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。     

1954-2015年不同地貌分区下湿地农田化过程的时空特征——以完达山以北三江平原为例

以完达山以北三江平原（以下简称为小三江平原）为研究区,依据样带选择原则选取具有湿地农田化典型性的区域（即典型样带）。在地质地貌分区的基础上,基于特定历史时期的土地利用/覆被数据集构建长时间序列的耕地和沼泽湿地动态变化数据集,利用RS和GIS技术分析小三江平原典型样带内湿地农田化的时空变化规律,探究近60年小三江平原内湿地农田化的区位特征,结果表明：（1）1954-2015年,小三江平原的耕地面积显著增加,垦殖率达到了79.47%,耕地结构发生了显著的变化;（2）小三江平原湿地农田化具有明显的历史阶段性：在改革开放之前（1954-1976年）湿地农田化程度不是很大,改革开放初期（1976-1985年）开始发生明显的湿地农田化,到全面改革开放期（1985-1995年）湿地农田化程度加重,在改革开放转型期（1995-2005年）湿地农田化最严重,在深化改革开放期（2005-2015年）湿地农田化程度有所减小;（3）区域大的自然背景决定了小三江平原湿地农田化整体趋势：1954-2015年间,小三江平原湿地农田化最初发生在中幅度沉降第四纪缓慢上升区,逐步扩展到大幅度沉降第四纪缓慢沉降区和小幅度沉降第四纪缓慢上升区;（4）小三江平原湿地农田化具有明显的地貌区位特征：湿地农田化最初发生在冲积平原上,然后扩展到河流低阶地和高河漫滩上,随着时间的推移逐步扩展到低河漫滩和微高地上,最后蔓延到洼地上。     

垦殖对沼泽湿地CH4和N2O排放的影响

三江平原是我国最大的沼泽化低平原,同时也是受人类活动影响最剧烈的区域之一。选取三江平原两类典型湿地-常年积水的毛果苔草(Carexlasiocapa)沼泽和季节性积水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)草甸及其垦殖水田和旱田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法进行CH4和N2O的田间原位观测。研究结果表明,垦殖导致沼泽湿地CH4排放量大幅度降低,而N2O排放量有所升高。三江平原沼泽湿地、水田、旱田的CH4排放量分别为329.56、94.82kg.hm-.2a-1和-1.37kg.hm-.2a-1,N2O排放量分别为1.93、2.09kg.hm-.2a-1和4.90kg.hm-.2a-1。沼泽湿地垦殖使CH4和N2O的综合温室效应降低,在20a到500a的时间尺度上,水田综合GWP为沼泽湿地的30.8%~37.9%,旱田综合GWP仅为沼泽湿地的6.0%~28.7%。垦殖同时也改变了沼泽湿地对大气CO2的源汇功能,2004年,小叶章草甸、水田和旱田碳排放量分别为-3.08、1.79t.hm-2和3.35t.hm-2,沼泽湿地垦殖为旱田后碳源的功能较水田更强。     

神奇多彩的高原湿地

<正>我国的高原湿地主要分布在青藏高原、云贵高原和蒙新高原。高原湿地类型多样而独特,以沼泽湿地、湖泊湿地和河流湿地等自然湿地为主,还有库塘湿地和水田湿地等人工湿地。青藏高原青藏高原是我国高原湿地的主要分布区。青藏高原是当今最年轻的地质地貌结构,经过强烈的造山运动和不同阶段的隆起,形成高山挺拔、山脉绵亘的雄伟地貌。从南到北为喜马拉雅山脉、冈底斯山脉-念青唐古拉山脉、喀喇昆仑山脉-唐古拉山脉以及昆仑山脉,南北走向的有横断山脉,这些山脉构成了高原的基本骨架,控制着高原地貌的基本格局,在山脉间形成了不同的地貌类型。在北部、南部、东南部及中部地区分别形成了高原湖盆、山原湖盆谷地和高山谷地等不同地貌。高原面低处多宽谷、湖     

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。     

三江平原孤立湿地空间分布及其影响因素

以遥感影像为数据源,结合GIS技术,利用空间分析与统计方法对三江平原孤立湿地空间分布特征及影响因素进行定量分析。研究结果表明:孤立湿地的质心偏向西南,其椭圆的长轴方向为东北-西南方向,椭圆周长面积比大于全部湿地(沼泽湿地、河流湿地和湖泊湿地)椭圆周长面积比,分散性明显;孤立湿地的热点地区主要有3个,主要分布在受人为干扰影响较大的三江平原的中部、西北部和西南部;在自然因素影响下,孤立湿地于海拔高度51—54m、坡度1—3度、距离河流12—16km、河流阶地地貌部位处达到最大值;受人为因素的影响,孤立湿地主要分布在居民点、道路和保护区附近,与排水沟渠之间的关系是随着距离的增加,孤立湿地数量呈先增加后减少的趋势。三江平原孤立湿地空间分布是自然因素和人为因素综合作用的结果,人类活动对孤立湿地和非孤立湿地空间分布格局具有不同的影响,应加强对孤立湿地的保护。     

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.     

三江平原沼泽湿地群落演替系列β多样性

选择三江平原沼泽湿地4个群落演替系列,采用样方法研究其β多样性的变化.结果表明:以水分条件最充分的群落为起点,随着水分梯度递减和水平距离的增大,各群落与起始群落的相似性系数呈减小趋势.不同演替系列内群落间物种更替速率从低地向高地呈现增大趋势.各系列的基本演替趋势是物种数逐渐增多,共有种逐渐减少,群落间卢多样性增大.演替机制分析支持了"初始植物区系组成说".在三江平原沼泽湿地中,小叶章的优势地位将进一步扩大.     

三江平原沼泽湿地群落演替系列β多样性

选择三江平原沼泽湿地4个群落演替系列,采用样方法研究其β多样性的变化.结果表明:以水分条件最充分的群落为起点,随着水分梯度递减和水平距离的增大,各群落与起始群落的相似性系数呈减小趋势.不同演替系列内群落间物种更替速率从低地向高地呈现增大趋势.各系列的基本演替趋势是物种数逐渐增多,共有种逐渐减少,群落间β多样性增大.演替机制分析支持了“初始植物区系组成说”.在三江平原沼泽湿地中,小叶章的优势地位将进一步扩大.     

三江平原建三江地区30年湿地景观退化评价

因高强度农业开发,1975～2004年的30a间,三江平原自然湿地景观发生了剧变.评估该湿地景观面临的各种压力、分析其所处状态、揭示其演变规律,对于三江平原的湿地保护和恢复至关重要.选取1975年、1989年和2004年的三期Landsat TM遥感影像,基于压力-状态-响应的生态评价框架,对黑龙江省建三江地区景观演变进行分析.结果表明,(1)从1975年到2004年,建三江地区自然湿地大幅减少,农田大幅增加,景观多样性和破碎度显著提高;农业开发是自然湿地面临的主要压力,其中草甸和沼泽湿地是主要的开发对象.(2) 1975～1989年的农业开发强度高于1989～2004年.1975～1989年,农田、沟渠面积大幅增加,湿地面积大量减少;通过沟渠排水将湿地开发为旱田,导致该区生态环境质量下降,洪涝灾害频繁;1989～2004年,人们意识到湿地保护的重要性,自然湿地开垦减少,沟渠面积略有增加,并把部分旱田转为水田来达到"以稻治涝"的目的;同时,建立了多个湿地自然保护区并制定了相应的湿地保护条例,使得该区的湿地景观得到了一定的保护.(3) 当前三江平原湿地景观面临的问题依然严峻,尤其是排水沟渠的大量存在和旱田转化为水田后导致的水资源短缺和地下水位下降等问题,还将继续威胁现有湿地的存续,基于沟渠系统的综合性水资源管理势在必行.     

Conversion from natural wetlands to paddy field alters the composition of soil bacterial communities in Sanjiang Plain,Northeast China

The Sanjiang Plain is the largest freshwater wetlands in Northeast China. In order to feed the growing population, about 84 % of the wetlands in this area have been converted to farmland, especially to paddy fields, since the 1950s. However, little is known about the influence of this conversion on soil microbial community composition. In this study, soil samples were collected from two natural wetlands dominated by plant species Carex lasiocarpa and Deyeuxia angustifolia and from a neighboring paddy field that was changed from wetland more than 10 years ago. The composition and diversity of bacterial communities in the soils were estimated by clone library analysis of nearly full length of 16S rDNA sequences. The results revealed that bacterial diversity was higher in paddy fields, and that the composition of bacterial communities differed among the three samples; the difference was more notable between the paddy field and two natural wetlands than between two natural wetlands. The distribution of clones into different bacterial phyla differed among soil samples, and the conversion from natural wetlands to paddy field increased the abundance of Proteobacteria and Firmicutes but decreased the abundance of Chloroflexi. About 63 % and 71 % of clones from two natural wetlands and 49 % of clones from the paddy field had <93 % similarity with known bacteria, suggesting that the majority of bacteria in natural wetland soils in the Sanjiang Plain are phylogenetically novel. In general, this study demonstrated that long-term conversion from natural wetlands to paddy field changes soil bacterial communities in the Sanjiang Plain.     

基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟

三江平原是我国沼泽地集中连片且分布面积最大的地区之一,在维持区域生态安全方面发挥着不可替代的作用.本研究基于3S技术,对1980-2010年三江平原土地利用和景观格局变化进行分析.结果发现: 1980-2010年,研究区景观格局主要变化特征为沼泽地面积减少7135 km²,减幅达59.1%,水田面积增加18010 km²,增幅达610.1%;景观指数分析结果表明,斑块数量增加,景观破碎化越来越严重,景观异质性增加,各景观类型向均匀化方向发展.基于1980-2010年5期土地利用图对CLUE-S模型进行校正和验证,30年时间尺度上模拟结果与真实景观的Kappa指数为0.71,说明模型适宜研究区30年内的模拟研究.基于校正好的模型对2010-2030年湿地变化进行多预案模拟(历史预案、规划预案、生态恢复预案),结果显示,历史预案下,沼泽地面积减少2515.44 km²,水田面积增加19656.24 km²;规划预案下,沼泽地面积减少303.28 km²,水田面积增加1392.08 km²;生态恢复预案下,沼泽地面积增加3585.60 km²,水田面积增加289.72 km².应用景观指数评价模拟结果为:历史预案下,景观格局破碎化越来越严重;规划预案下,景观格局变化不大;生态恢复预案下,湿地面积不断增加,湿地连通性升高,各景观类型向均衡方向发展,景观格局不断优化.     

1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

RS和GIS支持的洪河地区湿地生态健康评价

洪泛平原淡水自然湿地对于生态多样性保护具有重要意义。当前自然湿地普遍面临气候变化与人类活动干扰和影响,其生态健康的状况令人担忧,结合新的地学信息技术探索自然湿地生态健康评价分析方法具有重要意义。本研究选择位于三江平原东北部的洪河国家级自然保护区湿地及其周边农场湿地为研究区,依据遥感和地理信息系统技术支持,结合野外生态调查与水文气象监测数据,从水文地貌特征、景观特征和人类扰动3方面选取一系列评价指标因子,利用层次分析法和综合指数方法,对研究区湿地进行了定量生态健康分析评价。研究结果表明：（1）洪河自然保护区的湿地生态健康状况是最好的,其周边农场从鸭绿河农场、前锋农场到洪河农场的湿地生态健康状况依次递减。（2）洪河自然保护区功能分区生态健康状况由好到差的顺序为：核心区>缓冲区>实验区,与实际野外调查情况一致。（3）本研究建立的评价指标体系和相应分析方法能够科学的评价湿地生态健康。评价分析结果显示水文地貌要素是影响湿地生态健康的关键性因素。本研究利用RS和GIS技术与传统生态学评价分析方法结合,以栅格为单位基于区域生境特征进行湿地生态健康综合评价具有一定的方法先进性。     

洞庭湖景观格局变化及其对水文调蓄功能的影响

景观格局影响并决定着湿地水文调蓄过程和功能。基于洞庭湖区1980、1990、2000和2005年的景观格局数据和相应4年的水文实测数据,利用灰色关联分析,探讨了洞庭湖景观格局变化对水文调蓄功能的影响及其作用机制。结果表明,洞庭湖区景观格局指数与调蓄功能存在不同程度的相关性,其中调蓄量与最大斑块指数和聚合度指数关联度最大,分别为0.77和0.75,说明景观中的优势斑块大小以及同质斑块间的连通性有利于湖区调蓄能力的增加。泥沙沉积率与斑块数、形状指数、多样性指数和均匀度指数关联度也较大,变化于0.7—0.78之间,说明景观的破碎化程度,多样性,形状复杂度的增大会加大湖区泥沙沉积率。分流比、分沙比与景观格局指数的关联度均较小。景观类型指数与调蓄量的关联度分析表明,水田、林地和水体的最大斑块指数和聚合度指数与调蓄量关联度均较高,说明水田、林地和水体最大斑块面积和聚合度的增大有效增大了湖区调蓄能力。     

湿地保护区耕地时空变化及调控对策--以三江平原同江市为例

以三江平原的同江市作为研究区域。从数量和景观结构两个方面研究典型湿地保护区的耕地时空变化,并对其驱动力进行了分析,提出了相应的耕地优化调控策略。结果表明,从1954～2000年研究区耕地面积增加了292258hm^2,总面积由原来的1．37％增加到49．58％,景观多样性指数由0．4723增加到0．7436。耕地已经成为该区域的主要土地利用方式,湿地面积萎缩导致耕地生态功能下降和生态环境质量下降已成为制约该区粮食安全的最重要因素。因此必须保护耕地并对其进行优化调控。     

三江平原桦南县景观格局时序变化与驱动因素研究

基于RS和GIS技术,集成地形图与遥感影像(MSS、TM)数据,对1954～2005年三江平原桦南县景观格局动态变化特征与驱动力进行分析。结果表明,过去50年间,桦南县景观格局发生了剧烈变化,耕地和林地是研究区面积最大的2种景观类型,1986年以后,耕地成为研究区面积最大的景观类型。1954～1976年期间耕地面积增加速率较大,主要是草地、湿地大面积被开垦为耕地;1976～1986年期间,有大面积湿地、林地转化为耕地;1986年以后,各景观类型面积变化趋势变缓。景观指数在过去几十年期间都发生了重大变化,农业的大规模开发与以上景观指数的变化规律存在密切关系。气候变暖和人类活动的增强共同作用于区域景观格局。     

基于CVM的三江平原湿地非使用价值评价

基于条件价值评估法(CVM)这一当前国际上流行的生态系统经济价值评价方法,对三江平原湿地的非使用价值进行了研究。研究中采用实地调研的方式,进行支付意愿问卷调查,共发放支付卡式CVM问卷552份,回收有效问卷513份。分别采用非参数估计和参数估计方法对调查数据进行分析处理,评价了三江平原湿地的非使用价值,得出三江平原湿地2007年人均支付意愿为71.66元/a,并进一步计算出三江平原湿地的非使用价值为24.638亿元/a。该值仅为三江平原湿地部分,如果扩大到三江平原涵盖的所有自然资源,其值还将大幅上扬。三江平原蕴含的自然资源价值是巨大的,保护三江平原的生态环境也将创造巨大的价值,研究结论使得湿地环境保护和开发的价值对比成为可能,为政府相关政策的制定提供理论基础。