气候变化对沼泽面积影响的定量分析

定量判别气候变化对湿地生态系统的影响是目前全球气候变化中的难点与热点问题。基于《中国沼泽志》中沼泽的面积、地理位置、海拔高度和气象因子等资料,初步建立了中国沼泽面积-气候因子之间的关系模型;以三江平原沼泽为例,定量判别气候变化对沼泽面积波动的影响。研究结果表明,气温、降水量和海拔是影响沼泽面积的主要因素,可以通过线性模型模拟沼泽面积的变化;近几十年的气候变化对三江平原沼泽面积具有正效应,其贡献率约为+17%~+30%;非气候因素导致湿地丧失,对三江平原沼泽面积具有负效应,其贡献率为-82%~-70.1%。     

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.     

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。     

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.     

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.     

三江平原孤立湿地的形成及主要类型

在地质因子、气候因子和人为干扰因子等的共同作用下,三江平原形成大量的孤立湿地。新构造运动的沉降或隆起间接地影响到孤立湿地的形成和发育,质地黏重的第四纪沉积物为孤立湿地的形成创造了有利的环境条件,古冰丘融化和古河道变迁直接导致孤立湿地的形成。气候变化(气温逐渐升高,降水量逐渐减少)和水文条件的改变(水位降低)造成湿地生态系统的逆向演替和退化,湿地退化后以"孤立湿地"形式残存下来。自20世纪50年代以来,在三江平原开展了几次大规模的农业开发活动,导致大面积连片湿地的破碎化,在农田中的地势较低处残留下来的沼泽,形成大量的孤立湿地。按孤立湿地形成和发育的地貌部位,将孤立湿地划分为阶地碟型洼地型、古河道型、河漫滩型、湖滨型和山前倾斜平原型孤立湿地。其中,分布在河流阶地地貌中的孤立湿地数量最多;按孤立湿地的形态可以分为碟型、线型和不规则型孤立湿地;按孤立湿地与土地利用类型之间的关系可划分为自然湿地中的孤立湿地、林地中的孤立湿地、居民用地中的孤立湿地、水田中的孤立湿地和旱田中的孤立湿地,其中,旱田中的孤立湿地数量最多。孤立湿地的结构和功能多样,生态环境效应明显,应对其进行合理保护与规划。     

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。     

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。     

山东湿地植被类型和演替规律的研究

山东湿地共分布有湿地高等维管植物70科277种、苔藓植物12科24种,在植物种类组成上以莎草科和禾本科植物等最为丰富。植被类型有灌丛、灌草丛、草甸、盐生、沙生、沼生和水生植被等7种。湿地植被的分布既受地理位置、气候、海拔等影响,又受制于水分、土壤和土壤含盐量等因素。湿地演替是植物群落的演替过程,即随着湿地的发育,特别是土壤水分和营养的变化,导致植物种类和群落发生改变的过程。湿地植物群落演替是气候、水文以及地貌、土壤等自然要素综合作用的结果,客观反映了湿地的形成、发育与演替过程。     

基于光释光测年研究青海湖三种沼泽湿地的发育及沉积速率

近百年来由于受气候暖干化、青海湖湖体水位下降和周围草地退化及沙化趋势加剧等生态环境变化,加速了湿地环境变迁的生态过程。本研究在青海湖北岸地区选取三种典型沼泽湿地(藏嵩草kobresia ti-betica、华扁穗草Blysmus sinocompressus、盐地凤毛菊Saussurea salsa),建立地层的年代序列,计算得到每一测年段内的沉积速率,结合前人研究的历史气候变化,分析湿地形成的历史背景,初步揭示三种沼泽湿地的发育和沉积规律与全球变化的耦合性。结果表明光释光测得的三种沼泽湿地其发育时期各不相同,华扁穗草沼泽湿地发育于8.436±0.6 ka,藏嵩草沼泽湿地发育于2.058±0.11 ka,盐地凤毛菊沼泽湿地发育于1.143±0.20 ka;从整个剖面的平均沉积速率来看盐地凤毛菊湿地沉积最快(0.63 mm/a),藏嵩草湿地次之(0.39 mm/a),华扁穗湿地最慢(0.09 mm/a)。三种沼泽湿地主要在气候由暖干向湿润期转变时形成,自形成以来由于受到全球变化和人类因素的影响,沉积并非随时间呈线性关系发展。     

8.0 ka B.P.以来三江平原北部沼泽发育和古环境演变研究

8.0 ka B.P.以来,三江平原北部气候变化序列划分为5个阶段,温暖湿润(8000~5590 a B.P.)→较温暖湿润(5590~1851 a B.P.)→温冷稍湿(1851~1110 a B.P.)→寒冷偏湿(1110~649 a B.P.)→冷凉略湿(649 a B.P.~至今)。气候的变化模式依次为:高温期→温暖适宜期→缓慢降温期→急剧降温期→低温渐暖期。在5590 a B.P.和1317 a B.P.,发生强烈降温事件。沼泽发育也依次划分为5个时期,沼泽化过程发展期→沼泽大发展期→沼泽发育缓慢期→沼泽发育波动期→沼泽发育萎缩期。植被演替相应为:温性阔叶林→针、阔叶混交林和草原→以落叶阔叶树稍多的针、阔叶混交林和草原→以桦为主的阔叶林→针阔混交林、以松占优势的针、阔叶混交林和草原。在1851~1317 a B.P.、649~309 a B.P.和309~0 a B.P.期间,受频繁的农业生产、砍伐森林、开垦沼泽为农田等人类活动的影响,沼泽发育呈现退化的趋势。     

三江平原湿地面积减少的驱动因素分析

以1986~2010年三江平原湿地面积和6个潜在驱动因素的13个指标数据为基础数据,应用Tobit模型,分析各驱动因素对湿地面积的影响。研究结果表明,导致湿地面积减少的是人口总量增加、城市化率增大、农村居民人均纯收入提高、耕地面积增加和居民地面积增加。     

用于湿地气候效应模拟的三江平原下垫面数据获取

三江平原是我国沼泽湿地的重要分布区。在20世纪的后50 a中,三江平原在经过几次大规模的开荒后,其下垫面发生了明显的阶段性变化,湿地大面积消失,农田面积不断增加。为了认识20世纪下半叶不同时期三江平原湿地的气候效应,拟采用第三代区域气候模式(RegCM3)来开展研究。而目前被广泛用于RegCM3的GL-CC数据,所反映的研究区下垫面几乎不存在沼泽湿地,这与事实严重不符,所以必须获取三江平原有沼泽湿地存在的真实的下垫面数据,才能得到可靠的湿地气候效应的模拟结果。分别选择了4期(1954年、1985年、1996年和2000年)有阶段代表性的航片、TM影像数据为主要数据源,利用ERDAS8.7和Arcview3.2等软件,首先得到4期研究区的土地利用数据,然后通过土地利用数据类型向模式数据类型的转换,从4期研究区土地利用数据中提取出了三江平原下垫面的模式数据。经过误差分析,认为获取的4期三江平原下垫面模式数据准确的反映出研究区几个时期的湿地下垫面实况,可以作为三江平原湿地气候效应模拟的基础数据。     

沼泽学

P343 .4 20030320278.OKa B.P.以来三江平原北部沼泽发育和古环境演变研究=Study on mire development and paleoenvironment ehangesinee 8 .OKa B.P.inthenorrhernparroftheSanjiangPlain/杨永兴,王世岩//地理科学一2003,23(1)一32一38 8.OKaBP以来,三江平原北部气候变化序列划分为5个阶段,并概括出气候变化的模式在559oaBp和1317aBp,发生强烈降温事件沼泽发育也依次划分为5个时期.在1851一1317aBP、649一309aBP和309一oaBP期间,受频繁的农业生产、砍伐森林、开垦沼泽为农田等人类活动的影响,沼泽发育呈现退化的趋势.图2参18(盛…     

三江平原中东部沼泽湿地形成及其演化趋势的探讨

三江平原中东部是沼泽湿地集中连片分布地区。研究区有阶地沼泽和河漫滩沼泽两大类型沼泽分布,进一步可划分为4个沼泽体,即小叶章（Calamagrostis angustifolia）—毛苔草（Carex lasiocarpa）沼泽;毛苔草沼泽;睡菜（Menyanthes trifoliata）—水木贼（Equisetum limosum）沼泽;漂筏苔草（Carex pseudocuraica）—毛苔草沼泽。研究区沼泽湿地形成的主要自然因素为：①新构造运动的大面积沉降;②地势低平,坡降平缓、河道变迁,复杂的微地貌,易于积水,促使沼泽湿地的大面积形成;③厚3～17m的第四纪粘土层沉积地表,使地表渗透性差;④气候因素,研究区处于温带大陆性湿润季风气候区,雨量集中于夏季,且多秋雨,冬季积雪深度大,封冻期长,季节性冻土层厚;⑤水文因素,河流比降小,糙率大,流速缓,多为沼泽性河流,春汛与夏汛之间只出现平水不出现枯水,洪水期间,洼地和河流受松花江、黑龙江等大河、大江的洪水顶托,研究区的承泄条件差,内水不能外排,长期积蓄地表。目前研究区沼泽有变干的趋向。     

浙江景宁亚高山湿地群形成环境探究

为了查明浙江省丽水市景宁畲族自治县分布的亚高山湿地群的成因及其环境意义,利用望东垟湿地钻孔沉积物样品,进行基于岩石学、年代学和孢粉学的综合研究,提取了研究区全新世以来较高分辨率环境演化信息。野外地貌地质调查表明,景宁亚高山湿地群的形成、分布与区域夷平面、古火山机构关系紧密。沉积物孢粉分析表明,研究区全新世植物种类丰富,主要由11大科属蕨类、8大科属裸子植物、20大科属阔叶类、10大科属陆生草本和7大科属水生沼生植物组成。利用孢粉组合带及气候代用指标,重建了古植被与古气候演化的6个阶段:1深度2.84~2.30 m,全新世早、中期温暖湿润气候,地带性植被为含针叶常绿、落叶阔叶林,非地带性植被为沼泽;2深度2.30~1.67 m,为全新世中、晚期温暖偏干气候,可见地带性植被为含针叶林常绿、落叶阔叶林,非地带性植被为草甸;3深度1.67~1.50 m,为全新世降温期温凉偏干气候,地带性植被为含常绿针阔叶混交林,非地带性植被为草甸向沼泽过渡;4深度1.50~1.22 m,为中世纪暖湿气候,地带性植被为落叶、常绿阔叶林,非地带性植被为沼泽;5深度1.22~1.02 m,为小冰期前期凉湿气候,地带性植被为含常绿针阔叶混交林,非地带性植被为沼泽;6深度1.02~0.50 m,为小冰期凉干与凉湿交替气候,地带性植被类型为含常绿针阔叶混交林,非地带性植被为草甸与沼泽交替。研究结果表明,全新世以来,区域地貌过程、气候变化和沉积作用共同塑造了景宁地区亚高山湿地群,温度、湿度变化分别对地带性植被、非地带性植被演化产生了显著影响。本研究不仅对亚高山湿地生态系统保护具有重要意义,而且为探索中国东部全新世以来气候变化与区域湿地沉积响应提供了重要资料。     

三江平原植被类型的研究

三江平原位于黑龙江省东北部,是由黑龙江、松花江和乌苏里江冲积形成的低平原,总面积约5万平方公里。目前平原大部分土地覆盖着郁郁葱葱的天然植被,其中沼泽化草甸和沼泽植被约占4/5,是我国沼泽化草甸和沼泽植被分布集中的地区之一。丰富的植被资源为三江平原的农、林、牧、副、渔等综合开发提供了有利条件。笔者多年来对三江平原植被类型、分布规律、演替规律和改造利用等进行了调查与研究,本文是研究的部分成果。     

湿地生态系统对气候变化的响应

气候变化常伴随着区域气温及降雨条件等发生变化,对湿地水文、生物地球化学过程、水质与水循环、湿地能量平衡与湿地生态功能等产生较大的影响。湿地水文条件是决定湿地生态过程的关键因子,气候变化引起的地表积水水位变化直接影响湿地植物优势种群结构的演替及氧化-还原环境条件的变化,导致湿地生态过程的变化及温室气体排放强度和时空分布特征等的变化。气候对湿地结构和功能的影响还包括营养物质和矿物质的循环及食物链的动态变化等。     

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。     

大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系

分别在大兴安岭地区和三江平原地区的灰脉薹草(Carex appendiculata)沼泽中各布设了18个采样点,采集土壤样品;通过温室萌发实验,研究两个地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系。研究结果表明,大兴安岭地区和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的植物物种组成具有显著差异,大兴安岭地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和植株数量显著小于三江平原地区;大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的各物种的植株数量与年降水量、年平均气温、土壤有机质含量和土壤氮、磷含量关系密切,环境变量可以解释两个地区植物物种组成差异的19.6%,其中,大兴安岭地区土壤萌发的植物物种组成主要受气候因素的影响,而三江平原地区土壤萌发的植物物种组成受气候因素和人类活动的共同影响;大兴安岭地区和三江地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和所有物种的植株数量与纬度显著负相关,与经度、年平均气温、年降水量显著正相关。