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联合GEE与多源遥感数据的黑龙江流域沼泽湿地信息提取

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遥感学报 2022年第2期26卷 386-396页

作者：宁晓刚常文涛王浩张翰超朱乾德中国测绘科学研究院摄影测量与遥感研究所北京100036 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266590 南京水利科学研究院水文水资源与水利科学国家重点实验室南京210029

湿地是地球上最重要的生态系统之一,在维持全球生态环境安全等方面发挥着举足轻重的作用。由于湿地独特的水文特征,传统的湿地监测需要耗费大量的人力和财力,对于大尺度的湿地信息提取更是困难重重。随着大数据和云计算的兴起,为大尺度... 详细信息

湿地是地球上最重要的生态系统之一,在维持全球生态环境安全等方面发挥着举足轻重的作用。由于湿地独特的水文特征,传统的湿地监测需要耗费大量的人力和财力,对于大尺度的湿地信息提取更是困难重重。随着大数据和云计算的兴起,为大尺度和长时间序列的空间数据处理提供了契机。本文基于Google Earth Engine(GEE)云平台,使用Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)数据、Sentinel-2光学数据以及地形数据,探讨了红边、雷达以及地形特征对大范围区域沼泽湿地提取的重要性,验证了利用JM距离寻找沼泽湿地提取最优特征组合的可行性,结合随机森林算法对2018年黑龙江流域沼泽湿地进行提取。研究表明:(1)Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段以及地形数据有利于沼泽湿地信息提取,相比植被指数和水体指数沼泽的制图精度分别提高了7.56%,5.04%,4.48%;(2)利用JM距离得到的分离度表明,红边特征>其他光学特征>地形特征>雷达特征。进行特征优选后沼泽湿地的制图和用户精度分别提高了1.45%和3.02%,最终结合随机森林算法的总体精度为91.54%,沼泽的提取精度为88.55%。本研究利用GEE云平台和多源遥感数据以及机器学习算法,能够准确、快速、高效地提取大尺度范围沼泽湿地信息,具有较大的应用潜力。

关键词：遥感 Google Earth Engine 沼泽湿地 Sentinel-1 Sentinel-2 JM距离随机森林红边波段

四川南莫且湿地国家级自然保护区沼泽湿地景观格局变化

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生态学杂志 2024年第6期 1747-1755页

作者：吕旭湘苟安颖陈章敏张塔星谭进波冉江洪四川大学生命科学学院生物资源与生态环境教育部重点实验室四川南莫且高原湿地自然保护区管理处

高寒湿地是青藏高原典型的湿地类型，具有重要的生物多样性维持和水源涵养作用，了解其景观格局变化及其影响因素对我国高寒湿地的保护与恢复具有重要意义。本研究基于GEE和Landsat卫星影像，采用随机森林分类方法提取了1987—2022年12... 详细信息

高寒湿地是青藏高原典型的湿地类型，具有重要的生物多样性维持和水源涵养作用，了解其景观格局变化及其影响因素对我国高寒湿地的保护与恢复具有重要意义。本研究基于GEE和Landsat卫星影像，采用随机森林分类方法提取了1987—2022年12期四川南莫且湿地国家级自然保护区沼泽湿地分布信息，分析了沼泽湿地景观格局时空变化及其影响因素。结果表明：(1)保护区沼泽湿地面积先减少再增加，整体减少了10.29%；(2)沼泽湿地与草甸的面积转换最剧烈，沼泽湿地累计向草甸转移4349.44 hm2；(3)沼泽湿地重心先向东北再向西南方向迁移，沼泽湿地分布范围整体向西南方向迁移；(4)沼泽湿地景观格局表现为破碎化程度先下降再升高，连通性先升高再下降，斑块形状趋于复杂，湿地景观趋向离散化发展；(5)生长季累积降水量、生长季均温是影响保护区沼泽湿地变化的主要影响因素。研究结果可为保护区高寒湿地的保护与恢复以及青藏高原高寒湿地生态安全建设提供科学依据。

关键词：沼泽湿地景观格局变化保护区青藏高原

河口沼泽湿地转化为养虾塘对土壤胞外酶活性及CO_(2)和CH_(4)产生潜力的影响

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环境科学学报 2023年第6期43卷 460-470页

作者：胡芳曹琼黄佳芳罗敏郭萍萍仝川福建师范大学地理学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建闽江河口湿地生态系统国家定位观测研究站(国家林草局) 福州350215 福州大学环境与安全工程学院福州350116 福建闽江河口湿地国家级自然保护区管理处福州350200

揭示河口沼泽湿地围垦为水产养殖塘对土壤胞外酶活性和含碳温室气体产生的影响,可为评估土地利用/覆盖变化对滨海蓝碳湿地生态系统碳循环的影响提供科学依据.以闽江河口为研究区,对芦苇(Phragmites australis)湿地、短叶茳芏(Cyperus ma... 详细信息

揭示河口沼泽湿地围垦为水产养殖塘对土壤胞外酶活性和含碳温室气体产生的影响,可为评估土地利用/覆盖变化对滨海蓝碳湿地生态系统碳循环的影响提供科学依据.以闽江河口为研究区,对芦苇(Phragmites australis)湿地、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地和互花米草(Spartina alterniflora)湿地土壤(0~30 cm)和由其围垦成的养虾塘沉积物(0~30 cm)进行配对采集.通过室内厌氧培养实验,测定沼泽湿地土壤及由其围垦成的养虾塘沉积物的土壤胞外酶活性和CO_(2)、CH_(4)产生潜力.与河口沼泽湿地0~30 cm深度土壤相比,养虾塘0~30 cm深度沉积物4种土壤胞外酶活性均值降低27.3%.河口沼泽湿地转化为养虾塘后含碳温室气体产生潜力发生显著变化,芦苇沼泽、短叶茳芏沼泽、互花米草沼泽围垦成养虾塘后CO_(2)产生潜力分别增加5.1%、38.5%、38.8%,CH_(4)产生潜力分别降低24.9%、11.1%、21.1%,有机碳厌氧矿化速率分别增加4.9%、38.6%、38.4%.土壤有机碳(SOC)含量是影响土壤/沉积物胞外酶活性的关键因素,土壤胞外酶活性和沉积物电导率分别是河口沼泽湿地土壤和围垦养虾塘沉积物有机碳厌氧矿化速率的主要控制因素.研究表明:河口沼泽湿地围垦成的养虾塘沉积物有机碳厌氧矿化速率较围垦前的沼泽湿地土壤显著增加,可能导致河口沼泽湿地土壤有机碳的损失,不利于“双碳”目标的实现及全球气候变暖的缓解.

关键词：胞外酶二氧化碳产生潜力甲烷产生潜力沼泽湿地养虾塘闽江河口

河口沼泽湿地转化为养殖塘对湿地土壤有机碳不同组分含量的影响

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环境科学学报 2023年第8期43卷 352-361页

作者：孙艳杰曹琼黄佳芳高居娟杨逢志仝川福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院福州350117 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350117 福建闽江河口湿地生态系统国家定位观测研究站(国家林草局) 福州350215 福建闽江河口湿地国家级自然保护区管理处福州350200 福州市林业局福州350005

河口感潮沼泽湿地是滨海蓝碳湿地主要类型之一,具有高效的固碳-储碳能力.湿地围垦为水产养殖塘是河口区主要的土地利用/土地覆盖变化类型之一.为了揭示河口沼泽湿地围垦养殖对湿地土壤活性有机碳组分和矿物结合态有机碳的影响,以闽江河... 详细信息

河口感潮沼泽湿地是滨海蓝碳湿地主要类型之一,具有高效的固碳-储碳能力.湿地围垦为水产养殖塘是河口区主要的土地利用/土地覆盖变化类型之一.为了揭示河口沼泽湿地围垦养殖对湿地土壤活性有机碳组分和矿物结合态有机碳的影响,以闽江河口为研究区域,配对采集芦苇(Phragmites australis)湿地、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地和互花米草(Spartina alterniflora)湿地的土壤样品(0~30 cm)及由其围垦而成的水产养殖塘沉积物样品(0~30 cm),分别测定土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC),以及矿物结合态有机碳(钙键结合有机碳Ca-SOC和铁铝键结合有机碳Fe(Al)-SOC)的含量.结果表明,河口沼泽湿地围垦成养殖塘后,SOC、DOC、MBC含量显著下降,芦苇湿地土壤SOC、DOC和MBC含量分别下降26%、27%和22%,短叶茳芏湿地土壤分别下降32%、22%和8%,互花米草湿地土壤分别下降20%、34%和35%;Ca-SOC含量则分别上升44%、82%和39%.相关分析表明:DOC、MBC含量与pH、含水率和电导率呈显著负相关关系,与地下生物量呈显著正相关关系;Ca-SOC含量与pH、含水率、电导率和地下生物量呈显著正相关关系.综上所述,河口沼泽湿地围垦为养殖塘明显降低了湿地土壤总有机碳及活性有机碳含量,造成河口湿地土壤有机碳损失,因此,退塘还湿-生态恢复实践中应通过植被的恢复提升土壤总有机碳库和活性有机碳碳库的规模.

关键词：沼泽湿地养殖塘有机碳组分土壤有机碳稳定性闽江河口

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沼泽湿地主要类型英文词汇内涵及辨析

生态学杂志 2016年第3期35卷 834-842页

作者：罗玲王宗明毛德华张柏路春燕满卫东中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院湿地生态与环境重点实验室长春130102 中国科学院大学北京100049

沼泽湿地是最主要的湿地类型,对于维持全球生态平衡与生态安全具有极其重要的作用。与其他类型湿地相比,沼泽湿地具有生态系统的高度多样性和结构复杂性,类型划分更为困难,这导致许多学者在进行沼泽湿地研究时研究对象对应的英文用词不... 详细信息

沼泽湿地是最主要的湿地类型,对于维持全球生态平衡与生态安全具有极其重要的作用。与其他类型湿地相比,沼泽湿地具有生态系统的高度多样性和结构复杂性,类型划分更为困难,这导致许多学者在进行沼泽湿地研究时研究对象对应的英文用词不当,混用、误用现象普遍,严重影响科学研究成果的传播和正确使用。通过查阅大量国内外湿地研究领域权威学术资料,并结合野外实际工作经验,本文阐述沼泽湿地主要类型的英文词汇(swamp,marsh,peatland,bog,fen等)的内涵,并将相近的沼泽湿地类型两两对比,简明扼要地揭示其主要的区分特征。在以上工作的基础上,阐明造成沼泽湿地主要类型英文词汇混淆的主要原因为:1)不同国家或地区间的语言差异;2)不同国家或地区的文化和研究习惯差异;3)部分沼泽湿地自身的独特性难以明确区分;4)不同时期对沼泽湿地的认识不同。本研究结果能够为从事湿地科学研究及管理的相关人员提供一定的科学依据,更好地促进湿地科学领域研究成果的正确、广泛传播。

关键词：沼泽湿地英文词汇木本沼泽草本沼泽泥炭沼泽词义辨析

三江平原沼泽湿地变化的影响因素及其空间效应

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中国人口·资源与环境 2023年第7期33卷 44-54页

作者：王琦刘子刚周隽伊中国人民大学环境学院北京100872

研究三江平原沼泽湿地变化的影响因素及其空间效应,对于促进湿地区域间的协同治理以及因地制宜地开展湿地保护具有重要意义。基于三江平原22个县区1990—2020年的土地利用数据以及自然和社会经济数据,采用莫兰指数探究湿地的空间关联特... 详细信息

研究三江平原沼泽湿地变化的影响因素及其空间效应,对于促进湿地区域间的协同治理以及因地制宜地开展湿地保护具有重要意义。基于三江平原22个县区1990—2020年的土地利用数据以及自然和社会经济数据,采用莫兰指数探究湿地的空间关联特征,并运用空间杜宾模型和偏微分分解方法对三江平原沼泽湿地的影响因素和空间效应进行分析。结论如下:①1990-2020年,三江平原沼泽湿地面积下降了31.37%。三江平原沼泽湿地多分布在平原东部地区,呈现出一定的集聚效应。②三江平原沼泽湿地呈显著的全局空间正相关,局部空间关系以H-H、L-L两种类型为主,呈现为“东高西低”的特征。③沼泽湿地面积会受到产业结构、湿地保护地面积占比、城镇化率的空间溢出效应影响。④年均气温、化肥施用量会对本县区湿地面积产生显著负向影响;人均GDP会对本县区湿地面积产生显著正向影响;湿地保护地面积占比对本县区和邻近县区湿地面积均呈现显著正向影响;产业结构、城镇化率对邻近县区湿地面积具有显著的负向溢出效应。因此,建议注重湿地保护区域协同与因地制宜相结合,建立跨行政区的湿地保护机制;促进农业绿色高质量发展,加快产业结构优化升级,减少化肥和农药施用量;完善湿地保护地体系,建立三江平原湿地国家公园;加强国土空间规划和用途管制,避免城镇盲目扩张。

关键词：三江平原沼泽湿地影响因素空间效应空间杜宾模型

沼泽湿地水生无脊椎动物完整性指数构建与健康评价

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中国环境监测 2018年第6期34卷 122-129页

作者：芦康乐武海涛杨萌尧王清波吕宪国中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院湿地生态与环境重点实验室吉林长春130102 黑龙江三江国家级自然保护区管理局黑龙江佳木斯156500

依据2017年5、7、9月对三江平原19处沼泽湿地(参照湿地6处,受损湿地13处)的水生无脊椎动物采样结果,应用生物完整性理论和方法,构建水生无脊椎动物完整性指数,评价三江平原沼泽湿地健康状况。通过对27个候选指标的分布范围、判别能力和... 详细信息

依据2017年5、7、9月对三江平原19处沼泽湿地(参照湿地6处,受损湿地13处)的水生无脊椎动物采样结果,应用生物完整性理论和方法,构建水生无脊椎动物完整性指数,评价三江平原沼泽湿地健康状况。通过对27个候选指标的分布范围、判别能力和相关性分析,筛选出总分类单元数、扁卷螺科百分比、龙虱科百分比、刮食者百分比4个指标构成水生无脊椎动物完整性指数核心指标。采用比值法计算各指标参数值,将各参数值加和得到水生无脊椎动物完整性指数值。根据参照湿地水生无脊椎动物完整性指数值的25%分位数值确定评价标准,对小于25%分位数的值进行三等分,确定三江平原沼泽湿地健康评价标准:≥2.58,无干扰;1.72～沼泽湿地有78.95%受到不同程度的干扰(其中47.37%受到了中重度干扰),21.05%属于无干扰。

关键词：水生无脊椎动物生物完整性指数健康评价沼泽湿地三江平原

大兴安岭北部4种沼泽湿地土壤活性氮质量分数变化特征

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东北林业大学学报 2023年第7期51卷 135-141页

作者：朱哲圣夏炎满秀玲东北林业大学哈尔滨150040 黑龙江省林业和草原调查规划设计院

选择大兴安岭北部4种沼泽湿地(毛赤杨沼泽、苔草沼泽、落叶松-苔草沼泽、落叶松-苔藓沼泽),研究不同沼泽类型、月份、土层土壤活性氮质量分数的变化规律及影响因子。结果表明:6—10月,大兴安岭北部4种沼泽类型土壤铵态氮质量分数呈波动... 详细信息

选择大兴安岭北部4种沼泽湿地(毛赤杨沼泽、苔草沼泽、落叶松-苔草沼泽、落叶松-苔藓沼泽),研究不同沼泽类型、月份、土层土壤活性氮质量分数的变化规律及影响因子。结果表明:6—10月,大兴安岭北部4种沼泽类型土壤铵态氮质量分数呈波动式下降,波动范围在0.71~15.03 mg·kg^(-1);土壤硝态氮质量分数在观测期内均呈波动式下降,波动范围为0.35~3.30 mg·kg^(-1)。毛赤杨沼泽、苔草沼泽各土层微生物量氮质量分数均表现为6月、10月相对较低;2种落叶松沼泽表层(0沼泽湿地土壤可溶性有机氮质量分数在6-10月波动性较大,且规律性不强,波动范围为5.15~38.66 mg·kg^(-1)。除苔草沼泽8月表层土壤铵态氮质量分数低于10 cm沼泽类型均表现为0沼泽湿地土壤活性氮除与土壤温度相关性较差外,与其他因子多呈显著或极显著正相关。大兴安岭北部4种沼泽土壤活性氮质量分数差异较大,土壤有机碳和微生物量碳是影响沼泽湿地土壤活性氮的主要因子。

关键词：沼泽湿地可溶性有机氮微生物量无机氮

三江平原沼泽湿地归一化植被指数分布特征及其变化分析

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湿地科学 2022年第5期20卷 728-732页

作者：刘奕雯张佳琦王延吉神祥金吕宪国姜明中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102 中国科学院大学北京100049

利用遥感数据和气象数据,分析了三江平原沼泽湿地2000年8月和2015年8月归一化植被指数的分布特征及其差异。研究结果表明,2000~2015年三江平原沼泽湿地丧失严重,面积减少了约2847 km^(2),面积减少率约为31%,沼泽湿地丧失的区域主要集中... 详细信息

利用遥感数据和气象数据,分析了三江平原沼泽湿地2000年8月和2015年8月归一化植被指数的分布特征及其差异。研究结果表明,2000~2015年三江平原沼泽湿地丧失严重,面积减少了约2847 km^(2),面积减少率约为31%,沼泽湿地丧失的区域主要集中在三江平原的东北部;三江平原沼泽湿地8月归一化植被指数较大值分布在三江平原东部,而较小值分布在三江平原西北部;2015年8月三江平原大部分沼泽分布区域的水热条件优于多年平均状态,归一化植被指数比2000~2015年多年平均值更大。

关键词：沼泽湿地归一化植被指数植被生长季三江平原