城市河流健康评价指标体系构建及其应用

健康的城市河流既能够维持其生态系统的自然运转,又能够满足城市社会经济的正常需求,还能够为人类提供休闲娱乐的场所。基于城市河流健康的内涵,构建出包含自然生态、社会经济和景观环境等3个方面24个指标的城市河流健康评价指标体系。以漓江市区段为例,通过建立基于层次分析法的模糊综合评价模型对其进行健康评价。结果表明:漓江市区段复合生态系统的评价结果为(0.2193,0.3004,0.3261,0.1137,0.0405),处于中健康状态;其自然生态子系统、社会经济子系统和景观环境子系统的健康状态分别为中、优和良;水量、防洪能力、鱼类多样性指数和底栖动物多样性是漓江市区段健康的主要影响因素。该评价指标体系可为其它城市河流的健康评价提供参考。     

城市滨水景观的视觉环境质量评价——以合肥市为例

滨水景观是城市景观的重要组成部分,以合肥市为例评价城市滨水景观的视觉环境质量。综合"基于公众感知"和"基于专家/设计"的评价方法,选取22张滨水景观照片作为研究对象,评价这些滨水景观的视觉环境质量和各物理要素等级,对评价数据进行了相关和回归分析。评价结果表明环境质量得分较高的滨水景观比得分较低的滨水景观拥有更多的自然式驳岸和适当的园林小品。统计分析结果表明"有利的人工景观"、"驳岸类型"和"树群轮廓线"对滨水景观视觉环境质量有着非常显著的积极影响。另外,将研究结果与其他学者研究结论进行了对比分析,并对未来城市滨水景观的规划和管理提出一些建议。     

高速公路生态景观质量评价指标体系和评价方法:以江苏南通为例

公路生态景观建设不仅是公路建设的重要组成部分,也是美丽乡村建设和生态园林城市建设的重要标志,对于实现社会经济的可持续发展具有重要作用.公路生态景观质量的评价指标和方法是衡量公路及其外部环境建设质量的重要依据.本研究以江苏省南通市5条主要干线高速公路G15、G228、G204、S334和S335为例,建立了定量和定性评价指标相结合的公路生态景观质量评价指标体系,包括景观功能、生态效能和安全设计3大类12个评价指标.通过现场调查和计算,建立了12个评价指标的变量矩阵,并进行了主成分(PC)分析.结果表明: 公路绿化景观生态评价综合得分模型为: H=0.694PC1+0.191PC2+0.115PC3, 5条高速公路得分排序结果为: G204>G15>S334>G228>S335.本研究结果将为高速公路生态景观质量评价提供方法和参考.     

滨岸带对河流生态系统的影响机制研究进展

从水文调节、水质改善、物质输入调控、生物多样性维持等方面梳理了滨岸带对河流生态系统的影响机制。滨岸带具有良好的水文调节效应, 这种调节效应主要通过滨岸带植被根系对土壤水分持留, 植物残体对径流路径的影响, 以及挺水和沉水植物对水流的物理作用等途径实现。滨岸带显著影响水质过程, 对于面源污染径流具有较好的净化效果。滨岸带能够经历周期性的干湿交替, 同时具有发达的植被系统和丰富的土壤微生物类型, 独特的水文和地球化学条件使滨岸带成为氮磷迁移转化的热区。滨岸带对水生态系统的物质输入起到重要的调控作用, 既能够为水体生态系统提供丰富的物质来源, 又能够避免过量的营养物质输入。这种调控作用对于水生态系统群落结构的维持和生态系统功能的发挥具有重要意义。滨岸带水生和湿生植被的生长使水体生态系统食物链不断完善, 大型无脊椎生物和鱼类种群数量得以增加, 对水体生物多样性的提升具有明显的贡献。自然的洪水扰动可能是滨岸带生物多样性的维持机制, 而水媒传播过程则可能是滨岸带影响河流生物多样性的重要机制。当前对于滨岸带生态机制过程的认识尚不够深入, 今后滨岸带研究要加强物质过程和生态学过程的探讨, 尤其是水文、水质、生物群落等要素的耦合机制, 滨岸带水环境效应的模拟预测, 以及滨岸带对河流生物多样性的影响机制研究等。     

城市生态景观研究的基础理论框架与技术构架

构建人与自然和谐的生态景观是当今城市发展的重要目标之一,统一的内涵和完善的指标体系是城市生态景观规划和设计的迫切需求。通过概括城市生态景观的基本内涵和主要特征,认为其核心价值包括可持续性、生态经济效益及和谐性。据此,提出了8条指导原则,包括景观自然度、物种安全性和多样性、雨水利用效率、污染物排放和处理、绿色能源和材料利用、局地小气候调节、景观视觉享受以及精神内涵和文化品位,并根据文献资料和行业导则,整理并归纳了有关的定量评价指标和适用范围。最后总结了城市生态景观的技术构架,以及在资源保护和节约、功能与形式的有机结合、系统生态价值最大化等方面亟待解决的关键技术。为城市生态景观研究提供基础理论框架,也可以为城市生态景观的具体实践提供参考。     

太湖流域宜兴片河流生境质量评价

建立包含河道生境、河岸生境和滨岸带生境3方面共10项的河流生境质量评价指标体系,对太湖流域宜兴片42个样点进行生境评价及空间差异比较,分析不同土地利用类型下河流生境各参数的差异性,探讨河流生境质量指数与富营养化综合指数的相关关系。结果表明:河流生境质量指数分值介于29～79,31.0%样点生境质量处于较差和很差等级,57.1%样点为一般等级,表明整体上生境退化明显;南部丘陵山区河流的生境质量状况好于广大的平原河网区;不同土地利用类型下河流生境质量差异显著,林地区域的生境质量明显好于耕地和建设用地;河流生境质量指数与富营养化综合指数显著负相关,说明水质状况对河流生境质量具有较大贡献。     

上海市“三地”建设评价指标体系与评价方法构建及应用

绿地、林地、湿地(简称"三地")是城市生态系统中持续提供生态服务功能的重要绿色基础设施,上海市正在大力推进生态城市建设,"三地"建设直接关系到生态城市建设的水平。本文运用统计学方法对生态环境相关的评价体系指标进行统计分析,结合上海"三地"特征和建设要求,筛选构建一个适合上海的"三地"评价指标体系。采用层次分析法(AHP)确定指标权重,将指标分为定量有目标值指标、定量无目标值指标和定性指标3类,并赋予各指标5个评价等级,分别利用模糊数学、构造判断矩阵、统计问卷结果的方法得出3类评价指标的等级隶属度,继而加权求出"三地"综合评价结果。单指标研究结果表明:立体绿化、林地结构和湿地保护以及"三地"连接度均需改善;综合评价结果表明:上海市"三地"建设综合评价I级隶属度为0.3261、II级隶属度为0.3411、III级隶属度为0.2208、IV级隶属度为0.0707、V级隶属度为0.0446;上海市"三地"综合评价结果处于II级建设状态,总体建设水平相对较高,但仍需改善。     

基于层次分析法的三川河健康评价

为评价三川河流域的健康状况, 采用层次分析法构建了包含生态功能、防洪功能、利用功能、服务功能和景观环境功能5 个准则层的河流健康评价体系, 同时综合考虑指标的重要性、普遍性、可量化性、易获取性, 筛选出揭示三川河流域健康状况的14 项主要指标, 使得指标体系整体结构简单、意义明确、相互间独立性容易保证。最后计算出河流健康综合指数值, 并对照相应规范判断三川河健康状况。结果表明, 三川河健康状况为差, 具有诊断的必要性与迫切性。     

大型人工湿地生态可持续性评价

大型人工湿地现已广泛应用于湖滨带、河滨带水质净化及湿地生态修复,这些人工湿地的生态可持续性评价对于其科学管理调控及长期可持续运行具有重要意义。运用综合指标评价及层次分析法,根据人工湿地生态系统的特点,提出并建立了适合评价人工湿地可持续性运行的指标体系,建立的评价指标包括生态特征与功能、水质净化功能及经济社会功能三项一级指标,及对应的14个二级指标。运用建立的评价指标体系对南四湖湖滨带新薛河大型人工湿地示范工程的生态可持续性运行了评价,评价结果显示:植物多样性、氨氮去除能力、生物入侵抵抗力、野生动物栖息地、COD去除能力是影响大型人工湿地运行效果的主要制约因素;新薛河人工湿地生态可持续性综合指数为0.6862,处于"良"级,其中生态特征功能可持续性指数最高,为0.7732;水质净化功能和社会经济功能指数分别为0.6190,0.6492。由结果可知,南四湖新薛河大型人工湿地具有重要的生态修复功能,水质净化功能方面应加强植物定期收割及植被管理,同时经济社会功能还有待加强,植物经济效益及旅游娱乐效益还有待深入开发。建立的人工湿地可持续性运行的评价指标体系具有较强的针对性,可用于其他大型人工湿地的生态可持续性评价。     

基于3S技术的公路生态景观评价系统研究

公路建设与其周边生态景观存在不和谐的问题,公路生态景观的评价分析、恢复与建设越来越成为重要的课题。针对景观评价问题,本文提出了运用3S(remote sensing、geography information sys-temg、lobal positioning system)技术构建生态景观评价系统,并应用层次分析法对公路生态景观进行评价。该评价方法将公路生态景观分解为3个层次,经过矩阵一致性检验的判断确定了评价要素的权重,该权重与生态景观要素得分运算后得到生态景观评价结果。运用该系统对全桂公路进行了生态景观评价测试,结果表明,评价与专家组在当地调查情况基本一致,证明了该方法的有效性及系统设计的可行性。     

东风港滨岸缓冲带对水生生物群落结构的影响

选择苏州河的支流东风港为研究对象,选取其中一段人工建造滨岸缓冲带作为研究区,调查其水生生物群落并与对照区相比较,以具体说明滨岸缓冲带对水生生物群落结构的影响。通过对研究区与对照区内的浮游植物、浮游动物、底栖动物和大型水生植物的调查研究,结果显示,研究区浮游植物的种类数多于对照区,且以清水种占优势;浮游动物群落结构研究区明显比对照区复杂;底栖动物的种类数、密度和生物量研究区都多于对照区;另外研究区还有较为多样化的大型水生植物群落。这些都表明研究区的水生生物群落结构较对照区更为完善。说明滨岸缓冲带对提高水体生物多样性,完善水生生物群落结构具有较为明显的作用。     

流域尺度上河流水质与土地利用的关系

以苏子河流域内54个水质采样点为基点,生成6种尺度的河岸带缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算景观水平和类型水平上的8种景观指数.分别从景观空间格局与景观类型组成两方面,对景观指数与水质进行相关分析.结果表明:区域景观格局在不同缓冲区内对流域水质具有不同的效应.当缓冲区距离≤300 m时,旱地、建筑用地、水田为主要的景观类型组成,其面积比例、斑块数量、斑块密度、最大斑块指数、最大形状指数、景观斑块聚集度指数均较高,农田的连通性较高,对水质的影响较大.在距离河流较远的区域(缓冲区距离＞300 m),林地面积比例较高,林地聚集连通程度较好,对水质改善具有一定作用,但不明显.该流域耕地、建设用地等对水质有着关键的影响作用.     

不同空间尺度的景观格局对流溪河水质的影响

为探究不同空间尺度的景观格局对流溪河水质的影响,于2020年6月和2021年1月在流溪河干流15个采样点进行了水样的采集,测定了水温、溶解氧、pH、氨氮、硝态氮、硫酸盐和氯化物等水质指标。结合遥感解译所得的土地利用数据,提取了不同空间尺度(子流域和河岸带缓冲区)的景观格局指数,采用Bioenv分析、Mantle检验、方差分解和层次分割理论等方法揭示了景观格局对水质变化的影响。研究结果表明：氨氮是流溪河的主要污染物。土地利用结构与空间格局特征对水质的影响存在空间尺度效应。在100 m河岸带缓冲区,水域是影响水质的主要贡献源;而在其他空间尺度建设用地是影响水质的主要贡献源。在子流域尺度,林地和建设用地的斑块密度(PD指数)是影响水质变化的核心特征;而在河岸带缓冲区尺度,水域和建设用地的连通性(CONTAG指数)和林地的多样性(SHDI指数)是影响水质变化的关键特征。在各个空间尺度,土地利用与空间格局的交互作用对驱动水质变化起主导作用,尤其在1000 m河岸带缓冲区对水质的贡献率最高。因此,加强1000 m缓冲区尺度土地利用的管理和减少建设用地成片建设规划等对保护流域水质具有重要意义。     

Evaluation of the Degraded Riparian Ecosystems in the Geum River Watershed in Korea

Riparian vegetation, an important mediator of land–water interactions, provides habitat for animals and other organisms; however, riparian vegetation zones have been altered by agricultural and urban development in Korea. This riparian vegetation survey was conducted to obtain information vital for the ecological restoration and management of the Korean Geum River ecosystem. At 100 study sites, along the Geum River, we recorded the vegetation of the Geum riparian zone. We then surveyed the riparian vegetation associations in the area and overlaid those areas corresponding to trees, shrubs, perennial herbs, annual herbs, exotic plants, cultivated lands, and damaged lands on a geographical map. We also reconstructed the cross-sectional landscape. The mean values of vegetation diversity, exotic plant area (%), annual plant area (%), and species richness were 6.47 ± 0.26, 5.44 ± 1.01, 11.98 ± 1.20, and 22.69 ± 0.93, respectively. The landscape elements of the herbaceous plants were more spread out, compared with those of the woody plants, and 23 sites were composed strictly of herbs. Our results indicate significant differences in vegetation structure among the study sites. For example, at some sites, exotic plants, cultivated lands, and damaged lands dominated the landscape comprising 25.7, 62, and 68.9%, respectively, of the area. The riparian landscape reference model suggested by these results may be applied to studies of other well-conserved riparian zones. We propose that the material pathways and transport of organisms from land to water at Geum River depend on the patchy distribution of these diverse landscape elements.     

不同空间尺度景观特征对南流江水质的影响差异

流域景观特征决定了非点源污染物来源与地表景观削减消纳能力,但尚缺乏全流域不同空间尺度对二者关联性的认识。以广西北部湾南流江为例,分别在子流域、河岸缓冲带以及监测点圆形缓冲区三种尺度上,基于2020年Landsat 8 OLI遥感影像解译的土地利用类型特征,结合水质监测数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,探讨了流域景观特征在不同空间尺度上对河流水质的影响。结果表明：(1)在子流域尺度,土地利用类型以林地为主,而在河岸缓冲带与监测点圆形缓冲区均以耕地为主;(2)水质指标高锰酸盐指数、生化需氧量与景观特征相关性最为显著,耕地、建设用地、其他用地和园地与其呈正相关,是南流江水质污染负荷的重要来源区;景观格局指数中,斑块密度、蔓延度指数、多样性指数、均匀度指数是引起河流水质指标变化的主要景观因子;(3)受流域内或不同子流域间景观特征差异,景观组成面积占比和景观格局指数均在河岸缓冲带尺度对水质状况影响最大,分别可解释57.0%和64.7%的水质指标变化;子流域尺度次之,圆形缓冲区尺度最小,且景观格局指数对水质状况的影响大于景观组成面积占比。建议在河岸带50 m范围内严格控制耕地面积,建设河岸缓...     

塔里木河下游柽柳ABA累积对地下水位和土壤盐分的响应

近年来发现在逆境下(干旱、低温、高温、盐渍等)的植物体内大量积累ABA,从而引导人们去研究ABA与植物抗逆性之间的关系。在塔里木河下游地区影响植被正常生长发育的各种胁迫因子中,地下水位和土壤盐分是导致"绿色走廊"衰败的主要因素。柽柳是塔里木河下游荒漠植被的主体,对于改善生态环境、遏制沙漠化、保护生物多样性等诸多方面具有重要作用。因此,研究柽柳和地下水位以及土壤盐分的关系,对于维护塔里木河流域天然植被赖以生存的环境,保护柽柳这一重要的生物资源,维持生态平衡的良性循环具有重要意义。运用国际通用软件SAS6.12对塔里木河下游柽柳ABA和地下水位以及土壤盐分进行相关分析表明,柽柳ABA含量与地下水位呈极显著正相关,相关系数R=0.80305(显著性程度P=0.0003);与土壤盐分呈显著负相关,相关系数R=-0.59036(显著性程度P=0.0205)。由各断面柽柳ABA含量变化与地下水位和土壤盐分关系分析结果可以初步推断:3.12m的地下水位和0.96g/L的土壤盐分已经威胁到柽柳的正常生长发育,地下水位超过5.59m、土壤盐分大于1.61g/L则会对柽柳造成严重胁迫。在恢复和保育塔里木河流域天然植被的过程中,应该把对植被造成胁迫的外界条件的成因和植被自身的抗旱、抗盐等抗逆特性结合起来进行考虑:根据耐旱耐盐植被的合理生态水(盐)位,在主河道两岸维持一定范围的地下水位,使乔木、灌木、草本植被能良好地生长,发挥多种生态功能,这样既可以避免水资源的浪费又能充分发挥生态输水的功效,有利于从根本上解决"绿色走廊"的问题。     

基于氢氧稳定同位素的黄河兰州段河岸植物水分来源

多枝柽柳和旱柳是北方地区河岸生态修复的良好树种,具有护河防洪、调节区域气候的作用和营造河岸地带植被景观的功能。本研究选取黄河兰州段沿岸2处样点,采集了多枝柽柳和旱柳木质部以及各潜在水源的样品,利用氧同位素直接对比法、贝叶斯混合模型MixSIAR和相似性比例指数(PS指数),分析了多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用率以及两者之间的水分利用关系。结果表明: 在整个生长季,浅层土壤水(0～30 cm)是多枝柽柳和旱柳的主要水分来源,利用率分别为28.3%和24.4%,多枝柽柳对河水的利用率最小(16.6%),旱柳对地下水的利用率最小(17.9%);在土壤含水量较低的月份,植物会增加对河水和地下水的利用比例,样点S₁和S₂的PS指数分别为91.0%和87.7%,两个样点均在5月的PS指数最大,不同月份的水分利用关系存在一定的差异;处于河漫滩这一特殊地理位置,多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用比较平均,最大程度地获取各潜在水源的水分,是一种最优的吸水模式。本研究可为开展黄河兰州段河岸休闲旅游活动和黄河流域生态环境保护中植物水分管理提供一定的理论基础。     

伊洛河河岸带生态系统草本植物功能群划分

植物功能群是对环境有相同响应和对主要生态系统过程有相似作用的组合。伊洛河是黄河中游南岸的一条重要水系,其河岸带生态系统不同生境类型中草本植物优势种变化明显,能较好地反映出植被与环境的动态关系。根据调查结果,结合出现次数和重要值,选取27种优势种进行种间联结及相关性分析。以$2检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定草本层优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在不同生境中的变化异同,以优势种为主体划分伊洛河河岸带生态系统中草本植物功能群。结果表明,对27种草本植物优势种共划分了5组功能群:"广布型"、"湿生型"、"中旱生型"、"农田逃逸型"和"入侵型"。表明以优势种为主体对伊洛河河岸带生态系统草本植物进行功能群划分可行性高,有较强的代表性。同一功能群物种间表现出显著正联结性,一起出现在同一生境下的几率较大,在长期的生长演化过程中,能够适应相似的资源环境且对干扰有相似的响应。伊洛河河岸带生态系统由于长期的自然和人为干扰,加上外来物种的入侵,河岸带生态系统的生物多样性和生态安全面临着严峻的挑战。     

农业景观中环境因素对两栖类生物分布的影响

以黄河下游地区封丘县为研究区,在地理信息系统和R软件的支持下,在栖息地水平和景观水平上,分析了两栖类生物分布与栖息地变量(池塘水体溶解氧DO、电导率COND、浊度TURB、水体氨氮NH₃-N、池塘内植被盖度VEG_interior、池塘内挺水植物盖度EMER、池塘边缘植被盖度VEG_edge、两栖类幼虫捕食者PRE和池塘面积AREA)和采样点池塘250、500、1000、2000 m半径缓冲区内景观变量(池塘面积AP、与最近道路的距离DR、耕地面积AF、林地面积AW、Shannon多样性指数SHDI和蔓延度指数CONTAG)的关系.结果表明: 中华大蟾蜍的分布主要与栖息地变量中的PRE和较大缓冲区半径内的景观变量(AW2000、DR2000、SHDI1000、CONTAG1000)相关;黑斑侧褶蛙的分布与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)关系密切;金线侧褶蛙的分布主要与栖息地变量中的VEG_interior和PRE相关;泽陆蛙的分布主要与较大缓冲区半径内的景观变量(AF2000、SHDI2000)相关;两栖类生物总体上主要与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)相关.在农业景观中,保护两栖类生物应该保护永久性和半永久性池塘、提高池塘内部植被盖度、增强栖息地池塘之间的功能连通性.     

Urban riparian systems function as corridors for both native and invasive plant species

Riparian areas are often the only green areas left in urban and suburban landscapes, providing opportunities for conservation and connectivity of both aquatic and terrestrial organisms. While city planners and land managers often tout the importance of riparian networks for these uses, it is not well established if urban riparian plant communities are actually functioning as connected assemblages. Furthermore, urban riparian zones are well known to be highly invaded by non-native plant species and may be functioning to increase the spread of non-native species across the landscape. Here we examine connectivity of plant assemblages in riparian networks within an extensively urbanized landscape. We sampled riparian plant communities at 13 sites along three second-order streams of the Rahway River watershed, New Jersey. We also characterized propagule dispersal at each site by sampling litter packs on the river banks five times between March–October 2011 and identifying germinants from litter packs after cold stratification. Species turnover of both riparian and litter vegetation was more strongly associated with flow distance, particularly for native species, indicating that riverine systems are important for promoting connectivity of native plant assemblages in urban landscapes. However, non-native germinants significantly dominated propagule dispersal along the stream reaches, particularly early in the growing season, suggesting spread utilizing the river system and preemption may be an important mechanism for invasion success in this system. Our data show that management of invasive species should be planned and implemented at the watershed scale to reduce spread via the river system.