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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 15 期摇 摇 2013 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
红树林生态系统遥感监测研究进展 孙永光,赵冬至,郭文永,等 (4523)…………………………………………
基于能值分析方法的城市代谢过程研究———理论与方法 刘耕源,杨志峰,陈摇 彬 (4539)……………………
关于生态文明建设与评价的理论思考 赵景柱 (4552)……………………………………………………………
个体与基础生态
长江口及邻近海域秋冬季小型底栖动物类群组成与分布 于婷婷,徐奎栋 (4556)………………………………
灌河口邻近海域春季浮游植物的生态分布及其营养盐限制 方摇 涛,贺心然,冯志华,等 (4567)………………
春季海南岛近岸海域尿素与浮游生物的脲酶活性 黄凯旋,张云,欧林坚,等 (4575)……………………………
模拟酸雨对蒙古栎幼苗生长和根系伤流量的影响 梁晓琴,刘摇 建,丁文娟,等 (4583)…………………………
有机酸类化感物质对甜瓜的化感效应 张志忠,孙志浩,陈文辉,等 (4591)………………………………………
稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性 吴家梅,纪雄辉,霍莲杰,等 (4599)………………
双氰胺单次配施和连续配施的土壤氮素形态和蔬菜硝酸盐累积变化 王煌平,张摇 青,翁伯琦,等 (4608)……
不同类型土壤中分枝杆菌噬菌体分离率的比较 徐凤宇,苏胜兵,马红霞,等 (4616)……………………………
模拟酸雨对小麦产量及籽粒蛋白质和淀粉含量及组分的影响 卞雅姣, 黄摇 洁,孙其松,等 (4623)…………
麻花秦艽种子休眠机理及其破除方法 李兵兵,魏小红,徐摇 严 (4631)…………………………………………
4 种金色叶树木对 SO2胁迫的生理响应 种培芳,苏世平 (4639)…………………………………………………
硫丹及其主要代谢产物对紫色土中酶活性的影响 熊佰炼,张进忠,代摇 娟,等 (4649)…………………………
种群、群落和生态系统
群落水平食物网能流季节演替特征 徐摇 军,周摇 琼,温周瑞,等 (4658)…………………………………………
千岛湖岛屿社鼠的种群数量动态特征 张摇 旭,鲍毅新,刘摇 军,等 (4665)………………………………………
黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 朱秋莲,邢肖毅,张摇 宏,等 (4674)………………………
青藏高原高寒草甸退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策 李媛媛,董世魁,朱摇 磊,等 (4683)……
杉木人工林土壤质量演变过程中土壤微生物群落结构变化 刘摇 丽,徐明恺,汪思龙,等 (4692)………………
不同玉米品种(系)对玉米蚜生长发育和种群增长的影响 赵摇 曼,郭线茹,李为争,等 (4707)………………
伏牛山自然保护区森林冠层结构对林下植被特征的影响 卢训令,丁圣彦,游摇 莉,等 (4715)…………………
内蒙古武川县农田退耕还草对粪金龟子群落的影响 刘摇 伟,门丽娜,刘新民 (4724)…………………………
铜和营养缺失对海州香薷两个种群生长、耐性及矿质营养吸收的差异影响
柯文山,陈世俭,熊治廷,等 (4737)
……………………………………
……………………………………………………………………………
新疆喀纳斯国家自然保护区植被叶面积指数观测与遥感估算 昝摇 梅,李登秋,居为民,等 (4744)……………
景观、区域和全球生态
基于 LUCC的生态系统服务空间化研究———以张掖市甘州区为例 梁友嘉,徐中民,钟方雷,等 (4758)………
人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异 张华兵,刘红玉,侯明行 (4767)………
基于 PCA的滇西北高原纳帕海湿地退化过程分析及其评价 尚摇 文,杨永兴, 韩大勇 (4776)………………
基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 南摇 颖,吉摇 喆,冯恒栋,等 (4790)……………………
呼中林区森林景观的历史变域模拟及评价 吴志丰,李月辉,布仁仓,等 (4799)…………………………………
降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响 郭摇 群,胡中民,李轩然,等 (4808)……………………
研究简报
我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系
王健健,王永吉,来利明,等 (4818)
………………………………………
……………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄08
封面图说: 石质山区的退耕还林———桂西北地区是我国喀斯特集中分布的地区之一,这里的石漠化不仅造成土地退化、土壤资
源逐步消失、干旱缺水和土地生产力下降,而且还导致生态系统退化和植被消亡。 桂西北严重的地质生态环境问
题,威胁着当地居民的基本生存,严重制约了当地社会经济的发展。 增加植被覆盖是防治石漠化的重要举措。 随着
国家退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境有所好转。 图为喀斯特地区农民
见缝插针用来耕种的鸡窝地(指小、碎、分散的土地),已经退耕还林了。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 15 期
2013 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 15
Aug. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(41071119);江苏省高校自然科学研究重大项目(10KJA170029)
收稿日期:2012鄄05鄄05; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄26
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: liuhongyu@ njnu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205050649
张华兵,刘红玉,侯明行.人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异.生态学报,2013,33(15):4767鄄4775.
Zhang H B, Liu H Y, Hou M H. Spatiotemporal characteristics of Spartina alterniflora marsh change in the coastal wetlands of Yancheng caused by natural
processes and human activities. Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4767鄄4775.
人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草
沼泽演变及空间差异
张华兵1,2,3,刘红玉1,2,*,侯明行1,2
(1. 南京师范大学地理科学学院,南京摇 210046; 2. 江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京摇 210046;
3. 盐城师范学院城市与资源环境学院,盐城摇 224002)
摘要:将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据 2000 年、2006 年、2011 年 3 个时相的
ETM+影像,运用 RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下互花米草沼泽景观变化的差异。 结果表明:(1)人工管理
区,2000—2011 年,互花米草沼泽面积由 272hm2 增加到 781hm2;平均分维数呈下降的趋势,聚合度指数呈上升的趋势,表明互
花米草沼泽在空间上趋于聚集,在形状上趋于规则;从互花米草沼泽增长速率看,2000—2011 年,呈现先快后慢的特征。 在景
观空间演变上,互花米草沼泽的平均宽度从 598. 679m 增加到 1719. 002m,表现出向海陆两个方向扩张的特征。 (2)自然湿地
区,2000—2011 年互花米草沼泽面积由 2023hm2 增加到 3974hm2;平均分维数和聚合度指数呈先上升后下降的趋势;米草沼泽
增长稳定,年增长约 160—180 hm2 / a,单位长度岸线年增长面积约为 15hm2·km-1·a-1 左右;比较发现,自然湿地区互花米草沼泽
的增长速度高于人工管理区的增长速度。 在景观空间演变上,互花米草沼泽平均宽度从 1625. 586m增加到 3193. 317m,2000—
2006 年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006—2011 年表现出向海陆两个方向扩张的性质。 (3)在自然条件下互花米草沼泽
扩张受到气候、地貌过程、水文过程、植被类型及种间竞争的影响,表现出明显的带状特征。 在人工管理下,通过建设拦水堤坝
等,阻止了潮汐作用下海水的扩散能力,生态过程发生改变,致使生态系统类型向淡水湿地方向演变,抑制了互花米草沼泽的扩
张,表现出一定的镶嵌格局。
关键词:互花米草沼泽;人工管理;自然条件;景观变化;盐城自然保护区
Spatiotemporal characteristics of Spartina alterniflora marsh change in the coastal
wetlands of Yancheng caused by natural processes and human activities
ZHANG Huabing1, 2, 3, LIU Hongyu1, 2, Hou Minghang1, 2
1 College of Geography, Nanjing Normal University, Nanjing 214006,China
2 Key Laboratory of Environment Change and Ecology Construction in Jiangsu Province, Nanjing 214006,China
3 College of Urban and Resource Environment, Yancheng Teachers University, Yancheng 224002, China
Abstract: As Landscape changes have been the most significant feature of the coastal wetland, we focused on the core area
of Yancheng Nature Reserve in the research. Basing on the type of landscape change, we divided this area into two parts:
change in the northern area which was characterized as from human activities, and that in the southern area characterized as
from natural causes. Using remote sensing digitized data from 2000, 2006 and 2011, and applying GIS techniques and
methods of landscape ecology, we analyzed the differences between the temporal and spatial changes in landscape pattern
caused by natural and artificial reasons. The result showed us that from the following three aspects. Firstly, in the District
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by human activities, from the year 2000 to 2011, the area of S. alterniflora marsh increased from 272hm2 to 781hm2; the
average dimension tended to decline while the polymerization index showed an increasing tendency, which means the S.
alterniflora marsh tended to gather in space and to be regular in pattern form; the growth rate of S. alterniflora marsh first
appeared quick and then slow. In terms of spatial landscape evolution, the S. alterniflora marsh extended in both seaside
and landside, with its width increasing from 598. 679m to 1719. 002m. Secondly, in the District by natural processes, from
2000 to 2011, on one hand, the area of S. alterniflora marsh increased from 20230hm2 to 39740hm2 . On the other hand,
the average dimension and polymerization index appeared a decline trend after initial ascent. And thus, the growth rate of
S. alterniflora marsh was stable at the speed of 160—180 hm2 / a annually while the coastline increased 15hm2·km-1·a-1 per
unit length annually. By comparison, during 2000 to 2011, the growth rate of S. alterniflora marsh in natural wetland
district was higher than that in the manual management district. In terms of spatial landscape evolution, the width of S.
alterniflora marsh increased from 1625. 586m to 3193. 317m, as it extended to seaside direction from 2000 to 2006 while in
both seaside and landside directions from 2006 to 2011. Thirdly, by natural processes, the expansion of S. alterniflora
marsh was influenced by the climate, geomorphic processes, hydrological processes, vegetation pattern and competition
between species, as a result, it appeared strong zonal characteristic. By human activities, the ecological process changed as
the expansion power of seawater was affected,with the dam being blocked . Consequently, the ecological system evolved
towards the freshwater wetland and furthermore it restrained the expansion of S. alterniflora marsh, which present inlay
pattern to a certain degree.
Key Words: S. alterniflora marsh;natural processes; human activities;landscape change;Yancheng Nature Reserve
互花米草(S. alterniflora)是于 1979 年 12 月从美国引进到我国沿海地区的多年生草本植物[1]。 由于互花
米草具有一系列利于种群生存和扩散的机制,在我国沿海地区快速扩散,分布区跨越 22 个纬度,成为我国海
岸盐沼中入侵最严重的外来植物,尤以江苏的面积最大[2鄄9]。 江苏沿海的互花米草在 1983 年引种,20 世纪 90
年代形成较大面积群落,之后面积迅速扩展,成为优势盐沼植被[10]。 互花米草的引种确实起到了保滩护岸的
作用[11鄄12],但是互花米草入侵后,快速蔓延的特性及产生的负面效应也逐渐被生态学家所关注[6,13]。
盐城海滨湿地拥有盐城自然保护区、大丰麋鹿自然保护区两个国家级自然保护区,是我国乃至世界为数
不多的典型原始海岸湿地之一,基本保持了天然的生态系统结构和功能[14]。 在自然和人类活动双重作用下,
海滨湿地景观变化显著。 遥感技术与地理信息的结合能监测大尺度、长期的景观格局演变,揭示其时空变化
规律,已广泛应用于盐城国家级自然保护区景观变化监测[15鄄16]。 自互花米草沼泽在江苏沿海地区快速扩张
以来,其研究已经引起越来越广泛的关注,成为海滨湿地研究的热点之一。 许多研究从地学的角度,利用 3S
技术揭示了宏观尺度互花米草沼泽变化动态[1,6,17],也有研究从生态角度揭示其种群动态与扩张机制[3,18]。
但是从景观生态角度,辨识人为管理与自然条件不同驱动机制下海滨区域互花米草沼泽演变特征与趋势的研
究比较缺乏。 本文选择盐城保护区核心区为研究区域,利用 2000 年、2006 年和 2011 年 ETM+影像,结合野外
实地调查,从人工管理和自然不同驱动力的视角,揭示人工管理和自然条件两种模式下盐城海滨互花米草沼
泽变化特征与规律,对盐城海滨湿地资源的合理开发利用与保护,促进区域社会经济和生态环境协调发展具
有重要的现实意义。
1摇 研究区概况
研究选取盐城国家级自然保护区核心区为研究区域,其北至新洋港,南至斗龙港,西至海堤,为江苏典型
的淤长型潮滩湿地,总面积为 1. 92伊104hm2。 目前,保护区以中路港为界分为南北两部(图 1)。 北部区域面
积约 0. 52伊104hm2。 由于该保护区以保护丹顶鹤越冬生境为重点,为了给丹顶鹤等珍稀物种创造良好的人工
栖息地,自 1993 年来在其核心区建立了一些人工湿地,并进行了芦苇沼泽恢复实验,成为典型的人工管理区
域。 南部区域面积约 1. 40伊104hm2(包括养殖区 0. 29伊104hm2)。 该区受人类活动干扰比较微弱,其景观格局
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与演变主要受气候、地形、水文、土壤、植被等自然因素影响,成为典型的自然条件控制下的湿地区域[19鄄21]。
图 1摇 研究区位置和范围
Fig. 1摇 Location and scope of the study area
2摇 研究方法
图 2摇 2000—2011 年人工管理区景观变化
Fig. 2摇 Landscape changes in the coastal wetlands by human activities from 2000 to 2011
2. 1摇 数据来源与处理
研究利用区域 1颐5 万地形图和 2000 年、2006 年、2011 年的 ETM+影像为基本数据源。 ETM+影像包括了
来自同一传感器的 7 个多光谱波段(分辨率 30m)与 1 个 B8 全色波段(分辨率 15m),两种分辨率数据可以实
现高精度融合[22]。 为了更准确地提取信息,还采用了其他相关辅助资料,包括 1颐400000 江苏省海岸土地利
用图以及野外调查时 53 个点 GPS数据。 在 ENVI 4. 7 中用 FLAASH模块对 ETM+影像进行大气校正;通过野
外 GPS定位,确定控制点,采用二次多项式变换和最邻近像元重采样的方法对原始影像进行几何纠正,RMS
小于 0. 5 个像元;运用 Principal Components 模块进行主成分分析,前三个主成分的累计贡献率都超过了
99郾 5% ,对前三个主成分进行彩色合成,然后对其进行 HSV 彩色变化并与经过增强处理全色波段进行融合;
运用非监督分类和决策树分类方法,结合野外调查,对 ETM+影像进行解译,提高了解译精度,达到了 95%
(图 2 和图 3)。 运用 ArcGIS9. 3 对 2000 年、2006 年和 2011 年的景观类型进行空间叠加分析;根据粒度效应,
选择景观最佳尺度,确定栅格大小统一设置为 100m 伊 100m,并采用 Fragstats3. 3 进行景观指数计算。 另外,
由于 3 个时期的景观类型图都是遥感影像图为准,光滩面积在不同时间、不同潮位条件下会有所变化,因此在
9674摇 15 期 摇 摇 摇 张华兵摇 等:人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异 摇
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研究中不单独讨论光滩面积变化。 为了统一研究区的面积,同时考虑到其他景观类型的完整性的基础上,以
2006 年图像为基准,在 ArcGIS9. 3 软件下将 2000 年和 2011 年研究区面积进行裁剪。
图 3摇 2000—2011 年自然湿地区景观变化
Fig. 3摇 Landscape changes in the coastal wetlands by natural processes from 2000 to 2011
2. 2摇 景观指数选择
景观指数是指能够高度浓缩景观格局信息,反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标,
可以定量的描述和监测景观结构特征随时间的变化[23]。 该研究中选取景观类型面积(CA)、景观类型面积百
分比(PLAND)、聚合度指数(AI)、平均分维数(FRAC_MN)和年增长速率(A_RAT)、单位长度岸线年增长面
积(A_RL)等指标来描述景观空间格局特征。
2. 3摇 景观空间变化指数选择
将土地利用空间变化的研究方法质心变化,引入到景观空间变化中,可以用互花米草沼泽分布质心的变
化,揭示互花米草沼泽空间演变规律[24鄄25]。 本研究中通过对 2000 年、2006 年和 2011 年 3 个时期互花米草沼
泽分布质心的比较,揭示 10 多年来盐城海滨湿地互花米草沼泽在空间上的变化规律和趋势。 公式为:
x = 移
n
i = 1
C iX( )i / 移
n
i = 1
C( )i ; Y = 移
n
i = 1
C iY( )i / 移
n
i = 1
C( )i (1)
式中, X和 Y是按面积加权的质心坐标, X i 和 Yi 是互花米草沼泽第 i个斑块的质心坐标,C i 为互花米草沼泽
第 i个斑块的面积,n是互花米草沼泽的斑块总数目[26]。
3摇 结果分析
3. 1摇 人工管理区互花米草沼泽时空演变特征
3. 1. 1摇 景观基本特征及变化
在表 1 中,从景观面积变化看,2000—2011 年,人工管理区的互花米草沼泽面积增加明显,由 272hm2 增
加到 781hm2,百分比由 5. 194%增加到 14. 913% 。 从景观形状看,2000—2011 年,平均分维数呈下降的趋势,
由 1. 049 下降到 1. 036,表明互花米草沼泽在形状上趋于规则;聚合度指数呈上升的趋势,由 86. 497 上升到
91. 036,说明互花米草沼泽在空间上聚集程度增加。 从互花米草沼泽增长速率看,2000—2011 年,呈现先快
后慢的特征,2000—2006 年间年增面积、单位长度岸线年增长面积分别为 58. 167hm2 / a、11. 557hm2·km-1·a-1,
明显高于 2006—2011 年间的 30. 019 hm2 / a、5. 298 hm2·km-1·a-1。
3. 1. 2摇 景观空间演变特征
运用 ArcGIS9. 3 中的空间分析工具生成每一个斑块的质心,并得到各个斑块的平面坐标(UTM投影),然
0774 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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后运用公式(1)分别计算出不同时间互花米草沼泽的景观质心。 可以得出,人工管理区在 2000—2006 年,互
花米草沼泽的景观质心向西北方向偏移了 228. 083m;2006—2011 年,向南略偏东方向偏移了 223. 169m,呈现
由北向南的摆动特征(图 4)。
对人工管理区 2000 年、2006 年和 2011 年的景观图进行叠加分析发现,互花米草沼泽的宽度在不断增
加,2000—2011 年互花米草沼泽平均宽度从 598. 679m增加到 1719. 002m,增加了 1. 871 倍;其中 2000—2006
年,平均宽度增加了 768. 159m,而 2006—2011 年,只增加了 352. 164m。 空间扩张上方向,人工管理区互花米
草沼泽表现出向海陆两个方向扩张的性质:2000—2006 年,分别向海洋、陆地方向扩张了 332. 355m 与
435郾 803m,以向陆扩张为主;2006—2011 年,分别向海洋和陆地方向扩张了 48. 423m、303. 742m,仍以向陆方
向扩张为主。
表 1摇 2000—2011 年人工管理区和自然湿地区互花米草沼泽景观基本特征
Table 1摇 Wetland landscape features of Spartina alterniflora marsh by natural processes and human activities
景观指数
Landscape index
人工管理区 Natural processes
2000 2006 2011
自然湿地区 Human activities
2000 2006 2011
CA / hm2 272 621 781 2023 3002 3974
PLAND 5. 194 11. 858 14. 913 14. 421 21. 400 28. 329
FRAC_MN 1. 049 1. 038 1. 036 1. 031 1. 049 1. 030
AI 86. 497 90. 017 91. 036 89. 712 94. 605 94. 336
A_RAT / (hm2 / a) 58. 167 30. 019 163. 167 182. 364
A_RL / (hm2·km-1·a-1) 11. 557 5. 298 13. 116 14. 660
3. 2摇 自然湿地区互花米草沼泽时空演变特征
3. 2. 1摇 景观基本特征及变化
在表 1 中,从景观面积变化看,2000—2011 年,自然湿地区的互花米草沼泽面积由 2023hm2 增加到
3974hm2,面积百分比由 14. 421%增加到 28. 329% ,远高于人工管理区,是由于保护区核心互花米草引种地在
南部自然湿地区,虽然无法辨别基年的引种面积,但以 1997 年较大面积的斑块为基数,发现南部自然湿地区
互花米草的比重为 5. 48%远高于北部人工管理区的 1. 55%淤。 从景观形状看,2000—2011 年,平均分维数和
聚合度指数变化趋势不十分明显。 2000 年、2006 年和 2011 年平均分维数分别为 1. 031、1. 049 和 1. 030,表明
互花米草沼泽形状在自然状态下变化较小。 2000—2011 年聚合度指数分别为 89. 712、94. 605 和 94. 336,表
现出互花米草沼泽在空间上聚集程度略有增加。 从互花米草沼泽增长速率看,自然湿地区有别于人工管理
区,2000—2011 年,互花米草沼泽的增长速度基本处于稳定状态。 2000—2006 年间年增面积、单位长度岸线
年增长面积分别为 163. 167hm2 / a、13. 116hm2·km-1·a-1;2006—2011 年间分别为 182. 364 hm2 / a、14郾 660
hm2·km-1·a-1。 用单位海岸线的互花米草沼泽增长面积比较不同区域米草沼泽的增长速度,发现 2000—
2011 年,自然湿地区互花米草沼泽的增长速度明显高于人工管理区的增长速度。
3. 2. 2摇 景观空间演变特征
通过景观质心计算得出,自然湿地区在 2000—2006 年,互花米草沼泽的景观质心向东北方向偏移了
342. 196m;2006—2011 年,向西北方向偏移了 339. 077m,呈向北摆动特征(图 5)。
通过对自然湿地区 2000 年、2006 年和 2011 年的景观图进行叠加分析发现,互花米草沼泽的宽度在不断
增加,2000—2011 年互花米草沼泽平均宽度从 1625. 586m 增加到 3193. 317m,增加了近 1 倍,其中 2000—
2006 年,平均宽度增加了 786. 678m, 2006—2011 年,增加了 781. 053m。 空间扩张方向来看,自然湿地区互花
米草沼泽在 2000—2006 年表现出向海洋单方向扩张的特征,扩张了 920. 067m;2006—2011 年表现出向海陆
1774摇 15 期 摇 摇 摇 张华兵摇 等:人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异 摇
淤 来源于国家海洋局 908 专项:《江苏滨海湿地保护与土地利用潜力评价》(JS鄄908鄄02鄄07)
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两个方向扩张的性质,分别向海洋和陆地方向扩张了 268. 386m与 512. 666m,以向陆方向扩张为主。
摇 图 4摇 2000—2011 年人工管理区互花米草沼泽景观质心变化
Fig. 4摇 Landscape centroid changes of Spartina alterniflora marsh
by human activities from 2000 to 2011
摇 图 5摇 2000—2011 年自然湿地区互花米草沼泽景观质心变化
Fig. 5摇 Landscape centroid changes of Spartina alterniflora marsh
by natural processes from 2000 to 2011
4摇 讨论
摇 图 6摇 2000—2011 年人工管理区芦苇沼泽景观质心变化
Fig. 6 摇 Landscape centroid changes of Reed marsh by human
activities from 2000 to 2011
4. 1摇 人工管理对互花米草沼泽演变的影响
在人工管理区主要的人类活动包括芦苇种植、人工
养殖和修建堤坝,由表 2 可以看出,从 2000 年至 2011
年,新增养殖池面积就达到了其总面积的 10. 999% ,而
2006—2011 年, 新增人 工 芦 苇 沼 泽 面 积 达 到 了
14郾 149% ,由此可见该区域受人为管理作用显著。 在人
为管理下,海滨湿地景观带状格局被打破,整体景观空
间格局向镶嵌格局转变,即大面积的芦苇沼泽中镶嵌着
养殖池、碱蓬沼泽;芦苇沼泽与米草沼泽镶嵌着碱蓬沼
泽。 在人工管理方式中,最主要的方式是修建拦水堤
坝,通过堤坝的建设致使景观变得破碎,更重要的是改
变了水文过程,导致生态过程发生变化,致使景观演变发生改变。 拦水堤坝一方面可以阻止潮汐作用下海水
入侵;另一方面可以储存淡水,致使生态系统类型逐渐向淡水湿地方向演变。 根据 2011 年 4—5月对盐城自
然保护区湿地土壤和地表水盐度的监测,可以看出(表 3):人工管理区土壤水分明显高于自然湿地区;米草沼
泽的土壤盐度高于自然湿地区,主要由于人工管理区互花米草沼泽发育在新洋港河口受到侵蚀作用影响,互
花米草沼泽发育的宽度较窄,受海水的影响要大于自然湿地区;碱蓬沼泽和芦苇沼泽的土壤盐度低于自然湿
表 2摇 人工管理区和自然湿地区人工干扰对比 / hm2
Table 2摇 Artificial interference contrast in the coastal by natural processes and human activities
人工干扰变化
Artificial interference
人工管理区
2000—
2006 年 %
2006—
2011 年 %
自然湿地区
2000—
2006 年 %
2006—
2011 年 %
养殖池 Pool +576 10. 999 -772 14. 741 +43 0. 371 -84 0. 825
人工芦苇 Reed -164 3. 132 +741 14. 149 +84 0. 725 -84 0. 725
堤 Mound +88 1. 680 +42 0. 802 +16 0. 138 0 0
表 3摇 人工管理区和自然湿地区土壤水分和盐度特征比较 / %
Table 3摇 Soil water and salinity contrast in the coastal by natural processes and human activities
人工管理区
米草沼泽 碱蓬沼泽 芦苇沼泽
自然湿地区
米草沼泽 碱蓬沼泽 芦苇沼泽
水分 Water 47. 363 42. 076 38. 834 46. 332 40. 703 36. 820
盐度 Salinity 2. 006 0. 817 0. 308 1. 328 0. 953 0. 347
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地区。 在人工影响下,芦苇沼泽的土壤盐度降低,而且通过对自然湿地区芦苇沼泽带潮沟和人工管理区芦苇
沼泽地表水的盐度监测,发现前者的盐度高达 1. 090% ,而后者只有 0. 230% ,在人为管理下更有利于淡水芦
苇沼泽的发育,使之有能力与互花米草沼泽的竞争生存空间。 通过景观质心计算,可以发现人工管理区芦苇
沼泽的景观质心变化与互花米草沼泽景观质心变化是相对的,在 2000—2006 年,芦苇沼泽向东南方向偏移了
429郾 720m,2006—2011 年,向北略偏西方向偏移了 199. 246m,呈向北摆动特征(图 6)。 另外,碱蓬沼泽的土
壤水分的增加和盐度的降低,致使碱蓬沼泽发育的适宜性条件下降,而互花米草是广生态幅物种,生境有利于
互花米草沼泽的发育,所以人工管理区景观格局变化实质上就是碱蓬沼泽不断萎缩,芦苇和互花米草沼泽不
断扩张的过程。 同时,拦水堤坝有效的发挥了廊道阻碍作用,阻挡互花米草向陆地方向的扩张,因而在
2006—2011 年,互花米草沼泽向陆扩张受到了堤坝的阻碍,开始向南扩张,导致景观质心发生向南偏移。
4. 2摇 自然条件对互花米草沼泽演变的影响
在自然湿地区,由于其受人为活动影响薄弱,至 2011 年人工养殖和堤坝面积约占其总面积的 2. 762% ,
主要受自然条件影响。 地貌过程、水文过程的空间梯度变化致使湿地景观格局表现为南北延伸、从陆地向海
洋的东西方向更替平行带状格局。 自然湿地区互花米草沼泽演变主要受气候、地貌条件、水文特征和植被的
影响,在这些因素的共同作用下,互花米草沼泽扩张迅速。 首先,盐城沿海属于暖温带向北亚热带过渡的季风
气候,在气候上与互花米草原产地美国的东海岸基本相近,非常适合互花米草盐沼的扩张[3]。 其次,地貌过
程影响着水文过程,进而影响土壤的理化性质,尤其是土壤水分和盐度直接影响植被的发育演替。 保护区核
心区地貌过程,在新洋港附近表现为滩面继续淤高,高潮线附近不断淤长,但速度逐渐变慢,低潮线附近开始
侵蚀并有加快趋势;在斗龙港附近表现出很强的淤长能力,平均低潮线和平均高潮线均快速向海移动[27]。 互
花米草沼泽分布于潮间带上部,上边缘至平均高潮位,下边缘至平均潮位,潮侵频率在 20%—80%之间,地貌
过程为互花米草发育提供了广阔的空间和环境条件[1],形成了光滩鄄互花米草沼泽的演变格局。 由于互花米
草具有很强的促淤功能,致使互花米草沼泽带高程增加,导致了潮水穿过其到达碱蓬带的频率急剧减少,致使
碱蓬沼泽发育所需要的水分和盐度条件受到限制,促进了互花米草沼泽向碱蓬下边缘扩张。 第三,互花米草
具有极强的耐淤埋、耐风浪的广生态幅特征,能够在海滨潮间带大部分区域生长[28],所以互花米草沼泽扩张
最为迅速,导致了海岸湿地先锋群落由碱蓬变为互花米草。 同时,互花米草具有有性与无性两种繁殖方式,有
性繁殖对不同环境的适应方面具有一定的优越性,而无性繁殖产生的后代,其遗传组成总是与母体相同;而碱
蓬主要靠种子传播扩展,植株矮小,在潮侵频率超过 20%的潮滩生存机率较小。 所以在互花米草沼泽上边
缘,在其和碱蓬的竞争中,能够迅速的占据生长空间,进行资源的吸收、利用,从而占据更有利的生境[28鄄30],形
成了碱蓬沼泽鄄互花米草沼泽的演变格局[31]。
5摇 结论
对人工管理和自然条件不同模式下海滨湿地互花米草沼泽时空变化进行比较研究,是正确认识海滨湿地
景观过程、科学合理的利用海滨湿地资源的重要依据之一。 文章以盐城自然保护区核心区为例,将核心区分
为人工管理区和自然湿地区,探讨不同驱动模式下,互花米草沼泽景观格局演变特征与规律,得出:2000—
2011 年,人工管理区的米草沼泽,面积百分比由 5. 19%增加到 14. 91% ;增长速率呈现先快后慢的特征;空间
上表现出向海陆两个方向扩张,分别向海洋、陆地方向扩张了 380. 777m 与 739. 545m;景观质心呈现先向西
北、后向南偏东方向移动的特征。 自然湿地区的米草沼泽,面积百分比由 14. 4212%增加到 28. 3291% ;增长
速率处于相对稳定状态;在 2000—2006 年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006—2011 年表现出向海陆两
个方向扩张的性质,累计向海洋、陆地方向扩张了 1188. 454m与 379. 277m;景观质心呈现先向东北、后向西北
方向移动特征。
研究区内互花米草沼泽是在地貌、水文、土壤、植被等自然条件以及人为作用的双重驱动下不断向海陆两
个方向扩张。 互花米草沼泽的迅速扩张改变了海滨湿地原有的景观格局,改变了海滨湿地景观演变的序列,
致使海滨湿地景观向米草沼泽单一景观转变。 如何科学合理的利用海滨米草沼泽资源,维护海滨湿地生物多
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样性,有待进一步研究。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 15 Aug. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review on the application of remote sensing in mangrove ecosystem monitoring
SUN Yongguang, ZHAO Dongzhi, GUO Wenyong, et al (4523)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Urban metabolism process based on emergy synthesis: Theory and method LIU Gengyuan, YANG Zhifeng, CHEN Bin (4539)……
Theoretical considerations on ecological civilization development and assessment ZHAO Jingzhu (4552)………………………………
Autecology & Fundamentals
Assemblage composition and distribution of meiobenthos in the Yangtze Estuary and its adjacent waters in autumn鄄winter season
Yu Tingting, XU Kuidong (4556)
……
……………………………………………………………………………………………………
Ecological distribution and nutrient limitation of phytoplankton in adjacent sea of Guanhe Estuary in spring
FANG Tao, HE Xinran, FENG Zhihua, et al (4567)
…………………………
………………………………………………………………………………
The distribution of urea concentrations and urease activities in the coastal waters of Hainan Island during the spring
HUANG Kaixuan, ZHANG Yun, OU Linjian, et al (4575)
…………………
………………………………………………………………………
Effects of simulated acid rain on growth and bleeding sap amount of root in Quercus mongolica
LIANG Xiaoqin,LIU Jian,DING Wenjuan,et al (4583)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Allelopathic effects of organic acid allelochemicals on melon ZHANG Zhizhong, SUN Zhihao, CHEN Wenhui, et al (4591)………
Fraction changes of oxidation organic carbon in paddy soil and its correlation with CH4 emission fluxes
WU Jiamei, JI Xionghui, HUO Lianjie,et al (4599)
………………………………
………………………………………………………………………………
Changes of soil nitrogen types and nitrate accumulation in vegetables with single or multiple application of dicyandiamide
WANG Huangping, ZHANG Qing, WENG Boqi, et al (4608)
……………
……………………………………………………………………
Comparison of isolation rate of mycobacteriophage in the different type soils
XU Fengyu,SU Shengbing, MA Hongxia, et al (4616)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of different acidity acid rain on yield, protein and starch content and components in two wheat cultivars
BIAN Yajiao, HUANG Jie, SUN Qisong, et al (4623)
………………………
……………………………………………………………………………
The causes of Gentiana straminea Maxim. seeds dormancy and the methods for its breaking
LI Bingbing, WEI Xiaohong, XU Yan (4631)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Physiological responses of four golden鄄leaf trees to SO2 stress CHONG Peifang, SU Shiping (4639)…………………………………
Influence of endosulfan and its metabolites on enzyme activities in purple soil
XIONG Bailian, ZHANG Jinzhong, DAI Juan, et al (4649)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Seasonal dynamics of food web energy pathways at the community鄄level XU Jun, ZHOU Qiong, WEN Zhourui, et al (4658)………
Population dynamics of Niviventer confucianus in Thousand Island Lake ZHANG Xu, BAO Yixin, LIU Jun, et al (4665)……………
Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly鄄gully region
ZHU Qiulian, XING Xiaoyi, ZHANG Hong, et al (4674)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Adaptation strategies of reproduction of plant community in response to grassland degradation and artificial restoration
LI Yuanyuan, DONG Shikui, ZHU Lei,et al (4683)
………………
………………………………………………………………………………
Effect of different Cunninghamia lanceolata plantation soil qualities on soil microbial community structure
LIU Li,XU Mingkai,WANG Silong,et al (4692)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of different maize hybrids (inbreds) on the growth, development and population dynamics of Rhopalosiphum maidis Fitch
ZHAO Man, GUO Xianru, LI Weizheng, et al (4707)
…
……………………………………………………………………………
Effects of forest canopy structure on understory vegetation characteristics of Funiu Mountain Nature Reserve
LU Xunling,DING Shengyan,YOU Li,et al (4715)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of restoring cropland to grassland on dung beetle assemblages in Wuchuan County, Inner Mongolia, China
LIU Wei, MEN Lina, LIU Xinmin (4724)
………………
…………………………………………………………………………………………
Cu and nutrient deficiency on different effects of growth, tolerance and mineral elements accumulation between two Elsholtzia
haichouensis populations KE Wenshan, CHEN Shijian, XIONG Zhiting, et al (4737)……………………………………………
Measurement and retrieval of leaf area index using remote sensing data in Kanas National Nature Reserve, Xinjiang
ZAN Mei, LI Dengqiu, JU Weimin, et al (4744)
…………………
…………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
An spatial ecosystem services approach based on LUCC: a case study of Ganzhou district of Zhangye City
LIANG Youjia,XU Zhongmin,ZHONG Fanglei,et al (4758)
……………………………
………………………………………………………………………
Spatiotemporal characteristics of Spartina alterniflora marsh change in the coastal wetlands of Yancheng caused by natural
processes and human activities ZHANG Huabing, LIU Hongyu, Hou Minghang (4767)…………………………………………
Process analysis and evaluation of wetlands degradation based on PCA in the lakeside of Napahai, Northwest Yunnan Plateau
SHANG Wen, YANG Yongxing, HAN Dayong (4776)
………
……………………………………………………………………………
On eco鄄security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS NAN Ying, JI Zhe,FENG Hengdong, et al (4790)………
Evaluation and simulation of historical range of variability of forest landscape pattern in Huzhong area
WU Zhifeng, LI Yuehui, BU Rencang, et al (4799)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of precipitation timing on aboveground net primary productivity in inner mongolia temperate steppe
GUO Qun, HU Zhongmin, LI Xuanran, et al (4808)
……………………………
………………………………………………………………………………
Research Notes
Litter production and decomposition of different forest ecosystems and their relations to environmental factors in different climatic
zones of mid and eastern China WANG Jianjian, WANG Yongji, LAI Liming, et al (4818)……………………………………
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《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 15 期摇 (2013 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 15 (August, 2013)
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