基于GF-1 WFV的2013—2020年鄱阳湖采砂活动时空动态监测

鄱阳湖是目前我国最大的淡水湖,采砂活动对湖泊水质影响明显,但对采砂活动进行全面的现场监管较为困难.不过,采砂船工作时会明显改变附近水体悬浮泥沙的浓度,这一易于被遥感技术检测到的信息为解决这一问题提供了思路.本研究使用2013—2020年共133景GF-1 WFV影像对鄱阳湖采砂活动进行监测,并总结鄱阳湖采砂活动变化的时、空间规律.结果表明,1)2013年以来,鄱阳湖的年平均采砂船检测数呈先增多后减少的趋势,2016年是采砂活动的顶峰,年平均检测数为9.85艘,2019年后采砂船的年平均检测数锐减至3艘左右,其中监管政策是最主要的影响因素;2)鄱阳湖采砂活动向南湖扩展的趋势在2016年得到了有效的遏制,并在2018年后一直维持在很低的水平;3)在2019年全面禁止采砂后,仍然在松门山岛、星子县及笔架山附近监测到了零星的采砂船作业点.本研究不仅可以评估近年来鄱阳湖采砂活动监管的成效,也能给相似水域采砂活动的监管及其效果评估提供参考.     

鄱阳湖洪泛区碟形湖湿地系统地表—地下水交互作用

洪泛系统具有复杂动态的水文环境,在季节性洪水脉冲影响下,地表—地下水交互转化对洪泛区水循环和生态环境保护等方面具有重要意义.本文采用野外试验、统计分析和达西定律等研究方法,开展了鄱阳湖洪泛区碟形湖湿地系统(河流—洲滩湿地—碟形湖)地表—地下水文学特征、相互作用和交换通量研究.数据资料显示,在地形地貌影响下,研究区洲滩地...     

“堑秋湖”围堤改变鄱阳湖洲滩湿地土壤碳循环过程

水文节律是影响湖泊湿地土壤碳循环的重要因素."堑秋湖"是鄱阳湖传统的渔业生产方式,对鄱阳湖碟形湖水文节律具有显著影响.因此,本文研究了"堑秋湖"对鄱阳湖洲滩土壤碳循环的影响.结果表明,"堑秋湖"围堤内外洲滩土壤总有机碳含量无显著差异,但围堤内土壤轻组有机碳含量比围堤外低35.03%.围堤内土壤有机碳(SOC)矿化速率明显高于围堤外.围堤内SOC矿化的平均Q10为2.72,比围堤外低4.83%,但两者SOC矿化的水分敏感性没有显著差异.围堤内外SOC矿化速率分别与土壤可溶性有机碳和土壤轻组氮含量相关关系最为显著.综上所述,"堑秋湖"围堤已经改变了鄱阳湖洲滩的土壤碳循环过程.模拟湖泊湿地土壤碳循环时需要充分考虑当地渔业生产的影响.     

入湖河口湿地四种植物群落类型的土壤氮素空间分布特征

对江苏省溧阳市大溪水库的洙漕河河口湿地中香蒲、水蓼、灯心草和芦苇四种植物生物量、氮含量及植物群落的土壤氮素分布特征进行研究,结果表明:四种植物地上生物量、地上组织氮含量、地下生物量、地下组织氮含量存在显著差异;土壤烧失量(LOI)、总氮(TN)、硝态氮(NO₃^--N)在垂直分布上表现为由表层向下减少的总体分布趋势,铵态氮(NH₄⁺-N)浓度的剖面变化呈现先减少后增加的趋势;四种植物群落土壤氮浓度各不同,但均大于对照,以有机氮为主,说明湿地具有一定的储氮能力;不同的植物群落影响湿地氮素的分布.相关性分析显示,土壤LOI与TN、NO₃^--N和NH₄⁺-N均存在极显著相关性,无机氮构成比例较小,仅为1.41%,表明土壤中的氮素主要以有机氮的形式存在;土壤氮浓度与植物生物量及组织氮含量相关性不大,说明土壤氮形态浓度不仅受到植物生长的影响,同时也可能受到植物根区环境、微生物数量与活性等的影响.     

洞庭湖湿地3种典型植物群落土壤酶活性特征

调查了洞庭湖湿地典型植物群落(短尖苔草(Carex brevicuspis)、南荻(Triarrhena sacchariflora)、辣蓼(Polygonumhy dropiper))洪水期前后(5、10月)两次表层土壤酶活性及土壤养分性状.结果表明:3种典型群落之间具有明显的土壤养分性状及土壤酶活差异.辣蓼群落具有相对较高的土壤有机质、全氮、全磷、速效磷含量,短尖苔草群落次之,而南荻群落的土壤养分含量最低.3种典型植物群落的土壤有机质、全氮、全磷含量均表现为5月高于10月,土壤速效磷、速效钾洪水期前后无显著差异.辣蓼群落的蔗糖酶活性明显高于其他2个群落;3个群落脲酶活性均表现为10月高于5月,南荻、辣蓼群落有显著差异.磷酸酶以南荻群落最高,短尖苔草群落5月显著高于10月,南荻群落则10月显著高于5月;短尖苔草、南荻群落过氧化氢酶活性显著高于辣蓼群落,短尖苔草群落5月与10月间有显著差异,其余2个群落无显著差异.相关分析表明:脲酶活性与土壤养分含量关系不密切;蔗糖酶活性与土壤有机质、全磷、全氮及速效磷素含量均呈显著正相关.总体上,洞庭湖典型湿地植物群落显示了较为明显的土壤理化状况以及土壤酶活差异;同时也显示了季节性差异.相对而言,辣蓼群落土壤具有较快的物质循环与转化代谢速率,对于氮、磷等污染物具有较高的转化作用,而短尖苔草、南荻群落低于辣蓼群落,这可能与二者较低的土壤有机质以及氮磷养分积累有关.     

西藏拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子

为了解西藏拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子,于2021年7月、10月和2022年5月在拉鲁湿地主要水系进行定性和定量样品采集,共采集浮游植物水样126个,从不同季节和不同生境浮游植物种类组成、多样性等方面入手,探讨拉鲁湿地浮游植物群落时空分布特征及其驱动因子,为研究拉鲁湿地生态系统和稳定发展提供基础资料。结果表明:1)拉鲁湿地共鉴定出浮游植物532种(含变种和变型),隶属于8门13纲36目74科130属,物种组成表现为硅藻-绿藻-蓝藻型。2)拉鲁湿地浮游植物群落特征参数在不同季节和不同生境之间存在差异。夏季浮游植物群落的Shannon-Wiener多样性指数显著高于秋季和春季,Simpson优势度指数显著高于秋季。秋季浮游植物群落的Pielou均匀度指数显著低于夏季和春季。春季浮游植物群落的Margalef丰富度指数显著低于夏季和秋季。沼泽生境的浮游植物群落的Margalef丰富度指数显著高于湿草甸生境。3)季节是浮游植物群落组成差异的关键因素,生境对浮游植物群落组成的影响较弱,夏季的距离衰减模式比秋季和春季更强。4)拉鲁湿地不同的浮游植物群落参数与不同环境因子之间存在显著的关联。5)空间因素在解释浮游植物群落变异方面具有显著贡献,而快速变化的水质变量在决定浮游植物的季节变化中起着重要作用。季节和缓慢变化水质因子的解释能力相对较弱,但仍对浮游植物群落的变异有一定影响。     

鄱阳湖苔草洲滩湿地土壤胞外酶活性和化学计量比的高程变化特征

土壤胞外酶参与土壤的生物化学过程,其活性和化学计量比能够反映土壤微生物的功能动态.然而,目前湿地生态系统中催化不同生物地球化学关键过程的土壤胞外酶的活性和化学计量比随高程的变化特征还不清楚.以鄱阳湖苔草洲滩湿地6个不同高程样带的表层土壤(0～10 cm)为研究对象,通过测定与土壤碳、氮、磷循环相关的7种水解酶的活性,分...     

地形变化对鄱阳湖枯水的影响

基于2010年鄱阳湖最新地形,构建精细的鄱阳湖二维水动力数学模型,相同网格下构建1998年地形,分别模拟不同地形条件下2006年枯水年水位、流量时空分布,分析地形变化对水位、流量的影响,阐释地形影响的时空差异.结果表明:相比1998年,2010年地形由于北部入江通道的下切,相同的2006年水文条件下,水位普遍降低;水位越低,上下游水面坡降越大,受地形影响越明显;低水位最大降幅1~2 m,而高水位最大不超过0.4 m,分别对应湖口9 m以下、15 m以上水位;地形对水位的影响程度都昌星子棠荫康山;都昌至湖口段水头差降低了2 m,水面坡度变缓,棠荫至都昌段水面坡度变陡,康山至湖口水头差基本不变;全年出湖总流量增加了6%;地形变化影响最显著为河道区,影响范围可波及大部分湖区,局部地形的变化使得子湖水面积也存在一定差异.本研究首次基于水动力模拟量化了鄱阳湖地形变化对水位的影响程度和范围,结果可为水资源管理、江湖关系演变分析、湿地生态环境保护等提供科学参考.     

鄱阳湖湿地中低滩典型植物群落的生物多样性及影响因子

周期性水文节律是影响洪泛湖泊洲滩湿地植物群落物种组成与生物多样性的重要驱动力。本研究以鄱阳湖中低滩典型植物群落为研究对象,通过实地样方调查与统计方法分析植物群落的生物多样性格局及其关键环境因子。结果表明：鄱阳湖中低滩代表性群落分别是灰化薹草群落和虉草群落;植物群落的Shannon-Wiener多样性指数均值为1.5,Pielou均匀度指数均值为0.55,生物多样性与物种均匀度偏低。虉草群落的均匀度、多样性指数高于灰化薹草群落,但二者物种丰富度差异不明显。土壤铵态氮、总磷及土壤含水量和高程是影响植物群落结构与生物多样性的关键因子,其中灰化薹草的物种多样性与土壤铵态氮高度相关,而虉草的均匀度则与土壤总磷关系更密切。此外,鄱阳湖中低滩环境下,灰化薹草群落的均匀度随土壤总磷含量的升高呈现U型响应曲线,虉草则是倒U型,这表明,鄱阳湖中低滩环境下,灰化薹草群落和虉草群落生物多样性对单个、同一的环境因子存在不同的适应机制。     

鄱阳湖入湖、出湖污染物通量时空变化及影响因素(2008-2012年)

研究鄱阳湖入、出湖污染物通量是加强鄱阳湖及长江水功能区限制纳污红线管理的前提,是建立鄱阳湖水质预测模型的基础.基于2008-2012年鄱阳湖8条主要入湖河流、出湖口的逐月水量、水质同步监测资料,根据污染源特征优选算法,计算总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、高锰酸盐指数(CODMn)的入、出湖污染物通量,并分析时空变化特征及影响因素.结果表明:(1)出湖口和乐安河入湖口断面的NH3-N、TP及昌江入湖口断面的TP,以点源污染为主,采用每月瞬时通量作为月平均通量的算法更准确;其余以非点源污染为主,采用瞬时污染物浓度与月平均流量之积来计算月平均通量更准确.(2)2008-2012年CODMn、NH3-N和TP年平均人湖通量分别为304398、53063和9175 t,年平均出湖通量分别为367436、45814和8452t.8条入湖河流每年的入湖水量、CODMn通量和个别年份的NH3-N、TP通量小于出湖,这主要是因为未计算区间产流及相应排污和采砂引起的内源污染.(3)入、出湖污染物通量在年际间主要受水量影响而呈现W型波动变化趋势,CODMn、NH3-N、TP入湖通量及CODMn出湖通量均集中在汛期,NH3-N、TP出湖通量则是冬季较多(低水位下湿地植被净化作用受限).入湖TP、NH3-N、CODMn通量主要来自赣江、信江、乐安河,而NH3-N、TP浓度最高的是乐安河、信江.     

基于实测高光谱数据的鄱阳湖湿地植被光谱差异波段提取

高光谱遥感技术的出现为有效解决湿地植被种类的精细识别和分类提供了可能.通过实地测取鄱阳湖湿地5种植被的高光谱数据,在对数据预处理的基础上,提出一种基于数据误差范围和植被光谱均值差的植被光谱差异波段提取方法.将该方法应用于包络线变换前后的光谱曲线提取植被的光谱差异波段,最后利用马氏距离法检验植被识别效果.结果表明:本文中的方法有效提取了植被光谱差异波段,其中变换前光谱差异波段分别为663~688 nm,变换后为581~636、660~695和1225~1236 nm.在光谱差异波段范围内,同种植被的马氏距离值小于异种植被的马氏距离值,可有效对植被进行识别.研究结果为湿地植被分类识别奠定了理论基础,同时为湖泊湿地植被以及湖泊生态环境的保护决策提供科学依据.     

近百年鄱阳湖湿地格局演变研究

鄱阳湖是我国最大淡水湖和长江中游仅存的两个通江湖泊之一,重建其近百年自然通江的湖泊湿地演变过程,对于鄱阳湖湿地生态修复与保护具有重要意义.本研究基于两期历史时期地形图和遥感产品,构建了 1930s、1970s、1990s、2000s和2010s鄱阳湖湿地格局变化数据集,探究了土地利用方式改变和水文连通变化对鄱阳湖湿地变...     

鄱阳湖湿地典型植被群落地下水—土壤—植被—大气系统界面水分通量及水源组成

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.     

鄱阳湖水文过程对湿地生物的节制作用

从实测水文数据出发,研究2009-2013年近5年各年水位过程变化,归纳年内、年际水位变化的特征和类型,在此基础上分析各年水温、水体透明度及水深梯度的变化过程.结合"鄱阳湖科学考察项目"对生物资源及其动态变化的考察成果,重点探索2009、2010、2011年3个典型年鄱阳湖湿地生物繁殖、生长、成熟或死亡过程与各水文要素变化过程耦合时的联动关系.结果表明,4-6月涨水过程,沉水植物经历淹水深度1.5~2.0 m、水体透明度低于20~30 cm后,大部分死亡;3-6月和6-9月水位过程偏低,导致定居性鱼类产卵场和索饵场范围缩小;10-12月水位偏高或偏低影响冬候鸟入迁或栖息等.研究初步揭示鄱阳湖水文节律对鄱阳湖湿地生物生长、生存的节制作用,从一定意义上反映了鄱阳湖生态水文过程.     

鄱阳湖典型湿地沉积物粒度分布及其动力解释

通过对沉积物粒度分析,揭示出翻阳湖典型湿地现代沉积物主要由含泥细粉砂至泥质极细粉砂组成,反映出三角洲前缘低能沉积环境,控制湿地粒度分布的动力,主要为重力型湖流,但波浪和风的作用也参与了沉积物的搬运与沉积,汛期,重力型湖流不仅控制了粒度分布的区域特征,而且决定了由草滩顶部－草滩下部－过滤带－泥滩沉积断面上粒度特征递变规律,枯水期,波浪作用的改造,使得沉积断面上的过滤带沉积物粗化,并使各粒度参数相应变化,特别是面积较大洼地的迎风岸,在过滤带地面坡度转折处,出现了粒度突变或跃变,风蚀“沙山”物质的搬运,使得“沙山”附近的湿地含砂量猛增,粒径变粗,这些动力作用,还控制着湿地的演化,即湿地范围增大,草滩扩张,过滤带以及泥滩下移,枯水期洼地水面缩小趋于消亡,严重影响湿地的生态环境,但可通过造造人工坝加以控制。     

鄱阳湖国家级自然保护区湿地植被的干旱响应及影响因素

近年来鄱阳湖干旱事件频发,干旱导致的气象水文要素变化直接影响植被生长状况,尤其是对于地上植被生物量的影响极为显著.研究鄱阳湖干旱事件对于湿地植被的影响,对于保护鸟类栖息地,认识湿地生态功能和结构的变化具有重要的现实意义.利用长期卫星遥感数据,结合植被生物量野外调查,以2003和2006年极端干旱年份为出发点,从湿地植被面积、生物量密度和总生物量的角度分析了鄱阳湖湿地植被生物量对于极端干旱的响应.研究表明:湿地植被面积、生物量密度以及总生物量均呈现双峰分布特征,在4和11月分别达到上、下半年的峰值.2003年植被生物量与多年均值一致,2006年下半年植被面积、生物量密度以及总生物量均明显超出多年均值.影响湿地植被面积的主要因素为鄱阳湖水位变化;而影响植被生物量密度的主要因素为气温和水位,退水时间提前对于生物量密度影响最大;总生物量同时受到植被面积与植被生物量密度的综合影响,其中植被面积的影响更大,植被面积对于总生物量的影响在2006年表现得比2003年更加显著.总之,2006年湿地植被对水文干旱的响应要比气象干旱强烈得多.     

鄱阳湖自然保护区植被生物量时空变化及水位影响

基于时间序列Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)植被指数,结合野外实测生物量及水文气象等数据,分析了2001 2010年退水期鄱阳湖国家自然保护区湿地植被生物量的空间格局及其时间变化规律,并在此基础上探讨了水位变化的影响.研究结果表明:(1)湿地植被生物量密度多年均值处于0~1402 g/m²之间,除蚌湖四周生物量沿湖心向四周逐渐升高外,其他区域呈现南高北低的分布格局,且其分布与研究区高程密切相关;(2)湿地植被生物量密度多年均值在退水初期为901 g/m²,随时间变化先上升后降低;植被分布面积则随着滩地出露而逐渐增大,随后基本稳定;总生物量呈现单峰变化,在11月初达到最高值.2001 2010年研究区年均生物量变化呈现波动状态,多年均值为18.3×10⁷kg;最高出现在2006年,达到28.2×10⁷kg,2010年最低,仅有8.37×10⁷kg;(3)年均生物量与洲滩出露天数以及植被分布面积呈显著正相关,相关系数分别为0.719和0.865.水位变化为湿地生物量变化的重要影响因素.     

鄱阳湖湿地碟形湖-河流水稳定同位素变化特征及其指示意义

为深入认识鄱阳湖湿地区域水循环过程,于2019年1—12月在鄱阳湖国家级自然保护区对降水、河流水、主要碟形湖水进行系统采集,综合分析碟形湖-河流水稳定同位素的动态变化特征及其指示意义。结果表明,鄱阳湖湿地修河和赣江的同位素组成具有明显的季节性变化规律,4月河水同位素最为富集,5—7月逐渐贫化,之后呈现出不断富集的变化趋势,整体上与降水同位素的时间变化特性相似。在空间分布上,各段河水的同位素组成均具有相对稳定的沿程分布特征,赣江在修河汇入点上、下游的同位素特性在大多数月份没有呈现出明显变化。碟形湖水同位素的年内变化范围比河水大,并且相对富集。主要碟形湖水的δ²H-δ¹⁸O关系接近当地大气降水线,具有更小的蒸发线斜率以及系统性偏离的特征,反映碟形湖主要受到当地降水补给,经历了一定程度的蒸发作用。基于指数模型方法估算修河和赣江水体的平均滞留时间(mean residence time,MRT)分别为1.54和0.81年,赣江较短的MRT表明鄱阳湖流域具有不同水体组分相互快速转化的水力条件,修河上游柘林水库的调蓄作用导致其MRT明显大于赣江。通过假定...     

鄱阳湖典型洪泛区地下水数值模拟研究

受地表河湖系统水情变化干扰,高度动态和异质性的洪泛区地下水文对河湖水资源、水污染以及生态环境功能等方面具有重要影响和贡献。鄱阳湖洪泛区湿地在长江中下游具有重要区位优势和研究特色,但变化环境下其水动力特征和水量交换情况等仍存在许多不确定性。本文以鄱阳湖典型洪泛区为研究区,采用地下水流二维数值模型,开展了洪泛区地表地下水转化作用与水量变化的模拟研究。结果表明,鄱阳湖季节性水位变化很大程度上决定了主湖区与周边地下水之间的动态补排模式,即洪泛区地下水补给湖泊主要发生在枯水和退水时期,而湖泊补给地下水主要发生在涨水和高洪水位时期。一般情况下,整个洪泛区地下水位与湖水位的年内变化态势基本一致,主湖区附近的地下水位年内变幅较大,而大部分洪泛区的地下水位变幅相对较小。北部地下水流速明显大于南部,主湖区附近地下水流速明显大于洪泛区,地下水流速基本小于1～2 m/d。水均衡分析发现,洪泛区地下水系统以接受降雨输入（52%）和主湖区补给（39%）为主,以地下水蒸发输出（72%）和向湖排泄（24%）为主,但补给主要发生在春、夏季,而排泄则发生在秋、冬季。地形地貌对洪泛区地下水位分布以及流速场演化具有主控作用,...     

鄱阳湖都昌自然保护区浮游甲壳动物群落时空分布特征及其驱动因子

江西省都昌候鸟省级自然保护区作为鄱阳湖流域内占地面积最大的自然保护区,承担着保护世界性和国家重点保护濒危越冬候鸟资源等重要责任。探究都昌候鸟自然保护区浮游甲壳动物群落结构及其主要影响因子,可为都昌保护区内鸟类栖息地的生境保护与动态评估提供科学依据。2019—2021年1、4、7和10月对都昌保护区内4个区域的浮游甲壳动物的密度、生物量和水环境因子进行采样调查,运用多样性指数、Pearson相关性和冗余分析(RDA)等对都昌保护区水质情况以及浮游甲壳动物与水环境因子和叶绿素a之间的关系进行解析。结果显示,调查期间共鉴定出浮游甲壳动物31种,其中枝角类(20种)和桡足类(11种)。都昌保护区浮游甲壳动物年均密度213.81 ind./L,年均生物量为1.51mg/L。都昌保护区浮游甲壳动物群落结构时空变化较大,季节上,夏季或秋季浮游甲壳动物的生物量达到峰值,冬季浮游甲壳动物种类最少;空间上南矶一般区(D4)浮游甲壳动物密度和生物量较大,其次是撮箕湖一般区(D3),小矶山核心区(D1)和三山核心区(D2)差异较少。根据多样性指数和均匀度指数分析都昌保护区水质情况,结果表现为撮箕湖一般区(D3...