基于特征尺度的洞庭湖湿地景观格局动态及稳定性分析

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洞庭湖流域内湿地类型多样,包含高山沼泽、河流、水库、塘坝以及湖泊湿地,具有巨大的生态服务价值。长期以来,由于人类活动干扰、自然环境变化等多方面因素影响,洞庭湖生态环境持续恶化,具体表现为湿地面积不断缩减、湿地干旱化愈趋明显、水污染持续加重、生物多样性下降等,开展洞庭湖湿地景观时空变化及稳定性研究对湿地的保护和恢复具有重要意义。本文以洞庭湖为研究对象,利用多源影像数据并结合湖区植被物后特征和水位信息提取洞庭湖湿地植被数据,应用景观生态学和地统计学等理论与方法分析了基于特征尺度的洞庭湖湿地景观格局、景观稳定性时空变化特征及驱动因子变化特征。得到以下结论:(1)洞庭湖湿地优势景观是芦苇地、水域和泥滩地;在2015-2020年间,芦苇地面积增加了约180 km~2,湖草地面积减少了约89 km~2,林地减少了约190 km~2,水域和泥滩地面积在700-800km~2波动;从空间分布上看,水域和泥滩地具有较好的连通性,构成了洞庭湖湿地景观的自然廊道;芦苇地和湖草地分散分布在景观中;林地主要分布在西洞庭湖和南洞庭湖;萌发林主要分布在南洞庭湖。(2)洞庭湖湿地景观水平特征粒度域是90m-100m;在景观类型水平上,湖草地的特征粒度是70m,水域和泥滩地的特征粒度为90m,林地的特征粒度为90m,芦苇地的特征粒度是90m,萌发林没有明显的特征粒度;在90-100m的粒度域内,洞庭湖湿地景观破碎化程度、边缘对比度、景观斑块团聚程度和景观空间格局复杂度显著降低,说明“专项行动”对洞庭湖景观生态环境的改善起到了积极作用。(3)空间幅度1500m,空间粒度90m是洞庭湖湿地景观稳定性的特征尺度,在该尺度下,湿地景观稳定性呈“U”型变化,其中,在2015-2018年间持续下降,而从2018-2020年呈增加趋势;从空间上看,洞庭湖湿地景观稳定性的空间分布差异性大,整体呈东部景观稳定性高于西部,北部景观稳定性高于南部的特点;东洞庭湖国际重要湿地景观稳定性高值区分布面积最广,而且大部分集中在中部和南部,北部和西部稳定性高值区呈零星分布特点;南洞庭湖国际重要湿地的西南部景观稳定性较高;西洞庭湖国际重要湿地整体景观稳定性较低。(4)在2015-2018年间,地区生产总值、年均气温、第一产业占GDP的比重和人均GDP对洞庭湖湿地景观稳定性的解释力较强,解释力均大于0.3;在2019-2020年间,年均气温、地区生产总值、高程和年均降水量对洞庭湖湿地景观稳定性的解释力较强,解释力均大于0.3;当因子交互后,2015年月降水量和年均气温的交互,坡度和地区生产总值的交互以及地区生产总值和年均降水量的交互对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值均为0.65,2016年地区生产总值和第二产业占GDP的比重交互后对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值为0.77,2017年地区生产总值和年均气温的交互对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值高达0.83,2018年地区生产总值和年均降水量的交互作用对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值为0.73,2019年年均气温和坡度的交互作用对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值为0.77,在2020年,年均气温和高程的交互作用对湿地景观稳定性的解释力最强,其q值为0.76。
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