围填海对湿地水鸟种群、行为和栖息地的影响

湿地水鸟是湿地生态系统的重要组成部分。由于水鸟对湿地环境的变化较为敏感,所以被认为是监测湿地环境质量的指示生物。围填海严重破坏了湿地生态环境,对水鸟的种群、行为和栖息地利用产生了重大影响。本文从种群生态方面分析围填海对鸟类种群数量和多样性的影响;从水鸟行为方面归纳围填海对鸟类取食行为、繁殖行为、迁徙行为、社群行为的影响;从水鸟栖息地利用方面探讨围填海对水鸟栖息地利用和适宜生境选择的影响。围填海通常会降低生境专性鸟类种群数量,但对生境泛性鸟类的种群数量影响较小。围垦强度决定着鸟类多样性大小。适度的围垦使得生境多样化,有利于鸟类多样性的增加;过度的围垦则使得水鸟生境破碎化,从而导致多样性下降。围填海后的生境状况影响着水鸟的取食、繁殖、迁徙、社群行为及栖息地的选择。滩涂面积的减少以及植被群落的改变不利于涉禽的觅食栖息,而养殖塘等人工湿地则为游禽提供了丰富的食物来源以及良好的栖息环境。扩大研究的时空尺度可全面分析围填海对鸟类的影响机制;将多种水鸟结合在一起并分析其对围填海的响应机制应是未来研究的热点。     

白洋淀流域湿地连通性研究

湿地在流域防洪减灾、水资源调节、缓解环境污染、保护生物多样性和维持区域生态环境方面具有重要功能和价值。作为我国北方平原湿地系统之一,白洋淀流域湿地对于保障雄安新区的水资源安全和良好生态环境等方面具有关键性作用。了解目前白洋淀流域湿地生态系统的现状对于新区建设和未来科学规划也具有重要意义。以2017年9月欧空局提供的10米分辨率的Sentinel-2B影像为主要数据源,并结合谷歌地球高分辨率卫星影像(分辨率0.23m),通过人工目视解译和机器自动分类等多种方式,绘制了白洋淀流域最新的湿地生态系统网络分布图;在此基础上,利用地理信息系统分析了白洋淀流域湿地的连通性(包括水文连通性和景观连通性)。结果显示:(1)2017年白洋淀流域湿地面积为4596.6km~2,包括沼泽、洪泛区、沟渠、湖泊、河流,主要分布在坡度为0°至2°,海拔在100m以下的平坦地区;而流域内非湿地面积约86%,以耕地和林地为主。(2)2017年白洋淀流域河道长度为2440km,面积为514 km~2,其中山区河道177 km~2,平原河道337 km~2。河道内耕地面积比例达27%,建设用地比例约为8%,河道占用明显。河道两侧1km、2km和3km距离范围内耕地比例分别占61.77%、62.53%、62.63%。随着距离的扩大,湿地面积减少,非湿地面积增加。(3)由于人类活动的直接和间接影响,河道的水文连通性下降,与河道没有受到干扰时的连通性水平相比,减少了三分之一。(4)从景观格局指数SPLIT和DIVISION指示的流域湿地连通性看,景观级别上流域内自然湿地的景观连通性最差,人工湿地次之。在类型级别上沼泽类型的连通性最差,河流、沟渠与洪泛区湿地类型的连通性较好,湖泊的景观连通性最好。为保障白洋淀流域水安全,以流域湿地网络为整体,恢复和增强流域湿地网络连通性,将有效提高雄安新区水资源安全和生态环境保护的能力。     

中国海岸带围垦遥感分析

海岸带围垦是沿海区域缓解人口增长与城镇扩张所带来土地压力的重要途径和方式。建国以来,中国大陆沿海围垦大量滨海湿地以满足社会经济发展所导致的土地需求,对滨海湿地的资源、生态和环境造成影响和胁迫。为掌握近35年来中国大陆沿海地区的围填海状况,以5a为间隔,选取1985—2010年间Landsat系列卫星影像数据,基于遥感与GIS技术,解译6个年份的围垦岸线,计算分析围垦面积,研究并提出围垦强度系数。结果表明,1985—2010年,中国大陆沿海共围垦土地755183 hm~2,年均围垦30207 hm~2,围垦强度达到1.7 hm~2a~(-1)km~(-1),围垦总量趋势表现先减少后增加。环渤海经济圈与长三角经济圈围垦强度最大,其围垦总量占到全国总体的85.7%。围垦的时空分布及其利用形式受沿海区域自然地理条件和地区经济发展水平的制约和影响。     

唐古拉山以北地区生态资产核算

生态系统核算可以为生态文明建设提供定量性的决策依据,包括生态资产核算和生态系统服务核算两个方面,生态资产指生产和提供生态系统产品和服务的生态系统。以唐古拉山以北地区(简称唐北地区)为研究对象对其生态资产进行了核算,建立生态资产实物量及变化核算表、损益表,提出了生态资产综合指数。2015年唐北地区草地生态资产面积为21800.01 km~2,其中良级比重最高达68.46%,湿地生态资产面积为4763.01 km~2,其中优级比例最高为59.72%,野生动植物共有138种,其中重点保护动物10种。2015年唐北地区生态资产综合指数为79.77,比2000年降低了3.60%。2000—2015年,湿地、草地生态资产分别增加了164.23、2.82 km~2。2000—2015年湿地生态资产存量增加202.90 km~2,其中由湿地恢复导致面积增加最大为200.50 km~2,存量减少38.63 km~2,其中湿地退化是导致存量减少的主要原因,面积为36.23 km~2,草地存量增加了39.18 km~2,主要是由于湿地退化导致的草地扩张,存量减少36.26 km~2,主要由湿地恢复和荒漠化引起。研究中不同生态资产质量等级的核算以及生态资产综合指数的提出利于生态资产的全面核算和比较,对于建立离任责任制、生态文明建设意义重大。     

基于生态系统服务评价的围填海区域景观生态红线划分方法及应用研究

以围填海活动为代表的高强度的人类开发利用方式从根本上改变了海岸带地区的自然属性,区域生态环境发生了深刻变化。定位于我国大陆沿海的围填海区域,通过人机交互目视解译的方法获取我国大陆沿海围填海区域的矢量数据,基于围填海活动影响下海岸带区域的景观类型和生态系统服务变化的评估结果,识别我国海岸带的生态脆弱区和重点保护区,提出围填海区域景观生态红线的划分方法。通过分析可知:(1)围填海区域景观生态红线区呈现出"总体分散、局部集中"的的分布特点;(2)景观生态红线区主要分布在人工湿地和残存自然湿地中。围填海区域是进行海陆统筹研究的关键区域,而景观生态红线作为识别其重要生态功能区,并进行二次保护和抢救性保护的有效手段,将为我国海岸带生态管理提供新思路和新方法。     

海湾型城市半城市化地区空间扩展演化——以厦门市为例

选择海湾型城市--厦门市半城市化地区为研究对象,基于研究区1987、1992、1997、2002和2007年5个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与GIS技术支持下获取了近20a 来各期土地利用信息数据,采用景观格局转移矩阵、景观格局指数和分形理论等方法研究了厦门市半城市化地区城市化过程中的景观格局空间演变特征,详细分析了城市形态演变、城市围填海特征及政策影响.结果表明:20 a 年来厦门近郊建设用地从18.4 km2增加到108.4 km2,远郊则从35.7 km2增加到114.9 km2,分别增长为原来5.9倍和3.2倍;城市空间扩展过程通过不断侵蚀耕地、林地和大规模填海造地完成,其中耕地景观变化最大,城市扩展最高峰(2002～2007年)近郊与远郊被建设用地"蚕食"的耕地多达19.74 km2和33.11 km2;在城市空间不断扩展的过程中,近郊城市城市由不稳定形态逐步向稳定形态(填充增长)演化,但远郊形态格局尚处于以中心城市扩展为主体的时期;填海造地面积及其时空分布与政策因素密切相关,20 a来厦门半城市化地区海岸线缩短了14.3%,近郊与远郊海岸分维数分别从1.236和1.267降到1.191和1.262,岸线复杂性明显降低,逐步趋于平直;海湾型城市战略的提出对填海造地影响最为明显,2002～2007年期间填海进程明显加快,近郊与远郊分别填海13.32和9.15 km2,超越了前15 a 填海总面积.     

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.     

厦门市土地利用变化下的生态敏感性

当前,城市化与全球变化背景叠加,海岸带生态系统发生了巨大的变化,沿海城市在全球变化下的脆弱性、敏感性与适应能力等问题已经成为政府和科学界关注的重要问题.土地利用变化是导致生态系统敏感性的重要因素之一.以厦门市作为沿海城市的典型代表,对近20 a土地利用变化下的生态敏感性进行系统研究.分析了城市建设用地扩张、围填海等主要土地利用活动对生态敏感性的影响机制;其次建立土地利用变化下的生态敏感性指数,并分析其变化过程;最后通过ArcGIS图层叠加计算功能,获得生态敏感性空间分布状况.结果表明:1987-2007年厦门市城市建设用地面积由1987年的67.48 km2,增加为2007年的308.21 km2,扩张了4.57倍,主要为蚕食农业用地和林地而来;海岸线长度由1987年的290.19 km,增加为1992年的343.23 km,而后减小为2007年的299.93 km,围垦养殖活动使得岸线变得曲折,填海造地活动导致岸线变得平滑.厦门市土地利用强度由1987年的2.44逐年增加为2007年的2.52,生态系统服务价值总体呈现减小的趋势,由1987年的7.39×109元减少到2007年的7.02× 109元,土地利用强度与生态系统服务价值呈现负相关关系.土地利用变化下的生态敏感性指数由1992年的1.50增加为1997年的4.94,而后减小为2002年的4.12,再增加为2007年的4.47.整体而言,近20a来厦门市生态系统对土地利用变化的敏感性灵敏响应程度不很剧烈,生态敏感性高的区域主要位于沿海区域.     

长江宜昌至武汉段岸线1 km近二十年土地利用及景观格局时空变化研究

长江拥有中国最长、开发条件最好的内陆岸线, 岸线资源的存量大且开发潜力高。了解岸线资源的利用现状, 为保障岸线资源开发、生态环境保护提供科学依据。研究以2000、2005、2010、2015和2019年土地利用为数据源, 分析长江宜昌至武汉段岸线1 km区域不同时期土地利用类型面积与景观格局指数。研究结果表明, 2000—2019年, 研究区域土地利用主要以农田和建筑用地为主, 变化的明显特点是农田面积在2019年较2000年下降了9.39%, 建筑用地和草地/林地面积扩张, 其中农田-建筑用地的转化较为剧烈。研究区域湿地资源丰富, 湿地总面积占比均在70%以上, 人工湿地占总湿地面积比均在92%以上。从斑块类型水平上看, 各用地类型斑块数量增长明显, 均发生了不同程度的景观破碎化现象; 其中草地/林面积虽增加了35.63 km2, 但斑块数量从0.114万个增加到0.618万个, 景观形状指数由34.92增加到95.19, 景观聚集度指数下降了10.82%, 其斑块趋向破碎化、形状不规则化, 这会阻碍种群间的基因交流、改变物种生存的生物地理环境, 减少生物物种多样性, 结构趋向紧凑对某些干扰的蔓延如虫灾、火灾等的抑制作用减弱。在景观类型层级, 斑块数量由1.24万个增加到2.34万个, 香农多样性指数增加了0.14, 蔓延度指数下降了8.48%, 整个研究区域景观的破碎化现象加剧, 区域原本优势的斑块类型破裂, 优势度差距逐渐缩小, 且空间的连通性降低, 空间优势减弱。文章定量揭示了长江宜昌至武汉岸线土地利用景观格局时空变化特征, 可为该区域景观格局的进一步优化提供依据。     

围填海对潍坊北部沿海地区湿地生态系统服务功能损害影响研究

本文以潍坊北部沿海地区为例,利用市场价值法、造林成本法、影子工程法、成本替代法、成果参照法等方法,分别从湿地生态系统提供的食品生产、原料生产、氧气生产、气候调节、水质净化、旅游娱乐和知识扩展服务等7个方面,计算得出了该区域围填海造成的湿地生态系统服务功能价值损失值为1．02×104万元／年,单位面积损失为1．06万元／hm2·年。通过对湿地生态系统服务功能进行科学、全面的分析和评价,为分析围填海工程综合损益提供了科学依据,也为围填海形成后的生态恢复提供了技术参考。     

最大可允许填海面积模拟——厦门西海域案例研究

填海造地在解决海岸带地区发展空间短缺问题的同时,严重损害了人类赖以生存和发展的海洋与海岸带生态系统。如何控制大规模填海造地是我国面临的重大课题。构建了估算海湾最大可允许填海造地面积的分析框架和模型。填海造地的各种收益和成本,包括环境和生态成本被系统性地量化并嵌入到框架和模型之中。模型的估算结果可以为实施控制填海造地的约束机制提供科技支撑。利用建立的框架和模型对厦门西海域模拟的结果显示:当贴现率为4.5%时,厦门西海域最大可允许填海面积是89.44 hm2,其面积至少应该保持在44.52 km2;即便是使用8%的高贴现率,最大可允许填海面积也只占规划填海面积的35.83%;如果采用更加重视环境与生态效益的低贴现率2%,则厦门西海域最大可允许填海面积是0。     

江苏沿海滩涂围垦与社会经济发展的耦合关系

沿海滩涂湿地是脆弱的生态敏感区,滩涂围垦是沿海国家和地区拓展土地资源的重要方式之一。近年,沿海地区快速城市化下的滩涂围垦导致了沿海湿地生态系统退化等一系列环境问题。基于环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve,EKC）模型,以江苏北部沿海湿地为研究区,结合遥感影像和社会经济数据,刻画滩涂围垦过程、强度及社会经济发展过程,揭示近40年江苏沿海滩涂围垦主要类型、阶段性变化特征,阐述滩涂围垦与社会经济发展的耦合关系。研究结果显示,养殖水体扩张是近40年江苏滩涂围垦利用的主要方式;相比养殖水体聚集发展的盐城市,以启东为典型代表的南通市经历了相对较完整的养殖水体的滩涂围垦过程,其养殖水体面积与区域渔业产值存在指数关系,即当人均地区产值达到约9.55万元时,区域渔业产值的增长不再以通过围垦增加养殖水体面积为主要途径;从江苏沿海滩涂围垦来看,滩涂围垦与社会经济发展之间存在典型倒U型曲线关系。苏北滩涂围垦可分为3个阶段,初期阶段（1980-2005年）,滩涂围垦随着经济发展而急剧增加;中期（2005-2014年）,当人均GDP约为3.64×10⁴元时滩涂围垦速度达最大;后期（2014-2018年）,滩涂围垦随着经济发展呈现下降趋势。3个阶段中,单位滩涂围垦面积与人均GDP增长关系由4.11元/km²,17.08元/km²增加至60.77元/km²,呈显著增加的趋势。经济发展,农业和农村经济改革以及国家和地方各级政策均对滩涂围垦具有重要影响。严格的国家环境保护政策将是有效控制滩涂围垦、保护生态环境的重要手段。     

Temporal Occurrence and Spatial Distribution of Red Tide Events in China's Coastal Waters

Between the years 1933–2001, 460 red tide events were found in China's coastal water. The scope of red tide occurrence has extended over all the coastal provinces of China, and the three major areas with high red tide frequency are the Bohai sea, the sea area near the Shengsi Archipelago and Huaniaoshan Island on the outer side of the Changjiang River estuary and the Hangzhou Bay, and the coastal waters on the east side of the Zhujiang River estuary from Hong Kong to East Guangdong. In the past 20 years, the frequency of red tides has been tending upwards. The years of 1988–1990 and 1998–2001 saw the most serious red tides along China's coastal waters, with the latter period as the peak. The average area of a single red tide, i.e., the scale of red tides, is expanding every year, and in 2001 rose to about 500 km². Every year, China's red tides occur from south to north, with those in the South China Sea occurring from March to May, those in the East China Sea from April to August and those in the Bohai and Huanghai Seas from May to September.     

基于生境等价分析法的胶州湾围填海造地生态损害评估

围填海造地的生态损害是指围填海造地所引致的海洋生态系统服务功能的下降,包括生物资源消失、生态调节功能减弱以及生物栖息地破坏等。针对胶州湾围填海造地规模及其生态影响,使用生境等价分析法,对围填海造地的资源和生态服务功能的受损程度和补偿规模进行了评估。结果表明,1988-2005年胶州湾填海造地的资源生态受损程度为41.33%,以退田还海作为修复工程,修复期为8a,在5%的折现率水平下,修复工程的规模应为22.47 km²,才能使被填海域的生态服务功能恢复到初始水平。这一结论可作为地方政府对胶州湾围填海造地实施生态修复建设和生态补偿管理的技术依据。     

崇明东滩盐沼植被变化对滩涂湿地促淤消浪功能的影响

30年来在海平面上升、人类围垦、自然保护、外来物种入侵等自然与人为作用共同影响下,崇明东滩盐沼植被群落结构发生了巨大变化。基于长江口四期遥感影像解译结果,得到盐沼植被群落结构变化,结合对盐沼植被促淤消浪功能已有研究成果,量化崇明东滩盐沼植被促淤消浪功能潜力及其变化。研究表明:1980、1990、2000和2010年崇明东滩芦苇、互花米草、藨草群落面积比例分别为23∶0∶77、73∶0∶27、33∶9∶58、34∶34∶32,同期总植被覆盖面积分别为51、83、37、44 km2。30年来滩涂湿地促淤消浪能力均有下降,1990—2000年变化最大。其中,植被黏附悬浮颗粒物量分别为1976、4645、2192、4695 t;沉积量分别为960、1579、195、286万m3;常规波高情况下堤外没有足够植被保护的岸段长度分别为5、0、7、6 km;风暴潮情况下堤外没有足够植被保护的岸段长度分别为19、5、26、20 km。因此保护堤外盐沼植被对消浪促淤,特别是抵御风暴潮等恶劣气候灾害的影响具有重要意义。     

澳门城市生态系统格局变化研究

澳门回归祖国近20年间,社会经济快速发展、填海造地工程加速推进、海岸带人口不断集聚,生态系统格局发生巨大变化。以2001年和2017年两期高分辨率遥感影像数据为基础,首先分析土地利用转移矩阵及重心转移状况;然后,通过粒度上推法确定最佳分析粒度,并利用移动窗口法研究澳门城市生态系统格局时空变化;最后,结合实地调研情况,对研究发现展开讨论。研究结果表明:(1)澳门城市总面积由26.19 km2增加到32.77 km2,增长率为25.12%,其中裸地和建设用地扩张显著;(2)澳门城市生态系统受人为干扰作用显著,城市景观破碎度增加、多样性降低,景观形状趋于复杂、不规则,城市生境质量存在下降风险;(3)澳门半岛和离岛各景观组分和空间构型差异性显著,优势景观分别为建设用地和有林地;(4)澳门半岛主要填海方式为离岛围填,而离岛区域则为海滨围填。     

Expansion risk of the toxic dinoflagellate Gymnodinium catenatum blooms in Chinese waters under climate change

The paralytic shellfish poison toxin (PST)-producing dinoflagellate, Gymnodinium catenatum, frequently blooms in China, posing a threat to food safety and human health. To understand the drivers of G. catenatum blooms and predict potential habitats for G. catenatum under climate change, samples from occurrence localities and environmental datasets from multiple agencies were aggregated and used to model the habitat suitability of G. catenatum in the China Sea using a maximum entropy model (Maxent). The accumulated variable contributions for the Maxent model were defined to measure the importance of key predictors in the model. The most important environmental variables were distance to the coastline, depth of seawater, and long-term average of the minimum annual temperature. This highlights the main reasons why G. catenatum blooms always occur in coastal waters. Occurrence probabilities higher than 0.66 were defined as habitats with high suitability for shellfish management and aquaculture. Projected habitats with high suitability in Haizhou Bay, coastal waters along the western Taiwan Strait, and Bohai Bay remained stable with increasing temperature by 2100, regardless of the IPCC Representative Concentration Pathways (RCPs). However, those in the China Sea would be reduced overall, leading to a northward movement of the center of integrated habitats. Habitats with a spatial area of >6000 km² in the Bohai Sea, Yellow Sea, and South China Sea and >23,000 km² in the East China Sea would be exposed to high risk under low greenhouse gas emission scenarios (RCP2.6).