基于AWRSEI的岱海流域生态环境质量时空演变及驱动因子分析

流域是重要的生态安全屏障和社会经济发展区域,为了更加客观准确地评价干旱和半干旱区流域生态环境质量,基于遥感生态指数（RSEI）引入盐度指标构建适用于干旱和半干旱区流域的遥感生态指数（AWRSEI）并以岱海流域为例分析其适用性.基于AWRSEI模型,采用4期Landsat TM/OLI合成影像,对2001~2020年岱海流域的生态环境质量进行定量评价,通过变异系数和空间自相关分析岱海流域生态环境质量时空演变规律,并通过地理探测器进行成因分析和驱动因子解释力分析.结果表明：①AWRSEI与各生态因子的平均相关系数为0.860,比单个指标分量更具代表性;第一主成分的荷载正负值和排序与RSEI一致,特征值贡献率比RSEI高3.69%,评价结果与真实地表情况更为接近,适合用于干旱区流域的生态环境质量评价.②岱海流域2001~2020年AWRSEI指数的年均值为0.427,生态环境质量基础较差,期间AWRSEI的均值呈现波动上升的趋势,并且在2020年均值达到最高0.502.整体生态环境质量明显好转,恶化区域减少了20.51%,改善区域增加了12.71%.空间分布上,岱海流域南部和西北部高海拔地区的林地生态环境质量优,北部和南部中海拔地区生态环境质量较差,湖区北侧生态环境质量优于南侧.③岱海流域AWRSEI变异系数平均值为0.280,生态环境质量状况稳定,整体变化波动较小,高波动主要集中在湖区南侧和居民点区域.岱海流域生态环境质量存在显著的空间自相关性,高-高集聚区主要分布在高海拔的林地区域和低海拔耕地区域;低-低集聚区零星分布在中海拔区域.④2001~2020年岱海流域生态环境的提升主要由于NDVI提高,NDBSI和NDSI降低.NDVI和NDBSI是交互作用最强的组合,对生态环境的解释力最强.土地利用是AWRSEI的主导因子,解释力最强.土地利用和气象因子的组合是交互作用最强,且各驱动因子之间均为增强关系.     

岱海流域水资源可持续利用研究

本文通过对岱海流域水资源进行深入的调查，研究和分析岱海流域水资源所面临的水量、水质以及环境生态问题，得出岱海流域水资源以及水环境问题的成因，提出岱海流域环境、资源、人口、社会经济相协调的可持续发展方案。     

近30年来高邮湖(含邵伯湖)自然水域面积变化及其影响因素

湖泊水域面积变化特征反映气候与人类活动对湖泊生态系统结构与功能的影响,对湖泊健康评价与水生态修复有重要指导价值.以1988-2015年8期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,综合运用目视解译法与比值阈值法提取了研究区高邮湖（含邵伯湖）及其围网养殖区的边界信息,分析了研究区水域面积变化特征及其影响因素.结果表明:①1988-2015年研究区自然水域面积呈现前期持续缩小、近期部分恢复的阶段性变化趋势.其中,1988-2000年自然水域面积缓慢缩减,平均减小速率为4.08 km2/a;2000-2011年迅速缩减,平均减小速率为12 km2/a;2011-2015年迅速增长,自然水域面积增加108 km2;1988年自然水域面积最大（716 km2）,2011年最小（535 km2）,2015年部分恢复（643 km2）.②1988-2015年流域内年均降水量先减后增,年均气温逐渐升高.年均气温升高与自然水域面积变化具有相关性（R2=0.472）;年均降水量则与自然水域面积变化无明显关联（R2=0.118）.③1988年和1992年研究区内未见明显的围网养殖,2000年围网养殖区面积仅为45 km2,2011年最大,达199 km2.2000-2009年和2009-2015年围网养殖区面积平均增长速率分别为15.56和9.00 km2/a;北部湖区围网养殖集中,自然水域面积变化最为显著,东西湖区次之.研究显示,1988年以来,年均气温和围网养殖对高邮湖自然水域产生了显著影响,湖区北部湿地侵占严重,湿地生态屏障功能下降.      

基于土地类型的水库污染源解析及生态价值研究

水库周围土地利用类型的变化对非点源污染负荷及生态价值有重要影响,基于遥感影像和GIS技术,分析1990-2012年南湾湖水库流域的土地类型,研究结果表明:(1)在近30 a间,南湾湖水库周边的土地类型有了明显的变化,其中茶树和耕地面积在逐渐增加;而林地、水域、居民用地和裸露地的面积在减少;(2)茶树面积、城乡用地、耕地面积和水质呈正相关,林地和水质呈负相关;其中对水库水质影响最大的因子是茶树面积,而林地可以去除部分氮、磷、有机物和改善水库水质;(3)南湾湖水库流域生态服务价值评价结果表明,流域内总的生态系统服务价值在1990-2005年呈上升趋势,而在2005-2012年呈下降趋势,水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型,占到全部生态系统服务价值的34.23%和67.31%;(4)维持生物多样性、保持土壤、气候调节和气体调节4个单项总和约占到全部生态系统服务价值的60%,维持生物多样性、气候调节和气体调节3个单项的变化趋势与生态系统服务功能总价值变化趋势相一致。     

内蒙古岱海现代快速沉积及地球化学初步研究

来自137Cs时标和210Pb活度的信息揭示了岱海现代快速沉积过程,其平均质量堆积速率和平均沉积速率分别达0.4059g·cm-2·a-1和0.8em·a-1,与邻近区域湖泊快速的现代沉积速率相近.这种快速的现代沉积可能应归因于人为活动、流域自然风化及沙尘沉积等的综合贡献.通过对岱海现代沉积物含水率、密度、粒度和碳酸盐...     

岱海沉积物内源磷释放特征的研究

岱海沉积物及水体营养盐浓度较高,内源污染释放风险大,水体营养盐浓度逐年上升.通过分析岱海西南湖区、东北湖区及中心湖区沉积物磷吸附动力学特征和吸附等温特征,计算沉积物NAP (native adsorbed phosphorus,吸附解吸态磷)浓度和EPC₀(equilibrium phosphorus concentration,平衡磷浓度),明确岱海各湖区沉积物磷的"源-汇"转换机制.结果表明:①准二级动力学模型能够较好地描述沉积物样品对磷的吸附动力学行为,且沉积物吸附磷的速率较快,最高吸附速率达11.45 g/(mg·min),在8 h内沉积物对磷的吸附可趋于平衡状态.②修正后的Langmuir等温吸附模型(R²为0.907 6～0.974 2)能较好地描述沉积物对磷的吸附等温行为,且通过参数计算发现,岱海中心湖区的沉积物具有较高的磷吸附量,最大值为0.867 mg/g.③通过对比NAP含量、沉积物EPC₀与间隙水中SRP (soluble reactive phosphorus,可溶性活性磷)浓度,发现岱海中心湖区...     

长江流域污染物输出对河口水质的影响

基于EFDC模型建立长江口及邻近海域三维水质模型,模拟2004—2007年不同水期的ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)状况,分析水质分布的变化特征,研究流域污染物输出对河口水质分布的影响. 根据GB 3097—1997《海水水质标准》,长江口门以上ρ(COD_Mn)为Ⅱ类水质,ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)为劣Ⅳ类,并且有明显的分层现象. 枯水期各指标等值线均向东北方向延伸,丰水期和平水期向东南延伸,丰水期流域污染物输出对河口水质的影响最大,不同类别水体的分布形态和水体面积年际变化不明显. 按不同时期ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布面积进行统计,长江口ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布与流域污染物输出之间有显著关系,河口水质分布面积与流域污染物输出之间存在定量的压力-响应关系.ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)达Ⅳ类以上水体面积(y)与流域污染物输出通量(x)的关系分别为:y_CODMn=2 061.4 ln x_CODMn-15 357.0,y_DIN=1 386.8 ln x_DIN-6 546.1,y_PO43--P=2 219.3 ln x_PO43--P-6 166.1.      

典型农牧交错带山水林田湖草生态保护修复——以内蒙古岱海流域为例

典型的农牧交错带——岱海流域是我国“两屏三带”生态安全战略格局中北方防沙带的重要组成部分,也是京津冀地区生态屏障的重要组成部分,其生态环境保护意义重大。针对岱海流域独特的地理特征和生境状况,围绕着水量减小和生态退化两大核心问题,梳理了其水量、水质、水生态等方面的优先问题清单;以保障岱海流域生态安全为核心目标,按照优化生态空间管控与分区分类精准修复相结合的思路,构建了“一湖三区”的国土空间管控体系和“两增、两减、三平衡”的山水林田湖草生态保护修复工程体系,以期增强岱海流域生态服务功能,促进农牧交错带生态脆弱区域经济社会发展。     

基于模糊物元模型的西苕溪流域生态系统健康评价

本文借助RS/GIS技术,结合遥感影像数据、环境监测数据和社会经济数据,运用模糊物元模型,从水域、水陆交错带和陆域子系统选取21项评价指标,建立了流域生态系统健康综合评价指标体系,对西苕溪流域生态系统健康状况的空间分布规律和限制性因子进行了探讨.研究结果表明,西苕溪流域生态系统健康整体呈现出优良状态,其中,生态系统健康优秀地区面积占68.2%,良好地区面积占31.8%,能够正常发挥流域服务功能,维持生态系统可持续发展.西苕溪流域生态系统健康在空间分布上呈现出上游好、下游差的局面.在各子系统健康评价中,水域生态系统优于陆域生态系统,水陆交错带生态系统最差.底栖动物完整性遭受破坏、湿地退化、人为干扰活动、水源涵养功能减弱、点源和面源污染负荷较重是限制西苕溪流域部分评价单元生态系统健康的重要因素.     

博斯腾湖流域景观生态风险评价与时空变化

以博斯腾湖流域为研究区,利用eCognition软件对博斯腾湖流域1990年、2000年、2010年和2015年4期Landsat遥感影像分类。基于土地利用类型的生态脆弱度和景观干扰度指数构建景观生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展博斯腾湖流域景观生态风险评价的时空变化研究。结果表明:(1)1990-2015年,博斯腾湖流域景观格局变化明显,主要特征为水域景观面积减少了64.33%,景观优势度降低;林地、耕地和城镇用地增幅显著,三者分别增加了47.96%、44.77%和85.15%;草地仍是流域主导景观类型。流域整体斑块数量减少,景观破碎化程度减弱。(2)低风险区和较低风险区主要分布在流域北部,土地利用以草地为主;高风险区主要分布在流域东南部,土地利用以未利用地为主;较高风险区主要围绕高风险区分布;中等风险区分布比较零散。(3)1990-2015年间,高风险区面积增加了386 263 hm2,低风险区面积减少了217 216 hm2,研究区总体生态风险等级增加,博斯腾湖流域生态质量存在进一步退化的趋势。     

潮河流域非点源污染控制关键因子识别及分区

将GIS技术、ArcSWAT模型与分析技术相结合,以农耕养殖程度较高的北京密云水库上游潮河流域为研究区,通过对流域近20年非点源污染负荷时空变异情况进行模拟,识别影响非点源污染流失的关键因子,进行非点源污染控制区划.结果表明,总氮和总磷年均负荷量分别为563.3,28.7t/a,氮磷负荷空间分布特征表现为:丰水年以地势较高且农业耕作活动频繁区域为主,平水年和枯水年表现为靠近河道的农业用地与畜禽养殖区为主.采用多因素方差分析11种不同因素对流域非点源污染负荷的影响程度表明,施肥量是影响氮磷输出的最主要的因子,坡长、土壤类型、土地利用方式及坡度是影响氮磷输出的次重要因子;针对潮河流域长期传统耕作以及化肥过量施用的现状,土壤有机磷的含量也会对总磷的输出产生一定的影响.潮河流域可划分为3个污染控制区,第1类:污染控制区(以近河道耕种区为主,面积186.74km²),第2类:污染治理区(农村生活及畜禽养殖区为主,面积23.09km²),第3类:生态修复区(高坡度强降雨区为主,面积1365.25km²).该研究结果可有效提升流域非点源污染治理的效率,为水源地流域环境保护提供参考.     

珠江三角洲城市非点源COD影响因素分析及其负荷估算

珠江三角洲地区城市河流污染严重,非点源污染物入河量不容忽视.分别于2009～2010年对广东省佛山市汾江河流域的8个典型城市内河涌进行了降雨径流水质监测,并测算次降雨时段内非点源化学需氧量(COD)的入河量.综合平均浓度法及输出系数法的径流、地类要素,并通过校正后的SCS模型和土地利用现状图获取其径流量及地类参数,构建基于"径流-地类"参数的非点源COD负荷计算式.结果表明,降雨、地类是影响河涌集水区非点源COD负荷量的重要因素,且降雨对非点源COD负荷量的影响要大于地类.构建的计算式能较好地估算非点源COD负荷量,其对于单次降雨非点源COD负荷量的平均模拟精度为75.51%,且大时间尺度的模拟精度要优于次降雨尺度.据估算,2009年汾江河流域非点源COD的负荷总量及负荷强度分别为8 053 t、339 kg·(hm2.a)-1,其中厂矿地类的非点源COD负荷量及负荷强度最大.流域内非点源COD污染较为严重,应予以重视.     

青海湖流域土地利用/覆被变化研究

研究青海湖流域的土地利用/覆被变化,对识别流域人类活动特征和分析区域生态环境演化规律及其成因具有重要意义。文章以1977~2004年4期遥感影像数据为基础,采用土地利用转移矩阵、动态度、利用程度等方法,研究了青海湖流域1977年以来的土地利用变化特征及其空间分异规律。研究结果表明:①近年来流域内生态用地数量逐渐减少,其中水域面积净减少292.70km²;②对草地的开垦占用是流域增加耕地的主要来源,1977~2004年因湖泊水位下降而增加的沙地面积为103.22km²;③1977年以来,流域内除2000~2004年水域面积减少速率显著上升达0.71％外,其他主要类型土地面积变化速率不断减缓;④流域内沙地主要分布在海晏县(70％以上),90％的林地和95％以上的耕地均分布在刚察、共和两县,各县土地利用结构变化特征存在差异;⑤土地利用程度综合指数平均值为186.47,明显低于其他地区,说明人类活动对流域土地利用变化影响较小,区域生态环境问题的研究应当更加注重自然因素的驱动作用。     

呼伦湖水面动态变化遥感监测及气候因素驱动分析

利用长时间序列的MODIS数据,采用水体指数动态分析的方法,对2000~2013年呼伦湖的水体面积进行了动态变化分析,并结合区域气候数据进行了驱动力分析.结果表明:2000~2012年期间,呼伦湖流域水体面积从2286km²减少至1773km²,减少22.4%,主要减少部分分布在湖体东北部和南部;2013年水体面积尤其是南部水域水体面积略有所恢复.呼伦湖主体湖区面积的变化与年均温呈现不显著的负相关关系.     

基于偏最小二乘模型的河流水质对土地利用的响应

流域土地利用类型变化是影响河流水质的重要因素之一.为探究子流域尺度土地利用与河流水质之间的相互关系,本文基于太子河流域遥感影像和水质数据,采用偏最小二乘模型(partial least squares,PLS),分析不同土地利用类型对流域水质的影响程度.选取7个不同子流域土地利用类型面积百分比作为自变量X,总氮(TN)、硝酸根离子(NO_3~-)、氯离子(Cl-)与硫酸根离子(SO_4~(2-))这4个水质参数浓度值作为因变量Y,构建了土地利用类型与河流水质数据的偏最小二乘模型,并使用其余子流域数据对构建的模型进行验证.结果表明,太子河流域不同子流域土地利用类型与河流水质指标TN与NO_3~-之间线性关系显著,决定系数R~20.62.其中,耕地面积变化对水体中TN浓度变化影响明显,居民及工矿建设用地面积变化则对水体中NO_3~-浓度变化影响强烈.但对于Cl-和SO_4~(2-)来说,土地利用类型对其浓度大小有一定影响,但并不是最主要的影响因素.虽然太子河流域未利用地面积百分比极小(1.13%),但是未利用地面积变化对水质参数有较显著影响(影响系数0.24).     

石羊河流域多情景土地利用优化及碳储量评估

研究碳储量与土地利用变化的响应关系及空间分布特征,预测未来土地利用类型变化所导致的碳储量变化趋势,可为流域政策制定、土地利用结构调整和“双碳”目标的实现提供一定的借鉴. 基于2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,运用InVEST模型和PLUS模型,开展石羊河流域2000~2020年间和2030年自然发展、城镇发展和生态保护这3种情景下土地利用变化及其对碳储量的影响研究. 研究发现：①2000~2020年石羊河流域主要土地利用类型是耕地、草地和未利用地,且耕地、水域和建设用地的面积呈增加趋势,其中建设用地面积增幅最大. ②较2020年,2030年自然发展情景下,耕地、水域和建设用地面积均有所增加,分别增加6.15%、9.56%和29.9%;在城镇发展情景下,建设用地面积增加最多;相比其他两种情景,在生态保护情景下林地和草地面积出现了增加. ③石羊河流域2000~2020年碳储量呈平稳增加的趋势,20年间增加了0.035×10⁸ t,主要源于耕地面积的增加. ④2030年自然发展、城镇发展和生态保护3种情景下石羊河流域的碳储量分别为5.65×10⁸、5.64×10⁸和5.73×10⁸ t,较2020年均有增加,其中生态保护情景下碳储量增加最多,主要是源于草地和林地面积的增加. 研究结果表明建设用地的扩张是造成碳储量流失的主要原因,若采取有效的生态保护措施将有助提高流域碳储量,可以解决由于经济发展而导致的碳储量流失问题.     

基于土地利用变化的赤水河流域生态系统服务价值变化分析

以赤水河流域1990年、1999年、2010年和2018年的遥感解译土地利用数据为依据,采用经本地化校正的当量因子法和GIS空间分析技术,分析赤水河流域28年间的土地利用变化特征、生态系统服务价值（ESV）变化特征以及土地利用变化对ESV变化的影响。结果表明：1990—2018年,赤水河流域耕地、草地和未利用地面积减少,建设用地、林地和水域面积增加;土地转换以耕地—林地—草地之间的相互流转和建设用地对耕地与草地的侵占为主。1990—2018年,赤水河流域ESV从411.90亿元增至413.54亿元,林地是ESV的主要贡献部分,水域面积增加是ESV增加的主要影响因素,ESV空间分布呈现出中游高、上下游低的特征,高值区域与林地分布高度重叠。城市建设用地连续扩张引起ESV降低,林地和水域、耕地和草地因面积变化分别对ESV贡献呈正、负效应,农村与城镇人口结构变化、退耕还林和流域生态治理等政策的实施则促进了ESV增加。

     

土地利用对太湖入流河道营养盐的影响

土地利用类型是影响面源营养盐负荷的重要因素.为定量揭示不同土地类型对太湖流域入湖河流营养盐浓度的影响,本文以太湖西岸乌溪港流域为例,基于流域土地利用类型的遥感解译,结合河道水质监测数据,分析了流域土地利用对太湖入流河道营养盐浓度的影响.结果发现,河道水质与土地利用类型联系紧密：旱地农田和建筑用地占比对河道氮、磷、有机碳及浮游植物叶绿素a等营养盐相关水质指标影响巨大,果园用地占比也与河道营养盐浓度正相关,而林地占比则与营养盐浓度负相关;流域水域的利用情况及其面积占比也显著影响河道营养盐：河流及水库等的水体面积占比与河道溶解性总氮及硝态氮浓度负相关,自然坑塘及鱼塘等水域面积占比则与河道硝态氮和氨氮浓度负相关,而河流及鱼塘面积占比与河道溶解性总磷、溶解性有机碳和高锰酸盐指数等浓度呈正相关,自然坑塘面积占比与河道颗粒态磷和浮游植物叶绿素a浓度呈正相关.土地利用类型对河道水质的影响程度还受其距河远近的影响.上述结果表明在太湖等平原河网地区营养盐的面源污染控制中应当将土地与湿地的利用管控作为重点实施管理,将湿地水域的自净能力提升纳入流域营养盐控制方案,并特别重视下游河道两岸旱地及建筑用地的面源污染削减.     

城市饮用水源地生态系统健康评价与保护对策研究

开展城市饮用水源地生态系统健康状况评价,为建立流域尺度的长效保护机制提供依据.以郑州尖岗水库为研究对象,构建水域生境结构、水生生物、陆域生态格局和生态功能等共6类16项评价指标,采用综合指数法开展评估.尖岗水库水域、陆域和流域综合生态健康标准化评估值分别为54.17、59.21和57.19,评价等级均为"一般",河道连通性、森林覆盖率是流域生态健康的主要限制因子.人类活动对尖岗水库生态系统健康状况产生了强烈影响,生态环境正处于负向演替和生态退化阶段.     

景观格局对河流水质影响的尺度效应Meta分析

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4 041条研究数据,采用Meta分析法定量分析了不同尺度下景观格局对河流水质的作用特征,识别了影响河流水质的关键时间和空间尺度以及景观指数.结果表明,相对于降水事件、平水期和年际尺度,丰水期下景观格局对河流水质的影响最大;相对于流域尺度,缓冲区尺度的景观格局对河流水质的影响更大;丰水期-缓冲区尺度是景观格局影响河流水质的关键时空耦合尺度.与耕地、水域、草地以及流域整体景观相比,林地和城镇用地的景观格局对河流水质的影响更大;破碎度是影响河流水质最重要的景观格局因子.在河流水质治理中,应重点考虑缓冲区的景观配置,增加缓冲区林地面积、减少林地和水域的斑块密度和减少城镇用地的面积占比和聚集度,以有效保护河流水质.