基于MODIS数据的云南九大高原湖泊叶绿素a浓度反演

叶绿素a浓度是反映水体富营养化程度的重要参数。本研究以MODIS卫星影像为数据源,结合地面实测数据,实现了对云南省九大高原湖泊的叶绿素a浓度反演。首先,以2010—2012年的叶绿素a浓度实测数据为基础,对MODIS不同波段的地表辐射率进行了组合试验,优选出九湖叶绿素a浓度的统计模型。其次,利用2013—2014年的叶绿素a浓度实测数据对反演模型进行了验证。最后,利用优选模型对九湖叶绿素a的空间分布特征和变化动态进行分析。结果表明:获取的九湖叶绿素a浓度的空间分布比较符合专业人员的判断,结果较为合理;滇池、洱海、程海、杞麓湖、星云湖、异龙湖和阳宗海的叶绿素a浓度周围高,中部低,抚仙湖和泸沽湖则为周围低,中部高;从年际变化看,2010—2014年期间,滇池、洱海、星云湖和异龙湖叶绿素a浓度年际波动幅度较大,抚仙湖、程海、杞麓湖和泸沽湖变化较为稳定,阳宗海呈减少趋势。     

云南中部湖群越冬水禽群落特征

云南中部湖群是云贵高原重要的水禽越冬区,掌握该地区越冬水禽群落特征对水禽保护以及湿地资源管理具有重要指导意义。于2017—2018和2018—2019年冬季,采用样点法对云南中部湖群(滇池、抚仙湖、杞麓湖、星云湖)水禽群落特征进行了调查。共记录到水禽7目9科40种,总体来看,云南中部湖群的水禽群落在物种组成上以鸭类为主,占总种数的30%,而在数量上以鸥科的红嘴鸥Larus ridibundus(91.92%)为优势种类。运用非参数物种丰富度估计,发现滇池水禽丰富度较高(37.17±1.13),其次为杞麓湖(33.70±1.74)和星云湖(32.05±1.80),抚仙湖(17.78±0.43)较低;从物种均匀度(Simpson指数)来衡量,抚仙湖水禽均匀度较高(0.63±0.03),其次为星云湖(0.53±0.07)和杞麓湖(0.52±0.05),滇池较低(0.11±0.03)。各湖的物种丰富度与湖体平均水深呈负相关(r=-0.509,P0.05),而与湖体面积无显著相关性(r=0.286,P0.05);对物种组成相似性进行聚类分析,发现滇池和其他3个湖泊的水禽组成差异性较大,杞麓湖和星云湖较为类似。综合来看,滇池可以维持较高的物种丰富度(占总物种数的80.00%)和多度(占总数量的89.69%),在水禽多样性保护中具有较大的价值。     

云南湖泊鱼类的区系及其类型分化

云南境内约有十二个大小湖泊,由于多数分布在高原面上,故习惯称为高原湖泊。这些湖泊按地理位置可分为东、南、西、北四群。东部湖群有滇池(昆明湖)、抚仙湖、阳宗海、星云湖、杞麓湖等,坐落在昆明弧上,其中除滇池属金沙江水系外,其余均归南盘江(西江上游);西部湖群包括洱海、茨碧湖、剑湖、莫汉沼等,皆注入澜沧江;滇北之程海(黑乌海)属金沙江水系;南部湖群计有异龙湖和大屯海,都属南盘江水系。     

滇中南六湖的放线菌

1985和1986年,从云南省中部的抚仙湖、杞麓镧、星云湖和阳宗海,南部的异龙湖和大屯海采集湖底泥和水样,对放线菌种群进行了研究。       

云南省抚仙湖和杞麓湖流域土地利用变化对水质的影响

基于遥感技术和相关性分析方法对云南省2个典型高原湖泊抚仙湖和杞麓湖流域土地利用与湖泊水质关系进行了研究.结果表明:1989-2005年2个流域森林(灌丛)和建筑用地大量增长,荒地和农田有所减少,杞麓湖的污染程度比抚仙湖严重,2个湖泊的水质都呈下降趋势;湖滨200 m左右的缓冲带变化明显,且比流域其它土地利用变化对水质影响更大;城镇化和密集的农业耕作产生的面源污染是影响湖泊水质状况持续下降的重要因素,2个湖泊流域的土地利用结构不同也导致二者之间水质的差异.     

基于土地利用/覆被的滇池流域生境质量时空演变

滇池是我国西南地区最大的高原淡水湖泊,也是云南省面积最大的淡水湖。研究滇池流域土地利用/覆被类型与生境质量的时空演变特征,对流域生态环境保护具有重要意义。本文基于1988—2018年土地利用/覆被数据,将InVEST模型与GIS空间分析工具相结合,分析滇池流域生境时空变化,并利用莫兰指数和热点分析量化生境质量的空间集聚及演化特征。结果表明：(1)1988—2018年滇池流域土地利用/覆被类型变化剧烈,由1988年的农田占优势转变为2018年城镇用地占优势;(2)流域生境质量总体呈下降趋势,环滇池的城市区域生境质量较低,流域周边山地与丘陵质量较高但分布分散;(3)生境“冷热点”呈集聚分布,“热点”地区主要位于周边林地,随时间变化其范围逐渐缩小,而“冷点”地区位于环滇池城市区域,随时间变化而大幅增加。本研究表明,城市化过程中土地利用/覆被的剧烈变化是引起城市生境发生变化的主要原因,研究结果可为滇池流域土地利用类型优化以及提升或维持生物多样性提供参考依据。     

基于RSEI模型的昆明市生态环境质量动态监测

利用遥感技术进行生态环境监测有利于快速了解生态环境的变化过程。以昆明市为研究区,以Landsat TM和OLI影像为数据源,采用主成分分析法,运用集成于绿度、湿度、干度和热度4个指标的遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),对昆明市2000—2018年生态环境质量进行了评价。结果表明:RSEI指数能较好地指示区域生态环境状况,研究区RSEI主要是受干度的影响,其次是湿度和绿度,热度对RSEI模型的影响最小; 2000—2018年,昆明市RSEI 5年平均值为0.51,生态环境质量处于一般状态(0.4～0.6),生态环境质量呈现"上升-下降-上升-下降"的波动变化趋势。其中,2010年受干旱因素影响,生态环境质量较其他年份相对较低;昆明市生态环境质量西部优于东部,其中以西南角的生态环境质量最佳。     

可鲁克湖流域生态环境质量诊断

为查清可鲁克湖流域生态环境质量及其演化特征,依据环境生态学相关理论,运用综合调查、遥感解译与反演、统计分析等技术手段,选取自然地理、气象、土地利用/覆盖和社会经济4个方面的15个因子,采用因子分析和熵值法计算指标权重,建立流域土壤质量模型和生态环境质量诊断模型,分析2000、2005、2010和2015年可鲁克湖流域土壤与生态环境质量的变化特征。结果表明: 2000、2005、2010和2015年,可鲁克湖流域生态环境质量均值依次为21、47、54和72,呈稳定上升趋势,生态环境质量等级由较差转为良好,土壤质量整体处于中等水平;空间上,北部山区和流域下游湿地及河流周边区域的生态环境质量明显转好。流域生态环境质量变化是人类活动与自然因素共同作用的结果,土壤质量与湖泊面积是指示流域生态环境的关键因子,可鲁克湖最小生态需水量是维持流域生态环境良性发展的基本保障。     

云南抚仙湖、洱海、滇池水生植被的生态特征

抚仙湖、洱海和滇池是云南高原上较大的三个断层构造湖泊。作者于1981—1983年对这三个湖泊的水生植物种类、分布、产量、植被类型以及演替作了调查。其结果是:(1)抚仙湖、洱海和滇池的湖盐形态、湖水的理、化性质以及生物生态条件是很不相同的:抚仙湖是我国第二深水湖泊,洱海是半深水湖,而滇池却是一个浅水湖泊。因此,水生植物的生态特征也是各不相同的;(2)随着湖泊的逐渐发育和演化水生植物的种类由少到多,而植被类型及其演替则由简单到复杂(即抚仙湖→洱海→滇池);(3)制约水生植物生长、分布的主要环境因素是水深、风浪、透明度以及沉积物的组成等;(4)水生植物的生态特征指示了滇池和洱海已经进入老年化阶段,其沼泽化程度是:滇池>洱海>抚仙湖;(5)滇池自受到工业废水污染以后,水生植被遭受到破坏,湖泊生态系统失去自然平衡,许多水生植物受到危害或者濒于绝灭(如海菜花、微齿眼子菜等),但是,漂浮植物却得到了发展(如凤眼莲)。     

云南高原湖泊沿岸带底栖藻类群落的分布

对云南6个高原湖泊沿岸带底栖藻类的群落结构、现存量等进行了调查,研究期间发现底栖藻类群落主要由绿藻门的刚毛藻(Cladophora spp.)和硅藻门的一些附植种类组成,除硅藻群落在泸沽湖占优势外,其它湖泊中绿藻群落的相对比率高于硅藻.底栖藻类现存量(chl a)以星云湖最高(24 μg·cm-2);底栖硅藻密度以泸沽湖的鸟岛最高,为9.3×106 cells·cm-2.分析不同湖泊底栖硅藻的群落结构发现:底栖硅藻Epithemia sorex和Cocconeis klamathensis分别是泸沽湖和抚仙湖的绝对优势种,Amphora pediculus是阳宗海和滇池金宝的绝对优势种,洱海、星云湖和滇池又一村的优势种类较多,其中相对丰富度较高的主要是一些附植性种类.结果表明沿岸带的光照、营养水平和基质类型可能是影响底栖藻类群落分布的主要环境因子.     

河湖生态系统生态用水优化研究——以滇池流域为例

生态需水是河流与湖泊生态系统健康的重要基础。湖泊流域的河流与湖泊生态系统之间存在密切的水量联系,目前对流域内生态用水的研究多为单一生态系统生态需水简单相加,忽略了河流和湖泊之间复杂的水量联系。基于河湖复合生态系统之间的水量联系构建了河湖生态系统生态用水优化模型,并以滇池为例分析了河湖生态系统生态用水规律。结果表明：湖泊流域中单一河流或湖泊生态需水计算结果不能满足复合生态系统的生态用水要求,需要综合考虑河流和湖泊之间的水量联系;在当前水质状况下,牛栏江每年的调水量不能满足滇池流域的生态用水要求;滇池流域水体污染对流域内生态用水影响较大,随着水体污染程度的下降,流域生态用水量和调水量呈指数下降,河流生态用水呈线性下降。     

阳宗海和滇池中紫色非硫细菌数量和种群结构的比较

在2002年平水期对高原湖泊阳宗海和滇池中的紫色非硫细菌(PNSB)数量和种群结构进行了比较研究。对两湖中的各因子进行t检验,发现各因子和PNSB数量都有极显著差异,富营养化湖泊滇池中的PNSB数量远远多于贫营养化湖泊阳宗海;两湖中PNSB的优势种是红假单胞菌属,也有少数的红螺菌属。两湖种群结构的区别是滇池有红微菌,而阳宗海有大量红细菌。     

Compositional differences among planktonic ciliate communities in four subtropical eutrophic lakes in China

Ciliate community composition was investigated in four subtropical eutrophic lakes with cyanobacterial blooms in three seasons during 2009–2010 using the quantitative protargol staining approach. Among the four lakes, Lake Taihu and Chaohu are situated in the mid-lower Yangtze Plain near sea level, and Lake Dianchi and Xingyunhu are located on the Yunnan–Kweichow Plateau. A total of 102 ciliate species, representing 15 orders and 66 genera, were studied. Ciliate communities in Lake Taihu and Chaohu were characterized by abundant algivorous and mixotrophic oligotrichs and prostomatids, while Lake Dianchi and Xingyunhu ciliate communities were primarily characterized by voracious bacterivorous scuticociliates and peritrichids. Cluster analysis based on the transformed square root of ciliate abundance showed that samples from Lake Taihu and Chaohu composed one group whereas samples from Lake Dianchi and Xingyunhu composed another group in each season. Our results indicated that all dominant ciliate species are ubiquitous and that species dominance is regulated by different factors in different subtropical eutrophic lakes.     

基于深度神经网络算法的水体透明度反演方法

水体透明度能够直观反映湖泊水质状态,掌握长时间大尺度湖泊水体透明度是控制和改善湖泊水生态环境的关键。由于滇池的水质原位监测工作起步较晚,导致长时间序列的历史湖泊水体透明度数据的缺失。为此,以滇池为研究区,以深度神经网络算法为理论基础,以原位监测和MODIS遥感影像为数据,对2001年1月1日—2018年12月31日滇池水体透明度进行反演,并利用地理空间分析方法探讨了滇池湖泊水体透明度时空变化特征。研究结果表明:(1)提出的反演模型具有较好的性能(RMSE=0.1359,MAE=0.1134),能够客观反映湖泊水体透明度状况;(2)时间变化特征分析结果表明,滇池水体透明度总体呈现下降趋势,综合变化率为-0.08 m/10 a;(3)空间变化特征分析结果表明,水体透明度较高的区域下降率较大,水体透明度较低的区域变化趋势相对稳定,距离城区及居民区较近的水体透明度相对较低;人类活动将成为影响滇池水体透明度变化的重要因素,同时也是造成滇池水体污染的主要因素。     

滇池流域退耕区植物群落构建对地表径流污染物的削减效应

为探索不同群落的构建在滇池流域的实际应用,以确定削减污染物最优植物群落的配置方式,该研究选取地表径流悬浮物(SS)、COD含量、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)六个指标作为主要的分析对象,在滇池流域退耕区开展了不同植物群落配置对地表径流污染物削减效应的试验研究。结果表明:三个植物群落对SS、COD、TN、TP、NO_3~--N在2014年和2015年间均表现出显著性的削减趋势,且三个植物群落对SS、TP和NO_3~--N的削减率均在45%以上,但并未对NH_4~+-N表现出削减效果。不同植物群落对污染物的削减效应存在一定的差异性,但是三个不同群落与年度的交互作用对SS、COD、TN、TP、NO_3~--N五个养分指标的削减并没有表现出显著的差异性。从整体上来看,三种植物群落类型中,以乔-灌-草构建的立体式植物群落对地表径流污染物的削减效果最佳。     

基于遥感生态指数的新疆玛纳斯湖湿地生态变化评价

以2000、2006和2016年3期的Landsat遥感影像为基础数据源,结合前人研究成果和实地考察,借助RSEI指数,对玛纳斯湖湿地生态环境进行监测和评价。结果表明:利用主成分分析技术集成植被指数、湿度分量、地表温度和土壤指数建立的RSEI指数具有一定的适用性,可较好的对玛纳斯湖湿地生态环境质量状况及其时空变化进行监测和评价。2000、2006和2016年RSEI指数均值分别为0.227、0.183、0.234,对RSEI指数进行分级处理后,发现流域生态环境质量"较差"等级居于主导地位,"优"等级有所增加,湿地生态环境质量向好的方向发展。气候变化和人类活动共同作用于玛纳斯湖湿地产生的生态环境效应,日益增强的人类活动是湿地退化的主要原因,多年来粗放型的农业发展使玛纳斯河流域人口、经济与生态环境之间的关系严重失调。从优化水资源配置角度提出对主要源流流域水土资源大规模开发的同时,应重视尾闾湖泊湿地的生态价值与可持续发展。     

2002—2018年滇池外海蓝藻水华暴发时空变化特征及其驱动因子

为弄清滇池外海蓝藻水华暴发时空变化规律及其影响因素，将滇池外海分为北、中、南3个区域，基于2002—2018年期间中分辨率成像光谱仪(MODIS)反演的水华面积，分析了上述3个区域蓝藻水华的时空变化特征。基于2007—2018年水文、气象和出入流数据，构建了外海三维水动力生态模型(AEM3D),并计算了各区域的水力滞留时间。通过冗余分析(RDA)、随机森林(RF)和斯皮尔曼相关分析方法，分析了影响以上区域蓝藻水华暴发的主要驱动因子。结果表明：2002—2018年期间，整个滇池外海区域年平均水华面积比(水华面积占该区域总面积比例)呈缓慢下降趋势，空间上由北向南依次递减，整个外海水华暴发面积最大主要发生在秋季。在外海北部区域，其东部水华较西部更为严重，而在中部和南部区域，呈现西部水华较东部更为严重的空间分布模式。通过对各影响因子的统计分析发现，风速、水温和日照时长是上述各区域中蓝藻水华暴发的主要决定性因素。水华暴发期间以西南风为主导风向，且上述区域的水华面积比随风速增加呈下降趋势。在外海各区域，水力滞留时间与水华暴发面积均呈显著正相关，空间上水力滞留时间由北向南逐渐增大，风速和风向是影响蓝...     

基于理想参照系-关键指标的赤水河流域生态系统质量变化趋势分析

赤水河流域是长江上游重要的生态安全屏障,针对赤水河流域经济开发与生态环境保护的突出矛盾,基于MODIS数据产品提取赤水河流域2000—2018年归一化植被指数（NDVI）、叶面积指数（LAI）、表层水分含量指数（SWCI）和陆地表面温度（LST）生态系统质量关键指标,利用ENVI主成分分析构建遥感生态指数（RSEI）,计算赤水河流域2000—2018年生态系统质量,进行Sen+Mann-Kendall趋势分析,并与贵州习水自然保护区林地最优状态下RSEI值进行比较,进而量化区域生态系统质量恢复潜力,为赤水河流域生态恢复、绿水青山就是金山银山重要理论实现提供科学参考。结果表明：RSEI能够很好地反映赤水河流域生态系统质量时空分布特征,且绿度和湿度对赤水河流域生态系统质量起关键作用。赤水河流域RSEI平均值为0.613,高值区域主要分布在下游湿润常绿阔叶林区,中游河谷中山阔叶林林、常绿针叶林区,上游镇雄县、威信县和叙永县交界处的高山常绿针叶林、落叶阔叶林区。赤水河流域近20年生态系统质量以整体以改善为主,但局部仍出现退化现象,其中生态系统质量显著改善面积占总面积的6.12%,轻微改善面积占59.51%,轻微退化面积占23.17%,显著退化面积占1.49%。赤水河流域林地RSEI值与理想参照系RESI值差距在10%以上面积占林地总面积的49.82%,主要分布在大方县、桐梓县、播州区及怀仁市、习水县部分地区。     

Six decades of changes in vascular hydrophyte and fish species in three plateau lakes in Yunnan, China

Biodiversity in the plateau lakes of Yunnan, China has decreased significantly over the past decades. To better understand this degradation, we analyzed the processes and characteristics of changes in vascular hydrophytes and fish species in three of Yunnan’s largest lakes (Dianchi, Erhai, and Fuxian). We reviewed primary literature reporting the occurrence of such species between the 1950s and 2000s. During this period, 46.3 % of native hydrophytes and 84.0 % of native fish species in Dianchi Lake had gone locally extinct, compared to 21.4 and 58.8 % in Erhai, and 11.8 and 41.7 % in Fuxian, respectively. In Dianchi alien species comprised 15.4 % of total hydrophytes and 87.5 % of total fish species, compared to 5.7 and 70.8 % in Erhai, and 11.8 and 65.0 % in Fuxian, respectively. The extinction of endemic fish species was particularly serious. The proportion of endemic fish species extinct was 90.0 % in Dianchi, 75.0 % in Erhai and 63.6 % in Fuxian. Homogenization of fish assemblages (calculated Jaccard indices) across the lakes increased during the study period in parallel with the extinction of endemics and introduction of alien species. Results showed that lacustrine conditions determined the observed changes of hydrophytes and fish species, likely reflecting anthropogenic disturbances associated with rapid economic development around the lakes. In a developing region like the plateau of Yunnan, which is rich in endemic freshwater species, the challenge is how to balance economic growth with habitat protection.