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湿地公园景观结构与水环境质量耦合关系研究

程珊珊  
【摘要】:湿地公园作为我国湿地保护工作的一种新形式,其本质是构建湿地生态资源保护与利用、湿地功能结构调整与恢复、湿地科教文旅开发与建设等多位一体的湿地保护新体系。目前我国湿地公园建设尚处于发展阶段,为更加科学、合理的制定和开展湿地公园规划建设、管理等相关工作,本文基于苏州国家湿地公园景观结构特征与水环境质量特征,通过探究二者间的耦合关系,为湿地公园景观结构优化、水环境质量提升,以及湿地生态系统健康与生态服务功能的长效保持提供科学依据,也为太湖流域乃至我国湿地保护工作提供参考。文章以苏州6个国家湿地公园为研究对象,研究内容主要包含:理论基础与技术方法研究;研究区概况与数据处理;景观结构与水环境质量特征分析;景观结构与水环境质量耦合关系研究;基于水质提升的湿地公园景观结构优化策略等5个部分。研究主要技术路径可以分为以下4个步骤:首先,基于高分二号卫星遥感影像数据(2019年),利用Arcgis10.6提取研究区景观类型图;运用Fragstats4.0计算获取表征聚集度、破碎度、优势度、多样性的景观特征指数。其次,依照所提取的林地、草地、水域等6种景观类型和湿地保育、恢复重建和合理利用3种功能区划条件,在特征明显处选定53个水质监测样点;将2019年2月~2020年1月共计12个月划分为枯水期、平水期和丰水期3个典型季节,每月1次水质采样,考虑数据完整性综合选定在水体污染中起主要作用的TN、TP、DO、COD、BOD共计5项指标。第三,从景观类型、景观构型两方面对块状均匀型、复层围堰型、多塘结构型、块状集聚型4类景观结构特征进行分析;并采用水质标识指数方法,探究苏州国家湿地公园水质的时空变化特征。最后,文章运用Pearson's相关分析、多元逐步回归分析、冗余分析(RDA)等方法对苏州国家湿地公园景观结构与水环境质量之间的耦合关系进行分析,得出景观类型、景观构型与水环境的耦合关系;并依据“源、汇”等理论,结合研究结果提出湿地公园景观结构优化策略和水环境管理策略。本文研究主要结论如下:(1)水环境质量特征:将水质污染程度从大到小排序,BODTNC0DTPDO,其中DO为Ⅰ类水,TP为Ⅲ类水,COD、TN为Ⅳ类水,BOD为劣Ⅴ类水。季节上看,SSD、TH、SJB、HB、TL丰水期水质好于枯、平水期,TF结果相反。功能上看,TH、SJB、HB、TL水质为合理利用区恢复重建区湿地保育区,综合水质标识指数在Ⅲ~Ⅳ类水区间;SSD为恢复重建区湿地保育区合理利用区,水质在Ⅱ~Ⅲ类水区间;TF水质为湿地保育区恢复重建区合理利用区,水质在Ⅲ~Ⅳ类水区间。(2)景观结构特征:依据景观结构对水质的净化作用从大到小进行排序,复层围堰型块状集聚型多塘结构型块状均匀型。其中块状均匀型破碎度高、聚集度低,优势度较低、多样性较高;复层围堰型破碎度低、聚集度高、优势度高、多样性低;多塘结构型破碎度较高、聚集度较低、优势度低、多样性高;块状集聚型破碎度较低、聚集度较高、优势度较高、多样性较低。(3)景观结构与水环境质量关系:将相关性从大到小进行排序,丰水期枯水期平水期。其中林地、水域对水质具有正面生态效应,建设用地、草地、园地结果相反。类型水平上,NP、PD越大水质越差;水域LSI越大水质越好,园地、草地、建设用地LSI结果相反,林地LSI与水质相关性不明确;水域、林地LPI越大水质越好,耕地、建设用地LPI结果相反,园地LPI越大DO、BOD越差,COD越好;水域、林地、草地AI越大水质越好,园地AI结果相反。景观水平上,COHESION、CONTAG正面生态效应显著,SHDI负面生态效应显著。(4)景观结构优化策略:块状均匀型湿地公园景观结构合理性最差,应继续保持“汇”景观面积,控制“源”景观面积,同时减少斑块数量,增强优势“汇”景观的聚集度和最大斑块面积;复层围堰型湿地公园景观结构最为合理,可进一步调整“汇”景观类型,控制“源”景观面积,同时增加生态岸坡以及生态浮岛减缓过快的水流速度;多塘结构型湿地公园景观指数较差但略优于块状均匀型湿地公园,应增加“汇”景观面积,减少“源”景观面积,增强优势“汇”景观的聚集度和最大斑块面积;块状集聚型湿地公园景观结构较为合理,但建成时间较短,管理还不够完善,水质相对性较差,应继续保持“汇”景观面积,控制“源”景观面积,减少外部污染源的侵入造成的水质污染。进一步可总结为,增大“汇”景观面积,减少“源”景观数量,提高“源”景观透水率;或将林地作为缓冲区分隔“源”景观,提高林地、水域等“汇”景观优势度和连通性,降低“汇”景观的破碎度,提高景观的异质性等。


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