生物入侵已成為全球環(huán)境變化的重要組分,對生態(tài)系統(tǒng)健康及安全存在極大的挑戰(zhàn)。尤其是沿海地區(qū)的外來植被入侵程度更加廣泛,嚴(yán)重威脅濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)安全及可持續(xù)發(fā)展。互花米草已成為中國濱海濕地最為重要的入侵植被,并在一些地區(qū)產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的生態(tài)問題。深入了解互花米草空間分布及景觀結(jié)構(gòu)特征對于科學(xué)管控互花米草入侵及維護濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)安全及可持續(xù)發(fā)展是十分重要的。本文基于Landsat影像對1990~2015年間中國濱海濕地互花米草的分布動態(tài)及景觀格局變化進(jìn)行研究。其中,采用面向?qū)ο笈c支持向量機相結(jié)合的方法,綜合對象光譜、紋理及形狀特征識別互花米草信息;并基于所構(gòu)建的互花米草時空分布數(shù)據(jù)集對全國及省級尺度互花米草的動態(tài)特征及景觀演變進(jìn)行分析�；诨セ撞菖c其他土地覆蓋類型的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù),對全國及省級尺度互花米草轉(zhuǎn)化特征以及驅(qū)動互花米草變化的主要因素進(jìn)行分析。并基于最大熵原理定量分析環(huán)境因子對互花米草分布的影響。此外,本研究對國家級自然保護區(qū)內(nèi)互花米草時空分布格局進(jìn)行分析以監(jiān)測互花米草入侵過程及狀態(tài)。該結(jié)果可宏觀掌控互花米草分布及發(fā)展?fàn)顩r,為全國、省級和國家級自然保護區(qū)科學(xué)管控及合理開發(fā)互花米草景觀提供重要信息,為預(yù)測互花米草潛在分布區(qū)域提供科學(xué)基礎(chǔ)。本文主要結(jié)論如下:(1)采用面向?qū)ο笈c支持向量機相結(jié)合的方法,綜合利用對象光譜、紋理及形狀特征,可有效提取互花米草信息,基于模糊邏輯分析方法確定最優(yōu)多尺度分割參數(shù)可改善多尺度分割結(jié)果的精度,并提高選參效率。(2)1990年、2000年、2010年及2015年中國互花米草分布面積分別為4375.5 hm~2、25648.0 hm~2、43061.1 hm~2及54579.7 hm~2�；セ撞菘臻g范圍逐漸向大陸海岸線兩端延展,但其年均變化率逐漸降低。至2015年,互花米草廣泛分布于濱海地區(qū),北至河北南達(dá)廣西,其中近92%的互花米草集中分布于江蘇、上海、浙江及福建省。(3)1990~2015年間中國互花米草整體成增加趨勢,但各省區(qū)互花米草變化趨勢差異明顯,互花米草擴散階段有所差異。25年間,江蘇、浙江、上海及福建互花米草面積增長均超過9000 hm~2且增長面積依次降低。研究區(qū)中部省份互花米草年均變化率大體呈現(xiàn)下降趨勢,例如:福建、江蘇、上海及浙江;山東與河北呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢;而廣西及天津則成波動變化。(4)1990~2015年間,被互花米草入侵的國家級自然保護區(qū)數(shù)目逐年遞增,至2015年有7個國家級自然保護區(qū)監(jiān)測到互花米草分布;且互花米草入侵總面積逐年遞增,由315.4 hm~2增加至17436.4 hm~2,不同功能區(qū)內(nèi)互花米草入侵面積均呈增加趨勢,不同階段實驗區(qū)互花米草入侵比例均為最大。在各時期,互花米草入侵面積最大的保護區(qū)均為鹽城濕地珍禽國家級自然保護區(qū)。(5)通過互花米草與其他土地覆蓋類型轉(zhuǎn)化情況來看,中國濱海地區(qū)互花米草擴散驅(qū)動因素具有時空異質(zhì)性。人為引種、互花米草自身特性是促使其擴散的主要因素,養(yǎng)殖池擴張、圍墾基建占用及互花米草治理是引起其面積減少的主要原因。25年間,互花米草年均擴散及侵占強度均逐漸增大;擴散以侵占泥灘為主;侵占方式以養(yǎng)殖池擴張為主,2000年后圍墾基建占用及互花米草治理面積不斷增大。養(yǎng)殖池擴張圍墾互花米草主要發(fā)生在江蘇、浙江與福建,基建占用互花米草主要發(fā)生在浙江、上海、福建及江蘇。(6)水熱條件共同作用影響互花米草的空間分布,使其在中國濱海地區(qū)呈現(xiàn)“中間多,南北少”的分布規(guī)律。水深、河網(wǎng)密度等環(huán)境空間差異影響互花米草局地分布�；セ撞莘植几怕孰S著水深增加而降低,-2~0米水深為最適合分布條件,隨著入海河網(wǎng)密度的增加表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,河口、港灣地區(qū)及光灘相比其他地區(qū)對于互花米草具有更高的生境適宜性。中國大陸海岸線南北兩端互花米草總體呈現(xiàn)植株高度較低,密度較高,而生物量較低的趨勢;中部地區(qū)互花米草生長特征則與之相反,整體上呈現(xiàn)株高較高,密度較低,生物量較高的趨勢。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X87;Q948
【部分圖文】：

4圖 2.1 研究區(qū)地理位置以及國家級自然保護區(qū)的分布?xì)夂驐l件研究區(qū)緯度范圍跨度大，氣候分區(qū)大致以江蘇省為界，以北屬于溫氣候，以南為亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。全區(qū)整體受東亞季風(fēng)的影響雨，冬季溫暖潮濕，日照充足，降雨豐富，相對濕度大。降水量呈趨勢，遼寧、河北、天津、山東以及江蘇北部地區(qū)年均降水000mm 之間，江蘇南部、上海、浙江北部、福建沿海及臺灣地區(qū)年0~1500mm，福建以南地區(qū)降水更為豐沛，年均降水量約為 1500~200區(qū)大于 2000mm；整個研究區(qū)內(nèi)年均溫約為 5~25℃，呈南高北低的均溫最低，為 5~10℃，河北、天津、山東及江蘇北部年均溫 10~1

圖 2.2 中國濱海地區(qū)各省年平均氣溫和降水量空間分布2.1.3 濱海濕地類型第二次全國濕地資源調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國共有濱海濕地 579.59 萬公頃，占全國濕地面積的 11%，主要類型包括淺海水域、潮下水生層、珊瑚礁、巖石性海岸、潮間沙石海灘、潮間淤泥海灘、潮間鹽水沼澤、紅樹林沼澤、海岸性咸水湖、海岸性淡水湖、河口水域、三角洲濕地 12 種類型。中國濱海濕地可分為基巖海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸以及生物海岸，其中基巖海岸以遼東半島及山東半島為典型，砂質(zhì)海岸主要分布臺灣西側(cè)海岸，淤泥質(zhì)海岸以珠三角為典型，生物海岸主要包括鹽沼濕地、紅樹林濕地及珊瑚礁等類型。鹽沼濕地主要分布在長江口以北的濱海地區(qū)。隨著米草等草本植物在南方沿海的蔓延，在長江口以南的濱海濕地，也在加大分布。蘆葦群落是中國濱海濕地分布最廣泛的草本鹽沼類型。在盤錦濕地的葦田面積為 663.83 平方千米，是亞洲最大的葦田、世界第二大葦田。

圖 2.3 線性分類距離（左），非線性分類原理圖（右）在遙感影像分類的應(yīng)用中，SVM 最大的優(yōu)點是在分類過程中無須進(jìn)行數(shù)據(jù)降維, 并且其在算法的收斂性、訓(xùn)練速度、分類精度等方面都具有較高的性能另外，基于支持向量機的遙感圖像分類方法還展現(xiàn)出一定的普適性。對于不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)以及不同的地物特征向量構(gòu)造方式(光譜、紋理、形狀、結(jié)構(gòu)等)，SVM 分類器都取得了很好的結(jié)果 (惠文華, 2006)。2.2.4 景觀格局指數(shù)在景觀格局定量方法中，景觀指數(shù)可高度濃縮景觀格局信息進(jìn)而反映景觀結(jié)構(gòu)組成及空間配置特征，是目前應(yīng)用最為廣泛的方法。通過對景觀結(jié)構(gòu)動態(tài)研究可以掌握景觀結(jié)構(gòu)、功能及空間格局隨時間的變化情況，反映景觀從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，揭示景觀變化的內(nèi)部規(guī)律和機制。景觀指數(shù)不僅可以描述景觀格局及其變化，還能建立格局與景觀過程之間的聯(lián)系(王景偉 等, 2006)

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本文編號：2829175