南四湖流域1980-2015年土地利用变化及其对流域生境质量的影响

生境质量在一定程度上决定了区域生物多样性维持能力的高低,评估区域生境质量对土地利用/覆被变化的响应,可以间接衡量区域生物多样性维持功能的时空变化,为生物多样性保护提供定量参考.本文以南四湖流域为例,运用InVEST-Habitat Quality模型模拟评价1980-2015年流域生境质量的时空变化,定量评估湖区退耕还湿还林和丘陵地区退耕还林2种政策情景对区域生境质量改善的效果.结果表明：35 a间流域耕地、林地和草地大量转化为建设用地,城市建设用地增长40.23%,湖泊面积减少35.56%,主要转化为渔业坑塘;南四湖流域整体生境质量处于较低水平,近35 a来快速发展的工农业生产和不断扩张的城市用地使得流域生境质量呈现降低趋势,当前平均生境质量为历年最低（0.20）.环境保护力度和人类活动剧烈程度的差异导致生境质量在空间上呈现出西部平原区（0.19） < 东部丘陵山区（0.44） < 南四湖湖区（0.81）的分布特征.近35 a来生境稀有度（即生境保存完整性指数）较高的区域主要是湖区主体和流域东部丘陵山区,但部分边缘湖区生境稀有度指数却极低,受人类活动干扰剧烈,主要原因在于沿湖渔业养殖和农业活动.定量评估湖区退耕还林还湿和流域丘陵旱地退耕还林2种政策情景对生境质量的改善效果,结果表明湖区退耕还湿还林能使湖区生境质量上升9.21%,而丘陵旱地退耕还林可使流域平均生境质量提高16.75%.     

基于连通性指数(IC)的近30年鄱阳湖流域水系结构与水文连通演变评估

由于气候变化和人类活动等多重影响,流域河湖水系格局与连通程度发生了显著变化,进而引发洪涝灾害等一系列水资源问题。本文以鄱阳湖流域为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)提取1989—2020年5期水系数据,采用图论方法构建水系评价体系,定量分析该地区近30年来水系格局和结构连通性的时空演变特征,并结合该时期地形、土地利用和归一化植被指数(NDVI)等数据,利用连通性指数(index of connectivity,IC)评估功能连通性的动态变化,进而探讨水文连通与径流量和输沙量的联系。结果表明,近30年来鄱阳湖流域水系结构趋于复杂化,主要体现在流域北部。除干流外,其他等级河流的数量和长度均有所增加,其中Ⅲ级河流最为明显。河网密度、水面率、河网复杂度和发育系数均呈增加趋势,2000年后的变化率约为2000年前的两倍。水系连通环度、节点连接率和水系连通度总体增加,结构连通性呈好转趋势且变化幅度较小。功能连通分析表明,近30年来大部分流域IC减少,流域下游靠近主河道的平坦地区IC较高,上游远离河道的植被密集区域IC较低。此外,IC与年径流量和输沙量表现为显著的正相关性(...     

近30年来鄱阳湖生态系统服务变化

鄱阳湖是我国最大淡水湖,在维持区域生态安全和生态平衡中发挥重要作用.为了解近30年鄱阳湖生态系统服务变化情况,本文对已有文献与监测数据进行收集整理,直接获取鄱阳湖水资源供给、渔业资源供给、水环境净化服务数据,通过输沙量法、Berger-Parker优势度指数计算泥沙淤积调控和生物多样性维持服务,利用RMSD方法分析19922014年鄱阳湖生态系统服务关系.结果表明:(1)渔业资源供给和水环境净化服务不断下降,水资源供给和泥沙淤积调控服务在2010s有所恢复;(2)冬候鸟种类和数量增加,鱼类种群结构逐渐恢复,但Berger-Parker指数总体上升;(3)浮游植物、底栖动物多样性上升,浮游动物多样性下降;(4)不同时间尺度各服务间均为高权衡关系,水环境净化服务相对收益始终高于其他服务.     

城市化对水系结构及其连通性的影响——以秦淮河中、下游为例

针对当前城市化所引起水系衰减、河流连通受阻以及由此所引起洪涝与水环境的问题,以秦淮河中、下游为例,选取1979和2006年两期流域遥感影像,分析了城市化影响下的下垫面变化特征;选取1980s和2009年的地形图对河流水系进行提取,借鉴景观生态学中河流廊道空间结构分析方法,通过不同时期水系分级,探讨了城市化对水系结构及其连通性的影响.结果表明:(1)城市化使得2006年城镇用地面积相比1979年增加84.54 km²,增加了9倍多,大量林草地、耕地以及水域转变成城镇用地;(2)河流长度在过去的30年里减少了41%,河道主干化趋势明显;河流发育呈现由多元到单一、由复杂到简单的趋势;(3)连通性参数连接率、实际结合度分别由原来的1.28、0.43下降到0.79、0.26,河流的连通性呈下降趋势.该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考.     

太湖流域城市化对平原河网水系结构与连通性影响

太湖流域的快速城市化使河流形态发生了改变,影响了平原河网水系结构与连通性本文以近几年城市化发展较为迅速的张家港地区为例,基于景观生态学和图论的相关理论,利用2002与2015年的水系数据,对全区以及各行政分区水面率、河网密度、河频率等指标进行研究,旨在揭示该地区河网水系结构与连通性参数变化及城市化对其影响结果表明:研究区2015年与2002年相比全区各水系结构指标都呈减小趋势,水面率、河网密度、河频率的衰减率分别为15.7%、12.6%、33.3%,河网有主干化趋势,干流面积与长度发育的同步性较好;不同行政区的水系变化有明显的空间分异,张家港南部水系较北部水面率、河频率衰减更剧烈;东北部地区河网密度与河网复杂度变化明显;张家港全区河网连通性略有提高,但地区分异明显,沿江的西北部地区河网连通能力有所加强,而东南部内河区域河网畅通程度减弱,被圩区、水闸与泵站切断的水系需要更合理的调度方案才能增强并维持水体的连通度;水面率、河网密度与人口、GDP之间相关水平较高,各地区水系结构参数与其变化率的空间分异和该地区人口、经济发展水平密切相关;河网河链数、节点数受城市化影响较大,线点率、实际连通度的变化与城市化指标相关性较弱本研究可以为后期张家港地区优化水系结构及防洪排涝建设提供基础,并帮助基于各片区的特点开展因地制宜的管理.     

近40年来南四湖湿地NDVI变化特征及其控制因子分析

利用Landsat系列卫星的MSS、TM和ETM+遥感数据,计算了研究区的归一化植被指数(NDVI),并以此为湿地植被活动的指标,研究1973 2011年间该湿地植被变化特征及年内季节变化特征,揭示植被活动在年内和年际变化的控制因子以及湿地植被对于气候变化、人类活动和极端干旱事件的响应特征.结果表明:(1)近40年来南四湖湿地植被各个季节的变化特征不尽相同.春季NDVI呈现先降低后增加的特征,主要先后受到研究区围垦、渔业养殖等人为活动和气候变化(增温)的影响;夏季和冬季的NDVI呈现显著降低趋势,主要受到围垦、渔业养殖等人类活动的影响;秋季NDVI的变化不显著.(2)年内季节变化方面,湿地植被面积和NDVI都呈现单峰的变化特征,从春季开始增加,在夏季末(全年的第202和205 d)达到最大值,然后开始下降,到冬季降至最低.植被的年内季节变化特征主要受到月均温度的控制.(3)干旱在一定程度上不是湖泊湿地NDVI增加的限制因子.干旱导致湖泊水位下降,滨湖滩地及湖底露出,可能会促进湿地植被生长和植被面积的扩大,使得湿地NDVI增加.     

城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例

针对城市化对平原河网水系结构的影响所引起的洪涝灾害频发等一系列水文问题,以我国典型平原河网地区苏州市为例,根据不同城市化程度分为主城区、市辖区、其他市县区,基于1991、2001和2015年三期遥感影像与1960s、1980s和2010s三个时期的水系数据,应用RS/GIS等技术,构建水系结构参数指标,重点探讨了城市化对河网水系结构及功能的影响.结果表明：城镇用地迅速增长,主要以牺牲水田、水域等土地利用方式为代价,到2015年全区城镇用地面积所占比重已达到41.35%,土地利用类型的变化规律与城市化进程的差异性保持一致;水系结构变化主要受城市化影响,且基本与城市化进程呈现同步性.近50年来,全区的水面率、河网密度、支流发育系数、主干河流面积长度比、河网复杂度和河网结构稳定度分别减少了19.63%、6.91%、7.34%、1.06%、5.49%和7.87%,城市化水平与各指数均呈负相关关系;人类活动不仅直接影响河流功能,也间接地通过改变平原河网的水系结构导致其功能发生改变,如河网调蓄能力下降、河流生态功能受损等.该研究为城市化地区河流水系保护及防洪减灾提供参考与理论支撑.     

近20年来巢湖流域景观生态风险评估与时空演化机制

基于1995、2005、2013年3期Landsat TM/ETM+遥感影像及DEM,应用GIS方法开展巢湖流域景观格局特征分析及生态风险网格化定量评估.研究表明:(1)近20年来,巢湖流域景观格局特征变化明显,表现为建设用地景观破碎度、分离度均呈先下降后上升趋势;农地、林地与水体景观破碎度、分离度均呈上升趋势.(2)生态风险时序分析表明,19952013年,巢湖流域低、较低和中等级生态风险区域面积在逐渐缩小,而较高和高等级生态风险区域范围在不断蔓延.近20年来,巢湖流域生态风险主要由低级向高级转化,面积达6025 km2,是由高级向低级转化面积的2.30倍.(3)生态风险时空演化机制分析表明,巢湖流域生态风险变化区域主要集中在北、西南和东南部,具有明显的阶段性和区域性.近20年来,巢湖流域经历了快速的城市化、工业化以及受到行政区划调整的政策影响,高强度土地利用模式及县域经济活力的释放叠加于本身脆弱的流域生态条件,对景观生态系统造成的强烈干扰促进流域生态风险整体有恶化趋势,需重点加强中级以上生态风险区域的生态保护与建设工作.因此,生态风险演化趋势体现了该流域自然特点和区域社会经济发展对景观生态系统干扰的压力响应.     

南四湖沼泽化现状及其驱动因素分析

为了解南四湖近几年沼泽化加剧的现状及其根源,2008年8月,2009年6月,2009年8月,2010年6月和2010年8月先后多次对南四湖全湖,及21条主要入湖河道河口区进行调查和采样分析.结果表明:调查的25个样点中除微山岛保护区附近和船舶密集的界河口附近4个样点无沼泽化表征,运输繁忙的老万福河人湖口和南阳湖敞水区2...     

快速城镇化进程中太湖流域产水量变化的时空分布特征

快速城镇化进程中太湖流域下垫面的剧烈变化对流域产水量时空分布产生了深刻影响.在分析太湖流域城镇化进程及土地利用变化的基础上,采用太湖流域模型对3种典型降雨过程（1991、1999和2009年）与5种下垫面（1985、1995、2000、2005和2010年）的组合情景进行模拟,综合分析了城镇化进程中全流域和各水利分区在全年期、汛期、涨水期产水量变化的时空分布特征.结果表明：时程上,太湖流域和所有水利分区的各统计时段产水量增幅伴随城镇化进程推进均呈现增加趋势,2005年后产水量增幅进一步加大,且全年产水量增幅主要集中在汛期;空间上,东、中部城市集聚区的产水量增长率明显高于西部山丘区与太湖湖区,这主要是由于西部山丘区、太湖湖区不透水率增幅较小所致.产水量变化的时空非均匀分布特征为城镇化背景下太湖流域防洪除涝格局演变及流域-区域-城市防洪除涝协调性研究提供了重要的先验认识.     

近40年来贝加尔湖区气候变化及其对湖泊水位的影响

气候变化对湖泊水位的影响是湖泊研究的关注热点.作为欧亚大陆最大淡水湖,贝加尔湖水位变化深受自然因素和人类活动的共同影响.在全球变暖背景下,贝加尔湖水位升降将对维系流域生态系统与社会发展至关重要.为此,基于湖区气象站、水文站和湖泊水位观测数据,采用突变检验、变异系数检验等方法,分析了过去40年贝加尔湖周边气候变化及其对水...     

南四湖底栖动物群落结构特征及其与环境因子的关系

为了解南四湖大型底栖动物群落结构特征及其与环境因子的关系,于2010年对南四湖15个采样点的底栖动物和生态环境进行4次调查研究.结果表明:共检出底栖动物23种,栖息密度和生物量为311.57 ind./m2和44.39 g/m2;群落物种优势度指数较高,优势种集中于羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus)和霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri),分别占个体总数的77.45%和11.39%;水生植物生物量为1613 g/m2,盖度为33%,存在显著季节变化与空间差异,但底栖动物群落特征与之无显著相关性;南四湖水域主要污染物为氮,其次为磷,最后为高锰酸钾指数;2010年度除底栖动物物种数与水体CODMn含量呈显著负相关以及栖息密度与水体相关加权综合营养状态指数呈显著正相关外,其余底栖动物群落特征与水生植物、水质理化指标及营养状态间均未表现出显著相关性;依据底栖动物Goodnight-Whitley生物指数和水质相关加权综合营养状态指数评价结果,南四湖除局部区域受到严重的外源污染外,总体为清洁-中度营养类型.     

基于线粒体DNA控制区的南四湖湖鲚(Coilia ectenes taihuensis)群体遗传结构和种群扩散

为推断南四湖湖鲚种群来源,采用线粒体控制区(D-loop)基因序列测定技术,对3个不同水域湖鲚(Coilia ectenes taihuensis)种群的遗传结构特征及其变异进行研究,并分析它们之间的系统发育关系.结果表明3个不同湖鲚种群的平均单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.9646和0.0097,除3个单倍型共享外,不同地理单元中具有较高的单倍型多样性.AMOVA和成对Fst值分析均表明,不同湖泊群体间未发现明显的遗传分化,各地理单元中的单倍型相互散布在不同的种群中.系统发育分析结果显示,不同湖泊湖鲚种群的单倍型形成3个分支,但每一地理群体没有显示出明显的地理位置与单倍型间的对应关系.结合南四湖历史资料和当前渔业监测结果,推测湖鲚为2002年实施长江向南四湖应急补水时洪泽湖湖鲚迁移扩散进而在南四湖建群的.     

1980s以来巢湖藻华物候时空变化遥感分析

蓝藻水华暴发时间变化一定程度上表征了藻华物候特征,研究藻华物候变化可为湖泊水环境健康问题治理和缓解水生生态系统环境退化提供科学依据。以往巢湖蓝藻水华遥感监测主要基于2000年以来的MODIS卫星数据,限制了对巢湖蓝藻水华暴发时空变化过程的理解。本文利用Landsat扩展时间序列,联合MODIS数据,基于浮游藻类指数和阈值分割技术提取巢湖蓝藻水华,在评估二者藻华提取结果一致性的基础上,获取并分析了巢湖1987-2020年蓝藻水华暴发物候的规律及影响因子。结果表明：(1) 2000年前,巢湖蓝藻水华暴发规模较小,2000年后面积显著上升,大面积蓝藻水华出现频繁,2011年达到最高峰(608.4 km²);(2)1987-2020年间,巢湖蓝藻水华暴发可以分为3个阶段：(1)1987-2004年,巢湖蓝藻水华年暴发开始时间显著提前,暴发持续时间显著增加;(2)2005-2010年,藻华年暴发开始时间显著延迟,但暴发持续时间变化不显著;(3)2011-2020年,巢湖藻华暴发开始、结束和持续时间呈现年际波动,年暴发开始时间、结束时间和持续时间有所提前,但不显著;(3)巢湖...     

鄱阳湖流域柘林水库秋季浮游植物群落结构及其构建过程驱动机制

研究环境过滤过程和空间扩散限制过程在构建水生浮游植物群落结构中的作用是了解这些因素如何驱动物种分布和影响群落结构的关键步骤.为了揭示鄱阳湖流域柘林水库浮游植物群落结构特征与环境因子的关系,以及明确环境因子和空间扩散限制性因子在浮游植物群落构建过程中的影响机制,于2020年10月,对柘林水库33个采样点的浮游植物和水质理...     

南水北调东线调度对南四湖水质的影响

南水北调东线一期工程2013年通水,必将对南四湖水质产生重大影响.借鉴既有成功理论方法,建立南四湖三维水力调配和水质模型,并经实测值验证.利用该三维模型,模拟南水北调东线一个完整调水期中的南四湖常规、干旱调水工况调度运行过程,分析南四湖上级湖、下级湖的水力和水质变化规律,提出加强和改善南水北调东线调度管理的措施和建议,既可充分发挥南水北调工程效益,又可改善南四湖水质.