江苏沿海滩涂围垦土地质量变化过程及生态安全响应

The coastal zone of Jiangsu province has abundant tidal flat resources, which accounts for 1/4 of the total tidal flat in China. Jiangsu Coastal Development Strategy planned a reclamation area of 1805 km2, which covered more than 1/3 of the tidal flat in Jiangsu. The reclamation process and its effects on the tidal flat in Jiangsu coastal zone are not only important scientific problems, but also urgent requirements of Jiangsu coastal development. Both the tidal flat and the reclamation area in Dongtai County are largest in Jiangsu coastal zone, and therefore, its land use change and environmental effects are significant and representative. Integrating historical materials, RS and GIS, we will analyze the process and mechanism of tidal flat reclamation and land use change in Dongtai County since 1980, and simulate land use change in the past and future to 2020. Employing transect sampling and indoor analysis, variation of soil structure, fertility, water and salt with different reclamation time and land use types will be analyzed to uncover the change of land quality under reclamation. The results will also be helpful in adjusting soil efficiency index and management index in land productivity model, which will be performed to simulate the variation of land productivity since 1980. Based on landscape metrics, a landscape ecological security index will be constructed to examine the status of ecosystem security in the tidal flat. Species diversity will be investigated as a response to ecological security to check the validity of the landscape ecological security index. All the results will be beneficial for optimizing and regulating reclamation and land use in the tidal flat and through lights on the sustainable use of tidal flat resources during the process of Jiangsu coastal development.

江苏沿海滩涂资源丰富，约占我国沿海滩涂总面积的1/4。江苏沿海开发计划在2009至2020年间围垦滩涂1805 km2，超过现有滩涂规模的1/3，东台市滩涂面积和围垦规模均位居全省之首，研究其土地利用变化与生态响应具有重要理论与实践价值。项目拟综合利用历史资料、RS、GIS等手段，分析1980年以来东台市滩涂围垦与土地利用变化过程及其驱动机理，模拟预测2015、2020年土地利用变化情景；通过野外样带采样与室内分析，探讨不同围垦年限、不同土地利用方式土壤结构、肥力、水盐特征变化，揭示滩涂围垦的土地质量变化过程；并基此修正和完善土地生产力评价模型的土壤有效系数（盐分、粒度组成）和管理水平系数，建立适合沿海滩涂围垦土地的生产力评价模型；构建基于景观指数的景观生态安全评价指标，分析滩涂围垦土地生态安全状况与响应特征，进而提出滩涂围垦与土地利用的优化调控措施，为滩涂资源可持续利用提供科学指导。

本项目综合运用地理、生态、海洋、土地、环境等多个学科的理论和方法，系统分析沿海滩涂围垦与土地利用变化过程，揭示其对土地质量和土地生产力的影响机制，探讨其景观生态安全响应以及优化调控策略。. 1、主要研究内容.（1）分析滩涂围垦历史与各阶段特征，揭示滩涂土地利用变化过程与驱动机制；分析滩涂淤涨变化过程与成因，模拟预测土地利用变化过程。.（2）分析滩涂围垦活动影响下土壤质量因子变化过程，阐释滩涂围垦土地质量变化机制。.（3）探讨滩涂围垦土地生产力影响机制，构建滩涂围垦土地生产力评价模型，预测变化趋势。.（4）分析滩涂围垦区景观格局特征并构建景观生态安全指数，揭示滩涂围垦对景观生态安全的影响，探讨物种多样性对景观生态安全的响应，提出滩涂围垦与土地利用优化调控措施。.2、重要研究成果.（1）解决了动态变化下的研究范围叠加高强度人类活动下土地利用变化模拟难题。模拟结果表明，2010-2030年东台沿海滩涂将淤长117平方千米，养殖水面和耕地面积会大量增加，滩涂面积和盐生植被的面积将分别维持在75 km2和80 km2左右，两者空间位置整体表现为向海移动。.（2）摸清了滩涂围垦过程中土壤质量变化过程及其影响因素，构建了适合滩涂围垦区的土地生产力模型。研究表明，滩涂围垦后土壤质量因子逐渐改善，土壤质量逐渐提升，至围垦后30年基本形成稳定的土地生产力，基础地力与盐分双重限制下的土地生产潜力与实际产量较为接近。.（3）构建与验证了滩涂围垦土地景观生态安全指数，揭示了生物多样性对景观生态安全的响应机制。研究表明，滩涂围垦后景观生态安全逐渐下降，至围垦后31年逐渐稳定；除粮食生产外，其他生态系统服务均有所下降；围垦后草本植被物种丰富度和物种多样性逐渐增大，地上生物量则在围垦后迅速降低。景观生态安全指数与物种多样性、物种盖度、物种丰富度均呈现出显著的正相关关系，而单一的景观格局指数并不能反映植被物种多样性的分布情况。.3、科学意义.本项目揭示了滩涂围垦区土地利用变化过程与驱动机制，摸清了滩涂围垦过程中土壤质量变化过程，模拟了滩涂围垦区土地生产力，明晰了滩涂围垦区的生态安全状况与响应特征，有助于揭示江苏沿海开发国家战略实施后可能带来的土地质量变化与生态影响，也为滩涂资源的可持续利用提供科学指导。