基于生境分布模型的气候因素对三江平原沼泽湿地影响分析

气候因素是沼泽湿地的发育的主要驱动因素,是沼泽湿地形成、发育及不同特征差异的控制因素。作为中国主要沼泽湿地分布区和气候变化显著地区之一,三江平原沼泽湿地受气候和非气候因素的共同影响。非气候因素对三江平原沼泽湿地的影响强度在加大,沼泽湿地被开垦为农业用地,大型水利工程的修建导致流域水资源减少,使得该区沼泽湿地供水不足。以三江平原为研究区,利用生境分布模型,采用该区沼泽湿地分布数据、气象数据和地形数据,模拟沼泽湿地生态系统在气候因素变化下的演替过程,定量评估气候因素对沼泽湿地的影响程度。研究结果表明,自20世纪50年代至2010年,三江平原地区的气候呈暖干趋势,气候变化对沼泽湿地分布起正增益作用,1951~1980年期间,气候变化对沼泽湿地分布的影响程度为5.21%,1981~2010年期间,气候变化对沼泽湿地分布的影响程度为4.33%;在三江平原地区,非气候因素对沼泽湿地的影响起主导作用,不但导致该区已有湿地发生缩减、退化,还干扰新的湿地自然形成与演替。     

1954-2005年三江平原沼泽湿地农田化过程研究

作为中国重要的粮食生产基地和淡水沼泽湿地集中分布区, 三江平原对于保障国家粮食安全和区域生态安全具有举足轻重的地位.由于人类活动的剧烈影响, 1954～2005年期间, 三江平原大面积的沼泽湿地已被农田所替代, 并引发了一系列环境问题.国内以往的相关研究未能深入揭示区域尺度湿地农田化的过程与规律.基于遥感和地理信息系统技术,集成地形图与遥感影像(Landsat MSS,Landsat TM,CBERS)数据,分析了1954～2005年间三江平原湿地农田化过程及其主要驱动因素.研究结果表明:(1)从1954到2005年,三江平原沼泽湿地面积减少了77.03%;与湿地大面积减少相对应,耕地面积增加了2.5倍,2005年耕地面积占整个三江平原面积的55.14%,成为三江平原的主导景观.1954～1976年和1977～1986年为湿地农田化规模最大的2个阶段,沼泽湿地转化为耕地的面积分别为186.40×104 hm2 和120.29×104 hm2.至2005年,三江平原沼泽湿地农田化过程基本结束,大面积成片的湿地仅存在于几个较大的湿地自然保护区内.1954～2005年期间,三江平原沼泽湿地农田化的面积为258.48×104 hm2,为1954年沼泽湿地面积的73.3%.(2)三江平原发生湿地农田化过程的主要自然地理环境背景为:海拔为0～100 m,坡度为0°～1°,地貌类型为河漫滩、河流阶地、沼泽洼地、冲积洪积平原和低台地,土壤类型为草甸土、沼泽土和白浆土.(3)1954～2005年间,三江平原地区年平均气温显著升高,增温速率为 0.029 ℃/a.气候变暖为农业开垦提供了有利的前提条件.区域人口大量增加是湿地开垦为农田的最直接和最主要的驱动因素,1959～2005年间三江平原总人口增加了3.13倍,耕地面积与总人口及农业人口之间均存在显著线性相关关系.国家政策对于三江平原沼泽湿地农田化过程具有重要的影响作用.     

RS和GIS支持下的三江平原沼泽湿地动态变化研究

以景观生态学理论为基础，采用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）相结合的方法，探讨了三江平原沼泽湿地的动态变化特征。结果表明，三江平原沼泽湿地主要分布在富锦、同江和抚远三个县（市），其总面积占全区总面积的51.42%;1980-2000年间三江平原沼泽湿地的分布面积显著下降，1980-1996年间沼泽湿地面积减少了51.33%，1996年之后减少速度明显下降。同时沼泽湿地景观的破碎化显著，斑块数量增加了46%，斑块密度净增加两倍。1980年、1996年、2000年景观的分维湿地面积变化较之全区变化不显著外，其它地区均发生较为显著的变化。     

1955~2010年小三江平原沼泽湿地景观格局变化及其对人为干扰的响应

以湿地变化较为剧烈的小三江平原为研究区域,以1955~2010年的地形图和Landsat TM遥感数据为数据源,采用网格分析法研究景观指数的时空分异规律,并分析不同时期人为干扰度对景观格局指数的影响。结果表明：① 从时间上看,1955~2010年小三江平原沼泽湿地的面积和最大斑块逐渐减小,斑块占景观比从52.87%下降到10.41%,最大斑块减少了47.6%,破碎化和分散性逐渐增加,连接度从1.02%增加到2.88%后下降为0.79%,呈先增加后降低的趋势,斑块的形状由复杂变得简单后又变得复杂,人为干扰度逐渐增加,从0.31%增加到0.6%;② 从空间上看,1955年研究区沼泽湿地景观由西南向东北破碎化逐渐减弱,1986年后变为由西南向东北破碎化逐渐增加的格局。沼泽湿地斑块类型所占景观面积比例和连接度指数的高值区主要分布在研究区的中部和东北部。人为干扰度的空间分布格局是由西南向东北逐渐减弱;③ 1955~2010年人为干扰对小三江平原沼泽湿地的邻近与连接程度的影响逐渐减弱,对沼泽湿地边缘密度影响逐渐增强,人为干扰对沼泽湿地斑块密度的影响主要受沼泽湿地面积的影响,人为干扰对沼泽湿地斑块的形状影响较小,沼泽湿地的优势景观控制力逐渐下降,人为干扰是小三江平原湿地面积减少的主要原因。     

基于水生无脊椎动物完整性指数的三江平原沼泽湿地健康评价

采用水生无脊椎动物完整性指数,评价三江平原典型沼泽湿地健康状况。在三江平原15处典型沼泽湿地(6处参照沼泽湿地,9处非参照沼泽湿地)中,采集的水生无脊椎动物样品;利用测试样品获得的数据,对18个候选指标进行分布范围、判别能力及相关分析,确定了由总分类单元数、腹足纲%、耐污类群%和捕食者%构成的水生无脊椎动物完整性指数核心指标;采用比值法计算各生物参数值,并将各参数值加和得到水生无脊椎动物完整性指数值。以参照湿地水生无脊椎动物完整性指数值的25%分位数作为健康基准值,≥25%分位数值,认为无干扰;对小于25%分位数的值3等分,确定三江平原典型沼泽湿地健康评价标准:≥2.80为无干扰,1.87~2.80为轻度干扰,0.93~1.87为中度干扰,0~0.93为重度干扰。结果表明,所调查的三江平原典型沼泽湿地有33.3%受到了中重度干扰,66.7%属于无干扰和轻度干扰。水生无脊椎动物完整性指数值与水体p H、电导率和总悬浮颗粒物含量显著负相关。     

若尔盖高原与三江平原沼泽湿地CH4排放差异的主要环境影响因素

若尔盖高原沼泽湿地和三江平原沼泽湿地分别是我国面积最大的高原和平原淡水沼泽湿地.通过对二者常年积水的沼泽湿地CH4排放进行的同步观测,表明三江平原沼泽湿地CH4排放通量平均值是若尔盖高原的4.7倍.其中,若尔盖高原木里苔草沼泽的CH4排放通量范围是0.51～8.20 mg/(m2·h),平均值为2.87 mg/(m2·h);乌拉苔草沼泽CH4排放通量范围是0.36～10.04 mg/(m2·h),平均值为4.51 mg/(m2·h).三江平原毛果苔草沼泽湿地的CH4排放通量范围是1.32～46.38 mg/(m2·h),平均值为17.29 mg/(m2·h).水分条件和温度条件的不同是导致两地CH4排放产生差异的主要原因.在相同的温度条件下,土壤氧化还原状况对CH4排放有重要的影响.沼泽植物的种类和数量也对沼泽湿地CH4排放具有重要的作用.     

三江平原湿地生态系统固碳功能及其价值评估

固碳是湿地生态系统一项重要的服务功能。以三江平原（不包括完达山以南的穆棱—兴凯平原）为研究区,选取沼泽湿地、水稻田（人工湿地）、旱田为研究对象,通过固碳量及价值量评估方法,对比分析1982年、1995年、2000年和2005年三者固碳功能及其价值的差异。结果表明,随着沼泽湿地面积逐年萎缩,水稻田、旱田面积的增加,沼泽湿地固碳能力有所下降,而水稻田、旱田固碳能力则有不同程度的增加。4个时期沼泽湿地固碳价值均高于水稻田和旱田,除2000年外,水稻田的固碳价值低于旱田。2005年沼泽湿地固碳价值达751．957亿元,而水稻田和旱田固碳价值上限共计为52．945亿元。就固碳价值贡献率而言,历年沼泽湿地固碳价值贡献率高达93％以上;而水稻田单位面积固碳价值高于旱田。研究成果可为协调土地资源的开发利用,维持湿地生态系统碳“汇”功能提供数据参考。     

三江平原沼泽湿地植被净初级生产力空间变化特征分析

基于EOS/MODIS卫星2000～2005年的MOD17A3数据集,分析21世纪初三江平原沼泽湿地植被净初级生产力(NPP)时间变化和空间分异特征及其与气候因子(气温和降水)的关系,并采用空间分析方法,分析道路、河流、居民点等因子对沼泽湿地生产力的影响.结果表明,三江平原沼泽湿地生产力(C)的变化范围为92.2～675 g/(m2·a),平均值为374.2 g/(m2·a).沼泽湿地生产力主要受三江平原综合水热条件控制,其与气温和降水显著复相关,复相关系数为0.49(n=6,p<0.05).低生产力沼泽湿地主要分布在三江平原西、北部地区,高生产力沼泽湿地主要分布在东、南部地区.河流在0～8 km的范围内对三江平原沼泽湿地生产力有一定促进作用,但影响不显著.居民点扩建,道路修筑等人类活动影响沼泽湿地分布,并导致沼泽湿地生产力下降,其有效影响范围分别是0～6 km区域和0～8 km区域.     

三江平原沼泽湿地时空动态特征

在遥感数据支持下,利用景观生态学的定量分析方法,分析了近20年三江平原区域湿地景观结构动态,同时以位于三江平原中北部的富锦县为例,分析了湿地与其它土地利用类型的转化.研究表明:三江平原湿地近20年大面积减少,但减少的趋势有所遏制,其中1980～1996年湿地面积减少了51.33%,1996-2000年间较少了4.19%;湿地的破碎度加大,1986-1996年间,斑块数量增加了326块,1996-2000年间又增加了18块,斑块数量增加的速度明显降低.湿地图斑破碎度有明显减少的趋势,表明湿地开发由大片沼泽湿地的破碎性开垦,转向已有湿地的边缘围垦上;开发后的湿地基本上变为水田和旱田;三江平原湿地分布的质心也有向西南偏移的趋势.三江湿地的大面积开发直接影响着三江地区自然环境,区域气候由"冷湿"转为"暖干",使气温低的北部和积水深的东部的湿地进一步适合农业开发.三江平原湿地大面积减少是由人类活动引起的,依靠其自身力量无法实现湿地恢复.文中就三江平原湿地如何保护和恢复提出了相应建议.     

近30年小兴安岭沼泽湿地动态及其驱动力研究

以1985、1995、2005、2015年4期Landsat TM/ETM+影像为主要数据源,在遥感和地理信息系统平台上提取了小兴安岭地区湿地信息以及各土地利用类型面积,采用动态度模型、重心迁移模型、主成分分析等方法,分析近30年小兴安岭地区沼泽湿地的面积变化及其变化速度、重心变化、土地利用转移和沼泽湿地变化驱动力。结果表明:与1985年相比,2015年研究区内沼泽湿地面积减少了12 751.62 km~2,退化的湿地主要向林地和耕地转变;湿地重心整体向北偏西70.72°方向迁移;黑河大部分地区沼泽湿地变化率小于小兴安岭全区的变化率;伊春东南部及鹤岗全区的沼泽湿地面积变化动态度较高,湿地恢复和退化两极分化明显;沼泽湿地面积动态度受气温和相对湿度等自然因素影响,生产总值、粮食产量、农作物总播种面积和人口等社会经济因素是沼泽湿地变化的主要驱动力。     

基于面向对象方法和多时相HJ-1影像的湿地遥感分类——以完达山以北三江平原为例

以中国东北地区完达山以北三江平原(下简称小三江平原)为研究对象,利用2010年多时相HJ-1A卫星和HJ-1B卫星CCD影像作为分类数据源,结合野外调查数据,应用多尺度分割算法,根据影像的丰富信息和物候、时相等特征,采用面向对象的分类方法,进行小三江平原的湿地遥感分类。结果表明,湿地二级分类的总体精度为85.45%,总体Kappa系数为0.81。小三江平原湿地主要分布在低洼地区,总面积为9084.16km2;其中,天然湿地面积为2635.09km2,人工湿地面积为6449.07km2。集中分布的水田是小三江平原最主要的景观类型;天然湿地主要分布在自然保护区、河岸附近和国界周围;其中,草本沼泽面积最大。本研究表明,面向对象的分类方法能够有效利用遥感影像提供的丰富信息,产生较高的分类精度;对于中分辨率遥感影像不同分割尺度的组合使用有利于湿地信息的提取。降雨量较多、较少月份影像的选取和物候规律的利用是提取湿地信息的关键。多时相遥感影像数据的使用,改善了洪泛湿地和森林沼泽的分类效果,尤其是水田边界的划分;同时可以提高湿地分类精度。基于面向对象的遥感方法,利用多时相的中分辨率遥感影像,能够获取较高精度的湿地分布信息,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

中国典型湿地生态系统碳汇功能比较

选择温带湿润地区三江平原湿地、青藏高原东缘若尔盖湿地和北热带向南亚热带过渡区域的广州红树林湿地,对比分析不同气候条件下湿地生态系统碳源、碳汇特征及其影响因素.研究发现,红树林湿地在固碳速率和固碳潜力方面都要高于泥炭沼泽和苔藓泥炭沼泽.不同气候条件下,湿地的CH4和CO2排放通量有较大差异.在CO2排放通量方面,若尔盖高原湿地和三江平原湿地的排放通量要高于红树林湿地;在CH4排放通量方面,三江平原湿地的CH4排放通量要大于若尔盖高原湿地和红树林湿地.不同气候条件下,湿地生态系统总体表现为碳汇.气候因素在大尺度上影响湿地的碳源、碳汇特征,而水文、植被类型和植株密度等亦是影响不同湿地类型碳源、碳汇差异的主要因素.     

三江平原典型沼泽湿地生态系统水分通量研究

利用野外定位观测数据 ,对三江平原典型沼泽湿地主要界面水分通量进行计算和分析。结果表明 ,2 0 0 3年生长季沼泽湿地系统与大气水分交换量 (蒸散发 )总量为 4 2 4 .7mm ,沼泽湿地水面 -大气水分通量 (水面蒸发 )总量为 2 6 0mm ,沼泽湿地植被 -大气界面水分通量 (蒸腾量 )总量约为 16 4 .7mm ;对沼泽湿地生长季水平衡的计算表明 ,生长季水分亏缺量达 14 0 .5mm ;非生长季大气降水是沼泽湿地生长季生态用水的重要来源。     

中国自然湿地温室气体排放估算的不确定性分析北大核心CSCD

以往的研究利用第一次、第二次全国湿地资源调查和解译遥感影像得到的湿地面积,在1992年至2019年期间,先后13次估算了中国自然湿地(包括近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地和淡水沼泽湿地)温室气体的排放总量;其中,中国自然湿地甲烷排放总量的平均估算值为(7.87±6.50)Tg/a碳,中国沼泽湿地(淡水和咸水沼泽湿地)甲烷排放总量的平均估算值为(2.04±1.00)Tg/a碳,中国湖泊湿地甲烷排放总量的平均估算值为(0.96±0.86)Tg/a碳;估算的中国湿地温室气体排放总量存在不确定性,即各种方法统计出的中国沼泽湿地面积存在差异,除了《中国沼泽志》给出的中国沼泽湿地面积(94000 km^(2))外,解译遥感影像得到的中国沼泽湿地面积为82000~138000 km^(2),第一次和第二次全国湿地资源调查得到的中国沼泽湿地面积分别为137000 km^(2)和217300 km^(2),全球湖泊与湿地数据库的中国沼泽湿地面积为337000 km^(2);采用外推估算法得到的中国湿地甲烷排放总量存在不确定性。在湿地保护意识加强和实施退耕还湿政策的背景下,未来应该开展土地利用方式变化对温室气体排放造成的影响研究和湿地与大气的净碳交换能力研究,为了得到精度更高的全国湿地面积数据,第三次全国湿地资源调查的湿地起调面积应该小于前两次全国湿地资源调查。     

气候变化对中国内陆湿地空间分布和主要生态功能的影响研究

近百年来全球气候呈现以变暖、降水格局改变和极端天气、气候事件频繁发生为主要特征的显著变化。中国气候变化具有区域差异性,对湿地生态系统带来不同影响。气候变化通过影响湿地的水温、土温和水文节律,影响着湿地生态系统的格局和过程,甚至会影响湿地生态系统的演替。归纳、总结了气候变化对中国内陆湿地空间分布和主要生态功能的影响研究结果;通过分析湿地分布及面积、湿地水文过程、湿地生物多样性和湿地生态系统碳循环的影响发现,气候变化通过水源补给方式和水文过程影响湿地的分布和生态功能;随着气候变暖,以冰雪融水为主要补给源的湿地的面积逐年增加;随着气候变化,湿润区的湿地面积发生明显波动,气温升高导致半湿润区的湿地面积减少,但是却在一定程度上减缓了干旱区湿地面积的萎缩;同时,气候变化通过对大气降水和蒸散等环节的影响,间接地影响湿地水位和水文周期;气候变暖严重威胁了湿地系统内的生物多样性,导致湿地生境质量下降和湿生生物种群数量减少,也改变了湿地生态系统碳循环,加速了CO2和CH4等温室气体的排放。     

2013年三江平原北部洪水对沼泽湿地景观的影响

基于Landsat 8 OLI和HJ-1 CCD影像,利用面向对象方法,对2013年8月发生在三江平原北部的洪水进行遥感监测,获取洪水浸淹范围,评估洪水造成的损失,分析洪水对沼泽湿地景观的影响。结果显示,在洪水淹没范围内,土地覆盖遥感分类的总体精度为93%,Kappa系数为0.92;洪水发生后,研究区内4个国家级自然保护区内的沼泽面积增加了30 654 hm2,沼泽斑块面积增加,斑块间水力联系加强,景观破碎度降低。2013年夏季洪水对研究区沼泽的恢复和重塑有促进作用。     

5个时期黑龙江省天然湿地动态及其影响因素研究

在地理信息系统平台上,利用1980年、1990年、2000年、2010年Landsat TM影像和2014年Landsat 8ETM+影像数据、1980~2014年黑龙江省气象数据和社会经济数据,采用主成分分析方法和灰色关联度方法,研究黑龙江省主要天然湿地变化及其主要影响因素,以及各环境因子与各类型湿地的关联性。研究结果表明,沼泽湿地面积从1980年的617.5×104hm2减少为2014年的389.0×104hm2,约萎缩了37.0%;与1980年相比,2014年黑龙江省的天然湿地(沼泽湿地、湖泊湿地和河流湿地)面积减少了243.1×104hm2,萎缩了34.4%;分布在研究区东部、东北部和西南部的天然湿地大面积消失;消失的天然湿地主要转变为耕地和城市建设用地,有关土地利用的相关政策对黑龙江省天然湿地面积变化也有一定影响。     

20世纪60年代以来6个时期盐城滨海湿地变化及其驱动因素研究

利用遥感和地理信息系统技术,对盐城滨海湿地20世纪60年代地形图和1980年、1990年、2000年、2010年、2015年遥感影像进行数字化和遥感解译,得到盐城滨海湿地分类信息;采用GIS空间分析方法和景观分析方法,分析了各时期盐城滨海湿地的景观特征;利用滨海湿地遥感分类和土地利用数据,研究盐城滨海湿地时空变化及其驱动因素分析。研究结果表明,20世纪60年代研究区主要湿地类型为泥质海滩和盐水沼泽,其面积分别占研究区总面积的48.5%和10.5%,2015年,研究区主要湿地类型为养殖池和水田,其面积分别占研究区总面积的20.6%和14.18%,盐水沼泽面积占7.8%,泥质海滩面积所占比例锐减到不足0.03%;20世纪60年代以来,研究区泥质海滩、盐水沼泽、淡水沼泽在不断萎缩;水田、养殖池和水库/坑塘在不断扩张,围填海活动导致研究区的陆地面积明显增加;研究区滨海湿地景观破碎化程度加重,斑块形状变的越来越复杂,稳定性变差,各类景观斑块呈均衡化趋势发展,随着经济发展,研究区滨海湿地受人类活动干扰的程度在不断加强;围填海、人口增长、生态环境污染和物种引入是盐城滨海湿地变化的主要驱动因素,泥沙淤积侵蚀和土壤性质变化是次要驱动因素。     

三江平原湿地水平衡结构研究

以三江平原沼泽湿地生态试验站为研究基地,观测沼泽湿地水平衡的要素,如降雨量、蒸发量、径流量,并与农田相对比,揭示沼泽湿地独特的水平衡结构。研究结果表明,沼泽湿地蒸发量在夏季少雨期高于农田,秋季多雨期低于农田;大面积湿地具有使河川径流年际变化加大和年内分配均化的作用,且沼泽植被能减缓洪水流速,因此可以拦蓄洪水,起到控制洪水的作用;湿地开垦后,导致湿地防洪功能下降,湿地效益减弱。     

近30年来三江源典型区湿地变化驱动力分析

基于三江源典型区(索加-曲麻河自然保护区)1977—2007年的遥感影像解译数据和统计资料,采用偏相关分析筛选与湿地变化显著相关的因子,通过主成分分析、灰色关联度分析驱动因子对湿地变化的贡献率大小。结果表明:近30年来湿地变化的驱动因素主要为气候因素,其中以年平均气温、年蒸发量和年平均相对湿度为重要影响因子。通过计算主要影响因子对湿地变化的灰色关联度,认为年平均相对湿度和年蒸发量对河流湿地变化的贡献率最大,年平均温度与湖泊湿地、沼泽湿地和河滩地动态变化的关联程度最高。