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基于环境DNA宏条形码技术研究黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性及其对水文连通性的响应

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生物多样性 2023年第7期31卷 96-110页

作者：董志远陈琳琳张乃鹏陈莉孙德斌倪艳梅李宝泉中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生物学与生物资源保护实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 烟台大学海洋学院山东烟台264003 东营市水文中心山东东营257000

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义。本研究基于环境DNA宏条形码技术(e DNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分... 详细信息

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义。本研究基于环境DNA宏条形码技术(e DNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分析鱼类物种分布对不同水文连通强度潮沟生境差异的响应特征。利用12S r RNA经典鱼类引物对采集自三级潮沟系统的水样进行高通量测序,共检测出鱼类55种,其中本地鱼类27种、非本地鱼类28种,物种组成以鲈形目为主。各样点序列丰度均较高的鱼类有矛尾刺虾虎鱼(Acanthogobius hasta)、鮻(Planiliza haematocheilus)、长体刺虾虎鱼(Acanthogobius elongatus)等。鱼类多样性在不同水文连通性潮沟间差异明显,其中,二级潮沟群落多样性水平、丰富度指数、物种种类及各种鱼类类群中的个体均匀程度等都明显高于其他两级潮沟。RDA分析显示有6种环境因子与鱼类群落结构显著相关(P潮沟水体中鱼类多样性的可行性,表明潮沟系统水文连通性对鱼类群落结构及多样性均具有明显的影响,研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制。

关键词：环境DNA宏条形码鱼类多样性水文连通黄河三角洲潮沟系统

互花米草入侵对盐城淤泥质潮滩湿地潮沟系统影响研究

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海洋科学进展 2023年第1期41卷 109-122页

作者：宗影阳佳伶刘红玉李玉凤张英蕾吴炎慧南京师范大学海洋科学与工程学院江苏南京210023

潮沟既是滨海湿地特有的地貌因子,也是输送水分与盐分的重要通道,对植被的生长与空间分布有重要的影响。为探究互花米草入侵对盐城滨海湿地潮沟系统演变的影响,本文利用遥感与地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术,分析... 详细信息

潮沟既是滨海湿地特有的地貌因子,也是输送水分与盐分的重要通道,对植被的生长与空间分布有重要的影响。为探究互花米草入侵对盐城滨海湿地潮沟系统演变的影响,本文利用遥感与地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术,分析了1989年至2020年江苏盐城典型淤泥质潮滩湿地互花米草沼泽时空变化过程与潮沟系统演变特征。研究结果表明:①互花米草扩张经历了入侵初期的斑块阶段、中期连续带状分布阶段及现状阶段过程,入侵影响的景观类型也从光滩转变为碱蓬沼泽;②互花米草入侵过程对潮沟系统产生的影响主要表现为潮沟平均宽度与长度减小、互花米草内潮沟的数量与分支增多;③潮沟系统的变化与互花米草的平均面积、平均周长等存在较大的相关性,表明互花米草的入侵是潮沟系统变化的重要影响因素。

关键词：互花米草扩张潮沟系统江苏盐城滨海湿地

黄河三角洲典型潮沟系统水文连通特征及其生态效应

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北京师范大学学报（自然科学版） 2018年第1期54卷 17-24页

作者：骆梦王青邱冬冬施伟宁中华蔡燕子宋振峰崔保山北京师范大学环境学院北京师范大学水环境模拟国家重点实验室北京100875 山东黄河三角洲国家级自然保护区黄河口管理站山东东营257500

滨海盐沼湿地处于海陆交替的过渡区域,初级生产力高,是很多重要物种的栖息地,对于维持滨海湿地的功能及全球生态平衡起着重要的作用.在气候变化及人类活动的作用下,滨海盐沼湿地从结构完整性到生态功能的发挥都受到深刻影响.潮沟系统水... 详细信息

滨海盐沼湿地处于海陆交替的过渡区域,初级生产力高,是很多重要物种的栖息地,对于维持滨海湿地的功能及全球生态平衡起着重要的作用.在气候变化及人类活动的作用下,滨海盐沼湿地从结构完整性到生态功能的发挥都受到深刻影响.潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,同时也是维护和修复滨海湿地的重要途径.本文通过对黄河三角洲滨海盐沼湿地中一条典型、完整且具有主次支流的潮沟系统进行野外调查及原位观测,分析其水文连通特征及不同水文连通梯度下的土壤及生物空间分布规律.结果表明:水文连通强度受潮沟形态及地形地貌特征影响,其中淹水频次、累计淹水时长与潮沟形态及地形地貌特征具有显著的相关关系;土壤水盐特征受水文连通强度影响显著,水土质量比在大潮期大于小潮期,高频淹水区大于低频淹水区,而土壤盐度受淹水频次影响较大,较为频繁的淹水有助于缓解土壤盐度胁迫;盐地碱蓬生物量随水文连通梯度的分布规律与种子流通量、土壤种子库密度基本一致,均为高频淹水区大于低频淹水区,表明盐地碱蓬的分布主要取决于植物生命周期的各个过程对水文连通特征的适应性.

关键词：盐沼湿地潮沟系统水文连通盐地碱蓬生态修复

黄河三角洲典型潮沟系统水文连通性对大型底栖动物群落结构的影响

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生态学报 2023年第22期43卷 9232-9246页

作者：陈莉陈琳琳董志远倪艳梅孙德斌赵业李宝泉烟台大学海洋学院烟台264003 中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生物学与生物资源保护实验室烟台264003

潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,也是维护和修复滨海湿地的重要途径。了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要。分别于2021年春季(5月)和秋季(10月)对黄河三角洲湿地... 详细信息

潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,也是维护和修复滨海湿地的重要途径。了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要。分别于2021年春季(5月)和秋季(10月)对黄河三角洲湿地三条水文连通梯度明显的潮沟进行野外调查和原位观测,探讨不同水文连通梯度下大型底栖动物群落的时空变化特征及其影响因素。结果表明:调查共采集大型底栖动物50种,隶属4门8纲39科45属,包括环节动物23种、软体动物18种、节肢动物5种和纽形动物1种;大型底栖动物群落密度、生物量和多样性指数春季高于秋季,春季以体型小、适应能力较强的软甲类、多毛类和双壳类为主,秋季以活动能力较强的甲壳类、腹足类为主;大型底栖动物群落物种数、密度及生物量和多样性随水文连通性的升高有升高趋势,最高值出现在中等水文连通区域。研究表明潮沟系统水文连通性对大型底栖动物的栖息生境和群落结构及多样性均具有明显的影响,但群落结构及多样性随水文连通梯度的变动规律在季节间存在差异。研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制,并为湿地环境保护和修复提供一定科学依据。

关键词：大型底栖动物水文连通生物多样性群落结构黄河三角洲潮沟系统

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江苏中部沿海潮沟系统遥感监测方法研究

江苏中部沿海潮沟系统遥感监测方法研究

作者：周旻曦南京大学

学位级别：硕士

潮沟系统作为潮滩上最活跃的地貌单元,是潮滩与水下岸坡区物质与能量交换的通道,在潮流、波浪、风暴潮、人类活动等因素的综合作用下,潮沟系统敏感、多变,对邻近海堤、港口等沿海工程构成极大威胁。江苏中部沿海是我国潮沟系统最为发育... 详细信息

潮沟系统作为潮滩上最活跃的地貌单元,是潮滩与水下岸坡区物质与能量交换的通道,在潮流、波浪、风暴潮、人类活动等因素的综合作用下,潮沟系统敏感、多变,对邻近海堤、港口等沿海工程构成极大威胁。江苏中部沿海是我国潮沟系统最为发育的区域,在区域沉积动力环境快速变化、人类活动影响加剧等背景下,亟需掌握潮沟系统地貌演化过程与规律,为沿海经济社会平稳、持续发展提供决策支持。针对潮沟系统因海岸带复杂地理环境与自组织网络结构而导致的提取难、表征难、分析难等关键问题,本文完成了如下研究：(1)结合目标潮沟系统在高程属性中作为连续负地形的几何属性,研究提出了针对机载LiDAR DEM数据的顾及剖面形态特征的全自动潮沟提取算法(APMECF)。算法流程包含：基于多窗口邻域分析的局部潮滩高程趋势面均衡、基于多方向多尺度高斯匹配滤波的潮沟增强、基于两轮自适应阈值分割潮沟提取、多轮潮沟提取结果融合策略。该算法攻克了在海岸带高程低对比度环境下提取目标潮沟系统的难题,通过两套不同空间分辨率LiDARDEM数据的测试,展示了APMECF算法在处理潮沟系统细小尺度、保持潮沟系统拓扑网络完整性等方面具有较好的优势。通过针对类潮沟系统的拓展延伸性实验(如陆地沟壑提取实验、干旱区河流提取实验等),验证了APMECF算法在信息载体背景相对单一环境下对于类潮沟系统目标地物提取应用的可移植性。(2)国产资源三号高分辨率遥感影像数据固有的高频访问周期、光谱信息丰富、观测成本低廉等特点,使其相较于机载LiDAR数据而言,在海岸带长期遥感动态监测应用中更具优势。但是,多光谱影像中由光谱维度的间接信息载体记录的海岸带复杂地理相带对潮沟系统提取的背景干扰是遥感动态监测应用的重大挑战。为了解决上述难题,研究从目标潮沟系统的几何特征信息入手,提出了顾及局部微分几何结构的多尺度潮沟系统提取算法(MLDSI)。算法流程包含：复杂异质潮滩背景均一化、多尺度潮沟系统增强、谱问二元抑制规则、融合区域特征空间粘滞性的水平集演化模型。该算法能够在复杂异质性环境中针对形态多变的潮沟系统构建具备一致性度量的描述子LFI,从而实现潮沟系统的有效提取应用。通过针对近岸潮滩(>90km2)与离岸沙洲(>520 km2)等多个研究区的综合实验,验证了MLDSI算法与传统经典分类／分割提取算法在处理复杂异质背景下线状地物提取的优越性。(3)研究在完成上述潮沟系统提取的基础上构建了能够定量统计与分析潮沟系统静态几何形态参数和动态演化过程水动力特征参数的方法,即定量表征潮沟系统各向异性及待渠化密度两种维度的特征信息。总体而言,潮沟系统各向异性具有由海洋至内陆不断递增的趋势。通过比对相邻潮盆区域,以及同一潮盆内部的子潮沟区域,其待渠化平均径流长度具有高度动态变异的特点,同时表现出明显的无标度分布特征。各个潮盆区域具有唯一标识的水动力特征参数待渠化径流长度,其能够用来作为潮沟系统网络分叉率和蜿蜒度的定量测度,对潮沟系统静态特征表述提供了新的分析维度与技术支撑。

关键词：潮沟系统江苏中部沿海机载LiDAR 高分影像线状特征

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苏北岸外条子泥沙洲潮沟系统的稳定性研究

地理科学 2004年第1期24卷 94-100页

作者：陈君冯卫兵张忍顺河海大学交通与海洋工程学院江苏南京210098 南京师范大学地理科学学院江苏南京210097

以苏北岸外条子泥沙洲潮沟系统为例 ,分析该区域野外实地测量及历年卫片 ,分析主要潮沟系统近 2 0年来的动态变化。总结了潮沟系统发育演变的特点 ,主要表现为各个主干潮沟系统摆动幅度、速率均不相同 ,单独潮沟系统的各沟段亦有不同的... 详细信息

以苏北岸外条子泥沙洲潮沟系统为例 ,分析该区域野外实地测量及历年卫片 ,分析主要潮沟系统近 2 0年来的动态变化。总结了潮沟系统发育演变的特点 ,主要表现为各个主干潮沟系统摆动幅度、速率均不相同 ,单独潮沟系统的各沟段亦有不同的摆动幅度、速率 ;位于沙洲中部西大港西侧近岸潮沟系统摆动具一定周期性 ,其东侧潮沟摆动较稳定 ;潮沟摆动有突变和渐变两种形式。沙洲潮沟系统在多因素的综合作用下具备自动调整作用 ,主要表现为单一潮沟具有平衡倾向性及沙洲潮沟系统整体的综合布局调整。

关键词：潮沟系统地貌稳定性条子泥沙洲江苏

互花米草入侵对黄河口潮沟形态特征和植物群落分布的影响

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生态学杂志 2022年第1期41卷 42-49页

作者：于冬雪韩广轩王晓杰张保华聊城大学环境与规划学院山东聊城252000 中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态系统野外科学观测研究站山东东营257100

互花米草大规模入侵滨海湿地,对潮沟形态特征和植物群落的演变产生重大影响。本研究基于2008—2020年遥感影像,利用3S技术,结合回归分析与统计分析法,分析黄河口湿地互花米草入侵的演变特征,探究其对潮沟形态特征和植物群落分布的影响... 详细信息

互花米草大规模入侵滨海湿地,对潮沟形态特征和植物群落的演变产生重大影响。本研究基于2008—2020年遥感影像,利用3S技术,结合回归分析与统计分析法,分析黄河口湿地互花米草入侵的演变特征,探究其对潮沟形态特征和植物群落分布的影响。结果表明:2008年以来,黄河口互花米草面积增长迅速,增长速度为4.47 km^(2)·a^(-1);至2020年,互花米草分布面积占河口区的26%;随着互花米草的扩张,芦苇与盐地碱蓬分布面积均呈下降趋势,减少速度分别为0.72和0.39 km^(2)·a^(-1);在河口典型潮滩区域,潮沟长度和密度均呈下降趋势,分别减少了8.12 km和0.24 km·km^(-2);芦苇和盐地碱蓬群落分布面积、潮沟长度和密度与互花米草分布面积呈显著负相关。

关键词：河口湿地互花米草植物群落潮沟系统遥感

生物膜对潮滩动力地貌演变影响的数值模拟研究

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海洋学报 2024年第2期46卷 93-106页

作者：梁梦娇周怡张荷悦李欢康彦彦王大伟周曾河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点试验室江苏南京210098 河海大学海洋学院江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098

河口海岸潮滩湿地是一个复杂的生态系统,其地貌的形成和演变是水动力、泥沙输移和生物过程等多种因子相互作用的结果,特别是,探究潮滩生物过程并阐明其生物-物理效应是当前海洋科学领域研究的热点和难点。本文聚焦微生物生物膜,构建了... 详细信息

河口海岸潮滩湿地是一个复杂的生态系统,其地貌的形成和演变是水动力、泥沙输移和生物过程等多种因子相互作用的结果,特别是,探究潮滩生物过程并阐明其生物-物理效应是当前海洋科学领域研究的热点和难点。本文聚焦微生物生物膜,构建了耦合生物膜与水动力、沉积物输移、地貌演变的二维生物动力地貌模型,探究了生物膜在潮滩泥沙输移和地貌演变中发挥的作用。利用文献数据验证生物动力地貌模型,模型结果与文献数据吻合较好,表明所构建的模型可以较好地模拟出生物膜的增长规律及年际变化情况。结果表明,当水动力较弱时,在有生物膜作用的潮滩上,潮沟向陆侧延伸更充分,呈现出树杈状分布,潮间带区域的潮沟两侧分布有生物膜。通过对潮沟形态进行定量分析,发现生物膜的存在促进了潮沟数量增加,并向纵深方向发展,同时限制了其宽度的增加。相较于没有生物膜影响的潮滩,潮沟的平均深度增加,总面积减小,总长度增加,平均宽度减小,总体积增加。研究结果有助于加深对生物膜在潮滩地貌塑造中的作用机制认识,为海岸带保护与生态修复工程提供科学依据。

关键词：潮滩生物膜数值模拟潮滩地貌潮沟系统

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无人机技术在潮滩地貌演变研究中的应用

水科学进展 2019年第3期30卷 359-372页

作者：戴玮琦李欢龚政张长宽周曾河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室江苏南京210098 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098

随着海平面上升和人类活动加剧,潮滩正面临着严重威胁,掌握其形态变化规律是研究潮滩系统对外在条件响应的直接手段。以江苏斗龙港潮滩为研究对象,利用无人机倾斜摄影测量技术,结合运动恢复结构(Structure from Motion,SfM)算法,重建潮... 详细信息

随着海平面上升和人类活动加剧,潮滩正面临着严重威胁,掌握其形态变化规律是研究潮滩系统对外在条件响应的直接手段。以江苏斗龙港潮滩为研究对象,利用无人机倾斜摄影测量技术,结合运动恢复结构(Structure from Motion,SfM)算法,重建潮滩三维点云,生成数字高程模型和正射影像,分析潮滩滩面及潮沟系统年内变化规律。研究结果表明:潮滩高程测量精度优于9 cm,水平精度优于2 cm;高程年内变化较大,变幅高达±0.5 m;潮沟短历时变化剧烈,无明显季节性变化特征;潮沟发育过程中,宽深比范围为10~25。无人机技术不仅可以监测粉砂淤泥质潮滩滩面变化趋势,还可以观测到卫星难以捕获的中小型潮沟短历时发育过程,可为监测河口海岸短周期动力地貌过程提供有力的技术支持。

关键词：潮滩潮沟系统数字高程模型无人机斗龙港潮滩