土地格局时空变化对扎龙湿地鹤类生境影响的研究

摘要

本文选取扎龙1995、2000和2004年的Landsat TM遥感图像、地形图、保护区规划图和外业调查数据和其它文字材料为基础，以丹顶鹤为主要研究对象，在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下，应用景观生态学的相关原理及方法，分析研究区域的景观生态结构、景观格局现状，从时间序列上和空间尺度上对研究区域的土地利用类型及其景观格局的动态变化进行了定量化研究，并探讨了土地类型和景观格局对水禽数量的影响。在此基础上，选取部分有代表性的生境指标进行定量化分析，通过建立生境适宜性（HSI模型）评价模型，完成对研究区域丹顶鹤的适宜生境评价，提出有利于湿地维持一定鹤类种群数量的生境保护和恢复的合理化景观布局及建议，为湿地保护和管理提供科学依据。在此过程中，本文主要取得以下成果和进展:
　　1.通过对不同时期遥感影像（1995，2000和2004年）的处理，为快速而准确地获取扎龙湿地保护区土地利用格局数据及其演变提供了依据。研究结果表明:区域内各类生态景观斑块的数量、面积及空间位置都发生了不同程度的变化，但区域呈现以沼泽地景观为基质的草地、耕地和盐碱地景观等相对为主体的交错湿地景观格局，其余景观类型呈补丁状散布该区域之中，总体上景观格局没有发生变化。
　　2.有林地和居民工矿用地景观分布零散，斑块数目多，破碎度指数较大，破碎化程度高，沼泽景观斑块趋向于集中分布，以大规模的形式存在，构成区域的控制性生态景观，是丹顶鹤的栖息生境，其破碎度较小。
　　3.景观多样性指数研究结果表明:景观多样性和优势度两指数呈现出一定的负相关关系，景观多样性和均匀度两指数上呈现出一定的正相关关系。景观多样性、景观均匀度呈现递增，景观优势度减小，从侧面反映了各景观类型所占比例差异增大，景观异质性较高，不利于该生态系统的稳定。
　　4.通过矩阵转移法来研究特定时段不同土地利用类型之间数量时空变化。1995-2000年，沼泽湿地是研究区内具有最高转入贡献率和保留率的景观组分，草地景观是转出贡献率最大的景观组分;2000-2004年，草地景观是研究区内具有最高转入贡献率景观组分，沼泽湿地具有最大转出贡献率的景观组分，沼泽湿地景观的保留率最大。
　　5.在对土地利用动态分析和景观格局分析的基础上，研究湿地生境的变化原因，分析土地利用及其退化对水禽生境要素影响，探讨人类活动对自然生境的影响方式和程度。结果表明:草地、盐碱地等景观与典型水禽数量呈现一定的负相关，林地、耕地（繁殖期）与典型水禽数量呈现一定的正相关;景观格局多样性、斑块分维数和形状指数与典型水禽数量呈现一定的正相关，破碎度与典型水禽数量呈现一定的负相关;植被高度、植被盖度和距觅食地距离均为丹顶鹤选择巢址的主要影响因子，生境隐蔽和食物是重要考虑因素。
　　6.利用GIS的空间分析功能和景观生态学方法，研究区域湿地景观的动态变化与种群数量变化的基础上，定性和定量分析了不同时期的土地利用和景观格局与物种的相关关系。结果表明:除了在关键区域建立湿地保护区，还要从区域、景观上对湿地环境进行统筹规划，从根本上保护湿地环境和湿地生态过程。
　　7.综合利用“3S”技术完成了对论文研究所需的数据的获取与处理，在此基础上实现了各评价指标的提取及其定量化研究。选取干扰程度、食物丰富度、植物覆盖适宜度、水文条件、空间格局、繁殖的最佳面积和土地利用类型，并对指标进行定量化研究，通过建立HSI模型完成了研究区域的典型水禽的生境评价，在此基础上，对生境适宜性评价的结果进行定量分析和分类处理，划分出不同的生境类型:适宜生境;次适宜生境;较不适宜生境;不适宜生境。
　　8.对扎龙1995-2004年湿地水禽栖息地生境评价分析得知:适宜性区域在整个研究区域中占据绝对的优势，主要分布在核心区，构成区域的控制性生态景观;次适宜性区域，占据较小的比重，主要分布在缓冲区;较不适宜区域同样占据较小的比重，主要分布在实验区和缓冲区;不适宜区域，占据较大的比重，主要分布在实验区。
　　9.1995-2000-2004年，研究不同生境类型的空间变化特征，结果表明:适宜性区域的质心坐标的转变方向为:东北部-西南部-东北部;次适宜区域的质心坐标转变方向为:东北部-西南部;较不适宜区域的质心坐标转变方向为:东北部-西南部-西北部，2000-2004年的变化幅度要大于1995-2000年;不适宜区域的质心指标的转变方向为:一直趋向东北部，该类型质心坐标在空间位置的转移没有发生变化。
　　10.研究区域不同生境类型平均周长-面积比指数分析可知:不适宜区域的指数一直呈现增加的趋势，反映了当地社区的经济发展和村屯城镇化进程的加快，人类活动在时间、空间上不断加大，导致典型水禽（鹤类）的生态环境的破坏，区域生态功能的丧失，从而减少水禽种类及其种群数量，表明人类的活动强度所导致的生境生态功能的丧失而造成的破碎化程度成正比。

目录

摘要

1 绪论

1．1 论文背景

1．2 土地利用／土地覆盖的研究

1．2．1 土地利用／土地覆盖的内涵

1．2．2 国内外发展现状

1．3 景观生态学概述

1．3．1 景观与景观生态学

1．3．2 景观生态学研究内容

1．3．3 景观生态学基本理论

1．4 景观格局与生境破碎化

1．5 繁殖生态学概述

1．5．1 生境选择概述

1．5．2 行为学研究概述

1．6 生境分析与生境评价

1．7 鹤类研究概述

2 研究对象及研究区域

2．1 丹顶鹤和白枕鹤基本情况概述

2．2 研究地概况

2．2．1 地理位置

2．2．2 气候、水文特征

2．2．3 地质地貌

2．2．4 动植物资源

2．2．5 社会经济

2．3 研究方法及内容

2．3．1 数据源

2．3．2 研究内容

2．3．3 研究路线

3 景观生态分类及遥感数据处理

3．1 景观分类体系的建立

3．1．1 景观分类体系原则

3．1．2 景观生态分类步骤

3．1．3 景观生态分类的确定

3．2 景观制图

3．2．1 解译标志的建立

3．2．2 遥感图像处理

3．2．3 遥感图像分类

3．2．4 分类模板评价

3．2．5 分类后处理

3．2．6 分类后精度验证

3．2．7 景观生态分类图

3．3 本章小结

4 湿地景观格局及其定量分析

4．1 景观格局指数

4．1．1 斑块形状指数

4．1．2 景观多样性指数

4．1．3 景观破碎度指数

4．2 景观格局分析

4．2．1 斑块形状指数分析

4．2．2 景观多样性指数分析

4．2．3 景观破碎度指数分析

4．3 本章小结

5 土地利用景观格局时空变化

5．1 土地利用／覆被变化动态监测

5．1．1 土地利用结构动态演变

5．1．2 土地利用变化动态度分析

5．1．3 土地利用程度变化模型

5．2 土地利用空间格局动态变化

5．2．1 各景观类型格局动态变化

5．2．2 景观格局总体特征动态变化

5．3 景观组分动态变化

5．3．1 景观组分动态变化

5．3．2 景观组分转入和转出贡献率分析

5．3．3 景观组分保留率

5．3．4 特定转移过程贡献率分析

5．4 本章小结

6 区域土地利用变化对典型水禽生境的影响

6．1 土地利用研究

6．2 土地利用变化与水禽生境的影响

6．2．1 土地利用变化对水禽生境的影响

6．2．2 土地利用对水禽繁殖期巢穴选择的影响

6．2．3 因子定义

6．2．4 数据处理

6．2．5 不同年度巢址选择比较

6．2．6 巢址选择生态因子相关分析

6．2．7 湿地景观格局变化对水禽生境的影响

6．3 本章小结

7 典型水禽生境适宜性评价

7．1 生境与生境选择

7．2 研究区域的生境类型与要素

7．2．1 生境类型

7．2．2 生境评价要素

7．3 生境质量评价

7．4 典型水禽生境适宜性评价

7．4．1 HSI模型的丹顶鹤生境要素的确定

7．4．2 建立典型水禽生境适宜性模型

7．4．3 典型水禽生境适宜性评价

7．4．4 典型水禽生境适宜性现状

7．4．5 典型水禽生境适宜性空间变化特征分析

7．4．6 典型水禽生境适宜性景观格局分析

7．5 本章小结

结论与讨论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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