鄱阳湖湿地景观恢复的物种选择及其对环境因子的响应

湿地是重要的生态系统,对人类和野生生物都具有极其重要的价值。由于自然因素的变化和人类活动的干扰,湿地退化严重。近年来,湿地恢复已成为世界环境问题改善的重要工具之一。选择适用的湿地植物是退化湿地恢复的关键途径。本文以鄱阳湖湿地为研究对象,通过专家赋值、野外调查、定位观测等方法,筛选了苦草、野菱、芦苇、苔草等25种鄱阳湖常见植物作为湿地景观恢复的优先物种。对苦草、黑藻、菹草、菖蒲、芦苇等5种植物对环境因子的响应进行观测。结果表明,苦草在清水环境130-140cm处的生长最好;黑藻在清水环境中100-110cm处的生长最好;菹草在不同水深(50-160cm)下都能够生长,菹草高度随水深增加而增加;菖蒲具有一定的耐淹能力(< 80cm),但完全淹水(水深100-120cm)明显影响到菖蒲根状茎萌发、幼苗生长和生物量的积累;芦苇根状茎萌发对水深要求严格,土壤要湿润且透气性良好才是芦苇萌发的最好条件,芦苇根状茎萌发前淹水超过20 cm其萌发将会受到明显抑制,淹水超过30 cm则无法萌发。通过对沉水植物的透明度研究表明,植物对水质的透明度都有一定的要求,透明度较好更利于湿地植物的生长发育。     

鄱阳湖典型湿地土壤微生物活性对季节性水位变化的响应

为探究湿地土壤微生物对季节性水位变化的响应关系,以鄱阳湖湿地土壤为研究对象,在2014年3、6、10及2015年1月4个季节采集了3个不同高程样带的土壤样品,对土壤微生物基础呼吸、生物量及胞外酶等活性进行了测定。研究结果表明:(1)季节性水位变化不仅显著改变了土壤有机碳、溶解性有机碳、有效磷等含量,也使得微生物量碳和4种水解酶β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶活性表现出夏冬季较高、秋季最低的动态变化,而2种氧化酶酚氧化酶和过氧化氢酶的表现正好相反。(2)水位高程和地上植被类型同样对土壤微生物产生了显著影响,表现为南荻样带有较高营养元素含量和微生物活性。(3)一些土壤理化指标(含水量、铵态氮、有机碳、有效磷等)与微生物活性(微生物量、基础呼吸、酶活)显著相关;季节水位变化对微生物活性的影响大于高程差异。研究结果表明水位波动对湿地土壤微生物活性产生了重要影响,鄱阳湖水文节律的改变将影响到湿地土壤的正常生态功能。     

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。     

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.     

鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化

湿地洲滩植物物种多样性及生物量是反映湿地生态系统状态的重要指标,也是揭示水位变化下湿地生态系统响应机理的重要途径。基于鄱阳湖湿地野外调查和实验分析数据,利用α和β物种多样性指数,初步探讨了鄱阳湖湿地洲滩植物物种多样性及地上部分生物量的空间分布特征及其差异性。结果表明,鄱阳湖湿地洲滩植物物种多样性随高程变化的差异性显著(P0.001),蚌湖和泗洲头在高程14—15 m的指数较大,表明这一高程范围内与其他高程范围内的物种更替比较显著,而战备湖和北深湖在高程15—16 m的指数较大,表明这一高程范围内与其他高程范围内的物种更替比较显著,而常湖池的指数变化不明显,表明常湖池各高程范围内的物种更替较小。鄱阳湖湿地洲滩植物年地上生物量的空间差异性较为复杂,与湿地高程呈现单峰曲线关系,即随湿地高程增加而增加,到达一个峰值后开始减少。同一高程范围内下,洲滩前缘与碟形湖泊的物种多样性与地上生物量差异显著(P0.05),前者最高值在高程13—15 m,后者最高值在高程14—17 m。     

鄱阳湖水体淹没频率变化及其湿地植被的响应

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素。基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000—2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应。研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈"南低北高",同时具有大小不一的"斑块式"空间分布特征;(2) 15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的"n"形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多。(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变。     

厦门滨海湿地景观格局变化研究

选取了厦门市1986年,1993年和2003年三个时期遥感影像解译数据作为基本信息源.在ArcGIS支持下,应用GIS技术获取滨海湿地基本数据,通过对景观格局指数的计算和分析,对过去17年间厦门滨海湿地的景观格局变化特征进行了研究.结果表明:湿地总面积呈下降趋势,由1986年的419.764km²下降至2003年的394.237km²,湿地斑块数量由1986年的810块增加至2003年的1092块.湿地景观破碎度不断增加,而研究区域湿地景观多样性指数和均匀度指数则下降.     

三江平原流域湿地景观多样性及其50年变化研究

基于统一的湿地景观分类系统 ,利用遥感和 GIS技术 ,选择两个典型流域为研究单元 ,通过对比定量研究了 5 0年来流域湿地景观多样性的变化过程 ;分析了湿地景观多样性变化对生态系统多样性和群落多样性的影响以及与面积的关系 ;探讨了流域地貌类型对湿地景观多样性形成的影响以及地貌多样性与湿地景观多样性之间的关系 ;通过湿地多样性指数分析发现湿地景观多样性受人类影响的阶段性变化特征 ,为流域湿地保护和退化生态系统的恢复提供定量分析依据     

城市化背景下近30年武汉市湿地的景观变化

以1978—2007年6期Landsat TM(MSS)影像为基础数据,分析了城市化背景下武汉市湿地景观近30年的动态变化规律。结果表明：武汉市湿地景观面积逐年减少,平均年减小量为1655.79 hm²,年下降率为0.89%,其中1991—2002年湿地景观的年变化率高于武汉市湿地景观近30年间的年平均变化率,与建成区面积变化相对应;研究期内武汉市自然湿地面积减少,人工湿地面积略有增加;湖泊湿地是武汉市湿地景观的主要类型,其面积下降速度最快,是武汉市湿地景观面积减少的直接因素,人工湿地面积的增加并未改变武汉市湿地面积减少的趋势;快速城市化使武汉市湿地景观表现出斑块密度和景观破碎度逐渐增大、分维数逐渐减小、连通性降低的趋势。虽然保护性法律法规的实施遏制了湿地萎缩的速度,但并未改变湿地面积下降的趋势,因此,应进一步加强武汉市湿地保护与规划,并着重开展河流和湖泊湿地的保护。     

鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应

淡水湖泊湿地中,水文条件是影响湿地植物分布和生长发育的关键因素,研究特定湿地植物种群与水文变化之间关系,对于认识湿地植被格局形成及进行湿地生态调控与恢复具有重要意义。选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草(Carex cinerascens)种群作为研究对象,基于野外实地观测数据,研究不同高程带灰化苔草春草种群生产力特征及其对水文变化的响应。结果表明:春草生长季内各高程带灰化苔草种群变化规律基本一致,但其生长发育过程对水文条件产生差异性反应,长期连续水淹和半水淹条件抑制灰化苔草的生长,而间歇性半水淹和未水淹条件则促进灰化苔草伸长生长和生物量积累;生长初期灰化苔草通过储水策略应对水分缺乏形成的干旱胁迫,而生长末期则通过增加干物质含量来应对淹水胁迫;灰化苔草定植与生长发育需要一定的水文条件,淹没期平均水深3.70—2.78 m、淹没频率42.08%—43.17%、平均距湖水面高度-0.23—0.77 m的水文环境更有利于灰化苔草的生长发育。研究结果可为未来鄱阳湖湿地植被保护和湖泊水位调控提供重要参考依据。     

鄱阳湖湖岸带景观变化

湖岸带是水陆生态系统过渡带,是人类活动最集中的区域之一,也是生态系统较为脆弱的区域。湖岸带具有重要的生态功能,湖岸带研究对于湖泊湿地生态系统保护具有重要意义。利用1995年,2000年,2005年和2010年4个时期的同水位条件下鄱阳湖湿地湖岸带遥感影像,对鄱阳湖湖岸带的景观进行了研究,结果表明,鄱阳湖湖岸带各种景观类型的面积变化显著,2010时期的水体面积较1995年、2000年和2005年时期减少近100km~2,绿地面积2010年较1995年减少近500km~2,建设用地和裸地面积2010年较1995年增加700km~2以上。景观指数变化明显,景观斑块数量逐年上升,最大斑块面积逐年减小,周长面积分形指数逐年加大,辛普森和香浓景观多样性指数逐年增大,表明湖岸带景观破碎化程度逐年加强。通过遥感影像解译结果综合分析,鄱阳湖湖岸带建设用地和裸地增加主要表现在沙化土地面积、交通建设用地面积和居民建筑建设用地的增加有关。     

近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用变化及生态系统服务价值

滨岸缓冲带作为湖泊生态系统的重要组成部分,研究其土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）对维持湖泊水安全和生物多样性具有重要意义。基于1988-2018年间7期Landsat遥感卫星影像数据,采用土地利用相关分析、ESV当量因子估算等方法,深入分析了鄱阳湖滨岸缓冲带近30年土地利用时空演变特征及ESV变化。结果表明：（1）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用类型逐渐形成了以耕地为主导,林地、草地、水域、建设用地等主要地类占比相对均衡的格局。耕地面积明显增加,增幅为21.48%;建设用地和林地面积增幅分别为542.90%和326.23%,耕地、水域、草地是二者面积增加的主要来源;草地面积出现明显减少,幅度达66.79%,主要转变为林地、耕地和水域;水域和未利用地面积出现小幅减少。研究区内,南昌县综合土地利用动态度以1.81%高于其他11个区（县）,土地利用较其他区（县）出现更大的变化。（2）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带生态系统服务价值总体呈现先上升后下降的趋势,总损失25.54亿元,降幅为24.18%;各类ESV的变化趋势与各土地利用类型面积变化的趋势相似,其中水文调节为研究区内最主要的生态服务功能,占总ESV的66.03%。（3）水域和草地对ESV变化的贡献率最大,是鄱阳湖滨岸缓冲带ESV变化的主要影响因素;水域面积减少是导致滨岸缓冲带ESV下降的主要原因。总体而言,修复和保护滨岸缓冲带内的水域和草地对维持鄱阳湖生态系统生物多样性和服务功能具有重要作用,对周边乃至长江中下游地区的生态环境保护亦具有重要意义。     

鄱阳湖湿地土壤水稳定同位素变化特征

土壤水稳定同位素组成的时空变化反映了区域降水与前期水分的混合及蒸散发过程。2013年7-9月对鄱阳湖湿地保护区3个断面不同土地覆盖下0-2 m剖面土壤水进行分层采样,以及采集修水和贛江的河水,测定其氢、氧稳定同位素,分析土壤水稳定同位素沿土壤剖面的变化规律、土壤水运动机制及其主要补给来源。研究结果表明,鄱阳湖采样区3个断面土壤水同位素δ~(18)O值变化范围-10.63‰—-1.17‰,其中7月份的土壤水δ~(18)O均值最小,8、9月份土壤水δ~(18)O均值相对较大。表层(0-60 cm)土壤水同位素富集可能因为蒸发作用,深层土壤水同位素组成变化因降水入渗与前期水分混合作用。不同土地覆盖表层土壤水同位素变化较大,随着深度的增加,同位素变化减少。从水分溯源上,断面一的土壤水同位素组成主要受降水的影响,断面二的土壤水同位素组成主要受赣江和降水的影响,而断面三则主要受鄱阳湖水体和降水的影响。研究结果可为鄱阳湖区域地下水资源的评价提供参考     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标.结果表明：1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

基于景观尺度下的鄱阳湖湿地浅层土有机碳的空间特征

湿地土壤有机碳研究是全球碳循环研究的基础性工作, 对于准确评估湿地固碳增汇和全球温室气体减排都具有重要意义。以鄱阳湖国家自然保护区为研究区域, 选择六种景观类型(湿地洲滩景观包括受人工控制的碟形湖泊常湖池、半人工控制的碟形湖泊蚌湖、不受人工控制的洲滩前缘泗洲头以及岗地景观包括林地、田地和菜地), 湿地洲滩景观在各1 m高程(泗洲头和蚌湖采样高程10-17 m, 常湖池采样高程12-17 m)内的浅土壤采取3个土壤样品, 岗地景观浅层土壤各采取3个土壤样品, 分析浅层土壤有机碳含量。结果表明, 鄱阳湖不同景观类型的浅层土壤有机碳含量差异性显著。湿地洲滩浅层土壤(特别是0-10 cm土层)的有机碳随高程梯度变化呈现倒U型变化, 即低海拔与高海拔土壤有机碳的含量较中海拔土壤有机碳的含量低, 泗洲头洲滩土层0-10 cm的有机碳含量最高值出现在13-14 m高程, 其中0-10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为1.56-12.29 g·kg-1, 10-20 cm土层的土壤有机碳含量变化值为0.96-8.19 g·kg-1; 蚌湖洲滩土层0-10 cm的有机碳含量最高值出现在14-15 m高程, 其中0-10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为6.36-23.32 g·kg-1, 10-20 cm土层的土壤有机碳含量变化值为4.14-8.88 g·kg-1; 常湖池洲滩土层0-10 cm的有机碳含量最高值出现在16-17 m高程, 其中0-10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为6.51-18.91 g·kg-1, 10-20 cm土层的土壤有机碳含量变化值为3.83-10.05 g·kg-1。岗地浅层土壤有机碳(特别是0-10 cm土层)田地的土壤有机碳含量最高, 菜地土壤有机碳含量最低。比较六种景观类型的浅层土壤有机碳含量, 泗洲头洲滩浅层土壤有机碳含量最低, 蚌湖洲滩浅层土壤有机碳含量最高。六种景观类型的浅层土壤有机碳含量呈现一致的现象是土层0-10 cm的机碳含量明显高于土层10-20 cm的有机碳含量, 说明鄱阳湖国家自然保护区内土壤有机碳含量主要富集在土壤浅层的特征。土壤pH值对湿地土壤有机碳呈显著负相关性, 而土壤含水量、地上部分生物量与土壤有机碳呈显著正相关性。     

鄱阳湖沉水植物区不同深度土壤甲烷排放对温度水分变化的响应

采集鄱阳湖沉水植物区0-10 cm和10-30 cm土壤样品,通过设置2个温度（18℃和28℃）和2个水分（淹水2 cm和土柱取出水面后的实际土壤水分含量）处理组合,进行持续2年的甲烷（CH₄）排放室内培养实验,以探讨不同深度土壤CH₄排放对温度、水分变化的响应差异,以及温度、水分和土层对湿地土壤CH₄排放的交互影响。结果表明：0-10 cm和10-30 cm土壤CH₄排放速率变化范围分别为0.01-3.63 μgCH₄-C kg^-1d^-1、0.02-1.99 μgCH₄-C kg^-1d^-1;均值分别为0.72和0.15 μgCH₄-C kg^-1d^-1。温度、水分和土层3因素及其交互作用均对土壤CH₄排放有显著影响（P<0.01）,且土层的影响最大。两水分处理下的CH₄排放对温度变化的敏感性均表现为0-10 cm（Q₁₀为1.78、3.26）高于10-30 cm土层（Q₁₀为1.04、1.08）。CH₄平均排放速率及累计排放量均表现为0-10 cm显著高于10-30 cm土层,且培养前期高于培养后期,显示基质有效性对土壤CH₄排放的重要影响。     

Temporal and spatial changes in macrozoobenthos diversity in Poyang Lake Basin,China

Poyang Lake plays a significant role in maintaining and replenishing the macrozoobenthos biodiversity in the middle Yangtze River. However, due to human activities and natural factors, the habitat of Poyang Lake has been seriously degraded, resulting in a decline in macrozoobenthos biodiversity. Here, we analyzed the effect of human activity and environmental elements change on the diversity of macrozoobenthos based on a systematic investigation of Poyang Lake Basin in 2016–2017. The current species richness, density, and biomass of macrozoobenthos were lower than those in the historical period. At the same time, the community structure of the macrozoobenthos assemblage exhibits significant temporal and spatial differences. In addition, the spatial turnover component was the main contribution to beta diversity, which indicated that a number of protected areas would be necessary to conserve the biodiversity of macrozoobenthos. Water depth, dissolved oxygen, water velocity, and chlorophyll‐a were significantly correlated with macrozoobenthos distributions and assemblage structure based on RDA. These results indicated that human activities have seriously destroyed the macrozoobenthos habitat and led to the decline in macrozoobenthos diversity. Therefore, habitat restoration and the conservation of macrozoobenthos have become urgent in Poyang Lake Basin, and an integrated management plan should be developed and effectively implemented.     

不同水位下拟建鄱阳湖水利枢纽对食块茎鸟类栖息地适宜性的影响研究

鄱阳湖为亚洲最大的候鸟栖息地,近十余年发生了枯水期提前且延长及湖区生态环境日益恶化的问题,对于此问题江西政府提出了一种科学的工程措施--鄱阳湖水利枢纽（简称枢纽）。然而,枢纽对越冬候鸟栖息地的影响尚无定量研究。以鄱阳湖食块茎鸟类--白鹤（Grus leucogeranus）、白枕鹤（Grus vipio）和小天鹅（Cygnus columbianus）的栖息地为研究对象,利用3S技术结合生态学知识,在ArcGIS平台上搭建了食块茎鸟类栖息地适宜性评价模型,使用二维水动力模型联合适宜性评价模型,生成鄱阳湖在兴建枢纽前、后的食块茎鸟类栖息地适宜性分布图。选取工程调度时期水位相对稳定时段,以鄱阳湖无枢纽状态下星子水位为基础,探究鄱阳湖在不同水位时,有拟建枢纽和无拟建枢纽状态下食块茎鸟类的栖息地适宜性的变化,定量分析拟建枢纽对候鸟栖息地适宜性造成的影响。研究发现：枢纽的调度规则具有一定的科学性,水位调度方案对湖泊食块茎鸟类越冬初期栖息产生的影响较小,但会牺牲一部分越冬后期适合食块茎鸟类栖息的区域。拟建枢纽选址处至都昌站的食块茎鸟类栖息地适宜性受枢纽的负面影响最为显著,各级自然保护区之中,北部省级候鸟自然保护区受其负面影响最大,此保护区将减少18.01-39.80 km²适合食块茎鸟类栖息的面积。但是枢纽的运行能增加湖泊土壤水含量,使食块茎鸟类更易于觅食,且能增加喜食块茎鸟类的食物丰富度。本研究可为为今后鄱阳湖湖区水环境规划和水生态管理维护提供一定的科学参考。