江苏盐城滨海湿地珍稀水禽栖息地遥感监测

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiuluoyanyu1986
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栖息地转变和生物入侵是引起生物多样性变化的两个主要人为因素。珍稀物种保护成功与否,取决于人们对其与栖息地关系的理解。对于栖息在很难进入的广袤湿地的稀有或濒危物种而言,基于野外调查数据的传统概率模型,很难理解物种与栖息地之间的关系。遥感为这种研究提供了重要的信息来源。   江苏盐城国家级自然保护区(简称“盐城保护区”)是我国最大的滨海湿地类型保护区,是世界“易危”黑嘴鸥(Larus saundersi)的重要繁殖地和“濒危”丹顶鹤(Grus japonesis)的重要越冬地。近二十多年来,滩涂开发和外来物种互花米草(Spartina alterniflora)的入侵,使盐城滨海湿地面临严重减少和退化的威胁。本研究借助先进的遥感和地理信息系统技术,运用景观生态学原理,系统分析1992-2007年间江苏盐城滨海湿地生态环境演变及驱动因素,探讨外来物种互花米草的扩张对滨海湿地生态环境的影响。同时,结合鸟类种群生态学和保护生物学理论,根据两个目标物种的地面调查数据,定量反演黑嘴鸥繁殖栖息地植被覆盖度特征,科学揭示丹顶鹤越冬栖息地多尺度特征及其生态响应过程。并基于此,评价现有保护区功能区划的合理性。主要研究结论如下:   1、1992-2007年间,江苏盐城滨海自然景观面积下降73518hm2(12.63%)。碱蓬(Suaeda glauca)滩、芦苇(Phragmites communis)滩及草滩等自然湿地景观保留率偏低,向人工景观大面积转移,斑块数量下降,平均规模缩小,总周长减少,分维数降低,野生动物栖息地空间持续萎缩,破碎化程度增大。   2、1992-2007年间,江苏盐城滨海湿地互花米草面积由3561hm2增加至14491hm2,增幅达306.94%。其中,现盐城保护区核心区的互花米草面积由1992年的597hm2增长到2007年的2814hm2,年增幅达24.74%。研究期间,互花米草空间分布格局由初始的河口地带零星斑块逐渐演变为连续带状,并扩展到射阳河口至梁跺河口之间的滩涂外围;互花米草的斑块重心向东南方向移动,平均斑块面积先增(1992-2002年)后降(2002-2007年),最大斑块指数及面积加权临近度指数逐年递增,斑块形状趋向规则化。   3、黑嘴鸥是依赖碱蓬群落集群繁殖的水鸟。采用非等密度亚像元模型反演核心区碱蓬植被覆盖度信息,结果表明1992-2007年间研究区内碱蓬滩面积由4772.3hm2减少到4062.2hm2;其覆盖度均值由1992年的27.6±3.8%增长到2002年的35.4±2.0%,至2007年达到53.1±4.5%。结合2002和2007年黑嘴鸥巢址GPS点,提取对应年份其巢址碱蓬盖度均值分别为35.08%±4.8%和37.58%±7.6%。结合水源和干扰距离等因子,叠加分析表明核心区黑嘴鸥适宜繁殖栖息地面积由1992年的2063.1hm2小幅增加到2002年的2158.0hm2(4.6%),到2007年间大幅减少到1723.1hm2(-20.2%),年降幅为86.97hm2/a,并预测研究区黑嘴鸥适宜繁殖栖息地将在19.8年后全部消失。   4、丹顶鹤越冬栖息地斑块尺度上,2000和2009年均具有形状规则,聚集度高,斑块核心面积大的特点。景观尺度上,基于“出现点”和“非出现点”的逻辑斯蒂克回归和基于丹项鹤丰富度的线性回归模型在各尺度下均有意义,且精度较为理想;但仅破碎化变量以不同形式进入线性回归模型。景观核心面积百分比、最大斑块指数、最大形状指数和斑块占景观面积百分比等4个指数多出现<2000m的尺度两种模型中,而边界密度指数则在≥2000m尺度的两种模型中出现。所不同的是,破碎化指数在大尺度下对丹顶鹤出现的预测能力更强。相反,在小尺度下该变量对其丰富度的预测能力更强。2009与2000年相比,丹顶鹤栖息斑块面积萎缩,边界趋向规则,破碎化程度加剧;丹顶鹤的出现和丰富度与人工栖息地(麦田和养殖塘)破碎化变量的相关性降低。这些变化与盐城湿地景观格局变化,特别是自然湿地的破碎化密切相关。   5、盐城保护区丹顶鹤数量由1999年的1128只下降到2009年465只,但其幼鸟比例无显著变化,且高于处于增长状态的日本留居种群。缓冲区和实验区的栖息地改变,导致了湿地质量的减少和退化,越冬丹顶鹤数量显著减少。其中1992-2002年间,缓冲区利用人工湿地越冬的丹顶鹤数量呈现增加;2002-2009年间,因麦田转变为棉田导致鹤类数量剧减。1992-2009年,核心区内丹顶鹤数量基本维持稳定,可能与保护区拥有核心区的土地所有权,导致一些人工湿地仍保留着自然湿地的特性。截至2009年,保护区自然湿地面积仅占整个保护区面积的10.8%,其中86.5%为互花米草群落和泥质滩涂,并不适宜越冬丹顶鹳栖息。同时,对核心区和缓冲区的人工湿地,提出了一些有效的管理措施,为鹤类和其它水鸟创造良好的栖息环境;并建议加强保护和恢复一些重要自然湿地,以维持该地区湿地生态系统的完整性。   6、利用2009年江苏盐城越冬丹项鹤和繁殖黑嘴鸥适宜栖息地空间分布数据,借助GIS空间分析技术,确定了保护区珍稀水禽优先保护单元,主要分布在核心区、缓冲区的芦苇公司和射阳盐场,以及实验区的双灯和梁垛河南。结合现有功能区划,建议加强对位于实验区的双灯和梁垛河南的滩涂湿地的管理,特别禁止对梁垛河南新生滩涂的围垦和开发。   综上所述,本论文利用遥感和地理信息技术,结合目标物种地面调查数据,丰富和发展了3S技术在鸟类栖息地研究中的方法和应用。如植被盖度遥感反演方法,为依赖特征植被繁殖的鸟类栖息地动态监测提供重要参考;长时间序列多尺度研究鸟类栖息地特征和变化,为揭示濒危鸟类的生态响应机理提供科学依据。研究结果,均为其珍稀水禽栖息地的管理、恢复和重建提供实践依据,对于区域生物多样性保护具有十分重要的科学意义和应用价值。
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