三江平原沼泽湿地时空动态特征

1IntroductionThe wetland ecosystem is the latest one understood by humans and it is the most seriously damaged ecosystem (Williams, 1991). The Sanjiang Plain, located in northeast China, is the largest concentrated area of freshwater wetland in China. Since the 1950s, large-scale reclamation of the marsh in the Sanjiang Plain has been started. According to statistics, the natural marsh has lost about 80% of its total area. The marsh resources in the Sanjiang Plain decreased greatly and the…     

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。     

三江平原近50年耕地面积动态变化序列重建

基于1950-2000年三江平原23个县市和3个农垦管理局耕地面积的统计数据,利用空间插值和线性时间内插方法对统计缺失数据进行插补,重建其50年耕地面积时空变化序列。重建的耕地面积变化序列显示,1950年该区域耕地面积仅有88.7万hm2,到2000年增至269.6万hm2,增加了203.9%,除20世纪60年代后期外,该区域耕地基本表现为持续增加。在空间变化方面,近50年三江平原耕地面积增加的重心表现为由早期的平原西部逐渐向中东部转移。耕地面积变化的主要原因在于该区域3个农垦管理局所辖的农场对自然湿地的大规模垦殖,其108.8万hm2的耕地面积几乎全部源于近50年的湿地垦殖。     

三江平原浓江、别拉洪河地区湿地退缩过程及其成因

20世纪50年代以来,三江平原北部的浓江、别拉洪河地区进行了大面积的开荒,使湿地面积迅速减少,同时耕地面积迅速扩大,湿地环境遭到严重干扰和破坏。本文应用景观生态学的方法,在遥感和地理信息系统的支持下,通过分析1954、1967、1976、1986以及2000年的土地利用数据,揭示研究区50年来的土地开发和湿地退缩过程。着重进行1954年与2000年、1976年与1986年景观的对比研究。并在此基础上进行了湿地面积退缩的原因分析,指出1954年以来人类开发活动是该地区湿地面积退缩的主要原因。     

三江平原湿地景观结构的时空变化

基于湿地是流域中重要的景观和生态系统的思想,结合已有历史资料和遥感资料进行不同时段景观制图和GIS分析,对三江平原挠力河流域湿地景观结构和50年 (1949~2000) 来时空变化进行了系统研究,得出的主要结论为：(1) 流域湿地具有特殊的纵向结构、横向结构的景观梯度特征和内部结构特征,并且景观梯度特征与流域地形梯度、水文梯度以及地貌结构特征相协调;(2) 流域湿地景观结构在人类活动干扰下发生了巨大变化：景观纵向结构从连续的基质景观变化为河岸带景观,横向结构从明显的景观类型梯度特征变化为单一类型景观,而景观内部结构特征则表现为镶嵌斑块体的不断丧失;(3) 大规模土地开发活动和水利工程建设是流域湿地景观结构变化的主要驱动力。     

三江平原不同流域水土流失变化特征分析

运用地理信息系统(GIS)结合美国通用水土流失方程(USLE),根据研究区现状合理选择USLE中水土流失各因子的计算方法,求算出三江平原1954年、1976年、1986年以及2000年的水土流失状况图。通过与2000年遥感普查结果进行对比,验证了方法的有效性。分别对三江平原六个流域水土流失变化情况进行分析,认为土地利用方式对水土流失有重要影响,农田开发是造成水土流失面积增加、强度增强的主要原因。土地垦荒活动强度降低以及部分旱地改种水田后,水土流失面积增加的幅度明显下降。     

三江平原沼泽湿地开垦及恢复对土壤硫酸盐还原菌数量分布的影响

对三江平原草甸沼泽土壤不同土地利用方式,小叶章（Calamagrostis angustifolia）草甸、旱田和退耕地的土壤硫酸盐还原菌（SRB）数量及土壤pH、氧化还原电位（Eh）进行测定分析。结果表明,3种土地利用方式土壤硫酸盐还原菌数量（QSRB）均为10—30cm深度土壤高于0～10cm深度,且相同深度水平下,QSRB旱田〉QSR退耕地〉QSRB小叶章草甸;草甸沼泽土土壤pH、Eh随着湿地开垦及恢复过程,均呈先升高,再降低的趋势,均与土壤硫酸盐还原菌数量存在线性关系;土壤硫酸盐还原菌数量表现出明显的季节变化,春季硫酸盐还原菌数量最低,而秋季达到最高。     

大面积开荒扰动下的三江平原近45年气候变化

黑龙江省三江平原近45年来，经过大规模的开荒，农田已取代原来的沼泽和沼泽化湿地，成为现今三江平原的主要景观类型，其下垫面发生了巨大变化，采用1955－1999年三江平原地区21个气象台站的气温，降水，日照时数和气压4个要素的资料，分析近45年来三江平原的气候变化和发展趋势：用Yamamoto法和Mann-Kendall法对5年滑动平均的区域季节和年时间序列进行突变检测，定量地认述了三江平原地区的气候变化事实，对于各气候要素出现在20世纪60年代，70年代和80年代的突变事实，尤其是20世纪70年代以来的阶梯式的持续变暖事实，认为三江平原区域气候系统内部的变化可能是引起这些突变的直接原因。     

过去76年来射阳湖湖沼环境的动态变化

选用不同年代的地形图、以及遥感图象数据等信息源,用地理信息系统以及景观指数分析方法对射阳湖湖沼环境的动态变化进行了初步研究。结果表明,射阳湖的面积逐年减少,从1958年到1974年,射阳湖的面积减少了153.245km2,年均递减9.578km2,这两个时期的年均面积递减率是最大的。景观指数分析表明射阳湖湖沼湿地的破碎化程度和空间异质性越来越高。大量水利工程的修建导致上游来水减少是射阳湖面积减小的主要原因,滩地围垦、水产养殖业以及居民地扩展等是其变化的主要因素。     

三江平原抚远县景观格局变化研究

基于RS和GIS技术,应用集成地形图与遥感影像(MSS和TM)数据,获得抚远县6期景观类型图;通过计算各景观类型的相对变化率、转入和转出贡献率,应用景观格局分析方法,对1954~2005年三江平原抚远县湿地农田化过程进行分析。结果表明,1986年以后,耕地成为抚远县面积最大的景观类型;1954~2005年,各景观类型中耕地的相对变化率最大,1995~2000年间其相对变化率达到10.50;湿地的相对变化率在1976~1986年最大,为1.31%,湿地转出变为耕地的贡献率较大,这主要是湿地大面积被开垦为耕地的结果。景观指数在过去50多年间都发生了明显变化,最大景观形状指数(LSI)出现在1995年,为36.99;最大Shannon多样性指数(SH-DI)出现在1986年,为1.45;最大斑块聚集度指数(CONTAG)和斑块指数(LPI)出现在2005年,分别为64.14和53.35;最大斑块周长—面积分维数(PAFRAC)出现在1954年,为1.54。大规模农业开发与景观指数变化规律存在密切关系。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

挠力河流域湿地景观演变的累积效应

基于累积效应方法和原理,利用遥感和GIS技术,分析了挠力河流域湿地景观时空演变过程及其产生的累积效应。结果显示,该流域湿地景观变化是人类土地开发活动不断叠加、影响强度和空间范围不断扩大的结果。产生的直接累积效应包括湿地景观面积丧失、景观结构破碎化、水文情势变化和生态系统退化;间接的累积效应主要包括生物多样性下降和区域气候趋暖变干。目前,挠力河流域湿地景观变化已经超过了阈值条件,累积效应达到了极为显著的程度。其中,湿地景观多样性趋于丧失,植物物种多样性发生显著变化,某些珍稀水禽种群数量显著下降,有些保护物种已经消失,流域湿地生态正面临极为严重的形势。     

近50年来松嫩平原西部土地利用变化及驱动力分析

在遥感和地理信息系统技术支持下,对松嫩平原西部土地利用方式、景观格局的动态变化进行定量研究。结果表明:过去近50年里,松嫩平原西部耕地净增加29.65×10⁴hm²,其中草地与湿地对耕地的增加贡献最大;草地减少70.29×10⁴ hm²,除部分草地转化为耕地外,退化为盐碱地、沙地也是草地大量减少的一个重要原因;松嫩平原西部现有沼泽湿地面积44.88×10⁴ hm²,近50年来减少62.54%。景观破碎化严重,不同土地利用类型间频繁转化,表明各种土地景观间存在不稳定因素,自然和人为因子在景观的转化中有不可忽略的作用,但人为因子的作用更显著。     

三江平原别拉洪河流域湿地农田化过程研究

自20世纪50年代以来,三江平原的别拉洪河流域在经历了3次大规模开荒后,大面积的湿地被农田所替代,耕地面积迅速增加,湿地农田化过程干扰和破坏了原有的湿地环境。在遥感和地理信息系统技术支持下,应用景观生态学方法,利用1954年、1976年、1986年、2000年和2005年的土地利用数据,分析了研究区近50 a来的湿地农田化过程。结果显示,湿地农田化过程中大面积的湿地斑块被农田斑块所取代,破碎化的小耕地斑块又逐渐合并为大的耕地斑块,并导致斑块形状复杂度指数逐渐增大,景观均匀度指数呈现波动变化;耕地面积在1954~1986年期间增长幅度较大,特别是在20世纪70年代末和80年代初的改革开放初期,研究区景观动态度为0.201,远高于其它时期;目前,农田景观已成为主要景观类型,农田面积占研究区总面积的63.69%,湿地面积占研究区总面积的比例由1954年的64.83%减小到2005年的19.44%。质心模型的分析结果显示,近50 a来研究区耕地景观质心平移幅度明显大于湿地景观,湿地景观质心不断地向东北方向移动,偏移了约20.5 km,而农田景观质心逐渐向东平移,平移了约44.7 km。农业开垦是研究区湿地大面积消退的主要原因。     

VECTOR ANALYSIS THEORY ON LANDSCAPE PATTERN （VATLP） IN SANJIANG PLAIN MARSH, CHINA

Landscape indices are popular for the quantification of landscape pattern. But all landscape indices being used so far are scalar quantity, which measure patterns without considering sufficiently the pattern size and the directionality together. Based on planar characteristics defined in mechanics such as centroid, moment of inertia, product of inertia, principal axes and so on, vector analysis theory on landscape pattern (VATLP) is explored here. Firstly we establish a coordinate system of centroidal principal axes (CSCPA) of a patch or patches. Some related new indices including those describing the direction of pattern distribution (patch orientation (PO), vectorial patch orientation (VPO)), and those indicating the shape of patch‘s equivalent ellipse (major axis (MJA), minor axis (M1A) and eccentric rate (ER)) are deduced. These landscape metrics are then applied to the pattern analysis of Sanjiang plain marsh, the study area. Two temporal vector-based data sets of the study area come from interpretation of remote sensing images M SS (1980) and T M (2000). The application of the theory captures some shape properties of riparian wetland in Sanjiang plain marsh. The dissymmetrieal featires of Sanjiang plain marsh around principal axes due to agricultural development could also be explained.     

近40年辽东湾北部围垦区内外滨海湿地景观演替特征及驱动力分析

以辽东湾北部区为研究对象,利用1977~2014年Landsat卫星的5期遥感影像作为数据源,通过RS和GIS技术,分析研究区海岸线空间格局变化以及围垦区内外滨海湿地景观的演替路径与模式。结果表明：① 研究期内海岸线长度呈波动增长且整体表现为向海扩张趋势。1985~1993年和2002~2014年是辽东湾北部区海岸带显著发生向陆侵蚀和向海扩张时期,大凌河河口西岸和大辽河河口西岸的自然岸线大量转为人工岸线。② 围垦活动已经使研究区85%的自然滨海湿地转为人工滨海湿地和非湿地,景观破碎度不断增强,但在2002~2014年,芦苇、潮间带盐沼植被在围垦区外围逐渐生长,景观多样性持续增加。③ 在围垦区内部,传统的景观演替路径是自然滨海湿地-内陆盐植/芦苇-水产养殖/耕地-建设用地。然而,由于先进的围垦和快速脱盐技术,滨海湿地景观演替的路径不仅简化而且时间缩短。④ 不同的围垦强度和方式显著地影响区域景观格局的演变。加强保护大辽河西岸由水产养殖到内陆盐植的逆向演替以及双台子河河口两岸的湿地区域,对于区域生态环境改善具有重要意义。     

三江平原湿地景观生态制图分类系统研究

湿地景观生态制图分类系统的研究是景观制图的关键。以三江平原为研究区域,在研究湿地景观生态制图分类原则的基础上,系统地分析了引起该区域景观分异的主导因素,得出人文因素,水文因素,地貌和植被因素为其主志因素,从而建立了一套完整的景观生态制图分类系统,第一级按人类活动影响程度划分为：自然湿地景观,半自然湿地景观,人工湿地景观,第二级按地貌划分为：河漫滩,阶地,湖滨,洼地,谷地;第三级对沼泽湿地植被２５种     

流域土地利用/覆被变化对 洪河保护区湿地景观的影响

从流域尺度, 应用遥感和GIS 技术对1954 年以来6 个时段土地利用/ 覆被变化进行分析, 并采用景观生态学方法对洪河保护区及其所在浓江河流域湿地景观多样性和景观连通度进行计算, 系统研究了流域土地利用变化对保护区湿地景观的影响。结果显示: ① 浓江河流域大规模土地利用发生在20 世纪80 年代之后, 年均耕地面积增长速度为101 km²/a; ② 土地利用/ 覆被变化直接导致流域湿地景观多样性降低, 同时也间接影响了洪河保护区湿地景观多样性; ③ 流域土地利用变化带来的景观连通度降低严重割断了景观之间原有的物质交换和功能维持关系, 是导致保护区湿地景观结构和功能改变的主要因素之一; ④ 恢复保护区周围一定面积的湿地, 维持良好的景观连通度是实现保护区自然保护效益的方法之一。     

Land use/cover, landforms and fragmentation patterns in a tropical dry forest in the southern Pacific region of Mexico

In spite of widely documented studies of deforestation rates and land use/cover changes in tropical dry forests in Mexico, relatively little is known about fragmentation patterns in such forests. This study defines the spatial distribution of landforms and land use/cover types the lower Papagayo River basin and examines their influence on fragmentation patterns and biological diversity in a tropical dry forest in that southern Pacific region. The land use/cover map was constructed from aerial photographs, Landsat TM imagery (2000) and fieldwork. Landform units were defined based on altitude, slope, lithology and morphology. Landscape fragmentation parameters were obtained using FRAGSTATS (version 3.3) considering the numbers of patches, mean, minimum and maximum patch size, edge density, total edge and connectivity. Results show tropical dry forest to be remnant vegetation (~11 per cent), characterized by isolation and low connectivity. Land use/cover types have different effects on fragmentation patterns. Agriculture and cattle raising produce similar numbers of patches, but with a different mean size; and human settlements have a scattered distribution pattern. The abandonment of rural agricultural livelihoods has favoured the expansion of secondary tropical dry forest characterized by continuity and high connectivity, which suggests a high regeneration potential from land abandonment. It can be concluded that tropical dry forest fragmentation and recovery at regional scales depend on such landscape attributes as lithology, slope, geomorphology and management.     

雅安市雨城区景观格局动态特征分析

利用雅安市雨城区1996年、2003年土地利用现状图，在ArcGIS平台下进行矢量化，生成两期土地利用现状图及属形数据，通过FRAGSTATS景观格局分析软件，计算相应的景观格局指数，用以描述研究区景观格局特征。结果表明，研究区在1996～2003年，斑块数明显增加，平均斑块面积减小，景观斑块的形状趋于复杂且不规则，表现为分维数的增加；通过景观破碎度的分析，斑块密度、边界密度呈上升趋势，斑块连接度、聚集度减小；1996年、2003年两个时段的基质景观均是林地，主要景观类型为林地、耕地；通过景观多样性、均匀度、聚集度分析，景观异质性增加。