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《上海海洋大学》 2018年
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海三棱藨草对滩涂沉积环境的响应机制及生态修复

厉成伟  
【摘要】:滨海湿地因其特殊的地理位置具有极敏感脆弱的生境,生态系统结构和功能复杂多样。近年来,由于城市化、围垦等高强度的人类活动以及海平面上升、风暴潮加剧等全球气候变化的影响,大面积的滨海湿地遭受到不同程度地破坏,具体表现在景观破碎化加剧、水盐失衡、生物多样性下降、生态系统紊乱、功能丧失等方面。所以如何缓解滨海湿地的破坏压力,修复甚至重建其自然生境已然成为当前国际湿地生态学的研究热点。基于此,本研究在对长江口滨海湿地景观格局演变的趋势及其驱动力的分析结果上,选取围垦工程实施后促淤形成的新生湿地南汇东滩湿地为研究区域,探讨海三棱藨草对滩涂沉积环境的响应机制,定量分析湿地植被-土壤系统的相互作用,以期为长江口滨海湿地的生态修复实践提供科学合理的理论指导。(一)长江口滨海湿地景观格局演变及其驱动力研究本章利用1960年、1980年、1990年、2000年、2010年和2015年共6个年份的土地利用/覆被矢量数据,通过景观格局指数计算对长江口总体景观及类型水平上格局演变特征进行探讨。结果表明:1)长江口湿地总面积在景观级别上持续增长,景观破碎化持续加剧,与此同时景观呈现总体团聚状态,景观聚集度稳定持续增加,斑块类型复杂多样,呈现不同程度地均衡趋势。2000年作为特殊的节点,景观优势度、破碎度、聚集度都发生转变。2)在类型水平上分析长江口具体湿地类型格局的演变,选取了等深线6m的浅海海域、滩涂、盐水沼泽、水库坑塘、养殖池作为类型级别,滩涂与盐水沼泽的面积随年份呈现波动递增趋势,其他类型湿地面积逐年递增。其中破碎程度以养殖池、浅海海域、盐水沼泽、滩涂、水库坑塘的顺序逐次递减;养殖池和水库坑塘聚集度持续增长,团聚状态明显,盐水沼泽和滩涂受人为活动的影响波动变化;等深线6m的海域优势度明显,对景观格局演变贡献最大,其次是滩涂,盐水沼泽在1990年优势度极其显著。上海市社会经济发展部分指标,以及人口、GDP、城市道路面积、工业产值、渔业等指标与总体景观水平破碎度具有统计学上显著差异,城市基础设施建设和渔业产业对类型水平上斑块破碎度具有显著相关性。综上所述,长江口湿地景观格局的演变趋势复杂多变,斑块破碎程度还在加剧,以城市建设为主要人类活动显著影响其格局的演变。(二)影响海三棱藨草动态分布的土壤影响因子及其阈值效应采用曲线拟合、阈值统计等方法进行土壤因子与海三棱藨草植被空间分布的阈值分析表明:1)滩涂湿地土壤盐度、含水率和有机碳作为土壤关键因子显著影响植被年际动态分布,但是不同季节主要的影响因子不同。春季海三棱藨草在生长周期初始阶段,有机碳、总氮和硝氮等土壤营养盐对其生长都有显著相关性,而在夏季植被快速扩散周期内,土壤盐度和含水率的相关系数均大于其他两季。此外,本文在回归分析中得出总氮也是重要的土壤因子。2)通过回归曲线拟合和数理计算得出,土壤的阈值效应体现在总氮、高程和盐度三个因子上,当滩涂达到2.754m时,海三棱藨草的生长与扩散速率最大;盐度值为0.8368us/cm时,植被生物量累积速率最大;当土壤总氮含量超过0.5475g/kg时,植被动态分布在统计学上有显著性差异。(三)滨海湿地植被-土壤相互作用及其对沉积环境分异的响应格局海三棱藨草如何响应湿地土壤沉积环境及植被指数与土壤环境因子之间的统计分析表明:1)围垦后南汇东滩高程逐年增长,NDVI值呈增加趋势。这表明在一定范围里,滩涂高程与植被NDVI变化在空间动态里具有同步性;2)滩涂高程与土壤盐度、含水率的空间分布具有统计学的显著性,而土壤盐度、含水率与植被群落参数之间具有显著相关性,因此沉积环境分异是海三棱藨草空间分布的主要控制因素。在上海市南汇边滩湿地,NDVI变化与滩涂高程变化在空间分布上具有同步性,因而NDVI分析能够快速、及时的整体把握植被扩散动态,进而分析滩涂沉积环境的空间分异。研究首次对长江口区域采用湿地公约的6米等深线湿地定义分析了长江口区域的湿地景观格局演变及区域经济发展,尤其是城市化进程之间的关系,因此合理健康的城市化发展是维持滨海湿地生态系统服务功能的关键。此外,研究采用统计和空间分析方法,对影响海三棱藨草的空间分异的土壤因子及其阈值,以及沉积环境之间的相互关系进行了研究。这些研究对未来长江口区域海三棱藨草湿地的快速修复具有重要意义。
【学位授予单位】:上海海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q948

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