三峡库区河流生境质量评价

三峡水库建成蓄水后,库区流水生境的大幅度减少及垂直落差最高可达30 m的消落带的形成,使库区支流生境发生了剧烈变化,因此对库区河流生境质量评价十分必要。基于水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的河流生境评价指标体系,对三峡库区36条重要支流254个样点河段进行河流生境质量评价。结果表明,4.72%的样点河流生境质量处于优等,30.31%为良好等级,49.61%为一般等级,15.35%为较差等级,没有最差等级的样点。对于表征河流生境状况的水文情势、河流形态和河岸带生境3个类别,254个河段总体上河岸带生境状况最好,其次为水文情势,河流形态最差。从总体上来看,三峡库区支流生境质量是自然环境和人类活动相互作用的结果,其中河岸带植被状况、消落带宽度、人为干扰、河床底质状况、水文情势自然性等为主要的驱动因子。     

三峡库区河流生境质量评价

三峡水库建成蓄水后,库区流水生境的大幅度减少及垂直落差最高可达30 m的消落带的形成,使库区支流生境发生了剧烈变化,因此对库区河流生境质量评价十分必要。基于水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的河流生境评价指标体系,对三峡库区36条重要支流254个样点河段进行河流生境质量评价。结果表明,4.72%的样点河流生境质量处于优等,30.31%为良好等级,49.61%为一般等级,15.35%为较差等级,没有最差等级的样点。对于表征河流生境状况的水文情势、河流形态和河岸带生境3个类别,254个河段总体上河岸带生境状况最好,其次为水文情势,河流形态最差。从总体上来看,三峡库区支流生境质量是自然环境和人类活动相互作用的结果,其中河岸带植被状况、消落带宽度、人为干扰、河床底质状况、水文情势自然性等为主要的驱动因子。     

三峡水库河流生境评价指标体系构建及应用

三峡水库建成蓄水后,库区支流因水位调度导致河流生境发生了剧烈的变化,消落带的形成使库区河流具有同自然河流截然不同的河流生境,新形势下库区河流生境评价十分必要。国内外现有的评价指标体系及评价方法不能够很好地适应这种特殊生境状况,急需建立或改进并形成新的评价指标体系和评价方法。基于此,分析了大量国内外河流生境评价方法,根据大型水库影响下的库区河流的生态环境特点,构建了包括水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的库区河流生境评价指标体系,并利用层次分析法(主观赋权法)和熵值法(客观赋权法)结合组合赋权法计算得到了各指标权重。使用新建立的指标体系和方法,以三峡库区支流东溪河、黄金河、汝溪河为例,进行河流生境质量评价发现,52.6%的样点河流生境质量处于优等或良好等级;42.1%为一般等级;5.3%为较差等级;没有最差等级的样点。结果表明,该评价指标体系适合库区支流河流生境状况的特殊性,得到的评价结果能较直观的反应河流生境状况,且操作便捷,数据易获得,具有较强的科学性和可操作性。     

三峡库区不同水文类型支流大型底栖动物对蓄水的响应

为探究三峡水库修建对库区不同水文类型支流大型底栖动物的影响,于2015年7月和2016年1月对三峡水库四条支流的大型底栖动物进行调研,分别对周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区和长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区大型底栖动物群落结构进行比较研究,结果表明:⑴7月份三峡水库145米低水位时期共采集到底栖动物655头计59种(属),在受蓄水影响河段采集到底栖动物4种共40头,优势种为日本沼虾(占受蓄水影响区域的57.5%); 1月份三峡水库175米蓄水时期共采集到底栖动物1123头计69种(属),在受蓄水影响河段采集到16种238头,优势种为锯齿新米虾(占受蓄水影响区域的14.2%)。⑵周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区底栖动物密度、生物量和多样性指数无显著差异(P0.05);长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区之间底栖动物密度和Pielou均匀度指数无显著差异(P0.05),但非回水区底栖动物生物量显著高于回水区(P0.05),底栖动物多样性和丰富度极显著高于回水区(P0.01)。⑶7月份影响底栖动物分布的主要环境因子共6个,分别是水深、流速、硝态氮、溶解氧、水温和电导率; 1月份影响底栖动物分布的主要环境因子共7个,分别是水温、溶解氧、总磷、流速、深度、电导率和透明度。     

水电梯级开发对河流生境质量及纵向连通性影响评价——以五布河和藻渡河为例

河流物理生境是维持河流生物多样性及生态功能的关键因素。生境质量的好坏能反应河流健康的程度。以我国西南地区的五布河和藻渡河为例,采用河流生境调查方法(RHS)和树状水系连通性指数(DCI)定量评估水电梯级开发和水坝建设对河流物理生境质量和河流纵向连通性的影响。结果表明,水电梯级开发后,五布河干流未受水坝明显影响河段、库区河段、减水河段分别为20.48、43.34、18.09 km,占总长度的25.0%、52.9%、22.1%。藻渡河干流河口至双河口段未受水坝明显影响河段、库区河段、减水河段分别为58.61、8.28、18.99 km,占总长度的68.2%、9.6%、占22.1%。水电梯级开发后,五布河干流河流片段由26个增至29个,藻渡河干流河流片段由2个增至5个。两条河流纵向连通性分别降低了7.8%和38.0%。五布河坝下减水河段生境质量降低14.1%,库区河段生境质量变化不明显。藻渡河减水河段生境质量与近自然河段无显著差异;两座坝后式电站库区河段生境质量明显低于近自然河段。水电梯级开发对两条河流物理生境的影响与水坝位置选择、建坝前的自然阻隔数量与分布、河流地貌特征、水电资源开发方式等密切相关。     

三峡库区青干河峡谷鸳鸯越冬生境选择初探

从影响动物生境选择的水、食物、隐蔽物和干扰等因子对2010年11～12月在青干河首次发现的62只越冬鸳鸯新的越冬地环境进行了初步分析。结果表明:随着三峡水库蓄水至175m,长江支流青干河尾水段面积扩展及其他适宜水环境条件为越冬鸳鸯提供了良好生境;青干河及两岸分布的陆生植物及水生动植物为鸳鸯越冬提供了一定食物来源;两岸茂密的植被为鸳鸯陆上及水面的栖息提供了良好的隐蔽条件;人为干扰的负面影响较小成为鸳鸯越冬生境选择的重要因素。     

三峡水库消落带植被高程梯度分异及其对生境胁迫的响应

三峡水库蓄水运行形成的极端生境胁迫深刻改变了消落带植被结构和功能。在消落带横向断面高程梯度上,植被生境具有典型的空间异质性。选取三峡水库典型自然恢复消落带,通过野外调查和室内分析,揭示了消落带自然演替植被的群落构成、物种多样性和生物量随高程梯度的分异特征,系统分析了极端淹水、侵蚀-沉积、土壤环境等生境胁迫类型对消落带植被高程梯度分异的影响。结果表明：①研究消落带适生植被以草本为主,共有15科25种23属,其中禾本科种类较多,但单属单种、单优群落现象明显;一年生和多年生草本分别占52%和48%,且一年生草本多在消落带上部定居,多年生草本主要在消落带下部聚集。②物种多样性指数与高程呈正相关趋势,在145-150m范围内较低,在160-170m范围内较高。③植被生物量为199.68-1211.2g/m²,总体呈现随高程增加而显著增加的趋势;受多种生境因子的复合胁迫影响,生物量随高程存在局部波动。④水库水位变动形成淹水时长、出露时令、淹水强度等是影响消落带植被生物量高程梯度分异的主导因子;侵蚀/沉积过程改变土层厚度、根层土壤持水能力和肥力条件,对植被生长产生重要影响;土壤水分和氮是植被生长的限制性因子。因此,优势生境适宜性物种选育、土壤基质保育和植被格局功能优化是三峡水库消落带植被恢复和生态功能重建的重要任务。     

城镇化背景下河流生境评价——以深圳市为例

城镇化背景下，河流生态系统退化趋势明显，有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市，河流生境的调查研究十分匮乏。因此，为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素，对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点，于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法，从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标，构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明：深圳河流域河流生境质量总体较差，生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%；坪山河流域河流生境质量总体较好，生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异，短时间跨度内河流生境状况变化较小；两个流域河流生境状况差异显著，城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议，对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。     

在不同蓄水位下三峡库区春季水华特征及趋势分析

基于2004—2015年三峡库区支流春季水华的监测数据,开展了三峡库区不同蓄水位下春季水华特征及趋势分析。结果表明:总共有26条支流发生春季水华,香溪河为水华发生概率最高的支流。水华藻类优势种主要是硅藻和甲藻,甲藻水华出现的概率随着蓄水位的增加而增加,但是在持续几年175 m蓄水之后,甲藻水华出现的频率下降,硅藻水华出现的频率增加。在175 m蓄水之前,水华发生期藻类密度、叶绿素a含量及水体营养盐水平相对较低,此后都有了较高的提升,但是在持续几年175 m蓄水之后,藻类密度、叶绿素a浓度以及营养盐浓度都有下降趋势。对藻密度及叶绿素a含量与主要环境因子进行主成分分析(Principal components analysis)发现,藻密度和叶绿素a与总磷、总氮、高锰酸盐指数聚类一簇,藻密度、叶绿素a浓度与总磷、溶解氧、高锰酸盐指数显著正相关。在蓄水之后,三峡库区支流营养水平有所增加,随着蓄水位的增加,三峡库区支流断面的平均流速降低,在合适的温度下,三峡库区支流水华易发生。     

基于河流生境调查的东河河流生境评价

河流生境是河流生态系统的重要组成部分,是河流生物赖以生存的基础。以位于三峡库区腹心区域的典型山区河流东河为研究对象,采用河流生境调查(RHS)方法调查河流生境,选择河流生境质量评价指数(HQA)、河流生境退化指数(HMS)评估河流生境现状,分析生境质量和人为干扰的空间分布规律。结果表明,51个河段的HQA值介于24—66之间。29.4%河段的HQA为优,29.4%为良,23.5%为中,9.8%为较差,7.8%为差。从HMS看,7.8%的河段保持较自然状态,19.6%受到轻微的破坏,41.2%退化明显,27.5%退化严重,3.9%受到剧烈破坏。HQA与HMS存在显著的负相关关系。东河上、中、下游河段的HQA无明显差异,但HMS差异显著。从干扰来源看,东河上游和中游河流生境主要受引水式小水电、沿河公路、河道采砂影响。东河下游河流生境受高强度的土地开发(农业用地、建设用地),河道采砂,河堤、排污管、桥梁等水工构筑物的修建和三峡水库水位的波动影响。RHS评价结果能较直观地反映河流生境状况,以及导致河流生境质量衰退的原因。     

三峡水库运行期间原生动物群落的时空异质性

于2010年10月—2011年6月三峡水库正常运行周期内对库区干流原生动物进行调查,研究其空间分布及水库周期排蓄期间的变化。共检测到原生动物99种,蓄水后纤毛虫有增多的趋势。水库运行的不同阶段优势种不同,大致演变为:砂壳纤毛虫(蓄水期)—非砂壳类纤毛虫(高位运行期间)—有壳肉足虫(低位运行期间)。不同水域优势种也存在差异,从上游到下游特征指示种变化为:有壳肉足虫(变动回水区)—纤毛虫(湖泊区)。结果表明,三峡水库原生动物的分布具有明显的时空异质性(P0.05),影响原生动物时空分布的主要因素有透明度、温度、电导率和叶绿素a。原生动物平均密度为952.19个/L,平均生物量为8.14μg/L。蓄水期上游现存量高于下游,低位运行期间则低于下游。原生动物Marglef和Shannonn-Weiver多样性指数平均值分别为3.78和2.18,1月份最低,6月份最高。蓄水175 m后上游变动回水区原生动物具有较高的丰度。水库冬蓄夏排的运行模式模糊了河流本身的季节变化,使原生动物的种类和现存量更多的受水库水动力学的影响,使水体理化因子和水文特征呈现明显的时空差异,最终形成原生动物种群的时空异质性分布。     

蓄水对三峡库区重庆段长江干流浮游植物群落结构的影响

为了分析三峡库区长江干流重庆段因蓄水产生的三类不同水体(自然河流型、过渡型、类湖泊型)对浮游植物的影响,分别于不同季节和蓄水期对水体浮游植物进行了群落调查,结果显示各群落指标仍呈现亚热带河流型水库的季节变化趋势:春季绿藻、隐藻占优势,夏季蓝藻所占比例增加,冬季硅藻占绝对优势,但不同类型水体对季节的响应程度不同:(1)2010年3月春季调查期间绿藻的优势种的优势度以及所占比例均呈现随水体类型改变逐渐增加趋势,并在类湖泊型水体中达到最大(优势度0.62、所占比例达67.8%),而夏秋季(9月蓄水前)蓝藻的优势种数、优势度、藻密度以及所占比例也存在同样的变化,2009年9月蓝藻所占比例由河流型水体的8.5%增加到类湖泊型水体的52.6%,到2010年9月类湖泊型水体蓝藻比例甚至达到63.8%。冬季蓄水期间(2010年1月),硅藻占绝对优势,但绿藻在类湖泊型水体中的比例要大于其他两类型水体。(2)Shannon-Wiener指数平均值为2.43,总体呈现出河流型水体>过渡型水体>类湖泊型水体,类湖泊型水体多样性指数夏秋季>冬季>春季,而自然河流型和过渡型水体冬季多样性指数低于其他季节。     

三峡水库支流拟多甲藻水华的形成机制

三峡水库支流的拟多甲藻水华发生已成为近年的常态,但是其发生机制依然不清楚。2009年到2011年期间,对拟多甲藻水华频发的童庄河回水区进行重点监测,并扩展到三峡水库长江干流及26条支流未淹没区和回水区浮游植物的四季调查。结果表明,四季调查中,拟多甲藻出现率、平均密度、最大密度和最大优势度,4月最高,相同季节,回水区最高。2—4月,童庄河回水区各点拟多甲藻密度均为升高到下降变化,最高密度自上游至下游大幅下降。2010年,拟多甲藻水华于2月最先在童庄河回水区上游出现,逐步向中下游发展,维持一定规模和时间后消退。与此同时,长江干流拟多甲藻出现率、密度和最大优势度大幅低于童庄河回水区。童庄河回水区发生(2005年、2007年和2010年)比不发生(2009年)拟多甲藻水华年份,三峡水库1—3月日出库流量(平均值4489.9—5623.3 m3/s)较小、1—2月水位日变幅(平均值0.148 m、0.246 m)和2月水位日升降(平均值-0.223 m)较大。研究认为,藻类在适宜水温时形成水华,2—4月支流回水区水温适宜、氮磷含量满足甲藻营养能力和生活习性需要。拟多甲藻能否形成水华,首先取决于回水区上游是否存在满足要求的水动力条件。其次,三峡水库出库流量、水位波动等水文条件,通过改变回水区上游水动力条件和回水区流速,影响水华能否形成及形成时间、程度、范围和维持时间。由于尺度效应不同,三峡水库相同水文条件对不同位置支流拟多甲藻水华形成的影响不一样。     

三峡水库秭归段消落带植物群落特征及其与环境因子的关系

消落带植被群落特征及物种多样性的研究一直是植物生态学和恢复生态学研究的热点。三峡水库的运行对消落带生态系统造成了极大的影响,如引起绝大部分河岸带土著植物消失、生物多样性降低以及土壤侵蚀严重等一系列生态学问题。研究消落带植物群落特征及其影响机制,旨在丰富消落带新生湿地生态学研究内容,为消落带植被的恢复、湿地保护和管理提供科学依据。通过对三峡水库秭归段香溪河与童庄河陡坡消落带植物群落及其环境因子的实地调查,并结合双向聚类分析及典范对应分析(CCA),研究了三峡水库消落带植物群落特征、物种多样性及其与环境因子之间的关系。结果表明:(1)在三峡水库秭归段消落带共发现维管植物34种,隶属于15科32属,其中菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)种类数较多,为优势物种,植物群落组成以草本植物为主,一年生和多年生草本植物为23种和11种,分别占67.65%和32.35%,一年生植物占绝对优势;(2)随海拔升高,物种数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度从低海拔到高海拔随着海拔的增加而升高,而Simpson优势度指数指数从低海拔到高海拔呈下降趋势;(3)双向聚类显示消落带...     

三峡正常蓄水后长江口叶绿素a和溶解氧变化及其成因

根据2010年8月、10月和2011年5月的现场监测数据,对长江口水域在三峡水库175m试验蓄水实施后一个水文年中叶绿素a和溶解氧(DO)的分布特征及其影响因素进行分析。结果表明,叶绿素a平面分布夏季有两个高值中心,春季有一个高值中心;在口门北缘夏季表层叶绿素浓度值最高。垂向上,夏季叶绿素a浓度表层和底层高;春季和秋季叶绿素a浓度中层高。夏季表层和底层DO浓度相差较大,秋季和春季表、底层DO浓度分布比较均匀;整体上秋季和春季的DO浓度高于夏季。工程蓄水后DO低值区和叶绿素a峰值区向口门内位移,对生态系统结构将产生影响。     

水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临高水位落差、反季节消落等环境因素的胁迫。菖蒲和石菖蒲是库区常见的两种湿生植物,探讨它们在泥沙水体中的生长发育,有利于为三峡库区消落带植被恢复的物种选择提供科学依据。用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90NTU的浑浊水体,8月将菖蒲(Acorus calamus L.)和石菖蒲(Acorus tatarinowii S.)植株分别种植于上述水体中,翌年4月统计植株的萌发数、叶长、叶宽、叶片数,利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定叶片的快速光响应曲线。结果表明,各浊度组植株的萌发率与对照组相同,30NTU组石菖蒲和菖蒲的植株数显著多于对照组,且石菖蒲的植株数随水体浊度增加呈增多趋势,而菖蒲的植株数呈相反趋势。石菖蒲和菖蒲30NTU组植株的叶长、叶宽以及总叶片数、总叶长均显著大于对照组;石菖蒲60NTU组和90NTU组植株的叶长、叶宽和总叶长显著小于对照组(P<0.05),而菖蒲60NTU组的叶长、叶宽和叶片数显著大于对照组(P<0.01),90NTU组植株的叶长、叶宽和叶片数与对照组无显著差异(P>0.05),且菖蒲60NTU组和90NTU组植株的总叶片数和总叶长均显著低于对照组(P<0.01)。由快速光响应曲线可知,在较高光强照射下各浊度组植株的光化学荧光淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)和相对电子传递速率(rETR)均显著降低,但在低光下各浊度组植株的qP、qN和rETR均显著高于对照组,且菖蒲对低光的耐受范围大于石菖蒲。因而,菖蒲和石菖蒲均能长期生长于浅(0.9m)的悬浮泥沙水体中,具有一定的耐淹能力。