三江平原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程研究

基于遥感和GIS技术,分析1986～2005年三江平原自然湿地(湖泊、河流、沼泽湿地)与人工湿地(水田)的双向演替过程,统计分析自然地理环境背景(土壤类型、海拔高度、坡度和地貌类型)对此过程的影响。研究结果表明,1986～2005年间三江平原湿地双向演替过程以沼泽湿地与水田之间的相互转化为主。1986～1995年、1995～2000年和2000～2005年三时段内沼泽湿地转化为水田的面积占同期沼泽湿地转出总面积的比例分别为7.61%、37.99%和28.81%,相反,水田转化为沼泽湿地的面积占同期水田转出总面积的4.83%、13.69%和4.84%。三江平原发生沼泽湿地与水田双向演替过程的主要自然地理环境背景为土壤类型为草甸土和沼泽土,海拔高度为0～100 m,坡度为0～1°,地貌类型为低河漫滩、高河漫滩、洼地和一级阶地。     

河漫滩湿地生态阈值——以二卡自然保护区为例

以典型河漫滩湿地 —— 二卡自然保护区为研究区域,进行生态阈值研究。根据湿地补给河流 —— 海拉尔河的月均流量频率分布特征,选取58.72 m³/s(P=74.6%)、119.26 m³/s(P=44.4%)、190.35 m³/s(P=23.8%)分别代表河流的低、中、高径流期,分析各径流期湿地分布特征。结果表明,低、中径流期内草本沼泽及盐化沼泽所占比例较高,而高径流期则以季节性河流湿地及湖泊湿地为主。低径流期内,作为湿地中心区的湖泊湿地景观破碎度出现一个较明显的跃变,由中径流期的0.57增加到1.37。此时的湿地状态可近似的作为区域的生态阈值,即维持湿地面积占全区域面积的43.03%。而中、高径流期湿地面积比例可近似作为保护区湿地面积的适宜值和理想值,分别为53.66%和69.53%。其研究结果为二卡自然保护区的管理及保护提供支持,并为河漫滩湿地研究提供思路。     

吉林省生态系统服务价值评估

吉林省生态系统效益总价值为1.74×1010USD·a-1,占全国总价值的3.6%。其中,森林生态系统效益的总价值占全省的15%,草原生态系统、沼泽湿地生态系统、河流湖泊生态系统以及耕地生态系统分别占1.6%、51.3%、29%和3.1%。其中,面积比重占到90%以上的的森林、草地和耕地生态系统效益价值占全省的20%左右,面积比重仅占6.2%的河流湖泊及沼泽湿地则占全省的80%之多;沼泽湿地的生态系统效益价值所占比例最高,草地最低;十七种生态系统效益中,生态系统的生态效益价值为1.55×1010USD·a-1,占总价值的88.9%,远高于其经济效益和社会效益的价值;在地区分布上,吉林省各地区生态系统效益价值排序为白城﹥延边州﹥松源﹥长春﹥吉林﹥通化﹥四平﹥白山﹥辽源。     

四川省湿地类型变化的自然-社会经济驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像对四川湿地进行遥感制图,通过GIS空间叠加分析获取2000—2015年间2期(2000—2010年和2010—2015年)湿地变化时空数据库,选取平均风速、降雨量、平均气温、平均日照时间、平均相对湿度、国内生产总值、人均国内生产总值、农业生产总值和人口数量9个自然和社会经济影响因子,采用典型相关分析(CCA)方法,对四川省湿地类型变化的驱动力进行研究。(1)从2000年到2015年,四川省湿地变化面积705374 hm~2,沼泽和河流湿地是每期湿地面积变化的主体,库塘是变化最大的湿地类型,湖泊湿地最为稳定,主要的湿地变化类型是沼泽转化为非湿地、河流和非湿地转变为库塘。(2)平均气温、国内生产总值和人口数量分别解释湿地类型变化的16.6%、30.7%和2.1%,而降雨量和平均相对湿度仅能解释0.6%和0.3%,表明国内生产总值、平均气温和人口数量是四川省湿地类型变化的主要驱动因子。(3)四川不同湿地类型变化的驱动因子存在差异。具体表现为,随着国内生产总值的增加,沼泽湿地转化为非湿地的量减少,而且国内生产总值越高,非湿地和河流湿地转变为库塘的量越多;随着平均气温的增加,沼泽湿地转化为非湿地的面积增加。研究结果说明社会经济的快速发展对四川湿地面积的保护和增加起到了积极作用,但全球变暖仍然导致沼泽湿地在不断减少,因此在全球变化的背景下,加强对沼泽湿地的保护和恢复,对于稳定四川湿地资源具有重要的作用。     

尕海湿地生态系统土壤有机碳储量和碳密度分布

2011年7月,研究了甘南尕海典型湿地(草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸)土壤剖面有机碳分布及其储量.结果表明: 4种典型湿地土壤容重平均在0.22～1.29 g·cm^-3;草本泥炭地土壤有机碳含量明显高于其他类型,其平均值(286.80 g·kg^-1)约为沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的2.91、4.99和7.13倍.各类湿地土壤平均有机碳密度为草本泥炭地＞亚高山草甸＞沼泽湿地＞高山湿地,以0～10 cm剖面的密度最大;各类湿地土壤剖面的有机碳密度与有机碳含量的变化趋势基本一致,均随土壤深度的增加呈现波动性变化;草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的土壤有机碳均存在0～10和20～40 cm两个明显储碳层;其0～60 cm深度的土壤有机碳储量分别为369.46、278.83、276.16和292.23 t·hm^-2.尕海湿地4种类型湿地0～60 cm土壤的总有机碳储量约为9.50×10⁶ t.     

形态学图像处理方法在湿地破碎化格局中的应用

以三江平原沼泽湿地为研究单元,应用形态学图像处理技术在基于像元水平的二元沼泽湿地图上对沼泽湿地类型进行分类,并应用形态学模型和类型统计模型系统分析了三江平原1980-2000年间沼泽湿地景观破碎化的时空变化格局.结果表明,20年间,三江平原沼泽湿地面积由快速下降趋于缓慢下降.核心湿地面积急剧减小,由大面积分布逐步向三江平原东北部的别拉洪河和挠力河流域集中.孔隙湿地面积减小比例最大,目前处于消亡状态,由原来的沼泽湿地内部异质景观向同质景观过渡.核心和孔隙湿地大部分转化为斑块湿地,主要位于三江平原西北部、中部和南部,有逐步取代东北部核心湿地的趋势.边缘湿地面积比例年增长最快,且边缘像元宽度越来越宽,三江平原西部、南部和东部地区的核心湿地几乎全部由边缘湿地取代,易产生一定的边缘效应,导致种群间的竞争更加激烈.     

大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)—(8.33±0.66)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)—(38.28±4.86)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)—(38.76±4.58)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%—98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)—(1.08±0.12)kg.m-.2a-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)—(0.51±0.06)kgC.m-.2a-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

Analysis on carbon stock distribution patterns of forest ecosystems in Shaanxi Province

 为明晰陕西省森林生态系统碳储量分布格局, 基于2009年森林资源清查资料和2011年调查所得样地实测数据, 对陕西省森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征进行了研究分析。结果表明: 陕西省森林生态系统总碳储量为790.75 Tg, 土壤层、植被层和枯落物层碳储量分别占总碳储量的72.14%、26.52%和1.34%; 其中, 栎类碳储量在各森林类型中所占比重最大(44.17%), 中、幼龄林是陕西省森林生态系统碳储量的主要贡献者, 约占总碳储量的49%。陕西省森林生态系统平均碳密度为123.70 t·hm^–2, 土壤层最大, 枯落物层最小, 植被层居中; 碳密度均随龄级增加而升高, 同一龄级表现为天然林高于人工林生态系统。此外, 陕西省森林生态系统碳储量、碳密度分布格局不尽一致, 反映了森林覆盖面积及森林质量对碳储量的影响。未来应加强林地抚育管理水平, 增加造林再造林面积以增加碳储存, 应对全球气候变化。     

伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分及其含量差异

土壤活性有机碳对环境变化反应敏感,为探讨伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分含量及其影响因素,本研究以伊犁河谷常年水淹的芦苇湿地、极少水淹的雀稗湿地以及季节性水淹的拂子茅湿地为对象,测定0～40 cm土层内土壤易氧化有机碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)的含量,分析不同类型湿地EOC、DOC和MBC之间的相关性及其与土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、土壤养分(铵态氮、全磷)和土壤有机碳(SOC)之间的关系。结果表明:3种不同类型湿地土壤活性有机碳组分在0～40 cm土层内的垂直分异规律一致,均随土壤剖面的加深而递减,而土壤MBC、EOC和DOC含量差异性显著(P0.05),其中芦苇湿地的土壤MBC、EOC和DOC含量均最低;3种类型湿地中,MBC、EOC和DOC所占SOC的比例分别在4. 33%～18. 02%、28. 85%～66.06%、0.73%～1.36%;除DOC所占SOC比例在0～40 cm土层内呈现先增大后减小规律外,MBC和EOC占SOC比例未呈现一致的变化规律; 3种土壤活性有机碳组分所占土壤有机碳的比例以EOC所占比例最大,DOC所占比例最小; MBC、EOC占SOC的比例均以雀稗湿地最高,DOC所占比例以拂子茅湿地最高,而芦苇湿地MBC、EOC和DOC比例均较低;3种类型湿地MBC、EOC和DOC彼此之间相关性均达到显著水平,DOC与土壤全磷相关性不显著,而3种土壤活性有机碳组分与土壤养分、土壤酶活性相关性均达到显著水平。本研究表明,土壤酶活性和土壤养分是影响土壤活性有机碳含量的重要因子。     

陕西省森林生态系统碳储量分布格局分析

为明晰陕西省森林生态系统碳储量分布格局, 基于2009年森林资源清查资料和2011年调查所得样地实测数据, 对陕西省森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征进行了研究分析。结果表明: 陕西省森林生态系统总碳储量为790.75 Tg, 土壤层、植被层和枯落物层碳储量分别占总碳储量的72.14%、26.52%和1.34%; 其中, 栎类碳储量在各森林类型中所占比重最大(44.17%), 中、幼龄林是陕西省森林生态系统碳储量的主要贡献者, 约占总碳储量的49%。陕西省森林生态系统平均碳密度为123.70 t·hm^-2, 土壤层最大, 枯落物层最小, 植被层居中; 碳密度均随龄级增加而升高, 同一龄级表现为天然林高于人工林生态系统。此外, 陕西省森林生态系统碳储量、碳密度分布格局不尽一致, 反映了森林覆盖面积及森林质量对碳储量的影响。未来应加强林地抚育管理水平, 增加造林再造林面积以增加碳储存, 应对全球气候变化。     

蓄水对三峡库区重庆段长江干流浮游植物群落结构的影响

为了分析三峡库区长江干流重庆段因蓄水产生的三类不同水体(自然河流型、过渡型、类湖泊型)对浮游植物的影响,分别于不同季节和蓄水期对水体浮游植物进行了群落调查,结果显示各群落指标仍呈现亚热带河流型水库的季节变化趋势:春季绿藻、隐藻占优势,夏季蓝藻所占比例增加,冬季硅藻占绝对优势,但不同类型水体对季节的响应程度不同:(1)2010年3月春季调查期间绿藻的优势种的优势度以及所占比例均呈现随水体类型改变逐渐增加趋势,并在类湖泊型水体中达到最大(优势度0.62、所占比例达67.8%),而夏秋季(9月蓄水前)蓝藻的优势种数、优势度、藻密度以及所占比例也存在同样的变化,2009年9月蓝藻所占比例由河流型水体的8.5%增加到类湖泊型水体的52.6%,到2010年9月类湖泊型水体蓝藻比例甚至达到63.8%。冬季蓄水期间(2010年1月),硅藻占绝对优势,但绿藻在类湖泊型水体中的比例要大于其他两类型水体。(2)Shannon-Wiener指数平均值为2.43,总体呈现出河流型水体>过渡型水体>类湖泊型水体,类湖泊型水体多样性指数夏秋季>冬季>春季,而自然河流型和过渡型水体冬季多样性指数低于其他季节。     

三江平原土地利用/覆被变化对区域植被碳储量的影响

通过历史时期地图数字化和遥感图像解译得到三江平原1954～2005年的6期土地利用/覆被数据。根据IPCC《2006指南》提供的方法,评估土地利用/覆被变化对三江平原植被碳储量的影响。结果表明:三江平原1954～2005年土地利用/覆被变化显著,农田大面积增加,沼泽湿地、林地、草地面积锐减;土地利用/覆被变化主要发生在农田、沼泽湿地、林地和草地之间;农田是沼泽湿地、林地、草地的主要转出对象,林地的主要转入来源为农田和草地,沼泽湿地的主要转入来源为农田和林地。1954～2005年共有1.07×10³km²林地、5.73×10³km²草地和2.59×10⁴km²沼泽湿地转出为农田。土地利用/覆被变化导致三江平原植被碳储量不断减少,1954～2005年三江平原植被碳储量共减少57.48Tg。林地、沼泽湿地、草地向农田的转化及林地向草地、沼泽湿地的转化导致植被碳储量减少97.06Tg,农田向林地、沼泽湿地、草地的转化及草地、沼泽湿地向林地转化导致植被碳储量增加39.58Tg。     

1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素

以湿地变化较为剧烈的三江平原为研究区域,结合GIS和RS技术,利用动态度、景观指数和地理探测器模型,在流域尺度上对1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素进行定量分析。结果表明：1954-2015年,三江平原各流域沼泽湿地面积呈现减少趋势,其中挠力河流域和同抚流域沼泽湿地面积丧失最多,安邦河流域、萝北流域和倭肯河流域沼泽湿地丧失速率较快;三江平原各流域沼泽湿地格局变化特征具有一定的差异性,倭肯河流域沼泽湿地斑块的集中化程度逐渐增强且破碎化程度逐渐减少,其他流域沼泽湿地的集中化程度逐渐减弱且破碎化程度增加,各子流域沼泽湿地斑块之间的连接性和稳定性均呈下降趋势,其中安邦河流域下降幅度最大,最能表现三江平原各子流域沼泽湿地景观格局变化的指数是斑块密度;人为干扰是影响三江平原各子流域沼泽湿地变化的主要因素,自然因素中对沼泽湿地变化影响最大的是地形地貌,其次是气温和降水量。     

根河源野外观花

正根河源国家湿地公园位于大兴安岭北麓西坡中段,内蒙古自治区呼伦贝尔市根河市境内。它拥有森林、沼泽、河流、湖泊等多种生态系统,森林与湿地交错分布,处于原始或自然状态,是目前我国保持原生状态最完好、最典型的寒温带湿地生态系统。     

秦岭宁陕县森林植被碳储量与碳密度特征

以秦岭南坡中段宁陕县林区2003年二类森林调查资料为基础,采用政府间气候变化委员会(IPCC)推荐使用的森林碳储量估算方法,从森林类型、林种、年龄和林分起源的角度,对该林区森林植被碳储量和碳密度进行估算。结果显示:(1)宁陕县森林植被碳储量为12.31Tg(1Tg=1×1012 g),平均碳密度为66.36Mg/hm2(1Mg=1×106 g),其各乡镇森林植被碳储量和碳密度在空间上的分布不平衡。(2)各森林类型中针叶林总碳储量为0.71Tg,平均碳密度为64.11 Mg/hm2,阔叶林总碳储量为11.61Tg,占宁陕县总碳储量的94.3%,碳密度为67.65Mg/hm2。(3)各林种中防护林碳储量最大(8.13Tg),占宁陕县总碳储量的66%,特种用途林碳密度最大(81.43Mg/hm2)。(4)不同林分起源中,天然林碳储量为12.231Tg,占宁陕县总碳储量的99.3%,人工林碳储量较小。(5)不同年龄森林中未成熟森林(包括幼龄林、中龄林和近熟林)碳储量为12.13Tg,占总碳储量的98.5%,近熟林碳密度最大(80.14Mg/hm2),幼龄林碳密度最小(39.85Mg/hm2)。研究表明,宁陕县森林具有较大的固碳能力和固碳潜力,其森林面积和蓄积是决定森林碳储量大小的重要因子,而森林碳密度的大小与森林类型、年龄组成和林分起源方式密切相关。     

白洋淀流域湿地连通性研究

湿地在流域防洪减灾、水资源调节、缓解环境污染、保护生物多样性和维持区域生态环境方面具有重要功能和价值。作为我国北方平原湿地系统之一,白洋淀流域湿地对于保障雄安新区的水资源安全和良好生态环境等方面具有关键性作用。了解目前白洋淀流域湿地生态系统的现状对于新区建设和未来科学规划也具有重要意义。以2017年9月欧空局提供的10米分辨率的Sentinel-2B影像为主要数据源,并结合谷歌地球高分辨率卫星影像(分辨率0.23m),通过人工目视解译和机器自动分类等多种方式,绘制了白洋淀流域最新的湿地生态系统网络分布图;在此基础上,利用地理信息系统分析了白洋淀流域湿地的连通性(包括水文连通性和景观连通性)。结果显示:(1)2017年白洋淀流域湿地面积为4596.6km~2,包括沼泽、洪泛区、沟渠、湖泊、河流,主要分布在坡度为0°至2°,海拔在100m以下的平坦地区;而流域内非湿地面积约86%,以耕地和林地为主。(2)2017年白洋淀流域河道长度为2440km,面积为514 km~2,其中山区河道177 km~2,平原河道337 km~2。河道内耕地面积比例达27%,建设用地比例约为8%,河道占用明显。河道两侧1km、2km和3km距离范围内耕地比例分别占61.77%、62.53%、62.63%。随着距离的扩大,湿地面积减少,非湿地面积增加。(3)由于人类活动的直接和间接影响,河道的水文连通性下降,与河道没有受到干扰时的连通性水平相比,减少了三分之一。(4)从景观格局指数SPLIT和DIVISION指示的流域湿地连通性看,景观级别上流域内自然湿地的景观连通性最差,人工湿地次之。在类型级别上沼泽类型的连通性最差,河流、沟渠与洪泛区湿地类型的连通性较好,湖泊的景观连通性最好。为保障白洋淀流域水安全,以流域湿地网络为整体,恢复和增强流域湿地网络连通性,将有效提高雄安新区水资源安全和生态环境保护的能力。     

黄浦江中上游杨树人工林生态系统碳储量研究

以上海地区黄浦江中上游杨树人工林为研究对象,构建了杨树立木及各器官(根、干、皮、枝、叶)生物量方程,并对杨树人工林林分生物量(乔木层、地表枯落物层)、碳储量和土壤碳储量进行了估测。结果表明:杨树立木及各器官的生物量方程拟合效果较好(R2=0.96～0.99,P0.001)。9年生杨树人工林生态系统碳储量为90.9 t·hm-2。其中乔木层碳储量所占比例为36.6%,乔木层各组分碳储量大小排序为树干树根树枝树皮树叶;地表枯落物层碳储量所占比例仅为1.7%。土壤碳储量(0～50 cm)所占比例最大,为61.6%。这些杨树人工幼龄林正处于快速生长阶段,对上海地区人工林碳汇经营具有重要意义。     

基于遥感的湿地景观格局季相分析

以中国东北地区三江平原北部为研究区域,利用2012年多季相遥感影像作为数据源,结合野外调查数据,应用面向对象的分类方法,根据影像的物候、时相等特征,提取不同月份的湿地信息,进行景观格局季相分析。结果表明:(1)研究区湿地面积、类型格局在同一年不同季节不同月份会有不同幅度的变化,总体呈现缓增骤减的态势。湿地主要分布在低洼地区,主要湿地类型为草本沼泽,其次为河流,其他湿地占总面积比例较小。(2)研究区各阶段湿地都有转化,主要发生在湿地和非湿地之间,多数表现在草本沼泽和草地之间的转化。(3)湿地分布和湿地转化面积主要集中在低海拔区域和低坡度区域,其中海拔100 m和坡度5°以下范围内的湿地分布面积和湿地转化面积占湿地总面积及湿地转化面积的绝大部分。(4)年内季节性湿地转化与降水、温度和湿地植被物候关系密切。     

1950—2015年吉林省西部地区湿地动态变化研究

以吉林西部为研究区域, 用GIS与RS相结合, 利用动态度模型与土地利用转移矩阵研究1950-2015年吉林省西部湿地动态变化。结果表明: 1976-2015年吉林西部湿地总面积呈波动型减少的趋势, 自然湿地中的沼泽湿地持续性减少, 河流、湖泊湿地先增加后减少; 人工湿地呈逐渐增加的趋势, 自然湿地主要向耕地、草地和盐碱地转移, 水田的增加方式主要有旱田改水田, 沼泽改水田两种方式; 自然湿地丧失较大的区域主要分布在嫩江、松花江沿岸、以及查干湖、月亮湖等湖泊附近, 人工湿地面积(水田)增加的主要区域位于研究区中、东部河流湖泊沿岸。      

气候变化对东北沼泽湿地潜在分布的影响

东北地区是我国沼泽湿地分布最广泛的地区。为研究沼泽湿地对气候变化的响应,选取了对沼泽湿地分布可能存在影响的26个环境因子,利用最大熵(Maximum Entropy, MaxEnt)模型模拟了沼泽湿地基准气候条件下的潜在分布,并预测了气候变化情景下2011-2040 年、2041-2070 年和2071-2100 年3个研究阶段东北沼泽湿地潜在分布。研究结果表明:最大熵模型预测精度较高(平均AUC(Aera Under Curve)为(0.826±0.005))。基准气候条件下东北沼泽潜在分布区主要为大小兴安岭和三江平原地区。随着时间的推进,东北地区沼泽湿地原有潜在分布面积明显减少,而新增潜在分布面积较少,总面积呈现急剧减少趋势。至2071-2100年,原有沼泽湿地潜在分布面积将减少99.80%,新增潜在分布面积仅2.48%,总潜在分布面积减少97.32%。空间分布上,东北沼泽湿地潜在分布呈现由东向西迁移,南北向中心收缩的趋势。研究结果可为东北地区沼泽湿地保护政策的制定提供参考。