黄河三角洲滨海湿地退化过程的时空变化及预测分析

以1991、1995、1999、2004、2009年和2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像作为数据源,从景观和土地利用角度分析黄河三角洲大尺度范围的滨海湿地退化状况,并利用马尔科夫过程模型模拟2021年研究区滨海湿地的演变趋势。结果表明:1999—2004年和2004—2009年是黄河三角洲湿地退化较严重的两个时段,退化湿地占自然湿地总面积近40%,2009年以后,研究区退化得到一定的缓解。预计至2021年,湿地占区域陆地面积的比例将下降至60%。与2013年相比,自然湿地和人工湿地面积占比将分别下降4.52个百分点和3.08个百分点,草本沼泽、灌丛湿地、森林湿地和盐沼面积将分别减少32.21、15.76、19.33 km~2和74.86 km~2。由此可见,未来黄河三角洲滨海湿地的生态保护与修复工作仍十分艰巨。     

洮儿河中下游流域湿地景观演变及驱动力分析

应用景观生态学理论,分析了1986,1996,2000年洮儿河中下游流域湿地景观的演变过程,探讨了湿地的数量消长、转化和湿地景观格局特征的变化趋势以及湿地景观演化的驱动力因素,指出十几年来湿地景观数量、分布总体呈明显下降趋势,湿地主体由自然湿地向人工湿地转变,水文因素是湿地景观演变的直接驱动力,自然因素和人为因素以不同强度和方式影响湿地的演化。     

小浪底水库对黄河三角洲湿地水分条件和景观格局的影响

研究了小浪底水库对黄河河口湿地水分条件的影响,并利用遥感方法分析了黄河三角洲湿地景观格局在小浪底运行前后的的变化情况。研究表明:(1)降雨是补给湿地水分的重要因素,由于其时间分布不均,使得黄河三角洲具有生态缺水时段;黄河的侧渗补给与降雨补给时段相同,5—7月的来水量大,补给量大,是第二大淡水补给来源。河流侧向补给的增加水量对河道沿岸附近2.5km范围内湿地的水位具有较大的影响,但对整个湿地水分改善没有明显作用。(2)小浪底水库运行后湿地总面积略有增加,其中天然湿地面积减少90.29km2,人工湿地(主要是盐田)面积增加150.11km2;沿海湿地总体上仍以海水侵蚀为主,但与小浪底运行前相比,黄河现代三角洲的河流湿地面积明显增加,同时盐碱化过程受到遏制。     

安徽省安庆市沿江沼泽湿地恢复空间分析

[目的]对安徽省安庆市沿江沼泽湿地区的沼泽湿地生态系统恢复进行空间分析,为沼泽湿地生态环境的改善提供科学依据。[方法]针对安庆市沿江沼泽湿地退化严重的现状,在分析区域功能特征的基础上,构建沼泽湿地空间恢复模型,并实现区域内沼泽湿地空间恢复,继而得到沼泽湿地优先、次优先恢复以及不可恢复级别。最后从整体景观效果和沼泽湿地功能两个恢复角度评价沼泽湿地恢复效果。[结果]安庆市沿江沼泽湿地恢复面积为5.78×104 hm2,在现有沼泽湿地面积基础上提高了35.78%。以耕地为主,占沼泽湿地恢复面积的91.43%。其中,优先恢复面积为2.92×104 hm2,主要分布于研究区的中北部地区;次优先沼泽湿地恢复面积为2.86×104 hm2。不可恢复面积为3.61×104 hm2,主要为水域、建筑用地等不可变更区域。[结论]经过恢复效果验证,从景观整体格局分析可知,沼泽湿地恢复后,研究及区域内沼泽湿地的斑块数量减少,而平均斑块密度增加,聚集度指数增加,景观多样性指数上升,说明沼泽湿地恢复实施后,景观格局更有利于朝着沼泽湿地生态功能的发挥,对维护区域生态安全具有很大的现实意义。     

黄河生态系统特征及生态保护目标识别

根据黄河流域生态和环境状况,对黄河流域进行了生态分区,并阐述了各生态区的特征。在黄河河道湿地研究和黄河水体内顶级物种(鱼类)的调查分析基础上,确定了黄河不同类型生态保护区的生态保护目标:从流域角度而言,黄河上游的主要生态保护目标是植被和水源涵养林;中游应以水土保持为主,主要是恢复和保护植被;下游以保护湿地类型和维持湿地面积为重点,保护生物多样性和重要鸟类资源。黄河水生态系统中的主要保护物种应是珍贵经济鱼类北方铜鱼、河口洄游鱼类刀鱼、鲤鱼等,主要保护的生态区包括库区湿地、河口湿地、河道湿地以及景观娱乐水域等。     

基于TM影像的升金湖湿地生态安全研究

[目的]分析安徽省升金湖湿地景观格局动态变化过程,建立升金湖湿地生态安全(PSR)模型,并探讨其驱动力,为进一步开展升金湖湿地保护及其恢复研究提供科学依据。[方法]在遥感和GIS技术支持下,用1986,2003,2011年的3期TM影像为基本信息源进行分析。[结果]景观格局变化幅度较大,草地和水域面积减幅较显著;多样性指数呈上升趋势而优势度指数呈下降趋势,破碎化程度加剧,斑块类型呈多样性发展;随着景观破碎化程度增强,斑块数增加,将造成湿地生态系统片断化越严重,也会影响到湿地的调蓄能力,改变整个湿地的水文情势,减弱湿地的生态效益;另外,景观格局变化下的湿地生态安全指数趋于逐年下降状态,湿地生态安全形式处于预警状态,形势不容乐观。[结论]近年来,随着经济的发展,人口数量的增加,围垦等活动的加剧,人类活动对研究区的改造导致了自然湿地面积相对减少,升金湖湿地生态功能不断下降,经济增长和人口增长成为湿地格局变化主要驱动力。     

城市湿地公园建设的生态效应——以济西国家湿地公园为例

[目的] 分析城市湿地形成前后的生态效应,确定影响城市湿地形成发展的关键因素,为城市湿地保护和生态公园的建设提供科学依据。[方法] 以黄河下游流域济南市济西国家湿地公园为研究区,以1990—2019年的遥感影像和实地调查资料为数据源,基于GIS平台,通过空间分析土地利用动态度、转移矩阵和景观指数等研究城市湿地的生态效应,利用灰色关联法研究湿地自然变化的驱动因素。[结果] ①耕地与生态用地的相互转换是济西湿地主要的土地利用变化类型,建设用地与生态用地的相互转换是次要的土地利用变化类型。景观指数和动植物的变化则表明湿地生态多样性增加。②降水和地下水等水资源与湿地面积变化呈正相关,温度与湿地面积变化呈负相关。[结论] 水文气象因素对湿地的自然演化起着重要的作用,是常年性湿地形成的关键。城市规划等人为干扰影响着湿地公园土地利用类型的转化,也是主导城市湿地演变的主要因素。     

大规模排水前后若尔盖高原湿地景观格局特征变化

基于Apack软件应用景观格局分析的方法定量研究了排水前后若尔盖高原高寒湿地景观空间分布格局特征。结果表明,若尔盖高原湿地在大规模排水前湿地面积占总景观面积的11.07%,排水后缩减为8.9%,由于湿地景观与非湿地景观之间发生大面积的转移;大规模排水前若尔盖高原湿地景观面积排水前后湿地景观结构均以自然湿地景观为特征,其中,沼泽湿地景观在自然湿地景观中占绝对优势,占湿地景观总面积的95%以上;若尔盖高原湿地景观空间格局特征均以若尔盖县的湿地景观面积最大,红原县和玛曲县居中,阿坝县和碌曲县最小;各县湿地景观类型构成比例均以沼泽湿地景观为主所占比例最大,基本保持在90%以上的水平,其他湿地景观类型的构成比例较小。与排水前相比,各类型自然湿地景观的斑块数都明显减少,平均斑块面积增加,最大斑块面积除河流湿地外也表现为增加变化;湿地景观多样性指数、均匀度、优势度和分维数均表现为下降变化。     

黄河三角洲新生湿地景观格局特征及其动态变化——以垦利县为例

基于景观生态学相关理论和方法,以垦利县为例,在"3S"技术、FRAGSTATS3.3软件的支持下,提取黄河三角洲新生湿地生态景观格局信息,并利用景观指数,对近20年垦利县湿地的景观格局演变过程进行了定量分析。结果表明:滩涂和苇地是垦利县最主要的天然湿地类型,湿地面积在研究时段内共减少6155.12hm2,平均每年减少362.07hm2;各种湿地景观之间以及湿地和非湿地之间相互转化和逆转并存,滩涂和苇地与其他地类转换频繁;10种湿地类型除个别外,斑块个数、分维数、斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、景观聚集度指数均增加,聚集度指数减少,其中苇地、滩涂、滩地变化幅度较大;景观多样性指数由1987年的1.7643下降到2004年的1.7105,均匀度指数由0.6873上升到0.6923。景观格局的变化主要是人为驱动因子造成的。     

基于PLUS模型的雅康高速路段景观生态风险评价

[目的] 评价区域景观生态风险,揭示其时空变化规律,为降低区域生态风险,维护区域生态安全,推进区域绿色发展提供支撑。[方法] 以土地利用数据为基础,通过其变化来建立景观生态风险评价模型,探讨2000—2020年雅康高速公路穿越县市景观生态风险的时空变化特征,并利用最优参数的地理探测器模型定量分析景观生态风险变化的驱动因素,采用PLUS模型模拟2035年雅康高速经过县市景观生态风险的空间分布特征和变化趋势。[结果] ①2000—2020年,研究区主要景观类型为林地、草地、耕地,不透水面面积增长速率最快,林地面积增加最多; ②研究区景观生态风险等级以低、较低和中风险等级为主,风险等级由高到低呈向外扩散现象; ③NDVI值、高程、年均降水等自然因素是景观生态风险变化的主要驱动因子; ④2035年两种不同情景下研究区中、较高、高风险等级的面积均有所下降,其中生态保护情景下,下降较为明显。[结论] 研究区内景观生态风险等级较低,以低、较低和中风险等级为主,生态环境呈逐渐向好趋势。生态保护情景更加符合区域可持续发展理念。     

基于SWAT模型的西辽河流域自然湿地演变过程及驱动力分析

基于SWAT模型模拟、景观转换分析、地理探测器计算等方法，使用气象观测、数字高程模型、土地利用遥感监测、植被指数等数据，以西辽河流域为研究对象，划定流域边界，分析1980-2015年西辽河流域的面积变化和景观动态变化特征，研究自然和人为因素对湿地变化的驱动效应。结果表明：1980-2015年西辽河流域湖泊和沼泽面积均呈下降趋势，多数土地利用类型侵占过沼泽和湖泊，其中耕地侵占的面积最大；1980年以来西辽河流域经历了干-湿-干的变化过程，大部分时间为干生生境；2000-2015年西辽河流域沼泽湿地生长季NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）平均为0.30，年GPP（Gross Primary Productivity）平均为257.73 g/(m2·a)，均呈极显著上升趋势；湖泊面积、沼泽湿地面积和径流深度的变化与降水量和蒸散量的相关关系极显著，NDVI和GPP与生长季积温的相关关系极显著；自然因素对湿地变化的影响要大于人为因素，降水量是西辽河流域湿地变化的主要控制因子，降水量和蒸散量的协同作用对湖泊、沼泽和径流深度变化的驱动能力q＞0.70。该研究可为湿地农业综合开发和可持续发展提供科学参考。     

近10 a黄河三角洲LUCC及其驱动因素分析

研究滨海脆弱生态区的土地利用/土地覆被时空变化过程,可以为区域土地资源的规划、开发和管理提供科学依据。该文应用遥感和GIS技术,分析黄河三角洲区域1995－2004年间土地利用/土地覆被的时空变化特征,并对区域土地利用/土地覆被变化的驱动因子进行了探讨。结果表明,近10 a来黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型发生了复杂变化;黄河三角洲土地利用/土地覆被动态受到自然因素和人类活动的共同作用,而人类活动是近10 a区域土地利用/土地覆被变化的主要驱动因子。尽管近年来黄河三角洲的开发取得了快速发展,但部分人类经济活动给区域土地资源及其生态环境的可持续发展带来巨大压力,甚至导致区域土地质量的进一步退化。     

1986－2016年黄河三角洲地表水体变化及其驱动力分析

地表水体在黄河三角洲形成、生态系统演化及社会经济发展中发挥着极为重要的作用。该文以黄河三角洲地表水体为研究对象,采用轨迹分析法和Logistic回归模型,分析研究区30 a内地表水体演化特征及驱动机制。结果表明：1）1986-2016年间黄河三角洲地表水体面积增加1 161.53 km2,其中河流呈减少状态,面积减少33.49 km2。水库、坑塘和盐田养殖池分别增长84.88、63.82、1 046.33 km2,呈增加趋势。未利用地向盐田养殖池转换是面积变化最大的类型。2）Logistic 回归发现,地理区位因素是影响水库演化主要因素,距海岸线距离和乡镇距离是水库转入的主导驱动因子,距乡镇距离是水库转出主导驱动力。盐田养殖池的演化受到社会经济因素和区位因素综合影响。水产产量、人口密度差、距市中心距离、距黄河距离和国民生产总值是盐田养殖池转入的主要驱动力。距市中心距离成为盐田养殖池转出的主导因子。坑塘的转化受到区位因素和社会经济因素影响,距乡镇距离、人口密度差、距海岸线距离为主要驱动因子。     

黄河三角洲人类活动强度的湿地景观格局梯度响应

为了研究黄河三角洲湿地景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,该文基于土地科学和景观生态学原理,在RS、Arc GIS和FRAGSTATS软件支持下,以1989、1999、2009和2014年四期遥感影像为数据源,利用人工目视解译方法构建研究区景观类型图。基于解译结果,选取耕地、工矿用地、居民点和交通用地等土地利用指标来反映人类活动强度,采用自然间断法将人类活动强度从强到弱分带。文章分析了黄河三角洲不同人类活动强度样带不同时期的湿地景观格局变化特征,以及2014年主要景观类型的格局特征对人类活动强度的梯度响应。结果表明:人类的干扰活动使得不同景观类型在人类活动强度各样带表现出明显的空间差异。在景观水平上,随着人类活动强度的降低,样带景观的丰富度和斑块数增加,2009年斑块数量达到8 000个;多样性和均匀度指数呈先增后减趋势,景观聚集度和连通性持续增加,在第10样带达到99.42%,破碎化程度不断降低;在类型水平上,水库坑塘、水产养殖场、盐田和未利用地在梯度带中较好地反映了景观格局的变化特征,其中各景观类型的形状指数和分维数随人类活动强度的梯度变化呈现明显的变化趋势,景观形状趋于复杂化,面积比例、斑块密度和最大斑块指数的梯度变化较大,波动明显,盐田在人类干扰最大时斑块指数达到26%。该文揭示了景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,可为研究区湿地生态恢复及可持续利用提供参考。     

Wetland Simulation Model for Nitrogen, Phosphorus, and Sediments Retention in Constructed Wetlands

Steamboat Creek, Washoe County, Nevada, is considered the most polluted tributary of the Truckee River, therefore the reduction of nutrients from the creek is an important factor in reducing eutrophication in the lower Truckee River. Restoration of the wetlands along the creek has been proposed as one method to improve water quality by reducing nutrient and sediments from non-point sources. This study was aimed to design a simulation model wetlands water quality model (WWQM) that evaluates nitrogen, phosphorus, and sediments retention from a constructed wetland system. WWQM is divided into four submodels: hydrological, nitrogen, phosphorus, and sediment. WWQM is virtual Visual Basic 6.0 program that calculates hydrologic parameters, nutrients, and sediments based on available data, simple assumptions, knowledge of the wetland system, and literature data. WWQM calibration and performance was evaluated using data sets obtained from the pilot-scale constructed wetland over a period of four and half years. The pilot-scale wetland was constructed to quantify the ability of the proposed wetland system for nutrient and sediment removal. WWQM simulates nutrient and sediments retention reasonably well and agrees with the observed values from the pilot-scale wetland system. The model predicts that wetlands along the creek will remove nitrogen, phosphorus, and sediments by 62, 38, and 84 %, respectively, which would help to reduce eutrophication in the lower Truckee River.     

黄河三角洲人地关系协调度时空演变及其驱动机制

黄河三角洲是黄河流域典型的生态环境脆弱区,在黄河流域生态保护与高质量发展的要求下,定量评价区域人地关系对黄河三角洲生态环境修复与经济发展有重要意义。基于1998—2018年遥感影像数据,运用耦合协调度模型、地理探测器等方法,分析了20年间黄河三角洲人地协调度时空演变特征,探讨了人地协调度空间演变特征及其驱动机制。结果表明：(1) 1998—2018年黄河三角洲人地协调度大致呈由内陆向沿海逐渐递减的空间分布特征,人地关系失调区域面积不断下降,协调区域面积不断上升,人地关系逐步缓和。主要协调水平为良好协调,区域面积达2 847.57 km²;各乡镇人地协调度等级呈自黄河流域向两岸地区递减的特征,各乡镇协调水平不断上升且差异显著但逐步缩小,极差值缩减至0.24,六合镇、胜坨镇、垦利街道和永安镇协调水平增长最为显著,分别上升了0.27,0.26,0.25,0.24;(2)因子探测器结果表明人均水资源、年均降水量、植被覆盖率与人口数量对人地协调度的解释力较高,经济发展水平、自然资源禀赋与自然环境特征在人地协调演进过程中的重要程度逐步上升;(3)研究时段内各因子间交互作用对人...     

近70年黄河流域水沙情势及其成因分析

深入剖析黄河水沙现状及成因是精准预测黄河未来水沙情势的前提与基础。为此,以黄河干流潼关断面以上4个主要干流水文站及7个主要一级支流把口站1950-2016 年水沙实测资料为基础,采用双累积曲线等多种统计分析方法,系统剖析了黄河流域水沙演变规律及水沙主要源区变化特征,定量评估了不同环境要素对黄河水沙变化影响。结果表明：1）黄河干流兰州、头道拐、龙门及潼关水文站年径流及年输沙量均呈显著减少趋势（P<0.05）,其中,年径流减幅17.93%~40.79%,年输沙量减幅均在46.74%以上。受多种因素影响,黄河水沙在20世纪80-90年代发生减少突变;2）兰州-潼关区间年均径流量沿程变化表现为由总体递增状态向递减趋势转变,年均输沙量递增状态虽未转变,但递增幅度平均减小90%以上;3）黄河泥沙主要来源区由头龙区间向龙潼区间发生转移特征明显,龙潼区间水土流失治理有待进一步加强;4）人类活动对黄河中游水沙锐减占据主导作用,平均贡献率达到90%以上。而上游兰州站年均径流量受气候影响较大,贡献率达到66.57%。研究结果可为深刻认识黄河水沙时空现状及成因提供依据,并对未来水土流失治理区位方向确定提供参考。     

基于遥感的郑州市黄河湿地植被覆盖度变化研究

城市滨河湿地的治理与保护对于城市生态环境具有重要意义,而监测植被覆盖度是研究湿地植被状况的重要方法。以郑州市黄河湿地为研究对象,采用等密度模型,基于1999-2011年的郑州市黄河湿地TM遥感影像,进行湿地植被覆盖度的反演,并结合降水数据和实际调研情况,分析了郑州市黄河湿地植被覆盖度的变化情况。结果表明,郑州市黄河湿地生态环境比较脆弱,研究期内平均植被盖度由60%下降到40%,典型黄河湿地植被遭到破坏。年降水的差异对植被覆盖度影响明显,同时越来越多的人类活动是导致植被持续减少的重要因子。该研究结果可为制定区域生态修复规划,提高黄河湿地的生态价值和经济价值服务提供参考。     

近年黄河下游输沙功能的时空变化及其影响因素分析

黄河下游河道输沙功能受自然和人为因素的扰动,对黄河的入海泥沙通量产生深远影响。为探明近年来黄河下游河道输沙功能的演变及其主导因素,基于黄河下游河段各站点2007—2020年实测径流与泥沙资料,计算历年黄河下游河道输沙功能,并结合流域降水、水土保持和引水引沙的变化情况讨论了各因素对输沙功能演变的影响。结果表明:黄河下游河道输沙功能指标在2007—2020年显著下降了约57%,其中花园口—高村段输沙功能指标和其降幅均高于高村—艾山段和艾山—利津段; 黄河下游河道输沙功能演变的主导因素是河床粗化、水土流失综合治理面积增加和引水量增大,三者的相对贡献率分别达37.6%,21.6%,17.5%。河床粗化与引水量增大使输沙功能减弱,与水土流失综合治理对输沙功能的增强作用相反,三者综合作用下黄河下游河道输沙功能近年来呈退化趋势。