【摘 要】
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河漫滩湿地是人类宝贵的自然资源,具有调节区域生态和环境的功能,为人类提供了不可替代的直接或者间接的服务。近年来,由于受到全球性气候变化和人类活动干扰的共同影响,导致河漫滩湿地生态环境遭到严重的干扰和破坏,湿地退化问题成为生态环境可持续发展的重大挑战。本研究以海拉尔河下游段河漫滩湿地为典型研究区,采用遥感与信息技术相结合的方法,对河漫滩湿地林草资源在时间和空间尺度的演变规律进行了研究。主要研究结果如
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河漫滩湿地是人类宝贵的自然资源,具有调节区域生态和环境的功能,为人类提供了不可替代的直接或者间接的服务。近年来,由于受到全球性气候变化和人类活动干扰的共同影响,导致河漫滩湿地生态环境遭到严重的干扰和破坏,湿地退化问题成为生态环境可持续发展的重大挑战。本研究以海拉尔河下游段河漫滩湿地为典型研究区,采用遥感与信息技术相结合的方法,对河漫滩湿地林草资源在时间和空间尺度的演变规律进行了研究。主要研究结果如下:(1)针对研究区气候变化对河流径流影响不明的问题,提出“气候-径流”的关联机制。建立M-K突变检验算法模型,并计算研究区四季、年际温度、降雨变化以及年际径流变化特征。结果表明:研究区年均温度-0.29℃、降雨量364.57mm、径流32.47×10~8m~3,均呈下降趋势;“气候-径流”存在驱动关联机制,年均温度下降,导致海拉尔河地区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,年降雨减少,导致夏秋季的径流延迟,影响河流对河漫滩的湿地水份供应。(2)针对河漫滩湿地发育区域地形条件复杂、水体形态多样、现有水体提取算法解决复杂水体提取精度较低的问题,本研究基于6种水体指数结合大津算法(OTSU算法)对复杂水体区域进行水体提取研究,以实现河漫滩区域水体的高精度识别提取。结果表明:6种水体指数与大津(OTSU)算法结合在识别不同目标水体表现的能力不同,水体提取总体精度在86.12%-97.85%之间,MNDWI水体指数提取水体综合效果最好,且精度较高便于计算。(3)针对河漫滩湿地淹没状态普遍依靠遥感影像解译获得,但遥感影像提取的淹没状态研究成果未考虑径流影响的问题,提出淹没保证率WIGR(Water Inundate Guarantee Rate)概念及算法模型,计算获得WIGR不同淹没区域并分析影响淹没状态的因素。结果表明:WIGR算法完善了光谱指数与水文数据之间的关系;径流突变前、后淹没保证率区域总面积不同,径流突变前WIGR覆盖区域总面积158.42km~2,径流突变后WIGR覆盖区域总面积171.37km~2;降雨对河流的径流量进行调节,影响河流对河漫滩的湿地水份供应,进而影响河流淹没保证率;WIGR随着距离河岸的远近而分布不同;人类活动与周围的生态系统相互作用,对河漫滩湿地的发育和改变产生深远影响。(4)针对河漫滩湿地植被种类丰富且转化频繁的问题,提出并开发植被数字变化检测模型。结果显示:植被数字变化检测模型算法可以实现河漫滩湿地植被变化的时空监测;湿地在1987-2019年之间裸土面积:增加1.08km~2,草地面积:减少13.17km~2,林地面积:增加15.91km~2;研究区生态系统均较为依赖海拉尔河的径流补给及周期性洪水,水源补给较为充分区域,草本植物逐渐向灌丛林地植物变化;水源补给欠缺区域,生态系统逆向变化,出现植被变化为裸土等情况。(5)针对气候变化背景下,河漫滩湿地淹没状态对植被的影响不明的问题,提出“气候-淹没状态-植被变化”的相关关系,讨论在不同频率WIGR覆盖区域下NDVI的空间分布及变化。结果表明:不同WIGR覆盖区的NDVI值存在规律性,高(61-80%)WIGR覆盖区NDVI值高于极低(0-20%)WIGR覆盖区NDVI值,高(61-80%)WIGR覆盖区植被发育良好,且该区域植被覆盖类型不同于极低(0-20%)WIGR覆盖区;不同WIGR覆盖区域对植被影响不同,低(21-40%)、极低(0-20%)WIGR覆盖区林、草地相互之间变化明显,高(61-80%)WIGR覆盖区植被变化稳定;“气候-淹没状态-植被变化”存在相关关系,气候变化对径流产生影响,河水出槽次数减少,不同淹没保证率都会受到影响,进而影响植被种类之间的变化。综上所述,本研究揭示了海拉尔河下游段河漫滩湿地植被(林地、草地)近30年来的时空动态分布规律,并定量分析了淹没状态对区域内植被的影响,阐明了“气候-淹没状态-植被变化”的相关关系。根据本研究结果建议以极低(0-20%)WIGR区域为边界,建立相应的湿地保护区,以上结论对于海拉尔地区湿地资源管理、保护、恢复工作可提供理论参考。
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