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变化环境下湿地生态水文格局及过程发生了深刻变化,已对流域、区域乃至我国水安全和生态安全构成威胁。湿地生态水文模型是揭示湿地生态格局与生态过程的水文学机制的有效工具和重要手段。介绍了湿地生态水文模型的概念、内涵、构建方法及分类,回顾了湿地生态水文模型的国内外发展历程,论述了目前湿地生态水文模型研究应用的重点领域:湿地生态水文调控与生态补水、流域湿地生态恢复重建与水资源综合管控和气候变化下湿地生态水文变化评估与应对策略。针对目前研究中存在的问题及薄弱环节,提出未来研究的发展趋势和亟需加强研究的重点方向。 相似文献
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水文连通性是影响洪泛区水文过程及生态系统结构和功能的关键要素,对湿地植被的生长与分布尤为重要。基于ESTARFM(Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)模型重构了2000-2022年鄱阳湖洪泛系统高时空分辨率水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index)(8d,30m)和增强型植被指数EVI(Enhanced Vegetation Index)(16 d,30 m)数据集,并结合地统计水文连通性函数,系统研究了鄱阳湖区多维水文连通性的演变特征及其对湿地植被生长的影响规律。结果表明:1)鄱阳湖区不同水文期内东西和南北方向的水文连通性随距离增加均呈现高度动态变化特征,水文连通性函数曲线的变化速率为:枯水期>退水期>涨水期>丰水期;2)研究时段内,鄱阳湖南北水文连通性明显高于东西水文连通性,但就不同区域而言,主湖区和南矶保护区的主导连通性随时间发生变化,碟形湖区及鄱阳湖保护区以南北水文连通性为主导;不同区域东西水文连通性呈现较为一致的波动下降趋势,南北水文连通性演变趋势差异较大;3)鄱阳湖湿地植被EVI与水文连通性之间呈现显著的负相关关系,其中,主湖区植被EVI主要受东西水文连通性控制,碟形湖区及鄱阳湖保护区植被EVI受东西和南北水文连通性的共同作用,南矶保护区植被EVI更多的受南北水文连通性影响。加强变化环境下水文连通性对湿地生态系统\"结构-过程-功能\"的影响规律研究,对促进湖泊系统水资源管理和湿地生态保护至关重要。 相似文献
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本文考察了水位梯度对武夷慈姑(Sagitariawuyiensis)、小慈姑(S.potamogetifolia)、野荸荠(Eleocharisplantagineiformis)和锐棱荸荠(E.acutangula)植物幼苗生长、繁殖器官干重、生物量及其分配式样的影响。实验表明:植物高度、生物量及其分配对水位梯度的反应在种间有一定差异,而慈姑属植物的叶数、荸荠属植物的秆数、繁殖器官干重等对水位梯度处理的反应在种间有一定相似性。综合植物生物量和繁殖的反应特点,可以认为武夷慈姑和锐棱荸荠适宜生长在0~5cm水深处,小慈姑在20cm水深处生长较佳,而野荸荠适宜于0~20cm范围。结果提示:湿地植物的空间分布与其对水位反应的差异性有一定关系。 相似文献
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水文连通性是表征湿地格局和功能稳定性的重要指标,连通性的降低通常意味着湿地生态功能的退化,内部能量流动和养分循环的扰乱。选取京津冀最具典型性的白洋淀湿地为案例,将形态学空间格局分析模型(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数(IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合,从时空两方面分析了白洋淀湿地水文连通性的变化,总结出水文连通性变化的空间形态演变规律。结果表明,1990—2015年间,白洋淀湿地整体连通性较差,以2005年为节点呈现先降低后逐步恢复的趋势;根据MSPA功能类型的变化,将白洋淀湿地空间形态演变分为消退期与恢复期两个阶段。消退期主要表现为核心斑块逐步分裂为分支、环岛、桥接、孤岛等细碎斑块,然后逐渐消退的过程;恢复期各类型主要表现为核心湿地面积逐渐增加,分支向桥接转变的过程。其中核心湿地的面积由1990年的8974.90 hm2,最低下降到2005年2092.97 hm2,到2015年又恢复到4122.14 hm2。整体而言,核心湿地的变化对白洋淀湿地水文连通性变化起主导作用。白洋淀湿地水文连通性降低的影响因素主要有上游补给水量的多少,土地利用变化以及气候变化等因素。研究将MSPA模型与连通性指数相结合的方法,能较好揭示湿地水文连通性变化过程中水文形态组织和运行变化的规律,可为其他地区湿地相关研究提供方法上的借鉴。 相似文献
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为探究湿地土壤微生物对季节性水位变化的响应关系,以鄱阳湖湿地土壤为研究对象,在2014年3、6、10及2015年1月4个季节采集了3个不同高程样带的土壤样品,对土壤微生物基础呼吸、生物量及胞外酶等活性进行了测定。研究结果表明:(1)季节性水位变化不仅显著改变了土壤有机碳、溶解性有机碳、有效磷等含量,也使得微生物量碳和4种水解酶β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶活性表现出夏冬季较高、秋季最低的动态变化,而2种氧化酶酚氧化酶和过氧化氢酶的表现正好相反。(2)水位高程和地上植被类型同样对土壤微生物产生了显著影响,表现为南荻样带有较高营养元素含量和微生物活性。(3)一些土壤理化指标(含水量、铵态氮、有机碳、有效磷等)与微生物活性(微生物量、基础呼吸、酶活)显著相关;季节水位变化对微生物活性的影响大于高程差异。研究结果表明水位波动对湿地土壤微生物活性产生了重要影响,鄱阳湖水文节律的改变将影响到湿地土壤的正常生态功能。 相似文献
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湿地在流域防洪减灾、水资源调节、缓解环境污染、保护生物多样性和维持区域生态环境方面具有重要功能和价值。作为我国北方平原湿地系统之一,白洋淀流域湿地对于保障雄安新区的水资源安全和良好生态环境等方面具有关键性作用。了解目前白洋淀流域湿地生态系统的现状对于新区建设和未来科学规划也具有重要意义。以2017年9月欧空局提供的10米分辨率的Sentinel-2B影像为主要数据源,并结合谷歌地球高分辨率卫星影像(分辨率0.23m),通过人工目视解译和机器自动分类等多种方式,绘制了白洋淀流域最新的湿地生态系统网络分布图;在此基础上,利用地理信息系统分析了白洋淀流域湿地的连通性(包括水文连通性和景观连通性)。结果显示:(1)2017年白洋淀流域湿地面积为4596.6km~2,包括沼泽、洪泛区、沟渠、湖泊、河流,主要分布在坡度为0°至2°,海拔在100m以下的平坦地区;而流域内非湿地面积约86%,以耕地和林地为主。(2)2017年白洋淀流域河道长度为2440km,面积为514 km~2,其中山区河道177 km~2,平原河道337 km~2。河道内耕地面积比例达27%,建设用地比例约为8%,河道占用明显。河道两侧1km、2km和3km距离范围内耕地比例分别占61.77%、62.53%、62.63%。随着距离的扩大,湿地面积减少,非湿地面积增加。(3)由于人类活动的直接和间接影响,河道的水文连通性下降,与河道没有受到干扰时的连通性水平相比,减少了三分之一。(4)从景观格局指数SPLIT和DIVISION指示的流域湿地连通性看,景观级别上流域内自然湿地的景观连通性最差,人工湿地次之。在类型级别上沼泽类型的连通性最差,河流、沟渠与洪泛区湿地类型的连通性较好,湖泊的景观连通性最好。为保障白洋淀流域水安全,以流域湿地网络为整体,恢复和增强流域湿地网络连通性,将有效提高雄安新区水资源安全和生态环境保护的能力。 相似文献
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文章以垂直流人工湿地为研究对象, 探究了水位调控对湿地系统脱氮性能的影响效果及影响机制。结果表明, 水位调控可以优化湿地内部的不饱和层、饱和层分布, 提高系统对化学需氧量和氨氮的去除效果, 进而提高脱氮能力。当饱和水位高度为70 cm时(基质床高度为90 cm), 系统的总氮去除率最高, 为53.6%。氮循环功能基因的结果表明, 饱和水位降低后所创造的不饱和层并未对反硝化菌群造成负面影响, 不饱和层中富集的亚硝酸盐氧化菌, 可以实现同步硝化反硝化。但过低的饱和水位(20 cm)会引起不必要的碳源损失, 导致反硝化过程受限, 脱氮效率降低。由此, 在垂直流人工湿地实际应用时, 可以通过水位调控强化湿地系统的脱氮性能。 相似文献
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水位调控对崇明东滩围垦区滩涂湿地土壤呼吸的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
以长江口崇明东滩围垦区滩涂湿地3个地下水位梯度(低水位、中水位和高水位)为对象,于2011年1月至2012年1月测定了湿地的土壤呼吸速率及其主要影响因子.结果表明: 围垦区滩涂湿地低水位、中水位和高水位的土壤呼吸速率年变化幅度分别为0.75~11.57、0.70~12.61和 0.83~6.67 μmol·m-2·s-1,土壤呼吸速率的最大值出现在7月,最小值出现在1月;在3个梯度下,0~5 cm层土壤温度为驱动围垦区滩涂湿地土壤呼吸季节动态的关键微气象因子,拟合指数模型可以解释其70 %以上的季节变异,而各梯度间土壤呼吸温度敏感性(Q10值)无显著差异;高水位的土壤呼吸速率最低,可能与土壤温度较低和土壤体积含水量较高有关,中水位的土壤呼吸速率高于低水位,可能是土壤电导率和容重较低,地上生物量和细根密度较高的结果.合理调控围垦区滩涂湿地水位可以降低土壤呼吸速率,增强该类退化湿地的碳汇功能. 相似文献
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Water level variation is considered as a main controlling environment factor affecting the growth of aquatic vegetation in Poyang Lake, the largest freshwater lake in China. It is significant to study the influences of water level change on aquatic vegetation under various hydrological conditions. Taking the free connected sub-lake Bang Lake and partially controlled sub-lake Dahuchi Lake of Poyang Lake as research objects and based on the cloud computing platform of remote sensing of Google Earth Engine (GEE), the pixel binary model method was used to estimate the aquatic vegetation cover from 2000 to 2019, and the spatial and temporal variation characteristics were discovered first. Meanwhile, the combined method of Sen + M-K (Theil–Sen Median method and Mann-Kendall trend test) was conducted to simulate the trends of water fluctuation. Second, the hydrological parameters indicating water level fluctuation were established, and the relationship between these parameters and the area covered by aquatic vegetation in different sub-lakes was explored. The results were as follows. (1) The aquatic vegetation cover of the freely connected sub-lake Bang Lake was more susceptible to water level changes, while the partially controlled sub-lake Dahuchi Lake was relatively stable underwater level change. (2) The aquatic vegetation was patchily and sporadically distributed in years with low vegetation cover, while in the years with high vegetation cover, it was distributed in a ringlike pattern, spreading from the centre of the lake to the shore. (3) The aquatic vegetation cover of the freely connected sub-lake Bang Lake was more likely to be influenced by the water level fluctuation (WLF), while the aquatic vegetation cover of the partially controlled sub-lake Dahuchi Lake was more likely to be influenced by the flooding duration of 17 m water level (L17). The flooding duration of 19 m water level (L19) had a strong negative correlation with the predicted aquatic vegetation cover of both Bang Lake and Dahuchi Lake. It suggests that there was a certain degree of time lag in the effect of water level changes on the free connected sub-lakes, but there was no obvious time lag on the partially controlled sub-lakes. (4) The aquatic vegetation of the freely connected sub-lake Bang Lake were dominated by stabilization and slight improvement, while aquatic vegetation in the partially controlled sub-lake Dahuchi Lake were dominated by stabilization and significant degradation. This study can help to further understand the vegetation changes in hydro-ecological system with different hydrological connectivity and will provide a reference for lake management and conservation. 相似文献
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《生态学杂志》2025,44(2)
河口湿地植被具有较高的初级生产力;在全球气候变化减缓方面起着显著作用;水文连通性作为湿地生态过程的重要组成部分;深刻影响着河口湿地生态功能的稳定性。河口盐沼湿地植被碳汇能力对水文连通性变化的响应机制是目前国内外的研究热点。本文从河口湿地植被碳储量的评估方法、碳储量研究现状以及水文连通性的量化方法对全国范围内河口湿地开展的相关研究进行综述;比较各类方法的优缺点。河口湿地的水文连通性具有尺度差异性;本文从个体、群落和景观三个尺度上梳理了水文连通性对河口湿地植被碳汇能力的影响;明确具体的机理特征。未来关于河口盐沼湿地植被碳汇能力对水文连通性的响应研究应着重关注多尺度同步观测和多源数据融合分析的评估方法构建、多重胁迫下河口盐沼湿地水文连通性受阻与植被碳汇功能稳定性作用机制、基于水文连通性改造的河口盐沼湿地植被碳汇增汇保育技术。 相似文献
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Lumeng Xie Jiakai Liu Yi Li Peisheng Huang Matt Hipsey Mingxiang Zhang Zhenming Zhang 《Journal of Plant Ecology》2024,17(5):1
植物根系诱导的土壤大孔隙及其水文功能是揭示生态-水文相互作用的关键因素,也是区域生态保护和恢复的理论和实践基础,基于土壤水动力学的小尺度水文连通研究能够促进研究者对水文连通内涵的认知。本研究以黄河三角洲为例,基于X射线计算机断层扫描(CT)技术和恒定水头渗透实验,量化了不同植被群落土壤大孔隙特征及垂向水动力过程;利用Hydrus 1-D软件和Green–Ampt模型,估算了该地区均质土壤的垂向水动力特征;通过与入渗实验结果的比较,阐明了土壤大孔隙对土壤垂向水动力过程的影响,进一步揭示该地区的垂向水文连通性。结果表明,黄河三角洲地区土壤结构具有高度的空间异质性,土壤大孔隙体积数刺槐群落>碱蓬群落>柽柳群落,同时土壤大孔隙体积随土壤深度的增加而降低;土壤饱和导水率(Ks)与土壤容重(BD)呈负相关,与土壤大孔隙体积(V)、土壤通气量(SA)和最大持水量(MWC)呈正相关;土壤大孔隙体积能够显著提高土壤饱和导水率,促进水分快速运动。本研究所探讨的小尺度“植被-土壤-水文”协同作用机制,将为湿地垂向水文连通的恢复提供理论指导。 相似文献
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通过回顾黄河干流和河口湿地生态需水相关研究的发展历程及主要研究成果,从生态需水研究的研究对象及目标、研究内容、研究方法及应用等方面归纳总结了黄河干流和河口生态需水的研究现状和面临挑战。目前,有关黄河干流和河口湿地的生态需水方面的研究已取得一定的成果,对黄河流域生态需水基础理论基本规律的认识相对清晰,但对黄河干流和河口湿地生态系统认识的不足导致目前生态需水计算方法不统一,计算结果存在一定的误差,从而导致黄河生态需水在流域水资源配置与管理实践中难以达到预期结果。今后仍需在逐步积累的实测资料的基础上进行细化的生态需水研究,重点开展基于河流和湿地生态系统完整性的生态需水研究;基于生态-水文响应关系并综合其他保护目标的生态水文过程研究;还要考虑经济、社会、环境\"三赢\"的权衡以及未来水沙条件等因素的不确定性,寻求合理的能应用到实际水量配置方案中的生态需水量等。并将生态需水成果与黄河水量生态调度有效结合起来,在水量调度实践中予以论证。 相似文献