三江平原湿地景观结构的时空变化

?A AA 研究区域与研究方法
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挠力河流域位于黑龙江省三江平原腹地 $ 是中国著名的淡水沼泽湿地分布区 " 地处
!"#$% 122:>?2>??@A! &’($% 122:>??>1/ )*+,- 中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 重 要 项 目 BCD#E1>,F>:12G ! 东 北 地 理 与 农 业 生 态 研 究 所 B-&+%"&G 学 科 前 沿 领 域 项 目 BCD#E:>,F>-"GA H!"#$%&’(")* CI5J6KLMKA +II5N<OP5IA )Q5RKSOA 5TA #",8A -59CD#E1>,F>:12@A (KUK<QSVA )QP5QPO=A WPK6LA )Q5RKSOA 5TA -&+%"&8A -59CD#E:>,F>-"X ./01- 刘 红 玉 Y?/Z:>G8A 副 研 究 员 " 主 要 从 事 湿 地 景 观 变 化 与 环 境 效 应 研 究 " &>[<P6\A ]P^V5IM=^_[<P69IKPM<K9<S9SI
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刘 红 玉 等! 三 江 平 原 湿 地 景 观 结 构 的 时 空 变 化
CDE% 流 域 湿 地 ! 景 观 结 构 ! 时 空 变 化
湿地是自然界中重要的自然资源 & 景观和生态系统 $ 在维护生物多样性 & 净化水质 以及蓄水防洪和供水等方面发挥巨大作用 H?>bX" 但是随着人类活动的影响 $ 湿地资源遭到 巨大破坏 $ 湿地景观结构不断发生变化 $ 结果削弱了湿地景观的原有功能 $ 导致水质下 降 $ 生物多样性降低 $ 洪灾旱灾频繁等一系列环境问题 Hc>?:X" 过去对湿地的研究从生态系统 & 植物群落尺度认识湿地生物多样性和功能较多 H?38A ?.X" 近年 来 基 于 %+, 的 湿 地 景 观 研 究 越 来 越 深 入 H?Z>?/X" 但 从 流 域 尺 度 认 识 湿 地 整 体 景 观 结 构 特征和功能比较少 $ 研究也不够深入 " 湿地景观结构是景观功能的基础 $ 而景观结构的 变化主要受人类活动的影响 " 如三江平原地区 $ .2 年来的农业开发活动使 b.d 以上原有 湿地丧失和生物多样性的严重下降 $ 环境问题不断产生 " 目前仅有小块分布不连续 & 地 理位置上相互隔离的湿地景观尚存 " 所以对湿地景观结构特征的认识仅进行现状研究是 不够的 $ 必须从过去到目前变化的角度来认识 $ 而从流域整体进行认识更利于湿地资源 保护 & 恢复和管理工作 " 本文选择三江平原挠力河流域为典型流域 $ 通过对流域湿地景观从初始到现状的变 化视觉认识流域湿地的景观结构特征及其时空变化过程 ! 阐明湿地景观在流域中原本是 相互联系 & 相互作用的整体 $ 具有特殊的景观纵向 & 横向和内部结构特征 ! 证明人类活 动的影响是改变原有湿地景观结构的主要驱动因素 " 说明流域中的湿地景观即使在极其 破碎化的现在也是相互联系 & 相互影响的 $ 其整体功能要大于个体之和 "
构的景观梯度特征和内部结构特征$ 并且景观梯度特征与流域地形梯度& 水文梯度以及地貌 结 构 特 征 相 协 调 ! Y1GA 流 域 湿 地 景 观 结 构 在 人 类 活 动 干 扰 下 发 生 了 巨 大 变 化 % 景 观 纵 向 结 构 从连续的基质景观变化为河岸带景观$ 横向结构从明显的景观类型梯度特征变化为单一类型 景 观 $ 而 景 观 内 部 结 构 特 征 则 表 现 为 镶 嵌 斑 块 体 的 不 断 丧 失 ! Y:GA 大 规 模 土 地 开 发 活 动 和 水 利工程建设是流域湿地景观结构变化的主要驱动力’
!"# !"#$ !"#"! 流 域 湿 地 景 观 分 类 系 统 建 立
在对流域湿地景观特征和功能全面认识基础上! 建立统一的 # 详尽的湿地景观分类系统 " 该分类系统在宏观上能够全面反映不同尺度上 的湿地景观类型 " 为了详尽研究湿地景观在流域上的分布特征 ! 该分类系统具体到植物 群丛级别 4-+5# 6 表 ’7 " 由于本区土地开发的特点是阶段性强! !"#"# 分 时 段 景 观 制 图 研 究 和 89: 技 术 应 用 开发规 模 大 ! 并 且 开 发 先 从 高 地 上 的 草 甸 湿 地 进 行 ! 然 后 逐 渐 转 向 低 地 沼 泽 分 布 区 域 " 景观破碎化主要发生在 3+ 年代以后 ! 所以早期的尺度可大些 ! 而近期为了反映景观破碎 化现状要求尺度小些 ! 以便全面反映景观变化过程 " 基于这样认识 ! 以上述分类系统作 为制图的统一分类系统 ! 选择五个时段进行景观制图工作 " 选择的资料主要包括 $ .+ 年 代地形图件 6’;-+ 万 7< 结合其他历史资料进行 ’"!+ 年 # ’".! 年湿地景观计算机制图 % 其 中 !+ 年代图件作为流域初始景观 % 利用 ’",. 年开荒调查图 6’;-+ 万 7# 结合 ’",% 年 =:: 数据进行 ’",. 年景观制图 % 利用 ’"3% 年三江平原植被调 查 图 6’;-+ 万 7# 进 行 ’"3% 年 流 域湿地景观制图工作 " 利用 -+++ 年 . 月遥感影像数据 ! 参考土地利用图件进行现状的遥 感 解 译 和 景 观 制 图 工 作 % 初 始 的 解 译 之 后 在 -+++ 年 进 行 了 全 面 的 湿 地 景 观 类 型 调 查 %
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#$$! 年再次进行补充调查工作 " 以便详细反映湿地景观现状和土地利用现状 # 在以上基础上 " 系统分析整理各时段数据 " 利用 %&’ 进行叠加分析和数据统计分析 工作 " 研究该区自建国以来 ($ 年挠力河流域湿地景观结构特征及其时空变化过程 #
)""" 结果和讨论
!"# !"#$Leabharlann Baidu&’()*+,湿地在流域中具有特殊的空间结构特征 # 湿地常常分布在河流两岸的低河漫滩 $ 高 河漫滩以及河流阶地中 " 一般呈带状分布 % 湿地也广泛分布在流域高地和阶地上的洼地 中 " 一般呈不同形状的碟形分布 % 而不同水文条件 $ 不同的地貌部位发育的湿地景观类 型不 同 # 这 样 沿 着 一 定 的 地 形 梯 度 和 水 文 梯 度 " 流 域 湿 地 景 观 表 现 出 特 殊 的 纵 向 结 构 $ 横向结构的梯度特征和景观内部结构特征 # 但由于流域地貌组成类型不同以及流域类型 * 山区 $ 平原 $ 山区 + 平原 ,- 的不同 " 这些特征又表现出差异性 # 本文以山区 . 平原型流 域挠力河流域为代表 " 探讨流域的湿地景观结构特征 # 湿地景观类型是自然环境与生物相互作用的环 !"$%$ 流域湿地景观的纵向结构特征 境梯 度 决 定 的 " 其 中 地 形 梯 度 和 水 分 梯 度 的 互 相 作 用 使 得 湿 地 景 观 在 类 型 上 发 生 分 异 # 由于湿地在流域中与水相邻 " 通常在纵向表现为河岸廊带特征 # 湿地沿流域中河流的纵 向梯度从河流上游向下游延伸 " 而沿着该梯度水文条件发生变化 " 河流从缓到急 " 水量 从小到大并与地形梯度相吻合 " 结果湿地景观类型发生分异 " 表现出特殊的纵向结构特 征 # 挠力河流域属于山区 / 平原型流域 " 沿河流纵向的地形梯度和水文梯度特征比较明 显 " 使得湿地景观在分布上表现出显著的纵向梯度结构特征和规律 # 首先 " 该流域河流 发源于山区 " 穿行于平原之中 # 由于地形梯度的控制作用使得山区河流短小而直 " 呈树 枝状结构 % 这些短小河流到中下游平原区汇合后 " 呈辫状结构特征 " 弯曲系数大 " 水量 和水深在平原区不断增大 " 由急到缓 * 图 0, # 伴随着河流湿地的纵向结构 " 湿地景观也表现出显著的梯度差异 # 湿地的发育和分 布主要受水文影响 " 一般禾草型湿地如小叶章为优势的各类湿地景观常常分布在平原中 较高部位 " 季节性积水或土壤湿度大 % 而各类苔草和芦苇沼泽常常形成在常年积水的河 漫滩上 " 但伴随水深 " 水量等水分的梯度差异 " 形成的湿地景观和生态系统类型各不同 # 挠 力 河 流 域 湿 地 景 观 的 纵 向 结 构 特 征 表 现 为 ! 从 山 间 河 谷 平 原1低 台 地2高 河 漫 滩 3 冲积洪积平原 4 低河漫滩的地形和水文的递减梯度连续分布着灌丛 $ 杂类草湿地― 小叶章 $ 沼柳湿地―小叶章 $ 苔草湿地― 小叶章 $ 芦苇湿地―毛果 $ 芦苇沼泽―甜 茅沼泽―毛果苔草沼泽―漂筏 $ 大叶章沼 泽 5 图 ), # 各类型湿地景观分布的范围和 大小受控于地貌类型的大小和人类活动的 影响 # !"$"! 流 域 湿 地 景 观 的 横 向 结 构 特 征 流域湿地的横向结构特征是指垂直于河 道的横向景观单元的空间构成特征# 挠 力河流域湿地主要分布在中下游区域" 因此 " 景观的复杂 性 也 表 现 在 这 一 区 域 # 但由于地形和水文条件的差异" 这种横 向特征亦不同# 由于挠力河是该流域的 图 0-- 挠 力 河 流 域 水 系 格 局 主河流" 水深而流量大" 紧邻河道分布 6789: 0-- ;7<=>: ?@?A=B: 7C: AD=: EFGH7" ;7<=>" IFA=>?D=J
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地 理 学 报
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东经 $%$&%’()’%*&’+( ! 北纬 *!&*%()*,&%!( 的挠力河流域 ! 东南以完达山分水 岭 为 界 ! 向 东 与乌苏里江连接 ! 总面积为 --.%+/*%01-" 其中山地面积占总面积的 %’2 ! 平原占 ."2 " 挠力河流域由于处于温带 # 湿润半湿润大陆性季风气候 ! 降水丰富 " 多年平均降水 量为 !’3# 11 ! 且冬春季节降水少 ! 夏季降雨丰富 ! .)" 月降雨可占全年降水量的 ,-2 " 该流域山区河流众多而短小并在中下游平原区域汇集 " 独特的自然地理条件 ! 低平的地 势和各种碟形洼地的广泛分布 ! 使地表径流不畅 " 加上广泛分布的黏性土层阻碍地表水 下渗 ! 在广大的平原区域形成大面积沼泽和复杂多样的湿地类型 " 挠力河流域 ’"!+ 年以来经过 * 次大规模农业开发活动 " 目前已建成 . 个县 ! , 个现 代化农场 ! 总人口达到 ’-! 万 ! 其中农业人口占 .!/.2 " 该区已成为三江平 原 主 要 产 粮 区和国家重要商品粮基地 " 随着人口的增加 ! 经济的迅速发展 ! 大面积的湿地转化为农 田 " 目前已造成 3,2 的湿地丧失和景观结构巨大变化的局面 "
AB% 基 于 湿 地 是 流 域 中 重 要 的 景 观 和 生 态 系 统 的 思 想 $ 结 合 已 有 历 史 资 料 和 遥 感 资 料 进 行 不 同 时 段 景 观 制 图 和 %+, 分 析 $ 对 三 江 平 原 挠 力 河 流 域 湿 地 景 观 结 构 和 .2 年 Y?/3/a1222GA 来 时 空 变 化 进 行 了 系 统 研 究 $ 得 出 的 主 要 结 论 为 % Y?GA 流 域 湿 地 具 有 特 殊 的 纵 向 结 构 & 横 向 结
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!地 理 学 报
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刘红玉 8AA 张世奎 8AA 吕宪国
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