基于图论的盐城滨海湿地丹顶鹤生境连接度变化及恢复研究

摘要

湿地生态系统是生物多样性最丰富的生态系统之一，具有丰富的生态资源和强大的生态系统服务功能，同时也是生态敏感区和脆弱区。湿地资源开发利用的时空动态变化对物种生境、分布及多样性有着极其重要的影响。江苏盐城滨海湿地系统是国际生物圈保护区之一，同时也是江苏省唯一可靠的土地后备资源地，作为全球丹顶鹤最重要的越冬地之一，其湿地开发利用活动频繁，湿地景观的变化势必会影响丹顶鹤生境结构及其质量。近年来，丹顶鹤越冬栖息地生境损失严重，生境质量明显下降，从而造成研究区越冬丹顶鹤的数量比例明显下降。景观连接度的进一步发展有助于动物迁移、生态流等相关研究的深入研究，对其具有相当重要的意义，学者们也更加关注利用景观连接度研究景观生态学问题。图论作为研究连接度的新方法，极大地推动着其发展，通过将真实且具有特定生态意义的生态要素转化为图论理论中的要素参数加以研究，以一种直观、可视化的形式展示区域自然系统的生态网络特点，并结合综合连接度指数，不仅直观地反映景观中结构连接度情况，更能依据研究的生态学范畴较好地反映景观的功能连接度，便于跨尺度分析区域景观格局以及景观动态监测的相关研究。
　　本文首先通过回顾景观连接度、湿地景观变化对生物多样性的影响、丹顶鹤栖息地等相关研究，在可行性分析基础上，以盐城滨海湿地带作为研究区域，结合遥感数据及实地调研数据，首先分析研究区丹顶鹤生境类型资源的时空动态变化;并在丹顶鹤适宜生境类型图基础上，根据丹顶鹤的领域特性和最小生存面积要求，筛选得到研究区丹顶鹤生境景观图，将基于图论的景观连接度引入盐城滨海湿地丹顶鹤栖息生境的分析研究中，探讨丹顶鹤生境的功能连接度的时空变化;最后，我们根据斑块的重要性将景观内斑块重要性大的补充生境斑块作为潜在的恢复生境，并讨论了在不同恢复情境下，生境景观连接度的恢复状况。这将在宽泛的尺度下，有助于维护生境景观连接度和生态流。论文主要的结论如下:
　　(1)在1991-2010年这20年间，适宜生境面积持续减少，补充生境和非生境面积大量增加，这表明适宜生境类型不断地被开发为补充生境和非生境类型;从地类角度，主要是芦苇及碱蓬湿地这种原生态湿地类型转变为水产养殖塘;其中在2003-2010年间，补充生境仍然增加，适宜生境和非生境都相应减少，表明在这一阶段内，不仅是适宜生境转换为补充生境，相当面积的非生境也转换为补充生境。可以发现，起初非生境面积增长的程度是大于补充生境的，然后补充生境的增长幅度超越了非生境，并且在最后阶段迫使一定面积的非生境转化为补充生境，这也一定程度上表明养殖业在盐城滨海湿地的产业地位已逐步高于种植业。
　　(2)丹顶鹤生境网络由原本一个完整的网络逐步地破碎缩减为若干个小范围的生境网络，此时的丹顶鹤生境斑块节点主要集中在核心保护区。研究区内丹顶鹤生境景观连接度在近20年里发生巨大的变化:综合连接度指数ⅡC值持续下降，从0.0991减小到0.0020;其他图论中的参数指标也都表明生境斑块越来越破碎，生境景观连接度持续下降。从各期生境斑块重要值(dⅡC)分布来看，大多数生境斑块对连接度的作用非常小，dⅡC值越大的斑块数越少。四个时期，丹顶鹤生境斑块重要性等级划分中，重要性级别高的生境斑块在各期面积比重都是最大的，重要性级别低的生境斑块在各期斑块数目上占有绝对优势。因而在盐城滨海湿地对于保护丹顶鹤种群方面，要尤其关注并保护这些关键区域。大多数情况下斑块面积越大，其斑块重要值就越大;但是也存在斑块面积是非常大的，但其重要值却并不很大;因此，斑块的重要值与其面积之间并不遵循严格的比例关系。
　　(3)基于景观连接度对丹顶鹤生境恢复的研究中，绝大多数和绝大面积的补充生境斑块对丹顶鹤生境景观连接度提高的贡献度是比较小的，因而在盐城滨海湿地带丹顶鹤生境恢复中，要特别重视这些对生境恢复贡献度“非常高”及“高”的补充生境斑块。通过模拟恢复情景S1和S2，丹顶鹤生境连接度质量确实得到明显改善。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 相关研究进展

1．2．1 景观连接度研究

1．2．2 湿地景观变化对生物多样性的影响研究

1．2．3 丹顶鹤栖息地的研究

1．2．4 简要评述

1．3 研究目标与内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

1．5 可能的创新与不足

1．5．1 可能的创新之处

1．5．2 不足之处

第二章 研究区概况及数据处理

2．1 地理位置及区域概况

2．1．1 研究区地理位置

2．1．2 自然环境概况

2．1．3 社会经济概况

2．2 数据来源

2．3 遥感数据解译

2．3．1 遥感影像预处理

2．3．2 湿地景观分类及解译标志

第三章 盐城滨海湿地丹顶鹤生境资源的时空动态演变特征

3．1 丹顶鹤生境资源的时空变化

3．1．1 丹顶鹤生境类型的划分

3．1．2 盐城滨海湿地丹顶鹤生境资源的时空变化分析

3．2 丹顶鹤适宜生境景观斑块类型及时空变化

3．2．1 丹顶鹤生境景观输出及生境斑块类型划分

3．2．2 生境斑块类型特点及时空变化分析

3．3 本章小结

第四章 丹顶鹤生境景观连接度变化

4．1 基于图论的丹顶鹤生境连接度变化分析

4．1．1 连接度类型概述

4．1．2 基于图论的景观连接度分析软件

4．1．3 丹顶鹤生境景观连接度距离阈值的确定

4．1．4 基于图论的适宜生境网络构建

4．1．5 基于图论的生境连接度指数和指标的选取及意义

4．1．6 盐城滨海湿地丹顶鹤生境网络格局变化分析

4．1．7 盐城滨海湿地丹顶鹤生境景观连接度变化分析

4．2 丹顶鹤生境斑块重要值分析

4．2．1 斑块重要值(dⅡC)

4．2．2 丹顶鹤生境景观斑块重要值分析

4．2．3 生境斑块重要性特征分析

4．2．4 生境斑块重要性与其面积关系的分析

4．3 本章小结

第五章 基于景观连接度的丹顶鹤生境恢复研究

5．1 补充生境斑块对提高丹顶鹤生境景观连接度的重要性分析

5．1．1 恢复斑块重要值(dⅡCreforested)

5．1．2 补充生境斑块重要性特征分析

5．1．3 恢复斑块重要值与其面积关系分析

5．2 恢复情景模拟与分析

5．2．1 不同恢复情景生境连接度变化分析

5．2．2 丹顶鹤生境景观连接度恢复过程分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢