内陆盐沼湿地土壤碳氮磷剖面分布的季节动态特征

本文以向海湿地为例探讨了内陆盐沼湿地土壤剖面中碳氮磷等生源要素的季节动态变化特征及其影响因素.结果表明,内陆盐沼湿地土壤中有机碳、全氮和全磷含量与土壤深度之间存在显著负相关,在剖面中均表现为由表层向下层其含量不断减少的趋势,且具有明显的季节波动特征,除表层土壤碳氮含量随季节变化呈持续增加外,生源要素剖面分布的季节变化基本表现为先减少后增加的趋势.有机碳、全氮和全磷含量之间关系密切,且三者受土壤粒度的影响都非常显著.土壤pH值仅与土壤有机碳之间存在显著的相关关系,而对全氮和全磷含量的影响则不显著.

基于卷积神经网络的高分遥感影像内陆盐沼湿地信息提取

本文以宁夏盐池Landsat 8影像、高分二号影像、LiDAR数据插值生成的DEM数据、地理国情普查数据等为数据源,首先利用一年多期的Landsat 8影像确定提取内陆盐沼湿地的最佳时相;然后对最佳时相的高分二号(GF-2)融合影像等数据进行多尺度叠置分割,获取NDVI、DEM、穗帽变换等特征,采用最邻近分类器提取内陆盐沼湿地信息,构建内陆盐沼湿地样本库;最后在此基础上探讨卷积神经网络用于高分卫星影像提取内陆盐沼湿地方法。试验结果表明,设计的卷积神经方法适用于内陆盐沼湿地提取,与最近邻分类法提取的结果相比,内陆盐沼湿地边界的提取效果有明显提高。

内陆盐沼湿地典型植物群落土壤团聚体组成及有机碳粒径分布

选择兰州市新区秦王川国家湿地公园2种典型植物——群落碱篷(Suaeda salsa)和盐角草(Salicornia europaea)为研究对象,分析了在2种植物群落下土壤团聚体的组成和有机碳的粒径分布状况。结果表明,2种植物群落土壤团聚体含量差异明显,碱蓬群落和盐角草群落在0~30 cm土层土壤团聚体主要以>2 mm和0.5~1 mm粒径团聚体为主。碱篷和盐角草土壤有机碳含量在0~30 cm土层呈V型分布。2种群落在>2 mm和<0.25 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,但是其对总有机碳的平均贡献率较低,而0.5~1 mm粒径团聚体有机碳含量较低,但其对总有机碳的平均贡献率却高达27.74%,说明了在内陆盐沼>2 mm和<0.25 mm粒径团聚体对土壤有机碳的保护能力较强。土壤总有机碳含量与>2 mm、1~2 mm和0.5~1 mm团聚体含量呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。总之,盐角草群落固碳能力更强,提高土壤中>2 mm粒径团聚体的含量能有效增强土壤的抗蚀性,<0.25 mm粒径团聚体可以固持更多稳定的碳源,减少水土流失,提高内陆盐沼湿地固碳能力。

戈壁西风烈,蓬勃生命园——克拉玛依内陆盐沼保护与利用研究

针对盐沼型湿地公园生态保护和休闲游憩之间的矛盾,探索保护与发展双赢的途径——既能保护盐沼型湿地,又能为人们提供休闲游憩、科普宣教、文化体验等服务。基于内陆盐沼型湿地的基本特征和规划建设难点,以克拉玛依厚博湿地公园为例,提出盐沼湿地公园的规划设计策略与生态修复手法。

一种多源数据确定内陆盐沼湿地自然边界的方法

以宁夏盐池县为例,以Landsat 8影像、高分二号影像、激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)数据插值生成的高精度数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据、地理国情普查数据等为数据源,探讨了多源数据确定内陆盐沼湿地自然边界的方法。首先,利用一年多期的Landsat 8影像数据确定湿地边界提取的最佳时相,对高分二号影像等数据进行多尺度叠置分割,得到分割对象;然后,进行特征提取,并利用优化后的分离阈值(improved separability and thresholds,ISEaTh)算法进行特征选择;最后,运用最邻近分类器获得湿地的自然边界,并分析了不同高空间分辨率的DEM数据对内陆盐沼边界定位的影响。结果表明,高空间分辨率DEM数据参与提取内陆盐沼湿地边界,可以有效减少内陆盐沼边界处湿地与非湿地的错分现象,提高其边界定位精度,且DEM数据的空间分辨率越高,提升效果就越显著。

扎龙盐沼湿地对乌裕尔流域径流变化的水文响应

乌裕尔河流域水环境的变化导致下游湿地迅速退化。探讨了近65 a(1951-2015)扎龙湿地系统对乌裕尔河流域径流量变化的响应。结果表明:乌裕尔河中下游的径流量急剧减少给下游湿地的演替带来明显的影响,上游来水供给不足导致湿地长期处于干旱缺水的状态,湿地水面面积与蓄水量显著减少,并导致扎龙湿地地下水位显著降低(P<0.05)。湿地持续干旱缺水引发此区域大面积的沼泽退化并发生次生盐渍化。近年来,扎龙湿地发育的盐渍土面积达到250 km^2以上,并且向核心区蔓延。湿地持续退化对在湿地栖息和繁殖的珍稀水禽带来巨大的冲击。

苏干湖湿地植被覆盖度时空变化格局

植被覆盖度是反映群落外貌特征和影响植被生态系统稳定性的重要因子,其时空异质性演化规律研究有助于认识湿地群落的结构功能及其环境响应机制。采用湿地群落学调查和遥感技术相结合的方法,分析了苏干湖内陆盐沼湿地近30年植被覆盖度的时空变化及其影响因素。结果表明:像元二分模型在内陆盐沼湿地植被覆盖度研究方面具有较高的模拟精度;苏干湖湿地的植被覆盖度在1987—2017年间总体呈上升趋势,年际增幅为0.162%/5a,与气温和降水呈正相关关系;在空间上植被覆盖度与地下水位埋深呈正相关,与土壤全盐量呈负相关,但不同等级植被覆盖度与地下水位埋深、土壤全盐量间的相关性各有差异。苏干湖湿地植被覆盖度受地下水位埋深、土壤全盐量空间异质性的影响,呈现出斑块状镶嵌分布。

苏干湖湿地土壤全盐含量空间异质性及影响因素

土壤盐分的空间异质性是影响湿地植被格局形成和演变的主要因素之一,对于认识内陆盐沼湿地盐分的空间分布及其对环境的响应机制具有重要意义。利用经典统计学、地统计学和Kriging插值等方法研究了苏干湖盐沼湿地浅层剖面0—50 cm土层全盐含量的空间异质性与地下水位埋深、植被覆盖度间的相互作用关系。结果表明:(1)苏干湖湿地0—10 cm、10—30 cm和30—50 cm土层的全盐含量均值分别为204.41、18.62、15.89 g/kg;(2)土壤全盐含量随着土层深度的增加变异性由强变弱,随机空间变异和总异质性程度由高变低,受结构性因素的影响具有强烈的空间相关性,且变程值介于5.2—8.49 km, 0—10 cm、10—30 cm全盐含量具有各向异性特征,而30—50 cm的各向异性比接近于1,表现为各向同性;(3)各层土壤全盐含量具有较强的空间异质性,高、低值中心呈斑状镶嵌分布,土壤全盐含量与地下水埋深间呈正相关,与植被覆盖度间呈极显著负相关(P<0.01)。苏干湖内陆盐沼湿地土壤全盐含量空间异质性主要受植被覆盖度的影响,而地下水埋深的变化增加了其空间变异的复杂性,体现了内陆盐沼湿地土壤理化空间系统的复杂性和非均质性。

敦煌阳关湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应

空间拓展是克隆植物响应环境的生态适应和权衡维度,以内陆盐沼湿地典型代表敦煌阳关国家级自然保护区内的芦苇(Phragmites australis)为研究对象,基于水库距离远近和芦苇种群的密度与盖度,设置了近水区(500 m)、过渡区(1500 m)、荒漠区(2500 m)3个不同的采样梯度,研究了环境异质条件下芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应。结果表明:(1)芦苇克隆构件在异质环境条件下差异显著,初级根茎条数、根茎节间长、间隔子长、分枝角度呈现"同增同涨"的协同进化关系(P<0.01),而与分株数呈现"此消彼长"的权衡关系(P<0.01)。(2)且随着种群的密度降低,芦苇在空间拓展过程中呈现从"密集型"转"游击型"的生存策略。(3)冗余分析显示土壤水分、pH值、盐分是克隆构件空间拓展的主要驱动力,其中各层土壤水分、深层土壤pH值和盐分是芦苇空间拓展最重要的环境因子。明晰内陆河湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及主要的环境驱动力,能为干旱脆弱敏感区湿地保护和生态恢复提供借鉴意义。

苏干湖湿地植被地上生物量空间格局及其对水盐的响应

地上生物量是反映湿地植物群落数量特征和生产能力的重要因子,内陆盐沼湿地植被地上生物量空间分布格局及其水盐响应机制,对湿地生态水文学研究具有重要的理论意义。采用湿地群落学调查和支持向量回归模型(SVR)相结合的方法,将苏干湖湿地划分为山洪区、泉水区等5个分区,研究了植被地上生物量的空间异质及其影响因素。结果表明:支持向量回归模型在内陆盐沼湿地植被地上生物量反演方面具有较高的拟合精度;苏干湖不同区域湿地植物群落地上生物量空间格局呈现出复杂的空间分异规律,对地下水埋深和土壤全盐量的响应也存在明显差异:河洪区的植被地上生物量随地下水埋深、土壤全盐量的增加呈先增大后减小的趋势,湖水区的植被地上生物量与地下水埋深呈显著正相关关系,而土壤全盐量则相反,山洪区的植被地上生物量随地下水埋深的增加呈先增大后减小的趋势,泉水区的植被地上生物量随地下水埋深的增加逐渐减小,台地区的植被地上生物量与地下水埋深和土壤全盐量均无显著相关性。苏干湖湿地不同等级植被地上生物量在空间上呈现出多斑块组成的镶嵌体结构形态,体现了湿地植物应对土壤水盐等环境因子变化的生态适应机制。

苏干湖湿地土壤全盐含量特征及其与地下水的关联

地下水是内陆盐沼湿地生态水文过程及演变的关键因素,地下水位埋深和水质特征交互作用影响水盐运移过程和表层土壤盐渍化程度。根据2018年8月土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用经典统计学、皮尔逊相关性和主成分分析等方法对苏干湖湿地(93°47'53″-94°04'26″E,38°50'07″-38°56'27″N)不同水位下表层0-10 cm土壤全盐含量、地下水水质特征及其间的关系进行定量分析。结果表明:(1)研究区0-10 cm土壤全盐含量的均值为204.41 g/kg,随地下水埋深的增加,土壤全盐含量的均值、变化幅度和变异系数呈先增加后降低的趋势。(2)地下水埋深介于0.17-6 m,pH在7.06-9.56范围,阳离子以Na^(+)为主,阴离子以SO_(4)^(2-)和Cl^(-)为主,离子浓度变异系数从强到弱依次为Na^(+)>Mg^(2+)>Ca^(2+)>Cl^(-)>SO_(4)^(2-)>HCO_(3)^(-)>K^(+)>CO_(3)^(2-)。(3)关联分析表明,在水埋深<1 m、1-2 m的区域表层全盐含量与地下水埋深呈正相关,地下水埋深介于2-3 m和>3 m的区域两者间呈负相关;土壤全盐含量与地下水水质离子Na^(+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)间呈极显著正相关,与K^(+)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)间的相关系数较低且不显著。内陆盐沼湿地表层土壤全盐含量与地下水埋深、地下水水质特征的关联分析,体现了内陆盐沼湿地土壤水盐运移过程的复杂性。

苏干湖盐沼湿地盐角草和海韭菜种群空间格局及其关联性

植物种群的空间格局及其关联性是其在群落中地位与生存能力的外在表现,反映了种群的生态调控能力及环境可塑性机制。在小苏干湖湿地,根据土壤含盐量大小选择轻度盐化区、中度盐化区和重度盐化区3个试验样地,应用点格局分析方法,研究了小尺度上盐角草(Salicornia europaea)和海韭菜(Triglochinmaritima)种群的分布格局及其空间关联性。结果表明:随土壤盐分增加,盐角草种群空间格局呈现出“随机分布—聚集、均匀分布—聚集分布”为主的转变;海韭菜种群由聚集分布为主转变为随机分布;二者空间关联性以负相关和不相关为主,种间关系由竞争转向无明确关系。苏干湖湿地土壤盐分的空间分布差异对植物种群的空间分布格局及其关联性影响显著,植物种群自身特性、种内种间关系以及环境条件等综合作用引起了湿地群落优势物种的更替。

敦煌阳关盐沼湿地芦苇种群小尺度空间分布格局

植物种群的空间分布格局是研究连接植物与外界环境关系的重要桥梁,是植物种群稳定性和生活史策略的表现形式。本研究以敦煌阳关盐沼湿地克隆植物芦苇(Phragmites australis)为对象,设置湿生区、轻度盐化区、重度盐化区和荒漠区采样梯度,应用Ripley K(d)函数分析法研究了芦苇种群的小尺度空间分布格局特征及生态适应对策。结果表明:(1)随着从湿生到荒漠区环境梯度的变化,芦苇种群的盖度、密度、高度、地上生物量及种群领地面积都呈现出显著下降的趋势,空斑面积呈现出显著增加的趋势,而种群领地密度则呈现出先增加后下降的趋势;(2)从湿生到荒漠生境,芦苇种群的小尺度空间拓展策略主要表现为由聚集分布为主、非聚集分布(随机分布或均匀分布)为辅,转变为随机分布为主、非随机分布(聚集分布或均匀分布)为辅的特征。研究结果明晰了干旱区内陆河湿地中芦苇种群的空间分布格局特点及其影响因素,为进一步理解克隆植物的生态适应机制提供了案例研究,为科学保护和管理干旱区内陆河湿地生态系统提供了理论依据。