水电开发对河岸植被影响研究进展

河岸植被是河流生态系统的重要组成部分, 在维持河流生态系统完整性和河岸生物多样性保护方面具有重要作用。目前, 水电开发影响下河岸植被的物种组成、多样性、种间关联等几方面日益受到关注, 是河流生态学研究中的重要热点。文章阐述了水电开发后河流水文、河岸生境、繁殖体扩散、外来物种入侵等影响下河岸植被的响应机制。探讨了河岸植被与生态环境的相关性, 提出了今后河岸植被与水电开发相互作用机制, 及水电开发的正负生态效应综合影响研究。     

青藏高原沙柳河流域自然径流驱动的流域生物信息流量化特征——以环境微生物为指标

物质流、能量流、信息流是生态系统过程研究中的三大主题。然而，在流域生态学研究中，有关信息流的研究一直缺位。为了推动流域信息流研究，从生物信息流切入，提出"流域生物信息流"概念，将其定义为"生物信息依托于流域生态系统过程在不同空间和系统之间进行传递、交流、作用、反馈的路径、过程与控制"，并将其研究内容拟定为主要关注于水陆间、干支流间、上下游间、不同生态斑块间的流域生物信息流及其周期性节律和趋势性变迁，以及地貌、水文、人类活动等对这些生物信息流的影响等。然后，以青藏高原上青海湖重要入湖河流--沙柳河的河流水体微生物和岸带土壤微生物为研究对象，利用环境DNA技术，对沙柳河流域的自然径流驱动的流域生物信息流进行量化研究。结果表明（1）岸带土壤到水体的流域生物信息流主要由地表表面流、地下潜流等驱动，并受环境过滤效应影响，其输移效率降雨天约为62.76%、晴天约为44.16%，其中输移能力降雨天约为68.49%、晴天约为56.82%，环境过滤效应降雨天约为8.38%、晴天约为22.28%；（2）水体上游到下游的流域生物信息流主要由河川径流驱动，并受衰减效应影响，其基础综合输移效率约为97.41%/km，其中径流输移能力约为99.42%/km，无效流域生物信息流占比约为43.46%，无效流域生物信息流的半衰距离约为14.52 km；（3）降雨通过增加地表表面流等的冲蚀搬运能力并削弱环境过滤效应，促使岸带土壤到水体的流域生物信息流输移能力和输移效率增大；（4）流域生物信息流的输入在一定程度上增加了输入地的可检出生物多样性，但这种增加对于流水生态系统来讲是非累积的。     

河岸带生态系统植被与土壤对水文变化的响应研究进展

河岸带的植被与土壤是生态系统重要组成部分,对于维持河岸带的生态健康、生态系统服务与可持续性具有至关重要的作用。水文变化是河岸带生态系统的首要干扰因子,系统总结了水文变化对河岸带植被的特征以及植被形态、群落分布、繁殖、生存策略的影响,并阐述了河岸带水文和植被对土壤氮磷迁移转化的影响机制。根系作为土壤与植物地上部分之间物质、能量流动与信号传导的关键纽带,目前对根系的研究还较欠缺,需要加强水文变化对河岸带湿地植物根系形态、结构、功能特征的影响机理研究,以及湿地植物对水文变化的适应机制和耐受阈值方面的探究。在微观方面,应加强水文变化与植被等多因素耦合对土壤氮磷迁移转化过程的机理研究。河流形态和土壤的多样性决定着河岸带水文作用特征的复杂性,今后需注重河岸带个性特征与水文响应的关系研究。河岸带是横向的水陆生态过渡带和河流上下游的纵向生态廊道,亟需综合考虑和模拟流域土壤、植被与水文、人类活动之间的耦合关系,预测未来气候与社会经济情境下的河岸带生态系统演变规律,为河岸带生态系统的生态调节、生物多样性保护与生态恢复等提供理论依据与技术支撑。     

森林植被变化（采伐）对小流域水文化学循环过程的影响

森林不仅调节流域的水文循环过程而且对流域的生物化学循环过程也产生重要的影响.森林流域通过林冠层截留、地被物层过滤、土壤入渗以及河岸植被缓冲带等环节,对降雨径流中的泥沙、有机物、污染物质进行有效的过滤、吸收和净化,从而达到改善水质的目的.回顾了国内外森林植被变化对小流域水文化学循环的影响研究,尤其是森林经营活动如采伐等对流域的河流水温、悬移质泥沙含量、溶解养分等方面的影响.多数研究认为森林采伐方式不同河流水温受影响程度不同;溶解养分与森林采伐的方式、地点及采伐流域的类型密切相关.特别指出河岸植被缓冲带在森林流域水质保护中的重要性,它的存在可以维持河流水温、有效防止和降低地表径流中携带的泥沙、污染物、有机质等进入河流,从而达到保护水质的目的.目前,我国在森林植被变化对流域水文化学循环影响领域的研究还主要侧重于森林减少泥沙效应方面,在森林的水质保护效应方面,多数的报道都集中在森林生态系统各要素(如林冠、地被物、森林土壤等)对大气降水化学物质输入的影响,而对小流域尺度森林植被变化(如采伐)对水文化学循环影响方面的研究开展得还很少.     

河流岸带湿地沉积物重金属分布对植被物种多样性和底栖动物群落特征的影响

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系。结果表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游。湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游。滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性。大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义。     

漓江滨岸草带对径流泥沙的拦截效果

位于污染源和受纳水体之间的滨岸带对径流泥沙的过滤作用已经得到广泛认可,滨岸植被的存在能降低径流流速,增加土壤入渗,延缓产流时间,促使径流中的悬浮物质得到沉积。而关于漓江滨岸草带过滤作用的相关定量研究和应用尚未见报道。为探索影响草带过滤效果的影响因素,在广西漓江滨岸带内按不同植被条件、不同带宽布设6个试验小区,通过小区放水试验测定滨岸草带对径流泥沙的拦截效果。结果表明:草带能有效拦截径流悬浮物,对径流、泥沙的拦截率分别达到66%和68%,当草带宽度增加到10m时拦截率均达90%。带宽是影响径流泥沙拦截的主导因素。植被条件是影响拦截效果的又一重要因素,而初始含水量和入流泥沙浓度对拦截效果的影响较小。同一草带对泥沙的拦截效果优于径流的拦截效果,且二者之间存在密切的线性关系。     

湿地水文连通影响因素及生态效应研究进展

水文连通是湿地生态过程的主要非生物驱动因子之一, 对湿地生态保护起着重要作用。在高强度人类活动和自然条件变化双重作用下, 湿地水文连通性发生显著变化, 对湿地生物多样性及物质循环产生影响, 导致一系列生态环境问题。充分认识湿地水文连通的主要影响因素: 植物因子、气候变化、人类活动及其生态效应机制将有助于维持湿地生态系统的稳定性。针对影响因素提出相应调控措施, 对湿地修复起到积极作用。     

河岸带生态系统退化机制及其恢复研究进展

恢复和重建自然和人为干扰导致的退化河岸带生态系统是目前恢复生态学、流域生态学等学科研究的重要内容之一．对河岸带生态系统的干扰表现在河流水文特征改变、河岸带直接干扰和流域尺度干扰3个方面,分别具有不同的影响机制．河流水文特征改变通过改变河岸土壤湿度、氧化还原电位、生物生存环境以及沉积物传输规律对河岸带生态系统产生影响;河岸带直接干扰通过人类活动及外来物种入侵而直接影响河岸带植被多样性;流域尺度干扰则主要表现在河道刷深、河道淤积、河岸带地下水位降低和河流冲刷过程改变等．河岸带生态恢复评价对象包括河岸带生态系统各要素,评价指标已从单一的生态指标转向综合性指标．河岸带生态恢复应在景观或者流域尺度上进行考虑,识别对其影响的生物和物理过程以及导致其退化的干扰因子,通过植被重建与水文调控来进行．扩展研究尺度和研究对象及采用多学科的研究方法将是今后相关研究中的重要问题．     

珠江三角洲水生态调节功能分析及其价值评价

随着经济的飞速发展和人口的急剧增长, 由于珠江三角洲水资源过度开发, 导致水生态系统功能下降。在对水生态系统服务功能分类的基础上, 提出了珠江三角洲水生态系统调节功能主要包括水文调节(洪水调蓄)、河流输沙、土壤保持、水质净化、水资源积蓄与调节、生物栖息地功能, 应用替代工程法、替代花费法、机会成本法等, 结合数据的可获得性, 对珠江三角洲水生态调节功能进行评价。评价结果表明, 珠江三角洲水生态系统调节功能总价值为 179.07 亿元, 各种功能的价值量排序为水资源积蓄与调节>水质净化功能>生物栖息地功能>河流输沙功能>水文调节(洪水调蓄)>土壤保持功能, 经进一步分析其核心功能是水资源积蓄与调节功能, 因此, 在河流管理中既要考虑发挥其核心功能, 又要保证其他功能的支持作用得以实现。     

近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用变化及生态系统服务价值

滨岸缓冲带作为湖泊生态系统的重要组成部分,研究其土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）对维持湖泊水安全和生物多样性具有重要意义。基于1988-2018年间7期Landsat遥感卫星影像数据,采用土地利用相关分析、ESV当量因子估算等方法,深入分析了鄱阳湖滨岸缓冲带近30年土地利用时空演变特征及ESV变化。结果表明：（1）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用类型逐渐形成了以耕地为主导,林地、草地、水域、建设用地等主要地类占比相对均衡的格局。耕地面积明显增加,增幅为21.48%;建设用地和林地面积增幅分别为542.90%和326.23%,耕地、水域、草地是二者面积增加的主要来源;草地面积出现明显减少,幅度达66.79%,主要转变为林地、耕地和水域;水域和未利用地面积出现小幅减少。研究区内,南昌县综合土地利用动态度以1.81%高于其他11个区（县）,土地利用较其他区（县）出现更大的变化。（2）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带生态系统服务价值总体呈现先上升后下降的趋势,总损失25.54亿元,降幅为24.18%;各类ESV的变化趋势与各土地利用类型面积变化的趋势相似,其中水文调节为研究区内最主要的生态服务功能,占总ESV的66.03%。（3）水域和草地对ESV变化的贡献率最大,是鄱阳湖滨岸缓冲带ESV变化的主要影响因素;水域面积减少是导致滨岸缓冲带ESV下降的主要原因。总体而言,修复和保护滨岸缓冲带内的水域和草地对维持鄱阳湖生态系统生物多样性和服务功能具有重要作用,对周边乃至长江中下游地区的生态环境保护亦具有重要意义。     

亚高山森林生态系统过程研究进展

亚高山森林是以冷、云杉属为建群种或优势种的暗针叶林为主体的森林植被。亚高山森林在庇护邻近脆弱生态系统、保育生物多样性、涵养水源、碳吸存和指示全球气候变化等方面具有十分重要且不可替代的作用和地位,其多样化的植被和土壤组合为研究生态系统过程提供了天然的实验室。亚高山森林的群落演替与更新、生物多样性保育、水文生态过程、生物元素的生物地球化学循环以及亚高山森林生态过程对气候变化的响应等研究已取得了明显的进展。但有关全球变化条件下的亚高山森林土壤生物多样性和冬季生态学过程等研究明显不足。全球气候变化背景下的冬季生态学过程、极端灾害事件对亚高山森林生态系统过程的影响、亚高山森林生物多样性的保育机制、亚高山森林土壤生物多样性与生态系统过程的耦合机制等可能是未来研究的前沿科学问题。     

中国森林生态系统地表径流调节特征

径流调节是森林生态系统重要生态服务功能之一,包含着大气、水分、植被和土壤等生物物理过程,其变化将直接影响区域气候水文、植被和土壤等状况,是区域生态系统状况的重要指示器。在区域尺度上评估森林生态系统地表径流特征,对于科学认识和合理保护森林生态系统水源涵养功能具有重要意义。以森林生态系统定位监测数据为基础,探讨地表径流与降水,径流系数与植被的关系,建立径流系数与植被的回归方程,分析全国森林生态系统地表径流调节特征。结果表明:(1)各森林类型地表径流与降水相关性显著,其对地表径流的影响为37%—76%。此外,径流系数与植被也显著相关,其对径流系数的解释能力为27%—47%。(2)基于植被覆盖数据,通过植被与径流系数回归方程估算全国森林生态系统的地表径流调节特征。全国各森林生态系统径流调节能力存在差异,强弱顺序为:落叶针叶林落叶阔叶林针阔混交林常绿针叶林常绿阔叶林。     

长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素:基于子流域尺度分析

水文调节服务是流域生态系统所提供的重要服务之一,认识流域生态系统水文调节服务空间变异规律及其驱动力,对于流域生态系统保护与恢复、合理开发利用水资源具有重要意义。以洪涝灾害频发的长江流域为对象,运用变异系数法和多元统计方法,在子流域尺度上研究了长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素。结果表明,长江流域子流域生态系统水文调节服务呈现出明显的空间异质性,水利工程密集、自然植被覆盖率高达71%的金沙江和汉江水系各子流域水文调节服务最强,降雨与径流变异系数差为0.477;农田和人口密集的嘉陵江水系各子流域水文调节服务最弱,降雨与径流变异系数差为-0.474,其他子流域水文调节服务作用不明显。影响水文调节服务的主要因素是:水库库容、自然植被面积比例、农田面积比例、单位面积人口数,其中:水库库容和自然植被面积比例对水文调节服务具有正向促进作用,农田面积比例和单位面积人口对水文调节服务的作用正好相反。水库库容对子流域生态系统水文调节服务空间异质性的贡献最大(58.85%)。上述结果有助于科学认识长江流域生态系统水文调节服务空间分异规律,可为制定不同子流域生态保护与恢复措施、提升子流域生态系统水文调节服务提供科学依据。     

塘生态系统结构与功能的研究进展

塘是陆地上常见的一类极小型静水水体,具有面积小、水体浅、数量多、分布广等特点,是陆域淡水生态系统重要组成部分。由于空间上不易识别,其在生态系统中的功能往往被忽视。本研究对塘系统的国内外研究进展进行综述,明确了塘的基本概念,论述了塘系统的非生物要素、生物要素及环境关系,基于塘生态功能的探讨,提出:(1)塘系统物质循环率高,常利用氧化塘净化水体,在全球陆地系统碳、氮循环中具有潜在作用;(2)塘群系统是重要的生物生境,在维持区域生物多样性方面具有重要意义,种-面积关系、生境异质性以及相邻生态系统特点被认为是塘生态系统中生物多样性的主要驱动因素;(3)作为地表洼地系统,塘具有水源涵养与水土保持功能,在雨水收集、泥沙拦截等方面发挥重要作用。基于此,本研究提出了未来研究需重视的3个方面:变化环境下的塘系统生物地球化学循环特征;生物多样性本底数据积累与维持机制;水源涵养与水土保持功能在生态修复工程中的应用。塘生态系统可作为应对未来环境变化的重要生态系统。     

城市化对流域生态水文过程的影响研究综述

了解流域水文过程(水量和水质)是流域综合管理的基础。城市化引起的生态环境问题已成为目前和未来一段相当长的时期内人类社会面临的重大问题。然而,城市化(土地利用/覆被变化、新污染物产生)、水文(降水、入渗、蒸散、径流过程)和生态系统服务(产水服务、调节气候、土壤保持、初级生产力、维持生物多样性等)在不同时空尺度之间的相互作用还存在知识空白。从城市化对流域生态系统结构和功能的影响、城市化对地表能量平衡与水量平衡的影响、城市化对水质和水生生物的影响、以及城市土地利用/覆被变化的大气环境效应等多方面系统总结了城市化影响流域生态水文过程的研究进展。研究发现,城市"热岛"、"干岛"、暴雨径流引起的城市内涝、水污染等环境现象都与生态水文过程密切相关。强调现代城市规划需要遵循生态水文学规律,从全流域生态系统角度认识近年来新出现的不同尺度的城市环境效应。城市最佳管理措施应以流域为单元实施,以调节土地利用/覆被、保护湿地(包括自然与人工湿地)为手段,充分发挥自然生态系统调节功能(如植被蒸散和净化水质)。未来城市生态水文学应围绕"低影响开发"以及"基于自然的解决方案"等城市流域管理措施,在稳定城市小气候、缓解洪涝干旱等极端水文气象灾害风险以及减轻城市水污染等方面开展多尺度综合研究。     

放牧牲畜粪便降解及其对草地土壤养分动态的影响研究进展

放牧牲畜粪便沉积是影响草地土壤养分动态的重要途径之一,粪便降解过程调控着其养分返还效率,从而可能对草地土壤养分平衡和植被生长的养分供应等产生重要影响。针对放牧牲畜排粪行为特性、牲畜粪便的物质组成及其降解过程、以及粪便养分归还对土壤养分动态的影响等进行了系统论述,阐明了牲畜粪便降解与其养分迁移转化的关系,以及粪便养分输入对放牧草地生态系统养分生物地球化学循环的影响效应和可能的作用机制,以期为加深对牲畜粪便降解的养分动态变化过程的认知和厘清粪便-植物-土壤体系养分迁移和转化的影响机制积累理论基础,进而为优化牲畜粪便管理模式、维持土壤养分平衡和促进草地生态系统的健康协调和可持续发展提供科学依据。     

流域径流泥沙对多尺度植被变化响应研究进展

植被变化与流域水文过程构成一个反馈调节系统,是目前生态水文学研究的重点对象.由于植被自身的生长发育以及受自然因素和人为干扰的作用,植被变化具有多尺度性;由于受流域水文环境的异质性和水文通量的变化性的影响,流域水文过程也同样具有多尺度性.因此,只有通过对不同尺度生态水文过程分析,才能揭示流域径流泥沙对植被变化的响应机理.从不同时空尺度回顾了植被生长、植被演替、植被分布格局变化、造林以及森林经营措施等对流域径流泥沙影响的主要研究成果;概括了目前研究采用的3种主要方法,即植被变化对坡面水流动力学影响的实验室模拟、坡面尺度和流域尺度野外对比观测实验以及水文生态模型模拟方法;分析了植被变化与径流泥沙响应研究要考虑的尺度问题,从小区尺度上推至流域尺度或区域尺度时应考虑不同的生物物理控制过程.研究认为,要确切理解植被与径流泥沙在不同时空尺度的相互作用,必须以等级生态系统的观点为基础,有效结合生态水文与景观生态的理论,从地质-生态-水文构成的反馈调节入手,系统地理解植被变化与径流泥沙等水分养分之间的联系及反馈机制,建立尺度转换的基础.同时,作为有效的研究工具,今后水文模型的发展应更加注重耦合植被生理生态过程以及景观生态过程,从流域径流泥沙对多尺度植被变化水文响应的过程与机制入手,为植被恢复与重建、改善流域水资源状况和流域生态环境奠定基础.     

大型水生植物在维持水生态系统健康中的作用

大型水生植物对维持水生态系统的健康非常重要。水生植物通过为水生动物和微生物提供食物和栖息地、对进入水体的径流进行拦截、过滤和吸附、从水体和沉积物中吸收氮、磷和重金属元素等污染物、进行光合作用为水生态系统提供氧气、化感作用抑制藻类生长等途径维持水体生态系统的健康发展。认识到水生植物是水生态系统的重要组成部分, 又是水生态系统健康的一项重要指标, 对水生态健康的维持、水资源的保护和永续利用具有重要的意义。     

森林对水文过程影响研究进展

根据森林对水文过程的影响,森林水文学研究可以分为3个相互关联的方面：森林植被变化影响水量和水质定位试验研究;森林植被变化对水文循环机制的影响;旨在为资源管理和工程建设提供决策依据的基于物理过程分布式参数森林水文模型开发,定位试验研究不仅可以为森林水文模型参数化提供第一手资料,同时也可以揭示森林植被影响径流形成机制和进行径流成份的分割,径流形成机机制的研究则有助于改善基于物理过程模型的开发,模型研究反过来又可以为改进试验研究和径流形成机制研究提供指导。本文对以上3个方面的国内外研究进展进行了较为系统的概括。     

水生态服务功能分析及其间接价值评价

水生态系统服务功能是指水生态系统及其生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。它不仅是人类社会经济的基础资源 ,还维持了人类赖以生存与发展的生态环境条件。根据水生态系统提供服务的机制、类型和效用 ,把水生态系统的服务功能划分为提供产品、调节功能、文化功能和生命支持功能四大类。水生态系统提供的产品主要包括人类生活及生产用水、水力发电、内陆航运、水产品生产、基因资源等 ;调节功能主要包括水文调节、河流输送、侵蚀控制、水质净化、空气净化、区域气候调节等 ;文化功能主要包括文化多样性、教育价值、灵感启发、美学价值、文化遗产价值、娱乐和生态旅游价值等 ;支持功能是上述服务功能产生的基础 ,其对人类的影响是间接的并且需要经过很长时间才能显现出来。评价中 ,将我国陆地水生态系统分为河流、水库、湖泊、沼泽四个类型 ,结合基础数据的可获得性 ,建立了由调蓄洪水、疏通河道、水资源蓄积、土壤持留、净化环境、固定碳、提供生境、休闲娱乐 8项功能构成的水生态系统间接价值评价指标体系并进行了初步的评价与估算 ,结果表明其总的价值为 6 0 38.78× 10 8元 ,相当于供水、发电、航运、水产品生产等水生态系统提供的直接使用价值的 1.6倍