鄱阳湖采砂南移扩大影响范围——多源遥感的证据

采砂是一项具有巨大生态影响的经济活动.利用多源遥感影像描述鄱阳湖中部的采砂分布,分析其对悬浮泥沙浓度的影响.2011年7月28日的Landsat Thematic Mapper (TM)5用于采砂相关船只的识别,2009-2011年7-8月的Terra卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像用于悬浮泥沙浓度的反演,(Before-after-control-impact,BACI)方法用于采砂影响评价.Landsat TM 5影像解译结果发现鄱阳湖中部的两个采砂区和90余艘船只,MODIS Terra反演结果显示在采砂区及其下游区域悬浮泥沙浓度剧增,BACI评价结果揭示采砂是导致此区域悬浮泥沙浓度增加的主要因素.平衡经济发展与生态保护之间的关系,将因采砂而造成的负面影响降到最低,使鄱阳湖的各种生态功能全面发挥是紧要的.     

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。     

中国植被碳源/汇时空演变特征及其驱动因素

植被生态系统对植被碳汇至关重要,是实现中国“碳中和”目标的重要路径之一。选择1981—2019年全球逐日NEP模拟数据产品,对1981—2019年中国植被碳源/汇时空演变进行分析,确定气候变化和人类活动对植被碳源/汇的影响区域,并量化生态修复治理工程对植被碳汇的成效。(1)通过使用BFAST模型监测NEP年际突变范围,确定2001年为时间断点,对比分析1981—2001年与2001—2019年NEP时空变化特征及驱动因素。(2)1981—2001年段植被碳汇大范围呈现递减趋势。2001—2019年,中国整体植被碳汇增加,尤其是北部地区NEP增长趋势显著。(3)1981—2001年中国北部地区植被固碳能力下降,受降水、辐射影响为主。2001—2019年,大部分地区NEP变化与降水相关性显著。(4)1981—2001年人类活动导致植被碳源/汇变化占总面积的4%,主要分布于东北地区和西南地区。2001—2019年中国植被碳源/汇变化由人类活动影响占比提高至26.23%,其中植被固碳能力提升占比25.22%。气候变化负向影响植被固碳能力较于1981—2001年减少约30%。说明人类活动在一定程...     

基于物元模型的鄱阳湖生态经济区土地生态安全评价

基于2001-2007年的相关数据,借助物元模型对鄱阳湖生态经济区的土地生态安全状况进行研究.结果表明:2001年鄱阳湖生态经济区土地生态安全状况为较安全状态,2002—2004年处于临界安全状态,2005年下降为不安全状态,2006年后土地生态安全状况有所好转,处于临界安全状态.表明利用物元模型进行区域土地生态安全评价是可行的,具有计算简便、意义明确、评价精度高等优点,为土地生态安全评价提供了另一种途径.     

基于水体型生态指数的无锡市城区生态质量时空变化分析

水体是构成生态质量的重要指标,传统的城市生态质量评价方法通常掩膜了水体区域,忽略了水对生态质量的影响。基于Google Earth Engine(GEE)平台提供的2013、2015、2017、2019、2021年的Landsat8-OLI影像数据,利用信息熵权重法耦合水体丰度(SPWI)、比率植被指数(RVI)、归一化潜热指数(NDLI)、干度(NDSI)、热度(LST)构建水体型生态指数(WBEI),对江苏省无锡市城区2013—2021年生态质量进行时空变化分析,并利用Moran指数计算无锡市城区生态质量的空间自相关性。结果表明：(1)WBEI融合了水体对生态指数的影响,弥补了传统方法无法反映水体区域生态质量的不足,能更好地反映包含水体区域在内的城市生态质量;(2)2013—2021年,无锡市城区平均WBEI分别为0.4808、0.4416、0.5068、0.4471、0.4682,城区生态质量呈波动变化,总体呈小幅下降的趋势;(3)无锡市城区生态质量极好等级的面积减少67.5251km²,良好与一般等级增加76.8633km²,生态质量...     

食块茎水鸟及水位对沙湖沉水植物冬芽分布的影响

分别于2012—2013、2013—2014年度越冬期候鸟越冬前(10月份)与越冬后(4月份)采用样方法调查沙湖沉水植物冬芽的种类、密度及生物量,分析不同水位条件的2个年度鄱阳湖碟形子湖沉水植物冬芽的分布及其对食块茎水鸟食物贡献的差异性,探讨越冬水鸟取食与水位变化对沉水植物冬芽分布的影响。结果表明:刺苦草(Vallisneria spinulosa)和罗氏轮叶黑藻(Hydrilla verticillata var.rosburghii)2种沉水植物的冬芽同域分布。2013年10月2种植物冬芽的密度与生物量均显著低于2012年同期,主要原因是鄱阳湖水位年际间变化剧烈,并对水质有显著影响:与2012年相比,2013年丰水期(4—9月)沙湖与主湖区连通的时间和日平均水深显著减小,但水体浊度显著增加,不利于沉水植物生长发育。2012—2013年度越冬水鸟迁出后2种冬芽的密度和生物量均明显下降,而2013—2014年度越冬期水鸟迁出后与迁入前相比两种植物冬芽的密度和生物量均无显著变化,很可能与食块茎水鸟的取食活动和高水位对食物可利用性的负面影响有密切关系。湖泊剧烈的水位变化导致越冬水鸟的食源具有年际波动的特征,而食块茎水鸟对鄱阳湖子湖的食物利用率受越冬季冬芽丰富度和食物可及性(accessibility)的共同影响。研究结果对鄱阳湖乃至长江中下游流域沉水植被恢复、越冬水鸟保护以及生态系统功能评估具有指导意义。     

基于GEE和RSEI的长三角一体化示范区生态环境质量动态评估

生态环境质量变化的及时监测与定量评估,可为区域生态环境协同治理与管控政策制定提供决策支持。本研究基于Landsat5/TM和Landsat8/OLI影像,利用Google Earth Engine(GEE)平台和遥感生态指数(RSEI),综合考虑湿度、绿度、干度和热度等多种生态环境要素,对长三角一体化示范区2000—2020年生态环境质量变化进行了评估,并结合GDP和人口数据分析了社会经济因子对生态环境质量的影响。结果表明：绿度是对研究区生态环境质量贡献率最大的指标,且具有正面效应,而热度指标是引起生态环境质量退化的主要因素;研究区生态环境质量总体上处于中等水平,且呈现平稳上升趋势,其中,青浦区生态环境质量上升趋势明显,而吴江区和嘉善县的生态环境质量略有下降;2000—2020年,研究区生态环境质量提高区域面积占比(30.45%)略高于下降区域(28.35%),良好和优等级区域占比由27.34%增至29.79%,在不同时段,区县间和街镇间差异较为显著;人口增长对生态环境质量具有明显的负面影响,而经济发展并未以牺牲生态环境为代价,二者之间表现为脱钩关系。     

鄱阳湖生态经济区成立前后NDVI时空动态变化及其驱动因素

鄱阳湖生态经济区是中部地区正在加速形成的增长极之一,研究其植被变化特征可以为鄱阳湖生态经济区更合理的调控经济发展与生态保护提供支持。本研究基于2000—2017年MODIS NDVI,采用最小二乘法斜率探讨生态经济区成立前后NDVI时空变化特征,并借助相关性分析定量化研究气候因素和人为因素对NDVI变化的驱动作用。结果表明:生态经济区成立前(2000—2008年)和成立后(2009—2017年),区域植被覆盖整体均呈现增长趋势。生态经济区成立前NDVI变化趋势为0.052 10 a^-1(P<0.05),成立后NDVI变化趋势为0.025 10 a^-1(P<0.05),成立后NDVI增长出现放缓现象;空间上,成立前植被发生退化的区域主要分布在地级市和省会周围;成立后,省会和中心城市周围植被退化现象进一步加剧,同时湖区周围、区域北部以及南部农耕区植被也出现退化现象;在影响因素方面,在全区域尺度上,气候因素是NDVI变化的主导因素,气温对NDVI影响大于降水;在NDVI显著变化的区域,人类活动则是影响NDVI变化的主要因素;生态经济区成...     

鄱阳湖湖岸带景观变化

湖岸带是水陆生态系统过渡带,是人类活动最集中的区域之一,也是生态系统较为脆弱的区域。湖岸带具有重要的生态功能,湖岸带研究对于湖泊湿地生态系统保护具有重要意义。利用1995年,2000年,2005年和2010年4个时期的同水位条件下鄱阳湖湿地湖岸带遥感影像,对鄱阳湖湖岸带的景观进行了研究,结果表明,鄱阳湖湖岸带各种景观类型的面积变化显著,2010时期的水体面积较1995年、2000年和2005年时期减少近100km~2,绿地面积2010年较1995年减少近500km~2,建设用地和裸地面积2010年较1995年增加700km~2以上。景观指数变化明显,景观斑块数量逐年上升,最大斑块面积逐年减小,周长面积分形指数逐年加大,辛普森和香浓景观多样性指数逐年增大,表明湖岸带景观破碎化程度逐年加强。通过遥感影像解译结果综合分析,鄱阳湖湖岸带建设用地和裸地增加主要表现在沙化土地面积、交通建设用地面积和居民建筑建设用地的增加有关。     

鄱阳湖水体淹没频率变化及其湿地植被的响应

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素。基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000—2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应。研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈"南低北高",同时具有大小不一的"斑块式"空间分布特征;(2) 15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的"n"形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多。(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变。     

极端水文干旱下鄱阳湖浮游动物群落结构特征及其影响因素

2022年鄱阳湖流域发生了特大干旱事件,对鄱阳湖生态环境产生了严重影响。为揭示极端水文干旱年的鄱阳湖浮游动物群落结构特征及其主要影响因素,于2022年1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)对鄱阳湖浮游动物进行了综合调查。本次调查共鉴定出浮游动物70种(轮虫40种、桡足类17种和枝角类13种),丰度和生物量范围分别为0—152.67个/L和0—1.52 mg/L。浮游动物群落结构具有较大的时空差异：在季节上,物种数夏季最多,丰度和生物量呈现夏季最高、秋季最低的特征,干旱季节的Shannon-Wiener多样性指数和优势种组成明显不同于非干旱季节;在空间上,南部湖区的物种数、丰度、生物量高于北部湖区,多样性指数在中部湖区最高、北部湖区最低。极端水文干旱年的物种数、丰度和生物量均明显低于往年同期,但空间上的差异较小。相关性分析和冗余分析结果表明,浮游动物群落结构在干旱季节和非干旱季节的主要影响因素存在明显差异,其中干旱季节浮游动物群落结构主要受水温、水位、硝态氮、氨氮等的共同影响,非干旱季节受化学需氧量和水位的影响较大。总体上,极端水文干旱使得鄱阳湖浮游动物群落结构稳定性较...     

1998年特大洪水后鄱阳湖自然保护区主要湖泊水生植被的恢复

鄱阳湖自然保护区的湖泊是相对独立于鄱阳湖主体湖的一个区域,是国际重要湿地。1998年的特大洪水导致湖泊中水生植物的地上部分大量毁灭。通过1999年和2001年的植被调查,并与历史资料比较,探讨了特大洪水干扰后的植被恢复动态。结果表明,1999年湖泊水生植物的种类和生物量均低于干扰前的水平;2001年物种种类已经恢复,苦草(Vallisneria spp．)和黑藻(Hydrialla verticillata)的生物量已超过干扰前的水平,但其它物种的生物量仍较低,尚处于恢复的初始阶段。据此推断,物种问恢复速度的差异主要与物种的无性繁殖方式有关。鄱阳湖自然保护区湖泊的植被恢复不同于温带和其它亚热带的湖泊,不经历轮藻(Chara spp．)作为先锋优势种的阶段,苦草和黑藻可以作为先锋种首先在湖泊中恢复。这可能与鄱阳湖作为通江湖泊其水位频繁波动、轮藻不易定居有关。研究显示,洪水导致的水生植物生物量下降和物种数目减少只是短期现象,湖泊水生植物能在几年内恢复到干扰前的水平。     

Combining multivariate statistical techniques and random forests model to assess and diagnose the trophic status of Poyang Lake in China

Floodplain lakes are valuable to humans because of their various functions. An emerging public concern on lake eutrophication has heightened the need to assess and predict the trophic status in floodplain lakes, particularly for those with high spatial heterogeneity. In this study, combined multivariate statistical techniques and random forests model were used to characterize the water quality and trophic status of Poyang Lake. By classifying and characterizing seasonal water samples comprising 11 water quality parameters collected from 13 sampling sites in Poyang Lake between 2008 and 2014, the dataset was divided into the central and northern lake groups, which corresponded to lentic and lotic regions in Poyang Lake, respectively. The spatial water quality variations and underlying patterns were investigated by performing discriminant analysis and principal component analysis (PCA). Lastly, random forests (RF) were used to predict the chlorophyll a (Chl-a) variations of the central and northern lakes. The PCA results indicated that the water quality of the central and northern areas of the lake was controlled by different environmental variables and underlying pollutant sources. The RF model outperformed the artificial neural network and linear regression and was robust with strong predictive capabilities. It was determined that the most important predictors of the Chl-a variations in the northern lake were water temperature (T) and water level, whereas transparency, T, and water level were the most efficient predictors in the central lake. The RF model can also be applied to trophic prediction in other large lakes with considerable spatial variations. This study will have implications on water quality management and eutrophication prevention in floodplain lakes with high spatial heterogeneity.     

采砂活动影响下鄱阳湖水陆交错带形态及景观格局变化

自长江干流限制无序采砂后,大量采砂船涌入鄱阳湖区作业导致水陆交错带形态与景观均发生明显的改变,人类活动深刻影响着鄱阳湖水陆交错带的稳定性。基于Landsat TM/OLI遥感影像数据,定量测算采砂活动对鄱阳湖水陆交错带形态和景观格局产生的影响,结果表明：(1)草滩与滩涂之间转化最为频繁,水域面积缩小,水陆交错带范围扩大;(2)东岸线和西岸线呈侵蚀状态,湖心岸线快速收缩;(3)鄱阳湖水陆交错带形状逐渐变得简单,而入江通道形状复杂化程度提高,其几何形态不规则化;(4)景观类型层次上,滩涂的破碎度最大,形状最为复杂,农田的破碎度和形状复杂程度最小,集聚性最强,草滩的连通性最好,沙地的景观指数幅度变化最大;(5)鄱阳湖水陆交错带破碎化程度逐渐降低,景观形状越来越复杂,景观多样性减少,整体连通性和集聚性增强;(6)采砂规模与鄱阳湖水陆交错带的形态指数呈负相关,与景观形状指数和入江通道的形态指数呈正相关,其均通过显著检验。     

不同水位下拟建鄱阳湖水利枢纽对食块茎鸟类栖息地适宜性的影响研究

鄱阳湖为亚洲最大的候鸟栖息地,近十余年发生了枯水期提前且延长及湖区生态环境日益恶化的问题,对于此问题江西政府提出了一种科学的工程措施--鄱阳湖水利枢纽（简称枢纽）。然而,枢纽对越冬候鸟栖息地的影响尚无定量研究。以鄱阳湖食块茎鸟类--白鹤（Grus leucogeranus）、白枕鹤（Grus vipio）和小天鹅（Cygnus columbianus）的栖息地为研究对象,利用3S技术结合生态学知识,在ArcGIS平台上搭建了食块茎鸟类栖息地适宜性评价模型,使用二维水动力模型联合适宜性评价模型,生成鄱阳湖在兴建枢纽前、后的食块茎鸟类栖息地适宜性分布图。选取工程调度时期水位相对稳定时段,以鄱阳湖无枢纽状态下星子水位为基础,探究鄱阳湖在不同水位时,有拟建枢纽和无拟建枢纽状态下食块茎鸟类的栖息地适宜性的变化,定量分析拟建枢纽对候鸟栖息地适宜性造成的影响。研究发现：枢纽的调度规则具有一定的科学性,水位调度方案对湖泊食块茎鸟类越冬初期栖息产生的影响较小,但会牺牲一部分越冬后期适合食块茎鸟类栖息的区域。拟建枢纽选址处至都昌站的食块茎鸟类栖息地适宜性受枢纽的负面影响最为显著,各级自然保护区之中,北部省级候鸟自然保护区受其负面影响最大,此保护区将减少18.01-39.80 km²适合食块茎鸟类栖息的面积。但是枢纽的运行能增加湖泊土壤水含量,使食块茎鸟类更易于觅食,且能增加喜食块茎鸟类的食物丰富度。本研究可为为今后鄱阳湖湖区水环境规划和水生态管理维护提供一定的科学参考。     

鄱阳湖鱼类多样性的时空变化特征研究

研究基于2010年4月、7月和2018年8月、2019年5月在鄱阳湖9个区域的鱼类多样性调查数据,分析鱼类物种多样性、功能多样性和分类差异指数的时空变化以及其与环境之间的关系,了解鄱阳湖近十年来鱼类群落多样性的时空变化特征。结果显示, 2010年和2018—2019年分别调查到鱼类74种和93种,群落结构差异显著(P<0.05),差异贡献率最高的物种为短颌鲚、似鳊、鲫、光泽黄颡鱼和鲤;水温、总悬浮物和叶绿素等环境因素具有显著的年际和季节差异(P<0.05)。与2010年相比, 2018—2019年鱼类物种多样性和功能多样性指数有一定增加,分类差异指数没有显著变化。分类差异指数的随机检验显示(Randomization test),与2010年相比, 2018—2019年位于95%概率置信范围下方的区域增加。水温、总悬浮物和叶绿素等环境因素对物种多样性、功能多样性和分类差异指数有显著的影响(P<0.05)。结果表明,近十年来,鄱阳湖鱼类群落结构发生明显改变,但是小型鱼类依旧是优势种,鱼类群落小型化明显,主要原因可能是过度捕捞的影响。同时,鄱阳湖的人类活动干扰增大,鄱阳县...     

近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用变化及生态系统服务价值

滨岸缓冲带作为湖泊生态系统的重要组成部分,研究其土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）对维持湖泊水安全和生物多样性具有重要意义。基于1988-2018年间7期Landsat遥感卫星影像数据,采用土地利用相关分析、ESV当量因子估算等方法,深入分析了鄱阳湖滨岸缓冲带近30年土地利用时空演变特征及ESV变化。结果表明：（1）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用类型逐渐形成了以耕地为主导,林地、草地、水域、建设用地等主要地类占比相对均衡的格局。耕地面积明显增加,增幅为21.48%;建设用地和林地面积增幅分别为542.90%和326.23%,耕地、水域、草地是二者面积增加的主要来源;草地面积出现明显减少,幅度达66.79%,主要转变为林地、耕地和水域;水域和未利用地面积出现小幅减少。研究区内,南昌县综合土地利用动态度以1.81%高于其他11个区（县）,土地利用较其他区（县）出现更大的变化。（2）近30年鄱阳湖滨岸缓冲带生态系统服务价值总体呈现先上升后下降的趋势,总损失25.54亿元,降幅为24.18%;各类ESV的变化趋势与各土地利用类型面积变化的趋势相似,其中水文调节为研究区内最主要的生态服务功能,占总ESV的66.03%。（3）水域和草地对ESV变化的贡献率最大,是鄱阳湖滨岸缓冲带ESV变化的主要影响因素;水域面积减少是导致滨岸缓冲带ESV下降的主要原因。总体而言,修复和保护滨岸缓冲带内的水域和草地对维持鄱阳湖生态系统生物多样性和服务功能具有重要作用,对周边乃至长江中下游地区的生态环境保护亦具有重要意义。     

Modeling the effects of the streamflow changes of Xinjiang Basin in future climate scenarios on the hydrodynamic conditions in Lake Poyang,China

The responses of lake hydrodynamics to the hydrological processes in watersheds have been associated with the ecological evolution of and the biochemical processes in aquatic ecosystems. This paper investigates how the changes in the streamflow of Xinjiang Basin in different future climate scenarios could affect the hydrodynamic conditions in Lake Poyang. First, the hydrodynamic processes in Lake Poyang (i.e., lake level and water velocity) were simulated based on the environmental fluid dynamics code (EFDC). Error statistics indicated that the hydrodynamic model reasonably reflected the hydrodynamics in Lake Poyang. Second, the future streamflow of Xinjiang Basin from 2016 to 2050, which was projected in two future climate scenarios (Sim_RCP4.5 and Sim_RCP8.5) based on the Xin’anjiang model, was applied to hydrodynamic modeling to investigate the relationship between future discharge and hydrodynamics. Results showed that the streamflow changes of Xinjiang Basin in future climate scenarios considerably affected the seasonal distribution of the flow field in Lake Poyang. The hydrodynamic change region that exceeded the threshold values under these two climate scenarios both demonstrated a fluctuating trend and nearly covered the entire lake until April. In Sim_RCP8.5 a slightly larger area was influenced than in Sim_RCP4.5, except in January, and the eastern channel was always significantly affected by streamflow change. These analyses can enhance the present understanding of the relationships between the hydrodynamics in lakes and the hydrological processes of sub-basins.     

不同环境样本类型对蚌类环境DNA监测的差异研究

为了阐明在使用环境DNA宏条形码技术时不同环境样本类型如何影响蚌类物种的可检测性,于2021年冬季和春季在鄱阳湖分别采集表层水、底层水和沉积物进行环境DNA宏条形码分析,并结合传统方法采集验证。基于环境DNA宏条形码技术共检测到鄱阳湖蚌类33种,传统方法共采集蚌类18种,环境DNA宏条形码技术能检测出传统方法采集到的所有蚌类物种。表层水和底层水注释到的蚌类物种数均分别高于沉积物的,且表层水和底层水注释到的蚌类物种分别完全覆盖沉积物的。基于环境DNA宏条形码技术的蚌类α多样性水平季节差异不显著,但蚌类β多样性水平季节差异显著。表层水和底层水的蚌类多样性均显著高于沉积物样本的, Beta多样性分析也显示水体样本(表层水和底层水分别)和沉积物样本存在显著性差异。但表层水和底层水的蚌类多样性和群落结构均无显著差异。鄱阳湖蚌类群落结构与环境因子的关联分析表明水深(WD)、透明度(SD)、水温(WT)和总氮(TN)显著影响蚌类群落结构。环境DNA宏条形码技术在蚌类的多样性监测中可行,且采水样比采沉积物效果好,表层水和底层水无显著差异。