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当曲流域是我国海拔最高、面积最大的高寒湿地分布地区之一,流域内的湿地在涵养水源、维持生态平衡和保持生物多样性等方面具有极其重要的作用。然而,目前该地区的科学考察及研究工作较少,对流域内高寒湿地的分布与变化特征的了解十分有限。本研究运用地理学、生态学等相关理论和方法,借助遥感、GIS等技术手段,结合大量的野外调查数据,构建了基于遥感的当曲流域湿地分类系统,运用面向对象与人工目视解译相结合的信息提取方法,创建了1988年和2007年两期当曲流域土地覆被数据库,在此基础上,对当曲流域湿地的构成、空间分布特征及群落结构特征进行分析,并对当曲流域湿地近20年来的时空变化特征进行了分析。同时,利用CASA模型对湿地植被净初级生产力(NPP)进行反演,并对NPP的时空变化规律进行了总结。最后,结合气象数据和社会经济统计数据分析湿地变化的自然和社会经济背景,辨析气候变化和人类活动对湿地变化的影响,并提出相应的湿地管理与保护的措施及建议。主要研究结论如下:
(一)当曲流域湿地的组成与分布
当曲流域湿地总面积达8548.03km2,占流域总面积的51.07％,主要分布在流域南部、唐古拉山脉北麓山前地段、中部及东南地势低平的山间盆地地区。当曲流域湿地的组成以沼泽湿地为主,水域湿地为辅。各湿地类型中,苔草-嵩草沼泽的面积最大,占湿地总面积的43.20%;嵩草沼泽化草甸占湿地总面积的38.25%,小嵩草湿草甸占湿地总面积的11.74%;流域内水域湿地总面积占湿地总面积的6.81%。
当曲流域湿地主要分布在坡度较小的地势平坦地区:沼泽湿地偏向于在山体阴坡分布:湿地集中分布在海拔4700-5000m范围内,湿地分布的海拔上线在5500m左右。由低海拔到高海拔分布的主要湿地类型依次为:河流-河流洪泛湿地—湖泊—湖沼—苔草-嵩草沼泽—嵩草沼泽化草甸—小嵩草湿草甸—冰湖。
(二)当曲流域湿地变化特征
当曲流域近20年来湿地总面积减少了24.38km2,下降比率为0.28%,变化幅度不大,以水域湿地的变化为主,沼泽湿地的变化不显著。湿地的转化类型主要包括:河流洪泛湿地、小嵩草湿草甸及湖沼向裸地的转化;嵩草沼泽化草甸、小嵩草湿草甸及苔草.嵩草沼泽向草原化草甸的转化;河流与河流洪泛湿地的互转;湖沼向沼泽湿地的转化;苔草-嵩草沼泽与嵩草沼泽化草甸的互转等。
沼泽湿地的退化多发生在湿地与非湿地的过渡地带,众多支流末端的洪泛区及湖泊周边,及水分条件较差的北部地区,湿地趋于退化。南部冰川前缘地区的湿地面积有所增加。
(三)当曲流域湿地植被NPP变化特征
1992～2007年当曲流域湿地植被年NPP总量及NPP均呈较为明显的增长趋势。湿地植被NPP总量多年平均值为90.86×1010mgC·a-1,NPP的多年平均值为79.65gC·m-2·a-1。苔草-嵩草沼泽的NPP最高,多年平均值达90.01gC·m-2·a-1,嵩草沼泽化草甸及小嵩草湿草甸的NPP多年平均值分别为72.84 gC·m-2·a-1和72.37gC·m-2·a-1,杂类草湿草甸的NPP值最小,多年平均值为47.06 gC·m-2·a-1。四种湿地植被类型的NPP均呈现出波动上升的趋势,但增长速度不同,从高到低依次为苔草.嵩草沼泽、嵩草沼泽化草甸、小嵩草湿草甸、杂类草湿草甸。湿地植被与非湿地植被NPP之比约为8:5。
当曲流域湿地植被NPP空间分布整体呈东部高西部低,上游高,中、下游低的特点。流域内绝大部分地区的当曲流域湿地植被NPP呈增加趋势,NPP下降的地区主要分布在北部果曲、玛日啊达州曲周边,天曲上游等地区。
(四)当曲流域湿地变化影响因素分析
近20年来,当曲流域气候整体向暖干化发展。气候暖干化直接影响了湿地水分条件,使得湿地水分收支总体上向亏损方向发展,导致湿地的萎缩。气候暖干化同时导致当曲流域内的冰川发生退缩,冰川融水补给的增加促使了冰湖的扩张及冰川前缘地区湿地面积的增加。近20年以来当曲径流呈下降趋势,再加上冻土退化所引起的土壤含水量下降,使得湿地水分条件有所恶化。气温对湿地植被NPP的影响最为显著,湿地植被NPP变化主要受7、8月份气温变化的影响。
就人类活动的影响而言,湿地退化区及湿地植被NPP下降区与人类活动场所在空间上存在一定的相关性,表明人类活动对湿地变化也具有一定的负面影响。同时,相关生态工程在该区的实施,在一定程度上提高了草地生产力。
当曲流域湿地变化以气候变化的影响为主,人类活动的影响为辅。在气候暖干化影响下,当曲流域湿地面积有所减少,水域湿地萎缩明显,湿地植被NPP有所增加,人类活动对湿地变化的影响以负面为主,在一定程度上造成了区域湿地的退化与湿地植被NPP的下降。