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.     

近60年来白洋淀流域河川径流演变及湿地生态响应

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,近几十年来面临水源不足、湿地萎缩等生态环境问题.选取白洋淀流域上游王快、西大洋及拒马河3个子流域开展河川径流演变研究,结合1969年以来18期白洋淀湿地遥感影像,揭示白洋淀流域河川径流驱动湿地演变的过程机制.结果表明：近60年来白洋淀流域山区径流量呈持续衰减趋势,从P1阶段(1961—1979年)至P3阶段(1997—2019年),典型子流域年径流系数均值由0.29降至0.12,山区年径流总量由30.84×10⁸m³/a降至11.37×10⁸m³/a,降幅达63.1%,梯田修建、地下水开采等人类活动是导致径流衰减的主要原因;不同子流域产流和基流减少对径流衰减的贡献率存在差异,以变质岩为主的王快子流域径流衰减的主要原因是地表产流减少,碳酸盐岩分布较广的拒马河子流域径流衰减的主要原因是基流减少;白洋淀湿地面积变化受控于地表水位波动,近60年来白洋淀湿地退化的直接原因是入淀流量减少,根本原因是人类活动影响导致的山区径流衰减.     

近30年来南四湖流域城市化进程中的水系变化分析

城市化对水系演化影响的研究国内目前多集中在快速、高速城市化地区,而对大流域、城市化发展较缓地区的研究比较薄弱.以南四湖流域为研究区,基于1987、2000和2014年3期遥感影像,分析了流域城市化进程中的下垫面变化特征;选取流域1980s、2003和2014年的地形图进行水系提取,从数量参数、结构参数和连通性参数3个角度分析近30年城市化进程中水系结构的时空变化特征.结果表明:(1)近30年来流域建设用地增加了1568.06 km~2,2000年以后城市建设用地扩张显著,2012年流域人口城市化率为32%;(2)1980s—2010s流域总河流长度、面积和河网密度均呈现出持续减少趋势,分别减少了135.46 km、2.75 km~2和0.49 km/km~2,各级河流表现出不同的变化特点,较低等级河流受到的影响较大;而流域水面率持续增加,近30年共增加了59.79%;(3)流域水系总体上还保持着自然状态下的空间格局,但结构特征发生了较大改变,河网结构稳定度减少了4.30%,连接率和实际结合度分别减少了21.82%和21.62%;子流域内部距湖区越远的空间城市扩展强度指数值越大,城市化对水系的影响越显著.该研究将补充对不同空间尺度、不同城市化水平地区河网水系演化影响的案例,并为研究区河网水系的保护提供支持与参考.     

巢湖流域春季浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

采用野外调查的方法,结合趋势对应分析(DCA)及典范对应分析(CCA)的手段,研究春季巢湖流域河湖水体浮游植物群落结构特征及其与环境因子的相关性.结果表明,共鉴定出浮游植物73种,分属8门(硅藻门、绿藻门、蓝藻门、隐藻门、金藻门、甲藻门、裸藻门和黄藻门).在巢湖水体中,硅藻门、蓝藻门及绿藻门的数量之和占总数量的93.5%,为优势种群;蓝藻门中的项圈藻占总数量的21.9%,成为优势种.巢湖流域出入湖河流水体中,硅藻门、蓝藻门及绿藻门的数量也最多,占总数量的82.6%,为优势种群;蓝藻门中的席藻和束丝藻数量分别占总数量的38.3%、32.6%,成为出入湖河流水体中的绝对优势种.DCA分析表明巢湖流域水体浮游植物群落存在明显的空间差异.CCA分析表明巢湖水体浮游植物空间分布主要受水温、浊度和硝态氮浓度的影响;南淝河和柘皋河浮游植物空间分布受叶绿素a和硝态氮浓度的影响;而裕溪河、兆河和白石山河、杭埠河和丰乐河、派河浮游植物空间分布则受叶绿素a和磷酸根浓度的影响.     

近50年来环境变化对巢湖硅藻组合演替的影响

湖泊生态系统往往受营养、水文和气候等诸多环境因子的影响.区分不同环境因子的影响是揭示湖泊生态环境演化机制的关键.本文基于巢湖岩芯210Pb和137Cs测年、硅藻、地球化学指标和粒度分析结果以及流域水文、气候、人口和农业资料,利用冗余分析,定量区分1950年来营养、水文和气侯对硅藻组合演替的影响.1978年前硅藻组合中A...     

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...     

基于系统动力学的巢湖流域水资源承载力动态预测与调控

湖泊流域水资源承载能力动态预测与调控是维护湖泊生态安全、保障社会经济健康持续发展的重要基础和手段.本文以巢湖流域为研究对象,提出基于系统动力学的湖泊流域水资源承载力动态预测技术和试验优化调控方法.首先以县(市)为基本单元构建水资源承载力系统动力学模拟与动态预测模型;再从空间上将各县(市)耦合为流域系统整体模型,并通过敏感性分析筛选量质要素调控指标;最后采用正交试验设计确定流域水资源承载力优化调控方案.结果表明:由于流域内产业规模的扩大以及城镇化率的提升,20172050年巢湖流域水资源承载状态值整体呈恶化趋势,并于2030年以后将长期处于超载状态,通过对影响要素针对性优化调控后,20172050年流域水资源承载状态均达到临界或可载.研究表明本文提出的方法对于促进区域社会经济环境协调发展和改善流域水资源承载力具有较好的实际应用价值.     

青海湖流域近六百年来的气候变化与湖水位下降原因

根据青海湖流域及其邻近地区树木年轮资料重建的历史时期气候资料序列,给出了流域近六百年来的主要冷、暖、干、湿期,并对器测时期的气候变化趋势作了分析。指出,近百年来气候暖干化是造成湖水位下降的主要原因;对于湖水位年际变化与前期降水影响系统、不同气候类型以及地面气象要素的关系作了统计分析。     

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...     

巢湖湖区及主要出入湖河流表层沉积物重金属污染特征及风险评价

为了解巢湖湖区及主要出入湖河流沉积物中重金属的污染特征,对表层沉积物中重金属元素含量进行分析,基于地积累指数法、潜在生态风险指数法和沉积物质量基准法对沉积物污染风险进行评价,并对沉积物重金属来源进行初步分析.结果表明,河流沉积物中重金属的平均含量显著高于湖区,是湖区沉积物重金属含量的1.18~5.15倍,其中南淝河Cu、Zn、Pb、As和Hg含量较高,分别是背景值的3.53、16.98、3.98、5.84和23.11倍,西半湖Cu、Zn、Pb、Cd和Hg平均含量要高于东半湖,是全湖平均的1.04~1.45倍.地积累指数法和Hkanson潜在生态风险指数法评价结果均表明,Cd和Hg是主要的生态风险贡献因子,在所调查的表层沉积物中Cd和Hg数值分别为43.17~3870.94和29.96~924.57,已处于较大风险数值.此外,源分析结果表明,巢湖湖区及主要出入湖河流表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Hg和As相关性显著,具有相似的来源,可能来自于工业废水与生活污水.     

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。     

巢湖流域不同水系大型底栖动物群落结构及影响因素

2013年4月对巢湖流域8个水系147个样点的大型底栖动物进行调查,分析其群落结构及与环境因子的关系.共采集到大型底栖动物213种,隶属于3门7纲22目76科177属.8个水系大型底栖动物物种数差异较大,在杭埠河发现172种,而在十五里河仅发现10种.大型底栖动物密度组成呈现出显著的空间差异.南淝河和十五里河的寡毛纲相对密度均超过96%,派河的寡毛纲和摇蚊幼虫的相对密度分别为47.8%和41.1%.裕溪河、白石天河、柘皋河和杭埠河的腹足纲相对密度最大.杭埠河的水生昆虫相对密度达30.6%,是水生昆虫相对密度最大的水系.相似性分析结果表明,8个水系特征种差异明显,霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)是十五里河和派河的最主要优势种,而铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)是兆河、裕溪河、杭埠河、白石天河和柘皋河的最主要优势种,铜锈环棱螺和霍甫水丝蚓是南淝河贡献率较大的两种优势种.生物多样性结果表明,Shannon-Wiener、Simpson及Margalef指数在8个水系间具有显著差异,Pielou指数在8个水系间差异不明显.典范对应分析结果表明,影响大型底栖动物群落结构的主要因素为水体营养状态和底质异质性.高营养盐浓度导致南淝河、派河和十五里河的耐污种密度高、生物多样性低,而相对较高的底质异质性维持了杭埠河大型底栖动物的高多样性和敏感型物种的生存.     

Water resources and ecological conditions in the Tarim Basin

Temporal sequential analyses of the hydrological observational data in the Tarim Ba-sin over the last forty years revealed an annual increase of 2 × 107m3 in the water quantities at thethree headstreams of the upper courses and an annual decrease of 3 × 107m3 in the water flowfrom Alaer, which is on the upper main stream. A prediction of the trends indicates that there canbe severe situations under which intermittent water interceptions occur. By means of approximateestimations on vegetative water consumption through phreatic evaporation combined with a quotaassessment, the ecological water demands required to maintain the ecological environment in themainstream area over the three different targeted years of 2005, 2010 and 2030 are defined asstanding at 31.86× 108m3, 36.27× 108m3 and 41.04× 108m3 respectively. Ecological fragility in-dexes are established on the basis of the selection of environmental sensitivity factors. Rationalevaluations give proof that the lower reaches of the mainstream have already turned into zoneswhere their ecological environments are gravely damaged. Multi-objective optimization should beconducted and protective schemes be framed within the threshold limits of the bearing capacitiesof water resources and the environment.     

太湖流域西氿湖沉积岩芯中重金属污染及潜在生态风险

通过对太湖流域西沈湖沉积物岩芯XJ2中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属元素总量的分析,结合测年结果,揭示了不同时间段重金属污染物的分布特征,并利用Hakansen潜在生态风险评价法对沉积物岩芯的污染状况及潜在生态风险的历史变化进行了研究.结果表明岩芯受Cd元素污染最重,其它4种元素较Cd则轻得多,因此Cd元素是影响该地区沉积物潜在生态风险的绝对主导因素.从20世纪初叶开始,沉积物中的重金属元素污染及其相应的潜在生态风险开始上升,并且上升幅度不断加剧,到20世纪90年代达到最大值,沉积物污染及潜在生态风险级别均为很高,随后便开始迅速下降,然而直到2004年这两个参数仍然维持在很高级别.     

巢湖悬浮物中有机氯农药的分布、来源与风险

利用GC-MS测定了2010年5月至2011年4月巢湖4个采样点悬浮物中有机氯农药(OCPs)含量,分析了悬浮物中OCPs残留水平的时空变化及其组成特征,探讨了悬浮物中主要OCPs的可能来源与生态风险.结果表明:(1)巢湖悬浮物中共检出17种OCPs,分别为六六六类(HCHs)农药的4种异构体(α-、β-、γ-、δ-HCH)、滴滴涕类(DDTs)农药的两种母体(o,p'-、p,p'-DDT)和3种代谢产物(o,p'-、p,p'-DDE,p,p'-DDD)、六氯苯、七氯、艾氏剂、异艾氏剂、氯丹的两种异构体(α-、γ-chlordane)、硫丹-I和灭蚁灵.(2)巢湖悬浮物中∑OCPs含量为172.7±434.9 ng/g,其中∑HCHs含量为15.1±10.3 ng/g,∑DDTs含量为138.8±407.3 ng/g;DDTs在夏季污染水平达到最高;空间上,污染程度为:东部湖区西部湖区中部湖区.(3)DDTs在总OCPs中占有绝对优势,DDTs比例夏季最高而秋季最低;HCHs仅在秋季为主要污染物.(4)HCHs主要来源于近期林丹的非法使用;而DDT主要来源于工业DDT的使用,在春季可能存在DDT的非法使用;悬浮物中DDT的降解环境主要为有氧环境.(5)巢湖悬浮物中p,p'-DDT和o,p'-DDT会对水生生物产生潜在的不利影响.