三江平原沼泽湿地景观空间格局变化

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。这一研究可为环境资源的合理管理提供有价值的资料,已成为景观生态学研究的核心之一。通过选取斑块连接指数、分布质心和扩展等模型,来表征三江平原沼泽湿地景观近20a来空间格局变化情况。结果表明：（1）三江平原沼泽湿地的破碎化较为严重,斑块数量增加了46％,斑块密度净增加2倍。与1980年相比,1996年最大斑块面积缩小了63.57％,最大斑块周长缩短了52.47％。（2）三江平原沼泽湿地斑块间隙在不同时期都较大,且随着沼泽湿地面积的减小和斑块数量的增加,其斑块间隙越来越大,进一步说明沼泽湿地的破碎化较为厉害。（3）1980-1996年间三江平原沼泽湿地的分布质心向西南方向偏移了7.05km,1996-2000年向西北方向偏移了6.01km。（4）1980、1996、2000年三江平原沼泽湿地的扩展度分别接近于14.222、11.101和11.262。其值都远大于1,说明斑块形状与圆形相差较大,形状不规则。近20a来,人类活动对沼泽湿地空间格局变化的影响程度较大,1980-1996年尤为明显,而在1996-2000年,由于采取了保护措施,其影响程度开始变弱。     

基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有独特的生态结构与功能,蕴含的丰富资源为人类生存与发展提供了物质保证.湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,湿地景观格局研究是湿地生态学领域研究的热点问题,目前RS和GIS技术的结合已成为湿地景观格局变化研究的重要途径和手段.本文从RS和GIS技术支持下的湿地景观格局研究方法、湿地景观格局指数和湿地景观格局演变驱动力等方面综述了国内外湿地景观格局变化的研究进展,探讨了RS和GIS技术相结合在湿地景观格局变化监测研究、湿地景观格局指数选取与应用以及自然和人为共同作用的驱动机制问题中的应用,指出目前研究中存在的不足,并对未来的研究进行了展望.     

横断山区草本沼泽湿地水体氮含量空间分布特征

草本沼泽是横断山区重要的湿地类型,为探明横断山区草本沼泽湿地水体中总氮、硝氮和氨氮的空间分布特征及其控制因素,于2014—2017年在横断山区对典型草本沼泽湿地开展水样采集和分析工作,同时收集降水量、地表大气温度、水温、水深、人口数量、GDP、家畜数量等环境数据。结果表明：1）横断山区草本沼泽湿地水体中总氮含量表现出明显的纬向地带性和垂直地带性：总氮含量随纬度和海拔增加而下降,水温是控制这种地带性特征的主要因素。同时,随经度增加,水体中总氮含量也显著增加,社会经济发展因素是导致这种分布特征的主要原因;2）横断山区沼泽湿地水体中硝氮和氨氮含量在海拔梯度上的变化趋势不明显;3）随经度和纬度增加,沼泽湿地水体中硝氮含量逐渐增加,导致这种现象的主要原因是水深和水温;4）随经度增加,沼泽湿地水体中氨氮的含量逐渐增加,但氨氮含量与自然环境因素和社会经济发展因素均无显著相关性。     

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。     

天津湿地景观格局动态变化

以天津1999、2003、2007年的3期TM影像为数据源,获得天津湿地类型转移概率矩阵,然后利用CA-Markov模型模拟预测天津湿地景观格局动态变化.结果表明:天津湿地总面积先增加后减少,总面积从1999年的3120.89 km2增加到2007年的3281.34 km2;2015年增加到3297.43 km2;从2015年到2023年减少到3285.78 km2.自然湿地所占比重一直减少,从2007年的33.0％减少到2023年的30.2％,人工湿地比重则增加到69.9％.选取20个变量指标归纳为两大类建立驱动因素指标体系,对湿地景观变化的驱动力分析表明:第一主成分主要与GDP、人均GDP、全市财政收入、第二产业产值比例、总人口、非农业人口、货物周转量、客运周转量、港口吞吐量有较大正相关性,与第一产业产值比例、第三产业产值比例、耕地面积等有较大负相关性.     

东北黑土区小流域农业景观结构与土壤侵蚀的关系

以黑土侵蚀区的拜泉县双阳河流域为案例,提取地形和土壤类型相对接近的30个上游子流域作为分析样本。以遥感、GIS和FRAGSTATS软件为平台获得景观格局指数,运用基于GIS的RUSLE模拟土壤侵蚀,通过相关性分析和多元回归研究景观指数与侵蚀模数的呼应关系。从而探讨土地利用调整和流域综合治理下的景观结构特征对土壤侵蚀的影响,为当地或同类地区土地利用规划和侵蚀治理提供科学参考。结果表明：顺坡垄农田面积百分比、景观聚集度与土壤侵蚀模数显著正相关,灌木林地、草地面积百分比、香农多样性指数与土壤侵蚀模数显著负相关。9个结构因子与土壤侵蚀模数的复相关系数（R=0．931）大于单因子相关系数,多个景观结构因子综合地影响了土壤侵蚀,且达到高度相关。研究区侵蚀强度较轻,但大于东北黑土区土壤容许流失量标准。农田是土壤水蚀的主要景观要素,同时也是水土保持的主战场。增加灌草地斑块、实施农田保护性耕作等将是该流域继续控制土壤侵蚀的有效办法之一。     

鄱阳湖湿地水位变化的景观响应

根据《湿地公约》和《全国湿地资源调查技术规程(试行)》关于湿地内涵和界定条件,利用现代遥感技术和地理信息技术,提取鄱阳湖湿地面积为3886km²。在此基础上,利用多时段遥感影像,分析了湿地在相似水位条件和不同水位条件下的景观变化。结果表明,在相似水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化主要表现为居民地和裸地面积增加,水域面积变化不明显;在不同水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化比较显著。景观变化驱动力分析表明,湿地水位变化是湿地景观变化的主要因素。     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

三江源区沼泽湿地退化过程中植被变化特征及评价指标体系

湿地退化评价指标体系研究是湿地退化研究的重要科学问题,该研究以隆宝高寒沼泽湿地为例,分析了不同退化程度湿地植被的变化特征,并利用主成分分析法以多个植被指标构建了湿地退化的植被评价指数。结果表明：(1)随着湿地退化程度加剧,沼生植物重要值减小,湿中生植物重要值增大,植物群落由小苔草(Carex parva)群落向藏嵩草(Kobresia tibetica)群落演替。(2)随着湿地退化程度加剧,物种多样性指数、均匀度指数和丰富度均逐渐增大,其中,重度退化阶段与未退化阶段间差异显著(P<0.05)。(3)地上生物量随着湿地退化显著降低(P<0.05),而地下生物量则呈先增加后降低的变化趋势,其中,在10~20 cm和20~30 cm土层,重度退化阶段与轻度退化阶段间均差异显著(P<0.05)。(4)主成分分析显示,9个植物群落指标简化为第1和第2主成分,累计解释量达91.7%。第一主成分上盖度、地上生物量、沼生植物重要值和中生植物重要值具有较高载荷,达0.9以上,对于湿地退化的指示性较好。(5)不同退化阶段的湿地植被评价指数(SVEI)分别为,未退化阶段-3.23～-1.98,轻度退化阶段-0.54～0.51,重度退化阶段2.15～3.26。研究认为,利用多个植被指标构建的湿地退化植被评价指数可以很好地指示隆宝湿地的退化程度,且湿地植被评价指数值越大,湿地退化越严重;不同退化程度湿地的植被评价指数阈值为：未退化阶段SVEI<-1,轻度退化阶段-1≤SVEI≤1,重度退化阶段SVEI>1。     

三江平原典型沼泽湿地氧化亚氮通量

2002～2004年利用静态箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型(常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和常年土壤过湿的灌丛湿地)进行了为期两年半的N₂O现场观测研究.结果表明,三江平原3种类型湿地N₂O通量均有明显的季节变化和年际变化,一般在非冰冻期表现为排放,冰雪覆盖期表现为微弱的吸收.生长季的N₂O通量以灌丛湿地N₂O排放通量最大,毛果苔草沼泽最小.全年平均N₂O交换通量: 毛果苔草沼泽为53.928 mg·m^-2·yr^-1,小叶章湿地为21.408 mg·m^-2·yr^-1,灌丛湿地为657.120 mg·m^-2·yr^-1,证明沼泽湿地是大气N₂O的源.3种类型湿地生长季N₂O通量无明显的日变化,与温度的相关性不大.     

1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力动态及其对全球变化的响应

东北多年冻土区作为高纬度寒区之一,对全球变化较敏感.本文基于AVHRR和MODIS两种遥感数据源的归一化植被指数,应用CASA模型对1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力(NPP)进行模拟.结果表明:1982-2009年,东北多年冻土区年均气温、年太阳辐射总量和年日照时数显著上升,年降水量显著下降,CO2浓度及其年增长率显著增大;植被年NPP呈显著的先增加后降低趋势,变化分异节点在1998年.研究期间,东北多年冻土区植被年均NPP总量为623 g C·m-2,植被年NPP空间分布差异明显.降水是该区生长季植被生长的主要影响因子,植被NPP对气候变化响应的空间异质性明显.土地利用变化通过改变土地覆被状况使植被NPP发生变化,影响了植被NPP的时空分布特征,植被NPP与CO2浓度呈显著正相关.多年冻土退化对植被NPP的影响随着各区域环境的不同而有所差异.多年冻土区植被NPP与年均地温呈显著正相关,与年最大冻土深度呈负相关.     

1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力动态及其对全球变化的响应

东北多年冻土区作为高纬度寒区之一,对全球变化较敏感.本文基于AVHRR和MODIS两种遥感数据源的归一化植被指数,应用CASA模型对1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力（NPP）进行模拟.结果表明： 1982-2009年,东北多年冻土区年均气温、年太阳辐射总量和年日照时数显著上升,年降水量显著下降,CO₂浓度及其年增长率显著增大;植被年NPP呈显著的先增加后降低趋势,变化分异节点在1998年.研究期间,东北多年冻土区植被年均NPP总量为623 g C·m^-2,植被年NPP空间分布差异明显.降水是该区生长季植被生长的主要影响因子,植被NPP对气候变化响应的空间异质性明显.土地利用变化通过改变土地覆被状况使植被NPP发生变化,影响了植被NPP的时空分布特征.植被NPP与CO₂浓度呈显著正相关.多年冻土退化对植被NPP的影响随着各区域环境的不同而有所差异.多年冻土区植被NPP与年均地温呈显著正相关,与年最大冻土深度呈负相关.     

长白山露水河林业局森林景观格局动态

基于1987、1995、2003年长白山露水河林业局森林资源二类调查资料,利用ArcGIS和FRAGSTATS等软件,在景观水平和斑块水平上分析了1987-2003年该区景观格局变化及其与森林经营机制之间的关系.结果表明：研究期间,研究区森林景观破碎化程度加剧、景观异质性程度加大;1987-2003年,研究区斑块数增加979块,最大斑块面积比例逐渐下降,由1987年的28.7%降至2003年的12.7%;由于经营方式的转变,该区景观基质由1987年的阔叶混交林转变为1995年后的混合景观基质;景观破碎化程度在1995-2003年的变化趋势较1987-1995年有所减缓;期间,该区阔叶混交林的平均斑块面积下降最多、边界分割程度最高,表明天然次生林受人类干扰最大.     

基于遥感数据的晋陕蒙交汇区景观格局定量分析--以东胜幅1/25万TM影像分析为例

以1996年8月份东胜幅1/25万TM影像数据为例,借助Arc/Info和Arc/view软件,对其景观进行了分类,并形成景观分类图,共分为9类景观类型.用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了各类景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上计算了相应的参数和景观指数,定量地揭示了整个景观格局与类型特征.并构建了反映景观破碎化程度的一个指数--斑块密度指数(PD2).     

近40年东北地区陆栖脊椎动物种群数量及其生境变化评估

生物多样性是生态平衡维持和生态过程与功能实现的基础,东北地区是我国乃至全球生物多样性最为丰富的地区之一。为研究和探讨东北地区陆栖脊椎动物种群数量与生境变化之间的关系,利用物种调查数据和生境遥感观测数据,以地球生命力指数、生态系统面积和破碎度等指示性指标,综合评估了近40年东北地区陆栖脊椎动物种群数量及其生境变化。结果表明:1970—2010年,东北地区陆栖脊椎动物种群数量下降了近70.1%,森林脊椎动物种群数量减少了近80.9%,草原和荒漠生态系统脊椎动物种群数量增加了近180.9%。1980—2010年,湿地物种种群数量减少了近75.7%。1980—2015年期间,农业和城镇建设用地增幅分别达到25.2%和32.3%,不断挤占和蚕食着自然生态空间,致使自然生境面积不断减少,减幅约为8.0%。自然生境景观破碎化程度总体呈现加重趋势,尤其是森林生境,破碎化指数增加约42.7%。但是,2005年之后,自然生境景观破碎化程度加重趋势趋缓,与2005年之后脊椎动物种群数量减少幅度减缓趋势一致。森林砍伐、人口增长、城镇化、交通建设等造成的自然生态系统破碎度增加和栖息地质量下降对大型兽类影响比较显著。     

长白山森林景观边界动态变化研究

通过野外调查、遥感和地理信息系统相结合的方法来研究长白山森林景观边界的动态变化规律,并通过相关性分析,探讨了长白山森林景观破碎化过程和景观边界指数变化的关系。首先对遥感影像进行计算机分类,其次,构建了描述景观边界的指标体系,再次,从景观边界的长度、密度、对比度、形状和多样性5个方面,对长白山森林景观边界的动态在景观类型尺度和景观尺度上进行分析。结果表明,在20多年的时问内,苔原面积减少了3694．8hm^2,云冷杉林的面积减少了130482．03hm^2,阔叶红松林面积增加了41610．4hm^2,岳桦林面积增加了66978hm^2．由于森林砍伐和毁林造田以及其它人类活动(如旅游)的影响,长白山森林景观的破碎化程度趋于增加,景观边界形状趋于复杂景观破碎化过程和景观边界指数变化的相关性分析证实了可以用景观形状指数(LSI)、对比度加权边界密度(CWEI))、边界加权总长度(TEGT)、加权景观形状指数(LSI-WGT)的变化来指示森林景观的破碎化程度。景观边界形状指数的大小还可以用来反映人类活动对景观的影响程度。最后,针对目前长白山森林景观破碎化程度趋于增大的情况,建议采取积极措施,防止长白山森林景观的进一步破碎化,以便更好地保护天然林。     

Effects of landscape changes on mammalian assemblages at Izta-Popo Volcanoes, Mexico

Rapid habitat transformation calls for efficient methods to lead conservation efforts. For this reason, landscape analysis is becoming a major issue in biodiversity conservation. In Mexico, as in many parts of the world, management strategies are scarce so that biodiversity depletion processes continue. This is the case on the Izta-Popo volcanoes, which harbour over 10% of the total Mexican mammalian species within ca. 0.02% of the surface of Mexico. The present paper aims at assessing the effect of landscape dynamics on mammalian assemblages through a RS/GIS modelling approach. A database including all mammalian species recorded in the region from 1839 up to 1997 was compiled. The records, at genus level, were linked to land cover classes obtained from TM Landsat satellite images taken in 1986 and 1997. Land cover and habitat changes were analysed through a statistical analysis by crossing land cover maps of 1986 and 1997 which were transformed into habitat richness types. Major changes from high to medium and medium to low habitat richness classes prevail in the area. This reduces the resilience of the natural landscapes and increases the threats for most mammalian species. From a landscape ecological perspective, the present paper demonstrates the importance of the area as a unique mosaic of mammalian assemblages.     

1982～2003年东北地区植被覆盖变化特征分析

利用1982~2003年GIMMS-NDVI数据集和GIS技术,结合多种统计分析方法,定量分析了东北地区植被覆盖时空变化规律。结果显示:(1)1982~2003年东北地区森林、草地和农田植被年内变化曲线均为单峰型,峰值都出现在夏季,森林植被年内NDVI变化曲线峰值最高,农田次之,草地最低。(2)22年期间,森林植被覆盖呈下降趋势;草地和农田植被覆盖总体亦呈下降趋势,但西辽河平原草地和松嫩平原农田植被覆盖呈上升趋势;相同植被类型比较,长白山东北部林地、西辽河平原草地、松嫩平原农田植被覆盖均比较稳定。(3)1982~2003年,东北地区植被覆盖总体呈缓慢下降趋势,其中1982~1992年,东北地区植被覆盖呈增加趋势,植被覆盖增加的面积为545 435 km2,占东北地区总面积的43.91%;植被覆盖减少面积为96 491 km2,占总面积的7.77%;1993~2003年,东北地区植被覆盖呈减少趋势,植被覆盖减少的面积为626 839 km2,占东北地区总面积的50.45%,植被覆盖增加的面积较少,仅为27 025 km2,占总面积的2.18%,且呈零星分布。研究表明,人类活动和自然因素的变化是东北地区植被覆盖下降的主要原因。     

中国东北地区近50年净生态系统生产力的时空动态

东北地区处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,研究东北地区净生态系统生产力对气候变化的响应,对阐明北半球中高纬度陆地生态系统碳源汇格局具有重要意义。基于CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and Atomasphere)模型,对1961—2010年东北地区净生态系统生产力NEP的时空格局及变化趋势进行分析,并探讨了气候变化与区域碳源汇的关系。结果表明:(1)1961—2010年,东北地区年NEP总量在-0.094PgC/a—0.117PgC/a之间波动,年平均0.026PgC/a,占全国NEP总量的15%—37%。过去50年东北区域NEP没有明显的线性变化趋势,20世纪80年代碳吸收量最高,20世纪90年代后碳吸收量开始下降。(2)东北地区NEP的空间分布呈现出东部高,西部和中部低,北部高,南部低的空间格局。过去50年来,碳源区向大气释放的碳量在减少,碳汇区从大气吸收的碳也在减少。(3)NEP的年际变化与温度呈负相关(r=-0.343,P0.05),与降水呈显著正相关(r=0.859,P0.01),东北地区NEP和年降水量的变化规律基本一致,即同期上升或达到最高值,温度和降水共同作用导致东北地区NEP的年际变化,而年降水量的变化对NEP年际变化起主要作用。在空间上,东北地区NEP与降水呈极显著正相关(P0.01)的面积占研究区域总面积的91.5%,与温度呈显著负相关(P0.05)的面积占31.6%,降水也是决定NEP空间分布的最主要因子。(4)升温伴随降水增加导致1961—1990年NEP呈增加趋势,而其后升温伴随降水减少则是近20年东北区域碳汇能力减弱的重要原因。