中国沿海滩涂入侵物种互花米草(Spartina alterniflora)的空间分布及生物质能估测研究

摘要

滩涂湿地是陆地、海洋和大气之间各种过程相互作用最活跃的过渡带，盐沼植被结构和功能的改变能影响全球生物地球化学循环与能量交换。互花米草（Spartina alterniflora）是禾本科米草属多年生草本植物，适宜生长在海滩高潮带下部至中潮带上部的广阔滩面。1979年被引入我国后，伴随着其种群面积的日益扩张，互花米草在促淤造陆、保滩护岸、降渍改土、饲养畜禽等等的同时，也带来了较为严重的生态、经济及社会危害。目前为控制和管理互花米草而采用的物理法、化学法和生物控制法三种方法，都非常困难而且昂贵。利用互花米草潜在的生物质能，进行生物质能源的开发，有望成为有效利用和控制互花米草这一外来入侵物种的最具潜力的途径之一。
　　 3S技术现已广泛应用于海岸带植被，特别是沿海入侵物种的分布调查和动态监测。本研究选用2006-2008年CBERS-02/02B多光谱遥感数据源，结合相关统计资料，在遥感处理软件ENVI4.5中对中国沿海滩涂互花米草的空间分布现状进行解译分类，通过GPS实地样点定位来直接验证和修正分类结果，并引用已发表的相关研究成果进行间接验证，最后在GIS支持下进行数据合成，得出互花米草在我国沿海滩涂的分布现状及种群面积。同时，通过实测野外取样的样品，综合统计前人的相关研究成果，计算出互花米草在沿海各省的平均生物量和平均热值。将其与面积结果相结合，对我国整个沿海滩涂互花米草的总生物量和生物质能进行估算。
　　 研究结果显示：中国沿海滩涂互花米草北至天津北塘口南至广西山口保护区均有分布，种群总面积为34178 hm2。其年产生物量2.05百万吨，年产能量0.33亿GJ，相当于1.13百万吨标准煤(标准煤发热值为29306 J/g)。易于收割利用的地上部分年生物量达1.01百万吨，可提供0.16亿GJ，约0.56百万吨标准煤的可利用生物能资源。其中，江苏省互共米草的种群面积和总贮能均占全国的一半以上，其整株生物量、地上生物量、地上贮能的总量也占全国的近一半。而北方地区的辽宁省尚未有互花米草的入侵，江苏、上海、浙江、福建三省一市互花米草分布最多，占全国总面积的94.22％，另外北方两省一市和两广则分布较少，仅占全国互花米草总面积的4.02％和1.76％。
　　 海岸类型是造成互花米草在各省分布不均的根本原因，其它因素如降水、温度、氮污染等对其也有影响。另外，人类对沿海滩涂进行的不同程度的围垦干扰活动也是互花米草在我国海岸带引种、入侵、扩散和变化的重要原因。由于高效的光合作用机制，互花米草盐沼生态系统具有高生产力（平均生物量为6007 g/m2）和高贮能(平均热值为16050J/g)；由于以无性繁殖为主伴以种子繁殖的繁殖特性，互花米草在我国沿海光滩上迅速入侵定植，现已广泛分布于天津北塘口到广西山口保护区的沿海地区。另外，生长期较长的时间优势和不占用耕地的空间优势，使得互花米草生物质能的利用成为可能。
　　 本研究为利用中巴卫星遥感数据对入侵物种进行宏观监测和调查研究提供了有效范例，同时为发展互花米草生物质能提供了有力的基础数据，并为我国沿海滩涂资源的利用和保护提供了科学依据。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1． 文献综述

1.1． 研究背景

1.2． 国内外盐沼植被空间分布遥感研究综述

1.3． 国内外生物质能的研究现状

1.3.1． 国外生物质利用现状

1.3.2． 我国生物质利用现状

1.4． 本文研究目的和意义

2． 研究区域与研究方法

2.1． 研究区域

2.2． 研究方法

2.2.1． 数据来源

2.2.2． 遥感数据处理

2.2.3． 野外实地验证及分类精度评价

2.2.4． 数据合成分析

2.2.5． 生物量及贮能统计

3． 结果

3.1． 互花米草在我国沿海的空间分布

3.1.1． 互花米草在北方两省一市的分布

3.1.2． 互花米草在江苏省的分布

3.1.3． 互花米草在上海市的分布

3.1.4． 互花米草在浙江省的分布

3.1.5． 互花米草在福建省的分布

3.1.6． 互花米草在两广的分布

3.2． 遥感分类的精度评价

3.3． 互花米草生物量及生物质能

4． 讨论与结论

4.1． 互花米草的空间分布

4.1.1． 地质因素对互花米草分布的影响

4.1.2． 降水、温度、氮污染和生物因素对互花米草分布的影响

4.1.3． 人类干扰对互花米草分布的影响

4.2． 互花米草的生物质能

4.2.1． 高效的光合作用与高生产力

4.2.2． 高贮能

4.2.3． 时间与空间上的优势

4.2.4． 不占用耕地

4.2.5． 利用现状与展望

4.3． 结论与展望

4.3.1． 结论

4.3.2． 研究展望

参考文献

附件

附表．1 CBERS影像具体原始信息

附表．2 几何校正具体GCP地理坐标信息