水沙变化驱动下黄河下游河道横向演变对湿地自然植被的影响研究- - 以黄河郑州湿地自然保护区为例

以黄河下游郑州段典型湿地为研究区，以不同淤积年限河岸带上生长的未受损自然植被为研究对象，根据湿地生态学与水文生态学等相关理论，应用"3S"技术和多元统计学方法，获取水沙变化驱动下的郑州段河道侵蚀/淤积面积与速率；通过野外定点调查，应用时空转换方法，确定湿地主要物种的演替序列和速率；基于遥感技术，监测湿地自然植被主要生态变量的动态演变，并利用人工神经网络、结合湿地环境变量建立植被生态变量反演模型；将自然植被物种演替过程与主要生态变量反演结果与河道变化相联系，并结合调水调沙所造成的黄河水文变化，探索湿地自然植被动态过程对河道横向演变的响应机制并建立定量关系。. 本研究的完成，可揭示黄河下游河道侵蚀/淤积变化对湿地自然植被生态恢复过程的影响机制，有助于增加对游荡型河流湿地生境多样性演变和自然植被分布生态模式的理解，为维护多泥沙游荡性河流的水文生态安全和生态恢复提供理论依据。

黄河下游作为典型的游荡型河流与中国第二大河，流域的沿岸湿地面积与生态条件却极其受限，以小浪底调水调沙为代表的人类活动深刻影响着黄河下游水文条件及其伴生的生态环境，形成了一个特殊的“人类活动-水文变化-河道游荡-植被变化”的多元水文生态互动过程。而国内外对于多元水文生态互动过程影响下的黄河湿地植被变化一直未见相应研究，仅仅从物种与群落观测进行过微观尺度探讨。本项目针对黄河下游郑州湿地自然保护区，对人类活动影响下的湿地多元水文生态过程进行了深层解析，利用1984-2011年TM/ETM+等多景遥感影像反演植被覆盖度与生物量、土地利用、河岸侵蚀/淤积等情况，揭示了湿地物种、群落与植被总体演变趋势；以花园口1946年-2011年多年水沙数据和1950-2011年多年气象要素数据为基础，应用线性回归、滑动平均、累积距平、Mann - Kendall趋势检验法分析了研究区水文气象要素的长时间序列数据变化趋势；利用IHA法与RVA法，定量评估小浪底水库运行前后的水沙变化情势，并采用PDS方法分析漫滩洪水发生次数和频率；分析了水文变化对区域土地利用变化、河岸侵蚀/淤积的互动机制，并基于景观格局评价了人类活动对植被的影响；利用遗传规划算法，建立了生境因子与生物因子之间的量化关系模型，定量评估了花园口未来植被的变化过程。研究表明，由于水文条件的变化和人类活动影响，黄河湿地已成为典型的城市河岸湿地生态系统退化与消亡区域，但河流游荡性的存在，为湿地自然植被的恢复和重新演替提供了契机，该结论对黄河下游湿地生态保护具有重要指导意义。