汉江流域(陕西段)湿地植被结构变化特征及驱动力分析

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汉江沿江滨河湿地受地形地势的影响,呈狭长的带状分布,面积小且斑块化严重。随着社会经济迅速发展,湿地内部景观演变相对剧烈,抗干扰能力减弱,生态功能退化。湿地植被是湿地的重要组成成分之一,是湿地结构稳定性和功能完整性的基础,也是湿地退化和演替最直接的指示物,湿地在不同的演替阶段,植被生长状态及空间分布格局也具有差异。解析植被生长状态变化规律及其驱动因素,阐明植被覆盖度时空异质性和稳定性及其环境响应机制,探究水质与湿地植被的响应关系,对定量解析人类活动对湿地植被的影响具有重要作用,对湿地生态系统保护和修复具有重要意义和价值。本文借助归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度(FVC)表征湿地植被,利用2000-2020年MOD13Q1数据、Landsat遥感影像,结合实地调查数据,采用Sen+MK趋势分析法、MK突变检验法、双向指示种分析法、马尔科夫转移矩阵、变异系数、Pearson相关系数等方法解析植被变化规律,定量分析了汉江流域(陕西段)湿地植被变化特征,探究不同覆盖类型湿地植被的演替方向,解析湿地植被生长状态和覆盖度异质性与降水、水质条件的相关关系。研究结果如下:(1)时间上,研究区在3~5月NDVI显著上升,在9~11月份显著下降。年均NDVI呈上升趋势(R~2=0.753)。空间尺度上,2000-2020年研究区局部出现了显著退化现象,研究区NDVI明显下降面积占比7.70%,略微下降面积占比7.84%。流域上游湿地植被NDVI最大退化面积达区域总面积的73%。流域下游湿地NDVI最大退化面积为区域的61%。(2)典型研究区植被盖度分区图显示湿地植被沿河流垂直方向呈梯度分布,随距河流距离增大植被盖度逐渐增大。较为弯曲的沿河岸边及支流和干流交汇处植被盖度类型多样。(3)流域上游典型研究区植被盖度分区图中低盖度植被占比呈现平缓的上升趋势,由12.99%增大到18.86%。低植被覆盖度区域处于重度波动,变异系数为0.34。流域上游典型研究区内中低和中高盖度植被净变化量分别为区域面积的-4.60%和-3.42%,所以在2000-2020年退化具体表现可能为酸模叶蓼群落、狗牙根+钻叶紫菀群落、芦苇群落等中低和中高盖度植被减少,减少的面积占研究区总面积的8.02%。(4)流域下游典型研究区内2000-2005年低盖度区域和高盖度植被面积均增加,中低盖度植被变化为重度波动(r=0.43)。2000-2005年湿地植被面积下降,下降了流域下游典型研究区面积的4.01%。2000-2020年中高盖度植被净变化量为区域面积的-2.82%,退化主导的植被群落可能为小蓬草、芦苇群落等中高盖度植被。(5)气候和人类活动均会对流域上游植被月际生长状态变化产生显著影响,农业活动对流域上游典型研究区湿地植被生长有抑制作用,降雨量和气温的增大对湿地植被生长有促进作用。人类活动是湿地植被生长状态年际变化和湿地植被结构变化的主要驱动力。人为排污活动增强对中低盖度植被(如酸模叶蓼群落、狗牙根+钻叶紫菀群落)和中高盖度植被(芦苇群落)生长有抑制作用。(6)流域下游湿地植被NDVI月际变化与降雨量、粪大肠杆菌呈显著正相关关系(P≤0.05),降雨量增大植被生长有促进作用,产生有机物和无机盐污染的人类活动对湿地植被有显著抑制作用。人类活动也是湿地植被生长状态年际变化和湿地植被结构变化的主要驱动力,有机污染物的排放对中高盖度植被如小蓬草群落生长有促进作用,对其他植物群落起抑制作用。综上所述,汉江流域(陕西段)湿地植被沿河流垂直方向呈梯度分布,较为弯曲的沿河岸边及支流和干流交汇处植被多样性较高。流域上游典型研究区内植被退化主导的植被可能为酸模叶蓼群落、狗牙根+钻叶紫菀群落、芦苇群落等中低和中高盖度植被,流域下游典型研究区退化主导的植被可能为小蓬草、芦苇等群落等中高盖度植被。气候和人类活动均会对典型研究区植被月际生长状态变化产生显著影响,农业活动对流域上游典型研究区湿地植被生长有抑制作用,降雨量和气温的增大对湿地植被生长有促进作用。人类活动是湿地植被生长状态年际变化和植被结构变化的主要驱动力。有机污染物的排放对中高盖度植被如小蓬草群落生长有促进作用,对其他植物群落起抑制作用。
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