厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究

以厦门湾海岸带为研究区, 基于1989 年与1997 年Landsat TM、2010 年SPOT5 遥感影像, 在遥感和GIS 技术支持下, 建立了厦门湾海岸带景观类型空间数据库。运用景观类型变化表征模型与景观格局指数方法, 对近22 年来研究区景观格局变化时空动态特征进行了定量分析。研究结果表明: 厦门湾海岸带景观格局发生了较大的变化。农用地面积持续减少且降幅最显著, 而城镇用地与建设用地则快速扩展; 其中前者由占总面积的72.75%下降到30.67%,后者由占总面积的4.60%上升到38.97%。土地利用类型之间、以及各土地利用类型与滨海湿地之间的动态转化频繁,土地利用类型之间的转化以农用地和滨海湿地向城镇用地与建设用地转化为主。在1989-1997 年农用地净转出面积为13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为4268.82 hm2; 在1997-2010 年农用地转出达到20910.24 hm2, 典型滨海则转出 5931.64 hm2。在景观水平尺度上, 景观格局向着多样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观破碎化程度加深。景观格局变化的驱动因素主要为社会经济发展与政策调整。     

莱州湾滨海湿地景观类型与土壤因子相关性研究

通过对Landsat 8 遥感影像的解译, 根据莱州湾滨海湿地特征并结合野外实际调查, 得到2013-2016 年莱州湾滨海湿地景观类型, 并分析景观格局变化与植被及土壤因子耦合关系。结果表明, 2013-2016 年莱州湾天然滨海湿地面积减少, 人工滨海湿地面积增加。至2016 年莱州天然滨海湿地面积811.41 km², 人工滨海湿地面积1256.01 km²,分别占39.25%和60.75%, 人工湿地中90%以上为养殖池和盐田; 滨海湿地向建设类转化的趋势明显; 天然湿地植被的变化与滨海湿地土壤养分之间存在着显著相互作用, 植被生物量和土壤养分含量是景观类型演变的驱动力因素, 其变化可以间接反应湿地变化后生态系统的变化。     

莱州湾南岸滨海湿地的景观格局变化及累积环境效应

在湿地景观类型分类基础上,利用遥感技术及GIS技术提取了1987和2002年莱州湾南岸滨海湿地Landsat 5、Landsat 7 卫星假彩色合成影像的空间属性数据,利用斑块动态度、斑块密度指数、景观多样性指数、斑块破碎化指数研究了湿地景观格局变化及其累积环境效应.结果表明,15年间莱州湾南岸滨海湿地景观总面积基本不变,但自然湿地总面积减少了49.1%,减少的自然湿地主要转化为养殖池、盐田等人工湿地.湿地景观格局的变化还表现为景观多样性指数下降、斑块破碎化指数升高.湿地景观格局变化引起自然湿地的总净初级生产量下降,环境净化功能、抗御自然灾害功能降低,陆地中生植物、旱生植物外来及有害植物侵入湿地,湿地生态系统服务价值下降等累积环境效应.     

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.     

土地利用变化对三峡库区重庆段植被净初级生产力的影响

研究土地利用变化对区域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响对于明确区域植被固碳能力与土地利用变化的关系,以及维持生态系统结构稳定具有重要意义。以三峡库区重庆段为例,基于2000—2015年MOD17A3数据和土地利用数据,分析研究区NPP时空分布特征并从景观生态学的角度探讨土地利用变化对区域植被NPP的影响。研究表明:(1)NPP年均值16年间波动不大,空间分布上从东到西逐渐减少;(2)研究期内林地面积增加,耕地和草地面积减小,而NPP总量从25.6 TgC增加到了28.5 TgC,其中耕地NPP约占总量的44%,林地次之(40%),草地最少(14%),2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年土地利用变化对NPP变化的贡献率分别为26.49%、59.76%、17.27%;(3)区域生态景观指数中的香农多样性指数SHDI、斑块密度PD与NPP呈正相关,而聚合度AI与NPP呈负相关,景观格局类型和景观格局变化均影响区域植被NPP的增长。要提高区域植被NPP,需优化土地利用格局,增加景观异质性和斑块密度,重视培育幼龄林,并控制成熟林的数量。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

近40年来若尔盖高原高寒湿地景观格局变化

基于Apack软件,通过选取景观面积指数、景观多样性指数和景观破碎化指数等景观格局指数,从景观水平上研究了近40a来若尔盖高原高寒湿地景观空间分布格局特征的动态变化过程.结果表明:(1)高寒湿地景观空间格局以自然湿地景观为主要特征,自然湿地景观的斑块数和平均斑块面积均明显高于人工湿地景观.沼泽湿地景观斑块数最多,面积最大,所占比例高于95%;(2)高寒湿地景观具有高度的空间异质性.若尔盖县湿地景观的面积最大,占该区湿地景观总面积的近50%,湿地率也居五县之首;红原县和玛曲县次之;阿坝县和碌曲县最小;(3)高寒湿地景观面积呈先减少后增加的变化趋势.但与20世纪60年代相比,2000年湿地景观面积仍呈萎缩状态,总面积减少59857.83 hm2;(4)近40a来,若尔盖高原湿地景观呈集中连片分布,聚集度均高于0.95;优势度水平较高,但多样性指数水平较低.湿地景观的斑块数呈先下降后持平的变化趋势,而平均斑块面积则表现为增加的变化趋势;湿地景观分布质心也发生了明显的空间位移,经历了先向西北方向偏移12.54km;再向东南方向偏移了11.33km;最后又向北偏移了1.1km.     

基于高分辨率遥感影像的大洋河河口湿地景观格局变化

综合考虑遥感数据源的高分辨率特性以及大洋河河口湿地土地覆被与土地利用现状,建立了适合不同分辨率的河口湿地景观分类体系,并通过高分辨率遥感数据计算了研究区景观格局指数和景观格局转移矩阵,分析了1984-2008年研究区景观格局动态.结果表明：1984-2008年,研究区湿地景观组分变化剧烈,湿地景观由天然湿地向人工湿地转化,湿地核心区域面积缩减,天然湿地最大斑块面积指数下降,破碎化程度加剧;人工湿地分布面积扩大,斑块数下降,聚合度增大,且最大斑块面积指数的增大趋势明显.研究期间,人类活动对湿地影响的加大以及河堤的修筑和围海养殖面积的增加是大洋河河口湿地面积减少的主要原因,也是该地区湿地功能退化的主要原因之一.制定科学合理的长期发展规划、建立湿地自然保护区、保护河道、制定严格的围海养殖用地监管制度和大力发展资源型旅游产业是河口湿地保护的主要措施.     

黄河中游连伯滩湿地景观格局变化

以黄河中游连伯滩湿地1990、1995、2000、2005年4个时相的卫星遥感影像为基础,通过斑块密度、斑块边缘长度、景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、平均斑块分维数等景观空间格局指数,系统地分析了连伯滩湿地1990年以来湿地景观空间格局变化情况。研究结果发现:(1)1990-2005年,草地、耕地、林地斑块面积在增加,而水域和滩地斑块的面积在不断减小;(2) 湿地景观多样性指数从1990年的0.9947增加到2005年的1.1247,表明随着人类干扰活动的增加,景观结构异质性增大;(3) 斑块数量的增加、斑块密度的增加以及斑块边缘长度的增加等都说明该区域破碎化程度增加。造成湿地退化的自然因素主要是长期干旱导致黄河及汾河径流补给大大减少,而人口的压力则是湿地退化最根本的原因。     

Searching for the Achilles heel(s) for maintaining invertebrate biodiversity across complexes of depressional wetlands

Wetlands are among the most threatened ecosystems worldwide due to climate change and land-use conversion. Regional biodiversity of temporary wetlands is dependent on the existence of habitat complexes with variable hydroperiods. Because temperature and rainfall regimes are predicted to shift globally, together with land-use patterns, different scenarios of wetland loss are expected in the future. To understand how wetland biodiversity might change in the future, it is important to evaluate how the loss of particular hydroperiods will affect overall diversity in a region. Using invertebrate datasets from five wetland complexes distributed across South and North America, we calculated beta diversity metrics for each region. Then we contrasted those metrics to simulations of sequential deletions of subsets (30%) of the long-, moderate- and short-hydroperiod wetlands to assess which wetland class would most affect invertebrate beta diversity in each region. Deletions of the short-hydroperiod wetlands led to the most significant decline in beta diversity. However, deletion effects of different wetland classes varied across study regions, with a negative correlation existing between deletions of the long- and short-hydroperiod wetlands on invertebrate beta diversity. Our simulations indicate that loss of short-hydroperiod wetlands will have the most significant effects on invertebrate beta diversity, but loss of long-hydroperiod wetlands will also be important. Thus, wetlands from both hydroperiod extremes should be considered when assessing potential biodiversity declines associated with habitat loss.     

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。     

综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明：最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的“夹点”和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。     

沿海滩涂围垦对生态环境的影响研究进展

沿海滩涂湿地生态系统,典型的生态脆弱区,既是地球表面最为活跃的自然区域,又承载着人类的生存与发展,其生态环境面临着巨大压力。在社会经济发展和人口增长的推动下,沿海国家大力从海洋中争夺陆地,围填海造地和围垦开发成为许多沿海地区和国家缓解人地矛盾的主要方法。在此背景下,对沿海滩涂围垦历史进行简述,从滩涂土壤性质、生物多样性、土地利用变化及景观格局、生态安全和生态系统服务等5个方面综述了人类围垦活动的生态环境影响。随着围垦时间的增加,滩涂土壤在脱盐过程中累积养分,逐渐熟化,土壤物理、化学和生物特性朝着有利于人类利用的方向变化;植物物种多样性呈不断增加的总体趋势,且随着生境的变化,陆生昆虫和土壤动物逐渐替代湿地典型的底栖动物和水鸟;土地利用方式从自然状态转变为以人工方式为主,景观格局表现为破碎化程度升高、多样性降低和优势度上升;从自然景观为主的自然湿地生态系统转为以人工景观为主的人工陆地生态系统过程中,供给服务的价值是唯一处于增长趋势的生态系统服务功能,但供给服务的价值增加量小于调节服务、文化服务和支持服务的减少量致使生态系统服务总价值降低,而且滩涂湿地面临着土地资源安全、水资源安全、生物入侵以及自然灾害加剧等风险。在全球气候变化背景下,如何权衡资源利用与环境保护并实现人与自然共生,是海岸带湿地生态系统在人类围垦活动中面临的重要难题之一。因此,未来应以机理研究为基础,以长期定位监测为手段,以综合集成的研究体系及对策制定为目标,不断深化沿海滩涂开发利用对生态环境影响的研究,为推动人类围垦活动下沿海滩涂湿地生态系统的可持续发展提供参考。     

海平面上升对粤港澳大湾区沿海生境脆弱性评估

全球气候变暖所导致的海平面上升和快速城镇化将对沿海生境的分布和景观格局造成重大影响。评估海平面上升影响下的滨海湿地的脆弱性是对区域生态环境进行修复治理的重要依据。以粤港澳大湾区为例,基于SLAMM模型和Fragstas模型,针对六种海平面上升和土地利用耦合情景,对红树林、盐沼和潮滩三类海岸生境在2100年的面积变化、分布状况和脆弱程度进行了预测和分析。结果表明:1) 随着海平面上升,红树林和潮滩生境遭受严重退化。其中,红树林高脆弱性区主要分布在西江口、珠江口和黄茅海东岸。潮滩高脆弱性区则平均分布在大湾区沿海地带。相比之下,盐沼生境受海平面上升的影响较小。2) 与红树林和潮滩相比,土地利用模式对盐沼生境的影响最为显著。在保护已开发用地的情景下,珠江口西侧的盐沼面积大幅增加,脆弱性程度低。在保护所有旱地的情景下,盐沼生境面积虽然基本维持,但景观格局破坏严重,脆弱性程度高。本研究建议针对高脆弱区,动态调整土地利用策略,清理沿海湿地向内迁移的空间,增强沿海生境应对海平面上升的适应性。本研究可为沿海湿地的管理和保护提供科学支持。     

Changes in the abundance and diversity of coastal wetland fauna from the open water/macrophyte edge towards shore

Great Lakes coastal wetlands are widely recognized as areas of concentrated biodiversity and productivity, but the factors that influence diversity and productivity within these systems are largely unknown. Several recent studies have suggested that the abundance and diversity of flora and fauna in coastal wetlands may be related to distance from the open water/macrophyte edge. We examined this possibility for three faunal groups inhabiting a coastal wetland in Saginaw Bay, Lake Huron. We sampled crustacean zooplankton and benthic macro-invertebrates at five distances from open water in the summer 1994, and fish at three distances from open water in 1994 and 1995. We found significant spatial trends in the total abundance and diversity of zooplankton and fish, as well as the diversity of benthic macro-invertebrates. Zooplankton abundance and taxa richness were highest at intermediate distances from open water in a transition zone between the well-mixed bayward portion of the wetland, and the non-circulating nearshore area. Benthic macro-invertebrate taxa richness increased linearly with distance from open water. In contrast, fish abundance and species richness declined linearly and substantially (abundance by 78%, species richness by 40%) with distance from open water. Of the 40 taxa examined in this study, 21 had significant horizontal trends in abundance. This led to notable differences in community composition throughout the wetland. Our results suggest that distance from open water may be a primary determinant of the spatial distributions of numerous organismal groups inhabiting this coastal wetland. Several possible reasons for these distributions are discussed.     

地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响

地形作为景观结构和空间格局的重要影响因子,不仅为景观格局的形成提供基础,其空间特征也影响着景观的演变过程.基于2002、2011年地形高程信息和遥感影像,运用GIS技术,并结合分布指数,分析了盐城滨海湿地景观分布与演变对地形因子的响应特征.结果表明:①盐城淤泥质滨海湿地总体地形变化平缓,海拔0-2.5m的区域占整个研究区面积的97％以上.其中,米草带主要分布于0.9-1.5m,碱蓬带主要分布于1.5-2.lm,而芦苇带则主要分布于2.1-2.7m.②2002-2011年9年间湿地景观时间变化明显,其中,芦苇面积增加了3倍,碱蓬面积由26.80％骤降至11.51％,同期,米草面积则增加了50％之多.③湿地景观空间分布特征与地形关系比较明显.其中,米草空间分布向0.6-1.2m区间演变,显示出强烈的向低海拔区间扩张的趋势;碱蓬分布范围随地形的升高总体上呈下降趋势;芦苇在地形较高区间上的分布指数增长迅速,其优势分布区间向2.1-3.0m扩展.     

基于遥感的湿地景观格局季相分析

以中国东北地区三江平原北部为研究区域,利用2012年多季相遥感影像作为数据源,结合野外调查数据,应用面向对象的分类方法,根据影像的物候、时相等特征,提取不同月份的湿地信息,进行景观格局季相分析。结果表明:(1)研究区湿地面积、类型格局在同一年不同季节不同月份会有不同幅度的变化,总体呈现缓增骤减的态势。湿地主要分布在低洼地区,主要湿地类型为草本沼泽,其次为河流,其他湿地占总面积比例较小。(2)研究区各阶段湿地都有转化,主要发生在湿地和非湿地之间,多数表现在草本沼泽和草地之间的转化。(3)湿地分布和湿地转化面积主要集中在低海拔区域和低坡度区域,其中海拔100 m和坡度5°以下范围内的湿地分布面积和湿地转化面积占湿地总面积及湿地转化面积的绝大部分。(4)年内季节性湿地转化与降水、温度和湿地植被物候关系密切。     

三大沿海城市群滨海湿地的陆源人类活动影响模式

随着陆源人类活动对滨海湿地的干扰日益强烈,研究滨海湿地陆源人类活动影响规律对于滨海湿地资源管理和保护具有重要的现实意义.以我国三大沿海城市群(环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲)滨海湿地为研究对象,分别选取围海造地(直接因子)和流域污染物(营养盐、非点源无机污染物)输入(间接因子)表征1990-2000年间滨海湿地的陆源人类活动影响强度及规律.研究发现,虽然围海造地仍然以农业用地为主(＞50％),但城市建设用地比例随人口城市化率增高而增加,以珠江三角洲城市群最高;在环渤海湾和珠江三角洲城市群区域超过60％的滨海湿地面积受到高或中等污染物输入强度影响,长江三角洲城市群区域则有44.7％的滨海湿地面积处于中等污染物输入强度及以上.通过叠加围海造地和污染物输入双重陆源人类活动的综合影响强度表明,珠江三角洲城市群平均强度指数达到0.79,且处于中等及以上影响强度区域面积比例达到78％,均高于其他两个城市群滨海湿地区域.空间分析结果表明,陆源人类活动对滨海湿地的强影响区域多集中分布于河流人海口、较为发达城市滨海区以及海岸线附近.