【摘要】：水庫消落帶(reservoir hydro-fluctuation belt)具有陸地和水域的雙重屬性,是一種較為特殊的季節(jié)性濕地生態(tài)系統(tǒng),近年來已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。水庫消落帶植被是水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,消落帶植物群落未來演替方向?qū)o生態(tài)環(huán)境帶來巨大影響。因此,從內(nèi)在機(jī)理和宏觀表征兩個方面,研究水庫消落帶濕地植被的適生機(jī)制和時空演替模式,對于保持水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡,以及維持水庫生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能,保護(hù)水庫生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義和價值。 本文以濕地生態(tài)學(xué)、生態(tài)水文學(xué)等為理論依據(jù),以遙感和GIS為技術(shù)支撐,選擇消落帶生境退化嚴(yán)重的官廳水庫為研究區(qū),在收集整理研究區(qū)1984-2013年間中、高分辨率遙感影像的基礎(chǔ)上(中分辨率的Landsat系列影像13景,高分辨率的SPOT-5影像2景,高分辨率的ZY-3影像1景),再結(jié)合地面實(shí)測數(shù)據(jù),首先利用長時間序列的Landsat系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)和官廳水庫歷史水文統(tǒng)計(jì)資料,基于遙感變化探測技術(shù)和GIS空間分析技術(shù),劃分了官廳水庫消落帶的邊岸類型,合理確定了官廳水庫消落帶的范圍及其分區(qū)；其次,以中、高分辨率的遙感影像和地面實(shí)測高光譜數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,并針對不同空間分辨率的數(shù)據(jù)源制定了與其對應(yīng)的濕地植被分類體系,利用面向?qū)ο蠓诸悺⒎聪騻鞑ト斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)和Fisher線性判別分析,對消落帶內(nèi)的濕地植被進(jìn)行了分類提�。蝗缓�,利用從5期中分辨率Landsat影像上提取的消落帶濕地植被空間分布格局圖,同時結(jié)合消落帶的分區(qū)數(shù)據(jù),基于景觀格局和CA-Markov(元胞-馬爾可夫)的分析方法,揭示了消落帶不同分區(qū)內(nèi)濕地植被的時空演替規(guī)律,并對未來消落帶不同分區(qū)內(nèi)濕地植被的空間分布格局進(jìn)行了預(yù)測；最后,利用野外采集的濕地植被地面實(shí)測高光譜數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)和室內(nèi)測定的濕地植被生化參數(shù)數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和物種分布統(tǒng)計(jì)模型-GAM(結(jié)合空間分布預(yù)測模塊GRASP),以水生植物為例,對濕地植被的適生機(jī)制進(jìn)行了分析。本文的主要研究結(jié)論如下： (1)獲得了三種官廳水庫的邊岸類型,分別為高坡度穩(wěn)定型邊岸、舒緩坡度穩(wěn)定型邊岸和舒緩坡度淤積型邊岸；定量地確定了官廳水庫消落帶的分區(qū),分為長期出露區(qū)和淹水頻繁區(qū),二者的范圍總和即為官廳水庫消落帶的總范圍,其中,長期出露區(qū)的面積為42.06km2,淹水頻繁區(qū)的面積為46.19km2,官廳水庫消落帶的總面積為88.25km2。 (2)5景Landsat系列影像的平均總體分類精度達(dá)到84.86%,Kappa系數(shù)達(dá)到0.81,3景高分辨率影像的平均總體分類精度達(dá)到86.67%,Kappa系數(shù)達(dá)到0.86,提取結(jié)果均較為理想；利用地面實(shí)測高光譜數(shù)據(jù),根據(jù)選定的8個光譜特征變量進(jìn)行典型濕地植被識別,BP-ANN和Fisher線性判別的總分類精度分別達(dá)到85.5%和87.98%,識別精度也較為理想。 (3)在近30年的時間里,長期出露區(qū)內(nèi),隨著水體面積的不斷萎縮,沉水植物、挺水植物、濕生植物以及中生植物在空間上呈現(xiàn)較為明顯的退化趨勢,而鹽生植物和耕地則呈現(xiàn)明顯的擴(kuò)張趨勢,其中耕地景觀成為長期出露區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢景觀類型,在空間上連續(xù)分布,面積較大,鹽生植物成為長期出露區(qū)內(nèi)僅次于耕地的第二優(yōu)勢景觀類型；淹水頻繁區(qū)內(nèi)由于水分相對充足,沉水植物、挺水植物、濕生植物和中生植物未呈現(xiàn)退化趨勢,反而在整體上有一定程度的擴(kuò)張,1987-2013年間沉水植物、挺水植物、濕生植物和中生植物的增加幅度分別為102.17%、172.80%、160.20%和256.32%,同時,充足的水分一定程度上抑制了鹽生植物和耕地的擴(kuò)張,表現(xiàn)為鹽生植物在淹水頻繁區(qū)內(nèi)的平均比例僅為1.58%,耕地在2007-2013年隨著水域面積的增大而減少；采用CA-Markov模型,以2007年和2013年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對2019年的官廳水庫消落帶濕地植被空間分布格局進(jìn)行了預(yù)測,預(yù)測結(jié)果表明：長期出露區(qū)內(nèi)的濕地植被整體上仍然呈現(xiàn)進(jìn)一步的退化趨勢,生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化；淹水頻繁區(qū)內(nèi)的濕地植被仍然沒有表現(xiàn)出明顯的退化趨勢,生態(tài)環(huán)境仍然較為良好�；谒畮煜鋷Р煌謪^(qū)濕地植被的時空變化和演替分析結(jié)果以及基于CA-Markov模型的水庫消落帶濕地植被預(yù)測結(jié)果,再結(jié)合水庫消落帶不同分區(qū)濕地植被的轉(zhuǎn)移方向分布圖,得到長期出露區(qū)內(nèi)濕地植被的時空演替模式為抑制性演替,而淹水頻繁區(qū)內(nèi)則存在兩種濕地植被時空演替模式,抑制性演替和促進(jìn)性演替。 (4)沉水植物由于受到水體和水中懸浮物等因素的影響,其反射光譜特征較為特別,其他5種植物生態(tài)類型的反射光譜則具有一定的相似性,6種植物生態(tài)類型的WP r、Dr WP g、Rg以及510nm和675nm附近的吸收特征參數(shù)(吸收深度DEP和吸收面積AREA)均存在不同水平的差異；分別建立了含水量和葉綠素含量對典型濕地植被光譜特征參數(shù)的響應(yīng)模型,含水量的響應(yīng)模型為y=-9.462x2-2.671x+0.608(x為黃邊面積SDy)和y=0.219e1.010x(x為SRWI),葉綠素含量的響應(yīng)模型為y=20.89x-18.45(x為ND(565,735)),經(jīng)過交叉檢驗(yàn),響應(yīng)模型均取得了較好的測試效果；最后以水生植物為例,分析了物種分布對環(huán)境因子的適應(yīng)性機(jī)制,在預(yù)先選定的6個潛在影響沉水植物和挺水植物空間分布的環(huán)境因子中,CHLa、TP和distowater是影響二者空間分布的主要因素,但二者的空間分布對于CHLa、 TP和distowater這3個影響因子的響應(yīng)有所差異,沉水植物一般分布在CHLa濃度和TP含量較低,distowater較大的區(qū)域,而挺水植物一般分布在CHLa濃度和TP含量較高,distowater較小的區(qū)域。
【學(xué)位授予單位】：首都師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：Q948;P237

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2571001