新疆玛纳斯河流域景观格局变化及其生态效应

根据1976、1989、2000和2005年遥感影像以及新疆玛纳斯河流域气象站的数据,利用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了1976—2005年新疆玛纳斯河流域的景观格局变化及其生态效应. 结果表明：1976—2005年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为农田、草地、居民地面积的增加以及森林、湿地、沙漠、冰雪面积的缩减;从景观水平上看,研究区斑块个数、景观形状指数、蔓延度指数均有所增加,香农多样性指数减小;从类型水平上看,该区各景观组分的异质性指数及其变化过程均有较大差异,体现了研究区景观生态系统的复杂性;玛纳斯河流域景观格局变化的生态效应主要表现在湿地面积萎缩的负效应以及流域蒸发量减小和空气湿度增加的正效应. 1976—2005年间,研究区湿地面积由415.7 km²降至297.4 km²,降幅达28%;蒸发量的年均降幅为0.91 mm;空气相对湿度的年均增幅为0.037%.     

近60年挠力河流域生态系统服务价值时空变化

根据1950-2005年挠力河流域土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近60年挠力河流域生态系统服务价值的时空变化进行研究.结果表明,自1950年至2005年,挠力河流域生态系统服务价值逐渐减少,由749.84亿元降低至308.82亿元,损失约58.82％;价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态,且价值质心由北向南发生转移;挠力河流域生态系统服务价值的全局自相关指数逐渐减小,高-高自相关类型沿河流主干道逐渐萎缩,且呈现破碎化趋势,低-低自相关类型呈先减少后增加的“V”趋势,呈现不显著连片化趋势.人为垦殖活动是该流域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素.     

河流岸带湿地沉积物重金属分布对植被物种多样性和底栖动物群落特征的影响

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系。结果表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游。湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游。滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性。大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义。     

基于景观格局的胶州湾大沽河口湿地生态安全

以胶州湾大沽河口湿地为研究区,利用TM遥感影像为数据源,运用ENVI 4.4软件在GIS技术支持下,提取1986、2002和2010年研究区自然湿地、人工湿地、非湿地3大景观类型的空间信息;运用景观格局指数原理和方法构建生态安全指数,定量分析研究区景观动态变化,阐明景观格局变化下,生态安全状况及驱动机制.结果表明:1986-2010年,研究区在自然与人为双重干扰下陆地面积萎缩,斑块数增多,优势景观消失,景观趋于复杂化、破碎化、分离化;1986-2010年,人类活动对景观干扰愈加明显,景观干扰指数与生态安全指数存在负相关性,研究区各景观损失度上升,生态安全指数下降,其中以自然湿地中河流与河口湿地和芦苇湿地景观的恶化程度最大.基于面积因素构建的各景观生态安全度依次为:非湿地＞人工湿地＞自然湿地;新建并发育的人工林景观和新整合的少海东湖人工湿地公园,在一定程度上弥补了研究区的生态损失,缓和了生态保护与经济发展之间的矛盾,探索出一条湿地保护新型道路.     

挠力河流域河流的B-IBI评价

挠力河流域是中国东北三江平原地区重要的商品粮基地之一.选择挠力河流域干支流6个河段21个样点,2007年7月进行河流大型无脊椎动物样本的采集和鉴定,并分别采用3分法和比值法进行了河流大型无脊椎动物完整性指数(简称B-IBI)计算与评价.结果显示,使用两种方法得出的评价结果基本一致,且与水质、生境质量评价结果呈显著正相关关系.研究表明,挠力河流域河流生物完整性总体良好,个别样点较差.全流域属于无干扰和轻度干扰的样点占71.4%,中度干扰的样点占23.8%,重度干扰的仅占4.8%.得分较高的样点多处于挠力河支流或干流上游的山区,人类活动较少,河流周围为茂密的森林植被;分值较低的样点主要位于支流下游或干流中游,均临近居民点,水体质量较差,河岸人类活动密集,植被覆盖度低,土地开发利用强烈等特征.这表明,河流B-IBI受到河岸土地覆被和土地利用(LULC)的重要影响.     

黄河口湿地生态网络构建与评价

构建生态网络能够有效连接破碎的生境, 对保护物种多样性具有重要意义。以黄河口为研究区域, 利用最小耗费距离模型和重力模型构建黄河口湿地“三横两竖”的生态网络框架, 并基于景观连通性指数法、廊道土地利用类型分析法和网络结构分析法对黄河口湿地生态网络进行了评价。研究结果表明: (1)通过构建生态网络, 生境源地的的IIC和PC分别提高到之前的4.5倍和8.6倍, 各生境源地的斑块重要性较为均衡。(2)不同生境源地之间相互关系密切程度随着距离和面积的变化存在差异。(3)黄河口湿地生态网络的α指数为0.4396, β指数为1.8125, γ指数为0.6304, 具有较大优化提升空间。(4)草本沼泽和灌丛湿地是生境源地主要景观组成, 盐沼湿地、草本沼泽和灌丛湿地是构成生态廊道的优势景观, 分别占生态网络景观组成的31.23%、23.86%和17.30%。黄河口湿地生态网络的构建对黄河口湿地生态保护和保护区规划有重要的参考价值。     

新疆叶尔羌河流域胡杨林时空格局特征

叶尔羌河流域胡杨林对保障我国新疆南疆地区生态安全有着重要的功能,到目前对该区胡杨林时空格局特征规律的研究极少。基于1995—2015年Landsat TM/OLI长时间序列遥感监测数据,通过土地利用程度变化指数、转移矩阵以及景观指数对叶尔羌河流域胡杨林时空格局变化进行动态监测与分析。结果表明:(1)胡杨林面积从1995年的1916.15 km~2减少到2015年的1652.25 km~2,面积减少了263.90 km~2。永安坝至夏河林场段,耕地向河道扩张,胡杨林转为耕地;而夏河林场至三河口段,水资源匮乏,胡杨林被迫向河道收缩,转为未利用地。(2)胡杨林动态度和空间动态度降低,而胡杨林变化状态指数、斑块密度、最大斑块指数和散布与并列指数增加,斑块结合度指数高,胡杨林空间分布逐渐集中、破碎度降低、连通性增加。流域景观要素连接性逐渐减弱,破碎化程度较高,优势度斑块类型比例逐渐下降,景观类型向复杂化方向发展。(3)1995—2005年胡杨林受气候变化和人类活动的干扰,胡杨林面积减少较快,景观格局变化剧烈,而2005—2015年胡杨林保护措施的实施、区域产业结构的调整以及生态安全输水区域的扩大等,胡杨林面积减少速度减缓,但形势仍较为严峻。在叶尔羌河流域合理利用水资源,统筹协调生活、生产和生态用水、强化水资源管理力度,以及调整产业结构、控制人口增长速度等是该区胡杨林生态系统恢复的有效手段和途径。研究可以为叶尔羌河流域生态系统恢复以及胡杨林保护提供参考。     

三江平原湿地保护区内外的生态功能差异

湿地保护区是一类特殊的陆地保护区,其保护效果不仅取决于内部的管理强度,还受到其周边地区水文状况的强烈影响,因此保护区内外生态功能的差异程度是评价其保护效果的一个综合性指标.根据三江平原建三江管局2004年Landsat-TM影像解译的土地利用图以及2002年1∶50000数字高程(DEM)数据,利用基于Arcview3.2软件的SWAT水文模型获得各湿地保护区的汇水区作为其水文敏感区.在此基础上,利用专家咨询和有关湿地生态系统服务功能价值的研究结果,计算出各湿地保护区及其水文敏感区的湿地生态功能指数.结果表明,国家级保护区的湿地生态功能普遍优于地方级保护区,而其水文敏感区的湿地生态功能则并不一定优于地方级保护区的水文敏感区.通过对各保护区及其水文敏感区的湿地生态功能指数相对值进行聚类分析和相关分析可知,位于浓江-别拉洪河流域且毗邻的几个保护区的湿地生态功能相对状况较为接近,地方级保护区与其水文敏感区的湿地生态功能指数之间存在高度正相关.这充分说明湿地保护区的管理强度很大程度上决定了其保护效果.     

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。     

斑块尺度湿地植物群落多样性的维持能力

基于GIS技术和主成分分析方法,对1950、1967、1983和2000年挠力河流域湿地景观斑块特征与斑块内植物群落多样性之间的关系进行了研究.结果表明： 1950—2000年间,研究区湿地斑块平均面积逐渐减小,能够维持2种及2种以上植物群落的斑块数量逐渐减少,最小斑块面积为10.1 km²;湿地斑块面积与植物群落多样性指数和群落类型数均呈极显著正相关关系（P<0.01）,湿地斑块面积越大,维持植物群落多样性的能力越强;随着湿地斑块面积的逐渐减小,斑块破碎化指数和分维数逐渐增大,形状指数和斑块内植物群落多样性指数逐渐减小;随着湿地斑块空间分离度的增大,斑块内植物群落多样性指数呈减小趋势;主成分分析结果显示,研究区湿地斑块面积大小是影响斑块内群落多样性的最重要因素,其次为斑块的破碎化程度和分离度.     

Moss and vascular plant indices in Ohio wetlands have similar environmental predictors

Mosses and vascular plants have been shown to be reliable indicators of wetland habitat delineation and environmental quality. Knowledge of the best ecological predictors of the quality of wetland moss and vascular plant communities may determine if similar management practices would simultaneously enhance both populations. We used Akaike's Information Criterion to identify models predicting a moss quality assessment index (MQAI) and a vascular plant index of biological integrity based on floristic quality (VIBI-FQ) from 27 emergent and 13 forested wetlands in Ohio, USA. The set of predictors included the six metrics from a wetlands disturbance index (ORAM) and two landscape development intensity indices (LDIs). The best single predictor of MQAI and one of the predictors of VIBI-FQ was an ORAM metric that assesses habitat alteration and disturbance within the wetland, such as mowing, grazing, and agricultural practices. However, the best single predictor of VIBI-FQ was an ORAM metric that assessed wetland vascular plant communities, interspersion, and microtopography. LDIs better predicted MQAI than VIBI-FQ, suggesting that mosses may either respond more rapidly to, or recover more slowly from, anthropogenic disturbance in the surrounding landscape than vascular plants. These results supported previous predictive studies on amphibian indices and metrics and a separate vegetation index, indicating that similar wetland management practices may result in qualitatively the same ecological response for three vastly different wetland biological communities (amphibians, vascular plants, and mosses).     

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。     

湿地生态系统健康评价指标体系Ⅰ.理论

湿地生态系统健康是一个新的研究领域。主要从湿地生态系统指标的概念出发,阐述了选择生态系统指标的基本理论,分析了湿地生态特征指标体系,湿地功能整合性指标体系和湿地社会政治环境指标体系所包含的基本内涵,特别强调了生态系统结构和内在功能是生态特征的主要表现。功能整合性是湿地生态系统健康的外在表现,同时,社会政治环境因素中,政策法规,总体规划,政策保障,公众参与程度,代际周期的社会公平性,个人接受能力,团体接受能力等是影响湿地生态系统健康的重要因素。     

三江平原流域湿地景观破碎化过程研究

以流域为研究单元,利用历史图件和遥感数据资料及GIS技术,系统分析了该区典型流域50年来湿地景观的破碎化过程.结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大.景观斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大,斑块形状破碎化指数不断增大,景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大,隔离湿地斑体数量不断上升,隔离度不断增大;景观空间分布模式由“大陆-岛屿模式”向“卫星型模式”转变,最后变化为“完全隔离型模式”.导致该区湿地景观破碎化的主导因素是大规模的农业开发,反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.     

图们江下游湿地生态系统健康评价

湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统,图们江流域湿地生态系统的健康对该区乃至东北亚地区综合生态系统网络的建设具有重要意义。选择图们江流域下游为研究区,基于压力-状态-响应(PSR)模型,在压力系统、状态系统、响应系统三个层面选取30个指标构建了图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和多级模糊综合评判法对研究区湿地生态健康状况进行综合评价,其结果为0.5878,处于亚健康状态。其中,压力系统的健康指数为0.5292,响应系统的健康指数为0.6866,状态系统的健康指数为0.5116,各等级隶属度S=(16.83%, 25.37%, 16.76%, 16.97%,24.07%)。主要表现在研究区域湿地的补水水质差,导致湿地水质污染加重,富营养化现象严重;并且由于人为因素,湿地大面积退化,景观破碎化加剧,功能逐渐丧失,生产力水平下降;急需对本区域湿地进行保护与管理。     

基于地表土壤动物与植物完整性指数评估若尔盖沼泽湿地受扰现状

利用地表土壤动物与植物群落生物完整性指数评价若尔盖沼泽湿地受扰现状,为若尔盖沼泽湿地恢复提供依据。2018年7月与2019年7月对若尔盖10处典型湿地(参照区4个,受扰区6个)地表土壤动物与湿地植被群落进行调查。通过对74个候选指标的分布范围、判别能力及相关分析,确定中生性植物、一年生植物、龙胆科植物、一年生植物/多年生植物比4个植物核心指标,地表土壤动物总个体数量、中小型动物类群数量、蜘蛛目物种数量、菌食性土壤动物与腐食性土壤动物5个核心指标,构建若尔盖沼泽湿地地表土壤动物与植物完整性指数。以所有采样点95%分位数为最佳期望值,四分位法确定研究区域未受干扰、轻度干扰程度、中度干扰与重度干扰4个等级,作为判断若尔盖沼泽湿地受扰状况。结果显示,若尔盖沼泽湿地相对原始沼泽、花湖沼泽化草甸2、长期低强度排水疏干区、短期高强度排水疏干区分别处于未受干扰、轻度干扰、中度干扰与重度干扰状态。所调查的若尔盖典型湿地中,20%的湿地未受到干扰,30%的湿地受到轻度干扰,30%的湿地受到中度干扰,20%的湿地受到重度干扰。Pearson相关系数分析显示,地表土壤动物完整性指数与植物完整性指数存在显著正相...     

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.     

滇西北高原湿地景观变化与人为、自然因子的相关性

人为活动的干扰与自然因子的变化共同作用于湿地生态系统,但两者对湿地生态系统作用的贡献率存在差异,目前尚缺乏进一步的研究。本研究基于面向对象分割和目视解译相结合的技术方法,研究了滇西北高原典型湿地纳帕海汇水区内28年来(1987—2015年)的湿地类型、分布及其空间格局的变化特征,并探讨其与当地人为活动的干扰(主要社会经济发展指标)、自然因子(主要气候因子)之间的相互关系。结果表明:(1)湿地总面积共计减少2456.46 hm~2,其中,原生沼泽、沼泽化草甸和草甸面积分别减少了1152.07,1257.72,202.74 hm~2,湖泊面积增加了156.07 hm~2;(2)湿地景观多样性发生显著变化,其中,斑块数量(NP)由1987年的221增加到2005年的299,随后减少到2015年的260;香农多样性指数(SHDI)由1987年的1.81增加到1999年的1.84,随后减少到2015年的1.75;聚集度指数(contagion index)由1987年的52.82减少到1999年的52.02,随后增加到2015年的53.49;(3)湿地分布面积和香农多样性指数与第一、二、三产业值,以及年均温度呈负相关,与降水量呈正相关;斑块数量、聚集度指数均与第一、二、三产业值,以及年均温度呈正相关,与降水量呈负相关;(4)社会经济发展主要指标对湿地面积和景观多样性指数变化的解释度为63.50%,气候因子对其的解释度为36.50%。整体上,人为活动的干扰是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。减缓人为活动对湿地生态系统的过度影响,是当地保护湿地资源、维护湿地生态功能的关键。     

Development of a multimetric plant-based index of biotic integrity for assessing the ecological state of forested,urban and agricultural natural wetlands of Jimma Highlands,Ethiopia

Wetlands are vital natural resources thereby providing ecological and socio-economic benefits to the people. However, anthropogenic activities have seriously changed the ecological conditions of wetlands worldwide, especially in developing nations like Ethiopia. Predominantly, the absence of biomonitoring tool greatly hampers the protection and management of wetlands. Therefore, the objective of this research is to develop a plant-based index of biological integrity for facilitating the management of wetlands. Accordingly, 122 plant species belonging to 37 families were collected and identified from forested, urban and agricultural wetland types and included in the analysis of the plant metrics. Initially, we reviewed and screened 35 potential metrics. Then, we selected four core metrics (% cover of native species, sensitive plant species richness, tolerant plant species richness and% of shrub species richness) using the decrease or increase responses to human disturbances, Mann-Whitney U test and redundant metric test. A trisect-quartile range system using box plots of the reference or impaired sites of wetlands was established to provide values for each core metrics. Then after, we combined the core metrics to develop the plant-based index of biological integrity. Finally, we validated the index by comparing the index response to different wetland types. Additionally, the index was validated based on the measured environmental variables that characterize the human disturbance gradient of wetlands. We found that the plant-based index is robust to discriminate the reference wetlands from impaired wetlands and can also be used as an effective tool for evaluating the long term natural wetland conditions of the Eastern African wetlands in the future.     

湿地退化研究进展

受经济发展、城市扩张、气候变化的影响,湿地退化已经成为全球性现象,是当前国际湿地科学前沿领域的热点。从湿地退化标准、退化特征、退化分级、退化过程、退化机理、退化监测体系、退化评价指标与指标体系、退化监测新技术及其生态恢复理论与技术9个方面系统地介绍了当前湿地退化研究进展。结果表明湿地退化过程、退化机理、退化评价指标体系和退化湿地监测、恢复与重建研究是当前研究的重点,在未来相当长的时间内,全球气候变化、湿地退化的微观过程与机理、湿地生态系统的可持续利用将会是重要的研究方向。最后就我国当前湿地退化研究存在的问题进行了分析,并提出近期湿地退化研究亟待开展的11项研究工作,供我国湿地退化研究工作者参考。