全 文 ：基于空间分析的东北地区湿地优先恢复*
董张玉1,2 摇 刘殿伟1**摇 王宗明1 摇 任春颖1 摇 汤旭光1,2 摇 贾明明1,2 摇 汪摇 燕3
( 1中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春 130012; 2中国科学院大学, 北京 100049; 3安徽省地质调查院, 合肥
230001)
摘摇 要摇 以 GIS / RS为技术手段,从景观结构因子、河流及道路密度、湿度指数、地貌条件、耕
地生产力 5 方面对东北地区湿地恢复潜力进行空间分析,确定了东北地区湿地恢复的优先、
次优先区域,并利用农作物生产与湿地协调发展指数、景观指数验证恢复效果.结果表明: 东
北地区湿地优先恢复面积为 1. 78伊106 hm2,其中,耕地和草地为主要的恢复类型,占优先恢复
面积的 96. 7% ,主要位于东北部的三江平原和中部的松嫩平原;次优先湿地恢复面积为
1. 03伊106 hm2 .经过优先、次优先湿地恢复,东北地区湿地面积将在现有湿地面积的基础上提
高 37郾 4% .湿地恢复后,研究区农作物生产与湿地协调发展水平值从恢复前的 0. 539 增加到
恢复后的 0. 733,湿地景观格局更有利于沼泽湿地生态功能的发挥.说明基于空间分析制定的
东北地区湿地恢复方案是可行的,可为东北地区湿地恢复的实施和生态环境的改善提供数据
支持.
关键词摇 湿地恢复摇 恢复效果评价摇 景观格局摇 中国东北地区
文章编号摇 1001-9332(2013)01-0170-07摇 中图分类号摇 TP79摇 文献标识码摇 A
Wetlands of priority restoration in Northeast China based on spatial analysis. DONG Zhang鄄
yu1,2, LIU Dian鄄wei1, WANG Zong鄄ming1, REN Chun鄄ying1, TANG Xu鄄guang1,2, JIA Ming鄄
ming1,2, WANG Yan3 ( 1Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology, Chinese Acade鄄
my of Sciences, Changchun 130012, China; 2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing
100049, China; 3Anhui Institute of Geological Survey, Hefei 230001, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2013,24(1): 170-176.
Abstract: By using GIS / RS technology, and from the aspects of landscape structure, river鄄 and
road densities, wetness index, geomorphology, and cultivated land productivity, a spatial analysis
was made on the potentiality of wetland restoration in Northeast China, with the regions of priority
and secondary priority restoration wetlands determined. Then, by using the coordinated develop鄄
ment index of crop production and wetland as well as the landscape indices, the wetland restoration
effect was verified. In Northeast China, the wetland area of priority restoration was 1. 78伊106 hm2,
among which, farmland and grassland were the main types for restoration, accounting for 96. 7% of
the total, and mainly located in the Sanjiang Plain in the northeastern part and the Songnen Plain in
the central part of Northeast China. The wetland area of secondary priority restoration was 1. 03伊106
hm2 . After the restoration of the wetlands, the wetland area in Northeast China would be increased
by 37. 4% , compared with the present wetland area, and the value of the coordinated development
index of crop production and wetland would increase from 0. 539 before restoration to 0郾 733 after
restoration. The landscape pattern would be more benefit to the performance of the ecological func鄄
tions of the wetlands. This study revealed that the restoration scheme of the wetlands in Northeast
China based on spatial analysis was practicable, which could provide data support for the implement
of wetland restoration and the improvement of ecological environment in Northeast China.
Key words: wetland restoration; evaluation of restoration effect; landscape pattern; Northeast China.
*国家重点基础研究发展计划项目(2012CB956103)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050101)和国家水体污染控制与治理科技重大
专项(2012ZX07207鄄004)资助.
**通讯作者. E鄄mail: liudianwei@ neigae. ac. cn
2012鄄05鄄29 收稿,2012鄄10鄄26 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 1 月摇 第 24 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2013,24(1): 170-176
摇 摇 过度开发和利用导致全球性的湿地消失和退
化,引发了严重的生态危机和社会问题,因此,结合
自然与人工手段实现湿地恢复迫在眉睫[1-4] . 湿地
恢复指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿
地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能以及
相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作
用[5-6] .东北地区湿地是中国最大的湿地集中区,具
有很好的典型性和代表性,但建国以来的开发建设
使东北地区的湿地面积大幅减少、湿地生态系统严
重退化,引发了气候变干、地下水位下降、土壤退化
和肥力耗竭、动植物资源减少、环境污染加剧等一系
列的区域性环境问题[7-8] .近年来,遥感、GIS 技术的
迅速发展,为研究地球表面各种空间信息提供了良
好的手段. 在湿地恢复理论的基础上,以遥感、GIS
的空间分析为技术手段,探索东北地区湿地的恢复
方案,对于东北地区生态环境的改善具有重要意
义[9-11] .
国内外学者根据环境需求,结合相关湿地的恢
复工程及其目标,对湿地恢复开展了一系列的研究.
如张明祥等[12]基于实地条件,采用自然湿地恢复模
式对河南郑州黄河自然保护区湿地恢复进行了分
析;崔丽娟等[13]从湿地生物链角度探讨了湿地恢复
手段;Lin等[14]以 GIS 为技术手段设计了一种湿地
恢复空间决策模型,但未予以验证;黄妮等[15-16]从
土地利用、环境背景等方面对东北地区退耕还湿决
策进行了分析;Richardson 等[17]从改善水质的角度
对湿地恢复进行探索,结果表明,通过湿地恢复手段
改善区域水质效果较好;Wagner 等[18]和 Gardner[19]
对湿地恢复也进行了相关研究. 以往的研究对湿地
恢复的进一步探索起到了重要的推动作用,但普遍
存在以下问题:首先,虽然开展了湿地恢复研究,但
均是比较定性的分析,没有系统性定量研究湿地恢
复;其次,未充分利用 GIS强大的空间分析能力从不
同角度综合制定湿地恢复决策;再有,均侧重于对单
一景观类型进行湿地恢复潜力进行探索,未能从区
域景观类型的整体空间结构进行分析;另外,相关研
究虽然提出了具体的湿地恢复方案,但没有对湿地
恢复分析的有效性进行验证. 本文在前人研究的基
础上,采用空间分析手段制定东北地区湿地恢复的
优先、次优先恢复方案,并分别从农作物生产与湿地
协调发展、景观格局两方面验证湿地恢复的可行性,
为东北地区湿地恢复的宏观规划和实施提供借鉴.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
本研究区域 ( 38毅 40忆—53毅 30忆 N, 115毅 05忆—
135毅02忆 E)包括黑龙江省、吉林省、辽宁省以及蒙古
的 4 个盟,位于我国大陆的东北部,地处亚欧大陆东
缘,东自乌苏里江,西至蒙古,北起黑龙江,南抵辽东
半岛.该区东、西、北 3 面分别环列长白山和大、小兴
安岭,中间向南为广阔的东北大平原.该区属温带大
陆性季风气候,冬季寒冷,夏季温度不高;降水量东
西部差异较大,东部地区年降水量 400 ~ 700 mm,西
部地区仅 250 ~ 400 mm;从南向北具有暖温带、温带
和寒温带的热量变化,自东向西具有湿润、半湿润和
半干旱的湿度分异,形成了独特的植被分布格局.东
北地区湿地分布差异较大,主要分布于东北部的三
江平原以及中部的平原地区,少数分布于森林地区.
东北以其独特的气候条件、地区差异,成为全球变化
研究的敏感区域之一,该区也是我国综合经济发展
水平较高的重要经济增长区域[20] .
1郾 2摇 数据来源及预处理
东北地区 2005 年土地利用数据源于中国科学
院东北地理与农业生态研究所,由 TM 与中巴资源
卫星 CBERS遥感影像经人工目视解译得到,将区域
内 25 种二级土地利用类型按照分析需求进行合并,
最终得到 7 种一级土地利用类型,分别为林地、草
地、湿地、水体、居民点、耕地和其他,经过野外采样
点验证,得知东北地区各土地利用类型的总体精度
为 88% ,满足本研究需要.由表 1 可以看出,林地和
耕地是区域内的主要地物类型,其面积分别为
5郾 08伊107 和 3郾 85 伊 107 hm2, 占区域总面积的
54郾 8% ,林地主要分布于大、小兴安岭和长白山地
区,耕地分布于整个东北区域,主要集中在三江平原
图 1摇 研究区域示意图
Fig. 1摇 Sketch map of the study area.
1711 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 董张玉等: 基于空间分析的东北地区湿地优先恢复摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 2005 年中国东北地区土地利用数据
Table 1摇 Land use data of Northeast China in 2005
土地利用类型
Land use type
面积
Area
(hm2)
比例
Percentage
林地 Forest land 5郾 08伊107 36郾 8
耕地 Cultivated land 3郾 85伊107 27郾 9
湿地 Wetland 7郾 53伊106 5郾 5
草地 Grassland 3郾 29伊107 23郾 8
居民点 Build鄄up land 2郾 04伊106 1郾 5
水体 Water area 1郾 86伊106 1郾 4
其他 Other 4郾 23伊106 3郾 1
总计 Total 1郾 38伊108 100摇 摇
和中部平原地区;区域内湿地面积为 7郾 53伊106 hm2,
仅占区域总面积的 5郾 5% ,主要分布于开放水体周
边和平原地区,少数湿地分布在林地中,形成森林
湿地.
摇 摇 研究区 1 颐 25 万数字高程模型(digital elevation
model,DEM)数据(分辨率 30 m)源于中国科学院东
北地理与农业生态研究所. 地势高的地区主要在大
兴安岭地区和吉林省东部的长白山地区,中部、东北
部为大面积的平原地区,南部靠海地区的地势也相
对较低.研究区河流、道路矢量数据由该区 2005 年
土地利用数据提取得到,在 ArcGIS 9郾 3 数据处理平
台下,利用 Line Density 命令分别生成河流、道路密
度图(图 2).对 1 颐 25 万地貌图进行扫描、数字化和
制图综合生成地貌数据,根据文中分析需要,将东北
地区地貌类型分为河漫滩、洼地和其他类型.利用净
初级生产力(net primary productivity,NPP)反映耕地
生产力. NPP指绿色植物在单位时间和单位面积上
所能累积的有机干物质,它能够以统一的尺度标准
体现生态系统生产力,是很好的耕地生产力衡量
指标.
以上数据均被统一到同一坐标系和投影下.采
用的投影为 UTM 投影,并采用全国统一的中央经
线,中央经线为东经 105毅. 所有数据都被统一成
30 m伊30 m栅格大小的 Grid.
1郾 3摇 研究方法
本文分别从景观结构因子、河流及道路密度、湿
度指数、地貌条件、耕地生产力 5 方面,采用空间分
析手段设计湿地恢复方案.其中,景观结构反映了区
域的景观生态特征,结合景观特征,本文选择 Shan鄄
non多样性指数、最邻近距离标准差和散布与并列
指数作为景观结构因子,各景观指数计算以及等级
分布参照文献[21]. 利用 ArcGIS 9郾 3 中的 Reclass
函数,将河流和道路的密度值分为3个等级:0 ~0郾 3、
图 2摇 东北地区河流密度和道路密度图
Fig. 2摇 Density map of rivers and roads in Northeast China.
0郾 3 ~ 0郾 7、0郾 7 ~ 1.湿度指数可定量模拟流域土壤的
干湿状况,是衡量静态土壤含水量的最常用指标,可
以作为湿地恢复的一个重要参考指标,湿度指数利
用 DEM数据提取得到,具体计算方法和等级划分参
照文献[22].利用 CASA模型从 MODIS数据中提取
NPP,将 NPP划分为 3 个等级,分别为低产(<-10)、
中产(-10 ~ 10)、高产( >10),东北地区耕地生产力
的计算方法和等级构建借鉴了国志兴等[23]的研究
成果.
摇 摇 经过以上空间分析运算,分别得到各指标因子,
在此基础上构建湿地空间恢复方案. 分别对各指标
分级赋值(表 2),并对分值进行空间叠加处理,本文
设定分值 34 ~ 44 为优先湿地恢复区域,24 ~ 33 为
次优先级湿地恢复区域,其他分值为暂时不宜恢复
区域.
摇 摇 为了验证湿地恢复的有效性,使湿地恢复为相
关环境工程提供技术支撑,需要对恢复方案进行实
施前后的效果评价[24] .本文从区域生态环境改善与
农作物生产之间的协调性以及景观格局改善两方面
对湿地恢复空间进行评价,以验证湿地恢复的高效
性.选取隶属度函数来表征农作物生产效益和湿地
效益,计算方法参见文献[25];协调发展的目的是
确保农作物良好生产的同时保证湿地效益的最大
271 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 东北地区湿地恢复各指标等级的赋值
Table 2摇 Index grade assignment of wetland restoration in
Northeast China
指标
Index
等级值
Grade value
分值
Value score
景观结构因子 Shannon多样性指数 0郾 5 ~ 1 0
Landscape pattern Shannon diversity index 0. 3 ~ 0. 5 3
factor 0 ~ 0. 3 5
最邻近距离标准差 50 ~ 100 0
Nearest鄄neighbor 30 ~ 50 3
coefficient of variation 0 ~ 30 5
散布与并列指数 50 ~ 100 0
Interspersion and 30 ~ 50 3
juxtaposition index 0 ~ 30 5
河流、道路密度因子 河流密度 >0. 7 5
Density of road Density of rivers 0. 3 ~ 0. 7 3
and river factor 0 ~ 0. 3 0
道路密度 0 ~ 0. 3 5
Density of roads 0. 3 ~ 0. 7 3
>0. 7 0
湿度指数因子 -10 ~ 1. 45 0
Wetness factor 1. 46 ~ 9. 45 3
9. 46 ~ 17. 45 5
17. 46 ~ 26 7
地貌因子 河漫滩 Washland 5
Geomorphology 洼地 Depression 3
factor 其他 Other 0
耕地生产力因子 低 Low 7
Cultivated land 中 Middle 3
productivity factor 高 High 0
化,采用左其亭和张云[26]提出的运算方法表征农作
物生产与生态环境之间的协调性发展水平. 选择斑
块密度(PD)、散布与并列指数( IJI)、聚集度指数
(AI)、景观形状指数(LSI)作为评价指标,分析东北
地区湿地恢复前后景观结构的变化[27-28] .
2摇 结果与分析
2郾 1摇 湿地恢复指标等级的面积分布
东北地区居民点和水体不是湿地恢复的对象,
林地的整体景观较好,因此,研究区的景观指标因子
中不包括以上 3 种土地利用类型. Shannon 多样性
指数、最邻近距离标准差、散布与并列指数值在
0郾 5 ~ 1的面积分布较大,分别占区域总面积的
52郾 0% 、52郾 2% 、52郾 8% ,该类地区的整体景观较好,
不需要进行湿地恢复;其值在 0 ~ 0郾 3 的面积分别为
6郾 92伊106、6郾 82伊106、6郾 43伊106 hm2,该类地区是湿
地恢复的主要对象(表 3). 研究区湿地恢复主要针
对较低和低等级湿地指数值的地区,其面积分别为
1郾 03伊107、1郾 58伊107 hm2(表 4).河漫滩和洼地是研
究区湿地恢复的主要对象,分别占区域总面积的
3郾 5%和 4郾 9% (表 5). 不同的耕地中,湿地恢复主
要针对生产力等级较低的耕地,该类区域面积为
3郾 78伊107 hm2(表 6).
2郾 2摇 湿地恢复的空间分析
东北地区湿地恢复的优先级别为近期湿地恢复
区域,次优先级别属中长期湿地恢复计划,其作用为
增进优先恢复湿地斑块的连通性.由图 3 可以看出,
湿地恢复主要针对研究区海拔较低的平原地区,主
要集中在东北部的三江平原、中部松嫩平原以及南
部的辽河平原地区;优先级湿地恢复分布于东北地
区的整个区域,主要分布于河流、湖泊等开放水体周
边(这些区域自然环境较差、土地利用率相对较低,
且接近水体,湿地恢复比较容易),以及平原地区的
耕地和草地(这些区域耕地生产力相对较低,恢复
成湿地有利于大区域生态系统的协调性);次优先
恢复区域面积相对少于优先恢复区域,其作用主要
是增加优先级别湿地恢复的连通性、优化湿地景观
格局,该类区域集中在平原地区.
东北地区湿地优先恢复面积为 1郾 78伊106 hm2,
占区域总面积的1郾 3% ,其中,退耕(水田和旱地)
表 3摇 东北地区各景观结构指标的面积分布
Table 3摇 Area distribution of landscape structure indices in Northeast China
指标
Index
指标等级
Index grade
草地面积
Grassland area
(hm2)
其他类型面积
Other area
(hm2)
耕地面积
Cultivated land
area (hm2)
湿地面积
Wetland area
(hm2)
总计
Total
(hm2)
占总面积比例
Area percentage
Shannon多样性指数 0郾 5 ~ 1 2郾 99伊106 3郾 00伊106 3郾 24伊107 6郾 39伊106 7郾 17伊107 52郾 0
Shannon diversity index 0郾 3 ~ 0郾 5 1郾 12伊106 4郾 85伊105 2郾 48伊106 4郾 66伊105 4郾 56伊106 3郾 3
0 ~ 0郾 3 1郾 95伊106 7郾 38伊105 3郾 55伊106 6郾 74伊105 6郾 92伊106 5郾 0
最邻近距离标准差 50 ~ 100 2郾 95伊107 3郾 12伊106 3郾 27伊107 6郾 54伊106 7郾 20伊107 52郾 2
Nearest鄄neighbor 30 ~ 50 1郾 34伊106 4郾 09伊105 2郾 28伊106 3郾 25伊105 4郾 36伊106 3郾 2
coefficient of variation (% ) 0 ~ 30 2郾 03伊106 6郾 98伊105 3郾 42伊106 6郾 65伊105 6郾 82伊106 5郾 0
散布与并列指数 50 ~ 100 2郾 99伊107 3郾 17伊106 3郾 30伊107 6郾 67伊106 7郾 28伊107 52郾 8
Interspersion and 30 ~ 50 1郾 23伊106 3郾 58伊105 2郾 09伊106 2郾 76伊105 3郾 96伊106 2郾 9
juxtaposition index (% ) 0 ~ 30 1郾 79伊106 6郾 95伊105 3郾 35伊106 5郾 84伊105 6郾 43伊106 4郾 7
3711 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 董张玉等: 基于空间分析的东北地区湿地优先恢复摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 东北地区各湿度指数等级的面积分布
Table 4 摇 Area distribution of wetness index grades in
Northeast China
湿度指数等级
Wetness
grade
湿度指数值
Wetness
value
面积
Area
(hm2)
占总面积比例
Area
percentage
高 High 17郾 46 ~ 26郾 00 8郾 29伊107 60郾 1
中 Middle 9郾 46 ~ 17郾 45 2郾 87伊107 20郾 9
较低 Low 1郾 46 ~ 9郾 45 1郾 03伊107 7郾 5
低 Lower -10郾 00 ~ 1郾 45 1郾 58伊107 11郾 5
表 5摇 东北地区各地貌类型的面积分布
Table 5 摇 Area distribution of geomorphic types in North鄄
east China
地貌类型
Geomorphic type
面积
Area
(hm2)
占总面积比例
Area percentage
河漫滩 Washland 4郾 87伊106 3郾 5
洼地 Depression 6郾 77伊106 4郾 9
其他类型 Other 1郾 26伊108 91郾 6
表 6摇 东北地区各耕地生产力等级的面积分布
Table 6 摇 Area distribution of cultivated land productivity
grade of each class in Northeast China
耕地生产力等级
Cultivated land
productivity grade
NPP等级比例
NPP grade
percentage
总计面积
Area
(hm2)
占总面积比例
Area
percentage
低 Low <-10 3郾 78伊107 27郾 5
中 Middle -10 ~ 10 7郾 52伊107 54郾 6
高 High >10 2郾 48伊107 18郾 0
图 3摇 东北地区湿地恢复优先区域和次优先区域
Fig. 3摇 Priority and secondary priority areas for wetland restora鄄
tion in Northeast China.
还湿的面积最大,为 1郾 31伊106 hm2,占湿地优先恢复
区域面积的 73郾 6% ,其次为草地,其他土地类型中
也有少数需要优先恢复为湿地;次优先湿地恢复面
积为 1郾 03伊106 hm2,占区域总面积的 0郾 8% ,其中,
旱地需要恢复的面积较大,有 5郾 07伊105 hm2旱地需
要次优先恢复, 占次优先恢复面积的 49郾 1%
(表 7).
表 7摇 东北地区湿地恢复面积在各土地利用类型的分布
Table 7 摇 Area distribution of wetland restoration in the
land cover types in Northeast China
土地利用类型
Land use type
优先恢复区域
Priority restoration
area
面积
Area
(hm2)
占优先恢复
面积比例
Priority
restoration area
percentage
次优先恢复区域
Secondary priority
restoration area
面积
Area
(hm2)
占次优先恢复
面积比例
Secondary priority
restoration area
percentage
草地 Grassland 4郾 11伊105 23郾 1 1郾 26伊105 12郾 3
水田 Paddy field 5郾 78伊105 32郾 5 3郾 85伊105 37郾 3
旱地 Dry land 7郾 32伊105 41郾 1 5郾 07伊105 49郾 1
其他 Other 0郾 59伊105 3郾 3 0郾 14伊105 1郾 3
总计 Total 1郾 78伊106 100 1郾 03伊106 100 摇
摇 摇 总体看来,东北地区需要恢复为湿地的土地类
型主要是耕地,有 2郾 21伊106 hm2耕地需要经过优先、
次优先恢复为湿地.加上东北地区原有的 7郾 49伊106
hm2湿地面积,经过优先、次优先湿地恢复后,东北
地区湿地总面积可达 1郾 03伊107 hm2,占总区域面积
的 7郾 5% .
2郾 3摇 湿地恢复效果的定量验证
2郾 3郾 1 从生态环境改善与农作物生产之间的协调性
角度验证摇 湿地恢复后,研究区农作物的生产效益
虽然下降了 0郾 011(由 0郾 853 下降到 0郾 842),但湿地
效益却从恢复前的 0郾 258 增加到 0郾 544,农作物生
产力与湿地效益间的协调发展水平值由 0郾 539 增加
到 0郾 733,提高了 36郾 0% .湿地恢复后极大地提高了
湿地与农作物生产力之间的协调性,进一步验证了
利用前文所述各指标对东北地区湿地恢复进行空间
分析是实际可行的.
2郾 3郾 2 从景观结构角度验证 摇 湿地恢复后,东北地
区的斑块密度由 0郾 364 下降到 0郾 355,表明区域景
观整体的破碎度降低,但差异较小,说明湿地恢复对
整个东北区域景观整体破碎度的优化不明显;区域
的散布与并列指数由 47郾 4%增加至 55郾 7% ,各景观
类型的聚集程度增加;湿地的聚集度由 74郾 32 增加
到 90郾 27,表明区域内湿地比较集中,离散度较小;
东北地区的景观形状指数(反映景观斑块形状特征
的聚集程度)由湿地恢复前的 88郾 56 减至恢复后的
69郾 43,表明湿地恢复后区域的整体形状趋于规则.
综上可知,湿地恢复后东北地区的景观结构较恢复
前有了很大改善,达到了湿地恢复的目的.
上述两方面的验证表明,通过恢复模型进行湿
地恢复空间分析所得到的东北地区湿地恢复结果是
切实可行的,湿地恢复不仅提高了湿地与农作物生
产力的协调性,也改善了区域的景观结构,验证了文
471 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
中湿地恢复的有效性.
3摇 讨摇 摇 论
本文以中国东北地区为研究区,在 GIS / RS 技
术支撑下,对该区湿地恢复进行空间分析,提出了优
先、次优先湿地恢复区域,并从景观结构、湿地效益
与农作物生产力的协调性两方面对恢复效果进行验
证.结果表明:东北地区优先湿地恢复区域面积为
1郾 78 伊 106 hm2, 次优先湿地恢复区域面积为
1郾 03伊106 hm2,分别占研究区总面积的 1郾 3% 、
0郾 8% ,相对于 2005 年东北地区湿地面积提高了
37郾 4% ,研究结果能为东北地区湿地恢复的实施提
供数据参考.从湿地效益与农作物生产力的协调性
和景观结构两方面对恢复效果进行验证,结果显示:
湿地与农作物生产力的协调性指数由湿地恢复前的
0郾 539 增加到湿地恢复后的 0郾 733,提高了 36郾 0% ,
说明湿地恢复后极大改善了东北地区湿地效益与农
作物生产力之间的协调性;东北地区湿地景观结构
也有了整体优化,朝着更有利于沼泽湿地生态功能
发挥的方向发展.湿地恢复使景观格局更有利于沼
泽湿地生态功能的发挥,对维护区域生态安全具有
重大意义.从短期来看,湿地恢复可能影响部分区域
农作物生产力,但影响不大;从长远角度考虑,实施
湿地恢复能有效改善区域生态环境、调节局部气候、
控制污染、维持生态系统的稳定性.
本文仅从空间上分析了东北地区湿地恢复潜力
区域,但结合更全面的因子构建出通用的湿地恢复
空间分析软件还有待进一步探索. 本文仅从湿地效
益与农作物生产力的协调性和景观结构两方面对恢
复效果进行验证,从生态、经济和社会环境角度综合
评价湿地的恢复效果是下一步研究重点.
参考文献
[1]摇 Jia HF, Ma HT, Wei MJ. Urban wetland planning: A
case study in the Beijing central region. Ecological
Complexity, 2011, 8: 213-221
[2]摇 Cui BS, Yang QC, Yang ZF, et al. Evaluating the eco鄄
logical performance of wetland restoration in the Yellow
River Delta, China. Ecological Engineering, 2009, 35:
1090-1103
[3]摇 Fu J鄄Y (傅娇艳), Ding Z鄄H (丁振华). Research
progress on wetland ecosystem service and its valuation.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2007, 18(3): 681-686 (in Chinese)
[4]摇 Yin K鄄Q (殷康前), Ni J鄄R (倪晋仁). Review of wet鄄
land studies. Acta Ecologica Sinica (生态学报 ),
1998, 18(5): 539-546 (in Chinese)
[5]摇 Minnesota Board of Water and Soil Resources ( MB鄄
WSR). Wetlands Restoration Strategy: A Framework for
Prioritizing Efforts in Minnesota. Minnesota: Minnesota
Department of Natural Resources, 2009
[6]摇 Peng S鄄L (彭少麟), Ren H (任 摇 海), Zhang Q鄄M
(张倩媚). Theories and techniques of degraded wet鄄
land ecosystem restoration. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2003, 14 (11): 2026 -
2030 (in Chinese)
[7]摇 Wang L, Song CC, Hu JM, et al. Response of regener鄄
ation diversity of Carex lasiocarpa community to different
water levels in Sanjiang Plain, China. Chinese Geo鄄
graphical Science, 2010, 20: 37-42
[8]摇 Zhou ZQ, Liu T. The current status, threats and protec鄄
tion way of Sanjiang Plain wetland, Northeast China.
Journal of Forestry Research, 2005, 16: 148-152
[9]摇 Wang S鄄Y (王思远), Huang Y鄄J (黄裕婕), Chen Z鄄
X (陈志祥). Remote sensing study of returning farm鄄
land to forest or grassland in the Yellow River Basin.
Journal of Tsinghua University ( Science and Technolo鄄
gy) (清华大学学报·自然科学版), 2005, 45(3):
306-309 (in Chinese)
[10]摇 Jenkins WA, Brian CM, Kramer RA, et al. Valuing
ecosystem services from wetlands restoration in the Mis鄄
sissippi Alluvial Valley. Ecological Economics, 2010,
69: 1051-1061
[11]摇 Li XW, Li C, Zhang LN. Modeling the scenarios of
wetland restoration in Hengshui Lake National Nature
Reserve. Procedia Environmental Sciences, 2010, 2:
1279-1289
[12]摇 Zhang M鄄X (张明祥), Zhang Y鄄W (张阳武), Zhu
W鄄X (朱文星), et al. Wetland restoration models in
Zhengzhou Yellow River Nature Reserve, Henan Prov鄄
ince. Wetland Science (湿地科学), 2010, 8(1): 67-
73 (in Chinese)
[13]摇 Cui L鄄J (崔丽娟), Song H鄄T (宋洪涛), Zhao X鄄S
(赵欣胜). Wetland biological chain and wetland resto鄄
ration. World Forestry Research (世界林业研究),
2011, 24(3): 6-10 (in Chinese)
[14]摇 Lin JP, Bourne SG, Kleiss BA. Creating a Wetland
Restoration Decision Support System Using GIS Tools.
Hanover, NH: Engineering Research and Development
Center, 2006
[15]摇 Huang N (黄摇 妮), Liu D鄄W (刘殿伟), Wang Z鄄M
(王宗明), et al. Spatial decision analysis on returning
farmland to wetland based on GIS in the Sanjiang Plain.
Scientia Geographica Sinica (地理科学), 2009, 29
(6): 874-879 (in Chinese)
[16]摇 Huang N, Wang ZM, Liu DW, et al. Selecting sites for
converting farmlands to wetlands in the Sanjiang Plain,
Northeast China, based on remote sensing and GIS. En鄄
vironmental Management, 2010, 46: 790-800
[17]摇 Richardson CJ, Flanagan NE, Mengchi H, et al. Inte鄄
grated stream and wetland restoration: A watershed
approach to improved water quality on the landscape.
Ecological Engineering, 2011, 37: 25-39
[18]摇 Wagner KI, Gallagher SK, Hayes M, et al. Wetland
5711 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 董张玉等: 基于空间分析的东北地区湿地优先恢复摇 摇 摇 摇 摇 摇
restoration in the New Millennium: Do research efforts
match opportunities. Restoration Ecology, 2008, 16:
367-372
[19]摇 Gardner RC. North American wetland mitigation and
restoration policies wetlands. Ecological Management,
2009, 17: 1-2
[20]摇 Sun XY, Zhou QX, Ren WJ. Spatial and temporal dis鄄
tribution of acetochlor in sediments and riparian soils of
the Songhua River Basin in northeastern China. Journal
of Environmental Sciences, 2011, 23: 1684-1690
[21]摇 Huang N (黄 摇 妮). Spatial Decision Analysis on Re鄄
turning Farmland to Wetland on RS and GIS in Sanjiang
Plain. PhD Thesis. Beijing: University of Chinese
Academy of Sciences, 2009 (in Chinese)
[22]摇 Qin C鄄Z (秦承志), Yang L (杨摇 琳), Zhu A鄄X (朱
阿兴), et al. Computer method of topographic wetness
index in low relief area. Progress in Geography (地理科
学进展), 2006, 25(6): 87-93 (in Chinese)
[23]摇 Guo Z鄄X (国志兴), Wang Z鄄M (王宗明), Liu D鄄W
(刘殿伟), et al. Analysis of temporal and spatial fea鄄
tures of farmland productivity in the Sanjiang plain.
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engi鄄
neering (农业工程学报), 2009, 25 (1): 249 - 254
(in Chinese)
[24]摇 Mo MH, Wang XL, Wu HJ, et al. Ecosystem health
assessment of Honghu Lake wetland of China using arti鄄
ficial neural network approach. Chinese Geographical
Science, 2009, 19: 349-356
[25]摇 Yan D (严摇 冬), Xia J (夏摇 军), Wang L鄄X (王立
新), et al. Assessment of the coordinated development
level between grain production in Heilongjiang Province
and wetland in Sanjiang Plain. Journal of Natural Re鄄
sources (自然资源学报), 2006, 21(1): 73-78 ( in
Chinese)
[26]摇 Zuo Q鄄T (左其亭), Zhang Y (张 摇 云). Adaptive
system identification unit model for studying water re鄄
sources change in complex basins. Arid Land Geography
(干旱区地理), 2006, 29(4): 557-562 (in Chinese)
[27]摇 McGarigal K, Marks B. FRAGSTATS: Spatial Analysis
Program for Quantifying Landscape Structure. Portland:
Northwest Research Station, 1995
[28]摇 Liu H鄄Y (刘红玉), Zhang S鄄K (张世奎), L俟 X鄄G
(吕宪国). Wetland landscape structure and the spatial鄄
temporal changes in 50 years in the Sanjiang Plain. Acta
Geographica Sinica (地理学报), 2004, 59(3): 391-
400 (in Chinese)
作者简介摇 董张玉,男,1986 年生,博士研究生.主要从事遥
感在湿地恢复决策中应用以及湿地优化研究,发表论文 10
余篇. E鄄mail: dzyhh1988@ 126. com
责任编辑摇 杨摇 弘
671 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷