基于MODIS NDVI的辽河保护区成立前后植被覆盖时空动态研究

以2010年成立以自然生态恢复为主的辽河保护区为研究对象,基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的500米分辨率的归一化植被指数(NDVI)数据,研究了辽河保护区成立前(2000—2009年)和成立后(2010—2015年)植被覆盖时空动态。结果表明:(1)2000—2015年NDVI呈现持续增加趋势;2000—2009年NDVI的年际增加主要发生在夏季,2010—2015年NDVI的年际增加主要发生在春季和冬季。辽河保护区成立后春季NDVI的逐年增加有利于该区域防风固沙功能的提升。(2)季节尺度上,2000—2009年春季降水量与春季和夏季NDVI显著正相关,夏季气温与夏季NDVI显著负相关;2010—2015年仅夏季NDVI动态受春季气温和夏季日照时数变化的影响。(3)月尺度上,气温是影响辽河保护区NDVI变化的主要气候因素,2000—2015年NDVI动态对气温变化的响应存在1个月的滞后期;2000—2009年NDVI动态对降水变化的响应存在1个月的滞后期,2010—2015年则无滞后效应。(4)2000—2009年影响NDVI动态的人类活动主要为农田耕作;辽河保护区成立后,河岸带封育区内的自然恢复和小型人工湿地建设促进了NDVI增加,大型人工湿地建设和人工经营牧草地对NDVI动态无显著影响。     

辽河保护区水生态功能分区研究

流域水生态功能区是管理流域水生态系统的基本单元,其特点是统筹陆地和河流生态系统,更好、更全面反应流域水生态系统的整体特征。通过对流域内重要生境的识别,可以为区域内生物保护目标、生态安全目标、流域管理等方案的制定和实施提供重要的科学依据。该文以辽河保护区为例,从分区理论、划分方法、指标体系建立和划分结果四个方面详细介绍了分区过程,最终以保护区内主要自然影响和人类干扰作为主要分区指标,将辽河保护区划分为8 个水生态功能三级区,并总结了各功能区的地貌、河段特征和土地利用特征等。研究结果将有助于对辽河保护区的内生态环境状况进行修复与改良。     

西双版纳不同海拔热带雨林凋落量变化研究

在3个海拔梯度(600、1 100和1 600 m)选取8块热带雨林样地,研究了印度季风环境下西双版纳热带季节雨林和山地雨林的凋落动态随海拔的变化及其与气候的关系。在3个梯度上,年平均温度分别为22.1、20.1和16.6 ℃,年平均温度递减率为-0.005 3 ℃·m^-1。随海拔增加,年平均降雨量增加(分别为1 532、1 659和2 011 mm),但旱季的降雨量基本相同(282~295 mm);年蒸发量变化较小(分别为1 369、1 374和1 330 mm);年平均空气相对湿度降低(分别为86%、81%和84%),旱季后期湿度降低更明显;样地土壤含水显著增加。热带季节雨林凋落量(1 072~1 285 g·m^-2·a^-1)显著高于热带山地雨林凋落量(718~1 014 g·m^-2·a^-1)。凋落量和凋落进程变异系数与海拔之间存在线性显著负相关,凋落量与温度线性显著正相关而与降雨量显著负相关。旱季凋落高峰受到空气相对湿度和土壤含水量影响,随海拔增加空气相对湿度降低使得海拔1 105~1 720 m的凋落高峰提前,但土壤含水量继续增加又会使凋落高峰推后。研究结果得出:1)热带季节雨林凋落量与东南亚热带潮湿雨林相近;2)旱季水分限制随海拔增加而变化,影响凋落高峰出现时间;3)随海拔增加,热带山地雨林凋落年进程由季节性向平稳过渡。     

辽河保护区河岸农田撂荒恢复初期植物物种特征

采用样线法对辽河保护区河岸农田撂荒恢复3年后的植物群落进行调查,研究其物种特征及生物多样性影响因子。结果表明:8个样点共采集到51种植物,以草本植物为主,共49种,占总物种数的96%;51种植物隶属于21科46属,其中菊科和禾本科物种数最多,单属科、单种科和单种属在植物物种组成中占比例较大,高频度且高盖度出现的物种少;小飞蓬和茵陈蒿为撂荒恢复初期植物群落的先锋物种,出现的频度最高;草本植物的水分生态型以中生植物占优势;生活型以1年生植物为主,且杂草在草本植物中占有较大的比例,表明河岸农田撂荒恢复初期物种组成主要受到人类活动的影响,而河流对物种的影响在早期表现不明显;物种多样性自上游向下游呈降低趋势,环境影响因子分析表明Simpson指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数与海拔和距河口距离呈显著正相关,与距交汇处距离和河道蜿蜒度呈显著负相关,而Patrick丰富度指数与两岸堤距呈显著负相关,与其他因子无显著相关性。     

辽河流域河段蜿蜒度特征分析

对辽河流域河流水系进行分段, 计算河段的蜿蜒度, 分析各子流域东辽河、西辽河、浑太河、辽河干流及其支流的河段蜿蜒特征, 对4个子流域之间的河段蜿蜒度进行了差异显著性分析; 并研究了河段蜿蜒度与地貌、河流等级、坡降的关系, 结果表明: (1)辽河流域共有3158个河段, 河段蜿蜒度范围为1-4.2; (2)各子流域低度蜿蜒河段占流域总河段数的70%左右, 辽河干流属于高度蜿蜒河段, 大多数源头河流、西辽河中下游以及辽河干流东部的招苏台河、清河、柴河的上游属于低度蜿蜒河段, 东辽河和浑太河河流从源头山地区流向平原地区后河流逐渐蜿蜒;(3)东辽河、西辽河和浑太河3个子流域之间河段蜿蜒度差异不显著, 辽河干流及支流河段蜿蜒度显著高于其他个子流域; (4)不同地貌类型间河段蜿蜒度差异极显著, 河段蜿蜒度与河流等级成正相关关系, 河段蜿蜒度与坡降成负相关关系。     

东辽河河岸带草本植物物种多样性及群落数量分析

采用样线法调查了东辽河河岸带草本植物群落,分析了物种多样性特征,利用组平均聚类法和除趋势对应分析(DCA)分别对植物群落进行了分类和排序,探讨了影响东辽河河岸带草本植物群落分布的主要环境因子。结果表明:东辽河河岸带共有草本植物118种,属36科70属,草本植物的物种多样性自上游向下游呈现先增加后降低的变化趋势,而丰富度指数变化规律不显著,这与河流水文特征、河岸土壤基质类型、土壤含水量和人为干扰有关。聚类分析结果显示,东辽河河岸带草本群落可划分为11种类型,其中湿生植物群落占据优势。DCA排序轴与环境因子的相关性分析表明,海拔和河流等级是东辽河河岸带草本植物群落分布的重要影响因子。     

河流山区段水生态安全评估——以太子河为例

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全.本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7%;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9%;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4%.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.     

美国水体功能分类管理及与我国的比较

水体功能分类是制定水体管理目标的基础, 借鉴美国水体功能分类方法对我国水环境保护管理具有重要意义。通过对美国水体功能分类的内涵、特点和确定方法进行总结, 分析了水体功能的类别和功能可达性的评估方法, 阐述其指定功能更改程序的实施步骤。在比较我国与美国水体功能分类差异管理的基础上, 指出了我国水体功能分类的不足, 对如何借鉴美国水体功能分类体系进行完善提出建议。在当前我国生态文明建设的背景下, 我国水体功能管理需在3 个方面进一步完善, 即在功能分类上要提高对水生态功能的考虑; 在功能管理体系上需增加水体功能可达性分析确定功能的步骤; 在功能管理法律上需建立水体功能保护基准来指导水体标准的制定。     

辽宁太子河大型水生植物的群落特征及其与环境的关系

采用样方法对太子河3条支流大型水生植物群落结构与生物量的研究表明：太子河北支大型水生植物的优势种为小眼子菜（Potamogeton pusillus）、菹草（P.crispus）和马来眼子菜（P.malaianus）,主要群落类型为小眼子菜＋菹草群落;细河大型水生植物的优势种为菹草、马来眼子菜和轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）,主要群落类型为菹草＋轮叶黑藻群落;海城河大型水生植物的优势种为轮叶黑藻、小眼子菜、五刺金鱼藻（Ceratophyllum oryze-torum）和菹草,主要群落类型为轮叶黑藻＋小眼子菜＋菹草群落。从定量生长型谱来看,太子河北支以小眼子菜型为主要类型,细河以大眼子菜型为主要类型,海城河以大眼子菜型、小眼子菜型、金鱼藻型和伊乐藻型为主要类型;从生活型谱来看,3条支流都是以沉水植物为主要生活型。大型水生植物群落相似性聚类分析表明3条支流水生植物群落组成差异显著。3条支流大型水生植物沿河流纵向分布格局均为间断的斑块状,沿水深的垂直分布格局不明显。太子河北支大型水生植物从上游到下游均有出现;细河大型水生植物主要分布在下游;海城河大型水生植物主要分布在中下游。大型水生植物生产力（湿重）：海城河（644 g/m2）﹥太子河北支（586.8 g/m2）﹥细河（151.1 g/m2）。大型水生植物与环境因子的相关性分析表明：大型水生植物的物种数与氨态氮、水温、pH和电导率显著正相关（p〈0.05）;与溶解氧、底质指数和海拔显著负相关（p〈0.01）;优势种小眼子菜的生物量与水深显著正相关（p〈0.01）,与电导率和总氮显著负相关（p〈0.05）。     

太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系

根据太子河河岸带69个样点的土壤分层调查, 研究了太子河河岸带土壤特征、空间格局及与环境因子的关系。研究结果表明:垂直剖面自上而下土壤含水率、土壤孔隙率、总磷、有机质和总氮含量显著减少, 容重、pH和有效磷在层间差异不显著。根据土壤理化性质, 将样点分为2类, 一类主要分布在太子河上游及某些支流上游, 该类土壤呈弱酸性, 有机质和总氮含量高, 另一类主要分布在太子河中下游, 该类土壤呈弱碱性, 有机质和总氮含量较低。利用冗余分析(RDA)识别影响土壤性质的环境因子, 结果表明海拔、年降水、年均温和距离河口的距离是影响土壤空间差异的主导因子。