我国高寒湿地边界确定方法研究- - 以若尔盖高原为例

Three Objectives of this research. The first one is understanding the role of China's alpine wetland in global climate change, and response of China's alpine wetland to climate change and its indicative function. The second one is solving the problem of excessive use of subjectivity in the process of extracting the remote sensing information for alpine wetland, and the third one is improving the ability of remote sensing mapping, monitoring and assessing of alpine wetland in China. Based on the analysis on the theory of wetland ecology and biogeochemical cycle, and the characteristic information on vegetation, plants, animals, microbe, soils, peat, hydrology, topography, meteorology, spectrum and texture of Zoige alpine wetland in China, the index system of Zoige alpine wetland delineation will be established. Community ordination of Detrended Canonical Correspondence Analysis(DCCA) and Principle Component Analysis(PCA) will be used together with remote sensing technology for expounding the environmental gradient characteristic of Zoige alpine wetland boundary in China and its leading factors. Based on quantitative analysis of the relationships between wetland boundary and related environmental factors with ecological process, the threshold values of these indexes for wetland delineation would be set up reasonably, and the Wetland Delineation Index (WDI=a1×PC1+a2×PC2+…+ak×PCk) would be figured out for building up the method of Zoige alpine wetland delineation in the end.

为了理解我国高寒湿地在全球气候变化中的意义及对气候变化的响应和指示作用，解决当前高寒湿地遥感信息提取过程中主观性过强的问题，并提高我国高寒湿地的遥感制图、监测与评价的水平。拟从湿地生态学理论和生物地球化学循环理论入手，以我国若尔盖高寒湿地为例，全面梳理和总结植被、植物、动物、微生物、土壤、泥炭、水文、地形、地貌、气象、光谱和纹理等特征信息，建立若尔盖高寒湿地边界确定指标体系，利用CANOCO 4.5生态软件，采用群落排序（除趋势典范对应分析和主成分分析）和湿地遥感信息提取技术相结合的方法，来揭示我国高寒湿地边界的环境梯度特征及其主导因素，定量分析湿地边界与相关环境要素和生态过程之间的关系，合理设置各项指标的阈值，并通过计算湿地边界指数（Wetland Delineation Index），WDI=a1×PC1+a2×PC2+…+ak×PCk,最终建立1套高寒湿地边界确定方法。

高寒湿地是一类特色的湿地，对全球变化敏感，具有指示作用，但又极为脆弱。为了理解我国高寒湿地在全球气候变化中的意义及对气候变化的响应和指示作用，解决当前高寒湿地信息提取过程中主观性过强的问题，并提高我国高寒湿地的遥感制图、监测与评价的水平。耦合生态学理论方法和卫星遥感技术，以我国若尔盖高原3个国家级湿地自然保护区为例，建立若尔盖高寒湿地边界确定指标体系，提出一套高寒湿地边界确定方法，分析湿地边界处的各种生态系统参数特征，丰富和完善高寒湿地边界确定理论方法体系。结果如下：1）研究区湿地面积1175.19 km2，所占研究区总面积的28.39%。2）湿地全部分布于坡度＜4°的区域，95%的湿地分布于坡度＜2.5°的地方。3）根据434个地面验证点数据，得出湿地边界识别的总体精度75.6%。沼泽化草甸位于沼泽、草地之间，在样方调查时一般容易确认，但在遥感图像上，易与草地发生错判。4）从平均盖度和平均密度，来看，沼泽化草甸要明细高于沼泽和草地。从物种数和平均高度来看，沼泽化草甸位于沼泽和草地两者之间。沼泽化草甸的物种数是沼泽物种数的2倍多，和草地物种数很接近。从植被指数来看，沼泽化草甸＞沼泽＞草地，在9月，草地的NDVI最大值和最小值分别下降到0.35和负值，而沼泽化草甸和沼泽的NDVI最大值还保持在0.6和0.15左右。从水体指数来看，沼泽化草甸明显小于草地，但与沼泽区别不明显。结论：1）湿地植被、水成土壤和湿地水文是我国高寒湿地边界识别的指示指标；沼泽化草甸对环境梯度变化具有很强的指示作用，对湿地上界确定具有重要参考价值。2）加强沼泽化草甸的遥感识别研究，是提高湿地边界提取精度的关键环节。湿地边界确定理论方法研究对全球湿地定义与分类、湿地制图与动态监测、湿地与全球变化研究具有重要意义，亟待引起重视。