長江口不同年限圍墾區(qū)景觀結(jié)構(gòu)與功能分異.doc

長江口不同年限圍墾區(qū)景觀結(jié)構(gòu)與功能分異【摘要】：圍墾區(qū)作為復(fù)雜的自然系統(tǒng)和人為系統(tǒng)作用的綜合區(qū)域,其景觀結(jié)構(gòu)和功能呈現(xiàn)特殊的復(fù)雜性,本研究以長江口海岸帶不同年限圍墾區(qū)作為研究對象,利用數(shù)量生態(tài)學(xué)方法,構(gòu)建能夠體現(xiàn)圍墾區(qū)建設(shè)先進(jìn)性和可操作性要求的圍墾區(qū)建設(shè)綜合指標(biāo)體系(景觀、土壤、植被)和將景觀結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行耦合研究的方法,利用CLUE-S模型對圍墾區(qū)景觀動態(tài)未來發(fā)展趨勢進(jìn)行情景模擬,為河口地區(qū)灘涂濕地圍墾建設(shè)提供科學(xué)決策依據(jù)。研究內(nèi)容和獲得結(jié)論如下：基于1987、1995、2000和2006年長江口TM、ETM遙感影像,利用RS、GIS與數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法,對長江口不同圍墾區(qū)(3個試驗區(qū))土地利用動態(tài)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：3個試驗區(qū)間土地利用多樣性指數(shù)的變化無顯著性差異；各試驗區(qū)土地利用年變化速率在空間上不存在顯著差異,在時間上具有顯著差異的土地類型為大棚用地和建筑用地；3個試驗區(qū)的土地利用程度具有一致性,三區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移方向的差異也不顯著,轉(zhuǎn)移強(qiáng)度相似。長江口不同圍墾區(qū)的土地利用動態(tài)在空間上的不顯著差異主要受圍墾工程和圍墾時間的影響。采用“空間代時間”和主成分分析(PCA)綜合評價模型的方法,對長江口奉賢不同圍墾年限土地利用動態(tài)特征進(jìn)行了綜合評價分析。利用南匯圍墾區(qū)土地利用動態(tài)變化對綜合評價的結(jié)果進(jìn)行驗證。結(jié)果表明：(1)PCA土地利用綜合評價指數(shù)(F)與農(nóng)耕用地正相關(guān)(水田大棚用地旱地林地園地),與反映濱海特征的土地利用類型(養(yǎng)殖塘草地開放水域光灘)呈負(fù)相關(guān)；(2)土地利用PCA綜合評價指數(shù)(F)隨圍墾年限增加呈對數(shù)增長(R2=0.5119)并在圍墾后40年左右達(dá)到穩(wěn)定態(tài)?；貧w分析表明F值能很好反映土地利用程度指數(shù)(L)和多樣性指數(shù)(GM)的變化趨勢。借助多元方差分析(MANOVA).地統(tǒng)計分析(GA)、主成分分析(PCA)和典范對應(yīng)分析(CCA)方法,研究了不同圍墾年限土壤理化性質(zhì)、土壤綜合功能的分異及控制因子。結(jié)論：1)土壤水分、鹽分、電導(dǎo)率和土壤粒度隨著圍墾年限的增加表現(xiàn)為下降趨勢,有機(jī)質(zhì)為上升趨勢；速效磷在圍墾初期上升,到圍墾100年左右又表現(xiàn)為下降趨勢；硝氮、氨氮和pH值則在不同圍墾年限間變化不大；土壤理化性質(zhì)在圍墾后30年左右達(dá)到穩(wěn)定態(tài)；2)在PCA分析中,反映土壤養(yǎng)分因子(硝氮、有機(jī)質(zhì)、速效P、氨氮、-pH和-土壤粒度)的權(quán)重值(總計,0.97)要高于土壤限制因子(鹽分、電導(dǎo)率和水分)的權(quán)重值(總計,0.48),Fs值越高土壤質(zhì)量越好；3)不同土地利用類型在土壤功能熟化過程中起到不同的作用；4)CCA分析表明,圍墾區(qū)土壤理化性質(zhì)主要受到圍墾時間的影響,其次受到土地利用方式的影響；土壤功能綜合指數(shù)Fs與圍墾時間的相關(guān)性(0.1905)大于土地利用方式(-0.1161)的影響。以2009年7月植被67個樣方調(diào)查數(shù)據(jù)、2009年4月調(diào)查216樣點土壤屬性數(shù)據(jù)和2006年TM(30m)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),應(yīng)用雙向指示種分析法(TWINSPAN)、多元方差分析(MANOVA)、除趨勢典范對應(yīng)分析(DCCA)和典范對應(yīng)分析(CCA)方法,研究了杭州灣不同圍墾年限墾區(qū)自然植被群落組成及特征分異。結(jié)果表明：1)圍墾區(qū)植被群落以中生植物群落和沼生中生過渡群落為主,隨著圍墾年限的變化呈梯度性分布,發(fā)現(xiàn)物種豐富度、物種多樣性和地上生物量隨著圍墾年限的增加而增大,但在圍墾中后期(30年)會受到土地利用方式影響而出現(xiàn)反彈現(xiàn)象(下降)；2)物種豐富度指數(shù)和物種多樣性指數(shù)的變化規(guī)律與圍墾年限的變異趨勢相一致,隨著土地利用程度的升高其出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。而物種生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)則出現(xiàn)下降趨勢,地上生物量則略有增加；3)土地利用方式(r=0.55,p0.05)、土壤水分(|r|=0.53,p0.05)、土壤鹽分(|r|=0.43,p0.05)、圍墾時間(r=0.40,p0.05)是影響圍墾后不同植被群落分布的主要因子。海岸圍墾區(qū)景觀動態(tài)變化是人-地關(guān)系復(fù)雜作用的結(jié)果,以1990年、2000年、2009年TM影像、社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)、野外調(diào)查數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。借助RDA和PCA分析了海岸帶景觀動態(tài)變化驅(qū)動力因子貢獻(xiàn)度,并利用kappa指數(shù)對CLUE-S模型所選驅(qū)動力模擬效力進(jìn)行驗證。結(jié)果表明：海岸帶圍墾區(qū)景觀動態(tài)變化人為驅(qū)動因子貢獻(xiàn)度(57.10%)自然驅(qū)動因子貢獻(xiàn)度(42.90%)。CLUE-S模擬正確率可達(dá)82%,主導(dǎo)景觀類型耕地、未利用地和養(yǎng)殖塘kappa指數(shù)均大于0.75,CLUE-S模擬效果較為理想,所選驅(qū)動力很好地模擬了規(guī)則景觀突變的空間分布特征,進(jìn)而對圍墾區(qū)2010-2020年未來發(fā)展進(jìn)行了情景模擬,模擬結(jié)果表明CLUE-S模型能夠較為有效地模擬圍墾區(qū)景觀格局的規(guī)則性、集中性和呈帶性分布,同時為圍墾區(qū)管理決策提供了參考依據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】：圍墾長江口景觀動態(tài)土壤自然植被綜合評價模型景觀驅(qū)動力CLUE-S模型情景模擬【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)【學(xué)位級別】：博士【學(xué)位授予年份】：2011【分類號】：Q149【目錄】：摘要9-11ABSTRACT11-17第1章緒論17-251.1研究背景17-191.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-231.3研究意義23-241.4擬解決的關(guān)鍵問題及創(chuàng)新點24-25第2章長江口灘涂資源圍墾歷史及現(xiàn)狀特征25-362.1長江河口灘涂圍墾區(qū)分布25-272.2長江口灘涂發(fā)育及圍墾歷史27-322.2.1長江河口灘涂沙洲的發(fā)育27-282.2.2上海市圍墾歷史變遷28-322.3長江口圍墾區(qū)生態(tài)特征分析32-332.4長江口圍墾區(qū)社會產(chǎn)業(yè)特征分析33-352.5研究區(qū)選擇及概況35-362.5.1研究區(qū)選擇352.5.2研究區(qū)概況35-36第3章圍墾區(qū)景觀動態(tài)時空對比分析36-503.1數(shù)據(jù)源與方法36-393.1.1數(shù)據(jù)來源36-383.1.2處理方法38-393.2結(jié)果與分析39-483.2.1土地利用結(jié)構(gòu)與多樣性時空對比分析39-423.2.2圍墾區(qū)景觀變化速率和程度時空對比42-463.2.3不同圍墾年限景觀轉(zhuǎn)移方向強(qiáng)度分析46-483.3本章小結(jié)48-503.3.1結(jié)論48-493.3.2啟示49-50第4章不同圍墾年限土地利用動態(tài)特征及綜合評價50-614.1數(shù)據(jù)源與處理51-534.1.1研究區(qū)514.1.2數(shù)據(jù)源51-524.1.3處理方法52-534.2不同圍墾年限景觀動態(tài)特征534.3不同圍墾年限景觀動態(tài)變化綜合評價方法53-584.3.1不同圍墾年限景觀動態(tài)綜合評價模型構(gòu)建53-554.3.2評價模型與傳統(tǒng)指數(shù)對比驗證55-584.3.3不同圍墾年限景觀結(jié)構(gòu)變化綜合評價584.4本章小結(jié)58-61第5章長江口不同圍墾年限土壤功能時空分異及影響因素61-795.1材料與方法62-655.1.1研究區(qū)與材料62-635.1.2處理方法63-655.2土壤理化性質(zhì)特征分異65-685.2.1土壤理化性質(zhì)探索性分析65-675.2.2土壤理化性質(zhì)多元方差分析(MANOVA)67-685.3土壤理化性質(zhì)空間變異分析68-715.3.1土壤性質(zhì)半方差分析68-695.3.2土壤理化性質(zhì)克里金插值分析69-715.4不同圍墾年限土壤功能評價71-755.4.1土壤綜合評價模型構(gòu)建71-725.4.2不同圍墾年限土壤功能(Fs)時空分異72-755.5土壤功能影響因素CCA分析75-775.6本章小結(jié)77-795.6.1結(jié)論與討論77-785.6.2啟示78-79第6章長江口不同圍墾年限植被-群落特征分異79-966.1數(shù)據(jù)源與分析方法80-836.1.1研究區(qū)與數(shù)據(jù)源80-826.1.2分析方法82-836.2結(jié)果與分析83-936.2.1不同圍墾年限自然植被群落TWINSPAN分析83-886.2.2不同圍墾年限自然生長植被群落特征分析88-906.2.3不同土地利用程度對群落分布的影響90-916.2.4自然生長植被群叢組分布影響因素識別91-926.2.5自然生長植被群落特征影響因素分析92-936.3本章小結(jié)93-966.3.1討論93-946.3.2結(jié)論與啟示94-96第7章基于CLUE-S模型的景觀動態(tài)驅(qū)動力分析96-1107.1數(shù)據(jù)源與CLUE-S方法96-1017.1.1研究區(qū)96-977.1.2數(shù)據(jù)源977.1.3CLUE-S模型97-1017.2結(jié)果與分析101-1087.2.1驅(qū)動力選擇分析101-1037.2.2景觀動態(tài)驅(qū)動力貢獻(xiàn)率分析103-1057.2.3驅(qū)動因子解釋力CLUE-S模擬驗證105-1087.3本章小結(jié)108-1107.3.1討論108-1097.3.2結(jié)論109-110第8章不同圍墾年限景觀格局CLUE-S情景模擬110-1238.1CLUE-S模型預(yù)案設(shè)計與基本參數(shù)設(shè)計110-1188.1.1CLUE-S預(yù)案設(shè)計1108.1.2CLUE-S模型基本參數(shù)設(shè)置110