中国滨海湿地是东亚-澳大利西亚迁徙路线上候鸟重要的停歇地、繁殖地和越冬地,土地利用变化所引发的滨海湿地退化导致水鸟栖息地类别和面积发生了很大转变,影响迁徙水鸟种群数量的稳定性.然而,土地利用变化在哪些区域和多大程度上影响了迁徙水鸟的栖息地分布尚不清晰.以土地围垦典型区域黄渤海滨海湿地为研究区,以受胁濒危水鸟物种勺嘴鹬、大滨鹬、大杓鹬、小青脚鹬、黑脸琵鹭、黄嘴白鹭、遗鸥、黑嘴鸥为研究对象,结合物种分布模型MaxEnt和GIS空间分析,模拟2000、2015、2020年水鸟栖息地时空分布,探索过去20年栖息地分布的时空变化,分析水鸟种群变化趋势,识别水鸟栖息地保护优先区域,提出水鸟栖息地保护管理建议.结果显示:2000-2020年,8个水鸟物种栖息地主要分布在渤海湾、莱州湾、江苏盐城沿岸、如东-东台沿岸区域.所有物种的栖息地面积均呈不同程度的下降趋势,其中7个物种栖息地下降比例超过50％,下降的区域主要分布在渤海湾、江苏盐城沿岸、东台条子泥、小洋口沿岸,滨海湿地丧失是导致水鸟栖息地面积下降的直接因素.7个物种种群数量呈下降趋势.研究所确定的水鸟保护优先区面积达240.32 km2,其中如东沿岸存在保护空缺,建议扩增盐城候鸟世界遗产地分布范围,将如东沿岸纳入到保护地范围内,加强保护和管理,缓解水鸟栖息地的持续丧失.

利用多期遥感数据,提取营口南部海岸五期岸线变化信息、分维值,并利用Arcgis10.2中渔网工具创建评价单元.计算景观格局指数,构建人为干扰强度指标,并进一步探讨岸线变化和景观格局变化对人类活动的动态响应.结果表明:(1)研究区围垦导致岸线长度增长、岸线分形维数的增大,1990-2015年四个时段中岸线年增长速率为0.52％、0.53％、4.98％和0.96％;(2)景观格局指数反映2005年之前景观边界、形状复杂程度与破碎程度有所增加;2005年之后景观形状趋于规则化、土地利用趋于均衡化;(3)研究期间强干扰和弱干扰区域面积均有所增加,中等干扰强度区域面积减小;(4)斑块密度、总边缘长度、边缘密度、景观形状指数和平均分维值均与平均干扰强度指数变化同步.Shannon多样性指数与人为干扰强度变化呈反相关;(5)岸线长度变化和岸线分形维数变化都与人类干扰度呈反相关,相关性分别为-0.97和-0.98.

沿海滩涂湿地生态系统,典型的生态脆弱区,既是地球表面最为活跃的自然区域,又承载着人类的生存与发展,其生态环境面临着巨大压力.在社会经济发展和人口增长的推动下,沿海国家大力从海洋中争夺陆地,围填海造地和围垦开发成为许多沿海地区和国家缓解人地矛盾的主要方法.在此背景下,对沿海滩涂围垦历史进行简述,从滩涂土壤性质、生物多样性、土地利用变化及景观格局、生态安全和生态系统服务等5个方面综述了人类围垦活动的生态环境影响.随着围垦时间的增加,滩涂土壤在脱盐过程中累积养分,逐渐熟化,土壤物理、化学和生物特性朝着有利于人类利用的方向变化;植物物种多样性呈不断增加的总体趋势,且随着生境的变化,陆生昆虫和土壤动物逐渐替代湿地典型的底栖动物和水鸟;土地利用方式从自然状态转变为以人工方式为主,景观格局表现为破碎化程度升高、多样性降低和优势度上升;从自然景观为主的自然湿地生态系统转为以人工景观为主的人工陆地生态系统过程中,供给服务的价值是唯一处于增长趋势的生态系统服务功能,但供给服务的价值增加量小于调节服务、文化服务和支持服务的减少量致使生态系统服务总价值降低,而且滩涂湿地面临着土地资源安全、水资源安全、生物入侵以及自然灾害加剧等风险.在全球气候变化背景下,如何权衡资源利用与环境保护并实现人与自然共生,是海岸带湿地生态系统在人类围垦活动中面临的重要难题之一.因此,未来应以机理研究为基础,以长期定位监测为手段,以综合集成的研究体系及对策制定为目标,不断深化沿海滩涂开发利用对生态环境影响的研究,为推动人类围垦活动下沿海滩涂湿地生态系统的可持续发展提供参考.

滨海湿地位于海陆边缘,是水陆交互作用产生的独特生态系统,其演变过程易受人类活动的影响.自20世纪50年代以来,中国沿海大规模的围垦活动导致滨海湿地生态服务功能退化.研究滨海湿地演变过程及其与人类活动的相关关系,对于湿地资源开发管理和保护具有重要意义.运用3S技术手段,基于环渤海滨海湿地1985、1995、2005、2015年4个不同时期的TM遥感影像,结合土地利用转移矩阵和景观格局分析法,对近30年围填海作用下的环渤海滨海湿地时空动态演变特征进行了研究.结果表明:1985-2015年环渤海滨海湿地变化热点区域为黄河三角洲、莱州湾、渤海湾和辽河三角洲.近30年,环渤海滨海区域自然湿地面积减少了45.37％,人工湿地面积增加了57.23％,以盐田、养殖池面积增加为主,主要由沼泽、滩涂转出.自然湿地向人工湿地演变,人工湿地向非湿地演变,自然湿地人工化.由于受人类活动干扰强度大,环渤海滨海湿地景观趋于破碎化、均衡化,各景观类型均匀分布,景观异质性降低.近30年间,环渤海区域围填海活动面积增长了1606.79 km2,主要土地利用类型为养殖池、建筑用地.国家政策和经济因素极大地影响了沿海湿地的演变过程,农田开垦、城镇建设和围海养殖等人类活动是滨海湿地演变的主要驱动力.

盐城滨海滩涂湿地存在较大范围的围垦,围垦后农田的利用方式与鸟类群落的关系研究对土地的科学管理和鸟类保护具有重要意义.2014年12月至2015年11月期间,在盐城湿地珍禽国家级自然保护区缓冲区中路港区域面积为600 hm2的典型农田生境设置了4条鸟类调查样带,总面积26.3 hm2,逐月对不同作物期的鸟类群落及生境利用方式进行了研究.结果表明,在农田栖息的鸟类种数共70种,隶属11目33科,优势种有豆雁(Anser fabalis)、灰鹤(Grus grus)等.中路港农田在一年中的两种不同作物时期吸引到的鸟类种数基本相同,但组成存在显著差异,两种时期吸引的水鸟的数量均大于林鸟数量.采用MOSAIC PLOT模型分析鸟类对农田的利用方式,鸟类在油菜期对农田的利用方式主要为觅食,主要种类为豆雁、灰鹤等,在水稻期,则为觅食、栖息,主要种类为鸻鹬类.从栖息地管理的角度看,农田土地的利用类型和食物的丰富程度对鸟类的选择有重要影响作用,在农田不同作物期保留一定的谷物或降低人类干扰程度,有利于提高鸟类多样性.

盐城自然保护区是全球水鸟重要的越冬地之一, 随着近几十年来围填海活动强度的不断增加, 其景观格局发生了重大变化, 这种改变势必会影响越冬水鸟的群落结构和空间分布.因此, 以盐城自然保护区北缓冲区和核心区作为研究区, 根据1975-2013年研究区土地利用类型变化图将其划分为围垦区和未围垦区, 分析了2009—2013年围垦区和未围垦区之间越冬水鸟种类、数量、多样性和空间分布的差异.结果表明:1) 围填海对水鸟的种类组成具有显著的影响, 围垦区雁鸭类水鸟的种类和数量显著高于未围垦区.土地利用类型的改变对水鸟的种类数具有显著影响, 围填海对芦苇和盐田的水鸟种类数量影响显著;2) 围填海造成土地利用类型的改变对水鸟的Shannon-Wiener指数具有显著的影响, 其中围垦区鱼塘的Shannon-Wiener指数显著高于未围垦区;3) 未围垦区碱蓬生境水鸟多度最大, 围垦区芦苇生境水鸟多度最大, 围填海造成的生境类型的改变对鹳类、鹤类、鸻鹬类、雁鸭类水鸟的栖息地选择具有较大影响.结果强调围垦后生境的可利用性和人为干扰大小决定了水鸟的群落结构和空间分布.

大规模湿地生态恢复是一项耗资巨大、复杂的系统工程,需要以整个区域湿地结构和功能恢复作为基本目标,将时间和空间上分散的研究成果进行系统梳理,形成对区域湿地生态变化及其驱动因素的规律性认识.本研究以盐城盐沼湿地为案例,以1987年作为未干扰或干扰较少的状态,从结构-过程-功能耦合作用角度,确定区域湿地恢复的关键生态特征,包括:健康与动态潮间带湿地系统、碱蓬生态系统生产力与弹性、复杂景观镶嵌与相互作用、潮间带底栖动物丰富与鸟类觅食基地,以及濒危与关键水鸟种群保护.在此基础上,将围垦与土地利用、水管理、全球变化与海平面上升作为驱动区域湿地生态变化的三大外部因素;海岸侵蚀与沉积、区域水格局变化、地形地貌变化、湿地空间变化与连通性丧失,以及互花米草入侵等是影响湿地生态系统变化的内在压力因子;基于这些压力因子与湿地生态系统变化之间复杂作用关系分析,形成了外部驱动力-内在压力源-生态影响-生态特征之间联合作用下的区域湿地恢复概念生态模型.此模型以复杂因果关系研究为基础,直观展示了湿地恢复需要去除或减缓各种压力因子的一般路径,有利于指导大规模盐沼湿地恢复规划与实践.

沿海滩涂湿地是脆弱的生态敏感区,滩涂围垦是沿海国家和地区拓展土地资源的重要方式之一.近年,沿海地区快速城市化下的滩涂围垦导致了沿海湿地生态系统退化等一系列环境问题.基于环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve,EKC)模型,以江苏北部沿海湿地为研究区,结合遥感影像和社会经济数据,刻画滩涂围垦过程、强度及社会经济发展过程,揭示近40年江苏沿海滩涂围垦主要类型、阶段性变化特征,阐述滩涂围垦与社会经济发展的耦合关系.研究结果显示,养殖水体扩张是近40年江苏滩涂围垦利用的主要方式;相比养殖水体聚集发展的盐城市,以启东为典型代表的南通市经历了相对较完整的养殖水体的滩涂围垦过程,其养殖水体面积与区域渔业产值存在指数关系,即当人均地区产值达到约9.55万元时,区域渔业产值的增长不再以通过围垦增加养殖水体面积为主要途径;从江苏沿海滩涂围垦来看,滩涂围垦与社会经济发展之间存在典型倒U型曲线关系.苏北滩涂围垦可分为3个阶段,初期阶段(1980-2005年),滩涂围垦随着经济发展而急剧增加;中期(2005-2014年),当人均GDP约为3.64× 104元时滩涂围垦速度达最大;后期(2014-2018年),滩涂围垦随着经济发展呈现下降趋势.3个阶段中,单位滩涂围垦面积与人均GDP增长关系由4.11元/km2,17.08元/km2增加至60.77元/km2,呈显著增加的趋势.经济发展,农业和农村经济改革以及国家和地方各级政策均对滩涂围垦具有重要影响.严格的国家环境保护政策将是有效控制滩涂围垦、保护生态环境的重要手段.

人类活动对生态环境的影响主要表现为土地利用方式的变化.土地利用变化影响下的生境质量时空格局演变,对优化区域国土生态布局具有重要意义.利用DEM数据、气象数据、社会经济数据与1980、1990、2000、2010、2018年5期土地利用数据,通过InVEST模型、景观格局指数、地理探测器评估、描述、分析东海区大陆海岸带生境质量时空演变特征.结果表明:(1)1980-2018年东海区大陆海岸带陆地面积增加,土地利用中林地所占比重最大,耕地、建设用地面积变化最明显,2000-2010年土地利用转化最显著.土地变化北部大于南部、东侧大于西侧.(2)1980-2018年生境质量均值为0.75,总体生境质量较好,但呈下降趋势,2000-2010年生境质量下降最明显,2010年后下降速度减缓.生境质量斑块趋于破碎化、多样化、均匀化.(3)生境质量总体上从沿海向内陆下降,受岸线性质与围垦影响,北部生境质量由陆向海退化,南部生境退化沿海向陆推进.低等生境质量区呈现点—面—带的扩张趋势.(4)建设用地指数、高程、夜间灯光亮度、土壤类型、坡度为影响生境质量分布的主要因素,38年间主导因素由高程变为建设用地指数.自然因素奠定了生境质量的梯级分布格局、人类活动的位置与强度推动了生境质量的演化.