水文连通强度对芦苇、碱蓬生态化学计量的影响

【摘要】黄河三角洲以芦苇(Phragmites australis)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)等植物建立的湿地生态系统对维持区域生态安全有着十分重要的作用。近年来由于受到人类活动和气候变化的双重影响, 该区域湿地出现了不同程度的退化。目前黄河三角洲自然保护区正在探索引入水文连通理论指导退化湿地的恢复和重建工作。本研究以实验室模拟结合生态化学计量方法, 探究不同水文连通强度的补水修复措施对建群种芦苇和碱蓬的生长及化学计量的影响。研究结果表明较弱的水文连通强度有利于碱蓬生长, 而水文连通强度对芦苇生长影响不显著; 碱蓬体内氮磷元素含量随水文连通减弱而增加, 芦苇体内氮磷元素含量则不受水文连通强度影响。此外, 植物体内氮磷比主要取决于土壤内的氮磷元素含量, 水文连通对植物体内氮磷比的影响并不显著。     

河岸带生态系统植被与土壤对水文变化的响应研究进展

河岸带的植被与土壤是生态系统重要组成部分,对于维持河岸带的生态健康、生态系统服务与可持续性具有至关重要的作用。水文变化是河岸带生态系统的首要干扰因子,系统总结了水文变化对河岸带植被的特征以及植被形态、群落分布、繁殖、生存策略的影响,并阐述了河岸带水文和植被对土壤氮磷迁移转化的影响机制。根系作为土壤与植物地上部分之间物质、能量流动与信号传导的关键纽带,目前对根系的研究还较欠缺,需要加强水文变化对河岸带湿地植物根系形态、结构、功能特征的影响机理研究,以及湿地植物对水文变化的适应机制和耐受阈值方面的探究。在微观方面,应加强水文变化与植被等多因素耦合对土壤氮磷迁移转化过程的机理研究。河流形态和土壤的多样性决定着河岸带水文作用特征的复杂性,今后需注重河岸带个性特征与水文响应的关系研究。河岸带是横向的水陆生态过渡带和河流上下游的纵向生态廊道,亟需综合考虑和模拟流域土壤、植被与水文、人类活动之间的耦合关系,预测未来气候与社会经济情境下的河岸带生态系统演变规律,为河岸带生态系统的生态调节、生物多样性保护与生态恢复等提供理论依据与技术支撑。     

不同尺度下停歇点湿地对迁徙水鸟的影响研究综述

停歇点湿地是迁徙水鸟重要的能量补给地,在水鸟每年的往返迁徙过程中具有十分重要的生态意义。近年来随着全球变化和人类活动增加,迁飞路线上的停歇点湿地正发生剧烈变化。各个停歇点湿地的生境变化及周围环境不仅是影响水鸟栖息地适宜性的重要因素,还改变了各路线上迁徙水鸟的种群大小和群落多样性。分析不同尺度下停歇点湿地影响迁徙水鸟种群变化的主要生态因子和环境因素,不仅有助于理解各停歇点景观变化的生态效应,也可为迁徙水鸟种群保护提供理论支持。首先分析了在栖息地斑块尺度上停歇点湿地内的水、食物、栖息地格局和人类干扰等生态要素对水鸟觅食和栖息活动的影响;其次,分析了景观尺度上湿地周围的气候变化、土地利用和外来生物等环境条件在各停歇点对水鸟栖息地质量的改变;最后,基于多尺度条件下湿地影响因素的耦合效应,分析了当前湿地生境与水鸟种群关系研究中存在的主要问题,并总结了对湿地和水鸟保护的启示。     

RS和GIS支持的洪河地区湿地生态健康评价

洪泛平原淡水自然湿地对于生态多样性保护具有重要意义。当前自然湿地普遍面临气候变化与人类活动干扰和影响,其生态健康的状况令人担忧,结合新的地学信息技术探索自然湿地生态健康评价分析方法具有重要意义。本研究选择位于三江平原东北部的洪河国家级自然保护区湿地及其周边农场湿地为研究区,依据遥感和地理信息系统技术支持,结合野外生态调查与水文气象监测数据,从水文地貌特征、景观特征和人类扰动3方面选取一系列评价指标因子,利用层次分析法和综合指数方法,对研究区湿地进行了定量生态健康分析评价。研究结果表明：（1）洪河自然保护区的湿地生态健康状况是最好的,其周边农场从鸭绿河农场、前锋农场到洪河农场的湿地生态健康状况依次递减。（2）洪河自然保护区功能分区生态健康状况由好到差的顺序为：核心区>缓冲区>实验区,与实际野外调查情况一致。（3）本研究建立的评价指标体系和相应分析方法能够科学的评价湿地生态健康。评价分析结果显示水文地貌要素是影响湿地生态健康的关键性因素。本研究利用RS和GIS技术与传统生态学评价分析方法结合,以栅格为单位基于区域生境特征进行湿地生态健康综合评价具有一定的方法先进性。     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

黄河三角洲横向水文结构连结空间尺度变异性分析

水文连通是影响滨海湿地生态和水文过程的基础要素之一。引入无标度网络模型改进已有横向静态水文连通参数化方法,将其应用于较大尺度（100 hm²）量化黄河三角洲滨海湿地的水文连通,并结合已有研究结果分析3个尺度（1 m²,100 m²和100 hm²）水文连通的空间变异性。研究结果显示,潮间区和生态补水区的水文连通较强,3个尺度的空间变异性主要来自于水文连通指数较高的样点;盐沼区和河滨区相对较弱,空间变异性主要来自于水文连通指数较小的样点,且大尺度水文连通空间变异性相对中尺度和小尺度更高。小尺度和中尺度方法描述了一个样地与周边较小范围的空间区域土壤水分连通状况,在大的潮汐或补水条件下不同区域各个样地倾向于保持一致;而大尺度方法则侧重于描述区域内的水文过程,这是导致尺度差异的根本原因。     

近30年来白洋淀湿地演变驱动因子分析

湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,其面积极易受到气候变化和人类活动的影响。本文以华北最大的天然湖泊湿地白洋淀为例,利用1984—2013年的11期遥感影像数据,提取湿地信息,对湿地面积变化特征进行分析;采用主成分分析方法,从气候、经济、人口和农业等方面选取13个因子,分析1984—2013年这些因子对白洋淀湿地面积变化的影响,揭示影响湿地面积变化的主要驱动因子。结果表明,白洋淀湿地面积先增加再减少之后又缓慢增加,总体呈下降趋势,由1998年前的平均25008 hm2下降到1998年后的平均21573 hm2;引起白洋淀湿地面积变化的主导驱动因子是社会经济发展、农业发展和降水量减少,其中社会经济发展是最主要的因素;为了遏制湿地面积减少的势头,应该有效地控制上游水量的使用,提高水资源利用率,从根本上减少人类活动对白洋淀湿地的压力,使自然入淀水量增加。     

气候变化与人类活动对青藏高原湿地的影响研究进展

青藏高原是中国湿地分布最多的区域,其独特的高寒湿地对区域生态环境安全有着不可或缺的作用。梳理了青藏高原湿地变化的时空特征,基于此,重点分析了气候变化与人类活动对不同类型湿地的影响和作用机制。研究发现：(1)主导不同类型湿地变化的气候因素有差异,影响存在区域异质性。湖泊湿地主要受降水量影响,湖泊湿地在北部扩张、南部缩小的趋势与降水量的空间差异存在较强的一致性;沼泽湿地主要受气温影响,气温升高导致水分蒸发、植被群落演替,沼泽湿地向草地转化,江河源区和若尔盖高原等主要分布区域呈现退化趋势;河流湿地主要受气温影响,气温升高加速河源冰川消融、同时也增大河流蒸散发量,共同作用下河流湿地呈现北部减少、南部增加的趋势。(2)过度放牧、泥炭开采、水利建设等是影响湿地变化的主要人类活动。若尔盖高原同时存在过度放牧、泥炭开采和沟渠建设多重人类活动影响,当地沼泽湿地退化明显;柴达木盆地的人工湿地由于盐业开采迅速扩张。(3)当前研究存在数据可对比性不足、大区域尺度和野外定点持续监测数据缺乏等问题,导致对气候变化与人类活动影响机制研究不够深入。未来应加强高寒湿地定期监测与风险评估,完善高寒湿地生态系统与环境变化和...     

生态退化的形成原因探讨

生态退化由生态基质、内在的动能因素和外在干扰共同作用的结果, 自然因素和人为活动干扰是生态系统退化的两大驱动力。从自然的角度来讲, 区域地质地貌、气候和水文等的异常变化是生态系统不稳定性和退化的自然成因。人为因素往往叠加在自然因子之上,对生态退化起着加速和主导的作用, 人为因素主要包括人口增长、农业活动、工业与城市化活动、政治与战争、贫困、文化与旅游等, 它们对生态环境的影响是多方面的、深远的、不确定的。     

湿地生态水文模型研究综述

变化环境下湿地生态水文格局及过程发生了深刻变化,已对流域、区域乃至我国水安全和生态安全构成威胁。湿地生态水文模型是揭示湿地生态格局与生态过程的水文学机制的有效工具和重要手段。介绍了湿地生态水文模型的概念、内涵、构建方法及分类,回顾了湿地生态水文模型的国内外发展历程,论述了目前湿地生态水文模型研究应用的重点领域:湿地生态水文调控与生态补水、流域湿地生态恢复重建与水资源综合管控和气候变化下湿地生态水文变化评估与应对策略。针对目前研究中存在的问题及薄弱环节,提出未来研究的发展趋势和亟需加强研究的重点方向。     

盐沼湿地大规模恢复的概念生态模型——以盐城为例

大规模湿地生态恢复是一项耗资巨大、复杂的系统工程,需要以整个区域湿地结构和功能恢复作为基本目标,将时间和空间上分散的研究成果进行系统梳理,形成对区域湿地生态变化及其驱动因素的规律性认识。本研究以盐城盐沼湿地为案例,以1987年作为未干扰或干扰较少的状态,从结构-过程-功能耦合作用角度,确定区域湿地恢复的关键生态特征,包括:健康与动态潮间带湿地系统、碱蓬生态系统生产力与弹性、复杂景观镶嵌与相互作用、潮间带底栖动物丰富与鸟类觅食基地,以及濒危与关键水鸟种群保护。在此基础上,将围垦与土地利用、水管理、全球变化与海平面上升作为驱动区域湿地生态变化的三大外部因素;海岸侵蚀与沉积、区域水格局变化、地形地貌变化、湿地空间变化与连通性丧失,以及互花米草入侵等是影响湿地生态系统变化的内在压力因子;基于这些压力因子与湿地生态系统变化之间复杂作用关系分析,形成了外部驱动力-内在压力源-生态影响-生态特征之间联合作用下的区域湿地恢复概念生态模型。此模型以复杂因果关系研究为基础,直观展示了湿地恢复需要去除或减缓各种压力因子的一般路径,有利于指导大规模盐沼湿地恢复规划与实践。     

水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述

湿地植被是湿地生态系统的重要组成部分。水文情势与盐分变化直接影响到湿地植被的分布与演替。目前,全球气候变化和人类活动导致的水文情势改变与盐分聚集已造成大面积的湿地退化和盐渍化,已严重威胁全球淡水湿地生态系统的稳定和健康。系统总结了水文情势与盐分变化单一环境变量及其交互作用对湿地植物生理生态、物种多样性、群落结构与演替和植被动态等诸多方面的影响研究进展,并探讨了湿地水文动态-盐分变化-植被响应的综合模型研究现状,认为发展湿地综合模型预测未来水文情势与盐分变化情景下湿地演变,是应对气候变化湿地水盐管理和生态保护的重要工具,最后指出今后亟需加强的研究方向。     

乌苏里江洪泛湿地蜻蜓目幼虫对水文连通阻断的生态响应

大型底栖动物的群落组成完整性能够指示和预测水生态环境的健康程度和变化趋势,已经在大量研究中得到验证。然而,群落水平的全部样品采集过程的复杂性并不利于它们的便捷应用。蜻蜓目幼虫是大型底栖动物中相对易于捕捉和识别的类群,并且拥有特别的两栖生命周期,它们的多样性特征以及对水体性质变化的敏感反应,使其成为湿地生态系统中非常广泛且适宜的指示生物。本研究通过比较乌苏里江人工堤坝内外两侧不同河段的河滨湿地中蜻蜓目幼虫的群落组成,分析堤坝阻隔对河滨湿地的生态影响,评估蜻蜓目幼虫对河滨湿地的环境指示特征。结果表明,随着乌苏里江由上游至下游,河滨湿地蜻蜓目幼虫的多样性愈加丰富;阻隔水文连通对蜻蜓目幼虫的生存繁育产生负面的作用,且越趋近下游,蜻蜓目幼虫受到人工堤坝的影响程度越显著;堤坝两侧不同物种的密度变化差异较小,主要区别在于直接与河流水文连通的样点多样性指数值的波动范围相对较大。     

湿地生态水文模型研究进展

建立湿地生态因素和水文因素之间的响应模型是当前湿地研究的一个新领域,可为湿地的保护、评价和管理提供科学依据。本文依据湿地生态水文过程特征,将湿地生态水文模型分为湿地生态水分循环估算模型、湿地生态水文化学过程模拟模型和湿地生物对水文过程的响应模型,综述了当前湿地生态水文模型的研究进展,并在此基础上探讨了湿地生态水文模型的研究重点和发展趋势。     

湿地生物连通性影响因素及测度方法研究进展

湿地是地球上最多样化和最具生产力的生态系统之一,但近年来由于人类活动的频繁干扰,自然环境以前所未有的速度变化,两者的协同作用导致湿地呈现破碎化趋势。湿地的退化、转化使得湿地生物连通性减弱。良好的湿地生物连通性有利于湿地生态系统服务功能的维持、生物多样性的保护以及生物对气候变化适应水平的提高。因此理解、评估和保护生物连通性对于湿地生态系统而言至关重要。综述了湿地生物连通性的定义、总结了生物连通发生与变化的四个相互作用因子,从结构连通性、功能连通性两个测定角度,论述动物、植物和微生物三类研究对象生物连通性的测度方法,最后从湿地生物连通的时空尺度,连通与物质循环的耦合关系,湿地生物连通性评估分析模型改进角度提出了未来的研究方向,从而确保湿地生物连通网络的完整有效。可为湿地生物多样性、湿地保护和管理提供新的思路。     

近20年白洋淀湿地水文连通性及空间形态演变

水文连通性是表征湿地格局和功能稳定性的重要指标,连通性的降低通常意味着湿地生态功能的退化,内部能量流动和养分循环的扰乱。选取京津冀最具典型性的白洋淀湿地为案例,将形态学空间格局分析模型(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数(IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合,从时空两方面分析了白洋淀湿地水文连通性的变化,总结出水文连通性变化的空间形态演变规律。结果表明,1990—2015年间,白洋淀湿地整体连通性较差,以2005年为节点呈现先降低后逐步恢复的趋势;根据MSPA功能类型的变化,将白洋淀湿地空间形态演变分为消退期与恢复期两个阶段。消退期主要表现为核心斑块逐步分裂为分支、环岛、桥接、孤岛等细碎斑块,然后逐渐消退的过程;恢复期各类型主要表现为核心湿地面积逐渐增加,分支向桥接转变的过程。其中核心湿地的面积由1990年的8974.90 hm2,最低下降到2005年2092.97 hm2,到2015年又恢复到4122.14 hm2。整体而言,核心湿地的变化对白洋淀湿地水文连通性变化起主导作用。白洋淀湿地水文连通性降低的影响因素主要有上游补给水量的多少,土地利用变化以及气候变化等因素。研究将MSPA模型与连通性指数相结合的方法,能较好揭示湿地水文连通性变化过程中水文形态组织和运行变化的规律,可为其他地区湿地相关研究提供方法上的借鉴。     

河口三角洲湿地健康生态圈构建:理论与方法

河口三角洲湿地生态环境保护和区域开发的矛盾突出,对湿地生态圈健康和栖息地生态功能产生直接而强烈的影响.健康的河口三角洲湿地生态圈是由自然过程的连续性、生态系统的连通性、生境的异质性以及食物网的多样性等多种因素共同决定的.本文讨论了健康湿地生态圈构建的基础理论,综述了景观生态网络构建、水文连通性网络构建、食物网构建以及生境异质性栖息地营建的理论与方法.在区域和景观尺度上,以土地利用-生态系统完整性为主线,阐明了湿地破碎化对湿地生态功能的影响,特别强调景观完整性、水文连通性对湿地栖息地的影响;在生态系统和群落尺度上,以食物网-生态系统稳定性为主线,强调食物网多样性、生境异质性对湿地生物圈构建的支撑作用.基于景观完整性、水文连通性、生境异质性和食物网多样性构建健康湿地生态圈,可为湿地生态环境保护和建设提供科学依据和技术支撑.     

湿地草本植物枯落物分解的影响因素

草本植物是湿地的主要植被类型之一,其枯落物是湿地有机物质的重要组成部分。本文概述了影响湿地草本植物枯落物分解的主要因素及研究进展,主要包括枯落物自身质量、生物因素、环境因素和人类活动与全球变化等。认为,枯落物质量是本质要素,生物是分解的主导因素,环境等外部因素起到重要作用。讨论了该领域有待深入研究的方向,指出要深入湿地枯落物分解机理的研究,加强多尺度、大环境梯度和多种影响因素的综合研究,加强全球变化对湿地枯落物分解的影响研究,增强实验方法研究等。     

水文连通性对西洞庭湖大型底栖动物群落结构的影响

人为活动干扰纵向与横向水文连通性,对全球景观的生态完整性造成威胁。全球大型河流的洪泛区,包括中国最大的河流长江,都面临着水文连通性下降而造成的生物多样性灾难性损失。了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要。评估了水文连通度对西洞庭湖大型底栖动物群落的影响。沿连通性梯度对54个地点进行了采样,包括河流27个样点,连通湖泊9个样点,阻隔湖泊9个样点和改造洲滩9个样点。结果表明,丰富度,Shannon-wiener指数和Margalef指数等α多样性指数之间存在显着差异（P < 0.05）,其中连通湖泊与阻隔湖泊的丰富度与丰度较高。连通性最低的改造洲滩α与β多样性最小。更重要的是,丰富度替换是造成河流、连通湖泊和阻隔湖泊中群落组成变化的主要因素,这表明在扩散限制下的中性动态可能是塑造这些生境中底栖动物群落的主要过程。但是,在改造洲滩中,嵌套的重要性很高,可以与丰富度替换相提并论,这反映了在这种不利的环境中,由于生态位分化而导致物种消失的非随机过程。广义线性模型证实,大型底栖动物群落组成空间转换的关键驱动力是水文连通性。研究表明,维持水文连通对于维持洪泛区生态系统的生态完整性至关重要。     

湿地景观生态分类研究进展

湿地景观生态分类是湿地景观生态学研究的前提与基础,直接影响湿地研究结果的精度和有效性.基于国内外湿地景观生态分类在分类理论、分类指标、分类方法等方面的研究历史、现状与最新进展,本文系统介绍并评价了NWI、Ramsar、HGM等湿地分类体系,指出基于HGM分类思想以及综合考量湿地空间结构、生态功能、生态过程、地形、土壤、植被、水文、人类活动干扰强度等多种因素的混合分类方法是该研究领域未来发展的主要方向.集成运用3S技术、数学定量、景观模型、知识工程、人工智能、神经网络等多种方法以提高分类的自动化水平与精度,将是今后湿地景观生态分类研究的重点与难点.