金沙江流域干热河谷草地群落物种数量及多样性特征

选择金沙江干流及支流小江干热河谷典型草地,采用标准样地调查法,对其上游、中游、下游以及支流干热河谷草地植物群落数量特征、物种特性、以及物种丰富度、多样性、均匀度等特征等开展研究,结果表明,①金沙江干热河谷草地植物群落密度自上游至下游显著增加（F=5.226;P≤0.01）。金沙江干流河谷内植物分布受经向的影响较大,纬向对河谷内植物群落影响较小,河谷间影响较大。草地植物群落中扭黄茅（Heteropogon contortus）种群在数量上占优势,同时扭黄茅种群密度沿着河谷走向逐渐增加,但在群落中的比例逐渐降低。②金沙江干流及支流小江东川干热河谷草地植物群落以禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、莎草科（Cyperaceae）、菊科（Compositae）为主。③金沙江干热河谷草地植物群落丰富度分析发现,群落丰富度指数自上游至下游逐渐降低。Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数及Peilow均匀性指数自上游至下游逐渐升高。     

一种基于三维指标因子的流域多年径流丰枯k-means聚类法

径流丰枯聚类研究的传统方法多建立在年径流量的单一指标之上,容易导致分析的片面化。针对这个问题,提出了衡量流域多年径流丰枯状态的三维指标因子及权重,将其耦合到k-means聚类法的相似度计算与收敛分析中,在此基础上对对多年径流进行丰枯聚类,构建了一种基于三维指标因子的流域多年径流丰枯k-means聚类法。以该方法对广东省鉴江流域下游化州站1956—2006年的径流系列进行聚类分析,并与基于年径流量单一指标的k-means聚类方法进行对比,结果表明该方法是较全面且符合实际的。     

三峡水库1956—2017年坝下径流特征分析

采用三峡水库坝下宜昌水文站1956—2017年日径流监测数据和长江上游80个国家气象站年均降水量长系列资料,利用一元线性分析法、滑动平均法、线性趋势回归法、非参数统计检验法、Mann-Kendall秩次相关、累积距平法和滑动T检验法分析三峡工程运行前后坝下径流的变化特征,其成果可为三峡工程调度提供参考。结果表明:三峡水库坝下宜昌水文站径流量变化趋势具有显著阶段性。三峡水库蓄水运行前宜昌水文站径流量和上游降水量相关性超过90%,该时期径流量主要受上游天然来水影响。三峡水库运行后,径流量主要受人类活动影响。宜昌水文站径流年际变化减少趋势不显著,长江上游降水量呈显著减少趋势。坝下径流量和上游降水量在2002年发生了突变且变化趋势相同,但径流量减少趋势不显著。径流年内分布发生了一定变化,其中汛期径流量占年径流总量百分比从72%下降到66%,枯期径流量占年径流量总量百分比从11%增加到15%。三峡工程调蓄是人类活动的直接表现,枯期宜昌水文站径流量增大是三峡工程生态效益的具体体现。     

流域特征对南苕溪溶解有机质浓度的影响

溶解有机质(DOM)是水域生态系统中碳、氮、磷循环的重要组成部分,开展流域尺度上流域特征对河流DOM输出的调控机制研究,有助于加深对DOM经由河流向下游水体迁移的生物地球化学行为的认识,为改善河流及其下游水体富营养化状况和进行生态修复提供依据。选取南苕溪流域为研究对象,在其16个子流域开展近一年的采样调研,提取各子流域水温、流量、面积、平均坡度、平均高程以及5种土地利用类型[天然林、经济林(雷竹林)、农田、城镇、水域]面积占流域面积比例共10个流域特征变量,同时测定溶解有机碳(DOC)、溶解有机氮(DON)和溶解有机磷(DOP)浓度,分析DOM浓度的空间分布及季节动态,并结合多元分析方法,探讨流域特征对DOM浓度的影响机制。结果表明,DOC、DOP浓度呈由上游河源到下游河口递增的趋势,与流域内土地利用格局及相应的污染梯度变化一致。DON浓度受到流域内雷竹林集约经营活动的影响,就空间而言,在用地类型以雷竹林为主的子流域,DON浓度最高;就季节而言,春季DON浓度最高。夏、秋季DOP浓度小于春、冬季,此与水生生物对水中磷素吸收作用有关。主成分分析结果表明,流域地形地貌特征(土地利用类型、坡度等)对DOM浓度的影响要强于河流水文状况(流量、温度)。在主成分样点得分图中,以天然林为主的子流域与其他受人为影响的子流域(经济林、农田、城镇)分开分布,表明人为活动会引起DOM浓度的增加。多元回归分析结果表明,城镇用地占比是DOM浓度的最优预测变量,虽然城镇面积小(平均面积占比约为5%)、分布散,但却是流域内DOM重要的"源"。     

梯级水库群环境风险分析

为提高梯级水库群环境风险管理水平,加强流域生态环境保护,以溪洛渡-向家坝梯级水库为研究对象,基于灾害系统理论和系统动力学,对溪洛渡-向家坝梯级水库环境风险进行了系统梳理,辨识了梯级水库环境风险承载体、风险源、风险诱因,分析了环境风险传递机理,采用贝叶斯理论进行库区水体藻类爆发概率计算。结果表明:溪洛渡-向家坝梯级水库环境风险通过水流、电流、系统动力学流进行传播,并会影响到电站机组和水工建筑物的安全,由于水动力减弱和库区污染物排放,导致库区水体藻类爆发概率为2.42%,死鱼概率为1.21%,在此基础上,绘制环境风险传递拓扑图,并提出相应的环境风险管控措施。     

浅丘河道生态需水量计算方法对比研究——以鄂北地区水河为例

适宜的生态需水量是保障河道生态系统健康的重要因素,合理地计算生态需水量对河道生态系统评估具有现实意义。以鄂北地区典型浅丘河道——水河为例,基于Qp法(不同频率最枯月平均值法)、频率曲线法、最小月平均流量法、Tennant法及生物习性法5种方法的生态流量计算结果,探讨了各方法计算结果的合理性与适用性。结果表明:由于上下游河道水文条件差异性,上游断面采用生物习性法能较好地拟合河道水文节律变化和水质波动;同理,下游断面采用频率曲线法更加匹配下游河道水文、水质情况。因此,在河道上、下游断面分别采用生物习性法、频率曲线法计算得到适宜生态需水量为0.21 m^3/s、2.02 m^3/s。     

金沙江流域干热河谷上中下游草地植物群落结构与相似性

选择金沙江干流及支流小江干热河谷典型草地,采用标准样地调查法,对其上游、中游、下游以及支流干热河谷草地植物分布特征、群落结构、种群习性等开展研究,结果表明：（1）金沙江干热河谷草地植物群落结构自上游至下游,多年生草本植物种类的比例逐渐增加,灌木和一年生草本植物种类比例逐渐减少;金沙江干热河谷草地植物群落是以多年生草本为主灌木为辅的群落结构类型;支流小江干热河谷群落中,多年生草本和灌木植物种类比例相同,一年生草本植物种类比例较低。（2）金沙江流域干热河谷草地群落中,扭黄茅（Heteropogon contortus）为优势种群,次优种群随地理环境的改变而不同。（3）金沙江干热河谷存在种群扩散通道作用,但种群扩散通道作用受扩散距离的影响。（4）金沙江干热河谷草地植物种群的扩散、定居受到经向、纬向的影响。     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义。以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI与气象因子的主成分回归方程,分析影响NDVI变化的主要气象因子及其贡献率,进而揭示NDVI对各气象因子的响应变化特征。结果表明:雅砻江流域NDVI在年内呈单峰型变化,峰值出现在8月,生长季NDVI年际变化呈不显著下降趋势。流域NDVI自下游向上游逐渐减小,植被退化面积占30%,改善面积占24.28%,中游植被改善和退化面积占比最大,就各植被类型变化而言,针叶林改善比重相对较大,灌丛和草甸退化较为严重。导致流域植被变化的主控气象因子为降水和气温,其对植被变化的贡献率分别为27.68%和26.31%,其中,流域上游及中游北部地区植被变化主要受气象因素影响,中游南部及下游地区植被受气象因子与其他因子(如人类活动)的共同影响。各像元NDVI变化的主控气象因子存在显著差异,降水、平均气温和相对湿度是中上游植被变化的主控气象因子,而降水和日照时数是下游植被变化的主控气象因子。流域植被对各气象因子的响应存在一定的时滞效应,植被对各气象因子滞后响应面积大小顺序为:平均风速>降水>日照时数>平均气温>相对湿度。中上游植被对主控气象因子降水、平均气温和相对湿度的响应主要为当月及滞后1个月;下游植被对主控气象因子降水的响应主要为滞后1个月和滞后3个月,而对主控气象因子日照时数的响应主要为当月。     

变化环境下北江下游年径流量的加权马尔可夫链预测

在气候变化和人类活动的影响下,西北江的水文环境发生了重大变化,导致北江下游的来水条件发生变化。采用斯波曼检验（Spearman’s rho test）和Mann-kendall法系统地分析了北江下游的年径流量的变化趋势和变异情况,在此基础上建立了北江下游变化环境下年径流量的加权马尔可夫链预测模型。结果表明：西北江近50年来的大规模联围筑闸、大规模无序采掘河床泥沙等剧烈的人类活动,导致北江下游三水水文站年径流量在1990年左右发生了变异;所建立的加权马尔可夫链预测结果表明,从变异后的序列中统计出来的状态＂转移概率＂矩阵,能准确地反映出环境变化后年径流量之间的关系,所建立的加权马尔可夫链法预测变化环境下的年径流量是可行的,预测效果也比较好;按文章确定的分级标准,依现有的资料信息推断,环境发生变化后,在未来长期过程中,北江下游出现平水年的机会最大,但年际间的丰枯波动概率也不小。这一结果值得水资源管理部门注意。     

岷江流域不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征

以岷江中下游流域紫色土为研究对象,按流域分上中下游区段3个抽样层采样,研究不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征,为紫色土退化评估及地力维护提供参考.结果显示,紫色土有机碳总量以林地(14.151g/kg)显著高于果园地(9.458g/kg)、菜园地(8.542g/kg)、草坡地(7.875g/kg),以玉米地(6.226g/kg)最低.水溶性有机碳含量呈现林地>果园地>菜园地>草坡地>玉米地趋势.同时,流域上、中、下游紫色土有机碳总量总体上差异显著,且以上游区段紫色土有机碳总量最高.流域中下游紫色土有机碳总量变化较大,其中,林地以下游高于中游,果园及草坡地以中游高于下游.菜园地、玉米地在3个区段上差异未达显著水平.岷江流域紫色土有机碳储量总体特征表现上游最高,中下游变化复杂,下游略高于中游区域.图1表4参10     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。     

电解锰产业集聚区河流锰污染演变趋势和时空分布特征

松桃河流域是我国锰产业最为集中的区域之一,资源开发和利用形成的污染严重。通过对松桃河电解锰产业集聚区流域2015—2019年的8个典型断面的总锰监测数据的分析,用秩相关系数法探究了河流锰污染总体变化趋势,并用系统聚类分析法分析了河流锰的时空分布特征,结合聚类结果对污染趋势做进一步分析。秩相关系数分析结果表明,近年来松桃河锰产业集聚区流域的上游水质较好且稳定,而中游污染严重,干流均值超过地表水环境质量标准值(0.1 mg·L^-1)3—7倍,下游水质有所恢复,流域主要断面锰浓度总体呈下降趋势;时间聚类分析表明,流域内河流锰污染的年内分布主要特征为丰水期(雨季)和枯水期(旱季)浓度较高而平水期相对较低;空间聚类结果显示,流域内河流锰污染呈现出中游支流>中游干流>下游和上游的特征,两条支流道水河和老卜茨小溪对中游相应区段的贡献率较大,分别为41.2%和23.5%;聚类结果分析显示,降雨、渣库分布和渗漏、水文地质条件和支流汇入是影响流域内河流锰浓度的重要因素;结合聚类结果的污染趋势分析得出,中游和下游的水质在枯水期和丰水期的年度变幅较大,但在2017年以后呈现明显的下降趋势,结果反映了期间政府进行综合整治的效果和流域污染源排放的随机性。     

甘河着生藻类群落结构及其与环境因子的关系

2018年8月(丰水期),在嫩江支流甘河,调查了19个点位的着生藻类群落结构和水环境特征。并运用聚类分析、Mcnaughton优势度分析和IBD(biological diatom index,硅藻生物指数)3种方法研究了甘河着生硅藻群落结构和优势种清洁状况,使用主成分分析、Spearman相关分析和冗余分析等统计分析方法研究了甘河着生硅藻群落和环境因子的响应关系。结果表明:甘河共鉴定出着生藻类90种(属),以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,生物量丰富。丰水期甘河水生态环境质量状况较为健康,着生硅藻主要由清洁种构成,其中Achnanthidium minutissimum优势度0.48,为绝对优势种。聚类分析结果表明,甘河采样点位可分为3组;其中组1和组2点位主要位于甘河上、中游,上、中游水质、生境质量较好,健康程度较高,优势种均为清洁种,上游Achnanthidium minutissimum优势度达到了0.64;组3点位均位于甘河下游,下游人为干扰较强,健康程度较其余两组偏低,Nitzschia palea和Nitzschia paleaeformis等耐污种在组3的优势度较高。导致甘河着生硅藻群落清洁度由上游到下游逐渐变差的主要水环境因子为电导率、总磷和高锰酸盐指数,其中影响中游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为高锰酸盐指数,影响下游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为电导率和总磷。由此可见,着生硅藻群落可以较好的指示甘河流域水体有机污染程度和营养富集程度。     

Natural ecological water demand in the lower Heihe River

The ecological environment in the lower Heihe River has been deteriorating due to large water consumption in the upper and middle reaches, and less available water downstream. To restore the ecological environment in the lower Heihe River, the ecological water demand should be guaranteed. The natural vegetation area in the lower Heihe River was first obtained through the interpretation of remote sensing images taken in 1998. Based on the analysis for the Quota of the natural ecological water demand in the lower Heihe River and the determination of the natural ecological water demand calculation method, the ecological water demand in the lower Heihe River was calculated. Finally, the natural ecological water demand in the lower Heihe River under the current situation was calculated with the groundwater storage volume change method, Aweliyongrufe method and the measured water volume method. In comparison, the natural ecological water demand in the lower Heihe River is 3.91?4.05 × 10⁸ m³.     

黄河下游断流研究进展

介绍了黄河下游断流的发生特点、断流成因及断流对三角洲人民生产生活及对生态环境的影响三个方面的研究成果和进展。这些研究表明:黄河下游断流是自然与人为因素叠加所致,但主要影响因素为人类活动,而气候变化、源区生态环境恶化也是导致黄河径流减少的重要因子,但由气候变化引起的黄河径流量改变的百分比还未确定;黄河下游断流对河口海域生态系统、三角洲演变、工农业生产及城乡人民生活等方面都会产生影响,严重断流时会导致三角洲土地利用格局发生变化,并产生一系列生态问题。今后一段时间,要研究保障区域生态安全的生态用水量,合理利用黄河水量的丰枯周期,从根本上解决黄河下游的断流问题。     

Flow regulation and fragmentation imperil pelagic-spawning riverine fishes.

Flow regulation and fragmentation of the world's rivers threaten the integrity of freshwater ecosystems and have resulted in the loss or decline of numerous fish species. Pelagic-spawning fishes (pelagophils) are thought to be particularly susceptible to river regulation because their early life stages (ichthyoplankton) drift until becoming free-swimming, although the extent of transport is largely unknown. Transport velocity and distance were determined for passively drifting particles, which mimicked physical properties of ichthyoplankton, in two large, regulated rivers (Rio Grande and Pecos River) of the arid Southwest United States. Particle drift data were incorporated into celerity-discharge equations (r2 > 0.90; P < 0.001), and reach-specific transport velocity was modeled as a function of discharge. Transport velocities of particles exceeded 0.7 m/s in all river reaches during typical spawning flows (i.e., reservoir releases or rainstorms) and were greatest in highly incised and narrow channel reaches. Mean transport distance of particles released in the Pecos River during sustained reservoir flows (141.1 km; 95% CI = 117.0-177.5 km) was significantly longer than during declining reservoir flows that mimicked a natural rainstorm (52.4 km; 95% CI = 48.8-56.5 km). Mean transport distance of particles in the Rio Grande during sustained reservoir flows was 138.7 km (95% CI = 131.0-147.2 km). There are 68 dams and 13 reservoirs that fragment habitats and regulate flow in the Rio Grande Basin (Rio Grande and Pecos River) in areas historically occupied by pelagophils. While the basin historically provided 4029 km of free-flowing riverine habitat, reservoir habitat now represents > 10% of the longitudinal distance. Only five unfragmented nonreservoir reaches > 100 km remain in the Rio Grande, and two remain in the Pecos River. Pelagophils were extirpated from all reservoirs and from nearly all short, fragmented reaches (< 100 km) of the Rio Grande Basin, but at least some fraction persisted in all longer reaches (> 100 km). The recovery and long-term persistence of pelagophils in regulated rivers, including those in this study, will likely depend on reestablishment and protection of long unfragmented reaches coupled with mimicry of the natural flow regime.