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本文结合长时间序列数据,应用模糊数学中隶属度函数的方法,评价了三江平原农作物生产与沼泽湿地协调发展水平,为两者的和谐共存提供了依据。同时,通过全面分析三江平原沼泽湿地空间分布与自然环境因子之间的相关关系,探讨三江平原沼泽湿地空间分布的动态变化过程,揭示了在自然因素和人为因素驱动下,三江平原沼泽湿地分布的空间规律,并以此为理论基础,利用GIS空间分析方法,构建退耕还湿空间决策模型,进行三江平原退耕还湿空间决策分析。通过以上研究得出了以下结论:
1.随着三江平原农业生产的发展,农作物播种面积与农作物生产效益呈现波动增加的趋势,农作物播种面积的变化是农作物生产效益发生变化的直接原因。同时,三江平原沼泽湿地面积和效益一直处于下降状态,人类的农垦活动是沼泽湿地减少的根本原因。20世纪60年代中期的农作物生产和沼泽湿地环境是比较协调的。该时期三江平原农作物播种面积为1.58×106hm2,沼泽湿地面积为2.82×106hm2。此结果可以作为三江平原沼泽湿地恢复程度的一个参考标准。按高产水平计算,三江平原可提供1.11×107t粮食,而三江平原的生物种类可以恢复到建国初期的95%。随着开垦年限的增加,三江平原各县(市)农作物生产效益的变化趋于稳定,且各县(市)之间农作物生产效益差异减小,而沼泽湿地效益在各县(市)间差异增加,三江平原农作物生产与沼泽湿地协调发展水平存在明显的空间差异。
2.52 a来,三江平原沼泽湿地面积不断减少,由1954年的353×104 hm2减少至2005年的81×104 hm2;分布在沼泽土上的沼泽湿地面积占三江平原沼泽湿地总面积的比例由1954年的37.8%增加至2005年的58.4%,6个时期平均而言,有51.2%的沼泽湿地分布在沼泽土上,24.6%分布在白浆土上;低河漫滩上的沼泽湿地面积占三江平原沼泽湿地总面积的比例由1954年的42.5%增加至2005年的64.7%,6个时期平均而言,有57.2%的沼泽湿地分布在低河漫滩上,21.3%分布在高河漫滩上;沼泽湿地主要分布在<60 m高程上;0°~1°的坡度范围内,几乎分布了三江平原所有的沼泽湿地;坡向对沼泽湿地分布的影响不大;近年来沼泽湿地主要分布在距离河流0~1 km的河漫滩上;湖泊周围的沼泽湿地分布变化很小。
3.应用遥感和GIS技术确定退耕还湿的数量及其空间分布是可行的。首先,将低产的耕地数据与地貌类型、土壤类型、高程、河流缓冲区、现有沼泽湿地缓冲区等栅格指标进行叠加分析。再次,利用各指标构建了基于GIS的一级、二级退耕还湿决策模型及其空间复合模型,并得到一级、二级退耕面积分别为525652 hm2、194029 hm2,分别为现有耕地总面积的8.76%和3.23%。最后,将其分别与研究区行政区数据进行空间叠加统计分析,得到各县级行政区退耕还湿情况。
4.对退耕还湿空间决策模拟结果进行评价,结果表明:三江平原的农作物生产与沼泽湿地协调发展水平值从退耕还湿前的0.5002增加到退耕还湿后的0.6157,三江平原43.48%的县(市)其协调发展水平有了不同程度的提高;退耕还湿后耕地作为三江平原优势景观的地位下降,沼泽湿地最大斑块面积增加,斑块聚集程度的加大,还湿后的景观格局更有利于沼泽湿地生态功能的发挥,91.2%的一级退耕还湿区在1954年属于沼泽湿地,一级退耕区恢复成湿地的可能性很大;三江平原典型区野外考察说明退耕还湿是可行的,三江平原沼泽生态试验站上不同弃耕年限的弃耕地说明了这一点,三江国家级自然保护区边界区的景观考察说明距离河流较近的河漫滩地,进行湿地恢复的潜力巨大。