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《湖南农业大学》 2011年
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洞庭湖区景观格局变化及其调蓄功能影响研究

刘娜  
【摘要】:洞庭湖是长江中下游地区社会经济可持续发展的重要生态屏障,对洞庭湖生态服务功能重要性评估研究表明,生态调蓄功能是洞庭湖最为重要的主导生态功能。湿地景观格局是各种自然与人为因素在不同时空尺度上作用的最终结果,深刻影响并决定着湿地水文过程和调蓄能力。本研究以景观生态学、水文生态学和土壤学理论为基础,在区域、景观和典型生态系统三个尺度分析了洞庭湖景观类型和结构对水文调蓄功能的影响及其作用机制,研究结果有望为洞庭湖景观结构优化和生态功能管理提供科学依据和数据支撑。主要结论如下: (1)洞庭湖区1980~2005年景观格局变化明显,景观类型之间转化频繁,水田、旱地、聚落面积变化最剧烈,滩地变化次之,林地、草地和水体变化均比较少。各土地类型的斑块数和形状指数具有相似的变化趋势,表现为1980至1990年激增,1990至2000年维持不变,2000至2005年降低。各土地类型的连通性指数和最大斑块指数的变化趋势和程度不一,其中,水田、林地和水体的的连通性指数和最大斑块指数变化比较相似,均为1980至2000逐渐减小,2000年至2005年增大。旱地、草地、滩地和聚落等类型的连通性指数变化与水田等相反,表现为1980至2000年增大,2000至2005年减小。 (2)与景观格局的变化相对应,洞庭湖调蓄功能表现出先降低后增大的变化规律。灰色关联分析表明,洞庭湖区景观格局指数与调蓄功能存在不同程度的相关性,其中最大斑块指数和连通性指数与调蓄量关联度最大,分别为0.77和0.75,说明景观格局中的优势斑块大小(水田)以及同质斑块之间的连通性对调蓄量有较大影响,连通性越大,湖区行洪能力和调蓄能力越大;斑块数、形状指数、多样性指数和均匀度指数等景观指数对泥沙沉积率的影线较大,其关联度变化于0.7~0.78之间。说明景观的破碎度,多样性和景观形状复杂度与泥沙沉积率呈正相关。 (3)不同类型景观类型指数变化与调蓄量变化的关联度分析表明,水田、林地、草地和滩地景观的最大斑块指数和连通性指数与调蓄量关系最为密切,关联度分别为0.73、0.84和0.66,说明水田、林地和水体最大斑块面积的增大有效增大了湖区调蓄能力。这也说明湖区整体景观最大斑块指数与调蓄量之间较好的关联性主要由水田、林地和水体等三种景观类型贡献。旱地、聚落等人工景观各景观指数与调蓄量无明显相关性,说明退田还湖,还林还草有利于洞庭湖调蓄功能的改善。 (4)各土地类型的斑块数和形状指数与泥沙沉积率之间具有一定的正关联,特别是旱地、滩地、聚落等类型,其关联度变化于0.7-0.74之间,说明上述类型的景观格局的破碎化和形状复杂程度的升高会加剧湖区泥沙的沉积过程,特别是旱地、滩地和聚落等类型面积的增大和破碎化。 (5)除水体、林地和滩地的最大斑块指数和连通性指数外,各景观类型的景观格局指数与分流比、分沙比的关联度均较小 (6)生态系统尺度的研究表明,杨树、人工芦苇等退田还湖方式在一定程度上对湿地土壤环境有所改善,特别是对SOM积累,土壤粘粒形成等过程的改善。杨树林地对土壤环境的恢复效果优于人工芦苇地,但是其土壤环境与苔草等自然湿地发育的土壤仍然有较大差异。恢复为自然水域后,水产养殖系统的土壤环境更接近于自然湿地系统,在三种退田还湖方式中恢复效果最好。水田由于长期淹水,其土壤环境和调蓄功能也最接近于自然湿地系统。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:Q149

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