间替代时间的方法,采取主分量分析和多元线性回归相结合的分析手段,对采集的相关环境参量数据进行分析,建立了海滨湿地植被自然演替的模型.模型表明,在海滨湿地植被的自然演替过程中,水分、盐度、土壤养分都起到了重要的作用,同时种间竞争也发挥了巨大的作用.不同演替阶段各因素的影响大小各不相同.在模型的基础上分析了演替过程中环境因子与3种主要优势物种之间以及物种与物种之间的相互作用关系.