流域干旱对淡水湖泊湿地生态系统的影响机制

在气候变化和人类活动的双重影响下,一些湿地严重退化。其中,流域干旱问题是导致湿地退化的重要原因之一。干旱严重制约着湿地的生态水文过程。一方面,干旱通过造成湿地水量亏缺和水分条件改变,来影响湿地生物和生境条件;另一方面,湿地中的生物对干旱具有一定的适应性,通过个体的形态、生理和行为适应等来避免干旱造成的伤害;同时,这一过程还伴随着生物种群的数量、密度、生物量、分布以及群落的组成、数量、生物量、分布等特征的变化;最终干旱对湿地的影响将体现在湿地规模、构成、格局和功能的变化上。在理论上,干旱作为一种扰动对提高湿地生态系统的耐旱性有一定积极影响,但由于缺少长期的湿地恢复过程研究,这一学术观点并未被广泛认知;长时间的严重干旱则会对湿地生态系统产生不可逆转的影响,导致其退化、消失。     

湿地景观变化过程与累积环境效应研究进展

湿地在流域中处于水陆交错的特殊过渡区域,是地表重要的景观覆盖类型和生态系统。湿地具有独特的水文、土壤和植被特征,在维护区域/流域生态平衡和环境稳定方面发挥巨大作用。湿地景观变化过程主要表现为景观格局和过程在时间和空间尺度上的相互作用过程。该过程对系统的能量流动、物质循环以及物种迁移产生作用,对地理环境也产生巨大环境效应。湿地景观变化与土地利用/覆盖变化紧密相关,与人类活动影响息息相联。至今,人类已把天然的湿地景观格局改变为受人类支配的土地利用格局。自然湿地景观格局的变化过程对湿地生态系统以及其他系统的生物多样性、初级生产力产生显著影响,对局地、区域及全球气候环境、水文环境、生物多样性等方面产生显著而深刻的影响。湿地景观变化是全球变化研究的重要内容,尤其对认识全球气候变化、土地利用/覆盖变化和生物多样性变化的区域响应具有重大意义。     

山东日照傅疃河口湿地脆弱性特征与生态恢复

在野外调查和文献资料的基础上,讨论了山东省日照市傅疃河口湿地的生态脆弱性特征及其影响因素,并提出了相应的生态恢复重建措施和工程。结果表明,近年来由于受到自然因素和人为因素的影响,傅疃河口湿地生态系统表现出脆弱性特征,具体体现在湿地基底和生态系统的敏感性、湿地水源的不稳定性和水体水质的胁迫性及人类活动过度干扰和湿地的难恢复性3方面。该湿地生态恢复措施包括:科学建立河流缓冲带、撤拆围堰和疏通水道,以保证湿地生态系统地表基底的稳定性;建设调蓄工程和采用截污导流措施,以恢复湿地水文和水质;开展湿地动植物生境恢复工程,为动物尤其是水禽提供较好的栖息地等。     

扎龙湿地研究进展

湿地是陆地生态系统生态过程的重要组成部分,扎龙湿地作为世界最大的芦苇湿地,正处于全球变化的敏感区域,总结了2000年以来扎龙湿地的土地覆盖、湿地环境、生态评估等方面的研究成果,并提出了其中存在的问题和未来发展趋势。结果如下:(1)扎龙湿地土地覆盖研究以遥感手段为主,从景观生态学角度研究认为,核心湿地趋于破碎,土地利用趋于多样化和均匀化,湿地景观完整性较差,有湿生景观向旱生景观转变的趋势,但湿地整体仍处在稳定状态;(2)近几十年来的湿地退化造成土壤有机碳流失严重;(3)湿地在自然条件下的蓄水量呈下降趋势,天然补水量小于生态需水量,而且水体已呈现出富营养化状态,个别水体重金属元素的污染已达到极强的潜在生态危害程度;(4)自然因素对扎龙湿地的总体变化影响显著,但人类活动对一些典型区域的退化起主导作用;(5)扎龙湿地研究近期应注重长时间序列湿地监测资料的积累和遥感研究工作,在耦合水文、生态、气象、土壤等多环境因素下,开展湿地生态系统功能参数的定量研究、湿地生态服务价值研究和管理决策支持系统构建,以及探讨定量方式在扎龙湿地生态系统变化分析中的应用。     

国家重点研发计划项目“中高纬度湿地系统对气候变化的响应研究”(2016YFA0602300)简介

2016年7月,经科技部批准,由中国科学院东北地理与农业生态研究所承担的国家重点研发计划项目"中高纬度湿地系统对气候变化的响应研究"(项目编号:2016YFA0602300)正式立项。该项目选取中高纬度湿地集中分布、人类活动强度空间差异显著、在中俄两国都有巨大面积分布的黑龙江流域为研究区,在气候变化和高强度人类活动双重胁迫日趋加剧的情形下,针对湿地快速退化及其生态功能丧失所引起的重大生态和环境问题,研究中高纬度湿地对气候变化的响应机制,明确维持其湿地生态功能稳定的机制,科学评估气候变化和人类活动对湿地的影响,解决全球变化影响脆弱湿地生态系统结构和功能稳定性的关键科学问题,提出应对全球变化的湿地适应性调控途径,确保区域生态安全和水资源可持续供给,为国家制定调控战略和湿地保护方案提供科学依据。该项目的合作研究单位为东北师范大学、中国科学院遥感与数字地球研究所、北京师范大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国科学院大气物理研究所。该项目的首席科学家为中国科学院东北地理与农业生态研究所宋长春研究员。项目执行时间为2016年7月1日至2021年6月30日,总经费额度为2 500×10~4元。     

湿地生态系统CO_2源/汇研究综述

湿地生态系统独特的生态特性使其在温室气体的固定和释放中发挥了重要作用,湿地生态系统CO2源/汇成为全球气候变化研究中的热点问题。该文系统总结了近年来湿地生态系统CO2源/汇特征,探讨了自然环境因子以及人类活动对湿地CO2源/汇功能的影响。研究表明,目前绝大多数湿地生态系统是大气CO2的汇,湿地CO2源/汇特征表现出明显的时空变异性。气温是气象因素中影响湿地净生态系统CO2通量(NEE)变化的一个重要甚至首要因子;土壤状况因子包括温度、pH值等均对NEE有明显影响,但影响程度不同;湿地水文对CO2源/汇的影响主要表现在干、湿季以及水位变化对NEE的影响上;植被类型及干扰程度不同,湿地CO2源/汇功能具有很大差异;人类活动尤其是将湿地开垦为农田,会使湿地变成大气CO2的源,而生态修复则使湿地作为大气CO2汇的能力得到恢复。     

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。     

植物功能性状对城市湿地水体富营养化的响应研究进展

城市湿地是构成城市复合生态系统重要的生态系统类型,在维持城市生态系统安全方面具有不可替代的作用。城市湿地面临的主要问题之一是水体富营养化,主要是由于人类活动引起的氮、磷元素的过量输入和N∶P比例失调所导致的一系列生态问题。从植物全株性状、叶片性状、茎和根性状以及繁殖性状等方面综述了湿地高等植物功能性状对湿地水体富营养化的响应,并展望了今后可能的研究方向。     

若尔盖高原湿地生态恢复过程中土壤有机质的变化研究

采用野外调查和室内分析结合的方法研究了若尔盖高原湿地生态恢复过程中土壤有机质的数量、分布及质量变化，以探讨生态恢复过程对湿地土壤肥力的影响。结果表明，在若尔盖高原湿地生态恢复过程中，土壤类型发生相应的生态演替，其恢复演替序列为风沙土→草甸土→沼泽土→泥炭土。随着湿地生态系统的逐步恢复，土壤有机质的含量大幅度提高，土壤有机碳的氧化稳定性趋于增强，土壤腐殖质组成中胡敏酸的含量逐步提高，胡敏酸的E4值增大，E4／E6值减小，土壤腐殖质的品质改善。土壤有机质的数量、分布及质量变化均表现出与湿地生态条件和环境变化的高度一致性，湿地生态恢复有利于湿地土壤肥力水平的提高。     

国家重点生态功能区生态系统服务时空格局及其变化特征

基于遥感数据及地理信息系统平台,利用生态模型,定量分析中国国家重点生态功能区在实施转移支付前（2000~2010年）、后（2010~2015年）生态系统宏观格局及关键生态系统服务的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：在气候变化与转移支付政策的共同影响下,中国国家重点生态功能区生态系统宏观结构总体好转,荒漠化得到有效控制,水体与湿地得到有效恢复,但森林及草地生态系统发生退化,农田与聚落生态系统面积进一步扩大;水土流失及土壤风蚀得到有效遏制,水源涵养及土壤保持服务得到大幅提升,但防风固沙服务整体有所下降,同时人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度基本持衡。     

根据古生态记录制定湿地生态恢复目标的研究展望

介绍了湿地生态恢复中基准环境和弹性理论相关概念,对制定湿地生态恢复目标的主要方法进行了回顾,重点探讨了基于古生态记录制定湿地生态恢复目标的技术路线:根据湿地现代生态调查,建立生物指标与环境因子转换函数;通过对湿地沉积记录中生物指标的分析,重建湿地历史时期植物、水位、水环境要素等;结合历史资料和湿地沉积记录,确立未受人类活动扰动的湿地生态状况,以此作为湿地恢复的基准环境;参照弹性理论,制定湿地生态恢复目标。     

三江平原湿地区域生态风险评价研究

采用“点轴体系”及“中心地理论”来描述和表征区域人类活动的空间集聚特征,以此反映湿地区域人类活动直接风险来源,通过土壤侵蚀与非点源污染途径,区域非湿地部分(森林、水田、旱地等)通过物质联系(泥沙、氮磷、水等的输出与输入)方式也会对湿地健康造成影响,反映湿地区域人类活动间接风险来源。基于对人类活动影响湿地直接途径和间接途径的区分以及相应部分风险指标的选择,论文最终完成三江平原湿地区域生态风险评价研究工作。结果表明：DMSP/OLS(Defense Meteorological Program Operational Line-Scan System)夜间灯光及多等级道路数据可以用于区域点轴体系描述,从而表征出湿地区域人类活动直接风险来源的空间分布特征,其中高和极高风险源强度等级与区域高等级中心地和高等级道路拟合程度较好;由于较高的生态资产及脆弱性水平,湿地有最高的生态风险水平;三江平原低、中、高和很高风险等级所占比例分别为64.00%、24.28%、10.38%、1.34%,大部分为低和中等风险水平,但有关风险防范任务仍不可掉以轻心,特别是在相应的高等级风险分布区域;南部地区有较高的风险水平,因此需要着重加以保护。从生态系统服务功能来看,一般认为水田、旱地为生产功能区,森林、湿地为生态功能区。过分关注水田、旱地的生产服务功能会造成下游湿地过量的物质输入从而加剧其风险水平;相反,注重森林保育能够减少泥沙、氮磷等大量输出风险,增加流域产流,从而可为下游湿地健康维持作出贡献。因此,水田、旱地与湿地间是一种生态服务权衡关系,森林与湿地间是一种生态服务协同关系,因此,风险管理方面,应强调区域”点轴体系“与湿地间的空间邻接关系,注重湿地重点生态风险来源（地点与方位）的防范以及湿地与非湿地类型间基于生态系统服务功能的权衡及协同管理问题。可为从区域整体水平上削减湿地健康风险水平提供指导和帮助。     

典型滨海湿地植被演替研究进展

湿地植被是滨海湿地生态系统的重要组成部分,对滨海湿地生态功能的发挥起了重要作用。在分析不同类型典型滨海湿地的环境特征基础上,从滨海湿地植被的物种组成、空间分布、演替特征和主要影响因素等方面,综述了国内外滨海湿地植被演替研究现状及动态,提出未来滨海湿地植被演替研究的方向:滨海湿地植被演替与生态恢复、滨海湿地植被演替对全球变化的响应。     

长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力空间差异分析北大核心CSCD

长江上游地区是长江流域生态安全屏障关键区,是长江流域土壤保持和水源涵养的重要功能区,对中国西部地区和长江经济带的发展起着重要作用,定量分析长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力,对于保障国家生态安全具有重要意义。本文基于气象、土壤、遥感等多源数据,结合模型模拟从生态系统质量和生态系统服务两方面量化了2000—2019年长江上游地区生态恢复程度及空间差异,厘定了气候要素与人类活动对长江上游地区生态系统变化的贡献程度,并探究了植被恢复潜力,结果表明:①长江上游地区生态系统质量整体向好发展,植被覆盖度和植被净初级生产力均呈稳定增加态势,增速分别为0.15%/a、3.77 gC/(m^(2)·a);生态系统服务增减有所差异,土壤保持量呈逐年增加趋势,增速为2.72 t/(hm^(2)·a),水源涵养量呈逐年下降趋势,年均减少2.37万m^(3)/km^(2)。②生态系统整体呈恢复转好态势,但仍存在面积占9.76%的区域生态系统状况变差。生态恢复程度较高的区域主要分布在长江上游地区的东部和南部金沙江流域与乌江流域交界区域。较明显转差区域主要分布在西部的金沙江流域。③气候要素是影响长江上游地区生态系统变化的主要因素,气候要素和人类活动对生态系统变化的贡献率分别为78.78%和21.22%。④长江上游地区森林、草地、荒漠生态系统仍有8.73%的恢复潜力,位于金沙江流域和岷-沱江流域的青藏高原部分区域恢复潜力较大。本研究通过定量化评估生态恢复状况及植被恢复潜力,可为长江上游地区的生态环境建设和管理提供决策参考。     

流域城市化对湿地生态系统的影响研究进展

城市化是人类社会发展的必然趋势和现代化的必经阶段,同时城市化也对区域湿地生态系统产生重要影响。从城市化的水文效应、城市化对水环境的影响和城市化产生的气候变化对湿地生态系统影响3方面综述了城市化对湿地生态系统结构和功能影响的研究进展。城市化引起流域内人口增加,通常伴随商业和工业活动的增加,这些活动需要更多的城市土地,从而导致流域内不透性增加,这给流域内湿地生态系统造成了重要的影响,表现为:①城市化所及地区的产汇流过程发生显著变化,导致湿地径流的调节作用和维持生态系统生产力的作用发生退化;②城市地表径流中含有大量的污染物质,致使对湿地水环境、水生生物、野生动物栖息地都产生了重要的影响,并污染城市饮用水水源,危及人类健康;③城市化导致流域气候变化,影响湿地水文、生物地球化学过程、植物群落及湿地生态功能等。最后,指出了国内外城市化对湿地生态系统影响研究的不足之处,对国内外的研究趋势进行展望,并对国内的研究提出了几点建议。     

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。     

洞庭湖区湿地恢复的生态补偿效应评估

洞庭湖是我国最大的淡水湖泊湿地景观生态系统之一,湿地资源丰富。但由于人类不同历史时期的围垦和不合理的开发利用,导致湖泊湿地生态系统严重退化,湿地面积大为减少。随着洞庭湖区按照国家“退田还湖,移民建镇”的整体战略部署,以及“4350”工程的实施,湖泊面积、湿地资源将会得以恢复。然而,退田还湖中移民农户为保护与恢复湿地,牺牲了部分利益,成为受损方。洞庭湖区湖泊湿地的退田还湖工程是恢复长江生态功能系统工程中一个很重要的子系统,工程能否顺利实施的关键在于退田还湖农民在其中损失的利益能否得到补偿,及其为生态恢复所作的贡献能否得到承认。作者在实地调查和试验的基础上,依据环境经济学原理和方法,对洞庭湖湿地恢复引起的湖区农户收益减少和一系列的湿地生态服务功能的恢复表现,进行了价值评估,由此得出湿地恢复应对湖区移民农户的生态补偿值。以湿地恢复的生态补偿评估为基础,探讨了评估方法与建立补偿机制重要性,以期实现“以人为本”的战略目标,也为顺利进行退田还湖的后期工作,广泛调动广大群众生态建设的积极性,为合理建立生态补偿机制提供参考。     

浅海湿地生态系统恢复技术初探

人类活动导致浅海海域富营养化加剧、海洋生境被破坏、浅海湿地生态系统退化和生物资源日益衰退。传统的浅海湿地生态系统修复模式仅限于单一生物修复技术,本研究以浅海湿地生态修复原理为基础,综述前人研究,提出了关于浅海富营养化修复和生物资源恢复的关键设施和技术,以期为中国退化浅海湿地生态系统恢复提供参考。     

甘肃石羊河湿地景观生态特征及生态建设策略

分析了甘肃石羊河湿地景观生态的基本特征和变化情况,以维护湿地生物多样性为出发点,以恢复自然生态环境为主要目标,从景观生态学角度,提出甘肃石羊河湿地景现生态建设措施,采用自然恢复和人工修复相结合的湿地生态系统恢复形式,构建多样化动植物栖息生境,维持石羊河湿地生态系统的平衡,从而改善周边地区的生态环境,提升区域环境质量。     

围填海活动对黄河三角洲滨海湿地生态系统的影响评估

围填海是人类利用海洋的重要方式,近年来随着人类围填海活动的加剧,滨海湿地生态系统受到强烈干扰。以黄河三角洲为研究区,强调多种类型围填海活动的生态影响,构建了用于评价湿地生态系统健康的压力—状态—响应模型,分析和探讨了围填海等人类活动对黄河三角洲湿地生态系统的综合影响。5个时期的围填海活动压力指数表明,20世纪70~80年代、90年代和2000~2010年的围填海活动强度都超出了黄河三角洲湿地生态系统的承受能力,且从20世纪70年代开始,研究区的围填海活动对湿地的压力在不断增加;从湿地状态综合指数看,除90年代外,其他时期研究区的湿地生态系统都保持在健康水平,而研究区湿地的综合响应指数则在不断增大。围填海活动压力指数、综合压力指数都与综合健康指数显著正相关(n=8,R20.80,p0.05)。在不断增强的围填海活动压力下,黄河三角洲湿地生态系统虽然保持了基本完整的自然形态、结构和功能,但其整体健康水平仍需进一步提高。