鄱阳湖水位波动变化及其对洲滩湿地典型植被景观带空间分布的影响

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水位波动是影响湖泊洲滩湿地生态系统结构和功能的最为重要的环境驱动因子。近年来,在全球气候变化以及人类活动的共同作用下,湖泊水位波动发生了显著的变化,进而导致洲滩湿地生态系统健康受到威胁。鄱阳湖水位波动的变化以及因此导致的洲滩湿地生态系统健康问题在进入21世纪以来的前11年尤为突出。因此,在鄱阳湖区开展湿地植被对水位波动变化的响应研究意义重大。  本文利用长时间序列的水文资料、植被类型遥感解译资料以及高精度的湖盆地形数据,综合运用多周期水位波动度量方法、CART模型方法、GIS空间分析工具以及线性回归模型等方法,以分布面积的伸缩和分布高程的迁移为研究主线,分析鄱阳湖两种典型洲滩湿地植被景观带(即苔草-虉草景观带和南荻-芦苇景观带)对水位波动干扰的响应。得出的主要结论如下:  1.1989-2010年,对洲滩湿地植被生长状态具有显著影响的季节尺度水位波动和植被生长期水位波动均呈现出明显的变化趋势。枯水季节和丰水季节水情有整体偏枯的走向;涨水季节和退水季节在水情整体偏枯的同时,水位变幅增大。植被生长期各旬的旬均水位呈现不同幅度和显著性的下降,其中,4月上旬、4月下旬以及10月下旬的旬均水位均有显著的下降(P<0.05),下降速率分别为0.16myr-1,0.13 myr-1和0.16myr-1。季节尺度水位波动和植被生长期水位波动共同揭示出鄱阳湖区近年来春旱、秋旱两种水文现象频发的水位波动变化情势。  2.1989-2010年,鄱阳湖洲滩湿地总面积呈现出2007年以前比较稳定,之后有显著增加的变化趋势。其中,苔草-虉草景观带分布面积在2007年以前略有减少,之后略有增加,多年平均面积为378 km2;而南荻-芦苇景观带分布面积则呈现出显著且连续稳定的增长,其多年平均面积为325 km2,变化率达到6km2·Semi-annual-1。综合对比可知,2007年以前,苔草-虉草景观带分布面积减少而南荻-芦苇景观带分布面积增加,进而草洲总面积保持相对稳定。2007年以后,两种典型植被景观带分布面积均呈增长趋势,进而草洲总面积出现显著的增加。鄱阳湖湿地植被构成在1989-2010年间最为显著的特征即表现在南荻-芦苇景观带分布面积的膨胀。  3.1989-2010年,鄱阳湖洲滩湿地典型植被景观带的分布面积对其前期的季节尺度水位波动有较好的响应关系。其中,丰水季节水情是决定两种典型植被景观分布面积最为重要的水位波动变量:丰水季节的高水情促进苔草-虉草景观分布面积的扩大而抑制南荻-芦苇景观分布面积的增长;反之,丰水季节的较低水情则可能导致南荻-芦苇景观分布面积的膨胀和苔草-虉草景观分布面积的萎缩。退水季节水情是影响两种典型植被景观分布面积次为重要的水位波动变量:退水季节的偏枯水情对两种典型植被景观分布面积的扩展存在相同的促进作用;反之,退水季节的高水情则对两种典型植被景观分布面积的扩展均存在抑制作用。  4.1989-2010年,全湖区苔草-虉草景观分布高程平均为12.3 m,南荻-芦苇景观分布高程平均为13.5 m,两种典型植被景观带在很大的高程区间内交错分布。1989-2010年,两种典型植被景观分布高程下限总体上均有下降趋势且表现出明显的空间差异。两种典型植被景观分布高程下限在空间上均表现出南部靠上游的康山湖区高程分布下限下降幅度最小;北部靠下游的星子湖区高程分布下限下降幅度最大;中部靠中游的吴城(修水)湖区和吴城(赣江)湖区下降幅度小于同样位于中游的都昌湖区;棠荫湖区表现出与其它湖区截然相反的高程分布下限上升。  5.1989-2010年,全湖区苔草-虉草景观带高程分布下限迁移量△H与退水季节平均水位波动量△W可用一元线性回归模型描述为△H=0.12△W-0.27(P<0.001,n=76);南荻-芦苇景观带高程分布下限迁移量△H与退水季节平均水位波动量△W可用一元线性回归模型描述为△H=0.15△W-0.33(P<0.001,n=76)。由此可见,苔草-虉草景观带与南荻-芦苇景观带高程分布下限均存在正值的自发迁移量与边际迁移量,且南荻-芦苇景观带分布高程下限各迁移量均大于苔草-虉草景观带分布高程下限的对应迁移量。即鄱阳湖湿地不考虑退水季节平均水位影响的情况下即存在正向演替;而退水季节的偏枯水情会提高鄱阳湖湿地植被正向演替的速率。
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