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。     

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。     

向海退化盐沼湿地修复效果评估

向海自然保护区位于中国东北地区西部的半湿润半干旱气候区,是盐碱沼泽湿地集中分布区。近年来,受到气候变化和人类活动的影响,湿地退化严重,生物多样性下降。基于"压力-状态-响应"理论,利用层次分析方法构建湿地修复效果评估模型,构建了3个综合指标和19个评价因子在内的湿地评价指标体系,对退化湿地修复效果进行评估。结果表明,与2015年相比,2017年仙鹤岛修复示范区湿地植被盖度在原有基础上提高45.83%,水禽数量和种类分别提高40.41%和61.54%,水质综合污染指数下降了8.70%,土壤盐度指数下降了8.82%。与2015年的湿地评价值0.4481相比,2017年湿地评价值为0.5537,修复效果值提高了23.57%,向海湿地的退化状况得到明显改善,达到了湿地的修复效果,该研究对于湿地的恢复与管理具有一定意义。     

景观结构动态变化及其土地利用生态安全——以建三江垦区为例

景观结构动态变化及其土地利用生态安全是区域生态安全和可持续利用研究的重要组成部分。以建三江垦区为研究区,利用遥感手段提取研究区1992年、2000年和2008年的景观类型信息,定量分析了研究区不同尺度的景观结构变化特征。阐明了景观结构变化下的研究区土地利用生态安全形成机制。定量计算研究区不同尺度的景观稳定性,并结合DPSIR模型构建研究区土地利用生态安全综合评价指标体系,对研究区的土地利用生态安全等级进行评价和分析。结果表明:1992-2008年,研究区景观结构变化剧烈,景观基质类型由沼泽湿地转为水田,斑块形状复杂度和景观破碎度增加,斑块空间分布表现为"聚合-分散-聚合"的变化特征;土地利用行为对研究区景观结构产生破坏的同时也对其恢复起调控作用,进而形成景观结构变化下的土地利用生态安全的不同状态,研究区景观结构稳定性可以反映其土地利用生态安全水平;研究期内研究区景观整体稳定性呈"稳定-非稳定-稳定"的复合稳定性特征,土地利用生态安全呈"较安全-临界安全-较安全"的等级变化特征;1992-2000年,旱田景观结构最稳定,2000-2008年,景观结构最稳定类型转变为建设用地,表明该类型土地利用生态安全水平最高,2008年,沼泽湿地是最不稳定的景观类型,土地利用生态安全水平最低。     

人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异

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2000年、2006年、2011年3个时相的ETM+影像,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下互花米草沼泽景观变化的差异.结果表明:(1)人工管理区,2000-2011年,互花米草沼泽面积由272hm2增加到781hm2;平均分维数呈下降的趋势,聚合度指数呈上升的趋势,表明互花米草沼泽在空间上趋于聚集,在形状上趋于规则;从互花米草沼泽增长速率看,2000-2011年,呈现先快后慢的特征.在景观空间演变上,互花米草沼泽的平均宽度从598.679m增加到1719.002m,表现出向海陆两个方向扩张的特征.(2)自然湿地区,2000-2011年互花米草沼泽面积由2023hm2增加到3974hm2;平均分维数和聚合度指数呈先上升后下降的趋势;米草沼泽增长稳定,年增长约160-180 hm2/a,单位长度岸线年增长面积约为15 hm2· km-1·a-1左右;比较发现,自然湿地区互花米草沼泽的增长速度高于人工管理区的增长速度.在景观空间演变上,互花米草沼泽平均宽度从1625.586m增加到3193.317m,2000-2006年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006-2011年表现出向海陆两个方向扩张的性质.(3)在自然条件下互花米草沼泽扩张受到气候、地貌过程、水文过程、植被类型及种间竞争的影响,表现出明显的带状特征.在人工管理下,通过建设拦水堤坝等,阻止了潮汐作用下海水的扩散能力,生态过程发生改变,致使生态系统类型向淡水湿地方向演变,抑制了互花米草沼泽的扩张,表现出一定的镶嵌格局.     

向海自然保护区丹顶鹤生境结构空间特征

丹顶鹤为国家一级保护珍稀禽类,是向海自然保护区重点保护对象。在我国乃至世界范围的丹顶鹤保护中占有重要的地位。近年来,由于自然条件和人类活动的干扰,丹顶鹤的天然家园．沼泽湿地发生退化,其生存受到威胁,丹顶鹤的数量波动变化较大。为了有效地保护丹顶鹤有必要详细了解和掌握其生境结构的空间特征和变化特点,以了解丹顶鹤的生境动态。在RS、GIS技术和统计分析方法的支持下,运用景观生态学方法对向海自然保护区丹顶鹤生境空间结构特征从景观特征、生境斑块空间关系和生境破碎化3个方面进行分析。选择景观斑块面积、周长、斑块大小以及斑块密度等描述保护区景观格局基本特征。利用斑块的邻接边界长度和斑块间隙指数分析丹顶鹤生境——沼泽斑块的空间邻接关系和聚集程度,数据表明沼泽斑块与人类活动频繁的耕地邻接较为紧密,而自身的间隙指数自20世纪70年代以来有明显增大趋势。分析了由于自然原因和人为活动影响所造成的丹顶鹤生境斑块的空间破碎化程度。计算结果表明,由于沼泽生境自身条件的限制,研究区内物理性破碎化减少的生境面积为2039．6hm^2,人为破碎化（居民地和道路）减少的生境面积为3845．1hm^2,这样研究区内丹顶鹤适宜生境面积为13680．1hm^2,可见人类活动对丹顶鹤生境影响很大。研究为保护区内丹顶鹤物种的保护和生境管理提供重要的科学依据。     

盐城滨海湿地植物群落种间格局与竞争的关系研究

盐城滨海湿地植物群落种间格局与竞争关系发生变化,导致湿地景观结构与格局发生变化。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为典型研究区,利用1992、1997、2000、2011、2017年TM影像作为数据源,结合GIS技术,运用景观生态学方法分析了滨海湿地植物群落种间格局与竞争关系的时空变化特征。结果表明：①1992-2017年,植物群落结构变化呈现出芦苇群落和互花米草群落持续扩张的特征,其面积百分比到2017年分别达到37.06%和34.50%;碱蓬群落整体上呈现持续萎缩的特征,到2017年仅占5.09%。②1992-2017年,香农多样性指数（SHDI）和边缘密度（ED）值分别先上升至1.482和14.391,再逐渐下降至1.283和11.967,最大斑块指数（LPI）和聚集度指数（AI）先增大再减小,均反映了植物群落竞争关系从单一化走向多元化再到单一化的趋势。③1992-2017年,芦苇-碱蓬群落之间竞争的空间位置先向海方向推进,后向陆方面后退;碱蓬-互花米草群落竞争的位置先向海、再向陆方向、再向海方面演进;芦苇-碱蓬-互花米草群落种间竞争的位置由区域的南部向中部演进。研究可为进一步认识滨海湿地植物群落的基本结构和种间格局的动态变化,为生物多样性保护和修复提供科学参考。     

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.     

吉林西部自然保护区湿地生态效益及生态恢复评价

为了对吉林省西部自然保护区湿地生态效益及生态恢复情况进行科学评价,基于生态系统服务价值理论和突变理论构建湿地生态效益评价指标体系,结合生态效益的多元性特征,应用层次分析法和熵值法等多目标规划与决策方法,参照研究区2001年的生态效益研究成果,对其2005和2012年现状生态效益及其生态恢复情况进行评价.结果显示： 2005年以来莫莫格保护区的湿地生态效益水平很高,查干湖、向海保护区湿地生态效益处于较高水平,大布苏保护区湿地生态效益水平一般.突变级数法、层次分析法、熵值法等多目标规划与决策方法结合应用,能够科学地体现湿地生态效益的动态性和整体性,准确地反映研究区生态恢复的客观实际情况;近年来吉林省西部自然保护区的生态保护与环境治理工作初见成效,主要保护区的湿地生态系统对人为增益性干扰积极响应,湿地整体效益得到恢复和提高.     

2000-2015年丹顶鹤重要繁殖地景观格局变化研究

以18个自然保护区为研究对象,全面系统地研究了我国丹顶鹤大陆种群重要繁殖地景观格局变化,结果表明：2000-2015年丹顶鹤重要繁殖地土地利用变化明显,突出表现为沼泽湿地面积急剧减少了1400.5 km²,主要转化为耕地、水体和草地,耕地面积大幅增加了1085.4 km²,主要由沼泽湿地、草地和林地转化而来;丹顶鹤重要繁殖地2000-2015年景观连通性保持稳定,但吉林莫莫格、黑龙江七星河、挠力河等自然保护区景观破碎化程度明显增加;东部种群重要繁殖地沼泽湿地缩减面积和不适宜生境增加面积均大于西部种群,表明东部种群繁殖地的恶化程度更为严重,需引起高度关注。首次基于长时间序列对丹顶鹤大陆种群繁殖地的变化开展了较为全面的研究,为有针对性地开展栖息地保护管理工作、促进丹顶鹤野生种群健康可持续发展提供了依据。     

Delineation of spatial boundaries in a wetland habitat

A probabilistic similarity technique was used to locate spatial and temporal biotic boundaries in two west-central Florida marshes. By investigating spatial and temporal boundaries simultaneously, insights into community dynamics that were not apparent from examination of either kind of boundary in isolation were obtained. Recurring spatial boundaries in both marshes were found at the edges of deeper basins or near the edges of the marshes. Spatial boundaries shifted more frequently in Big Marsh, a large, well-drained marsh with extensive transition zones, than in Little Marsh, a poorly drained marsh with a relatively stable water level. Temporal boundaries occurred most frequently in autumn in both marshes. Temporal boundaries were associatd frequently with changes in spatial boundaries in Big Marsh, but only infrequently in Little Marsh. Simultaneous investigation of spatial and temporal boundary dynamics can be used to identify transition zones within marshes and can be used to determine from one year seasonal sampling surveys whether wetland boundaries will remain stable over more than one year.     

入侵种互花米草空间扩张模式识别与景观变化模拟

在3S技术支撑下,通过景观格局指数、质心变化等方法,分析2006—2015年研究区内互花米草群落的景观空间分布特征,并利用2015年高分二号影像识别出扩张模式及预测扩张趋势。结果表明:(1)近年来,互花米草沼泽向陆扩张速度大于向海扩张速度,其质心不断向陆方向移动。(2)2006—2015年,互花米草斑块密度变大,面积加权平均形状指数也相应增大为8.63,景观形状越来越复杂。(3)利用LEI和PFD识别出互花米草的3种扩张模式,边缘扩张面积远大于外部隔离扩张面积,外部隔离扩张斑块数量远多于边缘扩张和潮沟引领式扩张斑块数之和,潮沟对互花米草的向陆扩张起到引领作用。(4)利用缓冲区分析模拟互花米草向陆扩张的趋势,未来5年碱蓬沼泽的面积将减少11.45%。研究可为进一步认识互花米草入侵碱蓬沼泽机制提供科学参考。     

向海自然保护区土地覆盖分类研究

探讨了Fuzzy ARTMAP神经网络在向海自然保护区土地覆盖分类中的应用.全文阐述了Fuzzy ARTMAP网络结构及其采用的算法,提出一种引入遥感图像判读结果的警戒系数自动调整方法,能够解决人为选择警戒参数效率低、难以取得合适数值的问题.结果表明,具有警戒系数调整功能的Fuzzy ARTMAP神经网络能够有效的对向海自然保护区的TM影像进行分类,它与最大似然法和传统的Fuzzy ARTMAP神经网络相比对样本的依赖程度较低,分类精度较高.警戒系数自动调整方法根据遥感影像判读结果自动调整网络参数,提高了网络的运行速度.从分类结果可以看出,向海自然保护区目前开荒现象比较严重,草场有所退化,沼泽有荒漠化迹象,应当采取相应的措施保护向海湿地资源.     

内蒙古大青山国家级自然保护区植被归一化指数时空变化及其与环境因子的关系

选取2000—2020年MODIS影像的归一化指数(NDVI)数据及同期的气象数据,采用趋势分析、变异系数、相关分析等方法,从海拔、坡度和坡向的角度分析了内蒙古大青山国家级自然保护区生长季NDVI的时空变化特征,并进一步探讨了NDVI时空变化与气候因子的相关性。结果表明：(1)2000—2020年,内蒙古大青山国家级自然保护区植被总体覆盖状况良好且呈增长趋势,增长速率为0.058/10a;(2)保护区NDVI空间分布呈现出西部低、东部高的从西到东逐渐增加的特征。保护区生长季NDVI均值随着海拔的升高而明显增加,随着坡度的增加呈缓慢增加趋势,在不同坡向上,生长季NDVI均值大小依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡;(3)从NDVI变化趋势分析来看,2000—2020年大青山自然保护区植被覆盖改善的面积占总面积的61.75%,其中,显著改善、极显著改善面积分别占总面积的41.13%、20.62%,基本保持不变的面积占总面积的38.17%,退化面积占总面积的0.07%。在空间分布上,NDVI显著、极显著增加的区域主要分布在保护区西部和东部,中部以变化不显著为主。保护区各功能区N...     

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。     

Dolichopodid Biodiversity and Site Quality Assessment of Reed Marshes And Grasslands in Belgium (Diptera: Dolichopodidae)

The conservation value of grassland and reed marsh habitats in Belgium was determined on the basis of dolichopodid communities (Diptera: Dolichopodidae). Four grassland and one reed marsh sites within the 'Bourgoyen-Ossemeersen' Nature Reserve (B.O.) (Ghent) were sampled with white water traps from March 1993 until March 1994. Subsequently, these soil faunas were compared with those of reed marsh habitats in 'Het Meetjeslandse Krekengebied' (M.K.) sampled in 1990. Comparisons of species communities were carried out by means of multivariate analysis techniques. The DCA and CCA on the B.O. sites produced a clear separation between the grassland and the reed marsh communities. Light intensity and soil humidity were among the most important factors determining species distributions. The comparison between the B.O. and M.K. communities revealed that sampling sites were clustered according to their geographical location rather than to habitat type. Overall species richness and diversity was not significantly different between grasslands and reed marshes. However, conservation quality estimates of the sites using the Site Conservation Quality Index (SCQI) indicated that reed marshes comprise a considerably larger number of rare and Red Data Book species. Moreover, besides typical reed marsh-inhabiting species, reed marshes also house species with other ecological affinities sometimes in rather high abundance. As a result, reed marshes are considered highly valuable for the survival of several wetland dolichopodid species.     

Comparison of land use/land cover change and landscape patterns in Honghe National Nature Reserve and the surrounding Jiansanjiang Region,China

Land use and land cover change (LUCC) determines landscape patterns and affects the ability of ecosystems to provide the services and biodiversity on which humans ultimately depend. The Honghe National Nature Reserve is a biodiversity-rich area in the Jiansanjiang region of northeast China. In this study, the LUCC and landscape patterns were compared between the reserve and the Jiansanjiang region. With remote sensing (RS) and geographic information system (GIS) procedures, satellite images from 1989, 2001 and 2010 were used to calculate dynamics of LUCC amplitudes, landscape pattern index, transition matrix. The influence of LUCC on the wetland landscape of the nature reserve was discussed in the context of broader LUCC analyses. The results showed that land uses in the studied regions changed remarkedly over the time period; swamp area declined significantly as arable land increased. The ecological landscape index showed that distinct landscape patches were small, scattered and highly fragmented, moving toward a more monotonous landscape. Anthropogenic activities such as farming directly decreased the wetland landscape diversity. Furthermore, anthropogenic factors diminished wetland areas indirectly through climatic factors, namely air temperature and precipitation levels. National and regional policies on agriculture and water use have been highly influential, and the Honghe National Nature Reserve is highly susceptible to land use changes in the surrounding Jiansanjiang region.