（植物学专业论文）近二十年来梁子湖菰群落动态变化的遥感应用研究.pdf

摘要 本文以湖北省梁子湖挺水植被菰群落为研究对象，利用获取的梁子湖1 9 8 7 年9 月2 6 日，2 0 0 4 年9 月2 4 日两个时相遥感数据，通过野外调查和室内判读，建立解 译标志，绘制了梁子湖菰群落分布图，本文比较了近2 0 年来菰群落的面积及分布 的变化；通过e r d a s 软件提取植被指数，与实地测量的菰群落的地上部分的生物量 和总生物量建立回归方程，计算出1 9 8 7 年和2 0 0 4 年梁子湖菰群落的生物量，进而 比较了近2 0 年来梁子湖菰群落生物量的变化。研究结果表明： 1 1 9 8 7 年挺水植被菰群落的面积约3 1 6 2 k m 2 。主要分布于东梁子湖沿岸带3 0 米以内的浅水区及西梁子湖水深不超过2 m 的沿岸带。2 0 0 4 年菰群落的面积约 1 4 0 4 k m 2 。东梁子湖夏家咀村以南全湖有菰群落的分布。新港、月山，菰群落也有 一定面积的分布，其它岸线仅零星分布。西梁子湖主体部分已经没有菰群落的分布， 仅在少数湖又有零星分布。近二十年来梁子湖菰群落面积减少约1 7 5 8k m 2 。其中 高塘湖南部面积有所增加，其他湖区面积大大减少，甚至有些地方已基本消失。 2 研究区菰群落地上部分生物量与遥感植被指数之间存在着较好的相关性，菰 群落总生物量与遥感植被指数存在着一定的相关性，拟合度中度。通过对植被指数 和菰群落生物量的回归分析( 主要包括一元回归模型、对数回归模型、多项式回归模 型、幂函数模型和指数曲线模型) ，可以看出：植被指数和菰群落地上部分的生物量 的回归模型中，指数回归模型y = 3 0 1 6 e 6 2 7 0 1n a v i ( r 2 = 0 8 7 6 6 ) 拟合度最高；植被 指数和菰群落总生物量的回归模型中，三次曲线回归模型 y = 5 5 3 0 6 n a v l 3 3 8 8 1 6 n a v l 2 1 9 8 4 3 n a v i + 1 2 0 5 4 ( 群= 0 6 3 4 1 ) 拟合度最高。 3 2 0 0 4 年9 月2 4 e l ，梁子湖菰群落地上部分的生物量为5 3 8 6 1 0 7 k g ，有菰群落 分布平均单位面积生物量为3 8 3 6 9 ，m 2 ( 鲜重) 。梁予湖菰群落总生物量为9 7 6 3 1 0 7 k g ，有菰群落分布平均单位面积生物量为6 9 5 4g m 2 ( 鲜重) ；1 9 8 7 年9 月2 6 日， 全梁子湖菰群落地上部分的生物量为9 4 8 7 1 0 7 k g ，有菰群落分布平均单位生物量 为3 0 3 5 9 m 2 ( 鲜重) 。梁子湖菰群落总生物量为1 8 3 9 l o s k g ，有菰群落分布平均单 位面积生物量为5 8 8 4 9 m 2 ( 鲜重) 。 4 近二十年来，梁子湖菰群落地上部分的生物量和总生物量大幅度减少，从 1 9 8 7 年9 4 8 7 1 07 k g 和1 8 3 9 1 0 8 k g 减少n 5 3 8 6 1 0 7 k g 和9 7 6 3 1 0 1 k g ，分别减少了 4 1 0 1 1 0 7 k g 雨 1 8 6 2 7 x1 0 7 k g 。平均单位面积生物量反而有所上升，菰群落地上部分 的平均单位面积生物量从1 9 8 7 年1 约3 0 3 5 9 , m 2 ( 鲜重) 增加到3 8 3 6 9 n 1 2 ( 鲜重) ，增 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 加t8 0 1 9 m 2 ( 鲜重) 。菰群落平均单位面积生物置- 1 9 8 7 年的5 8 8 4 9 m 2 ( 鲜重) 增加 到6 9 5 4 9 m 2 ( 鲜重) ，增加了1 0 7 0 9 m 2 ( 鲜重) 。 5 高塘湖南部菰群落迅速发展，该区域是整个梁子湖地区菰群落保存最完好也 是交通最不发达的区域。菰是草食性鱼类的重要食物，当地村民有在鱼塘中种植菰 的习惯，因此避免了湖中对菰的破坏，在人为干扰较小的情形下，此区域菰群落迅 速生长。其它大部分区域菰群落面积大大减少，菰群落在这些区域大面积减少与这 里沿湖围网养殖有很大的关系，随着这些年市场对梁子湖武昌鱼需求量的增加，大 堤内的池塘已不能满足大规模养殖的要求，当地百姓纷纷在梁子湖湖面围网养殖， 使得菰群落面积迅速减少。随着1 9 9 8 年中华大绒蟹在梁予湖试养成功并迅速推广， 同时武昌鱼走出市场低谷，随着人们对梁子湖螃蟹和武昌鱼需求剧增。围网养殖迅 速发展，在水深较浅的岸线已经被密布的网箱所占据，菰的生境被破坏。 该研究方法及结果能提供湖区最主要的挺水植被菰群落的现状及预测它的发 展趋势，为研究、管理和规划梁子湖提供多层次、多时相的信息及科学的分析。为 湖区的湿地植被的动态监测及生物多样性保护和合理利用提供科学依据。 关键词：梁子湖；菰群落；生物量；遥感技术；植被指数；湖北 i i a b s t r a c t w e t l a n d s ，a sau n i q u ee c o l o g i c a ls y s t e mw i t hh i g h e s tp r o d u c t i v ef o r c e so ne a r t h ， a r eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n te n v i r o n m e n t a lr e s o u r c e s ，w h i c ha r en a m e d ”k i d n e yo ft h e e a r t h ”a n d s u p e rm a r k e to ft h el i v i n gt h i n g s ”t h ew e t l a n dv e g e t a t i o ni st h em o s t i m p o r t a n tp r i m a r yg e n e r a t o r o ft h ew e t l a n db i o g e o c e n o s e e c o s y s t e m a tp r e s e n t ， c o n s e r v a t i o na n dr a t i o n a lu s eo fw e t l a n d sv e g e t a t i o nh a sb e c o m ea ni n t e r n a t i o n a lt r e n d t h ek e yo fw e t l a n dr e s e a r c hi st 0o b t a i na n da n a l y z eq u a n t i t a t i v e l yw e t l a n di n f o r m a t i o n r s 、g i sa n dg p st e c h n o l o g yp r o v i d ean e wm e t h o df o rw e t l a n dr e s e a r c h w e t l a n d v e g e t a t i o ni d e n t i f i c a t i o na n dd y n a m i cm o n i t o r i n gi sa ni m p o r t a n ta p p l i c a t i o nf o rr e m o t e s e n s i n gt e c h n o l o g yd u et ot h ei n c r e a s i n gr e l e v a n c eo fe n v i r o n m e n t a lc o n s i d e r a t i o n s t h el i a n g z il a k e a so n eo ft h ea s i ai m p o r t a n c ew e t l a n dc a t a l o gi nc h i n a ， i st h e s e c o n dl a r g e s tl a k ei nh u b e ip r o v i n c e f i r s t l y , i nt h i sp a p e r ，b a s i n go nt h em u l t i t e m p o r a l i m a g e so f l a n d s a t5t ms a t e l l i t ei m a g e r yo f1 9 8 7a n d2 0 0 4 ，a l o n gw i t hf i e l di n v e s t i g a t e , i ts e t su pi n t e r p r e t a t i o ns y m b o lt od r a wt h ed i s t r i b u t i o nm a po fz i z a n i al a t i f o l i a c o m m u n i t y a c c o r d i n gt ot h i sm a p ，t h er e c e n t1 7y e a r s c h a n g eo fz i z a n i al a a f o 砌 c o m m u n i t yi na r e aa n dd i s t r i b u t i o nw a ss t u d i e d m o r e o v e r ，t h er e l a t i o nm o d e lb e t w e e n t h ev e g e t a t i o ni n d e xo fr e m o t es e n s i n ga n dt h ez i z a n i al a n y o l i ac o m m u n i t yb i o m a s sw e r e c o n s t r u c t e d ，t h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t yb i o m a s si n1 9 8 7a n d2 0 0 4w e r ew o r k e d o u t ，a n dt h er e c e n t1 7y e a r s 7 c h a n g eo fz i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t yi nb i o m a s si n l i a n g z il a k ew e r ec o m p a r e d t h em a i nr e s e a r c hr e s u l to ft h i sd i s s e r t a t i o na r et h ef o l l o w i n g ： 1 i n1 9 8 7 ，t h ea r e ao ft h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t yw a sa p p r o x i m a t e l y3 1 6 2 k m 2 a n dm a i n l yd i s t r i b u t et os h a l l o ww a t e rd i s t r i c ti nt h ee a s tl i a n g z il a k e ss h o r ez o n e w i t h i n3 0m e t e r sa n dw a t e rd e p t hd o e sn o ts u r p a s s2 mi nw e s tl i a n g z il a k e ss h o r e z o n e i n2 0 0 4 ，t h ea r e ao ft h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t yb e c a m ea p p r o x i m a t e l y1 4 0 4 k m 2 i nt h ee a s tl i a n g z il a k e ，t h es o u t ho fx i a j i a z u iv i l l a g e ，t h ez i z a n i at a t i f o l i a c o m m u n i t yd i s t r i b u t i o n t h ee n t i r el a k e ，a l s oh a sc e r t a i n a r e ad i s t r i b u t i o nn e b xt h e x i n g a n gv i l l a g ea n dt h ey u e s h a nv i l l a g e ，a n do t h e r w a t e r f r o n t so n l yf r a g m e n t a r i l y d i s t r i b u t e h o w e v e r , t h em a i nb o d yp a r to fw e s tl i a n g z il a k ea l r e a d yd i dn o th a v e z i z a n i al a t 和l i ac o m m u n i t y sd i s t r i b u t i o n ，o n l yh a dt h ef r a g m e n t a r yd i s t r i b u t i o ni nt h e 1 1 1 m i n o r i t yl a k ef o r k ，t h ea r e ao ft h ez i z a n i al a t i ：o l i ac o m m u n i t yr e d u c e sa p p r o x i m a t e l y 1 7 5 8k m 。o nt h er e c e n t1 7y e a r s i nt h es o u t ho fg a o t a n gl a k ew h i c hi st h ep a r to f l i a n g z il a k e ，t h ea r e ao ft h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u r d t yh a st h ei n c r e a s e ，b u to t h e rl a k e d i s t r i c ta r e ao ft h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t yr e d u c e sg r e a t l y , e v e ns o m ep l a c e sh a v e v a n i s h e db a s i c a l l y 2 t h ec o r r e l a t i o na n a l y s e sw e c o n d u c t e df o rt h er a t i o n sb e t w e e nt h ev e g e t a t i o n i n d e xo fr e n t o t es e n s i n ga n dt h ez i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n a yb i o m a s s 。t h ef e s l l | 弧 i n d i c a t e dt h a tt h e r ea l eq u i t eh i 曲c o r r e l a t i o n sb e t w e e nt h ev e g e t a t i o ni n d e xa n dt h e g r o u n dp a r t o ft h eb i o m a s so fz i z a n i al a t i f o l i ac o m m u n i t y a m o n gt h er e g r e s s i o n m o d e l s , t h ei n d e xr e g r e s s i o nm o d e l sy = 3 0 1 ，6 e 6 2 粥1n a v i ( 歉2 2 0 ，8 7 6 6 ) i st h eb e s tm o d e l w h i c hu s e di nm o n i t o r i n gt h eg r o u n dp a r to ft h eb i o m a s so f z i z a n i at a t i f o l i ac o m m u n i t y b a s e do nt h ev e g e t a t i o ni n d e xi nt h er e g i o n ；t h e r ea r eq u i t ec e r t a i nc o r r e l a t i o n sb e t w e e n t h ev e g e t a t i o ni n d i c e sa n dt h et o t a lz i z a n i a 抽嘞妇c o m m u n i t yb i o m a s s a m o n gt h e r e g r e s s i o nm o d e l s , t h ec u b i ce q u a t i o nr e g r e s s i o nm o d e l sy = 5 5 3 0 6 n a v f - 3 8 8 1 6 n a v i z - 1 9 8 4 3 n a v i + 1 2 0 5 4 ( r 2 = o 6 3 4 1 ) i st h eb e s tm o d e lw h i c hu s e di nm o n i t o r i n gt h et o t a l z i z a n i al a n f o l i ac o m m u n i t yb i o m a s sb a s e do i lt h ev e g e t a t i o ni n d i c e si nt h er e g i o n 3 a c o r r d i n g 幻r e g r e s s i o nm o d e l s , i nc a nf i g t u r eo u tt h et o t a lb i o m a s si ni i a n g z i l a k eo ft h ez z a n at a a o 融，t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a t ：纽2 0 0 4 ，t h eg r o u n dp a r to ft h et o t a l b i o m a s so fz i z a n i al a t i f o l i ai nl i a n g z il a k ew a s5 3 8 6x1 0 k g ，m et o t a lb i o m a s so f z i z a n i al a t i f o l i ai l ll i a n g z il a k ew a s 9 7 6 3x1 0 k g ；i n1 9 8 7 t h eg r o u n dp a r to ft h et o t a l b i o m a s so fz i z a n i al a t i f o l i ai nl i a n g z il a k ew a s 9 4 8 7x1 0 v k g , t h et o t a l 毯。氆a s so f z 托a n ml a t i f o l i ai nl i a n g z il a k ew a s l 8 3 9 ) ( 1 0 s k g o nt l l er e c e n t2 0y e a r s t h ez i z a n i a l a t i f o l i ac o m m u n i t yb i o m a s sh a v e ag r e a td e a lr e d u c e h o w e v e r , t h eb i o m a s so fe q u a lu n i t a l r e ah a v ei n c e a s e 。 4 。t h es o u t hp a r to fg a o t a n gl a k eq u i c k l yd e v e l o p e d , w h i c hw a sb o t ht h eb e s t i n t e g r i t y c o n s e r v e da n dt h el a s td e v e l o p e da r e a i nl i a n g z il a k e z i z a n i at a t i f o t i ai s i m p o r t a n tf o o do fg r a s se a t i n gf i s h l o c a lp e o p l eh a dah a b i to fp l a n t i n gz i z a n i al a a f o t i a i nf i s hp o o l s ，w h i c hk e p tz i z a n i al a a ：o l i af r o mb e i n gd e s t r o y e d 。u n d e rl i t t e rm a i l m a d e d i s t r i b u t i o n ，z i z a n i al a t i f o t i ai nt h ea r e ag r o w e dw e l l t h ea r e ao fm o s to t h e rp a r to f l i a n g z il a k ed e c l i n e db a d l y t h ea r e ad e c l i n eo fz i z a n i a 如t i f o l i ai nt h e s ea r e a sw a s r e l a t e dw i 维t h eb r e e d i n go ff i s h nn e t sa n db o x e sa l o n gt h el a k e a sm a r k e td e m a n d sf o r w u c h a n gf i s hi nt h el a k eh a di n c r e a s e di nt h e s ey e a r s , t h eo u t p u to ff i s hi nt h ep o o l s 证 t h el e v e ec o u l dn o ts a t i s f yt h en e e do fl a r g e s c a l eb r e e d i n g t h e r e f o r el o c a lp e o p l ed i d t h en e tb r e e d i n gi nt h el a k ei ns u c c e s s i o n ，w h i c hm a d et h ea r e ao fz i z a n i al a a f o 加 c o m m u n i t yg od o w nq u i c k l y a st h et r i a lo fb r e e d i n gs u c c e e d e di n1 9 9 8 ，a n de x t e n d e d s o o n m e a n w h i l ew u c h a n gf i s hl e f tt h em a r k e th o l l o w t h ei n c r e a s i n gd e m a n d so f w u c h a n gf i s hc a u s e dt h ed e v e l o p m e n to fn e tb r e e d i n go ff i s h ，a n dt h ed e v e l o p m e n to f n e tb r e e d i n go ff i s hr e s u l t e di nt h eo c c u p yi o no fn e t sa n db o x e si ns h a l l o wr i v e ra r e a s a l o n gt h ed y k e c o n s e q u e n t l yt h ee n v i r o n m e n to fz i z a n i ac o m m u n i t yw a sd e s t r o y e d t h er e s e a r c hm e t h o da n dr e s u l t sw a sa b l et or e f l e c tt h es t a t u si nq u oa n df o r e c a s tt h e d e v e l o p m e n tt r e n do fz i z a n i at a t i f o l i ac o m m u n i t y , t h em a j o rf l o a t i n gp l a n t si nt h el a k e ， p r o v i d ei n f o r m a t i o n i nd i f f e r e n tl a y e r sa n da p p e a r a n c e sa n ds c i e n t i f i c a n a l y s i s i n m a n a g e m e n ta n da r r a n g e m e n t ，a n ds c i e n t i f i cb a s i so fd y n a m i c a l l yi n s p e c t i o nw e t l a n d v e g e t a t i o na n d r a t i o n a lp r o t e c t i o na n du t i l i z a t i o no fo r g a n i s m s k e yw o r d ：i j a n 孕il a k e ；z i z a n i al a n f o l i ac o m m u n i t y ；b i o m a s s ；r e m o t es e n s i n g ；t h e v e g e t a t i o ni n d e x ；h u b e ip r o v i n c e v 颇士学住论文 m a s t e r st h e s i s y1 0 12 - 7 9 二 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 海岛牟 日期：加年，2 月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名：缘为牟 日期：风f 年j z 月f ，日 导峨签名：_ 1 叫l ，杪矿0 0 日期：弘扩m f 月7 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回垂途塞握童垣煎卮! 旦芏生；旦二生；旦三箜筮查! 作者签名：箔。压啐 日期：二莉0 年j z 月l o 日 导师签名：刊鲫 日期：烤悖月 d 日 前言 湿地是地球上具有多功能的独特的生态系统，是自然界最富有生物多样性的生 态景观和人类最重要的生存环境之一，被誉为“自然之肾”。在世界自然资源保护 联盟( i u c n ) 、联合国环境规划署( u n e p ) 和世界自然基金会( w w f ) 制订的世 界自然保护大纲中，湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。湿地不但具 有丰富的资源，还具有巨大的环境调节功能和环境效益。然而，湿地又及其脆弱。 我国在2 0 世纪8 0 年代，对湿地的重要性认识不够，忽视了湿地的生态环境保护， 使湿地面临围垦、污染、引种和过渡猎取等严重威胁，湿地面积大幅度减少，环境 保护功能显著下降，威胁到人类和社会的持续发展。 水生植被作为湿地的重要组成部分，既是重要的自然资源，又是自然条件f 如地 质、地貌、气候、土壤等1 和人类开发利用资源状况的综合反映。水生植被是湖泊生 态系统的最重要的初级生产者，它不仅是湖泊渔业生物的主要天然饵料，而且是湖 泊演化和湖泊生态平衡的重要调控者。 挺水植被作为水生植被的重要组成部分，不仅为水禽、鱼类提供良好的栖息、 繁殖场所。同时它在生长过程中吸收同化湖水和底泥中的氮、磷等矿物质营养物质， 对降低湖水营养水平、防止富营养化起了相当重要的作用。然而挺水植物总有相当 数量的植物产品不能被利用，它们残留在湖泊中，自然腐烂分解，形成二次污染； 不易分解的植物残体积累在湖底，加速湖泊淤积和沼泽化。因而及时准确地了解挺 水植被的分布、生物量的时空配置状况才能科学合理的保护、维持和改善湿地生态 环境。如何控制好挺水植被的分布、面积对予整个湿地的演替意义重大。 长期以来，对水生植被的面积、分布及生物量的研究直采用传统的野外调查 方法：勾绘某地区植被分布图，并据此用求积仪测算分布面积。这种方法不但费时、 费力、费用昂贵，研究过程中缺少对全局的把握，不容易抓住重点。而且研究结果 具有较小的可重复性和客观性。 遥感一词自从1 9 6 0 年由美国地理学家e l p n t i t 提出以来，遥感技术获得了飞 速发展。随着传感器和空问技术的进步，遥感技术的应用己经深入到农业、林业、 渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、地球资源勘探、城市规划、土地管理和军 事侦察等诸多领域。卫星遥感可以在大范围内辨别基本的植被类型一直是遥感应用 的重要领域。遥感科学技术的形成与发展，以及与全球定位系统的地理信息系统科 学的融合、渗透和统一，形成了新型的对地观测系统，为湿地植被科学研究提供了 全新的科学方法和技术手段，导致了湿地植被科学的研究范围、内容和方法的重要 变化，标志着湿地植被科学信息获取和分析处理方法的一场革命。遥感数据作为一 种信息源，可用于提取地表环境类地学宏观信息，如上地利用覆盖类型及变化、 土壤类型、植被生物量、水上流失状况、洪水灾害、森林火灾监测等；在g i s ，g p s 技术的支持下，利用遥感( r s ) 数据能快速高效地获取和分析全面、系统、真实的地 表空间动态变化信息，能为资源和环境的监测、优化管理、规划发展提供完整的决 策依据，是资源与环境监测中的重要技术手段和发展方向。 应用遥感数据调查植被的实例以美国政府“2 0 0 0 年的地球”( 1 9 8 0 ) 和联合国粮 农组织的“热带森林资源评价”( 1 9 8 1 ) 为开端。联合国粮农组织( f a o ) 于1 9 8 5 年开 始在非洲利用m s s 图像更新原有的森林植被图，并于1 9 8 6 年出版了1 ：5 0 0 万的非洲 热带森林植被图。1 9 8 9 年f a o 开始了“全球规模的热带森林资源评价计划”。该计 划采用了n o a a a vt i r r 的多时段数据划分植被气候带和使用l a n d s a t 数据进行森林资 源监测这两方面的研究成果，并将这些研究方法转向实用。澳大利亚的s k i d m o r e 在 1 9 8 9 年结合坡向、坡度、地形部位等环境信息，利用t m 数据进行森林植被识别。加 拿大、日本、印度等国，在大约2 5 分钟内可以利用前一天接收的m s s 和删遥感数据， 按统一的指标体系和图例输出整幅1 ：2 0 万或l ：5 0 万土地利用覆盖图。 国外学者在利用遥感数据识别植被、植被制图、植被指数方面做了大量的研究 工作。如法国国家空间研究中心g s a i n t 等人用植物光谱特征研究植物的生态现象； 英国里定大学p c u r r a n 等人研究地物光谱与生物量( b i o m a s s ) ，生产率 ( p r o d u c t i v i t y ) 的定量关系；澳大利亚的m 3 d u g g i n 等人作了地物波谱特征与人 机联作计算机自动分类的研究等。h a l le t a l ( 1 9 9 1 ) 分别根据1 9 7 3 年及1 9 8 3 年的 t m 图像得到植被分类图，用以研究9 0 0k m 2 区域的植被空间格局及森林生态状态之 间的转化速率。用植被指数方法估算植被覆盖率的研究起始于9 0 年代初。植被指数 作为反映地表植被信息的是重要信息源迅速得到发展。d u n c a nj ，s t o wd 等曾研究 了墨西哥荒漠地区灌木林覆盖率与n d v i 的关系，得到了较好的关系模型；l a r s s o n h6 分别从t m 、m s s 和s p o t 卫星图像数据估算植被指数，并建立了阿拉伯森林地区 植被指数与覆盖率的关系模型。 3 s 技术在西方的应用大多在森林和草地方面的管理，目前己处于比较成熟的阶 段，然而在湿地植被的研究远不如森林和牧草地。p a r i h a r 等( 1 9 8 6 ) 通过在高分辨 率航空影像上提取湿地植被覆盖信息来研究野生动物栖息地a e k l e s o nsg ( 1 9 8 7 ) j o s e p hs p r u c e 等( 1 9 9 6 ) 利用g i s 技术对美国湿地进行制图。l e h m a n n a ( 1 9 9 7 ) 利 用遥感技术对水生生物进行研究。r ch o p r a ( 2 0 0 1 ) 等利用多时相的i r s ia l i s s i i 2 顾士学位论文 m a s t e r st h e s i s 遥感数据对印度的p u n j a bh a r i k e 国际重要湿地进行了土地利用土地覆盖、水体范 围及季节变化、水生植被状态、湖泊水体的浑浊程度等方面的研究。湿地资源调查 与湿地生物量制图方面，在m s s ，t m ，s p o t 等光学遥感影像上，利用植被光谱模型、 植被指数反演湿地植被生物物理参量、定量估算湿地植被生物量也有大量研究 ( h o u h o u l i s p f ，e t a l ，2 0 0 0 ) 。2 0 0 1 年，t o w n s e n d 等人用多时像和多光谱得t m 影像研究 美国加利福利亚州北部湿地，通过植被指数变化和缨帽变换等预处理，并利用各种 分类方法，对该地区的植被群落进行了详细的分类。 我国最早从8 0 年代初应用陆地卫星资料对地面作物进行判识，取得很好的效 果。早在1 9 8 7 年，李永宁、游志胜等使用航片资料，从数字化图像数据中提取遥感 图象的纹理特征，根据类别的多少和训练样本的数目以及特征的个数，设计出 f i s h e r 线性分类器，对广州郊区地面航片进行了大量植被分类判别试验，最好的 分类正确率达9 5 。 从上个世纪9 0 年代开始，遥感和地理信息系统技术开始大量应用于我国湿地研 究领域，主要表现在湿地信息获取分析、湿地分类、湿地保护区规划、湿地资源与 环境分析等方面。然而对湖泊植被的遥感应用研究却之又少。张晓阳( 1 9 9 1 ) 应用 遥感技术对洪湖挺水植物生物量进行估算。张树清( 1 9 9 9 ) 等人应用t m 影像对三江平 原湿地进行了湿地遥感分类模式的研究，通过分析三江平原湿地植被的光谱、景观 季相及其生境等特点，找出了不同湿地的遥感影像特征，确立了一套湿地遥感分类 模式。彭映辉( 2 0 0 3 ) 等通过建立e t m + 4 的亮度值与单位面积生物量间的回归方程， 计算出鄱阳湖洲滩植被的总的生物量。黄华梅( 2 0 0 5 ) 等利用遥感技术对上海滩涂 植被资源进行分析等。 利用遥感技术对大面积湿地植被进行动态分析和研究具有显著优势。首先，湿 地区域地势平坦，应用卫星遥感进行湿地的宏观监测具有信息丰富，获取效率高、 精度高等优越性，能在短时间内获取湿地区域植被的实况信息，相对于传统湿地植 被调查方法能节省大量的时间、人力和物力：此外，利用遥感数据可以获取表征湿 地生态环境的各种特征评价因子，如可准确查明湿地类型、面积分布、开发利用与 保护现状；调查湿地生物多样性的分布及栖息地生境条件等。这对于定量研究湿地 过程与发育模式，湿地的演化规律，湿地系统结构与功能等等，具有重要的意义。 梁子湖植被的调查始于2 0 世纪5 0 年代中国科学院水生生物研究所刘建康和 王祖熊等对梁予湖自然环境和湖沼学进行了定位调查研究，2 0 世纪8 0 年代初期华 中师范大学生命科学学院班继德对梁子湖水生植被进行了考察，1 9 9 7 年华中师范大 学生命科学学院刘胜祥等对梁子湖自然保护区进行综合考察，1 9 9 2 年华中农业大学 的王卫民等，1 9 9 9 年武汉大学的詹存卫等，2 0 0 3 年湖北省野生动植物保护站的葛继 稳等，1 9 9 6 年1 1 月中国科学院水生生物研究所的金刚分别研究了梁子湖水生植被， 水一陆交错区水生植物群落生态学，梁子湖水生植被1 9 5 5 2 0 0 1 年间的演替，梁予 湖、牛山湖和保安湖沉水植被资源现状及其变动趋势进行了研究。 然而就目前来说，利用遥感技术研究梁子湖植被尚未开展或开展的很少。本文 将利用获取的梁子湖多时相遥感数据，通过卫片分析以及野外调查，建立解译标志， 绘制挺水植被菰群落分布图，比较近2 0 年来菰群落的面积及分布的变化。通过e r d a s 软件提取植被指数、与实地测量的菰群落的生物量建立回归方程，计算出整个梁子 湖菰的生物量的变化。该研究结果能提供湖区最主要的挺水植被菰群落的现状及预 测它的发展趋势，为研究、管理和规划梁子湖提供多层次、多时相的信息及科学的 分析。为湖区的湿地植被的动态监测及生物多样性保护和合理利用提供科学依据。 4 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 1 1 地理位置 第一章自然环境概况 梁子湖是长江中游的一个大型永久性淡水湖泊湿地位于湖北省东部，地跨武 汉、黄石、鄂州、咸宁四市的全国十三大湖，居1 1 4 。3 4 e ，3 0 。1 9 7 n ，系湖北 省面积第二、库容量第一的淡水湖。历史上著名的“武昌鱼”就产于此湖。( 见图1 ) 1 2 地形、地貌 图1 梁子湖位置示意图 f 罟1 ：l o c a t i o nm a po f l i a n g z il a k e 梁予湖区地质构造上属新华夏构造体系，被称为梁子湖压扭性大断裂，呈北一 一北东向贯穿湖区，断裂上部与江北团风麻城大断裂相连接，在大断裂的两边， 伴生东西向张性断裂和北西向扭性断裂。滨湖地表绝大部分为第四系松散堆积物， 但湖中心梁予岛、月山、仙人山等地出露有侏罗系石英砂岩；北咀有长石、石英砂 岩、泥岩，南咀则分布有二迭系灰岩。 整个梁子湖以大断裂为界，分为东梁子湖和西梁子湖，两边的区域地质地貌特 征存在显著的差别。东梁子湖地区地势较高，为侵蚀剥削低山丘陵地区，是我省著 名的多金属产地。西梁子湖地区为剥蚀堆积垅岗地形，除少数孤山外，地表高程海 拔2 5 6 0 m ，相对高差l o 2 0 m ，地表一般由更新世红色粘土组成，多呈长条形土 岗和宽阔的坳沟相间排列，呈树枝状向湖心倾斜延伸，湖水则顺着这些坳沟伸入陆 地，形成岬湾形湖岸，致使梁子湖形态十分复杂。此外滨湖地区零星分布有湖泊阶 地。湖区东北部分是由长江冲积淤积物所组成的二级阶地，以及沿着长港两岸鸭儿 湖与保安湖、三山湖所开垦的农田，农田大部分为湖积物。 梁子湖由于受到构造断裂和地貌条件等的影响，湖岸曲折，湖面显得破碎。全 湖以中心梁子岛为界，可划分为东梁子湖及西梁子湖二部分；东梁子湖中包括高塘 湖与涂镇湖等子湖；西梁子湖可分为前江大湖、宁港湖、大沟湖( 又称张桥湖) 、 山坡湖以及土地堂湖等几部分。正是小湖依大湖，母湖连子湖，形态特征极其复杂， 与洪湖、太湖、滇池、巢湖等湖泊的形态形成明显的对照。本文所研究的梁子湖主 要为梁予湖的主体部分( 不包括人工筑堤的汊湖) ：高塘湖、前江大湖、宁港湖、 大沟湖( 又称张桥湖) 、山坡湖以及土地堂湖。( 见图2 ) 图2 梁子湖湖区分布图 f i g 2 ：d i s t r i b u t i o nm a po fl i a n g z il a k e 梁予湖的断面形态基本上呈平底锅形，湖岸较陡，湖底平坦，除局部湖汉外， 项士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 滨湖浅滩不太发育。 梁子湖这种形态特征，对于湖泊水文物理、化学与生物学过程、鱼类生长及水 禽的分布均有一定影响。主要表现是：深入陆地的大小湖汊易受四周环境条件影响； 各湖汉之间则因水体交换困难，影响混和，所以存在一定差异，从而为水生生物、 鱼类及水禽生长提供了多种生态环境。 1 3 气候 梁予湖自然保护区位于鄂东南地区，属亚热带季风气候区，季风气候明显，冬 冷夏热，四季分明，雨量充沛，光照充足，无霜期长。 年平均气温1 7 o ，年平均总活动积温6 2 0 0 ，1 0 的活动积温约5 3 0 0 。 7 月份平均气温为2 9 3 c ，1 月份平均气温4 2 ，气温平均年较差2 5