基于水体盐度和水文结构的滨海湿地海陆水文连通性

以水体盐度作为核心指标,综合水文结构连通指标(沟渠水面率、进出水渠密度、海陆距离以及沟塘距离)构建海陆水文连通性指数.在多尺度空间分析的基础上,选择150 mx 150 m网格作为评价单元,对研究区内海陆水文连通性进行空间定量分析和等级划分.结果表明:研究区海陆水文连通性由海向陆逐渐递减,但递减速率存在差异,这是由于研...     

莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性定量评估

水文连通性的定量评估是当前研究的热点和难点。本研究以欧盟联合研究中心发布的全球30 m分辨率逐月地表水遥感数据集为数据源,利用地统计学连通性、最大连通距离和季节性连通水体面积3个指标,定量评估了平水年的不同月份(2016年5—10月)、不同水文年(丰水年1998年、平水年2016年、枯水年2002年)的9月、不同方向(西-东、北-南)上莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性。结果表明: 1)研究区平水年西-东方向的地统计学连通性优于北-南方向,8月和7月的地统计学连通性优于其他各月;各水文年西-东方向的地统计学连通性优劣次序为丰水年>枯水年>平水年,北-南方向的地统计学连通性优劣次序为丰水年>平水年>枯水年;平水年西-东方向6、7、9和10月的最大连通距离均集中在25.26 km,北-南方向最大连通距离则更为集中,所有月份均为10 km;平水年和枯水年的最大连通距离较为接近,但均远小于丰水年的相应值;2)研究区平水年月亮湖水库与嫩江之间、鹅头泡与其邻近湖泊之间频繁地发生季节性连通,其余绝大多数湖泊则始终保持孤立;不同水文年研究区的水文连通格局具有明显差异:丰水年形成了两个巨型连通体,平水年部分湖泊之间发生周期性连通,枯水年所有湖泊之间保持孤立;3)农田退水的承泄区鹅头泡连通体的地表水面积在春、夏、秋3个补水季节均发生了明显扩增。本研究从不同角度量化了多水源补给的莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性,研究结果可为湿地保护修复和流域水资源综合管控提供科学依据。     

三江平原沟渠网络结构对区域景观格局的影响

农业开发进程中产生的沟渠作为农业景观中廊道内部的动因主体,会对周围自然生态系统产生不同程度的影响;同时沟渠网络的形成,又使得这种影响作用更加深入和复杂.以根据三江平原建三江管局辖区2004年的Landsat-TM卫星影像解译的土地利用现状图以及沟渠分布水利图为基础资料,在地理信息系统(GIS)支持下,选择3个30×30km2的取样区为研究对象,分析了各样区的景观结构特征和沟渠网络结构.在此基础上,用典范相关分析(CCA)定量研究了沟渠网络结构对于区域景观格局的影响.结果表明:沟渠网络的结构对区域景观格局有显著影响,沟渠密度越大,网络结构越复杂,则区域景观中斑块数目越多,平均斑块面积越小;同时农业用地所占比例越大,自然湿地所占比例越小.通过各沟渠网络结构指标与CCA排序轴的相关性分析发现,对区域景观格局影响最大的指标是沟渠密度,其次是线点率和环度,而反映沟渠网络连通性的连通度指标影响相对较小.     

黄河三角洲典型潮沟系统水文连通性对大型底栖动物群落结构的影响

潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,也是维护和修复滨海湿地的重要途径。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。分别于2021年春季（5月）和秋季（10月）对黄河三角洲湿地三条水文连通梯度明显的潮沟进行野外调查和原位观测,探讨不同水文连通梯度下大型底栖动物群落的时空变化特征及其影响因素。结果表明：调查共采集大型底栖动物50种,隶属4门8纲39科45属,包括环节动物23种、软体动物18种、节肢动物5种和纽形动物1种;大型底栖动物群落密度、生物量和多样性指数春季高于秋季,春季以体型小、适应能力较强的软甲类、多毛类和双壳类为主,秋季以活动能力较强的甲壳类、腹足类为主;大型底栖动物群落物种数、密度及生物量和多样性随水文连通性的升高有升高趋势,最高值出现在中等水文连通区域。研究表明潮沟系统水文连通性对大型底栖动物的栖息生境和群落结构及多样性均具有明显的影响,但群落结构及多样性随水文连通梯度的变动规律在季节间存在差异。研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制,并为湿地环境保护和修复提供一定科学依据。     

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...     

基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分。近年来,高度的城市化发展使城市湿地原有的自然生态本底和水文特征发生根本性的变化,严重威胁到湿地生态系统的安全。为了维持良好的城市环境质量,如何维持和保护城市湿地的生态健康和可持续发展成为人们关注的热点问题。选择雄安城区（起步区、安新组团和容城组团）为研究对象,借助ArcGIS平台对Landsat遥感影像进行地类的提取和划分,采用Fragstats软件对研究区景观格局进行分析;在此基础上,利用"压力-状态-响应"模型,构建雄安城区湿地生态系统健康评价指标体系,探讨湿地的生态系统健康状况。研究结果表明：研究区耕地和建设用地占地面积大,其完整性、聚合程度和连通性优于其他景观类型;水域、未利用地和林地占地面积小,受人为活动影响,破碎化程度高,连通性比较差。研究区整体景观破碎度、聚合度较高,连通性和均匀度不显著。研究区湿地类型主要为坑塘和沟渠,湿地分布不均匀,呈现南多北少的格局;沟渠占地面积较大,完整性和连通性较好;坑塘连通性较差,破碎化程度、聚合度高于沟渠。研究区湿地生态健康综合指数为0.262,处于不健康状态,人为活动和气候是影响湿地生态环境的重要因子,急需加强湿地保护和修复工作。本研究结果为雄安新区的可持续发展和保护城市湿地资源提供理论依据。     

黄河三角洲刺槐群落土壤优先流及养分分布特征

黄河三角洲湿地面临严重的水资源短缺、湿地退化、土壤盐碱化等问题,湿地土壤干旱缺水,土壤收缩产生裂隙等优先流路径,在小尺度上改变湿地内部以及湿地板块之间水文连通性,小尺度水文效应往往制约大尺度水文连通性,基于当前社会对湿地修复的迫切需求,从小尺度对水文连通研究有必要加以重视。然而,目前的研究多集中在大尺度水文连通的阐述,为进一步明确黄河三角洲湿地小尺度水文连通和养分随优先流路径运移分布情况,以此区域典型刺槐群落为研究对象,基于室外染色示踪实验和室内图像处理技术,分析土壤优先流形态和分布特征,并探究优先流和土壤养分含量之间的关系。结果表明：（1）刺槐群落染色面积比随土壤深度变化主要包括2个阶段,第一阶段：优先流和基质流相互影响作用显著,第二阶段：优先流和基质流相互作用不显著,优先流强度逐渐增强,明显存在指流现象,极少部分管流现象。（2）刺槐群落染色面积比、基质流深度和百分之五十染色深度的数值较大,优先流区染色面积比较小,基质流深度发生在土壤深10-15 cm区间,该类型植被群落水流均匀入渗深度较大,优先流和基质流相互作用程度大,水文连通性较高。（3）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮、全磷和有效磷含量值均高于基质流区;（4）土壤优先流区染色面积比与5种养分指标均呈负相关关系,有机碳、有机质和有效磷含量受优先流路径影响显著。（5）土壤中有机碳、有机质和有效磷含量在一定程度上可以衡量土壤优先流发育水平。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统保护和管理提供参考。     

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。     

白洋淀流域湿地连通性研究

湿地在流域防洪减灾、水资源调节、缓解环境污染、保护生物多样性和维持区域生态环境方面具有重要功能和价值。作为我国北方平原湿地系统之一,白洋淀流域湿地对于保障雄安新区的水资源安全和良好生态环境等方面具有关键性作用。了解目前白洋淀流域湿地生态系统的现状对于新区建设和未来科学规划也具有重要意义。以2017年9月欧空局提供的10米分辨率的Sentinel-2B影像为主要数据源,并结合谷歌地球高分辨率卫星影像(分辨率0.23m),通过人工目视解译和机器自动分类等多种方式,绘制了白洋淀流域最新的湿地生态系统网络分布图;在此基础上,利用地理信息系统分析了白洋淀流域湿地的连通性(包括水文连通性和景观连通性)。结果显示:(1)2017年白洋淀流域湿地面积为4596.6km~2,包括沼泽、洪泛区、沟渠、湖泊、河流,主要分布在坡度为0°至2°,海拔在100m以下的平坦地区;而流域内非湿地面积约86%,以耕地和林地为主。(2)2017年白洋淀流域河道长度为2440km,面积为514 km~2,其中山区河道177 km~2,平原河道337 km~2。河道内耕地面积比例达27%,建设用地比例约为8%,河道占用明显。河道两侧1km、2km和3km距离范围内耕地比例分别占61.77%、62.53%、62.63%。随着距离的扩大,湿地面积减少,非湿地面积增加。(3)由于人类活动的直接和间接影响,河道的水文连通性下降,与河道没有受到干扰时的连通性水平相比,减少了三分之一。(4)从景观格局指数SPLIT和DIVISION指示的流域湿地连通性看,景观级别上流域内自然湿地的景观连通性最差,人工湿地次之。在类型级别上沼泽类型的连通性最差,河流、沟渠与洪泛区湿地类型的连通性较好,湖泊的景观连通性最好。为保障白洋淀流域水安全,以流域湿地网络为整体,恢复和增强流域湿地网络连通性,将有效提高雄安新区水资源安全和生态环境保护的能力。     

湿地水文连通影响因素及生态效应研究进展

水文连通是湿地生态过程的主要非生物驱动因子之一, 对湿地生态保护起着重要作用。在高强度人类活动和自然条件变化双重作用下, 湿地水文连通性发生显著变化, 对湿地生物多样性及物质循环产生影响, 导致一系列生态环境问题。充分认识湿地水文连通的主要影响因素: 植物因子、气候变化、人类活动及其生态效应机制将有助于维持湿地生态系统的稳定性。针对影响因素提出相应调控措施, 对湿地修复起到积极作用。     

若尔盖县湿地稳态转换的水文地貌生态阈值

以若尔盖县湿地为研究对象,在Google Earth影像和野外调查基础上获取若尔盖县人工沟渠的空间分布数据,并计算结构特征指数。从地形地貌和水文条件两个方面选择6项指标,利用熵值法筛选出对湿地稳态转换影响最大的指标并厘定生态阈值,包括理想值和临界值,通过1980-2015年土地利用数据识别若尔盖县湿地稳态转换区,最终基于乡镇尺度确定生态阈值调控范围,划分各乡镇湿地恢复优先性。结果表明：（1）若尔盖县存在四类湿地稳态转换区,其中稳态平衡区面积最大,占全县湿地面积的47.56%,退化转化区次之,占全县湿地面积的35.88%。（2）对若尔盖县湿地稳态转换影响最大的两项水文地貌生态指标为网络联通度和沟渠密度,权重分别为0.162和0.161。若尔盖县网络联通度的理想值为0.033、临界值为0.054;沟渠密度的理想值为0.011 km/km²、临界值为0.360 km/km²。（3）在若尔盖县需要进行湿地恢复的10个乡镇中,按湿地恢复优先性划分出3个三级恢复区、4个二级恢复区、3个一级恢复区,其中一级恢复区应优先恢复。     

Connectivity and propagule sources composition drive ditch plant metacommunity structure

The fragmentation of agricultural landscapes has a major impact on biodiversity. In addition to habitat loss, dispersal limitation increasingly appears as a significant driver of biodiversity decline. Landscape linear elements, like ditches, may reduce the negative impacts of fragmentation by enhancing connectivity for many organisms, in addition to providing refuge habitats. To characterize these effects, we investigated the respective roles of propagule source composition and connectivity at the landscape scale on hydrochorous and non-hydrochorous ditch bank plant metacommunities. Twenty-seven square sites (0.5 km² each) were selected in an agricultural lowland of northern France. At each site, plant communities were sampled on nine ditch banks (totaling 243 ditches). Variables characterizing propagule sources composition and connectivity were calculated for landscape mosaic and ditch network models. The landscape mosaic influenced only non-hydrochorous species, while the ditch network impacted both hydrochorous and non-hydrochorous species. Non-hydrochorous metacommunities were dependent on a large set of land-use elements, either within the landscape mosaic or adjacent to the ditch network, whereas hydrochorous plant metacommunities were only impacted by the presence of ditches adjacent to crops and roads. Ditch network connectivity also influenced both hydrochorous and non-hydrochorous ditch bank plant metacommunity structure, suggesting that beyond favoring hydrochory, ditches may also enhance plant dispersal by acting on other dispersal vectors. Increasing propagule sources heterogeneity and connectivity appeared to decrease within-metacommunity similarity within landscapes. Altogether, our results suggest that the ditch network's composition and configuration impacts plant metacommunity structure by affecting propagule dispersal possibilities, with contrasted consequences depending on species' dispersal vectors.     

人工沟渠的生态环境效应研究综述

人工沟渠主要指以排水和灌溉为目的人工挖掘的水道.人工沟渠作为排水和引水的廊道改善了土壤的结构、促进了作物的生长,从而提高了农作物的产量;同时人工沟渠这种景观的存在对周围的环境也产生了巨大的影响.水文效应是被大家普遍接受的生态环境效应.在整个降雨期间或之后,观察显示出沟渠对出口径流的贡献：一些沟渠收集和向河流输送水;另一些沟渠收集水但是减慢了水流的速度.本文从水文效应、对元素地球化学循环、生物及其生境的影响到对生态环境整体影响方面总结了人工沟渠的生态环境效应,并对其进一步的研究提出一些建议,旨在最大限度发挥人工沟渠的生态环境效应,改善整个生态环境.     

植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986—2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986—1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986—2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复...     

基于景观分析的西安市生态网络构建与优化

生态网络能够连接破碎的生境斑块、增加景观之间的连接性,对应对城市化引发的景观和生态问题具有重要作用。本研究以西安市为例,运用景观格局指数和形态学空间分析等方法在景观格局现状分析的基础上构建了生态网络,并利用重力模型评估了网络结构,最后提出优化策略。结果表明: 西安市景观丰富度较高,但景观状况南北区域差异明显;生态源地主要分布在南部和东部,北部和中部综合阻力值高、连接度较低;生态廊道分布不均,基于水文分析得到的辐射道可以对生态廊道起到补充作用;通过新增生态源地、补设踏脚石及修复断裂点对生态网络进行优化,可改善生态源地分布不均、部分区域生态廊道过长及道路网阻隔等问题,提出的优化策略可为西安市城市规划提供参考。     

Multiple factors determine the effect of anthropogenic barriers to connectivity on riverine fish

Habitat fragmentation is a key anthropogenic factor in biodiversity decline, particularly in aquatic ecosystems. We predicted that differences in fish assemblage composition due to the impact of fragmentation would most strongly affect migratory species, and these effects would be dependent on the interaction between the characteristics of each barrier and the antecedent flow conditions that determine temporal variation in connectivity. These hypotheses were applied to a coastal river network in eastern Australia that is fragmented by multiple weirs and dams, including some with passage facilities. How these facilities interact with flow to mediate hydrological connectivity and hence patterns of community structure is unknown. Five distinct assemblages were identified that were associated with different combinations of environmental factors and barrier characteristics (spatial arrangement, passability), and key differences were due to variation in migration traits. Two spatially distinct assemblages were associated with fragmentation by two impassable barriers. However, the migration traits that accompanied these community changes were inconsistent between these groups, and likely reflected effects of barriers near the estuary and in the middle of the stream network on diadromous and freshwater-migratory species, respectively. Two assemblage groups in the vicinity of passable weirs varied temporally as a function of hydrology and the seasonal upstream movement of juvenile diadromous species. The effect of habitat loss in conjunction with fragmentation was evident, with a further assemblage group occurring in reaches where riparian vegetation and instream habitat have been altered by poor management of agriculture. This study indicates that the impact of habitat fragmentation in rivers depends on the interaction of the migration characteristics of biota, temporal variation in hydrology which mediates connectivity, and the location of anthropogenic barriers. Conservation policies aimed at minimizing human impacts on aquatic biodiversity need to jointly account for the separate impacts of habitat fragmentation and habitat loss.     

基于空间优先级的福州市中心城区绿色基础设施网络构建

在城市用地极为紧张、生态环境保护遇到严峻挑战之际,如何高效构建绿色基础设施(GI)网络并识别相对重要的景观生态要素显得尤为重要.本研究以福州市中心城区为例,基于形态学空间格局分析方法与景观连通性评价对GI网络中心进行识别及优先级划分,使用最小成本路径及重力模型等方法提取各级潜在廊道,并利用密度分析和盲区分析对GI节点进...