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。     

三峡库区支流生境因子对库区蓄水的响应

三峡水库的运行调度,使库区支流形成了截然不同的3种河段类型:完全受水库蓄水影响的145m回水段(完全河段),既受蓄水影响又受自然洪汛影响的145—175m回水段(双重河段)以及不受蓄水影响的大于175m的自然河流段(自然河段)。为明确库区蓄水对河流不同河段生境因子的影响程度及差异,对三峡库区36条重要支流的254个河段进行河流生境调查,进行不同河段下生境指标的因子分析,并进一步分析水文情势自然性与不同河段各生境因子的相关关系。结果表明,植被状况对3种不同河段来说均为重要生境因子,但受三峡水库蓄水影响,完全河段植被结构不完整;受库区蓄水影响,完全河段与双重河段及自然河段相比,流速流态状况、表层覆盖物状况、河岸带宽度、湿润率等生境因子有明显改变;水文情势自然性对不同河段生境因子的影响不同。     

挠力河流域河流生境质量评价

选择挠力河流域6个河段21个样点进行河流生境质量调查和评价。采用包括河水、河道和人类干扰等3大项目共11项评价指标,涵盖河流水量、水质和速度与深度组合,河道形状、结构、侵蚀程度和植被状况,河岸人类活动、周围土地利用以及水工设施等河流生境质量评价指标系统,进行河流生境质量评价。结果显示,全流域47.6%的样点河流生境质量处于优等或良好等级,33.3%的样点为一般等级,约19.1%的样点为较差等级,没有最差等级的样点。研究表明,挠力河流域河流生境质量整体状况良好,个别样点生境质量较差;河流生境质量受到周围土地利用的重要影响;河流生境质量与河流水质及河流生物完整性密切相关。有关河流生境评价的指标与标准以及参照系等研究有待深入。     

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。     

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。     

蒲河流域河流生境质量综合评价及其与水质响应关系

河流生境是河流生物赖以生存的环境,是维持河流生态完整性、维护河流健康的重要因素。本文结合蒲河流域环境特点,运用层次分析法建立了蒲河流域河流生境质量评价体系,对流域内25个河段的生境质量状况进行了综合评价,并进一步分析了河流生境综合评价指数与河流水质的相关关系。结果表明:(1)蒲河流域25个河段的生境质量状况差异显著,其中1个河段的生境质量等级为好,5个河段为较好等级,16个河段为一般等级,3个河段为较差等级。(2)生境综合评价指数与TP、NH4+-N、CODCr呈负相关,生境质量评价体系中其他指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量是影响水质的重要因素。     

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。     

基于河段尺度的太湖流域城市河流生境评价

快速城市化背景下,太湖流域城市河流水环境与生态功能退化问题日益突出,系统开展城市河流生境评价尤为重要。本研究参考和修正了英国城市河流调查评价体系,基于太湖流域城市河流特点,构建了太湖流域城市河段生境质量指数(SHQI)评价体系,分析太湖流域城市河流生境现状及空间差异。结果表明: 50 个河段的SHQI值介于8～21,3个河段的SHQI值为好,6个为较好,27个为一般,9个为较差,5个为差。太湖流域城市河流生境中植被指数情况较好,物理生境、材质指数情况较差。生境总体状况在空间上表现为镇江>湖州>杭州>嘉兴>苏州>无锡>常州,各城市的物理生境、材质指数与污染指数存在显著差异。干流河段与支流河段的SHQI值无显著差异,但干流河段与支流河段的材质指数和污染指数差异显著。本研究构建的评价体系较好地反映了太湖流域城市河流生境现状,可为城市河流生态修复工作提供参考。     

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。     

Impacts of large dams on riparian vegetation: applying global experience to the case of China’s Three Gorges Dam

Dams are widely recognised as having significant negative consequences for the surrounding natural ecosystems and environment. China’s Three Gorges Dam, being one of the largest in the world, stands to inflict more damage than most for numerous reasons. This paper reviews the current knowledge on the impacts of dams and impoundments with regard to reservoir riparian vegetation in order to apply this knowledge to the Three Gorges Project. It also summarises research performed to date on the effects of the Three Gorges Dam on the local riparian zone and vegetation. The known and potential outcomes for local plant communities are examined in terms of their responses to the increased water levels, altered hydrological characteristics and other adverse effects associated with the construction of the dam. Vegetation responses will be diverse and change over time, but will ultimately result in a markedly different landscape and riparian zone within the Three Gorges Reservoir. These changes will take place through a loss of previous vegetation, potential invasion by exotics and result from the significant alteration in hydrological regimes and also erosion and sedimentation processes influencing and creating novel plant communities. Management of the environmental consequences of the Three Gorges Project should take into account factors associated with these processes, in order to facilitate vegetation recovery in the reservoir and to conserve biodiversity of the surrounding ecosystems.     

Comparisons in water relations of plants between newly formed riparian and non-riparian habitats along the bank of Three Gorges Reservoir,China

The water table in the Three Gorges Reservoir (TGR) rose significantly since the construction of the Three Gorges Dam across the Yangtze River. Little is known about how such a change in local hydrological condition will affect the ecophysiology of plants along the bank of the world’s largest reservoir. In this study, water relations of the dominant plants were investigated over an entire year period by comparing stable isotope compositions of xylem water, leaf water potentials and foliar carbon isotope ratios at a newly-formed riparian site near the river bank and two non-riparian sites at higher elevations. The isotopic compositions of xylem water indicated that the plants in the newly-formed riparian zone acquired water mainly from the soil previously infiltrated by local rain rather than the Yangtze River water. Predawn and midday water potentials of the riparian trees were also similar to those at the non-riparian sites. Leaf δ¹³C values of plants across the three sites also showed no difference, even though there was a significant difference among species. Our results indicate that plants at the newly formed transient riparian area along the bank of TGR do not depend on the Yangtze River water for their water sources and that rising water levels in this reservoir may not lead to immediate changes in water relations of the plants along the bank. Communicated by K. Winter.     

三峡库区消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义.消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值.人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统.三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带.作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康.解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能.该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性.     

消涨带及三峡水库消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义。消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值。人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统。三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带。作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康。解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能。该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性。     

枫杨幼苗对土壤水分"湿-干"交替变化光合及叶绿素荧光的响应

以盆栽1年生枫杨幼苗为实验材料,通过人工设置土壤水分来模拟三峡库区消落带不同土壤水分对枫杨幼苗的光合参数、光合色素含量、叶绿素荧光特性等的影响.试验设置4个处理组,分别为常规供水、常规供水-轻度干旱-复水、水淹、水淹-轻度干旱-复水,3个处理期分别为前期(0-33 d)、中期(34-63 d)、后期(64-78 d).结果表明,不同的水分处理显著地影响了枫杨幼苗“表观性”的气体交换、光合色素含量和水分利用效率等特性,但相较而言对枫杨幼苗“内在性”的叶绿素荧光特性影响较小,且影响的结果和程度因处理组和指标而异.78 d时,除胞间CO2浓度(Gi)、叶绿素a/叶绿素b、光化学猝灭值(qP)和非光化学淬灭值(qN)外,水淹组(FL组)的各项指标在4个处理组中都为最低值;“湿-干”交替组(FD组)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及总叶绿素含量则表现出先降低复水后显著增加的趋势;DR组的变化趋势与FD组类似,但变化的幅度较FD组小.研究发现,枫杨幼苗面对不同水分状况呈现出了一定的敏感特性,但随着胁迫时间的延长其无论是从光合、水分利用还是叶绿素荧光特性方面都表现出积极的响应,较能适应干旱、水淹、“湿-干”交替等多种环境胁迫,且在胁迫解除后能够迅速恢复生长,可以考虑用于三峡库区消落带的植被重建.     

三峡水库初次蓄水后干流库区枝角类的空间分布与季节变化

为了阐明三峡水库初次蓄水后干流库区枝角类的时空分布规律, 2004年4月至2005年1月, 在600余公里干流库区设置10个样点, 定性和定量采集枝角类标本。本次调查共采到9种枝角类, 其中春季8种, 夏季5种, 秋季2种, 冬季3种。枝角类种类组成的空间分布差异明显, 河流状态的江段有4种, 水库状态的江段有7种, 水库状态的江段距大坝越近, 枝角类种类越丰富。枝角类的密度和生物量的空间分布和季节变化规律一致, 季节间差异极显著(P<0.01), 春季最高, 夏季次之, 秋季和冬季较低; 空间分布上表现为在干流库区的纵向分布上差异极显著(P<0.01), 河流状态样点远低于水库状态的样点, 水库上游江段又低于下游坝前段。结果显示三峡水库的枝角类具有明显的纵向分布和季节变化特征。     

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。