流域河岸带景观格局连续梯度规律及其形成机制

It is necessary to understand river distribution patterns in order to conserve and utilize the river effectively. In this project, we are trying to explore the pattern variation along riparian continuum at watershed scale. Based on previous research, we addressed that riparian landscape pattern and ecosystem productivity exhibits continuous gradient along the river, and it was controlled by natural and social factors together. We called it as a "Riparian Landscape Continuum Hypothesis". In order to test the universality of this hypothesis, multiple rivers with gradient in distribution pattern at different tempo-spatial scale will be selected to conduct our study in this project. Based on 3S (remote sensing, geographic information systems, global positioning systems) technique, we are able to convert the plane data to string data and make the exploration in riparian landscape pattern continuum gradient directly to be possible. Additionally, we analyze the "key points" along the continuum gradient plane to study the relationships between landscape pattern and natural, social and river restoration factors and try to reveal the mechanisms behind this continuum gradient. Furthermore, indicating index at landscape scale, such as the appropriate scale and discriminant factors from a given riparian pattern, would be proposed to serve the river restoration. The development of river theory in this research can provide theoretical foundation for river conservation, planning and restoration in future.

如何有效进行河流保护和利用，是依赖于对河流分布格局规律的了解为转移的。本项目系统研究流域河岸带景观格局连续梯度规律。基于前期研究，我们认为流域中河岸带景观类型及生态系统生产力，沿河流从源头到河口存在着梯度变化规律，这种规律是由自然和社会多重因子共同决定的，并称之为"流域河岸景观连续梯度分布假说"。本研究选取多条江河在不同的时空尺度下进行研究，对流域河岸景观连续梯度分布进行拟合，揭示其规律及假说的普适性。基于3S技术，创新性地实现了移动窗分析方法从面上数据到线上数据的格式转换，使得格局的连续梯度分析成为可能，获得沿河流从源头到河口的"面上"连续变化情况。进一步选取连续梯度变化的"关键点"，在不同等级尺度上，研究景观格局与自然因素、社会经济因子以及水体恢复的相互作用关系。探讨河岸带梯度规律的内在机制，提出景观格局指示水体恢复的最佳尺度与判别因子。发展河流理论，为河流的保护、规划与恢复提供依据。

深入了解河流及河岸带纵向分布规律，可以有效进行河流保护和利用。本项目系统研究流域河岸带景观格局连续梯度规律，提出了“流域河岸景观连续梯度分布假说”，并通过河岸带整体“面上”及关键地段的“点上”探讨其形成机制。通过选取分布于中国，美国和英国的7条江河，基于3S技术，创新性地实现了移动窗分析方法从面上数据到线上数据的格式转换，使得格局的连续梯度分析成为可能，获得沿河流从源头到河口的“面上”连续变化情况。研究结果表明，沿河流从源头到河口的河岸带具有连续变化规律。为了探究景观水平上流域河岸带格局变化趋势的驱动力，本研究选取了若干自然因子及人为干扰因子进行驱动力分析，结果表明，自然条件的变化在更大程度上影响了景观格局的变化，是河岸带景观格局纵向变化的主要驱动力。进一步进行关键地段“点上”分析以探讨其形成机制。选取中游的关键点，阐述了地形和地理位置是景观多样性增加的影响机制之一。选取下游的关键点，针对河口受入侵后的景观多样性降低的现象，构建河口海岸带湿地生态恢复中的“生态控制替换模型”，达到利用外来种控制外来入侵种同时恢复本地红树林群落的目的。整个项目系统地从河流面上规律及其机制，进一步进行关键点上的应用探讨，为发展河流理论，河流的保护、规划与恢复提供依据。