鹽城海濱濕地景觀演變關(guān)鍵土壤生態(tài)因子與閾值研究

張華兵,劉紅玉，李玉鳳，譚清梅,侯明行

(1. 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210023； 2. 鹽城師范學(xué)院城市與資源環(huán)境學(xué)院，鹽城 224051)

鹽城海濱濕地景觀演變關(guān)鍵土壤生態(tài)因子與閾值研究

張華兵1,2,劉紅玉1,*，李玉鳳1，譚清梅1,侯明行1

(1. 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210023； 2. 鹽城師范學(xué)院城市與資源環(huán)境學(xué)院，鹽城 224051)

文章以鹽城海濱濕地典型區(qū)域?yàn)榘咐?，?011年4月和2012年4月對海濱濕地土壤數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合2011年ETM+遙感影像，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析、線性回歸模擬和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，辨識海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵生態(tài)因子，并確定其生態(tài)閾值。得出基本結(jié)論如下：(1)海濱濕地土壤理化性質(zhì)海陸差異明顯：從米草沼澤—堿蓬沼澤—蘆葦沼澤，土壤水分和鹽度表現(xiàn)出遞減的趨勢；土壤有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)鹽總體上從米草沼澤—堿蓬沼澤—蘆葦沼澤，表現(xiàn)出兩頭高中間低的特征；濕潤年份土壤水分高于干旱年份，濕潤年份土壤鹽度低于干旱年份。(2)灰色關(guān)聯(lián)分析表明:干旱年份,水分gt;鹽度gt;銨態(tài)氮gt;速效鉀gt;有機(jī)質(zhì)gt;有效磷；濕潤年份為：鹽度gt;水分gt;有效磷gt;銨態(tài)氮gt;速效鉀gt;有機(jī)質(zhì)，因此把土壤水分和鹽度確定為海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵生態(tài)因子。(3)土壤水分和鹽度在東西海陸方向上的變異大于南北海岸延伸方向上的變異。(4)將景觀類型圖和海濱濕地土壤水分與鹽度分異圖疊加分析，得出：蘆葦灘土壤水分閾值lt;42.332%，鹽度閾值lt;0.745%；堿蓬灘土壤水分閾值為38.836%—46.593%，鹽度閾值為0.403%—1.314%；米草灘土壤水分閾值gt;39.475%，鹽度閾值gt;0.403%；光灘的土壤閾值gt;41.550%，鹽度閾值gt;0.656%。

海濱濕地；關(guān)鍵生態(tài)因子；閾值；鹽城

海濱濕地位于陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶，具有高度敏感和脆弱特征[1]。在自然和人為的雙重影響下,海濱濕地景觀處于高度的動(dòng)態(tài)演變中。如何辨識海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵影響因子及其閾值，是科學(xué)認(rèn)識海濱濕地生態(tài)過程及其動(dòng)態(tài)演變的重要內(nèi)容，也是科學(xué)指導(dǎo)海濱濕地保護(hù)與合理利用的關(guān)鍵。

鹽城海濱濕地是較為少見的典型淤泥質(zhì)海濱濕地，基本保持了天然的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能[2],引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。宏觀研究方面,廣泛運(yùn)用3S技術(shù)揭示海濱濕地景觀結(jié)構(gòu)與格局變化[3- 12]；微觀研究方面，以斷面和樣點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，揭示濕地土壤理化性質(zhì)在海陸方向上的分異與對濕地生態(tài)系統(tǒng)演變的影響[13- 20]。但是，缺乏將宏觀與微觀相結(jié)合、體現(xiàn)生態(tài)因子空間分異與閾值的研究。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究空間變異最有效的方法之一[21- 25]。本研究選擇鹽城海濱濕地典型區(qū)域?yàn)檠芯堪咐_定海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵生態(tài)因子，并利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和GIS技術(shù)將生態(tài)因子空間化。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定不同景觀類型關(guān)鍵生態(tài)因子的閾值范圍，對深刻認(rèn)識海濱濕地景觀演變，揭示海濱濕地生態(tài)過程，實(shí)現(xiàn)海濱濕地的合理開發(fā)與利用具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

鹽城海濱濕地，地處江蘇中部沿海，位于北緯32°20′— 34°37′，東經(jīng)119°29′— 121°16′，面積為45.33×104hm2，是太平洋西海岸最大淤泥質(zhì)海濱濕地。本研究在鹽城海濱濕地區(qū)選擇典型區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)，研究區(qū)范圍北至中路港，南至斗龍港，面積為1.100×104hm2。該區(qū)受人類活動(dòng)干擾比較微弱，其景觀格局與演變主要受氣候、地形、水文、土壤、植被等自然因素影響，其中主導(dǎo)因素的是潮汐作用。在景觀上表現(xiàn)為從陸地向海洋依次為蘆葦沼澤、堿蓬沼澤、米草沼澤、光灘，為典型的自然條件控制下的海濱濕地區(qū)域[26- 27]。

圖1 研究區(qū)位置及景觀類型圖Fig.1 Location and distribution of the study area

2 研究方法

2.1 景觀數(shù)據(jù)來源與處理

研究利用區(qū)域1∶5萬地形圖和2011年9月24日3幅ETM+影像為基本數(shù)據(jù)源。ETM+影像包括了來自同一傳感器的7個(gè)多光譜波段(分辨率30m)與1個(gè)B8全色波段(分辨率15m)，兩種分辨率數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)高精度融合[28]。為了更準(zhǔn)確地提取信息，還采用了野外調(diào)查時(shí)53個(gè)點(diǎn)GPS樣點(diǎn)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)。在ENVI 4.7中主成分分析、非監(jiān)督分類和決策樹分類方法，結(jié)合野外調(diào)查，對ETM+影像進(jìn)行解譯，提高了解譯精度，總體精度達(dá)到了95%，解譯結(jié)果如圖1。

2.2 生態(tài)數(shù)據(jù)來源與處理

對海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)的形成起決定作用的是潮位變化及相關(guān)的海洋水文條件，并最終由土壤的性狀和發(fā)育方向表現(xiàn)出來。因此，土壤作為鹽城海濱濕地景觀變化的最基本驅(qū)動(dòng)要素,其變化直接影響著景觀演替。另外，由于研究區(qū)植被呈現(xiàn)顯著的帶狀平行格局，土壤理化性質(zhì)也表現(xiàn)出明顯的梯度特征，所以土壤采樣通常取某一個(gè)斷面即可，在研究區(qū)內(nèi)沿中路港道路南側(cè),在海陸方向設(shè)置17個(gè)樣點(diǎn)，每種景觀類型至少3個(gè)樣點(diǎn)，在景觀交錯(cuò)帶連續(xù)布設(shè)樣點(diǎn)，并通過GPS定位(圖1)。采樣時(shí)運(yùn)用PICO-BT(德國)水分便攜式測量儀測量土壤水分(體積分?jǐn)?shù)/%),測量3次取其平均值；另采集0—20cm表層土樣3份進(jìn)行混合，帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣經(jīng)風(fēng)干、研磨后進(jìn)行測定，采用電導(dǎo)法測量土壤鹽度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)；土壤有機(jī)質(zhì)采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法；銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法；有效磷采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法；速效鉀采用四苯硼鈉比濁法。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行，取其平均值。

野外調(diào)查時(shí)間分別于2011年4月及2012年4月。研究區(qū)1—4月多年平均降水量為160.400mm，3—4月多年平均降水量為96.00mm。而2011年1—4月，研究區(qū)降水量約為80.000mm，約為多年平均值的一半；3—4月研究區(qū)降水量約為30.000mm，不到多年平均值的1/3。所以，將2011年4月監(jiān)測的土壤數(shù)據(jù)作為干旱年份濕地土壤數(shù)據(jù)。2012年1—4月研究區(qū)降水量為172mm，高于多年平均值；3—4月降水量為132mm，比同時(shí)段多年平均降水量多出了36.788%。所以，將2012年4月監(jiān)測的土壤數(shù)據(jù)作為濕潤年份濕地土壤數(shù)據(jù)。

2.3 關(guān)鍵生態(tài)因子的確定

地理系統(tǒng)中，很多因素之間的關(guān)系是灰色的，哪些是主導(dǎo)因素，哪些是非主導(dǎo)因素；哪些因素之間關(guān)系密切，哪些不密切。灰色關(guān)聯(lián)分析是解決這些問題的行之有效的方法。灰色關(guān)聯(lián)分析是一個(gè)灰色動(dòng)態(tài)過程，分析要素間時(shí)間序列的相對變化，綜合考慮諸多因子間的關(guān)聯(lián)程度，是一種動(dòng)態(tài)的分析。灰色關(guān)聯(lián)分析，從其思想方法上看，屬于幾何處理的范疇，是通過對各因素之間的關(guān)聯(lián)曲線的比較而得到的。

設(shè)x1，x2，x3，…，xn為n個(gè)要素，反映各要素變化特征的數(shù)據(jù)列分別為xi={[x1(t)]，[x2(t)],[x3(t)],…,[xn(t)]},t=1,2,3,...,m；設(shè)xj(t)為參考序列。則相關(guān)系數(shù)為：

(1)

(2)

海濱濕地景觀演變是一個(gè)較長時(shí)間尺度的過程，在缺乏長期、連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)情況下，空間替代時(shí)間的方法可以克服時(shí)間尺度的限制。以樣點(diǎn)與海堤的距離反映景觀演變的時(shí)間順序；任一個(gè)樣點(diǎn)上的土壤理化性質(zhì)理解為某個(gè)時(shí)間上的土壤狀態(tài)；任一個(gè)樣點(diǎn)所處的景觀類型為景觀演變中的某一時(shí)刻的景觀狀態(tài)。x1(t)，x2(t)，x3(t)，x3(t)，x4(t)，x5(t)，x6(t)分別為土壤水分、鹽度、有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀序列；xj(t)為景觀演變序列。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化處理后，計(jì)算各生態(tài)要素序列對景觀演變序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。

2.4 土壤關(guān)鍵生態(tài)因子空間變異分析

鹽城海濱濕地土壤關(guān)鍵生態(tài)要素分布與海陸位置、植被類型息息相關(guān)，通過定量分析它們之間的關(guān)系。由于海濱濕地植被類型，屬于類型變量，需要進(jìn)行合理的賦值才能納入定量分析中，因此，設(shè)置虛擬變量對其賦值[30]。海濱濕地分為蘆葦沼澤、堿蓬沼澤、米草沼澤和光灘等4個(gè)類型，因此設(shè)置3個(gè)虛擬變量(x1，x2，x3)，分別進(jìn)行0、1賦值，通過3個(gè)虛擬變量的組合，可以將4種景觀類型轉(zhuǎn)化為定量變量。以每個(gè)點(diǎn)的土壤關(guān)鍵生態(tài)要素(yi)為因變量，以每個(gè)點(diǎn)距海堤的距離(x0)和3個(gè)虛擬變量做自變量，構(gòu)建多元回歸方程。然后，采用1km×1km的格網(wǎng)將研究區(qū)劃分成146個(gè)斑塊，同時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)斑塊質(zhì)心的植被類型和到海堤的距離(x0)。運(yùn)用回歸方程計(jì)算出146個(gè)斑塊質(zhì)心的土壤關(guān)鍵生態(tài)要素值。

土壤關(guān)鍵生態(tài)要素的空間分異是利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。在每個(gè)網(wǎng)格質(zhì)心土壤關(guān)鍵生態(tài)要素值的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算半變異函數(shù)[公式(3)]；然后進(jìn)行理論半變異函數(shù)的擬合，再進(jìn)行土壤關(guān)鍵生態(tài)要素空間分析；最后通過球狀模型驗(yàn)證，結(jié)果表明，擬合精度符合要求。本研究中，運(yùn)用Ordinary Kriging插值來生成土壤關(guān)鍵生態(tài)要素空間分布圖：

(3)

式中，γ(h)為樣本距為h的半方差；h為樣本距；Z(yi)為位置yi處的土壤水分或鹽度；Z(yi+h)為在距離為yi+h處的土壤水分或鹽度；N(h)為間距為h的樣本對的總個(gè)數(shù)[29]。

3 結(jié)果分析

3.1 不同景觀類型的土壤理化性質(zhì)差異

通過對海濱濕地土壤理化性質(zhì)的平均值進(jìn)行比較(表1和表2)，發(fā)現(xiàn)：濕潤年份土壤水分高于干旱年份，土壤鹽度和土壤水分相反，濕潤年份土壤平均鹽度要低于干旱年份，由于降水的增加，土壤淡水含量增加，引起鹽度下降；另一方面，降水增加，土壤淋溶作用增強(qiáng)，致使土壤中的部分可溶性鹽類會隨著降水而溶解并往土壤下不沉淀，甚至到不透水層。總體上，從蘆葦沼澤、堿蓬沼澤到米草沼澤土壤水分和鹽度都呈現(xiàn)了從陸地向海洋遞增的趨勢。通過土壤有機(jī)質(zhì)比較發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)米草沼澤gt;蘆葦沼澤gt;堿蓬沼澤gt;光灘的特征，濕潤年份土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯高于干旱年份。土壤營養(yǎng)鹽在總體上除了干旱年份土壤速效鉀外都呈現(xiàn)了兩頭高、中間低的特征外，即米草沼澤gt;蘆葦沼澤gt;堿蓬沼澤。土壤營養(yǎng)鹽含量表現(xiàn)出從米草沼澤-蘆葦沼澤-堿蓬沼澤遞減的趨勢；除土壤有效磷之外，海濱濕地土壤營養(yǎng)鹽的干濕差異明顯，濕潤年份大于干旱年份。

表1 干旱年份海濱濕地不同景觀類型的土壤理化性質(zhì)

表2 濕潤年份海濱濕地不同景觀類型的土壤理化性質(zhì)

3.2 影響海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵生態(tài)因子

運(yùn)用公式(1)和(2)對各生態(tài)要素與景觀演變的灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果顯示，如表3.干旱年份，各生態(tài)要素序列與景觀演變序列關(guān)聯(lián)度排序?yàn)椋核謌t;鹽度gt;銨態(tài)氮gt;速效鉀gt;有機(jī)質(zhì)gt;有效磷；濕潤年份，各生態(tài)要素序列與景觀演變序列關(guān)聯(lián)度排序?yàn)椋蝴}度gt;水分gt;有效磷gt;銨態(tài)氮gt;速效鉀gt;有機(jī)質(zhì)。綜上分析表明，土壤水分和鹽度的變化趨勢與景觀演變的趨勢最為相似，故把土壤水分和鹽度確定為海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵生態(tài)因子。這一結(jié)果與實(shí)際的景觀演變序列及前人的研究結(jié)果相符合。

表3 各生態(tài)要素與景觀演變的關(guān)聯(lián)度

3.3 海濱濕地景觀演變關(guān)鍵生態(tài)因子閾值界定

通過公式(4)—公式(7)計(jì)算出146個(gè)斑塊質(zhì)心的土壤水分和鹽度值，然后運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行空間插值可以直觀的顯示土壤水分和鹽度在空間上的變化趨勢(圖2和圖3)。以較好的保持?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性，相似性大的數(shù)據(jù)分在同一級，差異性大的數(shù)據(jù)分在不同級的原則，在ARCGIS 9.3中，運(yùn)用Classification功能，通過聚類分析將海濱濕地土壤水分和鹽度分為5級，從Ⅰ級到Ⅴ級表征土壤水分和鹽度逐漸增大。土壤水分和鹽度的空間變異具有一致性。空間變異性均呈現(xiàn)東西海陸方向上的變異大于南北海岸延伸方向上的變異，空間變異的延伸方向與海岸帶延伸方向一致。

y干水分=38.749%+0.403x0-2.928x1+1.287x2+1.799x3

(4)

y濕水分=51.496%-0.300x0-11.928x1-9.094x2-2.775x3

(5)

y干鹽度=1.253%-0.020x0-0.773x1-0.197x2+0.264x3

(6)

y濕鹽度=-0.156%+0.098x0+0.301x1+0.137x2+0.146x3

(7)

圖2 干旱年份和濕潤年份海濱濕地土壤水分空間分異圖Fig.2 Spatial variation of soil moisture in coastal wetland in dry and wet year

圖3 干旱年份和濕潤年份海濱濕地土壤鹽度分布圖Fig.3 Spatial variation of soil salinity in coastal wetland in dry and wet year

土壤水分和鹽度的空間分布具有高度的一致性，土壤水分和鹽度的組合呈現(xiàn)高鹽度高水分與低鹽度低水分的“雙高雙低”組合特征。在ArcGIS 9.3中，將2011年景觀類型圖與土壤水分/鹽度空間分布圖進(jìn)行疊加分析(表4—表7)，得出：干旱年份，蘆葦沼澤土壤水分和鹽度值為Ⅰ—Ⅱ級(土壤水分lt;41.550%，土壤鹽度lt;0.745%)，其中土壤水分在Ⅰ—Ⅱ級的分布面占蘆葦沼澤面積的99.029%，土壤鹽度在Ⅰ—Ⅱ級的分布范圍占蘆葦沼澤面積的95.841%，在參照植被分布的基礎(chǔ)上，界定干旱年份蘆葦沼澤土壤水分閾值lt;41.550%，鹽度閾值lt;0.745%。堿蓬沼澤的土壤水分和鹽度值范圍比較寬，Ⅰ—Ⅴ級都有。其中，土壤水分在Ⅱ—Ⅳ級(38.836%—43.632%)分布面積最廣，占堿蓬沼澤面積的91.818%，土壤鹽度在Ⅲ—Ⅳ(0.745%—1.314%)級的分布面積達(dá)到了堿蓬沼澤面積的84.046%，所以，界定干旱年份堿蓬沼澤土壤水分閾值為38.836%—43.632%，鹽度閾值為0.745%—1.314%。米草沼澤的土壤水分和鹽度值在Ⅰ—Ⅴ級都有，主要集中在Ⅲ—Ⅴ級(土壤水分gt;41.550%，土壤鹽度gt;0.745%)，土壤水分在Ⅲ—Ⅴ級分布面積達(dá)到了96.877%，土壤鹽度在Ⅲ—Ⅴ級分布面積達(dá)到了99.068%，所以，界定干旱年份米草灘土壤水分閾值gt;41.550%，鹽度閾值gt;0.745%。光灘的土壤水分和鹽度值在Ⅲ—Ⅴ級，其中以Ⅲ—Ⅳ級(土壤水分41.550%—43.632%，土壤鹽度0.745%—1.314%)為主，土壤水分在Ⅲ—Ⅳ級分布面積達(dá)到了99.757%，土壤鹽度在Ⅲ—Ⅳ級分布面積達(dá)到了99.690%，所以，光灘的土壤水分閾值為41.550%—43.632%，鹽度閾值為0.745%—1.314%。

濕潤年份，蘆葦沼澤土壤水分主要集中在為Ⅰ—Ⅱ級(土壤水分lt;42.332%)，分布面積達(dá)到了99.541%，土壤鹽度主要集中在Ⅰ—Ⅲ(土壤鹽度lt;0.656%)，分布面積達(dá)到了99.980%，所以，界定濕潤年份蘆葦沼澤土壤水分閾值lt;42.332%，鹽度閾值lt;0.656%。堿蓬沼澤的土壤水分主要集中在Ⅱ—Ⅲ(土壤水分39.475%—46.593%)，分布面積達(dá)到了89.892%，鹽度主要集中在Ⅱ—Ⅳ(土壤鹽度0.403%—0.779%)，分布面積達(dá)到了98.247%，所以，界定濕潤年份堿蓬沼澤土壤水分閾值為39.475%—46.593%，鹽度閾值為0.403%—0.779%。米草沼澤的土壤水分和鹽度值在Ⅰ—Ⅴ級都有，主要集中在Ⅱ—Ⅴ級(土壤水分39.475%—48.509%，土壤鹽度0.403%—0.779%)，土壤水分和鹽度在Ⅱ—Ⅴ級分布面積分別達(dá)到了98.147%和88.267%，所以，界定濕潤年份米草沼澤土壤水分閾值為39.475%—48.509%，鹽度閾值為0.403%—0.779%。光灘的土壤水分和鹽度集中在Ⅳ—Ⅴ級(土壤水分gt;46.593%，土壤鹽度gt;0.656%)，土壤水分和鹽度分布面積分別達(dá)到了99.812%和87.769%，所以，界定濕潤年份光灘的土壤水分閾值gt;46.593%，鹽度閾值gt;0.656%。進(jìn)一步將干旱年份和濕潤年份土壤水分和鹽度的閾值進(jìn)行合并，取其并集，得出不同潮灘帶土壤水分與鹽度組合狀況，如表8。

表4 干旱年份不同景觀類型土壤水分值分布特征

表5 干旱年份不同景觀類型土壤鹽度值分布特征

表6 濕潤年份不同景觀類型土壤水分值分布特征

表7 濕潤年份不同景觀類型土壤鹽度值分布特征

表8 不同景觀類型土壤水分和鹽度閾值組合

4 結(jié)論

海濱濕地在海陸兩相作用下，生態(tài)過程獨(dú)特而復(fù)雜，決定了海濱濕地景觀格局的形成。本文選擇鹽城海濱濕地典型區(qū)域?yàn)檠芯堪咐?，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析、地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS技術(shù)，對海濱濕地景觀演變關(guān)鍵土壤要素空間化進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：

(1)海濱濕地土壤理化性質(zhì)空間差異明顯。其中，土壤水分和鹽度表現(xiàn)出從米草沼澤—堿蓬沼澤—蘆葦沼澤遞減的趨勢；土壤有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)鹽表現(xiàn)出從米草沼澤—蘆葦沼澤—堿蓬沼澤遞減的趨勢；與海陸位置及相應(yīng)的植被類型息息相關(guān)。

(2)確定了土壤水分和鹽度是海濱濕地景觀演變的關(guān)鍵影響因子，其空間分異特征顯著?？傮w上呈現(xiàn)出東西海陸方向上的變異大于南北海岸延伸方向上的變異，空間變異的延伸方向與海岸帶延伸方向一致，進(jìn)一步說明了土壤水分和鹽度是控制濕地景觀演變的關(guān)鍵因子。

(3)確定了海濱濕地不同景觀類型土壤水分和鹽度的閾值。其中，蘆葦沼澤土壤水分閾值lt;42.332%，鹽度閾值lt;0.745%；堿蓬土壤水分閾值為38.836%—46.593%，鹽度閾值為0.403%—1.314%；米草土壤水分閾值gt;39.475%，鹽度閾值gt;0.403%；光灘的土壤水分范圍為gt;41.550%，鹽度范圍為gt;0.656%。這些數(shù)據(jù)說明，如果濕地植被水鹽閾值組合發(fā)生變化，區(qū)域景觀將發(fā)生演變。

(4)海濱濕地景觀演變是在過程與格局的相互作用下進(jìn)行的。在認(rèn)識海濱濕地土壤關(guān)鍵要素空間分異及閾值的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步明確海濱濕地景觀生態(tài)過程時(shí)空變化規(guī)律，揭示海濱濕地景觀演變的影響機(jī)制，是保護(hù)海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要前提。

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ThestudyingofkeyecologicalfactorsandthresholdoflandscapeevolutioninYanchengCoastalwetland

ZHANG Huabing1, 2, LIU Hongyu1,*, LI Yufeng1,TAN Qingmei1,HOU Minghang1

1CollegeofGeography,NanjingNormalUniversity,Nanjing210023,China2CollegeofUrbanandResourceEnvironment,YanchengTeachersUniversity,Yancheng224051,China

The key ecological factors influencing the evolution of coastal wetland landscape were investigated by soil sampling and analyzing, and analyses on data from ETM+ by methods of grey relative analysis, linear regression and geostatistics in the Yancheng national natural reserve as an example. The ecological thresholds were defined based on the analyses on the relationship between the spatial distribution and landscape types. (1) The physiochemical properties of soil at the coastal wetland exert distinct continental and oceanic difference, depending on their specific location and corresponding vegetation types. Soil water content and salinity shows a trend of decrease fromSpartinamarsh to salsa, and to reed. The soil water content was higher in wet season than in dry season, in contrast, the salinity exhibited lower average value in wet season than in dry season. The soil organics and nutrient content show higher values inSpartinamarsh and reed, while lower in salsa, and generally higher in wet season than dry season, with an exception for the soil available phosphorus. (2) Through the grey relative analysis, the rank of the correlation between the wetland soil physicochemical characteristic and landscape evolution follows: in the dry season---watergt;salinitygt;ammonium nitrogen gt;available potassium gt;organicsgt;available phosphorus; in the rainy season---watergt;salinitygt;available phosphorusgt;ammonium nitrogengt;available potassiumgt;organics. Therefore the soil water content and salinity were identified as the key ecological factors that influence the evolution of coastal wetland landscape.(3)The spatial distribution of soil water content and salinity show the same trend and was classified into five grades, with the variation higher in the eastern-western direction than in the southern-northern direction. (4) Combined with analyzing distribution of soil water content and salinity and the correlated landscape types, the range of thresholds of soil water content and salinity were defined. The soil water content and salinity were less than 42.33% and 0.745% respectively for reed soil; 38.836%—46.593% of soil water content and 0.403%—1.314% for salsa soil;Spartinamarsh soil had water content of above 39.475% and salinity above 0.403%; with the soil water content and salinity of more than 41.550% and 0.656% for optical flat soil.

coastal wetland；key ecological factors；threshold；Yancheng

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41071119)；江蘇省高校自然科學(xué)研究重大資助項(xiàng)目(10KJA170029)；江蘇省高校自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(13KJB170021- 12KJB170006)

2013- 01- 15;

2013- 04- 18

*通訊作者Corresponding author.E-mail: liuhongyu@njnu.edu.cn

10.5846/stxb201301150096

張華兵,劉紅玉，李玉鳳，譚清梅,侯明行.鹽城海濱濕地景觀演變關(guān)鍵土壤生態(tài)因子與閾值研究.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(21):6975- 6983.

Zhang H B, Liu H Y, Li Y F,Tan Q M, Hou M H.The studying of key ecological factors and threshold of landscape evolution in Yancheng Coastal wetland.Acta Ecologica Sinica,2013,33(21):6975- 6983.