自然和人為影響下海濱濕地景觀演變特征與機(jī)制研究.pdf

1、鹽城淤泥質(zhì)海濱濕地是我國乃至世界上為數(shù)不多的典型原始海岸濕地，在全球生物多樣性保護(hù)中具有重要戰(zhàn)略地位。多年來，在自然和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響下，區(qū)域濕地景觀結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生巨大變化。尤其是沿海開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，致使?jié)竦乇Ｗo(hù)與開發(fā)之間的矛盾日益加大。在此背景下，如何辨識(shí)自然和人為影響下海濱濕地景觀演變空間模式，揭示內(nèi)在生態(tài)過程驅(qū)動(dòng)下的濕地景觀結(jié)構(gòu)與格局時(shí)空演變機(jī)制，是實(shí)現(xiàn)海濱濕地合理利用與保護(hù)需要解決的重要科學(xué)問題。
　　本文綜合運(yùn)用景觀

2、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科理論，以及RS、GIS、數(shù)學(xué)建模等方法，以鹽城海濱濕地典型區(qū)域?yàn)榘咐齾^(qū)域，并根據(jù)區(qū)域濕地景觀特征，人為將其劃分為人工管理區(qū)和自然條件區(qū)兩部分，從景觀生態(tài)過程角度，對(duì)兩個(gè)區(qū)域濕地土壤屬性特征及其變化進(jìn)行深入研究，揭示不同景觀類型生態(tài)演變的閾值效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，利用濕地景觀結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)和景觀生態(tài)過程數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于過程的景觀演變模擬模型，對(duì)兩種發(fā)展模式下濕地景觀時(shí)空演變過程與機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)模擬研究，并對(duì)未來區(qū)域景觀

3、演變進(jìn)行情景分析與預(yù)測研究。該研究不僅體現(xiàn)了基于景觀過程模型研究方法上的創(chuàng)新，而且對(duì)指導(dǎo)區(qū)域濕地生態(tài)保護(hù)與合理利用具有重要意義。得出基本結(jié)論如下:(1)海濱濕地景觀結(jié)構(gòu)與格局時(shí)空變化明顯。區(qū)域自2000～2011年期間，景觀結(jié)構(gòu)變化主要表現(xiàn)為蘆葦沼澤和米草沼澤面積不斷擴(kuò)張，堿蓬沼澤面積不斷減小的趨勢。其中，人工管理區(qū)蘆葦沼澤和米草沼澤面積分別增加了30.92％和352.61％，而堿蓬沼澤面積減少了78.81％;自然條件區(qū)蘆葦沼澤和米草沼

4、澤面積分別增加了368.25％和96.63％，而堿蓬沼澤面積減少了60.96％。
　　景觀格局變化上，主要表現(xiàn)為蘆葦沼澤向海擴(kuò)張，米草沼澤向海和陸兩個(gè)方向同時(shí)擴(kuò)張，堿蓬沼澤則以向中心收縮為主。其中，人工管理區(qū)蘆葦沼澤向海擴(kuò)張速度為240m/年;米草沼澤向海陸方向擴(kuò)張速度分別為40 m/年和61 m/年，以向陸地方向擴(kuò)張為主;堿蓬沼澤從海陸兩個(gè)方向向中心收縮的速度分別為61 m/年和240m/年，以向海洋方向收縮為主。自然條件區(qū)蘆葦

5、沼澤向海擴(kuò)張速度為162 m/年;米草沼澤向海陸方向擴(kuò)張速度分別為117 m/年和40m/年，以向海擴(kuò)張為主;堿蓬沼澤從海陸兩個(gè)方向向中心收縮的速度分別為30 m/年和162 m/年，以向海洋方向收縮為主。
　　(2)土壤性狀是控制海濱濕地景觀類型空間分異的主要要素，其中土壤水分和鹽度空間分異是影響不同景觀類型演變的主導(dǎo)因子?？傮w上，從陸向海方向，蘆葦沼澤、堿蓬沼澤和米草沼澤的土壤水分和鹽度均呈現(xiàn)遞增趨勢。其中，人工管理區(qū)，在干旱

6、年份，蘆葦沼澤、堿蓬沼澤和米草沼澤土壤水分平均含量分別為38.83％、41.79％和46.97％，鹽度平均含量分別為0.39％、0.71％和1.76％。在濕潤年份，各個(gè)景觀類型水分含量均略有增加，分別增加了0.44％、4.09％和1.51％，而鹽度上各種景觀類型則呈現(xiàn)減少特征，分別減少了28.21％、36.62％和32.39％。
　　自然條件區(qū)，在干旱年份，蘆葦沼澤、堿蓬沼澤和米草沼澤土壤水分平均含量分別為36.79％、40.70

7、％和44.16％，鹽度平均含量分別為0.43％、0.93％和1.34％;在濕潤年份，蘆葦沼澤和米草沼澤土壤水分略有增加，分別增加了5.60％和4.23％，堿蓬沼澤的土壤水分略有減少，減少了0.69％，而鹽度在各種景觀類型上呈現(xiàn)減少的特征，蘆葦沼澤、堿蓬沼澤和米草沼澤土壤鹽度分別減少了11.63％、32.26％和35.07％。
　　(3)控制海濱濕地景觀演變的土壤水分和鹽度具有明顯的閾值效應(yīng)。研究表明，不同景觀類型水、鹽閾值具有明顯

8、的差異性。其中，蘆葦沼澤水分閾值范圍為33.11％～42.28％，鹽度閾值范圍為0.15％～0.53％;堿蓬沼澤水分閾值范圍為33.11％～48.63％，鹽度閾值范圍為0.53％～0.89％;米草沼澤水分閾值范圍為26.42％～55.33％，鹽度閾值范圍為0.89％～1.44％;光灘水分閾值范圍為48.63％～66.59％，鹽度閾值范圍為0.31％～0.89％。
　　(4)綜合利用區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)空間分布數(shù)據(jù)和土壤性狀數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于

9、過程的景觀演變模擬模型。該模型不僅具有動(dòng)態(tài)顯示區(qū)域景觀時(shí)空演變能力，而且能夠從景觀生態(tài)過程變化角度，揭示區(qū)域景觀演變機(jī)制問題。經(jīng)檢驗(yàn)，模型在模擬區(qū)域景觀演變過程中表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確性，總體精度可達(dá)85％以上。
　　(5)根據(jù)區(qū)域發(fā)展和景觀變化特征，設(shè)置三種不同情景，利用景觀過程模型對(duì)區(qū)域濕地景觀演變進(jìn)行模擬和預(yù)測研究。其中，現(xiàn)狀模式（情景Ⅰ）情景模擬表明，堿蓬沼澤是受影響最為顯著的濕地類型。在蘆葦沼澤和米草沼澤持續(xù)迅速擴(kuò)張影響下，人

10、工管理區(qū)堿蓬沼澤將于2025年基本消失;自然條件區(qū)堿蓬沼澤將于2030年也基本消失。生態(tài)恢復(fù)模式（情景Ⅱ）情景模擬表明，人工管理區(qū)在去除堤壩影響下，堿蓬沼澤面積減少變緩，至2020年堿蓬沼澤的面積較情景Ⅰ增加了10.67倍;自然條件區(qū)在人工恢復(fù)蘆葦沼澤情景下，至2020年，蘆葦沼澤面積由情景Ⅰ增加了3.53％，堿蓬沼澤面積較情景Ⅰ增加了150.07％;米草沼澤面積較情景Ⅰ減少了7.90％。保護(hù)本地物種堿蓬模式（情景Ⅲ）情景模擬表明，至2