洱海湖滨带植被特征及其影响因素分析

2009年5至12月对洱海湖滨带植被进行了3次调查,共鉴定出维管植物47科108属145种,其中乔灌木15种、湿生草本植物75种、挺水植物15种、浮叶和漂浮植物各7种、沉水植物26种;有红柳(Salix cavaleriei)、菰(Z izania latifo-lia)、菱(Trapa natans)和黄丝草(Potam ogeton maackianus)等15个植物群落,水生植物覆盖面积占洱海面积的8%,各点位平均物种数和生物量分别为9个和12.5 kg(FW)/m2,沉水植物Margalef物种丰富度指数为1.8706.结合资料分析表明:经10余年的治理和修复,洱海植物多样性有所提高,北部植物多样性降低的局面得到改善,但存在着湖滨带狭窄、挺水植物群落类型单调、植被覆盖面积变小、固有区系成分有待恢复等问题.应加强缓冲区建设,以增强湖滨带功能,提高水体透明度,增加洱海植被覆盖面积.

洪湖三种水生植物的分解速率及氮、磷动态

用分解袋法，对生长于洪湖的菰（茎、叶）、莲（叶、叶柄）、微齿眼子菜（整株）进行480d原位分解研究．结果表明，莲叶和菰叶分解最快，其干重损失率分别为96．5％和96．6％；微齿眼子菜和莲叶柄分解最慢，其干重损失率分别为66.8％和71．6％．到实验结束时，菰茎和莲叶柄中的N浓度分别增加了1倍和2倍，P浓度均增加了1倍；莲叶和微齿眼子菜中的N、P含量均降低．5种分解材料分别释放其初始N、P总量的22．6％-98．0％和43．5％-97．4％．分解速率和N、P变化取决于分解材料的烧失重与总氮比值．

湖北省湿地维管植物区系研究

湖北省湿地维管植物有96科337属1009种,其中蕨类植物22科30属41种,种子植物74科307属968种,主要是由草本植物组成,科、属的优势现象明显。分布区类型多样,在科级水平上有8个类型和2个变型,在属级水平上有13个类型和12个变型,在种级水平上有13个类型和5个变型,表明该区系地理成分复杂,与其他区系联系广泛;温带成分占微弱优势,反映出该区系从热带到温带过渡的区系特点;世界分布成分多为建群种和优势种;特有属、种贫乏,说明湿地植被的隐域性。

三峡库区秭归县种子植物区系研究

秭归位于三峡库区 ,为坝上库首第一县 ,其种子植物区系具有以下特征 :植物种类丰富 ,共有野生种子植物138科 70 3属 16 6 2种 ;科、属的优势现象明显 ;单种属和寡种属数量多 ,植物区系具有古老、孑遗、原始性 ;分布区类型多样 ,地理成分复杂 ,温带性质明显 ,泛热带成分丰富 ,并与热带成分有较广泛的联系 ,表现出一定的过渡性 ;特有现象明显 ,在属和种的水平上对其分布特点统计分析 ,结果表明 ,本区系与四川共有成分最多 ,与华中植物区诸省联系最密切 ,从而与川东 -鄂西为我国三大特有中心之一的观点相一致 ,也支持吴征镒华中植物区划分的观点。

1993-2010年洞庭湖湿地动态变化

利用不同时相遥感影像,结合实地调查,采用决策树分类方法提取洞庭湖湿地信息,完成洞庭湖四期湿地类型分布图;同时分析洞庭湖湿地植被群落动态变化特征、驱动因素以及湿地变化的影响.结果表明,17 a来洞庭湖滩地植被分布和面积发生了明显变化,林滩地面积净增367.88 km2,变化比例为1127.51%,分布范围向洲滩主体扩展,成为主要滩地类型;芦苇滩地面积减少44.09 km2,草滩地面积增加2.99 km2,变化比例分别为-5.80%和0.40%.洞庭湖湿地的变化一方面受洞庭湖泥沙淤积和滩地植被演替的影响,另一方面也受到人类活动干扰的影响.天然湿地植被的破坏,特别是人工种植芦苇和滩地造林在一定程度上改变了洞庭湖湿地生态系统原有的结构和功能.为有效保护洞庭湖湿地,要合理开发洲滩资源,保护天然湿地植被,合理规划和控制滩地造林.

光照对海菜花(Ottelia acuminata)种子萌发、幼苗生长及生理的影响

为研究滇池海菜花衰退消亡的原因,探讨其恢复的可能性,通过模拟实验研究了光照对海菜花种子萌发和幼苗生长及生理的影响.结果表明光照强度对海菜花种子萌发的影响不显著;光照强度显著影响海菜花幼苗的生长,其中71.8%和91.5%遮光条件下海菜花的平均叶片长度、叶片宽度和株高均显著高于无遮光和97.6%遮光条件下其平均叶片长度、叶片宽度和株高,平均生物量显著高于97.6%遮光条件下其平均生物量;实验中期不同光照条件下,海菜花叶片叶绿素a含量差异显著,其中71.8%遮光条件下海菜花叶片叶绿素a含量显著高于无遮光和97.6%遮光条件下其含量;光照强度对海菜花叶片过氧化物酶活性影响不显著.富营养化导致的水体透明度低、光照强度弱不影响海菜花种子萌发,但影响了海菜花的生长发育和生理特性,进而可能影响了海菜花的繁殖,这可能是滇池海菜花消亡的原因之一.因此恢复海菜花必须提高水体透明度,改善光照强度.

生态恢复前后神农架大九湖湿地土地利用变化研究

结合不同时相遥感影像和实地调查,借助RS和GIS技术,研究了2005年～2010年大九湖湿地土地利用的动态变化和类型转换,以探讨生态恢复工程对土地利用格局的影响.研究发现,生态恢复工程实施后,湖泊和草甸面积大幅增加,菜地和旱地面积大幅减少;土地利用类型转化主要表现为沼泽、草甸、林地向湖泊转化和菜地、旱地向草甸转化.大九湖湿地生态恢复工程取得了初步成效,湿地类型和面积有所增加,湿地景观得到一定恢复,湿地生态环境有所改善.针对沼泽湿地面积减少的现状,需要加强对泥炭藓沼泽湿地的恢复和保护,规范对泥炭藓湿地的开发、经营和管理行为,最终实现湿地生态环境的可持续发展.

富营养化湖泊沉积物磷释放特点及水生植物对其的影响

湖泊富营养化是一个全球性的环境问题,磷是湖泊富营养化的最主要的限制性因子之一。综述了富营养化湖泊沉积物中磷的化学形态、释放规律及其影响因素,并讨论了水生植物对湖泊内源磷释放的影响机制。

生态恢复前后洪湖水生植被景观各向异性动态变化研究

以中心发散的放射式角度来确定景观各向异性的方向,将洪湖生态恢复前后时期的水生植被景观及其动态变化作为实例,计算各方向的水生植被百分比、最大斑块指数和最大斑块距离指数,对景观各向异性分析方法进行了探索性的应用研究。结果表明,生态恢复前后的2004～2006年,洪湖各方向的平均水生植被百分比在增加,最大植被斑块的面积在增加,但各方向植被恢复的程度存在差异;最大斑块距离指数较好地反映了水生植被向湖岸消退或向湖心推进的过程,直观反映了围网养殖和拆围等人类活动对洪湖植被影响的结果。

三峡库区消涨带维管植物区系的初步研究

三峡库区消涨带是指三峡库区范围内长江干流及其支流由于江 (河 )水水位季节性涨落 ,导致其沿江 (河 )两岸土地出现周期性淹没而自然形成的带状区域。该带维管植物区系具有以下特征 :植物种类比较丰富 ,计有维管植物 83科、2 4 0属、377种、2 6变种和 2变型 ;地理成分复杂 ,联系广泛 ,温带成分占优势 ;区系组成表现进化性 ,生活型组成以多年生草本、一年生草本和灌木为主 ;地方特有成分不多 ,但中国特有种类比较丰富 ;带内不同区段物种丰富度有差异 ,干流多于支流 ,奉节以东多于奉节以西 ,带上部多于带中部和带下部 ;优势现象明显 。

微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn.)茎段的无性繁殖特点研究

匍匐茎型的沉水植物微齿眼子菜(Potam ogeton maackianusA.Benn.)在自然生境中的繁殖方式主要是无性繁殖,彼此相连的分株通常受到水流、草食性鱼类和人为干扰的影响导致分离或者枝条片断化,片断化的枝条在新的生境中再生进行繁殖。实验模拟微齿眼子菜枝条的片断化来验证假设:微齿眼子菜直立茎段与匍匐茎段的无性繁殖能力是否一致,茎段可能有一个最小长度来保证它的存活,并且茎段着泥的方向也会影响它的成活率。实验结果表明:直立茎段与匍匐茎段的成活率、生物量有显著差异,而且茎段的长度显著影响它们的成活率、生物量,而直立茎段与匍匐茎段克隆株的每株分枝数没有显著差异;直立茎段比匍匐茎段更易成株成活,茎段的长度越长,成活率越高,具有3个节间的茎段成活率接近100%;同时茎段着泥的方向显著影响茎段成活率、所产生抽条的株高以及可产生抽条的节数,对总生物量没有显著影响,而对根的生物量有显著影响;茎段正向着泥有利于它们的成活率、定植能力提高。

1974-2017年洪湖湿地自然保护区景观格局演变及驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像数据(1974、1979、1984、1990、1996、2001、2006、2009、2014和2017年)解译得到的土地利用/土地覆盖变化(LUCC)结合研究区44年的气温、降水量、水位等气象水文数据,构建LUCC经验统计模型和计算景观格局指数,探讨1974-2017年洪湖国家级自然保护区景观格局变化的主要驱动因素.研究结果表明:土地利用强度指数由1974年的207增加到2017年的249.36,人类开发利用湖滨带的程度增强,到2017年约有30%的自然湿地转化为坑塘、农田和滩地及建设用地.不同地表覆盖类型的景观格局指数均发生了较大变化,2000年以后湖滨带逐渐形成了以养殖为主的低矮围景观.总体上景观趋于破碎化、连通性降低、稳定性变弱.洪湖湿地自然保护区土地利用强度指数与景观格局综合指数呈较显著的正相关,两者的相关系数为0.84,土地利用强度增加则景观更加破碎、斑块之间的连接程度减弱、区域的景观聚集度下降和景观异质性增加.总体而言,洪湖湿地自然保护区受人为干扰影响明显,开展封湖育草自然恢复与建立植被恢复示范区相结合,构建自湖滨至湖心的梯度变化完整的湿生植被-挺水植被-漂浮植被-浮叶植被-沉水植被的水生植物群落,退耕还草、退垸还湖、修复湖滨带植被,大幅度提高洪湖的自净能力,增加其水生植物多样性,实现湿地的有效修复,改善其结构和功能,维系洪湖湿地生态系统的平衡.

1950s以来洪湖主要优势沉水植物群落变化

通过野外调查并结合历史数据对洪湖沉水植被进行长时间序列变化研究,构建自1950s以来洪湖主要优势沉水植物群落穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的群落分布图并计算其面积.结果表明:穗状狐尾藻群落面积从1950s占全湖的6%增加至1990s的65%,而后急剧下降至2010年的2%,然后又恢复至2014年的15%;微齿眼子菜群落面积从1950s的10%增至1990s的65%,然后下降至2014年的38%;金鱼藻群落面积从1980s的6%增至1990s的39%,2010年以后则稳定在25%;轮叶黑藻群落面积1950s占全湖的32%,随后急剧下降至1980s的6%,2000年以后逐步增加,至2014年为15%.1950s1990s,穗状狐尾藻、微齿眼子菜和金鱼藻群落分布范围从周边向湖心扩展,而轮叶黑藻群落从湖中心消失;2000年以后洪湖沉水植物群落分布破碎化明显.分析认为,1950s 1990s的围垦和水文过程变化,1990s 2005年的围网养殖、水生植物过度利用以及由此导致的水质恶化等,以及2006年至今开展的拆围和生态修复是导致这些变化的主要因素.建议取缔围网,控制入湖水质,提高水体透明度,促进水生植被恢复,但同时增加水位变幅,促进植物资源合理利用,避免沼泽化重演.

基于水下光照条件和种子库分布指示沉水植物恢复区:以金湖为例

研究以湖北枝江金湖(由东湖和刘家湖组成)为例,综合水下光照条件和沉水植物种子库分析,探讨沉水植物可恢复区的判别方法。研究分别于2018年6月和12月对金湖开展了综合调查,并在6月开展了种子库调查。结果表明,金湖富营养化问题较严重, 6月各位点水深-透明度比值均低于沉水植物生长的阈值需求,范围为0.13—0.25,平均为0.17;12月部分位点的水深-透明度比值达到了沉水植物生长的阈值需求,范围为0.18—0.95,平均为0.44。各位点沉水植物种子库密度范围为0—200 ind./m^2,平均为24 ind./m^2。根据金湖的水下光照条件和沉水植物种子库分布情况,结合湖底地形,建议在冬春季透明度较高的时期降低水位,进行沉水植物恢复工作。通过水下地形、光照条件和种子库的综合分析,对金湖的沉水植物恢复区进行了划分,结果显示东湖的东南部、东湖的西岸、刘家湖的西部和东岸作为沉水植物恢复区较为合适。该研究有望为湖泊沉水植物的恢复提供定量化的参考建议,提高生态修复工程效果和降低管理成本。

洪湖湿地生态系统演变及稳态转换关键驱动因子阈值研究

利用19902020年洪湖水环境监测数据和20112020年洪湖沉水植物调查数据,探讨洪湖湿地生态环境演化规律,识别稳态转换关键驱动因子并确定其阈值。研究结果表明:19902020年以来洪湖水质变化主要总结为5个阶段和3个时期,整体上呈现出不断恶化的趋势;20112020年以来洪湖沉水植物Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson和Pielou均匀度指数分别降低32%、59%、60%和46%,特别是2016年洪涝灾害后沉水植物出现严重衰退;洪湖生态系统发生稳态转换的关键时期是2002和2011年,总磷是洪湖湿地生态系统稳态转换的关键驱动因子;清水态向浊水态转换的总磷阈值为0.092 mg/L,浊水态向清水态转化的阈值为0.051 mg/L。本研究可为洪湖入湖污染负荷削减量估算提供参考,为洪湖湿地生态修复的营养盐优先控制策略提供指导。

围网养殖对水生植被和沉积物再悬浮的影响

探讨了围网养殖对水生植被和沉积物再悬浮的影响,结果表明,养殖破坏水生植物资源,使生物量由532 g·m-2下降至45 g·m-2,围栏内的优势种被迫食种代替;沉积物再悬浮显著增强,试验期间,沉积物TP释放增加了336 mg·m-2。保持300 g·m-2的最低生物量对维持湖泊生态系统良性循环、降低再悬浮有重要意义。

洪湖沉积物内源污染及其氮磷释放特征

为研究洪湖沉积物污染特征及内源营养盐释放规律,在不同季节对洪湖13个沉积物采样点进行调查,并利用柱状沉积物采样器原位采集沉积物开展静态模拟释放试验.结果表明:①洪湖沉积物有机质、总氮和总磷含量的平均值分别为19%、4407.4 mg/kg和1421.0 mg/kg,内源污染严重;②洪湖沉积物污染可能是水体中氮磷营养盐的重要来源之一,在5 d的静态释放模拟试验中,夏季上覆水中总氮和总磷平均浓度分别升高1.467和0.042 mg/L,冬季分别升高0.224和0.036 mg/L;③洪湖沉积物中氮磷的释放表现出显著的时空差异,夏季洪湖沉积物总氮、总磷的平均释放速率分别为133.9和4.0 mg/(m^(2)·d),冬季分别为32.1和3.4 mg/(m^(2)·d);④根据试验结果估算,洪湖沉积物氮的释放潜力为3500~14000 t/a,磷的释放潜力为350~400 t/a.研究显示,在控制流域外源污染输入和减少湖区面源污染的同时,应从根本上改善洪湖水质并重塑洪湖湿地生态系统结构与功能,在科学指导下采取远近结合的方式分区域在洪湖开展受污染沉积物的修复工作.

基于特征优选的随机森林算法在湿地信息提取中的应用——以湖北洪湖湿地自然保护区为例

以湖北洪湖湿地自然保护区为研究区,采用随机森林算法对研究区内湿地信息提取.以Sentinel-2A遥感影像为数据源提取光谱特征、植被指数、水体指数、红边指数、纹理特征等特征变量,在随机森林算法框架下,对不同特征变量进行特征重要性评估,比较分类后精度并对特征组合进行优选.将基于随机森林算法的分类精度与传统的基于像元的支持向量机分类方法和最大似然分类方法的分类精度相比较,并通过双比例Z检验比较各算法中正确分类像元的比例统计各分类算法之间的分布差异.结果表明:1)特征个数为13时,分类精度达到最大,随着特征个数的增多,分类精度呈现波动减小的趋势;2)特征变量中蓝光波段重要性得分最高,达到2.85,可见光(B2、B3)与红边指数(IRECI、MCARI)重要性排名靠前,对于提取湖泊湿地信息具有重要意义;3)基于特征优选的随机森林方法分类精度优于支持向量机和最大似然法分类后的精度,其总体精度分别高出6.02%和7.57%;经检验,χ^(2)分别达到25.891和38.895,具有显著差异,表明基于特征优选的随机森林算法分类对湿地信息提取发挥重要作用。

湿地植物对水位变化的响应研究进展

水文过程是湿地最基本的生态过程。水位变化会对植物的生长发育、竞争关系、植物群落的物种组成、优势度、群落演化乃至整个湿地生态系统产生影响。在全球变化和人类活动的叠加影响下,水位变化会更加强烈,其影响会更加深刻而复杂。从湿地植物生长发育、竞争关系和群落演变对水位变化的响应等方面总结了国内外的研究工作,并从加强水位变化的时空效应模拟、加强竞争作用研究、强化遥感技术在群落演替研究中的应用以及将个体、种群和群落研究相整合四个方面提出了未来研究建议。

长江流域湿地自然保护区分布现状及存在的问题

为了加强长江流域湿地的保护,更好地维持长江流域湿地生态系统的稳定,利用空间信息技术,分析长江流域的湿地自然保护区数量、密度和距离上的空间分布差异,以及自然保护区级别及其主管部门的组成结构差异,研究长江流域各子流域内湿地自然保护区分布格局。依据长江流域各省人均湿地拥有率指数和相对人均国内生产总值(Gross Domestic Product,简称GDP)等参数,对长江流域各省潜在的湿地保护压力与保护能力进行评估。在空间分析的基础上,结合实际的湿地自然保护区调查,探讨了长江流域湿地自然保护区目前存在的主要问题。针对长江流域内湿地自然保护区分布不均、自然保护区之间发展不协调、土地权属无保障和自然保护区分类与管理混乱等问题提出了相关的湿地保护建议。