定量评价人类活动对东北地区沼泽湿地植被NPP的影响

来源 :中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 43次 | 上传用户:xiexinhai
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植被净初级生产力(NPP)是沼泽湿地生态系统功能的重要参数,定量区分气候变化和人类活动对NPP的影响,是全球变化背景下沼泽湿地保护、恢复与管理所面临的关键问题。东北地区是我国沼泽湿地的重要分布区,由于人类活动扰动,沼泽湿地植被净初级生产力变化显著。本文选择中国东北地区沼泽湿地为研究对象,通过实地观测、模型模拟、遥感和GIS分析相结合的方法,开展定量评价人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力的影响研究。依托2000和2010年沼泽湿地空间分布数据,分析东北地区沼泽湿地景观格局与动态特征;基于CASA模型基本结构式和MODIS遥感数据产品等,估算和分析东北地区沼泽湿地植被实际净初级生产力和潜在净初级生产力;探讨沼泽湿地面积变化对沼泽湿地实际植被生产力的影响;基于遥感估算的沼泽湿地潜在和实际净初级生产力,构建人类活动相对影响贡献率指数(RICI),分析东北地区RICI空间格局与年际动态;探讨不同尺度上人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力影响的空间差异。以此从沼泽湿地空间分布变化和未变化两个角度实现人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力影响的定量评价。通过上述研究,以期加强对沼泽湿地生态系统碳收支的理解,为区域沼泽湿地的科学管理、保护与恢复提供科学依据。总结本文的主要研究结论如下:一、东北地区沼泽湿地景观格局与变化受气候差异影响和不同程度人类活动干扰,东北地区沼泽湿地分布具有明显的地域特征;以河流湿地、湖泊湿地为主要类型,沼泽湿地与区域地貌有明显的相关性。东北地区重要湿地分布区沼泽湿地景观特征差异明显,沼泽湿地覆盖率互有差异;大兴安岭地区沼泽湿地景观聚集度高,辽河流域沼泽湿地景观破碎度相对较大。东北地区2000年和2010年沼泽湿地面积分别为6.93万km2和6.72万km2;沼泽湿地覆盖率分别为5.6%和5.4%,明显高于全国平均水平;最大沼泽湿地斑块分布在松嫩平原腹地扎龙湿地区,面积约为0.24万km2;东北地区沼泽湿地保护与恢复效果显著,但退化趋势仍然严峻,2000~2010年间东北地区沼泽湿地新增面积3443km2,损失面积5629km2,整体相对退化3.15%,年损失率为198km2/年,全区沼泽湿地覆盖率下降0.2个百分点;松嫩平原沼泽湿地损失面积最大、三江平原沼泽湿地覆盖率下降最明显、辽河流域沼泽湿地景观破碎度明显增大。二、沼泽湿地植被潜在和实际净初级生产力遥感估算、验证与分析基于MODIS遥感产品,应用CASA模型基本结构式,整合VPM和TEM模型,估算并分析东北地区沼泽湿地植被实际和潜在净初级生产力发现:东北地区沼泽湿地植被潜在和实际净初级生产力空间格局特征明显,潜在净初级生产力主要受气温控制,受不同人类活动干扰类型与强度的影响,实际净初级生产力和潜在净初级生产力有着明显的空间分布特征差异;2000~2010年间,沼泽湿地植被潜在和实际净初级生产力均呈缓慢下降趋势;从年际变化波动情况看,受人类活动影响,实际净初级生产力标准差明显大于潜在净初级生产力;人类活动造成东北地区沼泽湿地植被生产力年损失量为91.8gC·m-2·yr-1。三、定量评价人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力的影响受沼泽湿地面积变化影响,2000~2010年间,东北地区沼泽湿地植被净初级生产力损失量为1.34Pg C·yr-1。东北地区四个沼泽湿地重要分布区均呈现沼泽湿地植被碳总量减少的趋势,其中以松嫩平原沼泽湿地植被生产力变化最大,植被生产力损失0.61Pg C yr-1。11年间,沼泽湿地与耕地间转换造成沼泽湿地植被实际净初级生产力总计减少0.77Tg C·yr-1。受经济发展、城市建设等影响,沼泽湿地与建设用地间转换导致沼泽湿地植被净初级生产力碳总量损失44.3Gg C。人类活动对空间分布未变化区域沼泽湿地植被净初级生产力的影响空间差异明显,人类活动相对影响贡献率指数空间异质性强,且具有明显的地域特征,RICI高值区主要分布在松嫩平原和呼伦贝尔草原区;东北地区多年平均RICI为0.108,东北尺度上人类活动对区域沼泽湿地仍起到负面干扰作用,导致沼泽湿地植被净初级生产力显著减小;2000~2010年间东北地区沼泽湿地RICI在0.074至0.153之间波动,RICI值呈缓慢上升趋势,表明人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力的干扰程度依然在上升,尽管相关湿地保护工作取得了阶段性进展,但是沼泽湿地生境质量下降的趋势仍在继续,湿地生态环境没有得到根本的转变。四、不同尺度上人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力的影响空间差异分析沼泽湿地重要分布区尺度上的RICI的平均值、年际动态及其空间差异,发现:四个沼泽湿地重要分布区受人类活动影响差异明显,2000~2010年间RICI平均值最大的区域是辽河流域(0.278);松嫩平原沼泽湿地RICI呈缓慢下降趋势,说明该区域人类活动对沼泽湿地植被净初级生产力的影响逐步减小,受区域湿地保护与恢复政策影响显著;其它地区沼泽湿地RICI呈上升趋势,人类活动对沼泽湿地的干扰依然严峻。重要湿地自然保护区内沼泽湿地植被净初级生产力仍受人类活动的负面干扰(RICI>0),保护效果仍需加强;受人类活动干扰最大的国际重要湿地是达赉湖湿地自然保护区(RICI为0.495),其保护有效性需重点关注。由于北部山区人口稀少,交通可达性低,南瓮河湿地自然保护区呈现较低的RICI值,受人类活动干扰相对较小;2000~2010年间,扎龙、洪河和双台河口三个湿地自然保护区RICI呈现下降趋势,湿地自然保护区保护效果在提升,其中扎龙湿地提升效果最明显;其它7个国际重要湿地RICI值呈现上升趋势,人类活动干扰仍在加剧,保护有效性需进一步的提升。
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