干旱地区植被景观格局与水生态过程研究——以黑河下游绿洲为例

摘要

景观格局和生态过程之间的相互关系是景观生态学的核心问题之一,其二者相互关系根据特定的景观格局和生态过程又包含众多方面,干旱地区植被景观格局与水生态过程则为其中之一。干旱地区水分缺乏,以荒漠植被为主,具有蒸发量大、降水稀少的气候环境特征。干旱区内,水分因素在生态系统中占主导地位,植被景观格局在很大程度上随着水分环境的变化而相应演变。干旱地区植被景观格局与水生态过程的研究对干旱地区生态系统的保护和恢复具有重要意义。
　　 黑河流域是我国西北地区第二大内陆流域,位于河西走廊中部,发源于祁连山脉,最终注入内蒙古额济纳旗,且在额济纳旗内孕育了额济纳天然绿洲。由于自上世纪60年代以来,黑河流域中游用水过度,使得进入额济纳天然绿洲的水量锐减,造成了一系列的生态环境问题。因此从2001年开始在黑河流域启动了分水工程,保证进入额济纳天然绿洲的水量,以促进绿洲内生态环境的恢复。
　　 本文主要以黑河下游额济纳天然绿洲为研究对象,基于研究区2001—2009年MODIS影像、三个年份(1987、2001、2009)TM／ETM+影像以及2002年和2009年的实地植被样方调查,分别进行NDVI指数、景观格局指数和植被样方数据分析；并结合研究区内地表水、地下水数据,从多个层面和角度分析分水后研究区内水分环境动态变化对植被景观格局演变的影响,为干旱地区生态系统的保护和恢复提供参考。
　　 主要结果表明:
　　 ①地表水是干旱地区植被生长所需水分的主要来源,能够通过下渗转化成地下水,直接影响植被生长及植被景观格局的演变；
　　 ②地表径流量和植被覆盖度之间具有正相关关系,地表以地表水为主导,地表径流量增加会引起植被覆盖度的增加,反之亦然,植被覆盖度会响应当年以及往年的地表径流量变化,且具有时滞性；
　　 ③地下水位的上升使得研究区内植被生长状况得到改善,植被密度、生长高度、盖度均有一定幅度提升,物种丰富度增加,且草本植物受地下水位影响最为明显；
　　 ④地下水位上升使得研究区整体景观格局趋于复杂化、多样化、均匀化,基质景观类型(戈壁滩)在景观中优势度降低,植被景观格局破碎化程度提高、趋于复杂化。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 景观生态学概述

1.1.1 景观与景观生态学概念

1.1.2 景观生态学的研究内容

1.2 景观格局与生态过程相互关系概述

1.2.1 景观格局与生态过程概述

1.2.2 景观格局与生态过程研究方法

1.2.3 景观格局与生态过程相互关系研究

1.3 干旱地区植被景观格局与水生态过程相互关系研究现状

1.3.1 水生态过程对植被景观格局的影响

1.3.2 植被景观格局对水生态过程的影响

1.3.3 小结

1.4 本文研究背景、目的、意义及内容

1.4.1 研究背景

1.4.2 研究目的

1.4.3 研究意义

1.4.4 研究内容

1.5 拟解决关键问题及技术路线

1.5.1 拟解决关键问题

1.5.2 技术路线

第二章 研究区概况

2.1 黑河流域概况

2.2 额济纳天然绿洲概况

2.2.1 自然地理条件

2.2.2 社会经济概况

2.3 研究区主要生态环境问题

2.3.1 水资源日益匮乏

2.3.2 植被生态系统退化

2.3.3 沙尘暴危害日益严重

2.4 黑河流域分水工程简介

第三章 数据与方法

3.1 研究数据

3.2 数据处理平台

3.3 研究方法

3.3.1 研究区范围界定

3.3.2 遥感数据处理

3.3.3 景观格局指数的选取及其含义

3.3.4 NDVI指数

3.3.5 植被样方数据处理

第四章 基于Fragstats的景观格局动态变化

4.1 景观水平指数分析

4.1.1 景观组分的数量和面积特征

4.1.2 景观组分的聚集和分离特征

4.1.3 景观组分的多样性特征

4.2 斑块类型水平指数分析

4.2.1 景观组分的数量和面积特征分析

4.2.2 景观组分的形状特征分析

4.2.3 景观组分的聚集度分析

4.3 小结

第五章 绿洲植被景观生长状况及其变化特征分析

5.1 NDVI指数分析

5.2 植被样方数据分析

5.2.1 植被生长状况指数分析

5.2.2 植被多样性指数

5.3 小结

第六章 绿洲水资源动态与植被景观格局的耦合分析

6.1 地表水与地下水动态分析

6.2 地表水与NDVI指数动态相关分析

6.3 地下水与植被景观格局动态分析

6.3.1 地下水与植被样方的动态分析

6.3.2 地下水与景观格局的动态分析

6.4 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 问题与展望

参考文献

致谢