研究海濱濕地互花米草沼澤景觀演變的內(nèi)在機(jī)制,對于生物保護(hù)、氣候變化、生境管理、生態(tài)恢復(fù)決策等具有重要的指導(dǎo)意義。氣候、地形、土壤、水文、植被等是海濱濕地景觀演變的重要影響因子。本研究以互花米草沼澤景觀格局時(shí)空動態(tài)分析、生態(tài)驅(qū)動機(jī)制研究和模型模擬預(yù)測為主線,開展了江蘇鹽城典型海濱濕地區(qū)域互花米草沼澤景觀時(shí)空動態(tài)、生態(tài)過程及其景觀動態(tài)模型模擬預(yù)測研究。通過分析研究區(qū)不同定居年齡的互花米草景觀擴(kuò)張的基本特征、時(shí)空演化規(guī)律及生態(tài)驅(qū)動機(jī)制,建立了較為完整的海濱濕地元胞自動機(jī)(CA)模型體系,模擬并預(yù)測了互花米草沼澤景觀的空間分布格局。并針對互花米草入侵現(xiàn)狀與未來擴(kuò)張?zhí)卣骷捌鋵I濕地生態(tài)環(huán)境的影響,提出了江蘇海濱濕地景觀保護(hù)與管理的對策與建議。研究結(jié)論如下： (1)互花米草入侵使鹽城海濱濕地整體景觀的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了巨大改變,景觀演變已成為該濕地顯著特征之一。 ①15年中,互花米草沼澤景觀已經(jīng)從零散分布的斑塊演變?yōu)檫B續(xù)、帶狀分布的整體,占據(jù)了整個潮間帶的中下部。這期間,互花米草沼澤面積迅速擴(kuò)大,并且連續(xù)的帶狀分布的互花米草沼澤將研究區(qū)帶狀分布的堿蓬沼澤與光灘景觀完全分隔。②景觀指數(shù)研究顯示互花米草沼澤景觀斑塊形狀趨于簡單；景觀聚集程度加強(qiáng)。③15年中,互花米草的面積增加了2942.6hm2,減少了363.02hm2,互花米草沼澤主要向光灘和堿蓬沼澤擴(kuò)張。④互花米草年均向海、向陸擴(kuò)張顯著。向海年均擴(kuò)張速率為63.36ma-1,向陸為26.01ma-1。不同生長時(shí)期的互花米草沼澤向海、向陸年均擴(kuò)張距離具有相似的規(guī)律,都是6～10年互花米草的年均擴(kuò)張距離最大,年均向海擴(kuò)張為92.63ma-1,向陸為52.94ma-1；10～16年的次之,向海為74.97ma-1,向陸為30.31ma-1；2～6年的最小,向海為17.69ma-1,向陸擴(kuò)張不顯著。(2)地形、土壤、生物生產(chǎn)力等因子是驅(qū)動不同定居年齡互花米草沼澤景觀演變的主要影響因子。 ①受互花米草擴(kuò)張的影響,灘面高程(DEM)變化顯著。典型剖面分析顯示,互花米草沼澤灘面高程呈現(xiàn)中間高,兩側(cè)低的分布趨勢。從2002～2011年互花米草沼澤高程均值從1.79m增加到2.07m。此外,除高程外的其他地形因子都發(fā)生了不同程度的變化。②各土壤影響因子主成分分析顯示,驅(qū)動互花米草沼澤景觀演變的主要土壤因子為土壤容重、土壤鹽度和土壤水分。由陸地向海洋,互花米草沼澤土壤的容重呈現(xiàn)逐漸增大趨勢；土壤鹽度和土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)中間低兩頭高的分布趨勢；不同定居年齡的互花米草沼澤土壤水分則呈現(xiàn)出中間低兩頭高的分布趨勢。③不同定居年齡的互花米草植物群落指標(biāo)在海陸方向上呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。在向海和向陸擴(kuò)張的前沿,由于互花米草定居年齡小,其植株矮小,植被密度、蓋度和地上生物量指標(biāo)低；不同定居年齡互花米草植被生物量和土壤容重、有機(jī)質(zhì)間在p0.05水平上存在顯著的相關(guān)性。 (3)基于地形、土壤等主要影響因子過程驅(qū)動的互花米草沼澤景觀演變模型,能夠從機(jī)理上揭示互花米草沼澤景觀演變特征與趨勢；對海濱濕地景觀保護(hù)與管理發(fā)揮重要的基礎(chǔ)作用。 ①利用C語言編程和See5.0軟件相結(jié)合的方法,自動挖掘互花米草景觀轉(zhuǎn)換規(guī)則。通過規(guī)則挖掘自動確定互花米草景觀演變影響因子的閡值,該方法在提高模型模擬精度方面具有顯著優(yōu)勢。②將CA與GIS集成,是解決基于生態(tài)過程的景觀演變模型研究的重要手段之一。利用CA與GIS相結(jié)合的方法,確定空間變量、初始狀態(tài)、鄰居構(gòu)型,最后在Matlab中編程實(shí)現(xiàn)生態(tài)過程驅(qū)動下的景觀演變模型的模擬與預(yù)測。經(jīng)檢驗(yàn),根據(jù)2006年數(shù)據(jù)對2011年的互花米草沼澤景觀的模擬總體精度分別達(dá)到了95.20%,Kappa系數(shù)0.7589。通過以上檢驗(yàn),認(rèn)為模型參數(shù)設(shè)置基本合理,模型有效。③基于CA模型模擬預(yù)測2012～2021年互花米草沼澤景觀變化,預(yù)測顯示互花米草沼澤景觀呈不斷增加的趨勢；針對互花米草入侵現(xiàn)狀、未來擴(kuò)張形勢及其對鹽城海濱濕地整體景觀和生物多樣性等造成的影響,提出了加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)和自然保護(hù)區(qū)建設(shè)是鹽城海濱濕地景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和管理的有效措施。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P901

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2813272