复旦、云大、兰大互花米草合作研究系列进展（第2期）：International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation：近30年互花米草在中国温带和亚热带沿海地区持续扩张
复旦、云大、兰大互花米草合作研究系列进展（第2期）：
International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation：近30年互花米草在中国温带和亚热带沿海地区持续扩张
近期，云南大学/复旦大学李博教授团队在中国互花米草时空动态遥感监测研究中取得重要进展，研究成果于2023年1月19日以“Continual expansion of Spartina alterniflora in the temperate and subtropical coastal zones of China during 1985–2020”为题发表在国际遥感科学著名期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation上。该研究发现尽管相关单位和机构为控制互花米草入侵做出了大量努力，而且各种人为干预也导致了某些地区互花米草盐沼面积下降，但中国沿海地区互花米草盐沼仍在以令人担忧的速度持续扩张。
生物入侵正在极大地改变生态系统的结构和功能，特别是在受人为强烈干扰的滨海生态系统。互花米草已被公认为是入侵中国海岸带最严重的外来植物，威胁本土海岸生态系统，破坏近海生物栖息环境，受到了政府和公众的高度关注。目前，迫切需要在区域和国家范围内全面控制互花米草入侵，但由于缺乏互花米草扩散的时间连续数据集，无法详细揭示不同地理区域互花米草的入侵过程，这些控制与管理工作受到了一定限制。
本研究利用时间序列Landsat 5/7/8影像数据，比较不同地理区域上互花米草和其他土著盐沼在特定物候窗口的植被绿度和水分含量差异，将基于像元和物候的互花米草识别算法扩展至中国温带和亚热带沿海地区（图1），并利用谷歌地球引擎云计算平台生成1985~2020年互花米草逐年分布数据集；在此基础上，从时间和空间两个维度分析了互花米草在不同尺度上（省级、保护区和像元）的动态变化，探讨了互花米草入侵中国近30年的分布面积动态和纬度变异规律，识别了驱动互花米草盐沼得失的主要因素及其中人类活动的相对贡献。
图1 研究区示意图（a）及1985-2020年有效影像数量在空间（b）、不同传感器（c）和不同月份（d）的分布
本研究改进了基于像元和物候的互花米草识别算法，为中国温带和亚热带沿海地区互花米草分布提供了新的数据集。研究结果发现，过去30年互花米草面积在许多沿海地区呈现显著线性上升趋势（图2），互花米草在引种、入侵和爆发方面具有明显的区域性特点，主要集中在以江苏、上海、浙江、福建为中心的中国海岸带中部地区，在河口、海湾、三角洲等地入侵程度较高（图3），在受人为干扰较小的自然保护区更是入侵猖獗（图4）。此外，中国沿海互花米草表现出了沿纬度梯度明显的空间变化特点（图3），例如，低纬度地区互花米草入侵较早、入侵年龄较长等，这些变化特点与自然和人为干预密切相关（图3）。虽然人为干预导致了互花米草在某些地区损失显著，但快速的自然传播是其广泛和持续入侵的主要原因（图4）。该研究为有效管理互花米草入侵，加强滨海湿地的保护，促进滨海湿地的可持续发展提供了重要参考，也为评估互花米草对湿地生物多样性和生态系统服务的影响提供了科学依据。
图2 1990-2018年互花米草盐沼在中国温带和亚热带沿海地区（a）、8个省市（b）、7个国家自然保护区（c）的面积动态及其在4个不同时期的线性拟合斜率和显著性水平（d）
图3 1990-2018年中国沿海互花米草盐沼分布（a）及其增加频率（f）、损失频率（g）、首次监测时间（h）和入侵年龄（i）在纬度梯度上的变化
图4 1990-2018年7个国家自然保护区互花米草盐沼最早增加时间、最晚损失时间、首次监测时间以及入侵年龄在空间上的变化特征（a）及其累积像元频率分布（b-e）
图5 1990-2018年直接和间接驱动因素对不同省份互花米草盐沼增加和损失的贡献
复旦大学生命科学学院博士研究生张茜为本文的第一作者，李博教授和美国俄克拉荷马大学萧向明教授为通讯作者，复旦大学王新新博士、云南大学徐晓副教授、复旦大学邱士允博士、广西红树林研究中心潘良浩助理研究员、复旦大学马俊副研究员、复旦大学鞠瑞亭教授，以及兰州大学吴纪华教授为共同作者。本研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家科技基础资源调查专项、中国博士后科学基金等项目资助。
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