基于全球气候模式集合的鄱阳湖流域未来潜在蒸散量及其干旱效应研究

鄱阳湖流域近年来旱涝灾害频发,原有的水量平衡被打破。因此,开展鄱阳湖地区潜在蒸散量及干旱效应研究具有重要意义。潜在蒸散量（Reference Evapotranspiration,ET₀）是评价区域水资源配置和计算干旱指数的重要指标。以我国的鄱阳湖流域为研究区,依托统计降尺度模型,基于站点观测数据、气候模式数据以及美国环境中心再分析数据,运用遗传算法构建多模式集合,模拟未来情景下流域潜在蒸散量和干旱指数（Drought Index,DI）时空演变特征。结果表明：基于遗传算法构建的模式集合较单一气候模式或等权模式集合,模拟性能佳;RCP4.5、8.5情景下流域ET₀均呈上升趋势,ET₀变化的第一主周期分别为20年和4年,流域ET₀未来空间变化特征表现为东高西低;RCP8.5情景下,鄱阳湖流域DI在年际上呈显著上升趋势,9-11月是干旱风险防范的关键时期;流域年DI变化的主周期为8年,流域的中东部地区将是未来干旱风险防范的重点区域。本研究为认识区域尺度下气候变化对潜在蒸散量的影响提供借鉴,同时为政府部门科学应对鄱阳湖流域未来时期可能出现的旱情提供的决策支持。     

基于SPEI指数的长江中下游流域干旱时空特征分析

基于长江中下游流域1961—2015年129个气象站点的逐日气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),对长江中下游流域近55年年尺度及各季节干旱变化趋势、站次比、强度和频率进行了分析,并探讨了干旱和区域气温、降水变化及ENSO的关系。结果表明:(1)在区域尺度,近55年长江中下游流域年尺度、春季和秋季呈干旱化趋势,春季干旱化趋势显著;夏季和冬季呈湿润化趋势。空间变化上,对于年尺度,汉江流域、中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主,鄱阳湖流域、下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主;春季和秋季分别有96.90%和92.25%的站点呈干旱化趋势;夏季和冬季分别有82.95%和72.87%的站点呈湿润化趋势。(2)年尺度、春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势,春旱站次比与强度增加趋势显著;夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势。(3)年尺度和春季干旱频率在21世纪初均达到最高,年尺度、春季和夏季干旱频率从20世纪90年代到21世纪初均呈增加趋势。(4)春、秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关,夏、冬季降水量的增加使得夏、冬季呈湿润化趋势。冬季SOI和次年春季干旱相关性极显著,冬季发生拉尼娜事件时,次年春季更易发生干旱。     

鄱阳湖地区多尺度流域水体重金属输送特征及其污染风险评价

鄱阳湖流域的生态健康是维系长江下游区域生态安全的重要保障,而流域内丰富的重金属矿排放的工业废水会对流域生态健康产生巨大威胁。通过对不同级别河流水体中8种重金属（As、Cr、Fe、Mn、Mo、Pb、Se和V）的浓度进行监测,分析和探讨鄱阳湖流域河流重金属污染状况、来源及迁移输出特征,评估通江河流重金属迁移运输对鄱阳湖流域生态健康的影响。研究结果表明：鄱阳湖流域内梅罗综合污染指数平均值为2.67,属于中度污染,丰水期污染情况较为严重,污染指数在4.14-4.74之间,处于重度污染水平,水体主要污染元素是V和Se,V的最大浓度达331.90 μg/L,超过国家水质标准（50 μg/L）6.64倍。重金属浓度和由季节差异造成的水文特征变化是控制流域重金属输出通量的主要原因,而小流域的重金属输出通量对丰枯水期的响应更为敏感。香溪对架竹河、架竹河对赣江以及赣江对鄱阳湖的重金属输出通量分别为7.30 kg/km²、4.06 kg/km²和28.10 kg/km²。不同尺度流域对下游的重金属输出贡献率与径流量相关,丰水期,香溪流域对下游架竹河流域重金属输出的贡献率为1.10%,架竹河对赣江的贡献率为0.02%,而在枯水期,上述贡献率分别为1.61%和0.02%。主成分分析表明鄱阳湖流域水体溶解态重金属的主要污染来源为工业采矿,因此,在预防和治理鄱阳湖流域水体重金属污染问题时,应重点控制工业污染来源。     

鄱阳湖流域极端降水时空分布和非平稳性特征

全球变暖背景下的极端天气气候事件显著增加。本研究基于PreWhitening Mann-Kendall(PWMK)、极点对称模态分解法和广义可加模型,利用鄱阳湖流域1959—2019年16个国家级气象站点的逐日降水数据,从极端降水的强度、频率和持续性3个维度系统检测和分析流域极端降水的时空分布和非平稳性特征。结果表明: 研究期间,鄱阳湖流域极端降水强度和频率呈显著增加趋势,持续性呈下降趋势,极端降水整体表现出强度大、频率高、持续时间短的特点;极端降水存在明显的汛期和非汛期时间分异规律,汛期极端降水集中在流域北部和中部,而非汛期多集中于中部,子流域中信江流域降水量增加趋势最显著,达到2.10 mm·a^-1;汛期极端降水的持续时间越长,强度和范围越小,非汛期极端降水则相反;鄱阳湖流域的极端降水强度和频率以平稳性特征为主,持续性表现出非平稳性特征。随着鄱阳湖流域极端降水量的不断增加,其可能引发的灾害风险将进一步增大。     

鄱阳湖流域多尺度碳、硅输送特征及其对浮游植物分布的影响

选取鄱阳湖流域内从初级支流到最大干流再到湖区（香溪→架竹河→赣江→鄱阳湖）这一联通水系线路为研究对象,通过对该流域多尺度碳、硅输送进行监测,并对其浮游植物群落分布进行研究,揭示鄱阳湖流域多尺度碳、硅输送对浮游植物分布的影响。结果表明：（1）鄱阳湖通江流域的碳、硅浓度与碳硅比呈明显空间变化。香溪流域和鄱阳湖湖区溶解态硅（DSi）浓度显著低于架竹河流域和赣江流域,而溶解性总碳（DTC）和溶解性有机碳（DOC）浓度变化则与之相反;碳硅比随流域尺度的扩大呈现先下降后上升的趋势,西鄱湖高于东鄱湖,冬季高于其他季节。（2）碳、硅对浮游植物分布特征的影响随着流域尺度的变化而变化。架竹河流域浮游植物主要受碳影响,且硅藻对溶解性无机碳（DIC）浓度变化最敏感,赣江流域,硅成为影响浮游植物分布的主要因子,进入鄱阳湖湖区后,硅对浮游植物分布的影响减弱;DIC虽然不是鄱阳湖流域浮游植物生长的限制性因子,但可通过影响水体pH值间接影响浮游植物群落结构。（3）浮游植物密度随着流域面积的扩大而成倍增加,鄱阳湖湖区浮游植物密度约为架竹河流域的11倍,湖区生态环境及水体污染问题不容忽视。     

鄱阳湖流域综合管理浅谈

本文试图通过对鄱阳湖流域的流域管理现状及存在问题的综合分析,借鉴国外的成功经验,寻找有效的途径以及相应解决问题的办法,旨在促进鄱阳湖流域的协调与可持续发展,实现流域综合治理的社会效益、经济效益与生态效益的统一。     

鄱阳湖流域综合管理浅谈

本文试图通过对鄱阳湖流域的流域管理现状及存在问题的综合分析,借鉴国外的成功经验,寻找有效的途径以及相应解决问题的办法,旨在促进鄱阳湖流域的协调与可持续发展,实现流域综合治理的社会效益、经济效益与生态效益的统一。     

鄱阳湖流域泥沙流失及吸附态氮磷输出负荷评估

水土流失是吸附态氮磷输出负荷的主要方式,也是非点源污染评估的重要环节。鄱阳湖流域水土流失及其所带来的泥沙和吸附态氮磷等营养盐将直接影响到鄱阳湖的生态功能,进而影响着长江中下游水环境安全。科学估算鄱阳湖赣江、抚河、信江、饶河、修河等五大流域的土壤侵蚀量和吸附态氮、磷的输出负荷,将为鄱阳湖流域农业非点源污染控制及鄱阳湖生态建设和环境保护提供理论依据。以2007年全国第一次农业污染源普查数据和2007年江西省土壤质量调查数据为基础,利用RUSLE方程和GIS的空间统计功能,对江西省境内鄱阳湖流域的土壤侵蚀量和吸附态氮、吸附态磷的输出负荷进行估算。结果表明：基于RUSLE得到的2007年鄱阳湖五大流域输沙模数比较可信,鄱阳湖流域内泥沙、吸附态氮、吸附态磷的年输出负荷分别为1245183t、3383t和73t,其中赣江流域吸附态氮磷的年输出负荷最大,占鄱阳湖全流域的58.1%,抚河、饶河、信江、修河等分别占11.2%、7.2%、11.3%和12.2%。与流域内农业污染源总氮、总磷排放量相比较,尽管流域尺度内泥沙的输出负荷相对较大,但吸附态氮、磷的输出负荷较小,应该不是鄱阳湖水污染中总氮和总磷等营养盐的主要来源。     

鄱阳湖流域不同土地覆被碳水利用效率时空变化及其与气候因子的相关性

鄱阳湖流域作为较突出的碳汇功能区,深入掌握不同土地覆被碳素利用率（CUE）和水分利用效率（WUE）的时空分异规律及其对气候因子的响应,对明确气候变化背景下该流域生态功能和碳水循环有重要意义。利用MODIS数据产品,结合流域土地利用和气象监测数据,辅以趋势分析和相关分析等方法研究了2000-2014年鄱阳湖流域不同土地利用类型CUE和WUE的时空变化特征,并探讨了其与降水、气温和日照时数的相关性。结果表明：1）鄱阳湖流域CUE和WUE多年平均值分别为0.458和0.682 gC/kgH₂O,不同土地利用类型的CUE大小依次为草地 > 水田 > 其他林地 > 旱地 > 疏林地 > 灌木林 > 有林地,WUE大小依次为有林地 > 灌木林 > 旱地 > 疏林地 > 水田 > 其他林地 > 草地;2）鄱阳湖流域CUE、WUE在研究时段内均呈微弱下降趋势,各土地利用类型CUE和WUE则表现出较大的年际波动,且年际变化趋势率具有高度的相似性,其中林地各类型下降趋势最大,其次是旱地和水田,草地最小;3）降水是影响鄱阳湖流域土地覆被碳水利用效率变化的关键因素,其他因子与CUE和WUE的相关性均不显著,不同覆被CUE和WUE对气温、降水和日照时数的响应程度存在较大差异。     

基于GIS的鄱阳湖流域生态系统服务价值结构变化研究

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,国际重要湿地,其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于生态系统服务价值分析方法,以鄱阳湖全流域为研究区,利用1990年、2000年、2008年3个时期数据,分别从全流域与子区域两个层次,计算了生态系统服务价值。并且基于威弗(Weaver)组合指数,求出了鄱阳湖各子流域的生态系统服务价值结构与坡度结构类型。分析表明,鄱阳湖流域在3个时期生态系统服务价值量持续增大,全流域的可持续性向有利的方向发展。在各子区域中,大部分区域生态系统服务价值较高,可持续发展水平较好,且呈现良性发展趋势,但是在鄱阳湖流域的中部地区生态系统服务价值较低,可持续发展水平较差,且呈现不良发展趋势。鄱阳湖流域的生态系统服务价值组合结构以林地、农用地、水体3类为主,且单重结构类型所占比例最大,双重结构类型与三重结构类型次之;坡度类型以小于15°的组合类型为主,结构类型除三重结构类型外,其它类型分布均较多。促进流域可持续发展向更高水平发展,在全流域角度,应该继续执行退耕还林、还湖工程,严格控制建设用地的增加;从子区域的角度,对鄱阳湖流域的中部地区应该控制建设用地与农用地对林地、草地的占用,严格执行退耕还林、还草工程。从生态系统服务价值结构角度,对于山地丘陵区,应该加大对生态环境的维护,并且合理的发展林业经济以促进经济发展;对于环鄱阳湖平原区,应该推进资源消耗少,污染排放小,高科技产业,促进湖区生态环境保护与社会经济的协调发展。     

鄱阳湖治理中的水文考虑

<正>尊重并顺应鄱阳湖流域自然规律,深入贯彻共抓大保护、不搞大开发理念,突出山水林田湖草生命共同体的系统性和完整性,探索完善自然资源资产产权、国土空间开发保护、流域综合管理、生态保护与修复等制度。摘自《国家生态文明试验区(江西)实施方案》(中共中央办公厅、国务院办公厅2017年印发)     

鄱阳湖流域土地利用生态风险格局

以鄱阳湖流域土地利用数据为基础,定量分析2005年以来鄱阳湖流域土地利用变化特征;借助空间自相关、地统计分析等方法,揭示了鄱阳湖流域土地利用变化下生态风险时空演变特征。结果表明:2005—2013年,鄱阳湖流域土地利用转移非农化趋势明显;土地利用生态风险呈小幅上升趋势,在空间分布上具有显著相关性,生态风险"北热南冷"空间分异及等级扩散特征明显;依据空间差值结果可将研究区划分为低生态风险区(ERI0.15)、较低生态风险区(0.15≤ERI0.25)、中等生态风险区(0.25≤ERI0.35)、较高生态风险区(0.35≤ERI0.45)、高生态风险区(ERI≥0.45)5类;高风险区域主要分布在滨湖区、南昌、九江及赣中部分地区。生态风险等级分布与地形存在显著相关性,随着生态风险等级提高,分布区域表现出明显的地形指向性。以土地利用结构对生态风险进行表征,尝试从宏观上把握大尺度区域生态安全格局,为鄱阳湖流域土地利用格局优化提供了相关借鉴及建议。     

基于综合气象干旱指数的石羊河流域近50年气象干旱特征分析

借助数理统计理论和GIS空间分析技术,利用综合气象干旱指数(composite index,CI),根据石羊河流域5个气象站1961-2010年实测气象资料,对石羊河流域近50a的干旱在时空上的变化特征进行分析.首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了石羊河流域干旱发生的频率、覆盖范围和强度和不同等级干旱发生的多年平均日数.分析结果表明:(1)石羊河流域四季干旱发生频率均呈现北高南低的空间分布规律;在四季中,夏季干旱发生频率最高,冬季频率最低;极小值都在乌鞘岭,极大值略有不同:春、夏、冬季干旱发生频率极大值在民勤,秋季极大值在武威.(2)石羊河流域有大范围干旱发生的年份夏季和秋季较多分别有22 a、11a,冬季最少只有4a.(3)石羊河流域不同等级干旱日数总体上呈现夏季多冬季少、北部多南部少的规律,和降水量的空间分布有较好的负相关性.(4)干旱发生成因除了主要受东亚季风和西南季风的影响外,还应考虑到径流的影响.研究结果与实际情况相符,可为相关部门根据本地区干旱特征制定相应抗旱对策提供理论依据.     

鄱阳湖流域五河水系放逸短沟蜷群体遗传结构初步分析

正鄱阳湖流域位于长江中游末段南岸,由鄱阳湖、五河水系(赣江、抚河、信江、饶河、修河)及丘陵山地等构成独立完整的自然地理单元,是长江流域的重要组成部分~[1]。鄱阳湖流域淡水贝类资源特别丰富,共记录淡水贝类122种,     

极端水文干旱下鄱阳湖浮游动物群落结构特征及其影响因素

2022年鄱阳湖流域发生了特大干旱事件，对鄱阳湖生态环境产生了严重影响。为揭示极端水文干旱年的鄱阳湖浮游动物群落结构特征及其主要影响因素，于2022年1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)对鄱阳湖浮游动物进行了综合调查。本次调查共鉴定出浮游动物70种(轮虫40种、桡足类17种和枝角类13种),丰度和生物量范围分别为0—152.67个/L和0—1.52 mg/L。浮游动物群落结构具有较大的时空差异：在季节上，物种数夏季最多，丰度和生物量呈现夏季最高、秋季最低的特征，干旱季节的Shannon-Wiener多样性指数和优势种组成明显不同于非干旱季节；在空间上，南部湖区的物种数、丰度、生物量高于北部湖区，多样性指数在中部湖区最高、北部湖区最低。极端水文干旱年的物种数、丰度和生物量均明显低于往年同期，但空间上的差异较小。相关性分析和冗余分析结果表明，浮游动物群落结构在干旱季节和非干旱季节的主要影响因素存在明显差异，其中干旱季节浮游动物群落结构主要受水温、水位、硝态氮、氨氮等的共同影响，非干旱季节受化学需氧量和水位的影响较大。总体上，极端水文干旱使得鄱阳湖浮游动物群落结构稳定性较...     

南昌大学生命科学研究院流域生态学研究所

正南昌大学生命科学研究院流域生态学研究所成立于2010年,是我国第一个以流域生态学命名的研究机构。研究所瞄准国家和区域经济社会发展的重大需求,紧扣长江大保护国家战略,以鄱阳湖流域为重点研究区域,与十几个国家级自然保护区、两个国际组织(基金会)、三个省级研究机构等建立了双边和多边战略合作关系,研究在自然或自然与人类双重作用下流域空间异质性及流域内不同等     

基于SPI的石羊河流域气候干湿变化及干旱事件的时空格局特征研究

利用石羊河流域4个气象站1960—2013年逐月降水量资料,应用标准化降水指数(SPI)、游程理论等方法,分析石羊河流域近54年的气候干湿变化及不同时间尺度干旱事件时空演变特征。结果表明:1不同时间尺度SPI对降水量变化的敏感程度存在较大差异,时间尺度越小,SPI对一次降水的反应越明显。2石羊河流域年代际、年际和季的SPI在波动中均呈增加趋势,其中,冬季湿润化速度最快,对年湿润化过程的贡献最显著。31960—2013年,石羊河流域不同时间尺度干旱事件持续时间、干旱程度和干旱强度均呈减少趋势,且波动渐趋平缓;石羊河流域农业干旱和水文干旱最严重的时期分别为1964—1965年和1962—1964年。4两种时间尺度干旱事件持续时间的减少速度从上游至下游均逐渐变慢,上游乌鞘岭地区是农业干旱持续时间最长区域,永昌和下游民勤地区是水文干旱持续时间较长区域;两种时间尺度干旱事件干旱程度减少速度最快区域均在上游乌鞘岭地区;武威和民勤地区3月尺度干旱强度稍有上升,其它地区不同时间尺度干旱事件干旱强度均呈下降趋势,永昌地区是多尺度干旱事件干旱强度较大区域。     

鄱阳湖湖区及支流修水夏季鱼类系统发育群落结构分析

群落的物种共存及构建机制是生态学研究的核心问题之一, 系统发育群落结构分析为探究群落的构建机制提供了新的方法。研究在鄱阳湖湖区及其支流修水设立24个采样点, 采用系统发育群落结构的方法分析了不同空间尺度下鱼类群落的构建机制。结果表明: (1)鄱阳湖鱼类主要以鲤形目、鲤科鱼类为主, 表现出东亚江湖鱼类的组成特点; (2)依据物种组成和空间位置, 鄱阳湖湖区及修水鱼类群落属于不同的组群, 鄱阳湖湖区鱼类群落可以进一步分为北方群、南方群和东部群; (3)在采样点尺度, 24个采样点中, 有12个采样点靠近鄱阳湖支流的入湖口区域, 环境特别, 群落构成表现为环境过滤作用, 有12个采样点相对容纳了较多的远缘物种, 群落构成表现为竞争作用; 在区间分析的尺度, 北方群、东部群及修水群表现为竞争作用, 南方群表现为环境过滤作用; 在湖区及支流流域的尺度, 鄱阳湖湖区群为竞争作用, 修水群转变为环境过滤作用。因此, 鄱阳湖的湖区和支流修水等鱼类群落具有不同的物种组成和群落构建机制。研究结果加深了对群落构建机制的理解, 可以为鄱阳湖鱼类资源的保护提供参考。     

北美五大湖保护管理对鄱阳湖发展之启示

拥有全球20％地表淡水资源的北美五大湖和中国第一大淡水湖——鄱阳湖,近年来面临相似挑战：生态环境脆弱,经济发展滞后,管理政策脱节。回顾了五大湖地区发展过程、存在问题及相应组织管理和发展战略。在此基础上,对鄱阳湖生态保护和经济发展提出了相关建议。认为鄱阳湖地处长江中游,具有多功能和多样化的生态系统。鄱阳湖的发展必须依据生态系统理论和方法,以水为中心,打造全国第一大淡水湖品牌,把鄱阳湖建设成为长江中游生态、技术、旅游服务和贸易中心。     

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH+4-N、TP、CODMn和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对CODMn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH+4-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期CODMn的主要来源;平原水田是枯水期CODMn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH+4-N和丰水期CODMn的主要来源,农村用地是CODMn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH+4-N、CODMn的主要来源。