人工围堰和互花米草扩张下海滨湿地景观生境质量演变机制研究

Yancheng coastal wetland in Jiangsu is one of the few typical coastal wetlands in China and even in the world. However, with the artificial cofferdam and Spartina alterniflora expansion, the original wetland landscape structure changed enormously, that has many adverse effects on landscape habitat quality. Therefore, The project selected a typical case in Yancheng coastal wetlands, taking different periods of remote sensing images as the data source, using GIS\RS technology and InVEST model, to reveal the spatial and temporal evolution characteristics of landscape habitat qualities between artificial cofferdam and Spartina expansion in the coastal wetlands. Through monitoring hydrology, soil, vegetation and other factors in the coastal wetlands, the multi-scale coupling between ecological elements and landscape elements will be studied. Spatial and temporal dynamic model will be constructed and validated by matlab method and GIS technology further. It can reveal the evolution mechanism of landscape habitat qualities responsing to artificial cofferdam and Spartina expansion. On this basis, landscape habitat qualities evolution tendency will be simulated from three types of the current condition and ecological restoration and ecological security by adjusting parameter. Finally it put forward the corresponding regulation and management to promoting the coordinated development between regional social economy and ecological environment.

江苏盐城海滨湿地是我国乃至世界为数不多的典型原始海岸湿地之一，在我国生物多样性保护中具有重要地位。但是，人工围堰与互花米草扩张致使原生湿地景观结构发生巨大变化，对景观生境质量产生了诸多不利影响。因此，本研究在盐城海滨湿地选取典型案例区，以不同时期遥感影像为数据源，运用GIS\RS技术、InVEST模型，揭示人工围堰和互花米草扩张不同条件下海滨湿地景观生境质量时空动态特征；通过对研究区水文地貌、土壤、植被的监测，开展生态要素与景观要素的多尺度耦合研究；进一步利用Matlab-GIS技术构建人工围堰和互花米草扩张两种不同条件下的海滨湿地景观生境质量时空动态模型并进行验证，从而揭示景观生境质量动态变化对人工围堰与互花米草扩张的响应机制。在此基础上通过模型参数调节，从现状条件、生态恢复、生态安全三种情境模拟研究区景观生境质量变化趋势。最后，提出相应的海滨湿地管理和调控对策，促进区域可持续发展。

盐城滨海湿地是中国第一个滨海湿地类型世界自然遗产地，研究生境质量变化对区域重要物种栖息地保护和维护区域生态平衡具有重要意义。本研究以盐城海滨湿地典型区域为例，以遥感影像为景观数据源，通过对生态要素的监测，构建模型，揭示生境质量对人工围堰与互花米草扩张的响应特征，并进行模拟预测。结果显示：（1）盐城滨海湿地盐沼湿地面积在减少，人工湿地和非湿地面积比重在上升，呈现盐沼向耕地、养殖池转变的趋势；人工围堰与互花米草扩张改变了盐城海滨湿地原生景观演变序列，致使生态等级指数降低，区域生态安全面临威胁。（2）盐城滨海湿地土壤盐度、地上植被生物量呈现出沿东西海陆方向的变异明显大于南北海岸延伸方向上的变异的特征。生物量与土壤水分、盐度、有机质、氨氮、有效磷呈正相关，与有效磷的相关性最强。（3）1983-2017年，研究区生境质量呈下降趋势，人类活动强度指数先上升后下降，互花米草沼泽面积持续增加；生境质量与人类活动强度指数、互花米草沼泽面积呈显著负相关，总体上互花米草扩张对生境质量的影响大于人类活动强度，不同时期二者占据主导地位不同。1983-1992年，人类活动与互花米草扩张强度相当，对生境质量的影响都比较小；1997-2009年，人类活动对生境质量的影响大于互花米草扩张；2011-2017年，互花米草扩张对生境质量的影响大于人类活动。（4）多元回归分析显示，景观格局、生态过程、生境质量之间是相互关联的。景观模拟结果表明，至2030年生境质量指数持续下降，主要威胁来自互花米草沼泽扩张；生境质量存在“单极化”态势，研究区内生境质量处于优秀等级的面积在急剧减少。（5）综合考虑去除堤坝影响、恢复碱蓬沼泽和控制互花米草扩张三个方面因素，模拟研究区2020年景观格局，互花米草沼泽面积减少、碱蓬沼泽面积增加；景观多样性指数和均匀度指数都显著增加。研究结果可为维护海滨湿地生物多样性，促进盐城滨海湿地世界自然遗产地的可持续建设和科学管理提供参考。