1970s以来巢湖流域水环境保护区景观生态脆弱性时空特征及驱动解析

加强流域生态核心区的景观生态脆弱性评价及驱动机制研究对于生态系统功能优化调控具有重要意义.以巢湖流域水环境保护区为主体,基于网格单元尺度,应用空间数据探索及地理加权回归(GWR)等工具,对1970-2015年间的研究区景观生态脆弱性时空演变特征及驱动机制进行分析.结果表明:1970-2015年间,巢湖流域水环境保护区内的土地景观类型表现为"两降三升"的变化趋势,其中,农地景观下降6.62%,建设用地景观增加6.26%;近45 a来,景观生态脆弱性均值从1970年的2.9347下降为2000年的2.6720,2015年又上升为2.7989,整体呈波动式下降趋势,景观生态脆弱性的空间分布具有显著的集聚特征; GWR回归系数显示各驱动因子对研究区景观生态脆弱性作用力不同,依次表现为:农地破碎度(FN)植被指数(NDVI)坡度(SLOP)土地利用程度(LUI),各因子的回归系数均存在空间非平稳性.其中,FN因子回归系数呈现由西向东逐渐增强趋势; NDVI因子回归系数的空间分布表现出从中部向两侧递减趋势; SLOP因子回归系数分布则由西向东依次递减; LUI因子回归系数表现出从东、南向西北逐渐减弱趋势.回归系数的空间分布特征显示出不同因子对景观生态脆弱性的影响作用具有各向异性.研究结果可为巢湖流域水环境保护区的生态恢复与土地利用及景观格局优化实践等提供决策支持.     

近30年长江下游升金湖湿地不同季节景观生态风险时空分析

以安徽省升金湖湿地为研究对象,使用1989年、1996年、2003年、2010年和2017年四季Landsat系列遥感数据,构建景观生态风险评价模型,计算不同季节景观生态风险指数,分析风险空间分布及其变化特征,并使用Pearson相关系数分析季节间、季节与年度间景观生态风险相关性.结果显示:(1)不同季节景观生态风险指数有显著差异,生态风险从高到低依次为夏季、冬季、秋季和春季,夏、冬季风险指数平均高出春、秋季37.03%.(2) 1989—2017年升金湖湿地景观生态风险指数明显增加,湖区内泥滩、草滩等重要景观类型极易受人类活动影响,逐渐由中风险、较高风险区转变成较高风险、高风险区,且人造表面与草滩面积与较高风险和高风险区面积呈现出一定的协同变化特征.总体上,升金湖湿地以较低景观生态风险和中景观生态风险为主,较高景观生态风险与高景观生态风险主要位于上、下湖区.(3)季节间景观生态风险相关性最高的为秋季与冬季;年度生态风险与冬季生态风险高度相关.因此,近30年升金湖不同季节湿地景观生态风险时空演变趋势体现了该湿地景观格局变化对景观生态系统干扰的压力响应,且秋季与冬季湖区湿地需引起高度重视.     

山地平原过渡带地形起伏特征及其对景观格局的影响——以太行山淇河流域为例

地形对过渡带景观格局的形成起关键作用,定量探讨其作用机理有助于科学解释复杂地域单元的景观格局,从而深入理解其演变过程.文章以位于山地平原过渡带的太行山淇河流域为例,采用均值变点法提取地形起伏度,从类型和景观两个尺度探讨地形起伏度对景观格局的影响,并利用Logistic回归模型研究不同地形起伏度区自然和人为因素与景观格局的定量关系,从而阐释其影响机理.结果表明:(1)淇河流域地形以小起伏(70~200m)为主,主要位于淇河中上游;其次为平坦(0~30m)及微起伏(30~70m),位于研究区两端及中部林州境内;中起伏(≥200m)占比例较少,位于河南与山西及林州与鹤壁的交界处.(2)随地形起伏度增加,景观类型由人为景观逐渐向自然景观过渡,景观多样性和破碎度先增后减,蔓延度和聚集度先减后增.(3)随地形起伏度增加,对景观类型分布具有解释作用的因素逐渐由人为因素占主导转为以自然因素占主导.同时,人为干扰的综合影响逐渐减弱,在平坦区人为干扰使林地和草地分布概率比自然状态下分别减少41.26%和7.74%,而在中起伏区两者的分布概率仅减少1.36%和0.22%.由此可见,山地平原过渡带显著的地形起伏特征带来的水热与人为活动的差异是景观格局形成的直接原因.     

流域生态学与太湖流域防洪、治污及可持续发展

在评述流域生态学中的水文、湖沼、生态系统、景观、生态经济和生态管理等主要研究内容和复合生态系统、河流连续统、生态交错带、等级系统、格局－尺度－过程、信息系统等概念理论以及流域自然过程、生物功能、系统结构、生态环境、流域生态管理等流域生态学热点问题的基础上,总结分析了太湖流域防洪、治污及可持续发展与流域生态学的关系,指出流域生态学在太湖流域的流域开发、环境治理、区域可持续发展等实践方面起着越来越重要的指导作用,有必要开发深入研究。     

新疆艾里克湖滨绿洲景观空间格局动态变化

以艾里克湖滨绿洲1989年9月的TM,2000年9月的ETM+和2005年9月的CBERS遥感影像为数据源,借助RS和GIS技术,以人机交互方式进行景观分类,生成景观分类图;运用景观生态学原理,通过景观统计软件Fragstats For Arcview对研究区景观格局与土地利用变化过程分析并进行驱动力研究.结果表明,1989-2005年的17年间,主要在人类活动的影响下,艾里克湖滨绿洲在外观特征和空间格局均有显著变化,绿洲面积呈先退缩后扩张趋势,湖泊面积也呈先萎缩甚至干涸后扩大趋势.整体景观异质性、多样性和丰度下降;景观优势度、蔓延度和破碎化程度增加.要实现干旱区绿洲的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重景观格局的优化,从而维护景观生态过程与格局的连续性.     

河川环境规划之景观生态原则应用——以台湾北部淡水河流域为例

河川是一个复杂的生态系统,河川主支干道即为系统中的主要动脉,各种物质循环、能量流动、物种讯息传输,均依赖河川水系为之.但因人类迁入活动及过度利用水资源,干扰了水的自然循环,土壤与微生物的自然演化,生物的迁徙与演替平衡等.且目前河川治理大多以取水、防洪为优先,忽略了景观生态原则在河川中的作用,致使城市与水环境关系日益疏离,物种的栖息地逐渐被破坏.本研究以台湾北部淡水河流域为例,探讨河川流域中之景观生态功能,并将景观生态原则纳入流域治理的综合目标之一,研拟可持续发展的策略.     

中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略

我国湖泊数量多、类型全、分布广,湖泊的形成演化不仅受流域自然环境因素及变化的影响,而且还深受人类活动的干扰,呈现出不同的区域演变特征和生态环境问题.近几十年来,我国湖泊数量、面积和分布都发生了较为显著的变化,并面临着湖泊萎缩与调蓄能力减少、水质下降与富营养化加重、生物多样性减少与生态退化、河湖水力和生态联系阻隔以及湖岸线和环湖地带过度开发等问题,引发一系列生态与环境后果,严重影响流域居民日常生活和经济的可持续发展.本文通过大量湖泊野外考察和调查,查清了我国面积大于1km2湖泊的数量、面积和分布状况,结合历史湖泊调查和相关研究资料,系统分析了近几十年我国湖泊面临的重大生态环境问题及区域特征,提出了我国湖泊保护的策略.     

《翻阅巢湖的历史——蓝藻、富营养化及地质演化》等专著出版

《翻阅巢湖的历史——蓝藻、富营养化及地质演化》最近由科学出版社出版．这是一部从淡水生态学、湖沼学、遥感、水文学、古环境演化等视点分析巢湖的蓝藻、富营养化及地质演化历史的专著．全书共分10章,分别从巢湖蓝藻的历史演变和空间格局、湖水和水产品中囊藻毒素的污染现状、沉积物和流域表层土壤中的氮磷分布格局、氮磷输入和湖水中氮磷浓度的历史变化、泥沙淤积的历史变化、生态系统变化、地质历史变迁等角度对巢湖进行了较系统的分析,并通过和太湖及其它湖泊的比较分析,     

长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价

利用富集因子和Hakanson潜在生态风险指数法,结合年代学结果,对长江中下游湖泊太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中重金属元素Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的富集程度进行了评价,并比较分析了上述重金属的潜在生态风险.结果表明,太白湖和龙感湖沉积物中各重金属富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、Cr、Ni的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn的富集已经达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,Cr、Ni富集水平较低,Pb达到中等富集,Cu、Zn达到较高的富集水平.对4个湖泊沉积物中重金属的综合污染程度进行比较:巢湖西氿龙感湖太白湖.各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都较低,但是,根据多元素潜在生态评价指数,各湖泊沉积物中重金属存在明显不同的潜在生态风险:巢湖西氿龙感湖太白湖.总体上看,太白湖和巢湖沉积物重金属污染以及潜在生态风险自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物在表层有下降的趋势.这种差异与各个湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市化、工业化发展迅速,人类活动导致大量重金属元素进入湖泊,给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动对重金属的贡献相对较小.     

城镇化下河流水质变化及其与景观格局关系分析——以太湖流域苏州市为例

以河流近域景观格局与水环境质量间的关系为研究对象,基于2001年及2010年两期土地利用类型以及7条典型河流的溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮5项水质指标,分析城镇化下苏州市河流水质与景观格局之间的关系及其变化规律.结果表明:(1)苏州市河流水质状况总体较差,但呈现一定的好转趋势.(2)河流水质受到城镇用地、旱地及水田的综合影响,并表现出尺度效应.其中城镇用地与旱地对河流水质恶化具有明显的作用,水田则反之.2001-2010年城镇用地及水田对水质的影响程度有所减弱,旱地则增强.(3)蔓延度指数、最大面积斑块比例对河流水质呈现负相关,斑块数量、斑块密度、香农均匀度指数、香农多样性指数则与水质呈现正相关.景观格局对于水质的影响在大范围缓冲区更为显著.研究结果可为苏州水环境管理及太湖流域城市空间开发提供一定的参考依据.     

基于土地利用方式的巢湖流域氮排放情景模拟

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km²)主要占据的是耕地(减少了775.64 km²),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。     

河流大型底栖动物对环境压力的响应:以太湖、巢湖流域为例

为了解河流大型底栖动物对环境压力的响应关系,以人类干扰程度不同的太湖流域和巢湖流域为研究区,系统调查区域内河流大型底栖动物,结合水体、沉积物理化数据及生境质量状况,运用空间分析和多元统计分析等方法,探讨了大型底栖动物多样性及典型物种对关键环境因素的响应规律.结果表明,太湖流域和巢湖流域的环境质量和大型底栖动物群落结构均差异较大,巢湖流域的生境质量优于太湖流域,巢湖流域平原区部分点位的水体营养盐(特别是氮浓度)高于太湖流域平原区.巢湖流域丘陵区的敏感型物种(主要为水生昆虫)密度远高于太湖流域丘陵区,太湖流域丘陵区的耐污型物种(寡毛纲)平均密度稍高于巢湖流域丘陵区,而巢湖流域平原区的寡毛纲霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)平均密度远高于太湖流域平原区.广义加性模型建立的响应关系曲线表明,栖境多样性和总氮浓度可以作为生物多样性的指示因子.铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)、河蚬(Corbicula fluminea)、霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)等特征物种与特定环境因子的响应关系显著,这些物种也可以作为环境监测的指示物种.底栖动物环境梯度的响应曲线能够定量地描述底栖动物群落对环境因子的响应关系,有利于深入了解水体水质、营养状态及生境质量与大型底栖动物群落结构的相关关系,进而预测不同人为干扰下大型底栖动物群落结构的变化趋势和演替过程.     

基于多源遥感数据的巢湖水华长时序时空变化(2009—2018年)分析与发生概率预测

湖泊富营养化导致的水华问题严重影响了淡水资源的利用和保护,快速、全面、准确的监测水华信息对于湖泊水环境的治理具有十分重要的意义.本文以巢湖为研究区域,利用多源光学遥感影像和时空融合技术,采用波段融合的方式将NDVI指数波段加入到遥感影像当中,并通过监督分类解译水华信息,以此揭示2009-2018年10年间巢湖水华的时空变化规律.结果表明：巢湖发生的水华以零星和局部水华为主,2012年巢湖水体首次出现区域蓝藻水华;巢湖水华的季节变化性强,夏、冬半年水华变化差异大,其中2018年季节间的差异最为显著;巢湖水华后五年发生频率明显高于前五年,西半湖水华较东半湖严重,且巢湖西北部是水华的高发区域,2011年水华开始向沿岸蔓延,2014年水华首次出现在西南湖区,2016年巢湖水华高发区域新增巢湖东部和中部地区.另外,本文根据巢湖的相关气象数据,构建了Logistic水华气象风险概率预测模型,模型平均预测准确率高达87.52%.探究巢湖水华长时序的时空变化规律有助于从宏观上把握其动态趋势,为后续湖区治理以及周边生态环境建设提供理论依据,水华气象风险概率预测模型可为巢湖水华的预警和防控提供决策支持.     

近45a内蒙古浑善达克沙地湖泊群的变化

浑善达克沙地处于季风边缘区,其气候特性和人类活动决定了该地区生态系统的脆弱和环境变化的敏感性.目前,该区湖泊生态环境问题十分严重,对研究区的水资源、草原景观以及当地居民生产生活造成了严重影响.选取1969年1∶50000地形图所指示的面积≥0.01 km~2的175个湖泊为研究对象,结合1973-2013年的17期Landsat MSS/TM/ETM/OLI卫星遥感影像数据,对1969-2013年间的湖泊群变化进行了系统的研究和初步探讨.结果表明:1969年湖泊群总面积为502.04 km~2,而2013年其面积为303.42 km~2,总体呈萎缩趋势.其中面积萎缩和干涸的湖泊分别为88和85个,而面积扩张的湖泊仅有2个(人工筑坝所致).近45 a间,1970s-1980s湖泊面积波动性减少,而在1990s初期则出现持续上升状态.在1995-2011年湖泊面积总体下降,到2013年则出现微弱的扩张现象.从湖泊变化空间分布格局来看,萎缩和干涸的湖泊集中在该沙地腹地.     

长江中下游湖泊群不同生活型水生植物分布的时空变化(1986—2020年)

不同生活型水生植物对水环境的影响和碳固持能力不同,开展大尺度范围内不同生活型水生植物的时空分布和动态变化研究,是全面掌握湖泊水生态环境变化趋势、准确核算水生生态系统碳源/碳汇的前提。以长江中下游10 km²以上(共131个)的湖泊为研究对象,基于野外调查和先验知识,通过光谱分析,研发了不同生活型水生植物遥感高精度机器学习识别算法,解析了长江中下游湖泊群不同生活型水生植物的时空变化规律。研究表明,长江中下游湖泊群不同生活型水生植物遥感监测精度为0.81,Kappa系数为0.74;1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积为2541.58~4571.42 km²,占湖泊总面积的15.99%~28.77%,沉水植物是优势类型(Max_1995年=2649.21 km²,Min_2005年=921.38 km²),其次是挺水植物(Max_2005年=1779.44 km²,Min_2020年=569.05 km²)和浮叶植物(Max_2015年=685.68 km²,Min_2000年=293.04 km²);水生植物主要分布在长江干流流域湖泊群,其次是鄱阳湖流域、洞庭湖流域、太湖流域和汉江流域;变化趋势上,1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积呈现先增长(1986—1995年)、后下降(1995—2010年)、再增加(2010年后)的趋势。本研究可为长江中下游湖泊群生态环境调查及水环境管理提供重要参考。     

基于土地利用动态变化的太湖地区景观生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以遥感数据和土地利用数据为基础,以行政区划为评价单元,定量分析太湖地区1990-2008年土地利用变化及其转化关系;从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,定量评价了研究区内景观生态风险的时空动态变化特征.结果表明:太湖地区景观生态风险分布与区内土地利用方式和强度具有较高关联.景...     

2012-2018年巢湖水质变化趋势分析和蓝藻防控建议

巢湖自1990s中期至2012年间水质明显改善,但是近年来水质改善效果变缓,2018年蓝藻水华面积显著增加,为有效评估巢湖水体环境的变化,通过对20122018年巢湖17个点位的逐月调查数据分析阐述了近年来巢湖水质和藻情的变化特征,并在流域空间尺度上分析了巢湖流域水污染治理的进展和不足,为后续治理方向的调整和确定提供支撑.20122018年湖区调查数据显示:巢湖湖体总磷和总氮浓度显著升高,铵态氮浓度显著下降,水华蓝藻总量显著升高.在空间上,各污染指标水平呈现由西向东呈逐渐降低的趋势,但是各指标在不同湖区随时间的变化趋势差异明显,西部湖区的总磷、总氮和水华蓝藻指标近年来略有下降或持平,中部和东部湖区则显著升高,所以巢湖湖体总氮和总磷浓度的升高主要源于中、东部湖区的升高,这也是这两个湖区水华蓝藻变动的主要驱动因素.主要入湖河口数据显示:西部4条主要入湖污染河流(南淝河、十五里河、塘西河和派河)水质明显改善,但仍处于较高污染水平,中东部入湖河流(兆河、双桥河和柘皋河)总磷浓度明显升高,是中东部湖区水体营养盐升高的主要原因.中东部河流入湖污染的增加加剧了该区域湖体的富营养化水平,尤其是总磷浓度明显提升,导致中东部湖区夏季水华蓝藻的优势种从鱼腥藻种类演替为微囊藻种类.夏季微囊藻的大量繁殖,使得2018年巢湖中东部湖区部分月份水华面积异常增高.因此,巢湖流域的治理应该在持续强化流域西部合肥市污染治理的同时,增加对流域中部和东部治理的关注和投入.     

巢湖表层水体中DDTs农药的残留特征、来源解析与风险评价

2009年8月采集了巢湖河流及湖泊表层水体共15个样点,利用固相萃取-气相色谱-电子捕获检测器(SPE-GC-ECD)方法测定滴滴涕类(DDTs)农药的含量,分析了其残留特征、来源及风险.结果表明:1)巢湖丰水期DDTs含量范围为1.52-21.79ng/L,平均含量为9.98±4.73ng/L.2)DDT残留主要来自...     

帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估

冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于1968-1980年地形图数据和1994-2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥ 0.01 km²冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明：2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km²,且面积和数量分别以面积>1 km²和面积<0.1 km²的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800~5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km²,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.