面向对象的黄河源典型区湿地信息提取

以黄河源玛多县为实验区,遥感TM影像和DEM为数据源,在研究区湿地定义、成像机制及其地学规律分析的基础上确定了湿地遥感提取的分类体系和湿地信息提取的有效特征(包括光谱、纹理、地形和结构特征),并构建了面向对象的遥感湿地提取方法.实验显示:该方法湿地提取的总精度为90.13%,Kappa系数为88.33%,比常用的最大似然监督分类方法和决策树分类结果的精度有较大提高;采用该方法可以减少目视解译的工作量和主观性.

黄河河口湿地信息遥感提取研究

本文通过几何校正、图像选取以及图像增强等方式进行了遥感影像的预处理,为准确地提取湿地信息提供了数据基础。在舍弃单纯的传统监督分类和非监督分类的前提下提出了一种利用分层提取地物信息的新方法:即,首先根据地物的光谱特征采用模型法对有水的湿地进行提取,然后用非监督分类对其它湿地类型进行提取,最终得到了湿地类型分布图及其相应的面积。

黄河河口湿地信息遥感提取研究

本文通过几何校正、图像选取以及图像增强等方式进行了遥感影像的预处理,为准确地提取湿地信息提供了数据基础。在舍弃单纯的传统监督分类和非监督分类的前提下提出了一种利用分层提取地物信息的新方法:即,首先根据地物的光谱特征采用模型法对有水的湿地进行提取,然后用非监督分类对其它湿地类型进行提取,最终得到了湿地类型分布图及其相应的面积。

黄河口城市湿地景观格局演变与产业高质量发展研究

以黄河口城市湿地景观格局演变为切入点,借助GIS和CA-Markov模型分析产业结构与湿地利用之间的互动关系。研究发现,“十二五”至“十三五”期间,城市建设等人为活动和国家政策对湿地景观格局演变的影响最为深刻,反映在相关产业对湿地的利用上表现为第一产业和第二产业对湿地的利用占据绝对优势,但结构处于不断优化之中;预计“十四五”到“十五五”期间,沼泽湿地的保护与生态修复成果显著,生态经济效益得以彰显。从未来发展趋势看,单一湿地类型的支配地位明显,产业集聚迎来机遇,而绿色产业发展迫在眉睫。建议从新旧动能转换、产业转型升级、延伸产业链条、发展绿色产业、强化文化引领、打造国家文化公园等方面促进黄河口湿地相关产业实现高质量发展。

黄河口湿地利用保护研学实践课程设计

黄河是中华民族的母亲河,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为重大国家战略。开展黄河全流域青少年研学实践活动,是贯彻落实习近平总书记重要指示,践行国家黄河战略的重要举措。本文以黄河口丰富的自然生态资源为基础,开发高中沿黄河生态保护研学课程。

沿着黄河遇见海:黄河口醉美湿地

中国湿地资源丰富,湿地保护成效显著。截至目前,全球共有国际湿地城市43个,其中中国13个,位居第一,东营是首批进入国际湿地城市行列的城市之一,2020年,东营人选国家住房和城乡建设部首批国家生态园林城市名单。

黄河口湿地表层沉积物中重金属的分布特征及其影响因素

在黄河口湿地的枯水期(2009年4月)和丰水期(2009年6月)分别采集表层沉积物样品,分析了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的含量与分布特征.结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的平均含量分别为(22.1±5.2),(53.8±7.6),(78.4±13.2),(60.5±8.9),(0.250±0.099),(7.7±2.7),(0.055±0.039)μg/g.黄河口湿地表层沉积物中重金属含量处于国内河口湿地中等水平,低于欧美发达国家河口湿地的含量.有机质的含量影响了枯水期黄河口湿地表层沉积物中重金属的含量.Cu、Zn在枯水期以及As、Hg在丰水期与细粒径颗粒物显著正相关,<16μm的细颗粒物能吸持较多的重金属.

黄河口新生湿地碱蓬生物量及氮累积与分配对外源氮输入的响应

2014年4—11月,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入;N2,中氮输入;N3,高氮输入)碱蓬不同器官生物量以及氮累积与分配特征的差异。结果表明,尽管不同氮输入处理并未改变碱蓬地上生物量的季节变化模式,但在不同程度上均促进了地上生物量的增长(平均增幅为19.71%—62.29%)且整体表现为N3>N2>N1>N0;不同氮输入处理亦延长了碱蓬的生长高峰期,N1、N2和N3处理下地上生物量达到最大值的时间相对于N0处理推迟20 d左右。与地上生物量不同,不同氮输入处理改变了地下生物量的季节变化模式,特别是N2和N3处理均对生长初期的地下生物量产生了明显促进作用,且其初期地下生物量达到较高值的时间相对于N1和N0处理提前20—50d。不同氮输入处理下的枯落物量在产生初期和中期均增幅不大,末期则骤然增加且整体表现为N3>N2>N1>N0。不同氮输入处理下碱蓬各器官的全氮(TN)含量总体上均表现为叶>茎>根,叶是氮的主要累积器官。尽管不同氮输入处理并未改变碱蓬不同器官的氮累积与分配格局以及地上与地下之间的养分供给关系,但其为适应不同养分条件而调整自身养分供给与分配的特性在N2处理下表现的尤为明显。研究发现,N2处理下碱蓬种子的发育时间相对于N0、N1和N3处理可能会提前约1个月,原因可能与N2氮输入水平可显著影响碱蓬体内的碳分配比以及碱蓬对适量氮养分输入环境的特殊适应对策有关。随着黄河口新生湿地氮养分供给的不断增加,当未来碱蓬湿地氮养分状况达到较高水平(特别是中等水平)时,其生物量、生长节律(特别是种子发育时间)以及不同器官氮累积与分配状况可能将发生明显改变。

黄河口盐地碱蓬湿地土壤-植物系统重金属污染评价

以黄河口盐地碱蓬湿地为例,评价了淹水和非淹水区湿地表层土壤As、Cd、Cu、Cr、Pb和Zn 6种重金属的污染程度及其在土壤-植物系统中的迁移、富集特征,分析了不同积水深度和土壤理化性质对研究区土壤重金属含量的影响。研究结果表明,与土壤或沉积物质量标准相比,黄河口盐地碱蓬湿地土壤受As和Cd污染最严重,而其它重金属污染较轻;非淹水土壤Cd、Cr和Zn含量高于淹水湿地,而As、Cu和Pb则较低;而且淹水土壤As含量随积水深度增加而呈下降趋势,但积水深度对其他重金属含量的影响不明显。相关性分析结果表明,按照受土壤关键影响因子的不同重金属(除As外)可以分为两类:第一类为Cd、Cr和Zn,这些重金属含量受土壤pH值和盐分影响较大,且相互间存在显著正相关关系,表明它们可能有相同的来源;第二类为Pb和Cu,它们受土壤pH值、盐分和有机质的影响,且Pb和Cu之间存在显著正相关关系。除Cr、Cu和Zn外,重金属在盐地碱蓬的根系内一般不发生显著富集,但绝大多数重金属都表现出地上部分的含量比根系更高的现象。

黄河口滨海湿地水质污染物现状研究

于2009年5月(枯水期)、8月(丰水期)和11月(平水期)在黄河入海口滨海湿地典型水域选取14个调查站点采集水样,测定水体营养盐、重金属、石油类等22项污染指标,采用内梅罗指数和综合营养状态指数评价法对水质污染现状进行研究和评价.结果表明,滨海湿地整体水质属于轻度富营养化水平,并呈现逐年加剧趋势.湿地湖泊、黄河故道、国家自然保护区、养殖池塘等静态水域污染较轻,以广利河、挑河、神仙沟、小岛河、孤东油田排涝沟为代表的支流水体污染较重,明显超过黄河主干河道.调查发现滨海湿地水体主要污染物为TN、TP、石油烃、Hg、NH4+-N、UIA和Chl-a等.与历史数据对比,湿地水体氮磷污染明显加剧,石油烃和Hg污染未见显著增长,其他重金属含量均未超标,整体水质污染形势不容乐观.

黄河河口淡水湿地生态需水研究

根据河口湿地生态系统的结构特征及功能要求,提出了黄河河口湿地生态需水的概念及内涵,介绍了河口湿地生态需水研究的思路及计算方法,对湿地合理保护规模、湿地指示性物种及不同生态用水配置的生境适宜性进行了初步研究。同时,指出了研究中需要加强的一些问题:①如何合理确定湿地的保护规模、状态,达到生态保护与经济的协调发展;②如何针对不同的河口生态系统状况及保护功能要求,做到宏观与微观相结合、动态与静态相结合;③湿地生态需水量的配置方式、可行性及其实现的有效措施与方法。

黄河口湿地土壤磷素动态分布特征及影响因素

以黄河口湿地为研究对象,对2008年10月、2009年5月和8月、2010年8月4次野外调查所获取的样品进行室内分析,研究土壤磷素的时空分布特征,并分析土壤理化性质、植被及微生物对磷素分布的影响。结果表明:农业种植区表层土壤全磷(TP)、有效磷(Olsen-P)含量均高于自然湿地的。自然湿地土壤全磷水平和垂直分异均较小,变幅分别为429.19～693.30mg/kg,408.55～663.03mg/kg;有效磷含量水平和垂直分异均较大,变幅分别为0.27～13.48mg/kg,0.08～9.57mg/kg,研究区有效磷含量处于四级及以下水平。土壤全磷水平和垂直方向季节动态变化幅度很小,变异系数分别为5.80%和1.15%;有效磷季节变化明显大于全磷的季节变化,变异系数分别为29.21%和31.09%。土壤磷素分布特征与土壤理化性质、植被分布和微生物的作用相吻合,土壤全磷含量与粘土和粉砂含量、全氮、有机碳含量呈显著正相关关系,与容重呈极显著负相关关系,有效磷含量与土壤粘土和粉砂含量呈显著正相关关系;不同植被群落土壤全磷含量水平和季节变化较小,有效磷含量水平和季节变化明显;植被根际土全磷含量略高于非根际的,碱蓬有效磷的根际效应显著,根际土有效磷含量明显高于非根际的;植被对磷素的吸收累积量与根际土壤磷素含量呈弱的负相关关系;植被根际微生物活性与根际土壤有效磷含量呈极显著正相关关系。

黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与硝化作用

采用PVC顶盖埋管原位培育法研究了黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与净硝化作用的动态变化特征、影响因素及净氮矿化/硝化量.结果表明,高潮滩湿地（LW）、中潮滩湿地（JP1）和低潮滩湿地（JP2）0~15cm土壤无机氮含量具有明显的季节变化特征,NH4＋-N含量表现为LW〉JP1〉JP2,NO3--N含量则表现为JP1〉LW〉JP2.3种湿地土壤净氮矿化/硝化速率均呈明显的波动变化.生长季的净氮矿化量分别为27.81、11.90和0.33kg/hm^2,净硝化量分别为12.09、15.99和1.19kg/hm^2,净硝化量占净氮矿化量的百分比分别为43.47%、100.00%和100.00%.相关分析表明,湿地土壤净氮矿化量与土壤水分含量呈显著负相关,而土壤净氮硝化量与土壤p H值呈显著负相关.3种潮滩湿地土壤在维持无机氮方面的能力整体表现为LW〉JP1〉JP2,说明从氮循环角度高潮滩湿地系统最为稳定,而低潮滩湿地系统的稳定性最差.

黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

2009年5月,运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤的TC、TN和C/N含量具有明显的水平变异性,自表层向下均呈显著降低趋势,总体表现为TN>C/N>TC。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N含量的水平分布空间结构明显,分别符合不同的变异函数理论模型,且具有强烈/中等程度的空间相关性,其空间变异性均以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向为最大,自然结构因素在引起TN和C/N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N具有明显的空间分布格局,表层土壤的TN含量向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区,而不同土层的C/N以及亚表层的TN则与之相反。研究发现,微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是重要结构因素。湿地有机质来源以陆源为主,且越靠近海的方向,潮滩湿地土壤中的有机质受陆源的影响越大。

黄河口潮滩湿地土壤CH4氧化潜力及其对有机物输入的响应

2010年11月,采集了黄河口北部滨岸高潮滩、中潮滩、低潮滩和光滩表层土壤样品,基于短期培养实验,研究了不同潮滩土壤CH4氧化潜力及其对有机物输入的响应.结果表明,尽管4种湿地土壤的CH4氧化潜力存在一定差异（P＞0.05）,但整体变化规律相似.12～60 h,CH4氧化潜力均呈先增加后降低变化;60～132 h,CH4氧化潜力均呈迅速增加趋势.4种湿地土壤CH4氧化潜力整体表现为光滩（2.37 μg/g·d）＞低潮滩（2.29 μg/g·d）＞中潮滩（1.70 μg/g·d）＞高潮滩（1.47 μg/g· d）.甲醇输入整体抑制了湿地土壤的CH4氧化潜力,抑制程度表现为光滩＞中潮滩＞低潮滩＞高潮滩.4种湿地土壤的CH4氧化潜力分别为1.27,0.49,0.67和0.38 μg/（g·d）,较对照组降低13.56％,70.98％,70.65％和83.83％;酵母膏输入对高潮滩、中潮滩和光滩土壤的CH4氧化潜力表现为促进作用,促进程度表现为中潮滩＞高潮滩＞光滩.3种湿地土壤的CH4氧化潜力分别为2.89,2.41和2.96μg/（g·d）,较对照组增加69.38％,64.01％和24.76％.与之相比,酵母膏对低潮滩土壤的CH4氧化潜力表现为弱抑制作用,其氧化潜力为2.14 μg/（g·d）,较对照组降低6.67％.可见,不同有机物对潮滩湿地土壤CH4氧化潜力的影响差异较大,在当前外源有机物为黄河入海主要污染物情况下,潮滩湿地CH4的源/汇功能将会发生明显变化,这就使得在估算黄河口潮滩CH4排放清单时应特别关注不同有机物输入对CH4释放的影响.

黄河河口湿地景观变化影响丹顶鹤生境的评价分析

上世纪90年代以来,在全球气候变化及人类活动的影响下,黄河河口湿地景观发生了显著变化,对河口湿地生态系统及生物多样性保护带来深远影响。本文以景观生态学理论为指导,利用遥感技术和GIS空间分析方法,在对河口湿地景观变化过程分析的基础上,以丹顶鹤为指示物种,重点探讨了湿地景观变化对物种生境的影响,进而为河口退化湿地生态系统恢复和重建,以及湿地生境保护提供理论依据和决策支持。本文研究表明,1992-1999年,黄河三角洲河口湿地干旱化趋势明显,芦苇沼泽和翅碱蓬滩涂萎缩严重,丹顶鹤适宜生境面积大幅度减少,近30%的栖息地生境发生退化,严重退化的生境占11%。1999-2006年,在水量调控及湿地恢复措施的影响下,芦苇沼泽、翅碱蓬滩涂,以及水面湿地面积都有显著增加,占栖息地总面积28.7%的生境,得到一定程度的改善。但受不断加剧的景观破碎化影响,生境得到较好恢复的栖息地面积只占12%。研究认为,对于退化湿地的修复,在改善湿地景观的同时,加强生境管理,减轻人为活动引起的生境破碎化影响,是一重要的措施。

黄河口芦苇湿地不同恢复阶段种群生态特征

采用时空替代法,选择黄河口未恢复区(R0)、恢复5a区(R2007)和恢复10a区(R2002)的芦苇湿地为研究对象,研究了建群种芦苇的株高、密度、立枯物量、地上生物量的动态变化趋势。结果表明,不同恢复阶段的芦苇株高整体均呈增加趋势,且R2002与其它两个恢复阶段差异显著(P<0.01);不同恢复阶段的芦苇密度亦具有明显季节动态,R0与其它两个恢复阶段差异显著。不同恢复阶段芦苇地上及不同器官生物量整体均表现为R2002>R2007≈R0,其季节动态符合抛物线模型(y=b0+b1t+b2t2,R2≥0.90,P<0.01)。不同恢复阶段芦苇地上器官对地上生物量的平均贡献率均无显著差异,但均以茎的贡献率最高,且表现为R2002>R2007>R0。不同恢复阶段芦苇的立枯物量随时间变化均符合指数增长模型(y=A0ebT+B0,R2>0.95,P<0.01),整体表现为R2002>R2007>R0,但其差异不显著。研究发现,不同恢复阶段的湿地水文情势(积水深度和水质)是导致芦苇种群生态特征和地上生物量差异的重要因素,故建议下一步湿地恢复工程蓄水应采取少量多次补水措施,并应避开水质较差时间。

黄河口湿地土壤中生物硅的分布与植硅体的形态特征

硅是地壳中重要元素之一,深刻影响着地表物质循环。湿地是全球碳、硅循环和气候变化研究的重要组成部分,然而针对湿地硅循环方面的研究较少。本文分别运用化学提取法和无损提取法,得出了黄河口三角洲湿地地表土壤中生物硅的含量、组成,并对湿地硅的分布特征与影响因素进行了研究。结果发现：黄河口湿地生物硅含量介于2.48~19.3 g/kg之间,并具有冬季高、秋季低的特点;生物硅与颗粒有机碳和颗粒有机氮含量具有显著的正相关关系,表明三者具有相似的来源;生物硅和植物可利用硅之间显著的相关性表明生物硅在土壤硅循环中起着主要作用。土壤中生物硅的含量与距离河道和海岸的长度均呈负相关关系,在生物硅的“距离效应”中海洋的作用较为显著。湿地表层土壤中植硅体的形态丰富,在黄河沿岸分别以哑铃形或突起棒形为主要植硅体形态,这与其植被特点有关;在II区域则主要以平滑棒形为主,且硅藻对生物硅的贡献比例明显增加。I区大部分站位发现的硅藻为圆筛藻,而在II区发现的硅藻主要为月形藻和舟形藻（羽纹硅藻纲）,这与湿地水陆相互作用有关。植硅体主要来源于本地植物,是土壤中生物硅的最主要贡献者,同时黄河泥沙携带的来自上游流域的植硅体也对湿地生物硅含量和组成有一定的贡献。黄河口湿地土壤中生物硅的含量和组成受到河流和海洋的共同影响,具有一定的区域特性,并可能对河流和海洋硅循环产生重大影响。

外源氮输入对黄河口碱蓬湿地土壤碳氮含量动态的影响

2014年4—11月,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入;N2,中氮输入;N3,高氮输入)湿地土壤碳氮含量动态特征及其差异。结果表明,不同氮输入处理下土壤的SOC、TN、NH_4^+—N和NO_3^-—N含量整体上均随着土层深度的增加而逐渐降低,各土层的SOC和NO_3^-—N含量在N2处理最高,而TN和NH_4^+—N含量在N3处理最高。尽管不同氮输入处理并未改变湿地土壤中TN和NH_4^+—N含量的动态变化模式,但随氮负荷增强二者含量均呈增加趋势。不同的氮输入处理明显改变了土壤中SOC和NO_3^-—N的动态变化模式,适量氮输入(N1和N2)明显提高了土壤中的NO_3^-—N含量,过量氮输入(N3)则不利于NO_3^-—N的累积;不同氮输入处理下(特别是N2和N3处理)湿地表层土壤(0—20cm)的SOC含量在7月中旬后远大于N0处理(P<0.05),说明持续的氮输入可能不利于表层土壤中SOC的转化。研究发现,当未来黄河口湿地氮养分达到N1和N2水平时将有利于土壤氮矿化,而这将使得土壤氮养分的供给更为充足;但氮负荷持续增强可能使土壤表层的SOC转化受到抑制,而这将有助于提升土壤的储碳功能。

黄河口不同类型湿地土壤中钒和钴含量的空间分布特征

为研究不同植物群落下湿地土壤钒和钴含量的空间分布特征,利用ICP-MS对2009年5月在今黄河入海口北部的新生湿地区域依据不同植物群落设置9个采样区的土壤进行土壤钒和钴含量的分析。结果表明,尽管钒和钴含量在不同湿地土壤中差异较大,但二者在由陆向海方向潮滩湿地中的分布特征相似,且在水平方向上的变异均为中等变异。在垂直方向上,尽管钒和钴含量在不同类型湿地土壤中大多呈相似波动变化特征,但在同一类型湿地土壤中二者含量的变化趋势基本一致。相关分析表明,湿地土壤的钒钴含量在与铁锰、有机质、粘粒和粉粒含量均呈极显著正相关（P〈0.01）,与砂粒含量呈极显著负相关（P〈0.01）。研究区表层湿地土壤的钒含量范围为72.77～118.40mg/kg,均值为93.06mg/kg;表层钴含量范围为8.94～16.91mg/kg,均值为12.54mg/kg。尽管研究区土壤的钒钴含量低于其全国背景值（112mg/kg和19mg/kg）,但明显高于华北克拉通钒钴含量背景值（78mg/kg和12mg/kg）。黄河口新生湿地区土壤钒钴的富集系数分别为1.19和1.01,为弱程度的富集。研究表明,成土母质决定了湿地土壤中钒和钴含量的空间分布,土壤有机质含量、粒度组成和铁锰含量是影响二者空间分布的主导因素,而植被类型和潮汐对其分布亦具有重要影响。