盐城自然保护区人工湿地及其生态效益研究初报

盐城沿海滩涂即盐城国家级自然保护区,根据海涂演变规律、演变趋势及滩涂湿地２与自然保护的迫切需要,保护区管理处经研究论证后,在核心区边缘地带试验建立了２２０公顷的人工湿地生态系统,从而改善了自然生态环境,促进了生物多样性的保护与发展。通过对建成后人工湿地水鸟的分布动态调查,结果表明它已产生了初步的生态效益。     

基于极坐标定位的丹顶鹤多尺度越冬生境选择研究——以江苏盐城自然保护区为例

丹顶鹤作为湿地环境的指示物种,其种群数量逐年下降引起了野生动物保护工作者的广泛关注。近年来,随着研究的深入,鸟类生境选择具有多尺度特征的观点逐渐成为研究者的共识。江苏盐城自然保护区是丹顶鹤大陆西线种群最重要的越冬栖息地,选择该区域进行多尺度越冬生境选择研究对于丹顶鹤保护具有重要的现实意义。基于遥感影像和丹顶鹤越冬分布的调查,本文用极坐标的方法在GIS软件中对丹顶鹤分布定位进行制图。借助Arc GIS 10.2和fragstats 4.2软件,从点缓冲、景观和区域3个尺度系统分析丹顶鹤越冬生境多尺度利用特征。在点缓冲尺度上,通过缓冲分析和叠置分析描述丹顶鹤生境利用的强度,发现丹顶鹤连续利用生境和经常利用生境的植被类型是碱蓬,偶尔在芦苇中活动,偏好生境区植被覆盖度在30%以下,植被高度在60 cm以下。在景观尺度上,丹顶鹤偏好程度较高的前三类生境为芦苇沼泽、碱蓬沼泽、明水,对互花米草沼泽具有负向选择。在区域尺度上,受道路和土地利用干扰影响,丹顶鹤主要分布于保护区核心区的低干扰区域;除了干扰之外还与生境面积、生境破碎程度密切相关。综合三个尺度,研究得出丹顶鹤生境选择具有明显的多尺度利用特征,丹顶鹤保护需要考虑多尺度生境保护问题。     

盐城自然保护区的缓冲带设计——以丹顶鹤为目标种分析

自然保护区缓冲带的设计涉及生态、地形地貌等自然因素和社会、经济等因素。据此提出科学设计缓冲带的方法。根据外界因素对核心区影响程度的不同,将核心区外界分为不同区段分别进行缓冲带的设计;运用ＡＨＰ法,通过对核心区外界影响因素的分析,确定不同区段缓冲带的宽度。通过对盐城自然保护区的缓冲带设计,证明该方法具有较强的科学性及可操作性。     

湿地功能评价的尺度效应——以盐城滨海湿地为例

湿地功能与空间尺度大小有着密切的联系,研究湿地功能的空间尺度效应对从功能上指导湿地系统的空间保护与管理工作有着重要意义。文章借助生态位理论构建了湿地功能的生态经济位评价模型,并以四个不同空间尺度为评价单元,探讨盐城滨海湿地功能评价的空间尺度响应特征。结果表明：随着评价尺度变大,高生态功能和高经济功能湿地面积表现为减少且减幅不断加大,较低和较高功能级别的湿地面积则随着尺度的变大而成倍增加;各功能级别湿地的空间形态也随之变化,且较低和较高功能级别的湿地空间扩展形态变化尤为突出;其原因是评价单元的变化,改变了单元内的地类结构,从而使其对应的某个湿地功能的主导优势地位发生了变化。研究结论表明大尺度评价结果更符合盐城滨海湿地“滚动开发”模式的特点,在湿地功能区划和湿地资源利用规划与管理方面更具有指导意义。     

盐沼湿地大规模恢复的概念生态模型——以盐城为例

大规模湿地生态恢复是一项耗资巨大、复杂的系统工程,需要以整个区域湿地结构和功能恢复作为基本目标,将时间和空间上分散的研究成果进行系统梳理,形成对区域湿地生态变化及其驱动因素的规律性认识。本研究以盐城盐沼湿地为案例,以1987年作为未干扰或干扰较少的状态,从结构-过程-功能耦合作用角度,确定区域湿地恢复的关键生态特征,包括:健康与动态潮间带湿地系统、碱蓬生态系统生产力与弹性、复杂景观镶嵌与相互作用、潮间带底栖动物丰富与鸟类觅食基地,以及濒危与关键水鸟种群保护。在此基础上,将围垦与土地利用、水管理、全球变化与海平面上升作为驱动区域湿地生态变化的三大外部因素;海岸侵蚀与沉积、区域水格局变化、地形地貌变化、湿地空间变化与连通性丧失,以及互花米草入侵等是影响湿地生态系统变化的内在压力因子;基于这些压力因子与湿地生态系统变化之间复杂作用关系分析,形成了外部驱动力-内在压力源-生态影响-生态特征之间联合作用下的区域湿地恢复概念生态模型。此模型以复杂因果关系研究为基础,直观展示了湿地恢复需要去除或减缓各种压力因子的一般路径,有利于指导大规模盐沼湿地恢复规划与实践。     

基于水文地貌分类的滨海湿地生态功能评价——以盐城滨海湿地为例

盐城滨海湿地生态功能的空间差异对该区的保护/开发具有重要的指导意义,水文地貌分类为生态功能的评价提供了良好的前提条件。根据盐城滨海湿地2006-2007年Alos遥感影像数据制作湿地景观图,同时通过DEM和水文水动力条件图,借助Arcgis9.2的空间分析功能确定水文地貌单元(HGMU)。在此基础上,利用实地调查数据和湿地景观数据对不同水文地貌单元的湿地生态功能进行评价。结果表明:(1)盐城海滨湿地包括7类水文地貌单元(HGMU),不同HGMU生态系统类型差异较大;(2)同种HGMU生态功能基本处于同一等级,不同HGMU的生态功能差异明显;(3)盐城海滨湿地不同HGMU单元生态功能由大到小排序为:淡水双向-冲积区(河口)、海水天双向-泥粉砂带、海水月双向-泥滩带、海水年双向-草滩带、淡水单向-冲积区、淡水单向-海积区和淡水单向-冲积海积区。其中,河口湿地、淤泥质滩涂和草滩带湿地在维护盐城海滨湿地生态功能中具有重要地位。     

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。     

基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容,基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和GIS技术,对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析,并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示:(1)湿地景观生态功能强度空间差异性显著,影响区域湿地景观生态过程和功能。(2)以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。(3)景观格局优化改善景观连通度和生态流,废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大,景观连通性受到显著影响,是景观生态节点优化的首要对象。(4)加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。     

多类群水鸟共存栖息地网络结构稳定性及其优化方案——以盐城滨海湿地为例

作为新设立的世界自然遗产地,盐城滨海湿地水鸟栖息地保护受到广泛关注。鉴于该区域在全球生物多样性与水鸟栖息地保护中重要性,针对具有空间隔离特征的水鸟栖息地开展网络稳定性研究,对提高遗产地栖息地保护质量具有重要的示范意义。基于此,利用复杂网络理论、生态踏脚石原理和电流模型,分析了盐城滨海湿地多类群水鸟栖息地网络结构现状及不同情景下网络鲁棒性。研究结果显示,三类水鸟重要生境区主要分布在各栖息地内部以及大丰至条子泥栖息地一带,其中,北部生境区数量为18个,南部生境区6个。北部生境区总面积相当于南部生境区的1/2,而平均面积仅相当于1/6。从踏脚石分布来看,其主要分布在重要生境区附近,不同栖息地存在差异。研究区踏脚石网络由35个重要节点和153个一般节点组成,南北部网络结构要素存在差异。最佳保护情景下,网络鲁棒性表现较好,中心度值大的节点对整个网络连通性的支撑作用良好。提出了栖息地网络优化方案。     

丹顶鹤多尺度生境选择机制——以黄河三角洲自然保护区为例

生境在鸟类生活史中发挥着重要的作用,关系到鸟类的生存和繁衍。由于鸟类对环境变化的响应发生在等级序列空间尺度上,基于多尺度的研究更能深入刻画鸟类-环境之间关系。以丹顶鹤(Grus japonensis)为研究对象,以其迁徙和越冬的重要地区-黄河三角洲自然保护区为研究区域,应用等级方差分解法和等级划分法,分析丹顶鹤与微生境、斑块、景观尺度因子之间的关系,探求丹顶鹤生境选择的主要影响因素和尺度。等级方差分解结果表明,在第1等级水平,景观尺度因子与微生境、斑块尺度因子之间的联合效应大于独立效应,景观尺度因子的独立效应大于微生境和斑块尺度因子;在第2等级水平,景观尺度上的景观组成因子重要性大于景观结构因子,微生境尺度上的植被和水分因子为重要影响因素。等级划分结果表明,景观尺度上,翅碱蓬滩涂、水体面积大小是主要影响因素;微生境尺度上,植被盖度和水深为主要限制因子;在斑块尺度上,斑块类型对丹顶鹤生境选择最为重要。研究认为,在黄河三角洲自然保护区,景观尺度是影响丹顶鹤生境选择的主要尺度,景观尺度因子通过与微生境和斑块尺度因子的独立和联合作用制约着丹顶鹤在保护区的生境选择和空间分布格局。建议加强对翅碱蓬滩涂、芦苇沼泽、水体等湿地生境的保护和管理,规范和控制保护区内人类活动强度。     

基于围垦特征的海滨地区景观格局变化研究——以盐城海岸为例

为探讨滩涂围垦对海滨地区景观格局带来的影响,选取1973—2013年Landsat1、4、5、7、8影像数据,利用GIS(Geographic Information System)、RS(Remote Sensing)和景观指数计算方法,对盐城国家级自然保护区(川东港-新洋港段)已围垦区和未围垦区,以及典型垦区(海丰、海北和金丰垦区)围垦前后景观变化情况进行对比分析。1973—2013年研究区围垦特征如下:以10a为间隔,围垦区域平行于海岸线呈条带状向海推进,且条带逐渐变窄;围垦难度逐渐加大,总体上围垦强度呈减小趋势,过程上围垦面积呈升降交替状态;围垦后垦区利用方式各异,主要以种植业和养殖业为主。受围垦影响该区景观格局变化如下:1973—2013年,未围区(Ⅰ区)自然植被面积增加4762 hm2,斑块形状日益复杂、自然,分维数由1.10上升到1.15,景观破碎化水平较低,在0.17—0.21之间,多样性指数由1.11上升至1.52;已围区(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区)自然植被面积不断减少,分别减少了9873、13788 hm2和6890 hm2,斑块形状更加简单、规则,分维数分别下降了0.03、0.03和0.02,破碎化程度分别上升了0.21、0.23和0.17,多样性均先升后降,升幅约0.8,降幅约0.5。海北、海丰、金丰垦区自然景观不断向人工景观转移,海北和海丰垦区斑块形状不断趋于简单规则,形状指数分别下降0.8和0.5,而金丰垦区形状指数上升0.4,景观破碎度方面分别呈"升—降—升"、"降—升—降"和"升—降"趋势。围垦前,各垦区景观面积和斑块形状变化差异不大,而景观破碎度变化差异明显;围垦期间各垦区景观格局变化一致;围垦后,各垦区除非受新一轮人类活动干扰,其景观格局基本维持围垦末期状态。     

Differences of ecological functions inside and outside the wetland nature reserves in Sanjiang Plain, China

Conservation effectiveness of wetland nature reserves is determined by both the management intensity inside the reserves and the hydrological status outside the reserves. Therefore, differences of ecological functions inside and outside the reserves are an integrated indictor for assessing conservation effectiveness. Based on the land use map created from Landsat-TM satellite image and 1:50000 Digital Elevation Model (DEM) data in the study area, the catchments that belong to the wetland reserves were determined as their hydrological sensitive zones by SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The ecological function indices of wetland reserves and their corresponding hydrological sensitive zones were calculated through expert consultation and value assessment on wetland ecosystem service functions. The results showed that the ecological functions of national wetland reserves were better than those of local reserves in general. However, the wetland ecological functions of hydrological sensitive zones of the former were not always better than those of the latter. Meanwhile, clustering analysis showed that the wetland ecological functions of several adjacent reserves in Nongjiang-Bielahonghe watershed were similar. But correlation analysis found that there existed a remarkable positive correlation between the wetland ecological function indices of local reserves and their hydrological sensitive zones.     

自然保护区居民福祉的历时性——以陕西佛坪国家级自然保护区为例

生态系统管理的一个重要挑战是在区域尺度上管理生态系统服务并提高当地居民福祉。选择陕西佛坪国家级自然保护区居民福祉进行历时性研究。构建了不同于较大范围和行政区域尺度的福祉指标测量体系,包括了主、客观福祉和千年生态系统评估下的人类福祉,然后对保护区居民从1995经2005至2015年的主、客观福祉和人类福祉指标进行了定量评估和特征刻画。历时数据结果表明:总体上看,保护区居民福祉有明显提升,2005—2015年阶段比1995—2005年阶段的增幅更多;居民主、客观福祉在各方面有了明显提升;人类福祉在基本生活与服务、安全、选择和行动的自由等方面有显著提高,健康方面有显著下滑。通过回归分析的结果表明:受访者居住地与保护区的距离等部分人口特征对提升居民主、客观福祉和人类福祉有着显著的积极影响。结合陕西省佛坪县实际情况,针对如何提升保护区居民福祉,提出了巩固生态系统服务成果、经济发展共建共享、社区共管助力旅游开发、提升教育水平促进旅游就业等建议。     

江苏盐城国家级珍禽自然保护区丹顶鹤的承载力

江苏盐城沿海滩涂地区是世界上最大的丹顶鹤(G rus jap onensis)越冬地。如今全球的丹顶鹤仅约2700只,而每年在此越冬的丹顶鹤接近世界野生个体总数的一半。因此,盐城滩涂的环境状况对于保护该物种的意义不言而喻。该地区能够容纳承养多少丹顶鹤?这是一个关键性的问题。此前尚无人就盐城滩涂对丹顶鹤的承载力作过详细分析。处于保护下的野生动物应按照“生态承载力”来分析其容纳量。由于滩涂上水源较充足,食物和隐蔽物就是丹顶鹤对生境的主要两方面需求,也即限制因子。根据2004~2005年越冬期统计的鹤数及其分布,运用N eu方法分析丹顶鹤对盐城8种不同栖息地的选择性,结果显示它们最偏爱的生境是稻田和草滩,可以栖息在芦苇(P hragm ites comm un is)地、淡水养殖塘或大米草滩,而回避的生境是泥滩、盐田、盐地碱蓬(Suaed a sa lsa)滩。之后,作者用“热量法”计算了射阳基地圈养丹顶鹤的饲料成分,基本符合营养定额标准;而人工投放的玉米饲料难以保障野生鹤的生存。又按“重量法”,以丹顶鹤对各生境的利用程度为权重,估算得盐城保护区可利用的食物总量远远大于鹤群一个越冬期所需量,表明食物并非生境的决定性因子。此外,作者分析了丹顶鹤对各种主要食物的选择性,发现植物在食物总量中占比例极小,但其喜爱的食物却是植物性的稻谷和人工的玉米饲料。总而言之,其种群喜爱居留在淤长型海岸带及食物量大、距道路(人类活动)远、盐度小的栖息地。核心生境丹顶鹤的分布密度约0.8~2.5只/km2,则1000km2最适宜生境的容纳量为800~2500只;实际上,近10a来80%~90%的鹤群分布收缩在核心区与缓冲区(面积共641km2),则整个保护区容纳量为570~2004只。结合这两方面考虑,作者预测盐城保护区的丹顶鹤承载力为2000~2500只,目前其数量未达饱和,种群还将增长。     

中国自然湿地螺类生态学研究进展

螺类是软体动物腹足纲的通称,是湿地生态系统大型无脊椎动物的重要组成部分。湿地螺类在维持湿地生物多样性和复杂食物网结构,保障湿地物质循环和能量流动等方面具有重要的生态功能。从基本组成、生活型、功能群方面归纳了螺类群落结构特征;分析了螺类的时空分布格局;重点讨论了影响螺类群落结构的温度、盐度、底质等非生物因子和植被、物种间影响等生物因子以及人类对螺类的影响;概述了湿地演替过程中螺类群落的变化和螺类的环境指示功能。依据目前中国自然湿地螺类的研究特点和国际研究动态,展望了未来我国螺类群落的生态学研究的重点。     

自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据1987年、1997年、2007年3个时相的景观资料,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下湿地景观格局的变化差异。结果表明:(1)人工管理区,景观斑块平均面积由205.31 hm2降至55.60 hm2,景观多样性指数1.4284降低到1.2928,优势度从0.3634上升到0.7766,表明景观破碎化明显,景观多样性呈降低趋势,优势度则呈上升趋势。景观变化的结果导致景观带状特征变弱,镶嵌性特征十分明显;1987—1997年期间,景观格局空间演变表现为从陆地向海洋的单向演替;而1997—2007年,景观演替呈现多向性特征。(2)自然湿地区,景观优势度呈下降趋势,从0.4844下降到0.3164;而景观多样性呈上升趋势,其指数从0.9019上升到1.4754。景观带状格局发育更加明显,各景观带宽趋于均匀,并且景观从陆地向海洋呈单向演替特征。(3)影响海滨湿地景观格局演变的驱动因素是:自然湿地区主要受海洋潮汐作用影响,其主要自然过程如地貌过程和植物群落演替过程等呈连续性变化,从而导致景观演变呈带状连续性发展;人工管理区主要受人为管理影响,人为管理往往使生态过程的连续性发生突变,从而使景观演变呈多向性特征。     

环境因子和生物因子对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

采用Li-8150多通道土壤呼吸自动测量系统对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸进行全年连续测定,同步测量了温度、土壤含水量、地上生物量以及叶面积指数等环境因子和生物因子.结果表明: 土壤呼吸日动态在全年尺度上多呈单峰型,但在受到土壤封冻和地表积水干扰时,土壤呼吸日动态呈多峰型.土壤呼吸具有明显的季节动态特征,总体呈单峰型,年平均土壤呼吸速率为0.85 μmol CO₂·m^-2·s^-1,生长季平均土壤呼吸速率为1.22 μmol CO₂·m^-2·s^-1.在全年尺度上,土壤温度是滨海湿地土壤呼吸的主要控制因子,可解释全年土壤呼吸87.5%的变化.在生长季尺度上,土壤含水量和叶面积指数对土壤呼吸的协同影响达到85%.