城市河流改造工程对河流生态系统野生维管植物的影响

随着城市化的发展,许多城市对流经市区的河流进行了大规模工程改造,在获得了多种效益的同时,也引起了诸如生物多样性破坏和物种组成改变等一系列生态问题,因此对城市河流改造工程的生态影响进行研究非常重要,将有助于在未来城市河流改造中更有效地保护河流生态系统。该文以汾河太原段的河道改造工程为研究对象,用Shannon-Weiner 多样性指数、Sørensen群落相似性指数和单因素方差分析方法,研究了河流改造工程对河流生态系统中的野生维管植物物种多样性、频度和群落物种组成相似性的影响。结果表明:太原汾河段改造后比改造前的野生维管植物物种数和Shannon-Weiner 多样性指数显著降低;低频度的物种数明显增加而高频度的物种数明显减少;河流改造前后的群落相似性明显降低。由此可见,城市河流改造工程对河流生态系统中的野生维管植物物种多样性、频度和群落相似性有明显影响。     

干旱半干旱地区河流健康评价指标研究分析

干旱半干旱地区是生态系统和水资源系统最脆弱的地区之一, 也是降水变率最大的地区, 对这一地区河流健康的研究, 可为生态系统的管理与恢复等提供非常有价值的见解。因此, 确定影响干旱半干旱地区流域健康的主要因素、制定可快速监测与检测其健康状况的生态指标, 并对其发展趋势进行诊断与预测, 随时采取可行的干预措施是至关重要的。以河流健康的定义与评价内涵、评价指标研究态势为根本, 在分析干旱半干旱地区河流的生态系统特征、河流关键生态环境机理及表现、社会-生态-文化系统长期相互影响的基础上, 从水资源、植被、物理化学特性、社会经济等方面出发, 提出了适用于干旱半干旱地区河流健康评价的关键控制性指标。     

区县尺度下的河流生态系统健康评价——以北京房山区为例

伴随郊区城市化的快速发展,高强度人工管控对河流生态系统产生持续胁迫作用,河流生态系统健康受到严重威胁甚至损害。以北京房山区河流水系为例,于2016—2017年在区域内的31处样点进行野外调查。选取河流的水环境功能、防洪效益功能、生态效益功能和支持利用功能4方面16个具体评价指标,并通过层次分析法计算权重,构建区县尺度下的河流生态系统健康评价指标体系,并进行健康状况评价。结果表明:房山区河流的防洪效益功能与生态效益功能中"健康与亚健康"状态比例分别为58.0%与41.9%,而水环境功能与和支持利用功能中"较差与差"状态比例为71.0%与41.9%;河流生态系统健康整体水平较差,勉强满足河流生态系统一般需求。同时,房山区境内的拒马河与小清河的河流生态系统健康状态远优于大石河与永定河。河流生态基流是影响河流生态系统健康的关键因素,适当释放库区截留水量与调配区外清洁水体,已成为恢复房山区河流生态系统健康的前提与基础。     

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。     

海峡两岸16个沿海城市生态系统功能比较

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,辨识其复杂的功能特征,需要一套科学的评价指标体系。选择北京、上海、深圳、广州、宁波、温州、天津、厦门、大连、无锡及台北、高雄、新竹、台南、台中、基隆16个中国大陆东部沿海与中国台湾岛西部沿海典型城市为研究区,结合城市生态系统理论、国家生态市建设指标、国内外生态城市评价指标及两岸沿海城市特色指标,构建两岸沿海典型城市生态系统功能评价指标体系,评价其社会、经济、自然子系统各自的功能及其协调发展程度。在自然子系统方面,由生态空间为基础,通过量化其提供的服务与自身代谢能力,说明自然子系统功能;社会子系统则通过其自身基本的人口承载能力、安全保障相关的社会稳定性及城市文化延续性进行判断;经济子系统功能需涉及当前的状态与未来的发展潜力,在此分别由生活富裕度与产业竞争力两方面进行探讨。基于3个子系统标准化后的数值构建协调系数,借以量化子系统间的协调发展情况。研究结果表明,由于台湾地区城市发展阶段相对超前,演化过程也相对成熟,于社会、经济子系统及整体功能上都有较高的功能值。依据本研究现有数据分析结果,16个典型城市中,单就各个子系统功能得分,自然子系统功能以台湾地区基隆市及大陆地区温州市较佳,社会子系统以台湾地区台北市及大陆地区厦门市较佳,经济子系统以台湾地区台北市及大陆地区北京市较佳。由于子系统间的协调发展有助于城市生态系统整体功能的提升,因此,台湾地区的基隆市及大陆地区上海市在社会、经济及环境保护的协调发展上亦有另一方面的借鉴意义。     

水生植物在河流健康评价中的应用研究进展

水生植物是河流生态系统中的初级生产者,积累了一定时期的水文、物理和化学压力, 不仅具有很好的环境指示作用, 而且能够很好的反映河流生态系统的健康状况。基于水生植物的评价方法有指示物种法、多指标植物指数法和预测模型法。重点阐述了三种评价方法的研究现状, 分析了其特点和适用性; 指出了现有水生植物评价方法所存在的问题, 得出我国今后应该建立水生植物多要素综合评价方法, 根据各评价指标对河流生态系统健康状况的贡献大小, 对指标体系内的指标进行赋权, 进而计算其综合得分; 提出了今后我国利用水生植物评价河流健康状况的措施。     

哈尼梯田湿地生态系统健康评价指标体系构建

为了获得梯田湿地生态系统健康评价的指标体系,以云南红河哈尼梯田湿地为例,基于对该湿地维持机制的分析,构建了包括生态特征、功能整合、社会与政治3个方面共20个指标的健康评价指标体系以及各个指标的健康阈值分级表。同时,利用AHP层次分析法确定了各指标的权重,运用综合评价法对梯田湿地生态系统的健康状态进行评价。本研究构建的评价指标体系解决了哈尼梯田湿地生态系统缺乏健康评价指标体系和支持理论的问题,为评价该类型湿地生态系统的健康状态提供指导方法,能够依据其评价结果为后续湿地健康质量的提升及湿地的可持续利用发展提出改进策略。     

生态系统健康评价——概念构架与指标选择

在探讨生态系统健康概念构架的基础上,寻求对管理景观中的生态系统健康进行整体性评价的合适指标.健康的生态系统不仅在生态学意义上是健康的,并能维持健康的人类群体及有利于社会经济的发展.健康生态系统的一般特征是恢复力、多样性和生产力.建立生态系统健康评价指标的第一步是指标选择原则的确定,根据生态系统健康评价的目的和指标筛选的原则,把生态系统健康指标体系(Ecosystem Health Indicaror,EHI)分为生物物理指标、生态学指标和社会经济指标.     

生态功能区划理论研究进展

作为生态系统管理的重要手段,开展科学合理的生态功能区划,已成为世界各国走向可持续发展所面临的关键挑战之一。生态功能区划针对一定区域内自然地理环境分异性、生态系统多样性、以及经济与社会发展不均衡性的现状,结合自然资源保护和可持续开发利用的思想,整合与分异生态系统服务功能对区域人类活动影响的生态敏感性,将区域空间划分为不同生态功能区的研究过程。生态功能区划反映了基于景观特征的主要生态模式,强调了不同时空尺度的景观异质性。通过梳理生态功能区划的概念与内涵、形成与发展及其理论基础,提出了生态功能区划是以恢复区域持续性、完整性的生态系统健康为目标,基于区域的自然地理背景,界定生态功能分区及其子系统的边界,结合区域水陆生态系统、社会经济与土地利用的现状评价与问题诊断,识别生态系统空间格局的分布特征、生态过程的关键因子以及动态演替的驱动因子,明确影响生态系统服务功能的景观格局与结构、景观过程与功能以及景观动态变化,构建生态功能区划的指标体系与技术体系,实现生态功能多级区划,并为决策者更为全面和综合地开展生态系统管理提供科学依据。     

生态系统健康评价—概念构架与指标选择

在探讨了生态系统健康概念构架的基础上,寻求对管理景观中的生态系统健康进行整体性评价的合适指标,健康的生态系统不仅在生态学意义上是健康的,并能维持健康的人类群体及有利于社会经济的发展,健康生态系统的一般特征是恢复力,多样性和生产力,建立生态系统健康评价指标的第一步是指标选择原则的确定,根据生态系统健康评价的目的和指标筛选的原则,把生态系统健康指标体系（Ecosystem Health Indicator,EHI)分为生物物理指标,生态学指标和社会经济指标。     

基于压力-状态-响应和物元可拓模型的城市河流健康评价

城市河流作为人类活动和自然过程相互作用强烈的区域,承受着人类资源开发利用和污染物排放的压力,但近些年来随着对河流健康的重视,针对城市河流实施了大量的生态治理措施。综合考虑人类正负面影响对河流健康状态的影响,进行河流健康状态的评价,对于城市河流的修复效果检验和管理保护具有重要意义。以南京市鼓楼区典型城市河流西北护城河为研究区,根据河流周边土地利用类型、物理形态差异及城市管网分布将其划分为6个河段,考虑人类修复措施对河流健康水平的影响,构建了基于压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型的城市河流健康评价指标体系,采用物元可拓模型确定了河段健康等级,并根据各等级综合关联度之间的距离判断河流健康水平的发展趋势。结果表明:压力、状态以及响应准则层的权重分别为0.458、0.311、0.231,压力指标为影响城市河流健康水平的主要因素;西北护城河6个河段的健康水平表现出较强的空间异质性,河段A-F的健康等级分别为中等、健康、亚健康、中等、亚病态和病态,流经公园绿地的河段健康水平明显高于流经居民住宅区的河段,河段B、C、D的健康水平有进一步提升的趋势,而河段A、E、F的健康状态则有进一步恶化的趋势,需要进行重点关注。     

雄安新区河流健康评价

雄安新区地理环境敏感,生态环境较为脆弱,研究新区河流健康对维护区域水生态平衡,实施京津冀协同发展战略及疏解北京非首都功能具有重要意义。以雄安新区4条河流为研究对象,基于高分二号遥感影像、地理信息数据和实测数据,构建由水文水资源、河流水质、河流底泥、河流生物、河流生境和社会服务构成的河流健康评价指标体系,并用主客观赋值法得到各指标的综合权重,进而计算河流的综合健康指数,以此对河流健康情况进行评价。结果表明不同河流的准则层指标的健康指数和河流综合健康指数存在差异性,其中白沟引河综合健康指数为0.640,处于健康状态;府河的综合健康指数为0.484,处于亚健康状态;瀑河和孝义河均处于病态,综合健康指数为0.269和0.228。总体表现同一河流不同河段以及不同河流存在明显的空间异质性,府河和白沟引河的健康状态明显好于孝义河和瀑河,同时除孝义河不同采样点的健康情况没有差别,府河、瀑河和白沟引河三条河流不同采样点之间的健康状况存在一定的差别,河流入淀处健康状况普遍比中游健康状况好。这为后期生态需水及其整个新区的生态功能提升提供了参考依据。     

额济纳天然绿洲景观健康评

在景观尺度上开展健康评价研究,不但可提供一个将自然生态过程与社会经济价值进行综合研究的基础,而且景观健康概念本身蕴含着在针对资源与环境问题开展研究时更为合适的时间和空间尺度.额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河黑河流域下游.近年来,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少,绿洲景观退化严重.基于研究区近十几年来的景观演变特征,分别从景观变化指标、生物物理指标、生态环境指标以及社会经济指标4个方面发展并构建了景观健康评价指标体系,制定了评价标准,并分别赋予了各指标相应的权重值,运用综合评判方法,得到了具有动态性、定量性的绿洲景观健康评价结果.结果表明, 研究区景观近10多年来总体的景观健康指数为0.3042,健康等级紧邻“濒危的”级别.该结果较为客观、真实地反映了当前额济纳天然绿洲景观的健康状况,说明近10多年来研究区的景观健康状况与较早时期相比趋于恶化, 发展态势表现出严重的不可持续性.     

长江经济带生态安全测度研究

长江经济带城镇化发展迅速，但随之出现的诸多生态安全问题已严重制约其高质量发展。为综合特征指数法与指标体系法优势，并诠释社会经济与生态共生发展这一生态安全新内涵，在分析城镇化发展与自然生态相互作用基础上，选取2006年至2017年长江经济带沿线11个省市数据为研究样本，运用"驱动-压力-状态-影响-响应（DPSIR）"模型、R聚类法及变异系数法确定生态安全指标及其权重，再利用城镇化-自然生态Lotka-Volterra共生模型获得具备生态经济内涵的受力指数、综合特征指数，实现指标与指数的耦合，更进一步推导出生态安全预警依据。最后进行实证测度，并根据测度结果进行指标回溯分析生态安全问题成因，完成逆向解耦。研究结果表明：（1）2006-2017年长江经济带城镇化系统发展迅猛，尤其是城镇化驱动力得到强化，但长江经济带生态环境状况改善幅度并不明显且长期处于城镇化高速发展而生态环境遭受损害的偏害发展模式；（2）长江经济带11个省市生态安全格局差异显著，呈现"东西较高，中间偏低"格局；（3）通过指标回溯发现，产业结构发展不均衡、城镇人口过度扩张、城镇化子系统对生态环境空间的侵占等因素是造成长江经济带生态安全问题的重要原因。     

城市河流的景观生态学研究:概念框架

城市河流作为城市景观中一种重要的生态廊道,其功能的正常实现与否关系到整个城市的可持续发展。通过分析当前城市河流的研究概况,发现应用景观生态学原理对城市河流展开多尺度、多学科的综合研究是实现“自然-人类-水体”可持续发展的必然趋势。从景观生态学的角度出发,结合城市河流的特点,提出了更为综合的、景观水平上的城市河流研究的概念框架。特别针对景观生态学研究的核心问题,对城市河流的研究尺度、格局分析、干扰程度等重要方面进行了详细论述,以期在景观水平上构建城市河流的可持续发展预案。     

汉江中下游生态系统健康评价指标体系构建及其应用

水利工程建设影响了河流生态系统健康。为探究梯级水库、跨流域调水等水利工程建设对长江流域河流生态系统健康的影响,以汉江中下游为例,采用频次分析法和相关性分析法对评价指标进行筛选,用最小二乘法和熵系数法相结合的综合权重模型确定各评价指标权重,从整体性、稳定性及可持续性3个方面构建了河流生态系统健康评价指标体系,并利用赋分法进行河流健康评价。结果表明,汉江中下游河流健康评价指标体系包含流量过程变异程度、输沙量变化、河流连通性、富营养化状况、鱼类物种数等11个指标。评价结果显示汉江中下游河流生态健康状况表现出较强的空间异质性,且健康状况逐年降低。靠近丹江口水库的区域较好,越往下游越差。     

Ecological research for the restoration and management of rivers and reservoirs in Japan

In Japan the River Law was amended in 1997 to expand the traditional roles of flood control and water supply in river management to include environmental conservation. Two major multidisciplinary research groups were also founded to address the environmental issues arising from the management of rivers and watershed areas in Japan. One called the River Ecology Research Group was formed in 1995 to search for an ideal dynamic state of rivers to be managed. Six case studies commenced involving measurements of natural and human impacts on representative rivers and their biota selected from different regions of the country. Restoration of natural rivers has also been attempted. The other, called the Watershed Ecology Research Group, was formed in 1998 to study the natural environment surrounding dams. It consists of four groups concerned with forest ecology in the headwaters, raptor management research, reservoir ecology, and flow regime research. The topics include modeling of regeneration dynamics of riparian forests, GIS mapping of endangered raptor habitats, developing measures to reduce eutrophication of reservoir water, and the use of biodiversity of benthic faunas as an indicator of environmental change in the downstream. In both groups, ecologists collaborate with engineers who are responsible for the river infrastructure, to predict future impacts and keep ecological perspectives for the maintenance of the healthy environment of rivers and reservoirs.     

The Significance of Meander Restoration for the Hydrogeomorphology and Recovery of Wetland Organisms in the Kushiro River,a Lowland River in Japan

The meanders and floodplains of the Kushiro River were restored in March 2011. A 1.6‐km stretch of the straightened main channel was remeandered by reconnecting the cutoff former channel and backfilling the straightened reach, and a 2.4‐km meander channel was restored. Additionally, flood levees were removed to promote river–floodplain interactions. There were four objectives of this restoration project: to restore the in‐stream habitat for native fish and invertebrates; to restore floodplain vegetation by increasing flooding frequency and raising the groundwater table; to reduce sediment and nutrient loads in the core wetland areas; to restore a river–floodplain landscape typical to naturally meandering rivers. In this project, not only the natural landscape of a meandering river but also its function was successfully restored. The monitoring results indicated that these goals were likely achieved in the short term after the restoration. The abundance and species richness of fish and invertebrate species increased, most likely because the lentic species that formerly inhabited the cutoff channel remained in the backwater and deep pools created in the restored reach. In addition, lotic species immigrated from neighboring reaches. The removal of flood levees and backfilling of the formerly straightened reach were very effective in increasing the frequency of flooding over the floodplains and raising the water table. The wetland vegetation recovered rapidly 1 year after the completion of the meander restoration. Sediment‐laden floodwater spread over the floodplain, and approximately 80–90% of the fine sediment carried by the water was filtered out by the wetland vegetation.     

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。