鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化及其与土壤养分的关系

由于鄱阳湖独特的水文特征与潜育化的土壤环境,湿地植物根系生长过程及其对环境的适应机制近年来受到国内外研究人员的高度关注.2011年,以鄱阳湖典型洲滩3种植物群落为研究对象,采用野外调查和统计分析相结合的方法,研究了鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化和群落分布与土壤养分之间的关系.研究结果表明,从水体到泥滩至阶地,鄱阳湖典型洲滩植物呈现带状演替,沿泥滩到阶地的方向,植物群落分别为虉草(Phalaris arundinacea)群落带、灰化薹草(Carex cinerascens)群落带和篱蒿(Artemisia selengensis)群落带;3种植物群落的优势种高度与地表生物量有相同的变化趋势;月降水量越大,则篱蒿群落的Shannon-Wiener生物多样性指数越高;土壤有机碳、全氮和全磷含量能影响植物群落优势种的高度.加强鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化对湿地土壤环境的适应性过程与机制的研究,对于了解鄱阳湖洲滩湿地植物群落的生态演替及演化机制具有重要科学意义.     

长江对鄱阳湖退水期洲滩出露特征的影响

采用具有物理机制的二维水动力模型MIKE 21,基于2006 年长江枯水与1953―2000 年长江平均来水条件（平均条件）2 种情景,模拟比较2 种情景下鄱阳湖退水期（7―12 月）洲滩出露过程,阐释长江来水变化对鄱阳湖洲滩出露特征的影响。结果表明：2006 年长江来水减少导致鄱阳湖洲滩出露开始时间提前,与平均条件相比提前1 个月;洲滩出露50%面积仅历时约0.5 个月,比平均条件缩短约1.5 个月;长江枯水对鄱阳湖洲滩出露分布影响最显著的时段为8―11 月,8 月上旬洲滩增加的出露面积主要分布在赣江入湖三角洲和东部湖湾,而8月中旬―11 月末增加的出露面积主要分布在中部开敞湖区和北部入江通道洲滩;长江枯水对鄱阳湖中北部洲滩出露天数的影响大于南部湖区,对修水和赣江北支入湖三角洲的影响大于赣江中支和南支入湖三角洲,对鄱阳湖国家级自然保护区的影响明显大于南矶山自然保护区;长江来水变化还显著影响洲滩出露速率,2006 年长江水情下洲滩自开始出露至到达最大出露面积（8 月初―10 月中旬）期间的平均出露速率（25 km²/d）,与平均条件下洲滩自开始出露至到达最大出露面积（9 月初―12 月末）期间的平均出露速率（14.5 km²/d）相比增大了72%。     

水文过程和采砂活动下鄱阳湖湿地景观格局及其变化

以鄱阳湖湿地为研究对象,以1993年、1997年、2002年、2006年和2013年枯水期相似水位下Landsat TM/OLI影像为数据源,解译、提取出5个时期枯水期的鄱阳湖湿地信息,结合水位数据,从景观面积和景观指数两方面,研究5个时期枯水期鄱阳湖湿地景观格局及其变化;以2000年、2001年、2006年和2011年丰水期的Landsat TM5影像为数据源,解译、提取出4个时期的采(运)砂船信息,结合1992～2013年星子水文站的逐日水位数据,分析水文过程和采砂活动对鄱阳湖湿地景观的影响。研究结果表明,随着时间的推移,1993年、1997年、2002年、2006年和2013年枯水期鄱阳湖水域面积总体在减少,草洲面积总体在增加,且主要表现为稀疏草洲向非植被区扩张;水域和泥沙滩地面积之和分别与年最大水位、年水位振幅显著正相关,稀疏草洲面积分别与水域和泥沙滩地面积之和、年最大水位显著负相关,表明低水位会导致非植被景观面积缩减,促进稀疏草洲的扩张;随着时间的推移,4个时期鄱阳湖采砂活动范围由北向南扩张,而采砂导致的湖底地形变化可能导致了枯水期鄱阳湖极浅水域面积的减少和深水域面积的增加;除1997年1月10日的数据受1996年较高水位的影响比较特殊外,其它4个时期研究区枯水期的景观格局的变化表现为景观破碎化程度在降低,景观形状从复杂向简单转化,但是景观异质性并没有明显变化。     

鄱阳湖人工控制与湿地生态保护

从考察鄱阳湖湿地生态特征入手,探讨鄱阳湖控制工程对湖区湿地生态环境的影响,认为只要水位运行调度得当,控湖工程不仅不会破坏湖区湿地生态环境,反而会使湖滩草洲及候鸟越冬环境得到稳定和改善.同时提出了保护鄱阳湖湿地的相关对策.     

东洞庭湖秋季水文情势对洲滩植物及越冬稳定期小白额雁种群分布影响

东洞庭湖是全球易危(VU)物种小白额雁(Anser erythropus)最关键的越冬地之一。三峡大坝的运行,对东洞庭湖的秋季水文情势产生了较大影响,并直接影响洲滩植被的生长。这种影响如何进一步影响小白额雁越冬,是小白额雁越冬栖息地保护迫切需要认识的关键科学问题。选择水文特征差异较大的2011年和2012年秋、冬季,分别在自然洲滩和水位管理区洲滩开展野外监测和调查,研究越冬稳定期小白额雁种群的空间分布及洲滩植被特征。研究结果表明,2011年东洞庭湖枯水期比常年水文情势提前约45 d,自然洲滩植被盖度、生物量显著高于水位管理区洲滩(p0.05),小白额雁迁徙到达时,种群中67.6%的个体分布于水位管理区的洲滩;而2012年东洞庭湖枯水期比较接近常年的水文情势,自然洲滩植物物种丰富度显著低于水位管理区洲滩(p0.05),73.2%的小白额雁种群个体分布于自然洲滩。两年不同的水位情势直接影响东洞庭湖洲滩植物特征(p0.05),但小白额雁在两年都选择栖息在植被盖度低且生物量低的洲滩取食(p0.05)。由于2011年枯水期提前,导致自然洲滩不适宜小白额雁取食,水位管理区洲滩成为越冬小白额雁的主要栖息地;而2012年湖泊退水节律较正常,东洞庭湖内适宜越冬小白额雁栖息的范围较大,栖息在水位管理区洲滩内的越冬小白额雁数量显著减少。     

鄱阳湖湿地苔藓植物区系及分布

采用样线法和样方法,对鄱阳湖湿地的苔藓植物和土壤进行了调查、取样。共收集鉴定鄱阳湖湿地苔藓植物16科24属31种。苔藓植物主要成分为东亚分布成分(占38.46%)和温带分布成分(占26.92%)。苔藓植物含5种生活型,按物种数量依次为矮丛集型、交织型、一年生型、高丛集型和平铺型。将鄱阳湖湿地按水位划分为高漫滩、草洲和泥滩/水域,其上分布的植物形成3条环形植物带,各种生活型的苔藓植物在其中呈现规律性的分布。土壤培养实验结果表明,土壤种质库中维管束植物和苔藓植物物种丰富度都随水位下降而呈减少趋势,尽管维管束植物的物种丰富度显著高于苔藓植物,但苔藓植物的物种丰富度并不受维管束植物的影响。鄱阳湖湿地苔藓植物的分布规律是其自身生物学特性及其与环境梯度相适应的结果。     

南京新济洲湿地生态恢复研究

以新济洲湿地为例,研究了长江洲滩湿地生态恢复的内涵,提出了生态恢复工程方案。新济洲湿地位于长江下游南京市江宁区段,由于自然因素和人为因素的影响,该湿地结构和功能发生了明显的变化。通过对新济洲湿地的野外研究,分析了退化湿地生态系统的特征,从湿地生境、生物、结构与功能方面阐述了生态恢复的总体构想,研究了湿地恢复的工程手段与可持续利用模式。新济洲湿地生境恢复包括栖息地、基底、水体和土壤的恢复;湿地生物恢复途径有提高植被覆盖率、控制外来物种和保护野生动植物;湿地结构与功能恢复内容包括生态序列重建,生态系统、湿地景观与生物多样性恢复。湿地恢复的工程手段有景观建设、功能区建设、生态定位站、血吸虫防治、植被移植、防护林和河道整治等;湿地可持续利用模式包括桑基鱼塘、生态农业与生态旅游。     

鄱阳湖南矶湿地生态系统野外监测进展

长期以来,自然环境变化和人类活动共同影响着鄱阳湖南矶湿地生态系统,开展该生态系统的野外监测和提升监测水平十分必要。2013~2017年,江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室联合南矶湿地国家级自然保护区,在鄱阳湖南矶湿地野外综合试验站建设了野外监测平台,该平台主要包括一个大气通量观测系统、三个常规水质和气候监测浮体以及相应的动态监测网络系统。围绕该区典型湿地的气、土、水、生四方面的多项指标,开展了有序监测。每年共采集、分析和整理各类数据超过1 GB,大量的监测数据和信息为鄱阳湖南部湿地生态系统的长期研究和区域水生态系统健康管理提供了支撑服务。监测和研究结果表明,(1)南矶湿地作为碳汇,其CO2通量月变化受季节性淹水和气温变化双重影响,年内吸收与排放具有周期性变化特征;(2)在垂直分布方向上,在0~50 cm深度土层中,随着土壤深度增加,土壤有机碳含量所占比例急剧减小,0~15 cm深度土层的土壤有机碳含量占0~50 cm深度土层的土壤有机碳含量的50%以上,且其主要受土壤水分和植物生物量的影响,南矶湿地土壤有机碳含量也高于鄱阳湖周边区域土壤;(3)鄱阳湖湿地水体中的溶解性有机碳含量高于开阔水面,而且南矶湿地可能是鄱阳湖水体中有机碳的重要来源;(4)水位变化引起的湖泊底质变化是大型底栖动物的种群结构和多样性差异的主要驱动因素,因此,人类活动对于碟形湖水位的控制会对底栖动物结构组成产生影响。野外综合试验平台的建设和发展应该在制度建设、数据挖掘和开放合作三方面持续提升,以期为湿地管理和保护提供科技支撑。     

微山湖湿地图像文理识别模型与应用分析

在湿地遥感研究中,大多数的学者都是通过对遥感影中湿地光谱特征分析的方法提取,对于在光谱分析的基础上进行纹理分析并建立模型的方法提取湿地信息这一方面的研究并不多。本文以枣庄市微山湖湿地为研究对象,利用2008年6月19日的Landsat7 ETM图像数据,在对湿地特征及其遥感图像表征综合分析的基础上,对多光谱遥感图像进行光谱分析,从而提取出湿地与水体的相关信息。在对湿地与水体的区分过程中,为了获得比较精确的湿地信息,我们采用纹理分析的方法对光谱分析的结果进行优化,最后用掩膜法降噪处理,从而使提取结果的分类精度有了很大程度的提高。为湿地管理部门制定相应的湿地保护措施提供相对可靠的理论依据。     

水分梯度下洞庭湖洲滩植物群落多样性特征

为了揭示因水文条件改变而发生变化的洲滩植物分布规律,以洞庭湖洲滩植物为研究对象,沿泥沙洲滩、泥沙-湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草-芦苇(Phragmites australis)洲滩过渡带、芦苇洲滩的带状顺序,分析植物群落α多样性和β多样性特征,研究群落多样性与土壤水分之间的关系。结果显示,从泥沙洲滩到芦苇洲滩,土壤含水量呈递减趋势;随着土壤含水量递减,群落物种丰富度不断增加,但群落Shannon-Wiener指数并没有显著改变(p0.05);从泥沙洲滩到湖草-芦苇洲滩过渡带,群落间相似性显著增强(p0.05),物种替换率变化幅度不明显(p0.05),而从湖草-芦苇洲滩过渡带到芦苇洲滩,群落间相似性显著降低(p0.05),物种替换率明显变大(p0.05),β多样性增大。一旦湿地水文条件改变,洞庭湖洲滩植被分布也将发生变化,并促使原有植被发生逆向演替。     

鄱阳湖典型湿地植物现状与保护策略

鄱阳湖是我国最大的吞吐型、季节性浅水通江湖,呈现丰水期和枯水期周期性交替的独特水文节律。近年来鄱阳湖水位波动加剧,在各种因素及2020年特大洪水的影响下,鄱阳湖沉水植物呈退化趋势。综述了鄱阳湖湿地植物种类、典型湿地植物及其适应策略等,探讨鄱阳湖水文水质变化、10年禁渔、采砂等对沉水植物群落等分布的影响,为鄱阳湖湿地植物的保护及恢复提供参考。     

鄱阳湖自然保护区网络体系建设的探索与尝试

鄱阳湖是国际重要湿地,是中国最大的淡水湖,也是亚洲最大的水禽越冬地,是白鹤、东方白鹳、鸿雁和小天鹅等珍稀水禽全球最主要的越冬地之一。为保护好鄱阳湖湿地生态系统,保护好鄱阳湖珍稀水禽及其栖息地,江西省人民政府先后在鄱阳湖建立了15个自然保护区(国家级2个、省级2个,其余为县级),这15个自然保护区构成了原有的自然保护区网络体系。由于县级保护区保护管理功能的缺失,使得原有的自然保护区体系发挥的作用十分有限,因此需要尝试建立新的自然保护区网络体系。新的鄱阳湖自然保护区网络体系由鄱阳湖国家级自然保护区的11个保护管理(监测)站和南矶湿地国家级自然保护区的保护管理站共同组成,同时还包括鄱阳湖区越冬候鸟和湿地联合保护委员会、护鸟员和信息员队伍以及奖励机制。目前,新的网络体系存在新建保护监测站职能不明确和人员不足等问题,一定程度上制约了保护管理功能的发挥。为更好地发挥鄱阳湖自然保护区网络体系的作用,加强鄱阳湖自然保护区网络体系的建设十分必要,建议国家和地方政府给予更多的政策和资金支持。     

三峡工程蓄水运行对鄱阳湖典型湿地植被的影响

以鄱阳湖1989～2009年10景秋季Landsat-TM影像为基础,对赣江主支口与饶河口交汇处三角洲和赣江南支口两处典型湿地进行了遥感解译,分析三峡工程运行后鄱阳湖典型湿地的演变趋势.结果表明:三峡工程蓄水运行之前,1989～2001年间鄱阳湖湿地草滩迅速蔓延,湿地正向演替趋势明显.距离湖口远近不同的湿地受三峡工程运...     

鄱阳湖水利枢纽工程水位调控方案的探讨

利用历史水文资料、越冬候鸟分布调查资料及基础地理数据等, 从鄱阳湖形态的历史演变和鄱阳湖越冬候鸟生境保护的角度, 探讨鄱阳湖水利枢纽工程的水位调控方案。研究得到以下结论和建议:(1) 在维持鄱阳湖形态不变的情况下, 为有效保护越冬候鸟生境不受水利枢纽工程水位调控的影响, 工程调控水位不宜超过12 m, 但由于低水位运行不利于水利枢纽工程工程效益的发挥, 而高水位运行不利于越冬候鸟栖息地的保护, 为调和工程效益和候鸟保护之间的矛盾, 建议实施适当退田还湖, 以促进鄱阳湖水利枢纽工程的规划实施;(2) 根据地形、越冬候鸟分布范围、圩堤内居民点分布以及圩堤内土地利用现状, 提出了约640 km²实施退田还湖范围;(3) 以退田还湖为前提, 按照“调枯不调洪”原则, 提出鄱阳湖水利枢纽工程的水位调控方案, 为工程的推进和实施提供参考。     

人类活动对鄱阳湖泥沙收支平衡的影响

以鄱阳湖流域内的赣江、抚河、信江、饶河和修水（五河）和鄱阳湖为研究对象,利用水文控制站的水文资料,分析了各流域内主要河流的入湖泥沙和鄱阳湖出湖泥沙特征,对鄱阳湖泥沙收支平衡进行了分析。结果表明：① 1955~2010年五河总入湖泥沙811.69 Mt,其中赣江（占59.7%）>信江（占13.7%）>修河（占10.2%）>抚河（占9.7%）>饶河（占6.7%）;② 径流量是影响入湖输沙量的最主要因素,入湖泥沙与入湖径流的季节特征一致;③ 水库的蓄水拦沙作用是五河入湖泥沙下降的主要原因,但水库对入湖泥沙的影响强度与水库库容和集水区的植被覆盖状况有关;植被覆盖变化对赣江、抚河、饶河和修河的入湖输沙量的影响明显;④ 1955~2010年,鄱阳湖总出湖泥沙560.10 Mt,其中1955~2000年出湖泥沙量呈降低趋势,但受鄱阳湖采砂影响,2001年以来出湖泥沙显著增加;丰水季长江水对鄱阳湖的顶托和倒灌,使出湖泥沙与出湖径流在时间上不同步;三峡工程的运行改变了（长）江（鄱阳）湖之间的水动力关系,长江倒灌泥沙显著减少;⑤ 受鄱阳湖采砂的影响,鄱阳湖泥沙平衡系统由净沉积转变为净侵蚀,1955~2000年入湖泥沙大于出湖泥沙,年均泥沙沉积约为1.41 mm;2001~2010年出湖泥沙大于入湖泥沙,加上采砂输出沙量,2001~2010年鄱阳湖泥沙净减少2 213.65 Mt。     

Effect of Three Gorges Dam on Poyang Lake water level at daily scale based on machine learning

Lake water level is an essential indicator of environmental changes caused by natural and human factors. The water level of Poyang Lake, the largest freshwater lake in China,has exhibited a dramatic variation for the past few years, especially after the completion of the Three Gorges Dam(TGD). However, there is a lack of more accurate assessment of the effect of the TGD on the Poyang Lake water level(PLWL) at finer temporal scales(e.g., the daily scale). Here, we used three machine learning models, namely, an Artificial Neural Network(ANN), a Nonlinear Autoregressive model with eXogenous input(NARX), and a Gated Recurrent Unit(GRU), to simulate the daily lake level during 2003–2016. We found that machine learning models with historical memory(i.e., the GRU model) are more suitable for simulating the PLWL under the influence of the TGD. The GRU-based results show that the lake level is significantly affected by the TGD regulation in the different operation stages and in different periods. Although the TGD has had a slight but not very significant impact on the yearly decline of the PLWL, the blocking or releasing of water at the TGD at certain moments has caused large changes in the lake level. This machine-learning-based study sheds light on the interactions between Poyang Lake and the Yangtze River regulated by the TGD.     

基于SWAT-X模型的抚河流域径流量模拟研究

建立抚河流域的SWAT-X模型,利用其敏感性分析模块分析参数灵敏度,得出4个敏感参数CN2、Gwqmn、rchrg_dp、ESCO;采用沙子岭、南城、廖家湾、娄家村4个水文站1998—2005年月数据进行水文参数率定并评价模型的适应性,结果表明径流模拟值均达到拟合精度(相对误差、相关系数、效率系数),SWAT-X模型适宜于抚河流域的径流量模拟。     

鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能空间辨识

根据千年生态系统评估提出的评估概念框架,考察鄱阳湖湖区生态系统服务功能的形成机理,构建了鄱阳湖湖区生态系统服务功能表征指标体系,并利用多主题1km栅格成分数据模型,采用主成分分析法提取了鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能综合表征指标。在此基础上,通过空间聚类分析,形成了鄱阳湖湖区生态系统服务功能分区,实现了各分区单元上生态系统服务功能的空间辨识。研究结果表明,鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能包括了支持功能、供给功能、调节功能和文化功能,它们在空间上的排列组合形成了鄱阳湖湖区的10个生态系统服务功能分区,本文辨识了鄱阳湖湖区精细栅格水平上核心生态系统服务功能之间的差异及其空间分异特征。本研究提出的生态系统服务功能分区及其空间辨识方案,为鄱阳湖湖区生态系统服务功能的开发与保育提供决策参考信息。     

鄱阳湖荷溪退田还湖湿地区域鸟类多样性及其保护对策

调查了鄱阳湖荷溪区域湿地鸟类资源,并对164种鸟类的种类组成、区系特点、珍稀濒危性、鸟类季节性、生态分布进行了分析,针对湿地鸟类保护中存在的问题,提出了保护对策。