氣候變暖情景下東北丹頂鶴繁殖地植被生境變化分析

李明陽 ，張稱意 ，吳 軍 ，徐 婷

氣候變暖情景下東北丹頂鶴繁殖地植被生境變化分析

李明陽1，張稱意2，吳 軍3，徐 婷1

（1. 南京林業(yè)大學(xué) 森林資源與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210037；2. 國家氣候中心，北京 100081；3. 環(huán)保部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042）

明晰氣候變化情景下瀕危物種生境變化的趨勢及其驅(qū)動因素，是進(jìn)行瀕危物種種群數(shù)量預(yù)測和制定野生動物保護(hù)規(guī)劃的前提。以東北地區(qū)丹頂鶴繁殖地主要植被類型蘆葦為主要研究對象，以東北25個丹頂鶴自然保護(hù)區(qū)邊界數(shù)據(jù)、1999～2003年保護(hù)區(qū)蘆葦空間分布數(shù)據(jù)、國家氣候中心2005年與2030年及2050年模擬數(shù)據(jù)為主要信息源，采用氣候包絡(luò)法Bioclim、Domain模型，在模型精度評價的基礎(chǔ)上，進(jìn)行2005～2050年間丹頂鶴繁殖地蘆葦?shù)膭討B(tài)變化分析、空間格局分析。研究表明：(1) 與2005年相比，2030年、2050年研究區(qū)域中部、東部的蘆葦生境將大面積消失；(2) 與2005年相比， 2030年質(zhì)量好、質(zhì)量中等的蘆葦生境面積比例分別下降了3.812‰、6.617‰，2050年則分別下降了7.121‰、8.057‰，高質(zhì)量蘆葦生境空間聚集性減弱，破碎化趨勢增強(qiáng)；(3) 2030年、2050年蘆葦?shù)乩矸植贾行膶⒂蓶|部分別向西北、東北方向偏移，與2005年相比，2050年地理分布中心向西北方向平均每年偏移了19.756 km。

丹頂鶴；氣候變暖；生境分析；東北地區(qū)；氣候包絡(luò)法

野生動物保護(hù)專家認(rèn)為，保護(hù)瀕危物種的最好方法是保護(hù)其棲息環(huán)境[1-2]。確定瀕危物種的地理空間分布、明晰影響瀕危物種生境變化的主要驅(qū)動因素，是進(jìn)行瀕危物種種群數(shù)量預(yù)測和制定野生動物保護(hù)規(guī)劃的前提[3]。丹頂鶴Grus japonensis是我國一級保護(hù)鳥類，2001 年被列入《亞洲鳥類紅皮書》，屬于世界級瀕危物種[4]。丹頂鶴在濕地生態(tài)系統(tǒng)中處于食物鏈頂層，是濕地環(huán)境動態(tài)變化最敏感和最明顯的生物指示物種[5]。東北地區(qū)是丹頂鶴最重要的集中繁殖棲息地，也是氣候變暖最顯著的區(qū)域之一[6]。蘆葦Phragmites australis、小葉樟Deyeuxia langsdorffii和多種苔草屬Carex沼澤植被，是丹頂鶴的隱蔽所和筑巢的主要原料。研究氣候變化情景下丹頂鶴繁殖地沼澤植被生境動態(tài)，對于丹頂鶴種群保護(hù)和生境管理具有重要的理論意義和實際參考價值。

根據(jù)美國大氣研究國家中心(NCAR)(http://www.ncar.ucar.edu/)的研究成果，隨著溫室氣體排放量的增加和臭氧層的破壞，地球表面溫度呈上升趨勢。從1800年開始，地球表面溫度上升了0.7℃。從20世紀(jì)70年代至今,這種上升趨勢呈現(xiàn)加速狀態(tài)。據(jù)NCAR預(yù)測,到2010和2050年，地球表面溫度將分別上升0.6℃～2.5℃、1.4℃～3.8℃。中國國家氣候中心的研究表明，過去100年，我國的平均氣溫上升了0.5℃～0.8℃，比全球略高。研究表明，近百年來東北年平均溫度增加了1.43℃，是全球增溫率的2倍，全國增溫率的3倍[7]。隨著全球氣候變化，東北丹頂鶴繁殖地沼澤植被生境也會發(fā)生動態(tài)變化。

近年來，關(guān)于氣候變化對野生動物種群空間分布格局影響，以哺乳動物的研究較多，而鳥類方面的研究報道相對較少，而且以文獻(xiàn)綜述為主[8]。氣候變化對丹頂鶴繁殖地沼澤植被的影響研究，重點集中在過去數(shù)十年氣候變化對植被物候特征的影響方面[9-10]，而關(guān)于未來氣候變化情景下丹頂鶴繁殖地植被生境空間分布格局動態(tài)方面相對較少。由于大區(qū)域及長時間尺度上土地利用、氣候變化、物種分布綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺乏，目前國際上尚缺乏系統(tǒng)的、操作性強(qiáng)的評估工具，氣候變暖情境下丹頂鶴繁殖地沼澤植被生境變化的量化分析國內(nèi)研究成果，尚未見到公開報道。

本文以東北地區(qū)丹頂鶴繁殖地主要沼澤植被類型蘆葦為主要研究對象，以東北25個丹頂鶴頂鶴自然保護(hù)區(qū)邊界數(shù)據(jù)、1999～2003年保護(hù)區(qū)蘆葦空間分布數(shù)據(jù)、國家氣候中心2005年、2030年、2050年模擬數(shù)據(jù)為主要信息源，采用生物氣候包絡(luò)模型，在模型精度評價的基礎(chǔ)上，進(jìn)行2005～2050年間丹頂鶴繁殖地植被的動態(tài)變化分析、空間格局分析，以期總結(jié)出氣候變化對大區(qū)域尺度上珍稀物種棲息生境影響評估的一般方法和基本途徑，從而對我國丹頂鶴繁殖地生境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域基本概況

東北地區(qū)（包括遼寧、吉林、黑龍江三省，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部呼倫貝爾盟、興安盟、赤峰市、通遼市、錫林郭勒盟東經(jīng)115°以東部分），位于中國的東北部，東與北朝鮮接壤、北與俄羅斯一衣帶水，地理范圍為東經(jīng)118°0′0″～134°46′29″E，北緯 38°42′57″～ 53°33′38″N，土地總面積135.61萬km2，占全國的14.12%，2010年人口11 022萬人，占全國的8.2%。受緯度、海陸位置、地勢等因素的影響，東北地區(qū)跨寒溫帶、溫帶、暖溫帶的濕潤、半濕潤地區(qū)，溫度差異明顯，主要氣候特征是冬季嚴(yán)寒，夏季冷濕。遼寧南部＞10℃積溫可達(dá)3 400℃以上，中部大部分地區(qū)＞10℃積溫在2 400 ℃～3 400 ℃之間，降水量自東向西遞減，長白山東南側(cè)鴨綠江流域年降水量可達(dá)1 000 mm以上,長白山西側(cè)為600～700 mm，松嫩平原400～600 mm，大興安嶺東側(cè)500 mm，西側(cè)為350 mm。東北地形總的特點是東、北、西三面環(huán)山，中部為丘陵和遼闊的平原。

東北水系比較發(fā)達(dá), 是我國濕地最多的地區(qū)，主要分布在三江平原、大小興安嶺、長白山地區(qū)、松嫩平原、遼河下游平原沿海河口和東部山地，包括了中國濕地的濱海、江河、湖泊、沼澤、人工濕地5大類，具有蘚類沼澤、草本沼澤、灌叢沼澤、森林沼澤、內(nèi)陸鹽沼、水庫等14 種濕地類型。自20 世紀(jì)中期中國東北地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)而顯著的增溫現(xiàn)象。20 世紀(jì)80～90 年代的平均氣溫與20世紀(jì)60～70 年代相比己經(jīng)上升了1.0℃～2.5℃, 而且在未來幾十年或更長的時間將繼續(xù)升溫。隨著氣溫的升高，濕地蒸騰蒸發(fā)量和降水變率增大，極端降水事件頻率增加，導(dǎo)致大片的蘆葦、苔草濕地退化甚至消失，大幅增加了棲息在東北沼澤濕地的丹頂鶴、灰鶴Grus grus等珍稀水禽種群的滅絕風(fēng)險。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

論文所用的主要數(shù)據(jù)有：① 中國氣象局國家氣候中心提供的溫室氣體中等排放情景下（SRESA1B）生成的研究區(qū)域2005年、2030年、2050年跨學(xué)科研究全球模式驅(qū)動下區(qū)域氣候模型（MIROC-RegCM）模式模擬數(shù)據(jù)（http://www.climatechange-data.cn），空間分辨率為1 000 m，包括月平均氣溫（℃）、月平均最高溫度（℃）、月平均最低溫度（℃）、月平均降水（mm）、月平均凈輻射（W/m2）5個氣候因子；②由全球土地覆蓋數(shù)據(jù)中心（GLCF,http://glcf.umiacs.umd.edu/）提供的研究區(qū)域1999～2003年Landsat ETM遙感數(shù)據(jù)，多光譜波段空間分辨率為30m，全色波段空間分辨率為15m；③ 國家環(huán)保部南京環(huán)境科學(xué)研究所提供的東北地區(qū)25個丹頂鶴自然保護(hù)區(qū)邊界矢量文件；④ 由國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（http://nfgis.nsdi.gov.cn/）提供的研究區(qū)域行政區(qū)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括省、市、縣三級行政區(qū)劃界線。

2.2 蘆葦空間分布數(shù)據(jù)的生成

在25個丹頂鶴保護(hù)區(qū)中，選取具有1∶50000地形圖的20個自然保護(hù)區(qū)，分別以1999-2003年Landsat ETM遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，以保護(hù)區(qū)地形圖為地理參照，運用遙感影像處理軟件ERDAS IMAGINE 9.2，在對 Landsat ETM遙感圖像進(jìn)行幾何精校正、輻射增強(qiáng)、空間子集運算等預(yù)處理的基礎(chǔ)上，通過監(jiān)督分類，將保護(hù)區(qū)的土地利用類型分為森林、農(nóng)田、灌叢、建筑用地、水域、沼澤草地、裸地7類，每個自然保護(hù)區(qū)的總體分類精度均在85%以上。在東北丹頂鶴繁殖地沼澤濕地中，沼澤草地的主要植被類型是蘆葦。除集中分布的葦叢外，散生的蘆葦往往與多種苔草屬植被混生在一起。將沼澤草地從監(jiān)督分類柵格文件中提取出來，通過ArcGIS平臺上Spatial Analyst模塊的“柵格轉(zhuǎn)矢量”工具，轉(zhuǎn)化為Point Shape 文件。在此基礎(chǔ)上，將沼澤草地植被矢量點與研究區(qū)域1999～2003年Landsat ETM彩色合成遙感影像疊加。為消除混生的苔草屬草本植物對蘆葦空間分布點的影響，借助于各個自然保護(hù)區(qū)的地形圖、土地利用類型圖，通過目視解譯，剔除散生的沼澤草地矢量點，在位于沼澤中間、沼澤邊緣且集中分布的沼澤草地中選取典型的草本植被空間分布點477個，構(gòu)成1999-2003年蘆葦空間分布數(shù)據(jù)庫，以此作為東北丹頂鶴繁殖地沼澤植被蘆葦生態(tài)位建模的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 氣候包絡(luò)法生態(tài)位建模

生物氣候模型Bioclim、領(lǐng)域模型Domain都只需要物種分布的存在數(shù)據(jù)就可以對物種的潛在分布區(qū)進(jìn)行估測。由于在生物多樣性保護(hù)實踐中物種不存在空間數(shù)據(jù)很難獲得，因此這2種模型在瀕危物種潛在生境空間建模中得到較為廣泛應(yīng)用[11]。 Bioclim和Domain模型都只考慮氣候因素對物種分布的影響, 這種方法被稱作氣候包絡(luò)法(Climate envelope)[12]。Bioclim模型原理主要是利用已有的物種分布資料和環(huán)境數(shù)據(jù)產(chǎn)生以生態(tài)位為基礎(chǔ)的物種生態(tài)需求，探索物種已知分布區(qū)的環(huán)境特征與研究區(qū)域的非隨機(jī)關(guān)系。它采用分布百分比算法(Percentile distribution)對分布區(qū)域中每個網(wǎng)格的每個環(huán)境變量進(jìn)行多元單邊分析, 計算每個網(wǎng)格的環(huán)境適生度[13]。如果網(wǎng)格中所有的環(huán)境變量都在物種分布的氣候包絡(luò)之內(nèi)，就認(rèn)為這個地方是適合該物種生存的。Domain模型是在建立Gower矩陣基礎(chǔ)上, 將分布點的環(huán)境變量與它周圍地區(qū)的環(huán)境變量進(jìn)行相似性比較，來對物種的分布區(qū)進(jìn)行預(yù)測，相似性的最大值為100，相似性值越高表示與已知分布區(qū)的氣候相似性越大。

2.4 蘆葦生境氣候因子的提取

研究表明，在國家和大區(qū)域尺度上，影響植被空間分布的生態(tài)環(huán)境因子主要是溫度和降水等氣候因子[12]。預(yù)測物種分布的Bioclim模型和Domain模型是基于國際馬鈴薯中心開發(fā)的生物地理信息系統(tǒng)軟件Diva-GIS。在該軟件安裝目錄的Environ子文件夾下，已經(jīng)內(nèi)嵌了1950～2000年來自世界各地氣象站的氣候信息采用插值法生成的全球氣候數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由WORLDCLIM ( http: / /worldclim. org)提供，空間分辨率為2.5′（赤道處1′= 1852 m）。直接采用WORLDCLIM 的全球氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行東北地區(qū)丹頂鶴繁殖地蘆葦生境空間建模，存在著數(shù)據(jù)時相性差、空間分辨率低、區(qū)域針對性弱的弊端。在論文中，利用Diva-GIS軟件的氣候數(shù)據(jù)庫開放功能，將研究區(qū)域2005年模式模擬數(shù)據(jù)中的月平均最高溫度（℃）、月平均最低溫度（℃）、月平均降水（mm）3個因子轉(zhuǎn)換成CLM氣候文件格式，導(dǎo)入Environ子文件夾下，即可由軟件自動生成包括年均溫(Annual mean temperature)、平均周溫度變化范圍(Mean diurnal temperature range)、平均年溫度變化范圍(Mean annual temperature range)、極端最高溫(Maximum temperature of the warmest month)在內(nèi)的19個氣候因子，以此作為蘆葦生境空間建模的環(huán)境因子。

2.5 氣候變暖情景分析

區(qū)域氣候模型模式模擬數(shù)據(jù)對比分析表明，2005年、2030年、2050年3個時段的年平均溫度分別為2.752℃、4.418℃、5.794℃。與2005年相比，2030年、2050年的平均溫度上升了1.666℃、3.042℃。在Bioclim、Dommain 2個氣候包絡(luò)模型性能評價的基礎(chǔ)上，選取預(yù)測精度較高的模型，在Diva-GIS軟件生境建模菜單下的“氣候變化”分析模塊支持下，利用與2005年相同的蘆葦空間分布數(shù)據(jù)庫，分別年平均氣溫升高1.666℃、3.042℃ 2種氣候變暖情景，進(jìn)行氣候變化情景下蘆葦潛在生境變化分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 2005年蘆葦生境空間分布分析

將1999-2003年丹頂鶴生境植被蘆葦?shù)目臻g分布數(shù)據(jù)分為2部分：70%（334個）樣本點用于建模，30%（143）個用于模型驗證。采用Diva-GIS軟件提供的受試者工作特征曲線（ROC）下面積（AUC）計算功能來評價2個氣候包絡(luò)預(yù)測模型的性能。AUC是一個與參考閾值無關(guān)的統(tǒng)計量，通過百分比的方法計算提升置信區(qū)間(bootstrap confidence interval)，來評價模型區(qū)分存在點和背景點的診斷性能[14]。一般認(rèn)為AUC值為0.5～0.7時模型診斷價值較低；為0.7～0. 9時診斷價值中等；大于0.9時診斷價值優(yōu)秀。通過ArcGIS中ArcToolbox數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能， 分別將Diva-GIS軟件輸出的Bioclim、Domain模型預(yù)測結(jié)果從ASCII文件轉(zhuǎn)換為Raster文件格式，生成基于Bioclim模型的2005年丹頂鶴繁殖地植被適應(yīng)性概率空間分布圖（圖1）、基于Domain模型的2005年丹頂鶴繁殖地植被適應(yīng)性概率空間分布圖（圖2）。

圖1 基于Bioclim模型的2005年蘆葦適應(yīng)性概率Fig. 1 Bioclim-based suitable probability of reed habitat in 2005

圖2 基于Domain模型的2005年蘆葦生境適應(yīng)性概率Fig. 2 Domain-based suitable probability of reed habitat in 2005

Bioclim、Domain模型預(yù)測精度AUC分別為0.904、0.489，表明Bioclim模型的預(yù)測精度超過Domain，達(dá)到優(yōu)良性能，因此采用Bioclim模型進(jìn)行蘆葦生境空間建模、氣候變化情景分析。從圖1可以看出，丹頂鶴繁殖地沼澤植被蘆葦生境主要集中在5大區(qū)域，其中2個大片區(qū)域分別位于黑龍江省東部的佳木斯市、雙鴨山市、雞西市（簡稱東部片區(qū)），黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古3省（區(qū)）交界處的齊齊哈爾、大慶市、白城市、興安盟東南部、通遼市北部（簡稱中部片區(qū)），3個小片區(qū)域分布在錫林郭勒盟東北部（簡稱錫盟片區(qū)）、呼倫貝爾盟西南部（簡稱呼盟片區(qū)）、黑龍江省牡丹江市（簡稱牡丹江片區(qū)）。按照蘆葦生境適應(yīng)性概率從高到低的順序排列，排在前10位的縣（區(qū)、縣級市）全部位于黑龍江省境內(nèi)，它們依次是：寶清縣（0.618）、友誼縣（0.603）、集賢縣（0.516）、齊齊哈爾市轄區(qū)(0.455)、杜爾伯特縣（0.450）、龍江縣(0.438)、虎林縣（0.412）、泰來縣（0.395）、七臺河市區(qū)（0.372）、樺川縣（0.366）。

3.2 氣候變化情景下植被生境變化分析

按照2.5中的方法，采用Bioclim模型，進(jìn)行2030年、2050年氣候變暖情境下蘆葦生境動態(tài)分析，生成2030年蘆葦生境適應(yīng)性概率空間分布圖（圖3）、2050年蘆葦生境適應(yīng)性概率空間分布圖（圖4）。對照圖2、圖3可以看出，與2005年相比，2030年平均溫度從2.752℃上升到4.418℃，包括扎龍濕地在內(nèi)的中部片區(qū)生境大面積消失。對照圖3、圖4可以看出，隨著2050年平均溫度從2030年的4.418℃上升到5.794 ℃，降水量較為豐富的東部片區(qū)、牡丹江片區(qū)生境也大面積消失，只剩下了位于研究區(qū)西部的錫盟片區(qū)、呼盟片區(qū)2小塊生境。對比圖2、圖3、圖4可以看出，2005～2050年，東北丹頂鶴繁殖地沼澤植被蘆葦?shù)纳吃诳臻g分布上呈現(xiàn)出從中部到東部大面積消失的過程。從變化的程度來看，太陽輻射適中、降水量較少的中部片區(qū)的蘆葦生境變化最為劇烈，降水量較為豐富的東部片區(qū)次之，降水稀少、太陽輻射強(qiáng)烈的西部最為穩(wěn)定。這一變化趨勢可能與研究對象蘆葦喜光、耐濕的生物學(xué)特征有關(guān)。

圖3 2030年蘆葦生境適應(yīng)性概率空間分布Fig. 3 Suitable probability of reed habitat in 2030

圖4 2050年蘆葦生境適應(yīng)性概率空間分布Fig.4 Suitable probability of reed habitat in 2050

為進(jìn)一步分析2005～2050年東北沼澤植被蘆葦生境變化，在生成2030年、2050年適應(yīng)性概率空間分布圖基礎(chǔ)上，進(jìn)行不同質(zhì)量等級蘆葦生境面積統(tǒng)計分析、蘆葦生境空間分布格局分析。為便于進(jìn)行不同等級蘆葦生境面積比例分析，按照適應(yīng)性概率的大小將東北地區(qū)蘆葦生境分為3級：好（＞0.7）、中（0.5～0.7）、差（＜0.5）。將適生概率＞0.7的像素點作為蘆葦高質(zhì)量生境點，采用地統(tǒng)計學(xué)的Moron I 系數(shù)、Z 兩個指標(biāo)進(jìn)行蘆葦空間聚集性分析。Moran I 系數(shù)是一種最常用的自相關(guān)系數(shù),系數(shù)的取值在-1 和1之間:小于0 表示負(fù)相關(guān)，等于0 表示不相關(guān)，大于0 表示正相關(guān)[15]。在統(tǒng)計學(xué)中,Z 是測量標(biāo)準(zhǔn)偏差的一個統(tǒng)計量，等于偏離適應(yīng)性概率平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)。當(dāng)可信度P=0.95、Z 位于區(qū)間范圍[-1.96,1.96]時，表征了一種統(tǒng)計變量隨機(jī)分布的空間格局。當(dāng)Z 值落在區(qū)間范圍之外，則表示統(tǒng)計變量呈現(xiàn)出離散或聚集的分布格局[16]。

表1 2005-2050年蘆葦生境變化分析Table 1 Habitat change analysis of reed from 2005 to 2050

從表1可以看出，從生境質(zhì)量來看，2005～2050年，蘆葦生境質(zhì)量呈迅速下降趨勢，質(zhì)量好的生境面積比例、質(zhì)量中等的生境面積比例呈顯著減少趨勢，質(zhì)量差的生境面積比例呈緩慢增加趨勢。與2005年比，2030年、2050年質(zhì)量好的生境面積比例分別下降了3.812‰、7.121‰，質(zhì)量中等的生境面積比例分別減少了6.617‰、8.057‰，質(zhì)量差的生境面積比例則分別增加了10.429‰、15.178‰。從空間分布來看，2005年、2030年、2050年3個時段，Moran I均大于0，Z均大于1.96，表明2005～2050年，沼澤植被呈空間聚集性分布。從表1可以看出，與2005年相比，2030年、2050年，Moran I、Z均呈大幅度下降趨勢，表明隨著氣溫升高、降水量減少，高質(zhì)量沼澤植被生境面積減少、空間聚集性減弱、破碎化趨勢增強(qiáng)。

3.3 高質(zhì)量植被生境空間分布中心變化分析

提取適應(yīng)性概率＞0.7 的像素點作為高質(zhì)量蘆葦植被生境，利用ArcGIS的空間統(tǒng)計模塊，生成3個時段的高質(zhì)量蘆葦生境地理分布中心，并與研究地區(qū)邊界矢量文件疊加，生成2005～2050年高質(zhì)量蘆葦生境地理分布中心變化圖（圖5）。

圖5 2005～2050年蘆葦?shù)乩矸植贾行腇ig.5 Geographical distribution center of marsh vegetation from 2005 to 2050

從圖5可以看出，2005年沼澤植被的地理分布中心位于黑龍江省雙鴨山市集賢縣東南，2030年分布中心則向西偏北方向偏移到內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾盟鄂溫克自治縣北部。與2005年相比，2030年地理分布中心向西偏北方向偏移了900.3 km，平均每年偏移36.012 km。與2030年相比，2050年沼澤植被的地理分布中心從內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟鄂溫克自治縣境內(nèi)向東偏北方向移到了呼倫貝爾盟海拉爾市境內(nèi)，東偏北方向偏移了35.3km，平均每年偏移1.765 km。與2005年相比，2050年的沼澤植被地理分布中心向西偏北方向偏移了889.031 km，平均每年向西偏北方向偏移了19.756 km。

2005-2050年，東北丹頂鶴繁殖地蘆葦?shù)乩矸植贾行某尸F(xiàn)出由東部向西北方向、由西北方向向東北方向偏移的復(fù)雜過程。從圖5可以看出，研究地區(qū)的西部為光照較為強(qiáng)烈的內(nèi)蒙古高原，陽光充足，東部靠近日本海，水熱條件優(yōu)越。作為一種喜光、耐濕的沼澤植被，在氣候變化影響情境下，蘆葦?shù)牡乩矸植贾行内呄蛴谙颦h(huán)境條件改善的區(qū)域偏移。

4 結(jié)論與討論

在溫室氣體中等排放情景下，全球模式驅(qū)動下區(qū)域氣候模型模式模擬數(shù)據(jù)分析表明，2005～2050年，隨著氣溫的升高、降水量的減少，蘆葦?shù)母哔|(zhì)量生境比例下降、空間聚集性減弱、分布中心向西北方向偏移。一些野生動物保護(hù)專家的研究表明，草本沼澤蘆葦?shù)拿娣e大小及其空間分布是影響丹頂鶴巢址選擇的主要生態(tài)因子 。因此，我們可以推定，在氣候變暖情景下，位于東北地區(qū)中部、東部的丹頂鶴繁殖地潛在生境將大面積消失，高質(zhì)量生境面積縮小、空間聚集性減弱，丹頂鶴繁殖地分布中心向生態(tài)環(huán)境改善的西北方向偏移。

在東北區(qū)域尺度上，缺乏帶有地理坐標(biāo)的丹頂鶴繁殖地沼澤植被蘆葦空間分布數(shù)據(jù)。在論文中，研究者借助于Landsat ETM遙感數(shù)據(jù)、丹頂鶴自然保護(hù)區(qū)邊界矢量文件，通過一系列遙感圖像處理、GIS空間分析、目視解譯等數(shù)據(jù)預(yù)處理過程，篩選出1999～2003年蘆葦空間分布數(shù)據(jù)。在提取的蘆葦空間分布數(shù)據(jù)中，難免存在著少量的小葉樟、苔草等植被類型。不同沼澤植被類型對氣候因子的反應(yīng)機(jī)制有所不同，在一定程度上會影響研究結(jié)論科學(xué)性。其次，研究區(qū)域幅員遼闊，面積高達(dá)135.61萬km2，而一景Landsat ETM遙感影像的空間覆蓋范圍只有170 km×183 km=31 110 km2，很難獲取20個自然保護(hù)區(qū)同一時段遙感數(shù)據(jù)，遙感影像時相的不一致性也會影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。第三，蘆葦空間分布數(shù)據(jù)與生態(tài)位建模氣候數(shù)據(jù)時段的不一致性，也會影響分析結(jié)果的精度。

論文的研究結(jié)果是建立在溫室氣體中等排放情景下，跨學(xué)科研究全球模式驅(qū)動下區(qū)域氣候模型模式模擬數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的[18]。溫室氣體中等排放情景假定：世界人口趨于穩(wěn)定，高新技術(shù)廣泛應(yīng)用，全球合作，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各種能源平衡發(fā)展，在此前提下CO2排放濃度加倍。溫室氣體排放的情景不同、采用的全球驅(qū)動模式不同，研究區(qū)域2005～2050年的氣候變化情景有所不同。由于目前對于未來氣候變化的預(yù)估還存在很大的不確定性，土地管理部門、野生動物保護(hù)者在引用論文的研究成果時，尚需謹(jǐn)慎。

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Vegetation dynamics analysis in northeastern breeding habitat of Grus japonensis under scenaries of climate warming

LI Ming-yang1, ZHANG Cheng-yi2, WU Jun3, XU Ting1
(1.College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037; Jiangsu, China; 2.National Climate Center of China, Beijing 100081,China; 3.Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, Jiangsu, China)

The detailed knowledge of habitat change trends and drivers of endangered species under scenaries of climate change is the premise to predict endangered species population and the plan making for wildlife conservation. Phragmites australis which is the major vegetation type in northeastern breeding marshes of Grus japonensis was chosen as the research object, while the simulated data in 2005,2030,2050 from the National Climate Center, together with the boundary vector data of 25 red-crowned nature reserves were collected as the main information source to build climate envelop models of Bioclim and Domain to analyze dynamics of reed spatial distribution and spatial pattern from 2005 to 2050. Research results show that: (1) compared with in 2005, the large reed habitat in central part and eastern part of research region will disappear in 2030 and 2050 respectively; (2)compared with 2005, the area proportion of good and medium quality habitat in 2030 and 2050 will decrease by 3.812‰ and 6.617‰ , 7.121‰ and 8.057‰ respectively, with less aggregated and more fragmented spatial distribution of high quality reed potential habitat; (3) under impact of regional climate warming, compared with in 2005, the geographical distribution center of reed habitat in 2030 and 2050 will move from eastern part to northwest and northeast part of research region respectively, with annual average moving speed of 19.756 km to word to northwest direction.

Grus japonensis (red-crowned crane); climate warming; habitat analysis; northeast of China; climate envelop model

2012-01-24

環(huán)保部重大公益性行業(yè)科研專項“氣候變化對東北野生動植物影響的評估技術(shù)研究”（200909070）

李明陽(1967—)，男，河南三門峽人，教授，博士，從事森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、風(fēng)景林調(diào)查規(guī)劃、3S應(yīng)用研究；

E-mail：lmy196727@126.com

S718.5

A

1673-923X(2012)08-0058-06

[本文編校：吳 彬]