【摘 要】
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黄河三角洲位于山东省渤海之滨,黄河在这里入海,形成了世界典型的滨海河口湿地,具有重要的生态区位优势和保护价值。但近年来由于全球气候变化和人类活动干扰,黄河三角洲湿地退化加剧,其景观生态环境面临严重威胁。为此,亟待全面从多尺度探讨黄河三角洲湿地景观格局及生态环境演变规律,为湿地生态系统的健康可持续发展提供科学合理的决策。多尺度的景观生态分析有助于揭示黄河三角洲湿地景观结构的复杂性和变异性,对厘清景观
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(No.41801308);
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黄河三角洲位于山东省渤海之滨,黄河在这里入海,形成了世界典型的滨海河口湿地,具有重要的生态区位优势和保护价值。但近年来由于全球气候变化和人类活动干扰,黄河三角洲湿地退化加剧,其景观生态环境面临严重威胁。为此,亟待全面从多尺度探讨黄河三角洲湿地景观格局及生态环境演变规律,为湿地生态系统的健康可持续发展提供科学合理的决策。多尺度的景观生态分析有助于揭示黄河三角洲湿地景观结构的复杂性和变异性,对厘清景观生态的尺度效应有重要的理论意义,对促进黄河三角洲湿地生态系统实现跨尺度分级管理有重要的现实意义。基于上述背景,本文以2000-2022年六期Landsat影像为基础,对黄河三角洲湿地进行精细化制图。在分类专题图的基础上,选取21个景观指数,探讨研究区全局、县域和乡镇不同尺度下的景观指数粒度响应,确定各尺度的最佳粒度,并基于此进行多尺度景观格局动态变化分析。最后从生态系统服务价值和生态风险评价两方面展开黄河三角洲湿地多尺度生态环境评价,并探究二者的空间相关性分布。主要研究工作如下:(1)提出了一种结合分层分类和特征优选的分类模型。黄河三角洲湿地类型复杂,边界较难区分,本文对遥感影像进行基于继承的多尺度分割,确定不同地类的最佳分割尺度。后根据不同年份遥感影像特征制定不同的层次分类框架,首先通过阈值区分大类,再利用递归特征消除和交叉验证(RFECV)的方法选取不同地类的最优特征,最后利用随机森林进行湿地景观分类。各年份分类精度稳定在89%-92%,并通过对比实验证明了本文分类方法在黄河三角洲湿地的适用性。(2)基于不同尺度下的景观指数粒度响应推算了各尺度的适宜粒度阈值,并基于此分析了黄河三角洲湿地多尺度景观格局变化。本文选取面积-边缘指标,形状指标,聚散性指标和多样性指标下的共21个景观指数,探讨了黄河三角洲垂直等级上全局、县域和乡镇不同尺度下的景观指数粒度响应,筛选出敏感度高的景观指数,通过定性观察第一粒度域和定量计算最大曲率点确定全局、县域和乡镇尺度下的适宜粒度分别为100m、90m、60m。证明了不同尺度下景观指数变化范围和速度存在差异,尺度变小时聚散性和多样性指标多呈降低趋势。在此基础上展开黄河三角洲湿地多尺度景观格局动态变化分析,结果表明景观破碎度和多样性呈北高南低、东高西低的趋势,22年内天然湿地减少明显,景观空间格局趋向分散,人工湿地面积增加,景观格局趋向聚集分布。滨海区县和乡镇的景观破碎度和多样性均显著高于内陆地区。(3)基于格网、县域和乡镇尺度,从生态系统服务价值和生态风险两方面核算了黄河三角洲湿地2000-2022年的多尺度生态环境变化,并分析了格网和乡镇尺度下二者的空间相关性。结果表明不同尺度下的生态系统服务价值和生态风险格局既有相似又有差异,格网尺度和乡镇尺度的空间分布规律更相似,为制定适合各尺度的生态发展规划提供参考依据。同时定量化分析了生态系统服务价值和生态风险结构的时间变化,发现黄河三角洲湿地生态系统服务价值总量增加,大多来源于人工湿地的效益,但天然湿地价值量呈下降趋势。生态保护措施初见成效,高生态风险区域有所减少,但较低风险区向中风险和较高风险区转移明显。高价值-高风险区域多分布在海岸带地区,这里天然湿地和人工湿地错杂分布,既是研究区服务价值的主要供给区,也是应重点防范的高风险区。
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