江苏盐城海滨湿地景观格局与景观变异研究

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盐城海滨湿地生态系统具有特殊的地质地貌特征和生态保护价值。其北部响水、滨海岸段为1128-1855年间的黄河入海口,即今天的废黄河三角洲所在地。南部近岸海区有特殊的潮波系统和潮流特征,发育有我国最大的辐射状海底沙脊群。整个岸线以粉砂淤泥质海岸为主,岸线平直,自陆向海发育有芦苇滩、獐茅滩、碱蓬滩、米草滩、光泥滩等原生湿地,盛产青蛤、泥螺、文蛤、四角蛤蜊以及鱼、虾、蟹等多种贝类和生物。丰富的鱼贝类和各种草籽,为鸟类提供了充足的食物,一望无际的滩地、盐田和沼泽地为鸟类提供了生境适宜、少侵扰、大活动空间的优良环境。盐城海滨湿地生态系统是我国丹顶鹤、黑嘴鸥等多种珍禽的重要生境之一,全球15种鹤类,仅盐城沿海滩涂就生活有5种,包括丹顶鹤、白鹤、白头鹤、白枕鹤、灰鹤,具有极其重要的生态保护价值。 生物多样性保护面临的最大挑战是来自物种栖息地的破坏,由于赖以生存的条件日益恶化,珍稀濒危物种的保护出现巨大危机。位于苏北沿海滩涂的盐城国家级珍禽自然保护区的现状就充分表明这样的特点。规模宏大、持续过热的"海上苏东"建设与滩涂开发使该保护区(核心区)周边地区(缓冲区和实验区)的滩涂连年遭受围垦,纵横交错出现的新海堤把滩涂湿地切割成许多斑块,鱼塘、养殖场等多种开发项目取代了大面积的以芦苇、盐蒿为建群种的湿地植被,滩涂湿地的破碎化十分严重。保护物种多样性都要以物种栖息生境的保护为依托,单一目标种的保护策略已转向整个海滨湿地生态系统的保护与修复。 本文针对盐城海滨湿地生态系统的生态环境现状,运用景观生态学的尺度-格局-过程原理,研究了盐城海滨湿地生态系统的土地结构、生态过程以及它们之间的关系。一般说来,格局和过程是相互联系的,通过对景观空间格局的研究,可以在一定程度上了解和推测生态演变的过程,对揭示海滨盐土和海滨盐沼生态系统的土壤脱盐化过程、原生湿地的可持续发展,以及在一定程度上解决开发与保护的矛盾,寻求两者的和谐与平衡发展,具有重要的理论和指导意义。 (1)盐城海滨湿地生态系统景观格局分析 根据1988年和2000年两个时点的遥感影像数据,利用ERDAS IMAGING、ArcGIS、 FRAGSTATS等软件计算景观变化与景观格局信息,所有斑块计算尺度均为30 m×30 m分辨率。结果显示,大面积的原生湿地,如芦苇滩、獐茅滩、碱蓬滩和米草滩被转换为鱼塘等人工湿地,其中芦苇滩减少63.69%,獐茅滩减少37.28%、碱蓬滩减少57.94%、米草滩减少71.10%,鱼塘面积增加199.64%。林地、旱田与盐场面积变化不大。景观分区结果显示,1988年北实验区和北缓冲区以原生湿地类型为主,其次为盐场,兼有少量鱼塘;核心区、南缓冲区、南实验区均以原生湿地景观为主,其中核心区和南缓冲区无鱼塘、盐场分布,南实验区仅有少量鱼塘。全区景观格局显示,1988年的景观格局除海水、盐场、早地外,各类原生湿地的面积比较均衡,景观多样性指数高,湿地植被景观演替序列清晰、富有规律性,各类景观之间连通性好,聚合度高,有利于野生动物栖息、觅食、繁殖等活动,生境承载力高,有利于物种保护。2000年的景观格局除海水、盐场、早地外,各类原生湿地面积均存在不同程度的减少,景观破碎度增加,人类干扰区域随围垦区的向海推进而扩大,生境承载力下降,不利于物种保护。 (2)盐城海滨湿地生态带土壤基本性质与时空变化分析 研究区共选择东台梁垛闸生态带、大丰王港生态带、射阳新洋港生态带、射阳射阳港生态带进行典型区样带的空间分布和季相变化分析,探讨盐城海滨湿地生态带的空间结构和生态功能。以上个世纪五十、六十年代种植的海防林带为起点,自陆向海每隔500 m取土壤表层样,并用GPS对每个取样点逐一定位,样带向海延伸至落潮后的光泥滩,样带经向直线距离在10-15 km。 取样时间分别为2004.01、2004.04.、2004.08、2004.11,季相特征分别对应冬、春、夏、秋四季。样品分析指标有含水量、粒度、盐度、pH值、TOC、TN、TP和部分金属元素及微量元素,主要有Mo、Zn、Pb、Co、Ni、Ba、Mn、Cr、V、Nb、Be、Cu、Tj、Sr、Li、Fe、Mg、Ca、Al、Na、K,共21种。通过观察,利用相机记录和描述样带的地物覆盖景观类型,盐城海岸带的主要景观类型为水杉及意杨林地、农田(主要为旱作农田)、鱼塘、盐场、撂荒地、芦苇滩、碱蓬滩、米草滩、光泥滩、近岸海水区等。四条样带表层样品的物理性质显示:土壤质地以粉砂为主,含量在70%以上,其次是砂和粘土,自南向北砂含量上升,粉砂含量有所下降;除射阳射阳港样带外,土壤盐度均值在2%-2.5%之间,以射阳新洋港样带土壤含盐量最高;pH均值在8.11-8.18之间,说明研究区研究区为偏碱性土壤;含水量受到降雨量、蒸发量和取样时间不同步性的影响,差异较大,规律性不明显。表层样品的养分分析显示:TOC、TN、TP含量在自陆向海的空间分布上,均表现为梯度下降趋势,陆域一般以林地亚带表层土壤养分含量为最高,其次为农田,海域一般是米草滩亚带的养分含量高于光泥滩:样带比较显示,TOC含量均值在5.71-7.33 g/kg之间,TN含量均值在0.59-0.76g/kg之间,均以受人类干扰最大的射阳射阳港样带的值为最高,原生湿地生态系统保护完好的射阳新洋港样带的值为最低;TP含量均值在0.68-0.80 g/kg之间,以东台梁垛闸样的值为最低,射阳射阳港样带的值最高;四条样带的相关分析显示,TOC与TN相关系数很高,均具有非常好的相关性。 (3)盐城海滨湿地生态系统土壤理化性质和金属元素时空变异分析 就研究区域内的土壤物理性质来说,在空间尺度上,pH值、盐度在自陆向海方向上表现为递增趋势;在季相变化上,pH值、盐度均以冬季、春季值为最高,多雨季节的夏季、秋季值偏低。土壤养分分析显示,空间尺度上,TOC、TN、TP含量自陆向海均呈递减趋势,在生长时间里,少人类干扰的林地生态系统中养分含量均远远高于其它用地类型;季相变化分析显示,冬季、春季节的TOC、TN、TP含量均比夏季、秋季的含量要低。 金属元素的时空变异显示,空间尺度上,除Na、K、Cr、Sr、Te外,多数金属元素在北缓冲区含量很高;核心区多数金属元素含量较低或处于中等水平;南缓冲区和南实验区分为向陆和向海两个区域,向陆一侧多数金属元素含量居低或低偏中水平,向海一侧为中或中偏高水平。小区域范围内人类活动会对金属元素的富集产生非常重要的影响,如射阳射阳港样带跨越北缓冲区射阳县最大的垃圾填埋场,导致该区域金属元素含量骤增。 (4)人类活动对盐城海滨湿地生态系统景观变化的影响评价 在景观上的压力体现为大量原生湿地的丧失,湿地生态承载力下降。在土壤表层理化性质的影响上,主要表现为:四条样带中,仅射阳新洋港样带景观类型以原生湿地为主,具有自然演替的原生湿地植被景观。其基本理化性质的均值与其它样带的均值相比,具有以下特征:含水量最低,粘土含量最高,pH值与东台梁垛闸并列最高,土壤含盐量最高,TOC、TN含量最高,TP含量仅比东台梁垛闸高0.02 g/kg。东台梁垛闸位于辐射沙脊群的顶点弶港附近,滩涂淤长速度最快,为其它三条样带中受人类干扰最少的样带。以上分析说明人类干扰导致盐城海滨湿地生态系统一般向有利于人类的方向演化,如土壤含盐量下降,养分含量增高等。 以人为本来分析海滨生态系统的变化过程,有以下2个有利方面:①促进原生海滨湿地生态系统,如碱蓬滩、米草滩等,向人工湿地,如咸水、淡水养殖场转化。②促进海滨盐土的脱盐过程,由盐渍化程度高的中低产田向优质高产田转化。目的是获取较高的经济效益,当地经济发展速度加快,人民生活水平提高。从自然角度分析可知,③原生海滨湿地的丧失将会引起整个海滨生态系统结构和功能的变化。④适应原生海滨湿地生态环境的动植物种类和数量将会受到影响,可能会导致某些物种的灭绝,某些物种的繁盛,不可避免的是也可能出现某些外来物种的入侵。可以确定的是,原生湿地的生态过程和生态功能正在向强人类干扰的方向转化。 最后,论文指出,建立海滨湿地生态平衡体系,使海滨湿地生态环境向良性发展,保护好海滨湿地生态环境是维持海滨湿地生态系统的基本功能和健康的生态过程,保护生物多样性,实现可持续发展的关键。
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