锡林河流域上游河谷湿地景观格局演变及其驱动力

为全面揭示锡林河流域上游河谷湿地格局变化过程及驱动因素,选取1989—2015年12景Landsat卫星影像为数据源,采用质心迁移模型和景观指数方法,研究了区域湿地景观的组成及演变趋势,并探讨了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明:①1989—2015年,锡林河上游湿地面积整体呈减小趋势,变化率为-1. 21 km~2·a~(-1);湿地面积占比在2. 55%～3. 75%。湿地质心整体向西北方向迁移,斑块面积在南北方向呈缩小趋势,而在东西方向呈延长趋势。②类型水平上,1995—2006年流域湿地斑块数量变化剧烈,1989—2000年斑块数量增加,表明景观破碎度增大,2011—2015年斑块数量呈下降趋势,景观斑块向规则化和集中化趋势发展;景观水平上,湿地最大斑块所占比例减少,斑块趋于复杂化,景观破碎度增大,香农多样性、香农均匀度指数整体呈减少趋势,湿地景观分布向均衡方向发展。③湿地面积对人口数量和牲畜量响应较为敏感,过度放牧是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。     

近40年来山西省湿地景观格局变化分析

在遥感和GIS技术的支持下,应用1975-2014年四个时间段的卫星遥感数据,在1:5万目视解译的基础上,通过选取斑块数量、斑块面积、斑块平均面积、多样性、优势度和破碎度等具有典型生态意义的景观格局指数,较系统地分析了山西省湿地景观空间格局的变化特征。结果表明:40年间山西省湿地总面积减少了431.16km~2,年均减少10.78km~2,同时湿地退化速率明显加快,其中2007-2014年湿地年均减少面积是1975-2000年的3倍;40年来湿地景观多样性下降,优势度增加,破碎度指数先增加后持续减少,2000年以来湿地空间分布格局趋于集中;河流湿地是山西省湿地景观的主导类型,1975-2000年,河流湿地面积减少、斑块数量增加,呈破碎化发展,而2000-2007年,大量的小湿地斑块出现了消亡现象,河流湿地破碎化程度降低;随着人类活动干扰强度的增强,人工湿地所占面积比例逐渐提升,优势度指数增大,表明人类活动对山西省湿地景观格局变化的影响程度较大。     

西北内陆干旱区湿地景观格局变化——以新疆准噶尔内流区为例

应用"3S"技术,通过选取景观多样性指数、优势度指数、破碎度指数、斑块形状指数等空间格局指数对准噶尔内流区1975年至2009年近三十四年间湿地景观格局变化进行研究。结果表明:近三十四年来湿地面积总体小幅度增大,其中,1975年至2000年,湿地面积小幅度增大,2000年至2009年,湿地面积小幅度减小。湿地景观多样性增大,优势度减弱,破碎度先增大而后减小,斑块形状趋于复杂,各湿地景观类型间的差异减小,湿地景观结构趋于稳定。各湿地类型中,河流湿地面积先增大而后减小;湖泊湿地面积先增大后减小;沼泽湿地变化幅度较小;人工湿地面积持续减小。准噶尔内流区湿地景观格局的变化与流域内的水资源循环相关性较强,人类活动尽管对其产生了较大干扰,但并未改变湿地整体景观格局,因而,有利的气候条件与合理的人类活动是西北内陆干旱区湿地景观稳定与发展的决定因素。     

新疆生态脆弱性时空演变及驱动力分析

生态脆弱性评价是了解区域生态状况的重要途径,科学评估生态脆弱性等级及变化对区域生态保护与建设,实现区域可持续发展具有重要意义。研究利用SRP模型构建新疆生态脆弱性评价指标体系,结合空间主成分分析方法构建生态脆弱性指数评价模型,分析新疆生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)2000—2018年,新疆生态敏感性整体为中度敏感,呈现东南高西北低,主要受景观破碎度和土壤侵蚀程度影响;生态恢复力受植被覆盖度影响较大,整体呈西北高、东南低,变化幅度小,恢复力较弱;生态压力大致呈南、北部的山区和中部绿洲区、山区高、东南低,主要影响因子是人均GDP、农业依赖度和人口密度。(2)2000—2018年新疆生态脆弱性整体处于中度脆弱到重度脆弱。南、北部植被覆盖度低的地区生态脆弱等级较高,中部高海拔林草丰富地区生态脆弱性等级相对较低;2000—2018年新疆生态脆弱性综合指数呈现先增长后降低趋势。(3)生态脆弱性主要驱动力方面,人为活动因子的农业依赖度、人口密度、土地垦殖率,自然环境因子的生境质量指数、景观破碎度、景观恢复力指数和年均降水量7个指标是新疆2000—2018年生态脆弱性变化的主要单因子;生境质量指数、景观恢复力指数、景观破碎度指数、植被覆盖率的变化与区域人类活动的相互作用是促使新疆生态脆弱性的主要驱动力。     

吉林西部土地利用/覆被变化与湿地生态安全响应

以ARCGIS数据集成分析平台,利用吉林西部1930-2000年的土地利用数据,研究了该区景观组分变化、景观结构变化、景观组分转移过程及湿地生态安全响应.结果表明:草地、湿地、林地、水域等景观组分的面积比重呈递减趋势,湿地几乎在每个阶段都是净损失,除了被大量开垦为耕地外,湿地还大量转化为草地.LUCC的湿地生态安全响应主要表现为湿地大面积丧失、湿地植被变化、湿地需水量不足、湿地景观异质性变化和湿地景观的破碎化等,这为理解LUCC与湿地生态安全响应机制和区域生态建设提供了科学依据.     

三江平原典型淡水沼泽湿地景观格局变化研究——以三江自然保护区为例

在RS与G IS技术的支持下,以1976、1986、1995、2000、2005年的TM遥感影像为数据源,综合利用各种斑块形状指数、斑块面积、斑块数量等景观特征指标,对三江自然保护区的沼泽湿地景观格局的动态变化以及景观基质的演变过程进行分析。结果表明:在近30年内研究区的沼泽湿地面积呈显著下降的趋势。1976~1986年,沼泽湿地面积减少,斑块数量增加,破碎化程度加大,斑块边界复杂度显著增加而边界连通性显著降低。1986~2000年,沼泽湿地面积及其边界复杂度变化幅度不大,斑块数量不断减少,边界连通性显著增加。2000~2005年,沼泽湿地面积与斑块数目均显著下降,破碎化后的湿地斑块逐渐被其它景观类型取代,同时边界复杂度显著增加而边界连通性明显下降。近30 a内,研究区由原始的沼泽和草甸景观基质逐渐转变为农田景观基质。     

塔里木河三源流区湿地演化特征遥感分析

以1975年MSS、2000年ETM和2007年CBERS-2三期卫星遥感数据为基础信息源,对塔里木河三源流区湿地演化特征进行了初步分析。研究结果表明:1)32年间,塔里木河三源流区湿地减少面积共计1790.73km2,天然湿地的严重退化是引起湿地面积锐减的主要原因。2)湿地景观斑块数和斑块平均面积均呈逐年减小的变化趋势,1975-2000年湿地变化以萎缩方式为主,2000-2007年小湿地斑块则出现了严重的消亡现象。3)湿地景观多样性指数和破碎化指数逐年减小,优势度指数则呈逐渐增加的变化趋势,表明塔里木河三源流区湿地景观多样性降低,各类型所占比例差异逐渐增大,湿地主导类型已由沼泽草甸湿地转变成了河流湿地。4)人类活动对湿地的破坏强度明显减弱。1975-2000年,塔里木河三源流区因"围湿造田"而直接占用的湿地面积达782.75km2,2000-2007年减少至606.48km2,尤以和田地区变化最为显著,因"围湿造田"占用的湿地面积由286.43km2减少至75.77km2。32年间,喀什地区"围湿造田"强度高居不下,是湿地退化人类活动影响强度最大的地区。     

疏勒河中游湿地景观时空演变及其影响因素

湿地景观格局能够反映湿地类型的面积变化和空间分布特征,其时空演变有助于理解干扰因子与湿地生态过程之间的作用关系.选择疏勒河中游的库塘湿地、永久性河流湿地和内陆盐沼等5种湿地类型,采用景观格局分析法和主成分分析方法,研究了湿地类型面积、景观指数时空演变及其影响因素.结果 表明:(1) 1987-2017年疏勒河中游湿地总...     

银川市湿地景观演变及其驱动因素

基于1990—2019年Landsat TM/OLI遥感影像,采用面向对象分类方法提取银川市湿地景观信息,通过景观指数、冗余分析方法定量分析研究区湿地景观演变特征及其驱动因素。结果表明:(1)银川市湿地面积由1990年的264.86 km~2减少到2019年的241.32 km~2,减少了23.54 km~2。与1990年相比,2019年的自然湿地面积减少了33.57 km~2,人工湿地面积增加了10.03 km~2。(2)1990—2019年间,银川市湿地景观的破碎化程度下降、聚集程度降低、形状逐渐不规则化、多样性与异质性增加。(3)选取12个驱动因素指标进行冗余分析,社会经济因素是湿地景观演变的主导因素,非农业人口数、水产品产量、第二产业产值与建成区面积对湿地景观变化的影响最为显著,降水量、气温等自然因素作用相对较弱。研究结果可为银川市的湿地资源的合理利用与保护提供重要参考。     

博斯腾湖湿地景观格局动态变化及其驱动机制分析

在RS和GIS技术,FRAGSTATS软件的支持下,应用1990年Landsat TM、2000年Landsat ETM+和2010年的ALOS/AVNIR-2遥感影像,结合博斯腾湖湿地的区域特点,提取博斯腾湖湿地生态景观格局信息,并选取12种具有典型生态意义的景观指数,对博斯腾湖湿地20年的景观空间格局变化和演变特征进行分析,探索其演变机制。结果表明:湿地面积在研究时段内呈现先增加后减少的趋势。1990-2000年间湿地总面积增加351.8km2,其中人工湿地面积增加34.93km2,自然湿地增加316.87km2;2000-2010年间湿地总面积减少277.34km2,其中人工湿地面积减少28.36km2,自然湿地面积减少248.98km2。从景观整体来看,均匀度指数较低,景观破碎化程度不断增加,景观被湖泊,潮间沼泽和光滩沼泽这三个占优势的景观类型所控制。     

松嫩盐碱湿地对区域生态环境变化的缓冲作用及其响应

湿地具有巨大的环境调节功能和效益,对维持自然界自然生态过程和平衡以及减缓地区、区域的环境变化具有极其重要的作用;同时湿地对区域生态环境变化也具有明显的响应。本文从湿地对洪涝和干旱的缓冲作用、湿地对周边环境的净化作用、湿地充当着CO2的源和汇,湿地植物的生态效应以及湿地对植物对盐分和人类活动干扰的响应等方面论述了松嫩平原盐碱湿地对区域生态环境变化的缓冲作用,指出对生态脆弱带的盐碱湿地进行保护和优化管理是维持区域生态环境安全和区域可持续发展的重要举措。     

银川平原湿地常见植物种间关系研究

在样方调查的基础上,应用校正χ²检验,结合Jaccard关联指数、Pearson 相关系数和Spearman 秩相关系数,研究了银川平原湿地植物群落的种间关系, 计算测定了33 种常见植物共528个种对的种间关联关系。结果表明: ① 3种检验方法表达的种间关系相似但不完全相同。 χ²检验共有24个种对正关联, 4个种对负关联,其中有12对极显著正关联,1个种对极显著负关联; Pearson 相关系数检验,有30 个种对正相关,其中有19个种对极显著正相关,无负相关种对; Spearman 秩相关系数检验,有50个种对呈正相关,8个种对呈负相关,其中有31个种对极显著正相关,1个种对极显著负相关。② 银川平原湿地33种常见植物可划分为4个生态种组,即水生植物种组、湿生植物种组、中生植物种组和旱生植物种组,组内植物间多为显著正关联,种组植物间多为负关联。③ 银川平原湿地植物群落存在独立分布格局,植物群落不够稳定, 尚处于不断的演替之中。     

基于生态足迹理论的银川市2001-2005年生态承载力动态分析

在介绍生态足迹概念和定量计算方法的基础上,依据宁夏和银川市2001-2005年的统计数据,对银川市近5年的生态足迹作了动态分析,结果表明:银川市2001-2005年间人均生态赤字呈上升趋势,从2001年的1.650875hm2上升到20005年的2.271565hm2,表明银川市的生态发展不可持续。文章对计算结果进行分析后,提出了可持续发展的应对措施。     

北京市可持续发展战略下的湿地建设策略

湿地系统是北京市可持续发展的主要制约因素之一。本文分析了北京市湿地的特征和重要的生态环境意义,以及目前存在的湿地质量普遍低下等问题,提出了湿地建设的若干对策:综合治理湿地水体污染;修复受损湖泊(水库)湿地;利用南水北调工程活化永定河水系的湿地;综合改造不合理的人工湿地;围绕绿色奥运和生态城市建设,增建新湿地;强化完善湿地保护和建设的环境监控网络;加强湿地长期发展规划的制定和执行。全面实施上述对策,就可以使北京湿地生态系统处于健康状态,并为优化城市的整体生态环境和实现可持续发展提供必要的生态保障。     

银川平原植被空间分异研究

土壤盐渍化是制约银川平原内部植被生长最主要的生态环境地质问题,根本的影响因素则是土壤中的水盐运移与水盐平衡,而地形及微地貌条件对于土壤中的水盐运移过程具有控制作用,从而影响植被的生长和发育。文中以银川平原为研究对象,借助遥感数据中的植被指数方法定量地描述该地区植被的生长状况和空间分布,通过与数字高程模型的空间叠加与复合分析,合理地揭示了银川平原由于土壤盐渍化在不同地貌中的发育特点而产生的植被空间分异规律。     

A general multi-objective programming model for minimum ecological flow or water level of inland water bodies

Assessment of ecological flow or water level for water bodies is important for the protection of degraded or degrading ecosystems caused by water shortage in arid regions, and it has become a key issue in water resources planning. In the past several decades, many methods have been proposed to assess ecological flow for rivers and ecological water level for lakes or wetlands. To balance water uses by human and ecosystems, we proposed a general multi-objective programming model to determine minimum ecological flow or water level for inland water bodies, where two objectives are water index for human and habitat index for ecosystems, respectively. Using the weighted sum method for multi-objective optimization, minimum ecological flow or water level can be determined from the breakpoint in the water index–habitat index curve, which is similar to the slope method to determine minimum ecological flow from wetted perimeter–discharge curve. However, the general multi-objective programming model is superior to the slope method in its physical meaning and calculation method. This model provides a general analysis method for ecological water uses of different inland water bodies, and can be used to define minimum ecological flow or water level by choosing appropriate water and habitat indices. Several commonly used flow or water level assessment methods were found to be special cases of the general model, including the wetted perimeter method and the multi-objective physical habitat simulation method for ecological river flow, the inundated forest width method for regeneration flow of floodplain forest and the lake surface area method for ecological lake level. These methods were applied to determine minimum ecological flow or water level for two representative rivers and a lake in northern Xinjiang of China, including minimum ecological flow for the Ertix River, minimum regeneration flow for floodplain forest along the midstream of Kaxgar River, and minimum ecological lake level for the Ebinur Lake. The results illustrated the versatility of the general model, and can provide references for water resources planning and ecosystem protection for these rivers and lake.     

Lake surface area method to define minimum ecological lake level from level-area-storage curves

Lake level assessment is essential for the protection of ecosystem in shrunk or shrinking lakes. Minimum ecological lake level is the critical lake level below which there should be no human activities to further decrease the lake level, and this level can provide a certain protection for the lake ecosystem. Lake surface area method was proposed to define the minimum ecological lake storage as the breakpoint of the lake surface area-storage curve, where the curve slope equals to the ratio of maximum lake surface area to maximum lake storage. If the curve can be expressed as a simple analytical function, the minimum ecological lake storage can be calculated analytically. Otherwise, it can be calculated numerically using the ideal point method for an equivalent multi-objective optimization model that balances ecosystem protection and water use. Then the minimum ecological lake level can be estimated from the lake level-storage curve. Compared with available lake morphology analysis methods, the lake surface area method is superior in its definition of minimum ecological lake level, applicable range of lake morphology, and calculation complexity. The proposed method was applied to two representative lakes in China, including one freshwater lake (the Dongting Lake in Hunan province in Central China) and one saltwater lake (the Ebinur Lake in Xinjiang Uygur autonomous region in Northwest China). The estimated minimum ecological lake level for the Dongting Lake is 26.7 m, at which 31% of the maximum lake storage provides 87% of the maximum lake surface area. The result for the Ebinur Lake is 191.2 m, at which 24% of the maximum lake storage provides 54% of the maximum lake surface area. The estimated minimum ecological lake level balances the conflict between economical and ecological water uses, and can provide a relatively larger habitat for the lake ecosystem with relatively smaller lake storage. These results are rational compared with the results of other methods. The calculated minimum ecological lake level can be used in the protection of lake ecosystems and the planning and rational use of water resources in lake basins.     

银川平原湖泊湿地不同水深梯度下芦苇种群生长特征

银川平原湖泊湿地芦苇种群发挥着重要的生态功能。以银川平原湖泊湿地芦苇(Phragmites australis)为研究对象,设置了4个水深梯度,即Ⅰ(0~5 cm)、Ⅱ(5~25 cm)、Ⅲ(25~50 cm)、Ⅳ(50 cmⅣ150 cm),通过野外调查采样、实验室分析,探讨芦苇种群生物量、株高的动态变化规律及其对不同水深环境的响应,分析不同水深梯度株高与生物量的协同适应能力。结果表明:水深对生物量、株高的影响极显著(P0.01),生物量随着水深的增加呈现波动增加趋势,株高对水深增加的响应为非线性正相关;不同水深梯度对生物量、株高的累积速率表现出不同的极显著差异(P0.01)。各水深梯度生物量累积在时间序列上为单峰形曲线,株高变化规律为先单调上升后维持不变。水越深生长速率越快,生物量和株高的累积效应越明显;芦苇种群对水深梯度变化的生态适应能力并非线性,水深过高(50 cmⅣ150 cm)或过低(0~5 cm)对芦苇生长都有一定的抑制作用,适宜水深(5~50cm)株高与生物量的耦合程度高,芦苇长势良好。该研究为确定芦苇生长最佳水深阈值区间和有序推进银川平原湖泊湿地生态恢复工程提供了科学依据。     

湿地与我国内陆城市的可持续发展

在我国,内陆城市的城市发展水平和经济发展水平都相对落后,因此我国内陆城市的可持续发展是关系到整个国家能否高速、健康发展的决定性因素。湿地是城市生态环境和城市生态支持系统的重要组成部分,城市中以自然景观为主的公共开放空间。本文通过对城市湿地和城市周边湿地功能作用的分析,指出湿地可以为解决我国内陆城市的生态环境问题,实现城市可持续发展,提供基础条件和生态保障。对我国生态城市的发展和建设具有借鉴意义。