鄱阳湖水文情势变化对典型洲滩湿地植被格局的影响机制

In recent years, the dry condition of the Poyang Lake has had a profound impact on wetland vegetation and even the entire wetland ecosystem, leading to the degradation of the wetland and threatening the habitat of wintering migratory birds. At present, however, the influence mechanism of hydrological regime changes on vegetation distribution pattern dynamics in the wetland is still unclear. With a basin-scale hydrodynamic model, this project analyzes the impact of various environmental changes on the characteristics of lake bottom exposure in the past years. This project also studies the temporal variations of the distribution of dominant plant communities and their area or biomass based on remote sensing and characterizes the response of vegetation distribution pattern to the changing characteristics of lake bottom exposure. Based on niche theory, this project then quantifies the independent drive-response relationships between different hydrological factors and each plant community and determines the thresholds of key factors for the growth and reproduction of typical plant species in the wetland. The research could deepen the understanding of the causes of the changing characteristics of Poyang Lake bottom exposure and clarify the influence mechanism of hydrological regime changes on the dynamics of vegetation distribution pattern. It can also provide scientific support to the development of adaptive hydrological regulation strategies for the Poyang Lake, which balance reservoir benefit and wetland conservation.

近年来鄱阳湖枯水情势对洲滩植被乃至整个湿地生态系统产生了深远影响，导致湿地退化并威胁越冬候鸟的栖息环境。当前鄱阳湖水文情势变化对洲滩植被格局演变的作用机制尚不明确，亟需开展相关研究。本项目基于流域尺度水动力模型量化现状年份环境变化要素对鄱阳湖洲滩出露特征的影响大小；应用遥感技术分析典型洲滩湿地优势植物群落分布面积或生物量随时间变化过程，阐明近年来洲滩湿地植被格局对洲滩出露特征变化的响应规律；基于生态位理论量化不同水文因子与植物群落间的独立驱动-响应关系，确定适宜湿地典型植物生长繁殖的敏感水文因子阈值。本研究有利于深化鄱阳湖近年来洲滩出露特征变化的成因认识，揭示鄱阳湖水文情势变化对典型洲滩湿地植被格局形成及演变的影响机制，还可为兼顾水库兴利和鄱阳湖湿地保护的适应性水文调控策略制定提供科学参考。

本课题通过水文学、水力学、遥感科学以及生态统计学的交叉融合，围绕变化环境下鄱阳湖水文情势及洲滩湿地植物群落空间分布开展模型研究。.（1）构建完善了长江与两湖耦合的一二维水沙整体数学模型，实现了河床形态调整及滩槽格局变化的精细刻画。模型基本适应长江干流及两湖丰、平、枯不同时期的流动特征，水位、流量与含沙量计算结果与实测值峰谷对应、涨落一致、吻合较好，说明所建模型和所选参数较好地模拟了长江中下游水沙运动情况，若干环节技术处理合理，具有较高的准确性。.（2）开展了三峡蓄水运用后鄱阳湖水位变化特征研究及归因分析。2003年三峡水库蓄水后鄱阳湖代表站月均水位全面下降；2013年长江上游控制性水库群联合调度后，湖泊代表站月均水位有升有降，且各湖区均呈现由高洪水位快速下降的消落特征，湖泊进入低枯水状态的时间进一步提前。长江上游控制性水库群联合调度后，鄱阳湖水位变化主要驱动因素：4月~9月为长江来水变化，10月~12月为长江及五河来水增加，1月~3月为江湖主槽下切。.（3）根据2020年冬和2021年春开展的研究区域植物群落实地调查采样，建立了鄱阳湖南矶湿地植物群落综合数据集。采用支持向量机构建的植物群丛分类模型以各波段光谱反射率、多种植被指数为候选自变量，基于全局进化算法同步优化确定了实际参与建模变量及模型参数，面向2个季节分别构建了植物群丛分类模型：发现1）南荻+芦苇-灰化苔草群丛分布位置与面积基本不变；2）灰化苔草群丛分布面积大约增加一倍，占领了虉草群丛前期所分布的低高程区并向滩地扩张；3）虉草群丛面积锐减。.（4）分析了鄱阳湖洲滩湿地优势植物物种适应水淹环境胁迫的策略及能力，认为面对淹水的不同生存策略，如休眠、形态结构调整等，是决定植物物种适应能力和生态阈值的主导要素。量化了主要植物群丛空间分布对淹水的响应特征，提出了植物群丛分布判别准则。提出了鄱阳湖湿地植物群落空间分布模型，其应用包括模型构建和应用2个阶段。