2021年, 第19卷, 第1期 刊出日期:2021-02-07 上一期   
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基于多维度遥感影像的洪河国家级自然保护区沼泽湿地分类方法研究
解淑毓, 付波霖, 李颖, 刘兆礼, 左萍萍, 蓝斐芜, 何宏昌, 范冬林
2021 (1):  1-16.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.001
摘要 ( 25 )   PDF(21158KB) ( 228 )  
以洪河国家级自然保护区为研究区,选取了多时相的Sentinel-1B和Sentinel-2A影像为数据源,制定出9种多时相主被动遥感数据组合方案,用于沼泽湿地遥感分类;分别对根据9 种方案整合的多维数据集,进行基于尺度继承的多尺度分割,得到面向对象的分割影像,建立与不同方案对应的特征数据集;采用随机森林机器学习算法,对多维特征数据集进行特征优化,并进行参数调优,构建沼泽植物的最优遥感识别模型,实现对沼泽湿地中地物的识别与分类。研究结果表明,采用递归特征消除(recursive feature elimination,RFE)算法的变量优选和采样随机森林的参数调优,可以优化随机森林模型,显著减少数据冗余,整合多时相主被动遥感数据方案九的随机森林模型的最佳参数mtry 和ntree 分别为4 和1 500,模型训练精度为93.06%,Kappa 系数为0.916,其模型训练精度在所有方案中最高;经过变量优选得到最佳特征变量组合,交叉极化方式的后向散射系数(Mean_VH)对于沼泽分类的重要性比同向极化方式的后向散射系数(Mean_VV)高;光谱特征是遥感图像分类的最主要特征,其中,红光和绿光波段(Mean_R 和Mean_G)、多光谱红边波段(Mean_REG1 和Mean_REG2)、近红外波段1(Mean_NIR1)、红边植被指数(CIgreen 和CIreg)都对分类具有较高的重要性;纹理特征熵(GLCM_Entro、GLCM_Ent_2)和位置特征像元坐标(X_Min_Pxl 和Y_Max_Pxl)对沼泽湿地分类也起到重要作用,相对于其它特征,形状特征对分类的贡献性较小;利用方案九的数据得到的分类结果的总体分类精度为94.42%,主被动遥感数据的特征变量和不同时相的特征变量都对分类做出重要贡献,其中,6 月的多光谱特征变量的贡献大于9 月的变量;9 月的SAR特征变量的贡献大于6 月的变量;对分类贡献最大的9 月的特征变量为多光谱红边波段2(Mean_REG2),对分类贡献最大的6 月的特征变量为绿光波段(Mean_G);融合多时相主被动遥感数据源,可以将不同数据源、不同时相对分类具有较大贡献的特征变量集合在一起,充分利用光谱信息和雷达数据反映的结构信息,构建多维度最佳特征变量组合方案,有效提高沼泽湿地分类精度。
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基于无人机遥感的黄河下游河南段河滩地植物群落多样性研究
朱红雷, 黄艳伟, 李英臣, 于飞, 涂田双, 王伟, 张元培, 李佳莉, 罗懿哲
2021 (1):  17-26.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.002
摘要 ( 23 )   PDF(27006KB) ( 24 )  
周期性的农业活动和水沙变化已经显著改变了黄河下游河滩地的植物群落结构,快速、准确地获取河滩地的植物群落多样性信息,可以为黄河流域生态保护和恢复提供参考依据。以位于河南省新乡市原阳县朱贵村南部的黄河下游河滩地的植物群落为研究对象,采用最大似然、人工神经网络、面向对象和随机森林分类方法,利用无人机多光谱遥感影像数据,对河滩地上的植物进行分类,计算出各种植物的相对盖度、相对频度、重要值和植物群落的Simpson 多样性指数、Shannon-Wiener 多样性指数。研究结果表明,利用无人机多光谱遥感影像数据,可以较为准确地获取黄河下游河滩地上无遮盖植物的物种信息,优选的遥感分类方法是人工神经网络分类方法,其分类结果的总体分类精度和Kappa 系数分别为61.42%和0.52;其对河滩地上植物物种的分类结果与实地调查结果基本一致。无人机多光谱遥感方法是研究湿地中植物群落多样性的有效方法。
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基于DInSAR的洪河国家级自然保护区沼泽水位相对变化量监测研究
付波霖, 蓝斐芜, 邓腾芳, 李颖, 何宏昌, 范冬林, 高二涛, 杨高
2021 (1):  27-39.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.003
摘要 ( 19 )   PDF(18923KB) ( 7 )  
水文是沼泽形成、发育和演化的决定性因素。目前,沼泽水位的监测仍然以实地观测为主,需要花费大量的人力和物力。以洪河国家级自然保护区为研究区,利用2007 年6~10 月星载相控阵L 波段合成孔径雷达(phase array type L-band synthetic aperture radar,L-band PALSAR)数据和2015 年6~11 月C波段Sentinel-1A合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据,采用合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,DInSAR)技术,提取出研究区沼泽的地表形变相位,计算出研究区沼泽水位相对变化量,构建了研究区沼泽水位相对变化量遥感监测经验估算公式,实现了对研究区沼泽年内水位变化量的遥感监测,研究了不同时相浅水沼泽区和深水沼泽区干涉相干性的差异;采用方差分析和回归分析方法,在水位观测站、浅水沼泽区和深水沼泽区3 种尺度上,分别对利用两种数据计算出的沼泽水位相对变化量,进行了精度验证和显著性检验。研究结果表明,植物生长期和植物空间格局都对沼泽干涉相干性产生影响,8~10 月研究区干涉相干性要好于6~7 月,浅水沼泽区干涉相干性要高于深水沼泽区,前者的干涉相干系数比后者的大10%~35%;计算出的沼泽水位相对变化量与地面实测的水位变化量的变化趋势吻合度较高,2007 年6~7 月和9~10 月浅水沼泽区的水位波动幅度较大,水位变化量超过了0.70 m。
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河南省原阳县引黄灌区水稻田信息提取研究
郭群佐, 邓荣鑫, 魏义长, 许正然
2021 (1):  40-46.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.004
摘要 ( 7 )   PDF(4116KB) ( 11 )  
水稻田是一种人工湿地。快速、准确地获取水稻的种植和生长信息,对于加强水稻田管理具有重要的实践意义。以河南省新乡市原阳县引黄灌区的水稻田为研究对象,采用随机森林算法,利用2020 年8 月26 日和9月11 日的Landsat 8 OLI 影像数据,提取研究区的地表水分指数(land surface water index,LSWI)、归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和比值植被指数(ratio vegetation index,RVI),实现了研究区水稻田分布信息的遥感识别,并对提取结果进行验证。研究结果显示,分类结果的总体分类精度为96.8%,Kappa系数为0.952。
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达里诺尔湿地水环境和鱼类多样性调查 Ⅲ. 达里湖水体中的氮和磷含量及分布
杨富亿, 文波龙, 李晓宇, 杨艳丽, 万斯昂, 欧阳玲, 刘文虎, 王昭伟, 孟祥鹏, 李重祥, 阿拉木斯, 韩奇
2021 (1):  47-58.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.005
摘要 ( 12 )   PDF(521KB) ( 15 )  
达里湖是达里诺尔湿地的重要组成部分。2019 年,对达里湖开展了野外调查并采集了水样,测定了水样的氮、磷含量和非离子氨含量与水体pH的关系,并将研究结果与以往的达里湖相对应的调查资料进行比较,探讨了达里湖水体中氮、磷含量特征的形成及其对达里湖鱼类物种多样性的影响。研究结果表明,2019 年7 月,达里湖水体中的CODCr和CODMn质量浓度分别为125.10 mg/L 和19.18 mg/L,1975~2019 年明水期CODMn含量平均每年增加0.67%;水体中的总氮和总磷质量浓度分别为1.964 mg/L 和1.870 mg/L,1994~2019 年明水期其平均每年分别减少4.51%和增加1.90%;水体中的氨氮和总有效氮质量浓度分别为0.168 mg/L 和0.490 mg/L,1975~2019 年明水期其平均每年分别增加2.25%和4.59%;水体中的硝酸盐氮质量浓度为0.166 mg/L,2004~2019 年明水期其平均每年增加24.78%;水体中的活性磷酸盐质量浓度和总有效氮含量与活性磷酸盐含量的比值分别为5.729 mg/L 和0.086,1975~2019 年明水期其平均每年分别增加1.23%和减少0.82%;水体中的非离子氨含量占总氨含量的比例为19.23%;水体中的非离子氨质量浓度为0.031 mg/L,1975~2019 年明水期其平均每年减少0.28%。1975 年以来,达里湖水体中的活性磷酸盐含量持续高于总有效氮含量,水体中的氮、磷组成极不平衡;水体中的化学需氧量、总磷、总氮和非离子氨含量持续超标,达里湖水体处于中度或重度富营养化状态,其对湖中原有鱼类的多样性尚无负面影响,但是对未来鱼类多样性健康发展构成了潜在威胁。
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评估滨海湿地应对海平面上升的脆弱性的研究范式
王国栋, 赵延彤, 赵美玲, 刘鑫宇, 薛振山, 吕宪国, 姜明
2021 (1):  59-63.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.006
摘要 ( 8 )   PDF(353KB) ( 11 )  
滨海湿地是海陆交界的生态过渡带,也是对气候变化极为敏感的、脆弱的生态系统,海平面上升对全球滨海湿地构成了严重威胁。为了精确预测未来海平面加速上升背景下滨海湿地的变化趋势,有必要深入开展滨海湿地应对海平面上升的脆弱性评估研究。概述了评估滨海湿地应对海平面上升的脆弱性的研究范式,评估过程包括4 个步骤:确定滨海湿地的高程资本;分析滨海湿地高程相对海平面上升的变化趋势;揭示控制高程变化的地表和地下过程;使用前3 个步骤中的数据校准和验证模型,预测未来滨海湿地对海平面上升的响应。相关研究将为应对气候变化的滨海湿地适应性管理提供决策支持。
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游憩环境、游憩体验对游客满意度和行为意向的影响——以海南东寨港红树林旅游区为例
吴娜, 陈海鹰, 傅安国
2021 (1):  64-77.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.007
摘要 ( 8 )   PDF(579KB) ( 12 )  
以往对于旅游地的研究多关注“游憩体验-游客满意度-游客行为意向”的因果关系,却忽视了旅游地的游憩环境因素与其它变量间的关联机制,对于环境服务功能显著的生态旅游地尤为如此。以海南省东寨港红树林旅游区为案例地,从游客感知的视角,探讨游憩环境、游憩体验、游客满意度及其行为意向等多维变量之间的逻辑关系;建立了以游憩环境和游憩体验为前因变量、游客满意度和游客行为意向分别为中介变量和结果变量的结构方程模型,分析和检验这些变量间的因果关系及其影响作用机制。研究结果表明,“游憩环境-游憩体验-游客满意度-游客行为意向”的因果关系模型成立,它们构成游憩历程中具有递进性逻辑关联的多维变量;游憩环境作为首要前因变量,对游憩体验、游客满意度都产生了显著的正向影响,“气候条件”和“景观资源”是游憩环境形成正向影响的两个关键因素,其中,“舒适宜人的气候”是气候条件需求中的核心要素,“富有生态环境教育功能”是景观资源中受游客关注程度较高的因素;以游憩环境为背景条件的另一个前因变量——游憩体验对游客满意度形成了显著的正向影响,“环境获得”与“服务水平”是形成良好体验效果、提升游客满意度的重要因素,其中,“可以开展多样化体验活动”是影响“环境获得”的关键要素;“导览解说生动有趣”是影响游客对“服务水平”感知的核心要素。
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哈尔滨阿勒锦岛国家湿地公园野生种子植物多样性
史传奇, 于少鹏, 李艳, 胡宝忠, 丛东来, 孟博, 丁俊男
2021 (1):  78-87.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.008
摘要 ( 22 )   PDF(915KB) ( 23 )  
在哈尔滨市阿勒锦岛国家湿地公园,采用样线和样方调查法,对野生种子植物进行了野外调查,研究该湿地公园野生种子植物的多样性和区系特征。在该湿地公园共记录野生种子植物58 科170 属272 种(包括2 亚种和2 变种),都为被子植物。其中,物种数较多的科有禾本科(Gramineae)(48 种)、菊科(Compositae)(37 种)和莎草科(Cyperaceae)(21 种);物种数较多的属有薹草属(Carex)(12 种)、蓼属(Polygonum)(8 种)和委陵菜属(Potentilla)(6种)。在该湿地公园分布着落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、草甸、草本沼泽和水生植被共5 种植被类型,分布的植物区系主要为榆树群系(Form. Ulmus pumila)、柳属群系(Form. Salix)和芦苇群系(Form. Phragmites australis)等,与草本植物群系相比,木本植物群系的多样性水平相对较高。该湿地公园内野生种子植物区系与世界分布类型具有普遍联系,特有程度较低,在科、属、种水平上都表现为典型的温带属性,同时在种的水平上有热带、亚寒带—寒带类型植物物种的渗透。
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滨海湿地潮沟的形态特征及其变化
李昱蓉, 武海涛, 张森, 卢霞, 芦康乐
2021 (1):  88-97.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.009
摘要 ( 17 )   PDF(8518KB) ( 20 )  
为了探究互花米草(Spartina alterniflora)入侵下滨海湿地潮沟的发育特征及其变化,采用随机森林分类技术和统计学分析方法,研究了2004~2020 年黄河三角洲湿地互花米草的入侵过程,揭示了互花米草持续扩张下潮沟的形态特征及其变化。研究结果表明,现行黄河入海口两侧区域的互花米草群落扩张迅速,截至2020 年7月,研究区互花米草群落面积已经达到4 406.95 hm2;2012~2016 年期间,互花米草群落的扩张速度和扩张动态度都相对最大,分别为490.2 hm2/a 和45.9%;在互花米草入侵和持续扩张的条件下,黄河三角洲滨海湿地潮沟的分支增多,平均面积减小,总长度变长,平均长度缩短,平均宽度变窄,景观连通度变差;互花米草的入侵使潮沟形态发生了显著变化,在互花米草入侵区,潮沟的分支增多,平均长度缩短,平均宽度变窄。
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湿地生态水文过程及其模拟研究进展
严思睿, 刘强, 孙涛, 梁丽乔, 李姝臻, 袁晓敏, 李苗
2021 (1):  98-105.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.010
摘要 ( 23 )   PDF(461KB) ( 31 )  
在明确生态水文学相关概念的基础上,概述了湿地生态水文的研究历程和目前的研究热点。总结和分析相关文献发现,湿地关键水文过程在不同时空尺度的变化规律、湿地生态过程和水文过程的耦合作用机制、多尺度湿地生态水文过程的模拟与调控是目前湿地生态水文学的热点研究内容。总体而言,湿地生态水文研究已经由关注单一类型湿地水文过程向研究多类型湿地之间的水文连通维持机制转变,重点在于揭示不同时空尺度湿地水文与湿地生态系统之间的相互作用规律,阐明水文情势与生物群落、生态系统之间的作用与动态反馈原理;发展多维时空尺度的水文情势与湿地生态系统格局与过程交互作用的生态水文模型,旨在为湿地生态系统结构与功能修复提供理论与技术支撑。
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松嫩平原西部盐碱湿地农业的范例:苇-鱼-蟹-菌模式
李晓宇, 刘兴土, 李秀军, 姜明, 杨富亿, 文波龙
2021 (1):  106-109.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.011
摘要 ( 6 )   PDF(360KB) ( 10 )  
湿地农业发展历史悠久,是世界农业文化遗产的重要组成部分,也是人类农业文明的见证。湿地农业随着社会发展,不断调整和适应,形成不同的功能类型和产业模式。以松嫩平原西部盐碱湿地苇-鱼-蟹-菌模式为例,凝练了湿地生态恢复和资源合理利用的关键技术,分析了该模式显著的生态和经济效益,总结了该模式逐渐形成和发展的经验,提出了未来湿地农业发展的建议,以期为维持湿地生态系统的可持续发展提供参考依据。
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扎龙湿地克钦湖表层沉积物中有机质、全氮和全磷含量分布特征
彭沛林, 叶华香, 臧淑英, 尉文佳
2021 (1):  110-116.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.012
摘要 ( 8 )   PDF(1982KB) ( 3 )  
为了了解扎龙湿地克钦湖沉积物中营养物质的分布状况,在扎龙湿地克钦湖设置了21 个采样点,于2016年7 月9 日,采集了0~5 cm深度的沉积物样品,测定了表层沉积物样品中有机质、全氮和全磷含量;利用克里金插值法,绘制表层沉积物有机质、全氮和全磷含量的空间分布图,并分析了其空间分布特征及影响因素。研究结果表明,克钦湖0~5 cm深度沉积物中有机质和全磷含量整体上由东北向西南逐渐减小,北湖区表层沉积物中的有机质和全磷含量都大于南湖区;克钦湖中西部表层沉积物中的全氮含量较大,东南部的较小,南、北湖区表层沉积物中全氮含量平均值较接近;克钦湖表层沉积物整体呈弱碱性,北湖区表层沉积物组成以粉砂土为主,南湖区表层沉积物组成以砂土为主;表层沉积物中有机质、全氮和全磷含量与研究区的地势、植物群落分布和周边人类活动有关,粉砂土含量和pH是影响表层沉积物中有机质、全氮和全磷含量分布的主要指标。
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吉林省26 处湿地地表水中硝态氮和氨氮含量分布特征
逯炳君, 徐志伟, 董彦民, 李鸿凯, 刘双双, 王铭, 王升忠
2021 (1):  117-125.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.013
摘要 ( 10 )   PDF(1980KB) ( 4 )  
为了了解吉林省湿地地表水的水质状况,在吉林省选择了26 处湿地,于2015~2016 年7~8 月,采集各湿地的地表水样品,测定地表水中硝态氮和氨氮含量并分析其空间分布特征,进一步分析了硝态氮和氨氮含量与其它指标的关系。研究结果表明,吉林省26 处湿地地表水中的硝态氮和氨氮含量整体上自东向西逐渐增大;吉林省26 处湿地地表水中硝态氮含量全部达到饮用水标准,湿地地表水中硝态氮含量偏小;东部中、低山区和东部低山、丘陵区湿地地表水中氨氮含量大部分符合地表水Ⅱ类水域标准,但是西部平原区湿地地表水中氨氮污染较严重;东部中、低山区和东部低山、丘陵区湿地地表水中的氮以氨氮为主,而西部平原区湿地地表水中的氮以硝态氮为主;东部山区草本沼泽地表水中硝态氮和氨氮含量都相对最大,木本-泥炭藓沼泽和木本-草本沼泽地表水中硝态氮和氨氮含量依次减小;西部平原区盐沼地表水中硝态氮和氨氮含量都大于湖泊;东部中、低山区湿地地表水中硝态氮和氨氮含量与海拔正相关;东部低山、丘陵区湿地地表水中硝态氮和氨氮含量分别与溶解氧含量和pH显著相关;西部平原区湿地地表水中硝态氮含量与海拔、水温和pH显著正相关,氨氮含量与水温和pH显著负相关。
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博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中重金属离子的去除效果
刘祥, 迪丽努尔·阿吉
2021 (1):  126-131.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.014
摘要 ( 9 )   PDF(1088KB) ( 4 )  
2019 年4~10 月,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,测定该人工湿地的进水口、出水口采样点水体中的重金属离子含量,利用进水口和出水口水体中Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Ni、As 和Cd离子含量,计算人工湿地对这些水体中重金属离子的去除率。研究结果表明,博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中Fe 离子、Mn离子、Cu 离子、Zn 离子、Ni 离子、Cr 离子、As 离子和Cd 离子的去除率分别为84.63%、57.24%、52.82%、47.44%、44.74%、42.42%、41.94%和33.33%;夏季人工湿地对水体中重金属离子的去除率大于春季和秋季。
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钢渣在人工湿地净化污水中的应用
张静瑶, 于晓菲, 殷泽瑶, 丁珊珊, 何春光, 盛连喜
2021 (1):  132-136.  doi: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2021.01.015
摘要 ( 21 )   PDF(347KB) ( 22 )  
将钢渣作为基质应用到人工湿地中,可以提高人工湿地对污水中污染物的去除效率。钢渣可以分为碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣、高炉钢渣和改性钢渣。以碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣和高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总磷的去除率都较高,对模拟污水中总磷的去除率大于对实际污水中总磷的去除率,以高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总氮的去除率较高。可以通过改变实验条件,提高钢渣作为基质的人工湿地对污水中总氮的去除效率。
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