黄河口湿地水文连通关键受阻因素辨识及其阻隔效应研究

作     者：贺怡 

作者单位：鲁东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于君宝

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：黄河口 滨海湿地 时空演变 水文连通性 阻隔效应 

摘      要：黄河口湿地是暖温带最广阔、最完整、最年轻的湿地生态系统,为动物提供了栖息、繁衍、迁徙和越冬的良好生态环境。但在沿海经济高速发展的背景下,石油开采、垦殖等人为干扰活动日益加强,导致湿地水文连通性显著降低,最终制约了湿地生态系统功能的正常发挥。辨识河口湿地水文连通性的关键阻断因素并阐明其阻隔效应是黄河口湿地保护与恢复过程中亟需解决的问题。因此,本文研究了1995-2019年潮沟变化以此分析黄河口湿地水文连通性时间演变特征,根据2019年潮沟密度进行区域划分,研究水文连通性空间演变特征;采用Pearson相关性分析及主成分分析对水文连通受阻的关键因素进行辨识;最后结合土壤性质、植物群落特征和景观连接度分析水文连通阻隔后带来的生态效应,以期为黄河口湿地的管理、保护与恢复提供基础数据和科技支撑。研究结果如下:(1)受到黄河改道、互花米草群落大面积扩张及南岸海水侵蚀作用的影响,1995-2019年潮沟长度由620.62 km减少到316.74 km,潮沟密度由0.82 km/km下降到0.45 km/km。1995-2019年潮沟连通性指数网络环通度(α)均值为0.023,节点连接率(β)均值为1.043、网络连通度(γ)均值为0.349,各指数值均较小,水文连通性较弱。水文连通性以人类活动最弱的东部区域最高,而北部区域受人类活动影响强度高,导致水文连通性最弱。(2)湿地水文连通受阻的关键因子为道路及互花米草群落。相关性表明,道路的长度、密度和互花米草群落的面积、密度与潮沟长度、密度呈显著负相关;道路长度、密度和互花米草群落面积、密度与水文连通性指数呈负相关。(3)咸水区道路阻隔条件下,距路边越近,土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)含量越高,距路边0-5 m处,SOC和TN含量分别是11.34±3.20 g/kg和0.51±0.18g/kg。道路多重阻隔下咸水区SOC和TN含量从海向陆方向差异性并不明显。水文连通区芦苇群落、芦苇柽柳混生群落和柽柳群落SOC和TN含量分别约为水文连通受阻区的6.86、2.43、1.21和2.61、1.42、2.36倍。互花米草阻隔后,水文连通性变差,但同盐地碱蓬群落相比,其有利于SOC和TN的积累。(4)道路边缘0-5 m处物种丰富度最高为8种,香浓-威纳指数最大为1.47,均匀度指数最低为0.54。随着道路数量的增加,物种数变化规律并不明显。水文连通区芦苇盖度、密度、高度均高于水文连通受阻区。水文连通受阻区,柽柳、芦苇混生群落及柽柳群落密度大于为水文连通区,且植被生长顺序存在差异性。(5)道路和互花米草群落的扩张使水文连通性减弱,从而造成自然湿地面积减少,景观破碎化严重。1995-2019年整体连接度指数(IIC)变化范围是0.04-0.11,可能连接度指数(PC)变化范围是0.13-0.33,景观相合概率(LCP)变化范围是0.17-0.42。Pearson相关性表明,道路长度、密度与自然湿地景观连接度指数呈显著负相关。互花米草群落面积、密度与景观连接度指数呈负相关。