鄱阳湖不同水文连通性子湖水生植被覆盖度对年际水位变化的响应

水位变化是影响水生植被生长的主控环境因子,研究其对不同水文管控模式子湖的水生植被覆盖度的影响具有重要的现实意义。本研究基于谷歌地球引擎(GEE)遥感云计算平台,以鄱阳湖自由连通子湖蚌湖、局部控制子湖大湖池为研究对象,采用像元二分法估算2000—2019年间水生植被生长期的植被覆盖度并分析其时空分异特征,运用Sen+M-K相结合的方法对其变化趋势进行模拟分析,构建水位波动参数集,分析研究期间水位变化特征,探讨不同水文连通性子湖各水文参数与水生植被覆盖面积的关系。结果表明: 蚌湖的水生植被覆盖度更易受水位变化的影响,大湖池更稳定。在植被覆盖度较低的年份,水生植被呈斑状零星分布,较高的年份则呈环带状分布,且植被覆盖度由湖心至湖岸逐渐升高。蚌湖的水生植被覆盖度更易受水位波动率的影响,而大湖池的水生植被覆盖度更易受17 m特征水位水淹时长的影响。19 m特征水位水淹时长与蚌湖和大湖池的水生植被覆盖度均有很强的负相关性。蚌湖的水生植被变化趋势以稳定不变或轻微改善为主,而大湖池的水生植被变化趋势以稳定不变或显著退化为主。本研究有助于进一步了解不同水文连通性湖泊的水文生态系统动力学的变化及其对生态系统结构和功能的影响,可为湖泊的管理和保护提供参考。     

沉积硅藻揭示的历史时期水生植被信息以梁子湖为例

水生植被是浅水湖泊生态系统最重要的生态特征之一, 了解其群落历史演化特征, 对生态退化湖泊的修复有着重要指导意义。研究选择长江中下游地区代表性草型湖泊梁子湖, 基于梁子湖沉积岩芯210Pb/137Cs测年、沉积硅藻序列和梁子湖长期水生植被监测记录, 探讨利用沉积硅藻记录来重建该湖历史时期水生植被演替特征的可行性。研究结果表明: 梁子湖沉积硅藻记录对历史时期水生植被的演替有较好的反映; 基于此, 对梁子湖过去近200年的水生植被覆盖度进行了重建; 与湖泊流域历史环境信息的对比分析表明洪水是影响该湖水生植被发育的一个重要因素。研究结果证实了在浅水湖泊中, 沉积硅藻可揭示历史水生植被的信息, 并为该湖的水生植被保护提供科学依据, 同时对该区富营养湖泊的生态修复有重要的指导价值。       

湖泊最低生态水位计算方法

研究湖泊最低生态水位的计算方法 ,对解决我国湖泊生态退化问题具有重要现实意义。针对我国湖泊生态资料缺乏的情况 ,提出 3种确定湖泊最低生态水位的方法。认为湖泊天然生态系统已经适应了天然多年最低水位 ,据此提出利用湖泊多年天然水位资料确定湖泊最低生态水位的方法——天然水位资料法 .认为要使湖泊生态系统不出现严重退化 ,必须使湖泊水文和地形子系统不严重退化 ,据此提出湖泊形态分析法 .从生物对生存空间的最小需求角度 ,以鱼类为指示生物 ,提出生物最小空间需求法。采用上述 3种方法计算了南四湖最低生态水位。计算结果表明 ,南四湖上级湖最低生态水位的范围为 32 .75～ 33.2 5 m,平均值为 33m;下级湖最低生态水位范围 31.2 5～ 31.75 m,平均值为 31.38m。上下两湖最小生态水位相应湖面面积之和为 5 93～86 0 km2 ,平均水位相应面积之和 70 8km2 ,占 195 3～ 1979年多年平均湖面面积 12 2 5 km2 的 5 8%。从保护南四湖自然保护区的角度看 ,确定的最低生态水位合理     

东湖围隔（栏）中的植被恢复对水中氮的影响

利用大型围隔研究自然水体的某些生态过程具有真实准确、易于控制等优点 ,2 0世纪 80年代以来 ,国内陆续开展了一些研究[1～ 4 ] 。水体富营养化是目前我国湖泊存在的普遍问题 ,恢复水生植被可有效改善水质 ,减轻富营养化程度。武汉东湖(Ｅ114°2 3’ ,Ｎ30°33’)是一个典型的浅水城郊湖泊 ,已严重富营养化 ,为重建其水生植被 ,恢复其良性生态系统 ,在东湖建立了两个大型围隔和一个围栏 ,对其中的水生植被恢复及水质变化等方面进行了定位研究 ,旨在为重建和优化东湖水生植被 ,改善其水质提供借鉴。1　研究方法实验区位于东湖的汤林湖区。设…     

引江济湖的主要目的不是稀释污染物,而是修复自然水文节律及自净能力

引水(江河等)济湖是常提的湖泊富营养化治理措施, 但实际效果十分有限。围绕“如何科学实施江湖连通”这个问题, 文章首先通过案例分析和模型模拟, 指出引水冲释的效果取决于是否有足够的低磷源水, 而这个条件往往难以满足。然后, 比较阻隔湖泊与通江湖泊的水质, 分析总结长江通江湖泊水质良好的机制, 即自然水位波动利于水生植被发育、湖滨带季节性变浅和干涸利于分解吸附污染物、湖水泥沙多且流动导致浮游藻类对营养的利用效率下降、生态复杂性较高, 指出江河与湖泊的连通工程应以修复自由水文连通和自然水位波动为主要目的, 从而增强湖泊自净能力, 并给出实施建议。文章对国内外引水济湖工程进行了系统综述, 提出了科学的新连通模式, 对有效实施江河与湖泊的连通工程具有重要指导价值。     

武汉月湖水生植被重建的实践与启示

通过生物操纵、浮水植物和植物浮岛原位净化、岸边人工湿地净化和科学种植等措施,2－3年内,在长江中游地区、面积为0.66km2、水质为劣Ⅴ类的重富营养湖泊武汉月湖重建了以菹草和伊乐藻为优势种的沉水植物先锋群落,2005年春季的沉水植物盖度达到45％,提高了透明度。利用水位低、透明度相对高的冬季种植伊乐藻、菹草等适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。重污染水体过低的透明度是重建沉水植被的主要限制因子,在低水位或较高透明度时期,水生植物可以耐受相对较高的污染负荷,并且在有条件降低水位时,会大大提高重建沉水植被的成功率。重建并保持长期稳定的水生植被必须截污,并把营养盐浓度削减到一定范围内。水生植被重建初期是最脆弱的时期,水位、污染负荷等生态因子的较大波动很容易破坏植物群落,在这一时期要尽量保持关键因子的稳定,注意控制浮萍的扩张,使形成的生态系统逐步走向成熟。清除鱼类对提高水的透明度有重要作用,但必须伴随着水生植被的恢复或重建才能维持长久的良好效果。     

长江中下游湖泊水生植被调查方法

我国湖泊成因多种多样,不同成因湖泊水生植被调查方法不尽相同。文中总结了前人的研究成果,从湖泊水生植被的描述与分析、取样技术等方面提出了长江中下游湖泊水生植被调查方法。     

高密度网围养鱼对水生植被的影响及生态对策探讨

研究了东太湖高密度网围养鱼实验区周围水生植被退化情况,影响范围半径＞６００ｍ,在中心带优势种微齿眼子菜为黑藻、金鱼藻和穗花狐尾藻所代替,并引起水绵严重发生,丧失了饲料生产能力．养鱼污染可导致水生植被退化,１４．３ｈｍ２网围面积上年Ｎ、Ｐ污染负荷量分别达２４２ｇ·ｍ（－２）·ａ（－１）和２７．４ｇ·ｍ（－２）·ａ（－１）．网围对风浪、水流的作用和水草收割的障碍效应是水生植被退化的另一重要原因．应对湖泊中网围养鱼的规模进行严格限制,并通过网围的小型、分散和短期化来减弱其环境效应的时空叠加,加强对网围周围水草的收割管理以防止植被退化和湖泊营养化．     

基于水质管理目标的博斯腾湖生态水位研究

人类开发活动导致湖泊生态功能严重退化,研究湖泊生态水位对于维持湖泊生态系统健康意义重大。针对博斯腾湖化学需氧量(COD)浓度较高的水环境现状,分析博斯腾湖水位和COD浓度关系,研究提出基于水质管理目标的生态水位,以期为博斯腾湖水资源、水环境管理提供参考。结果表明,博斯腾湖水位与水体COD浓度显著负相关,但由于COD浓度空间差异较大以及影响因素不唯一,水位与COD浓度两者之间曲线估计结果不理想。为实现博斯腾湖COD浓度小于20 mg/L的水质管理目标,引入累计水位概念进行统计分析得到两个特征水位:所有COD浓度大于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.02 m,该水位在历史丰水期水位的频率为60.83%,可作为最小生态水位;所有COD`浓度小于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.4 m,该水位在历史丰水期水位的频率为44.70%,可作为适宜生态水位。适宜生态水位1046.4 m与已有研究成果基本相符,博斯腾湖在1046.4 m时既有利于水质管理,也可保障湖泊整体生态系统健康。     

鄱阳湖水生植被

本文列出了鄱阳湖98种水生维管束植物的名录,叙述了水生植被的分布。鄱阳湖水生植被面积为2262平方公里,占全湖总面积的80．8％。湖中植被呈不规则环带状分布,并可划分为湿生、挺水、浮叶和沉水4个植物带,9个主要植物群丛。并研究了鄱阳湖水生植被的演变及发展趋势和湖水位的季节性变化对植被的影响。     

粤港澳大湾区水生态修复及展望

水是生态系统物质循环和能量流动的重要纽带,水生态系统修复在区域生态系统修复中起到关键作用。粤港澳大湾区剧烈人类活动对江河湖库生态系统造成破坏和干扰,江河湖库污染严重,水生物减少,导致流域水生态服务功能退化甚至丧失;从生态修复科学内涵出发,判断湾区水生态系统健康状况已处于非生物控制跃迁阈值之下;针对该形势,从工程建设、水环境治理、空间规划和管理机制四个方面,梳理湾区近期开展的与水生态修复相关的水生态文明建设、水污染防治行动计划、水生态空间划定和推进河长制等工作,并对其中用到的技术、指标和制度进行条理;然后以茅洲河流域综合治理和广东万里碧道作为水生态修复的点、面代表,从水生态修复的整体目标、采用的技术措施、效果评价的指标体系和管理制度方法等方面分析当前的工作现状;总结湾区现状水生态修复工作,认为湾区水生态系统的非生物修复阶段基本结束;基于生态系统修复理论结合湾区江河湖库生态系统特点,提出适合湾区的水生态修复框架,讨论水生态系统修复面临的问题和未来工作的展望,为大湾区水生态修复提供直接依据。     

基于陆地-水生态系统耦合的海河流域水生态功能分区

水生态功能分区是针对水生态系统特征的陆地生态系统划分,是为流域水生态管理提供生态背景和基本单元。陆地-水生态系统的耦合是水生态功能分区的核心,但多停留在个别小流域进行理论探讨,大型流域的实际案例较少。针对海河流域独特的气候、地貌、水文和人类活动特征,提出了水生态功能分区的三级指标体系。一级二级区针对气候、地貌、水文背景进行"自上而下"的分区,三级区针对人类活动对水资源、水环境、生境影响,采用"自下而上"的分区方法。最终,海河流域划分了6个一级区、16个二级区和73个三级区。研究充分体现了"以水定陆、以陆控水"的基本原则,以及"自下而上"和"自上而下"分区方法的优点,结果可为海河流域水生态管理提供科学依据,为水资源空间调配与合理利用、产业结构布局与区域协调等服务。     

Hydrological regulation drives regime shifts: evidence from paleolimnology and ecosystem modeling of a large shallow Chinese lake

Quantitative evidence of sudden shifts in ecological structure and function in large shallow lakes is rare, even though they provide essential benefits to society. Such ‘regime shifts’ can be driven by human activities which degrade ecological stability including water level control (WLC) and nutrient loading. Interactions between WLC and nutrient loading on the long‐term dynamics of shallow lake ecosystems are, however, often overlooked and largely underestimated, which has hampered the effectiveness of lake management. Here, we focus on a large shallow lake (Lake Chaohu) located in one of the most densely populated areas in China, the lower Yangtze River floodplain, which has undergone both WLC and increasing nutrient loading over the last several decades. We applied a novel methodology that combines consistent evidence from both paleolimnological records and ecosystem modeling to overcome the hurdle of data insufficiency and to unravel the drivers and underlying mechanisms in ecosystem dynamics. We identified the occurrence of two regime shifts: one in 1963, characterized by the abrupt disappearance of submerged vegetation, and another around 1980, with strong algal blooms being observed thereafter. Using model scenarios, we further disentangled the roles of WLC and nutrient loading, showing that the 1963 shift was predominantly triggered by WLC, whereas the shift ca. 1980 was attributed to aggravated nutrient loading. Our analysis also shows interactions between these two stressors. Compared to the dynamics driven by nutrient loading alone, WLC reduced the critical P loading and resulted in earlier disappearance of submerged vegetation and emergence of algal blooms by approximately 26 and 10 years, respectively. Overall, our study reveals the significant role of hydrological regulation in driving shallow lake ecosystem dynamics, and it highlights the urgency of using multi‐objective management criteria that includes ecological sustainability perspectives when implementing hydrological regulation for aquatic ecosystems around the globe.     

西部干旱区生态需水的规律及特点——以塔里木河下游绿色走廊为例

天然植被蒸散耗水量小,水分有效利用程度高,生态需水可塑性及水质变幅较大等是生态需水的主要特点．保护塔里木河下游绿色走廊的生态需水量,主要是指大西海子以下自然植被的需水量．即地下水位恢复总水量和全河段生态总维持水量,前者主要包括水位恢复水量、侧向排泄量及河道蒸发水量．2005年泄水目标为阿尔干,生态总需水量为恢复大西海于至阿尔干地下水的总水量,该水量为13．20×10^8m^3,年均需水量为2．64×10^8m^3．2010年泄水目标及植被保护目标都是台特玛湖,生态总需水量包括恢复阿尔干至台特玛湖段地下水位的水量以及维持大西海子至台特玛湖段生态的维持水量,该水量为18．32×10^8m^3,年均需水量为3．66×10^8m^3．2010—2030年的生态总需水量包括每年维持大西海子至台特玛湖段生态的总维持水量,同时也包括增加植被18．67×10^4hm^2所需要的水量,20年生态总需水量为139．00×10^8m^3,年均需水量为6．95×10^8m^3．通过一系列措施保证生态用水,是干旱区生态建设的关键．     

ECOLOGICAL WATER LEVEL MANAGEMENT STRATEGY FOR AQUATIC VEGETATION IN THE MID-LOWER YANGTZE SHALLOW LAKES北大核心CSCD

Eco-hydrological regulation of lakes have received more and more attentions in recent years, but systemic research on hydrological requirements of aquatic organisms is still limited. We systematically summarized the current status of aquatic plants and water level in the mid-lower Yangtze shallow lakes, influences of water level fluctuations on aquatic plants, and the requirement mode of water level fluctuation of aquatic plants. We also introduced a new method assessing ecological water level in shallow lakes based on aquatic plants, and provided corresponding strategies of water level regulations for lakes with different functions. © 2019, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.     

基于管理目标的湖泊生态系统动力学

基于生态系统管理的目标,在对相关研究分析的基础上,依据生态系统生态学、淡水生态学的理论,提出了湖泊生态系统动力学研究的2个理论基础：生态系统管理和生态系统特征.在此基础上,分析得到湖泊生态系统动力学的研究方法体系,主要包括研究内容与技术路线、关键问题识别和动力学模拟、湖泊生态系统的适应性管理决策等部分.其中,湖泊生态系统结构和过程、湖泊中食物网营养动力学研究、生源要素循环、湖泊中关键过程的生态作用以及湖泊生态系统动力学模拟是研究的核心问题.此后,以P为主要的生源要素,将生态系统分为3个子过程：入流、出流和内部反馈,并以此建立了湖泊生态系统动力学的模型框架,以辅助于湖泊的生态系统管理.     

白洋淀最低生态水位研究

由于自然条件的变化、工农业的不合理开发、人口的剧增以及水库和涵闸水利设施的盲目建设等,引发了白洋淀一系列生态环境问题,主要表现为干淀、水污染、生态环境退化、泥沙淤积、湖泊萎缩以及航运中断等。恢复和重建已遭破坏的白洋淀湿地生态系统,并使其至少维持在最低生态水位上是至关重要的问题。在分析白洋淀生态系统功能的基础上,利用水量面积法、最低年平均水位法、年保证率设定法和功能法等4种方法对其最低生态水位进行分析和计算,计算结果分别为7.32 m、7.33m、7.2 8m和7.2 7m。通过合理性分析,认为取它们的平均值即7.30 m作为白洋淀最低生态水位是合理的,符合白洋淀实际情况。     

基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究

水是湿地生态系统最重要的影响因子,生态需水核算是对湿地进行生态保护,恢复重建的前提与基础.提出一种基于生态系统受扰动程度评价的适宜生态需水量计算方法.首先根据湿地水面面积变化率最大时对应的关键水位构建初始生态水位方案并将其离散得到一系列离散值;然后应用Mann-Kendall(M-K)法分析历史水位时间序列,找出水位发生突变前自然条件下的水位状态;最后对不同情景水位方案与自然水位状态的差异程度进行修正水文指数(APPFD)评价,确定生态系统受扰动程度在可接受范围之内的多个生态水位方案,进而确定相对应的生态需水量方案.将该方法应用于白洋淀湿地得出了7种可接受的生态水位方案,其中汛期的适宜生态水位在8.31-10.62 m之间,非汛期的适宜生态水位在7.51-9.60 m之间,全年的适宜生态需水量在3.10×108-6.47×l08m3之间.该方法能够为实际的水资源管理和分配提供多种备选方案,有较强的实用性和可操作性.     

淡水湖泊生态系统退化驱动因子及修复技术研究进展

目前我国多数淡水湖泊污染、退化问题非常严重,诸多修复技术也已初见成效。影响淡水湖泊生态系统退化的驱动因子众多,既有生物因素也有非生物因素,它们之间相互联系,相互作用,且作用机理错综复杂。首先介绍了淡水湖泊生态系统退化的含义及形式;其次,分析、总结了淡水湖泊生态系统退化的驱动因子,从退化的生态学完整性意义和退化修复的技术手段上看,淡水湖泊生态系统主要受物理、化学和生物三大驱动因子影响,且基本遵循"环境变化-驱动力-压力(阈值)-状态-响应"原理;再次,在厘清湖泊生态系统退化驱动原理的基础上,从淡水湖泊生态系统功能模块和湖泊生态系统修复实践经验总结的角度出发,构建了淡水湖泊生态系统修复模块技术体系,并就湖泊富营养化和湖滨湿地生态系统退化修复的技术进行了讨论和对比;最后,对淡水湖泊生态系统修复的环境变化驱动因子的作用机制、作用途径和修复技术的长效机制等方面进行了展望。