浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km²增加到2017年高峰值为38.6 km²,年扩展面积近1 km²,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km²,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。     

互花米草入侵对盐城淤泥质潮滩湿地潮沟系统影响研究

潮沟既是滨海湿地特有的地貌因子,也是输送水分与盐分的重要通道,对植被的生长与空间分布有重要的影响。为探究互花米草入侵对盐城滨海湿地潮沟系统演变的影响,本文利用遥感与地理信息系统（Geographic Information System,GIS）技术,分析了1989年至2020年江苏盐城典型淤泥质潮滩湿地互花米草沼泽时空变化过程与潮沟系统演变特征。研究结果表明：(1)互花米草扩张经历了入侵初期的斑块阶段、中期连续带状分布阶段及现状阶段过程,入侵影响的景观类型也从光滩转变为碱蓬沼泽;(2)互花米草入侵过程对潮沟系统产生的影响主要表现为潮沟平均宽度与长度减小、互花米草内潮沟的数量与分支增多;(3)潮沟系统的变化与互花米草的平均面积、平均周长等存在较大的相关性,表明互花米草的入侵是潮沟系统变化的重要影响因素。     

联合星载光学和SAR影像的漳江口红树林与互花米草遥感监测

文章以福建省漳江口国家级红树林自然保护区为研究区, 提出了一种联合星载光学和合成孔径雷达(SAR)影像的红树林与互花米草分布的自动提取算法, 提取研究区内红树林和互花米草的空间分布。本研究选择2016年、2017年和2018年各一景低潮时的Sentinel-2 A光学影像数据, 获取植被和其他地物的光谱和纹理信息。算法首先基于归一化植被指数、增强型植被指数、地表水分指数以及数字高程模型的相关规则计算红树林和互花米草的潜在分布区; 通过随机森林分类算法区分红树林和互花米草, 2016年、2017年和2018年影像的分类总体精度和Kappa系数分别为98.53%和0.980、96.52%和0.952、98.71%和0.978, 分类效果良好; 使用当年所有Sentinel-1 A/B的SAR影像获得研究区的常年海水分布范围, 使用与海水交界的判据, 实现红树林、互花米草提取范围的优化。研究表明, 研究区2016年、2017年和2018年红树林总面积分别为56.85hm²、59.88hm²和58.61hm², 互花米草总面积分别为109.23hm²、124.00hm²和142.39hm², 与前人的研究成果在红树林和互花米草的空间分布和面积量级上有较好的一致性。     

基于SPOT6遥感影像的滩涂湿地入侵种互花米草植株高度的反演研究

本文以SPOT6 高空间分辨率遥感影像为数据源,通过植被覆盖度和地上生物量两个参数进行滩涂湿地入侵种互花米草植株高度的估算研究。结果表明,三沙湾滩涂湿地互花米草植株高度平均值为2.04 m,以1~2 m和2~3 m植株为主要分布高度,分布面积分别为6.83 km2和10.31 km2,占研究区互花米草总面积的33.83%和51.06%,小于1 m和大于3 m的互花米草仅占9.26%和5.84%。估算值与真实值之间的均方根误差为0.204,绝对误差为0.04~0.37 m。该方法是对高空间分辨率光学影像应用研究的重要尝试,其反演方法具有较好的可行性,可较为准确的获取滩涂湿地植株高度信息。     

福建沿岸海域互花米草的分布

于2007～2008年利用遥感影像结合实地核对,全面调查福建沿岸海域互花米草(Spartina alterniflora)的分布.调查结果表明全省沿岸海域互花米草分布面积为99.24 km2,宁德市沿岸海域互花米草的面积最大,达66.29 km2.互花米草已经入侵大多数港湾,其中三沙湾分布面积最大,达62.45 km2,占全省沿岸海域互花米草总面积的62.93%.在13个主要港湾中,互花米草对三沙湾内潮间带滩涂的占有率最高,达20.86%.福建省主要河口海域大多受到互花米草的入侵,分布面积较大的有赛江口、闽江口、晋江口、九龙江口、漳江口海域,入侵面积分别为6.44、5.77、6.64、3.55和2.75 km2.因此,必须采取一些必要的措施减轻或避免互花米草对本地河口滩涂湿地生态系统的破坏.     

2020年特大洪水作用下长江口南槽水沙输移特征

径流是影响河口水沙输运的关键动力之一。以长江口为例,历史最大洪水为1954年的92 600m³/s,但以往洪枯季水沙观测期间的大通流量多数小于60000m³/s,对于特大流量情况下的河口水沙输移特征还缺少观测资料和相关研究报道。2020年长江发生了流域性大洪水,大通洪峰流量高达84500m³/s。为认识特大流量情况下的河口水沙输移格局特征,文章基于2020年7月78 300 m³/s流量期间南槽中下段大小潮水沙盐定点观测资料,分析认识到大洪水期间南槽下段水体垂向混合良好,层化发生位置向海外移,表明大流量抑制了盐水入侵。对比分析历史不同流量情况下的南槽区域水沙资料,表明在特大径流作用下,南槽中下段区域盐度和悬沙浓度整体减小,相比在9 900 m³/s （2014年）、17 637 m³/s （2003年2月）和41 450 m³/s （2013）流量下,南槽下段大潮平均盐度分别减小75%、82%和82%,小潮分别减小80%、89%和91...     

除草剂对滨海外来物种互化米草除控效果

互花米草(Spartina alterniflora)作为入侵物种,对我国沿海滩涂生态环境造成不利影响。为筛选成本低、见效快的互花米草化学除控剂,本研究选取了草甘膦、草铵膦2种除草剂,采用盆栽与大田试验探讨除草剂剂量及复配对互花米草的除控效果,通过底栖生物白蛤(Mactra veneriformis)和青蛤(Cyclina sinensis)培养模拟实验评价其生态安全性。结果表明,单一施用时草铵膦效果要优于草甘膦,最佳用量是药剂制造商推荐量的150%,但单一施用对互花米草致死率仅为20%;复配可以显著提高互花米草致死率、降低生物量,草甘膦、草铵膦复配处理的大田试验最佳用量为9 450 mL/hm²、13 500 mL/hm²,致死率可达90%。底栖生物培养试验结果表明,在所应用的剂量范围内,草甘膦和草铵膦对本土底栖生物致死率为0,在体内略有富集,但总体生态安全影响较小。本研究着重于滨海湿地互花米草的化学除控方式及生物安全性评价,以期为今后互花米草的除控研究提供参考。     

象山港滨海湿地互花米草入侵过程遥感监测与评估

互花米草在20世纪70年代后期作为海岸带生态防护工程物种引入我国,由于其超强的繁殖能力,目前已经对我国的滨海湿地生态环境健康与安全造成了严重的威胁,成为生长在中国沿海的一种典型生态入侵植物,引起了相关部门的高度重视。文章选择浙江象山港为重点研究区,通过遥感技术手段,基于2003年,2009年和2014年中分辨率Landsat系列遥感卫星数据,采用空间与光谱特征相结合的综合判读,提出了生境空间环境支持下的植物群落遥感自动识别方法,动态监测了互花米草在象山港的繁衍和入侵过程已经空间格局变化。研究结果表明:过去10年余年,互花米草在象山港呈现指数模型的爆炸性增长。2003年,整个象山港互花米草的分布面积约为590 hm²;2009年其分布面积达到1745 hm²;2014年互花米草在象山港的分布面积超过5715 hm²。2003-1014年10年间互花米草在该区域分布面积翻了近10倍,几乎占据了海岸带所有的泥质海滩,成为象山港滨海湿地区的主导型盐生植被和区域优势种,对附近农田,尤其是淡水水域构成巨大的威胁。而在快速扩张的驱动要素方面,研究认为强劲的自我繁殖性能是互米花草在区域能够快速扩张的主要原因;人类围垦活动促进了这一快速扩张进程。以上研究结论可为区域互花米草的综合治理提供数据支持和遥感监测提供技术参考。     

基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测方法研究——以黄河三角洲为研究区

互花米草(Spartina alterniflora)入侵性非常强,已被正式纳入我国第一批外来入侵物种名单。互花米草的疯狂蔓延已影响到当地土著物种的生长和空间分布,因此有关管理部门迫切需要互花米草的空间分布和扩散动态数据,但目前还没有一个有效的监测手段。针对这一需求,本文作者提出了基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测研究方案,拟以黄河三角洲为研究区,利用无人机高光谱遥感新型技术,分析不同情形下(不同生长状况、不同观测条件、不同环境条件等)互花米草的光谱特征,建立鲁棒的互花米草遥感检测模型,研究互花米草无人机高光谱图像高效获取方法,以实现互花米草的高效、准确监测,为亟需的外来入侵种互花米草业务化监测提供有效的技术手段。     

黄河口湿地植被时空变化及其影响因素

本文基于1999—2021年Landsat系列卫星遥感影像数据,以黄河口湿地植被作为研究对象,对比了清8叶瓣和废弃清水沟叶瓣的植被时空变化特征,结果表明：湿地植被发育过程中呈现了显著阶段性和空间差异性变化,整个研究区域的植被覆盖面积经历了先波动变化后快速上升的趋势,其中显著变化区域主要集中在现行河口区,而废弃河口的变化相对稳定,在空间分布上,植被主要从河道两侧扩散到现行河口潮间带区域。2012—2021年现行河口区的植被类型中互花米草的面积显著增加,其面积增加了7倍以上,碱蓬的面积变化经历了先稳定后减小的过程,在2021年其面积仅为12.2 km²,芦苇和柽柳经历了缓慢增加和波动性减小,其总体面积略有增加,光滩的面积及其所占比例均呈现出先减小后增加的特征。黄河改道与河口摆动和调水调沙工程加快了造陆速率,给植被带来栖息空间和生长条件,而互花米草的入侵和快速扩散虽然增加了植被覆盖面积,但也改变了本地的生态系统,极大地限制了碱蓬的生长和扩散,影响了河口湿地的健康发展。     

“高分五号”高光谱互花米草遥感识别与制图研究

基于高分五号卫星上搭载的世界上首个同时具有大刈幅、宽谱段的高光谱遥感载荷获取的遥感图像,以黄河三角洲滨海湿地为研究区,开展了对外来入侵物种互花米草的分类和制图。通过对比代表不同分类思想的SVM,SCM,ANN和MLC方法在全波段参与分类和特征波段分类中的结果,发现SVM分类方法在不同的数据中均能得到最好的分类效果,总体分类精度达到了94.23%。虽然利用特征波段的分类结果总体精度较全波段低(约3%),但更节省计算资源和计算时间。根据分类结果,在研究区内互花米草的分布面积达到了3 863.16 hm~2,占调查区域潮间带总面积的21.23%,但却占据了海岸线总长度的51.47%,其中121平台以北海岸线被100%占据,而该平台以南的海岸却几乎没有互花米草。结合现场调查数据和NDVI等植被指数的分析结果,发现互花米草的生长状态好坏与其淤泥底质的形成时间点相关,即越新形成的淤泥质潮滩上互花米草的长势越好,且好、中、差三种类型互花米草的面积比率是7∶4∶3,表明了该区域的互花米草仍有较为旺盛的生命力和入侵扩展能力。     

2020年特大洪水作用下长江口南槽水沙输移特征

径流是影响河口水沙输运的关键动力之一。以长江口为例,历史最大洪水为1954年的92 600m³/s,但以往洪枯季水沙观测期间的大通流量多数小于60000m³/s,对于特大流量情况下的河口水沙输移特征还缺少观测资料和相关研究报道。2020年长江发生了流域性大洪水,大通洪峰流量高达84500m³/s。为认识特大流量情况下的河口水沙输移格局特征,文章基于2020年7月78 300 m³/s流量期间南槽中下段大小潮水沙盐定点观测资料,分析认识到大洪水期间南槽下段水体垂向混合良好,层化发生位置向海外移,表明大流量抑制了盐水入侵。对比分析历史不同流量情况下的南槽区域水沙资料,表明在特大径流作用下,南槽中下段区域盐度和悬沙浓度整体减小,相比在9 900 m³/s （2014年）、17 637 m³/s （2003年2月）和41 450 m³/s （2013）流量下,南槽下段大潮平均盐度分别减小75%、82%和82%,小潮分别减小80%、89%和91...     

黄河三角洲互花米草整治对潮滩湿地防灾功效和沉积动力的影响

互花米草作为黄河三角洲外来入侵物种, 2010年开始爆发式蔓延, 2020年面积最大时可超6 000 hm²,对潮间带生物多样性造成了严重影响。自2020年起,黄河三角洲自然保护区开始大规模的互花米草整治与盐地碱蓬生态修复工作。互花米草具有较强的消浪、缓流、促淤、固滩能力,短期内、大范围的植被去除,可能导致波流和沉积动力环境的突变。基于现场观测数据和考虑植被作用的浪、流、沙耦合数值模型,研究分析了互花米草整治和盐地碱蓬修复对黄河三角洲湿地动力过程的影响,重点关注风暴作用下黄河三角洲潮滩湿地的防灾减灾能力和沉积效应变化。研究结果表明,互花米草可有效抵御极端风暴潮,最大风暴潮位衰减率可达15 cm/km。互花米草整治将导致湿地防灾减灾能力显著下降,堤前风暴潮峰值可抬升10～30 cm,同时潮间带的泥沙捕集能力大幅下降。受限于植被密度、高度,盐地碱蓬完全修复后湿地衰减风暴潮、捕集泥沙的能力显著低于原互花米草湿地。研究建议,互花米草整治工程应考虑短期内植被去除导致的近岸风暴潮抬升、侵蚀加剧等潜在风险。     

苏北滨海湿地互花米草两种繁殖体与本地种竞争能力分析

在碱蓬滩选取互花米草斑块,由外向内分为外围(A)、外侧(B)、内侧(C)、中心(D)四个取样点,研究互花米草实生苗、分蘖苗与本地植物碱蓬、芦苇的相对竞争力,探讨互花米草在碱蓬滩地入侵扩张的趋势。结果表明:1)在斑块B点处,互花米草实生苗与碱蓬相对竞争力高于互花米草分蘖苗与碱蓬相对竞争力;在斑块C点处,互花米草实生苗与碱蓬相对竞争力低于互花米草分蘖苗与碱蓬相对竞争力;多样性指数分析表现为:B点>C点>A点>D点;在互花米草斑块B点处重要值大小表现为:互花米草实生苗>碱蓬>芦苇实生苗>互花米草分蘖苗,在互花米草斑块C点处重要值大小表现为:互花米草分蘖苗>芦苇实生苗>互花米草实生苗>碱蓬。因此,碱蓬滩互花米草斑块主要是通过实生苗入侵新生境,向外扩张,通过互花米草分蘖苗维持种群的稳定。2)在斑块B点,芦苇实生苗与互花米草实生苗的相对竞争力相当,大于互花米草分蘖苗的相对竞争力,但在斑块C点处,互花米草分蘖苗高于芦苇实生苗。碱蓬与本地种芦苇也产生了竞争关系,并很有可能被芦苇和互花米草共同取代。3)互花米草实生苗与碱蓬的相对竞争力与滩涂微生境土壤含水量、土壤全盐量负相关(P<0.01),与土壤pH正相关(P<0.01);互花米草分蘖苗与碱蓬的相对竞争力与土壤含水量、土壤全盐量正相关(P<0.05),与土壤pH负相关(P<0.01)。碱蓬滩斑块处的含水量、盐度适合互花米草的定居、扩张。     

乐清湾互花米草高分遥感监测研究

生物入侵是当今世界亟待解决的环境问题之一,互花米草是我国典型的海岸带入侵物种。文章利用2013—2014年的SPOT6高分影像数据,结合无人机低空航拍和野外调查,对乐清湾互花米草的空间分布特征进行系统调查和分析。结果表明:高分遥感影像和面向对象分类技术可有效用于互花米草监测和信息提取;乐清湾滩涂上已形成较大规模的互花米草盐沼群落,分布面积近24km2,且正处于迅速扩张阶段;湾内种质资源保护区和海洋特别保护区的环境现状不容乐观,互花米草对种质资源和红树林保护造成极大威胁。因此,互花米草的蔓延已严重影响乐清湾生态环境和区域经济发展,迫切需要实施科学的监测体系和治理措施。     

米草属植物在中国海岸带的分布现状米草属植物在中国海岸带的分布现状

结合遥感调查、现场定位,辅以文献检索、函调、电子邮件、电话等调查方式分析了4种米草属植物自引种以来在我国海岸带分布的历史及现状,结果表明,因人类围垦活动、大米草（Spartina anglica）的自身退化以及与互花米草存在生态位竞争关系,大米草在全国海岸带的分布面积不足16 hm2,呈退化趋势。大绳草（Spartina cynosuriodes）尚未在实验地种植,狐米草（Spartina patens）仅在苏北、天津市的部分区域有少量种植。这两种米草没有对本土生态系统造成入侵威胁。互花米草（Spartina alterniflora）自1979年引种以来在全国海岸带被广泛种植,后经自然扩散,目前面积已达34 451 hm2。结合我国的海岸带特征与互花米草的生态位,可以把其生长区域明显分为三部分：一是福建省福鼎市以南的海岸带滩涂,可能与红树林潜在的生态位竞争有关系;二是河口区域,如在长江口的崇明东滩,互花米草与本土植物表现出明显的竞争关系;三是在其他滩涂区域,该物种可能对本土生态系统造成一定程度的影响,在某些区域可能已经表现出一定的入侵性,但是其带来的促淤造陆、保滩护岸等巨大的生态效益也不应忽视。由于我国海岸带地质地貌类型复杂,互花米草在不同区域表现出不同的定植和扩散能力,与本土植被的竞争关系也明显不同。因此,在评价互花米草所造成的生态后果时,应从不同的角度出发进行全面、系统、客观、公正地评价。     

互花米草入侵对漳江口红树林保护区的影响研究

文章根据2019年、2020年漳江口红树林保护区内互花米草、沉积物、潮间带底栖生物的调查结果,结合历史遥感影像资料分析互花米草的入侵过程。结果表明：漳江口红树林保护区互花米草高潮区株高略低于同潮区红树植物,亦低于中潮区互花米草株高,更倾向于向光滩扩张;研究区域互花米草区沉积物中总氮、硫化物和有机碳含量高于光滩,全盐含量低于光滩;根据研究区域的遥感影像分析,2011—2019年漳江口互花米草保持较高的速率扩张,2020年互花米草扩张进入稳定期;根据丰度生物量比较法,2020年互花米草区的潮间带底栖生物群落结构较2019年稳定。在研究互花米草入侵对滨海湿地的影响时,除了考虑调查方法、时空因素和样地互花米草入侵时间的长短外,还应考虑互花米草入侵的不同扩张时期。     

江苏盐城滨海盐沼湿地沉积物有机碳含量及碳储量研究

全球范围内有植被定植的海岸带栖息地(红树林、盐沼和海草床)是巨大的沉积物有机碳碳库,同时也是自然生态系统中最密集的碳汇之一,在全球碳循环中发挥着重要作用。针对江苏盐城海岸盐沼湿地沉积物有机碳的研究,区域上的稀疏性和偏向性限制了其作为区域碳汇能力的可靠估计。本研究采用47个100 cm深沉积柱样的现场调查数据,探讨了江苏盐城海岸盐沼湿地沉积物有机碳含量、密度和储量特征。结果表明,0～100 cm深度沉积物有机碳平均含量和平均密度分别为1.68%和23.07 kg/m³,不同盐沼群落沉积物有机碳含量和密度存在一定的差异,其中有机碳平均含量大小排序依次为互花米草>芦苇>盐地碱蓬,有机碳密度排序为芦苇>互花米草>盐地碱蓬。总体而言,3种盐沼群落沉积物有机碳含量的垂向变化趋势与有机碳密度变化趋势具有一致性,芦苇和互花米草表聚性明显。沉积物有机碳含量与其理化性质有关,互花米草群落沉积物有机碳含量具有明显的粒度控制效应,而其他群落不显著。3种盐沼湿地类型0～100 cm深度沉积物总碳储量约为6195.27×10³Mg C。研究成果揭...     

基于Sentinel-2A影像的杭州湾南岸湿地植被特征及其候鸟生境分析

互花米草的入侵与扩张占据了其他植物的生态位,在一定程度上,改变甚至破坏了滩涂景观,对原生生态系统造成了消极影响。利用2019-2021年Sentinel-2A影像,结合最大似然分类法与决策树分类法对杭州湾南岸互花米草等多种生境类型加以识别,并进一步讨论生境变迁对迁徙候鸟的影响。结果表明：（1）决策树分类法总体精度更高且细节信息更为丰富,但存在较为明显的漏分现象;（2） 2019-2021年互花米草分布范围不断扩大且空间分布愈发离散,严重侵占芦苇、光滩等生境的生态位,导致总体生境景观趋于破碎;（3）受互花米草入侵的影响,适宜鸻鹬类候鸟栖息的光滩与海三棱藨草生境面积锐减,整体生境状况愈发复杂多样,候鸟适宜生境面积呈明显减少趋势。     

杭州湾枯季水沙若干特征分析

根据2014年1月及2017年2月杭州湾大、小潮水沙资料,计算了流速、含沙量、单宽潮量、单宽输沙量,进而分析了潮周期断面净潮量、净输沙量和区域冲淤分布。研究发现杭州湾涨、落潮平均流速比值整体较20世纪八九十年代增大,绝大部分区域大于1.0,涨潮流相对增强,澉浦南岸和金山北岸尤为显著。含沙量平面上分布澉浦、杭州湾南岸两个高值区(大潮大于3 kg/m³,小潮大于1.3 kg/m³)以及北岸湾口至乍浦之间的低值区(大潮小于2 kg/m³,小潮小于0.9 kg/m³),随潮汛变化显著,最大含沙量浓度通常滞后于急流时刻。各测站涨、落潮量和输沙量呈现“大涨大落”和“大进大出”的特征,造成杭州湾短时间尺度内的“大冲大淤”。大潮两涨两落金山与乍浦、乍浦与澉浦之间区域净输沙量可达几千万吨,净冲淤则在几百万吨。