半干旱荒漠区典型湿地流域水分生态格局及效应研究

With the principles and techniques of ecology, landscape ecology, hydrology and remote sensing and geographic information system, the spatiotemporal dynamic and characteristics of wetland landscape pattern are quantitatively researched in Hongjiannao wetland watershed in the past 30 years using different remote sensing images, fundamental geographic information data and related environmental information. Based on water-ecological interaction mechanism, three-year intensive field sampling on vegetation, hydrology, soil and other ecological factors are collected to investigate spatial characteristics of ecological elements in the wetland watershed. Moreover, integrated with wetland landscape characteristics, wetland ecological processes influenced by regional hydrological changes, such as soil properties, biodiversity, biogeochemical processes of nutrients, are emphatically identified to reveal regional hydro-ecological effects characteristics in the wetland watershed in the semi-arid desert region. Finally, this project aims to provide scientific basis for the resources protection and rational utilization of wetland and regional sustainable development in the ecologically sensitive area.

综合运用生态学、景观生态学、水文学、卫星遥感和地理信息系统等手段，利用不同时段遥感影像、基础地理信息数据和相关环境资料，研究近30年来半干旱荒漠区红碱淖湿地流域的景观动态变化，运用景观格局指数和动态变化模型，定量分析湿地流域景观时空变化的空间分异特征及其演变趋势；从水分-生态格局相互作用机理入手，通过对红碱淖湿地流域植被、水文、土壤等生态因子进行为期三年的定位监测和连续采样分析，系统研究红碱淖湿地流域不同景观类型生态要素的空间分异特征及其变化趋势；结合流域景观空间异质性分析，阐明湿地水文、土壤、生物多样性和生物地球化学循环生态过程对流域水分环境变化的响应特点, 揭示流域水分生态效应及其流域生态环境变化的机理,以期为生态脆弱带湿地的合理开发利用和区域可持续发展提供决策支持。

项目以半干旱荒漠区典型湿地水分-生态格局及其水分-生态效应为研究目标，定量分析了近30年红碱淖湿地流域景观类型的时空变化，系统研究红碱淖湿地流域不同景观类型生态要素的空间分异特征及其变化趋势，重点研究湿地不同景观类型土壤理化性质对水文环境变化引起流域景观变化的响应特征。红碱淖流域土地覆被主要为沙丘稀灌和密灌，其次是林草地和耕地，面积最小的土地覆被类型是湖泊和其他水域。1989-2011年，红碱淖流域景观动态变化表现为湖泊、其他水域和耕地面积减少，林草地和密灌面积增加。其中，湖泊和其他水域面积分别减少32.06%和36.04%，主要转化为林草地和沙丘稀灌，减少的耕地面积主要转化为林草地。受到国家退耕还林还草政策的影响，1998年以后流域景观破碎化程度得到改善，优势景观类型增加。红碱淖湿地流域以湖泊为中心依次呈现出盐碱沼泽、沼泽化草甸、草地、草原化沙地、沙地5种景观类型的变化规律。湖域面积自上世纪九十年代的67平方公里缩减至31.50平方公里。红碱淖水体pH在上世纪60年代大约是7.0，80年代也是7.2左右，90年代达到8.2左右，2015年pH高达9.6，湖水pH严重升高，已超出了淡水鱼类生存极限（正常范围6.5~8.5），目前红碱淖水体鱼类已经绝迹。植物群落呈现出雾冰藜、碱蓬群落→雾冰藜、乳苣群落→芦苇、苔草群落→沙蒿、芦苇群落→沙蒿、沙柳群落的环状空间分布特征。土壤含水量减少，土壤粉粒和粘粒含量减少，砂粒含量增加，土壤质地粗化。土壤有机质、氮、磷养分含量降低，土壤质量退化加剧。土壤有机碳含量及其储量、土壤可溶性有机碳含量、土壤易氧化态碳含量随着离湖泊距离的增加而减小。流域景观类型的差异是影响红碱淖流域土壤有机碳及其活性组分含量差异较大的主要原因。红碱淖流域不同景观类型土壤全磷（TP）、交换态磷（L-P）、钙磷（HCl-P）、有机磷（O-P）、铁磷（NaOH-P）含量差异显著，其中活性强的L-P和O-P受景观变化影响更大。总体而言，流域水分条件的改变是导致流域生态水文格局及其生态效应变化的根本原因。