若尔盖高原湿地生态退化遥感监测及其驱动力定量分析

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若尔盖高原湿地是中国第一大高原沼泽湿地,也是世界上最大的泥炭沼泽,对黄河上游的水源涵养与补给及生态平衡的维持起着极其重要的作用,此外对全球气候与环境变化有着非常紧密的联系。由于气候变化以及人类不合理的利用,导致湿地面积减少、生态系统结构破坏、功能衰退甚至丧失,湿地面临严重的生态问题,对若尔盖高原湿地退化的研究越来越受到重视。本文以若尔盖高原湿地为研究对象,基于Landsat数据,利用面向对象方法自动提取了2000-2015年研究区湿地信息。从面积变化、结构变化、功能变化三个方面,对2000-2015年若尔盖高原湿地生态退化过程进行了遥感监测。利用层次分析法,建立了基于湿地面积变化率、景观分维数、景观破碎度、植被生物量和植被覆盖度等五个指标的湿地退化综合指数,从研究区、县和重点乡镇三个层次对湿地退化程度进行分析评价。结合研究区耕地面积、人口、牲畜量、GDP等社会经济数据和年降水量、温度、风速等自然因素数据,综合主成分分析和灰色关联分析结果,确定驱动湿地退化的主导因素。本研究得到的主要结论如下所示:(1)面向对象分类方法中,30和60分别为本研究的最优分割尺度和合并尺度,利用支持向量机的分类精度高于K邻近法,总体精度达到93.1%,Kappa系数为88.9%。草地为研究区内第一大土地利用类型,其次为林地和湿地,平均占地面积比分别为70%、16.8%、9%。(2)面积变化上,与1990S湿地面积相比,研究区湿地总面积在2000-2015年都是减少的;四县四个阶段中出现湿地面积变化率为负值的频率达到87.5%;18个乡镇中出现湿地面积变化率为负值的频率则为85%。2010年湿地减少现象最为严重,湿地平均变化率为-35.8%;空间尺度上,红原县湿地面积变化率平均值最小,为-37.8%。(3)结构变化上,利用主成分分析法,优选出分维数、景观破碎度两个指标作为描述若尔盖高原湿地景观变化的指标。时间变化上,不同层次景观分维数变化趋势相同,2000年分维数偏小,2005年和2010年分维数基本持平,分维数增加,受干扰程度缓解,2015年产生低值,干扰程度加剧;若尔盖县和红原县的分维数要小于同期的玛曲县和阿坝县。景观破碎度的变化趋势和景观分维数近似。从结构变化层次上,若尔盖高原湿地在2000-2015年都受到不同程度人为的干扰。(4)功能变化上,从空间分布来看,研究区内东北部湿地产草量单产通常要高于南部地区,高产量主要集中在若尔盖县和玛曲县部分区域。2000年表现为低值,2005年和2010年基本持平,好于2000年,2015年则降低,植被状况变差。研究区内湿地植被覆盖度情况表现平稳,没有出现恶化现象的特殊年份。从功能变化层次上,并不能明显的表现出若尔盖高原湿地退化的变化情况。(5)从整个研究区来看,2000年、2005年、2010年、2015年四阶段湿地退化等级分别为轻度退化、中度退化、轻度退化、轻度退化,2005年湿地退化最为严重。四县中湿地退化表现为不同的发展趋势。若尔盖县湿地退化表现为“明显逆转”,玛曲县湿地退化则是“严重发展”。红原县湿地退化表现为由“严重发展”到“逆转”的过度趋势,阿坝县则是由“严重发展”变化到“明显逆转”,变化显著,变化拐点都为2010年。从18个重点乡镇来看,2000-2015年若尔盖高原湿地退化发生由东北部向西南方向发展的变化过程。(6)人口和牲畜量增加为湿地退化主要的社会经济驱动因素;自然因素中,风速变化和年降水量对湿地退化贡献率较大。
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