中国西南亚高山地区的植被景观恢复动态一直缺乏深入研究,以四川省茂县的大沟流域为研究对象,基于航片、地面调查、QuickBird和Pleiades遥感影像数据源,采用人工目视解译的方法,建立了大沟流域景观格局分布信息数据库,开展了大沟流域1978-2020年景观格局恢复动态及其特征的研究.结果表明:(1)研究期间,流域内的优势景观为落叶杂灌、草地和油松林,由于封山育林政策的实施,在未来较长的一段时间内优势景观类型将得以保持.(2)1978-2020年间大沟流域的植被覆盖度维持在较高水平,森林面积逐渐增加,农业主要转变为果园经济,整体景观的动态度在逐渐减小.(3)随着植被的恢复,大沟流域景观的物种丰富度、优势景观优势度和景观的连通性都在增加,但景观的破碎化程度依旧较高.首次对大沟流域的植被演变进行了探究,为西南亚高山及岷江流域地区的森林恢复提供了一定的科学依据.未来相关领域还需加强景观格局演变驱动机制的研究,并制定更加合理的生态环境管理政策.

目的 分析岷江、嘉陵江流域沿岸地区饮用水中高氯酸盐的污染水平,评估其产生的健康风险,为保障区域饮用水安全提供参考数据.方法 2022年对岷江、嘉陵江干流附近21个监测点进行现场采样,采集126份饮用水水样,利用超高效液相色谱串联质谱法对饮用水中高氯酸盐的浓度进行检测.采用SPSS 17.0软件进行数据分析,不同类型饮用水中高氯酸盐浓度的比较使用单因素方差分析和Fisher多重方差比较,不同水期的高氯酸盐通过配对t检验进行比较,不同流域的高氯酸盐通过Mann-Whitney U检验进行比较,检验水准α=0.05.使用美国环保署的健康风险模型对人体进行健康风险评估.结果 126个水样高氯酸盐全部检出,检出率100％,最大值15.60μg/L,中位数2.80μg/L.不同水期及流域高氯酸盐浓度差异均有统计学意义(P均＜0.05).岷江相对于嘉陵江流域高氯酸盐浓度较高、总体上游偏高.经饮水途径摄入高氯酸盐对人体的非致癌风险值均小于1.结论 2022年岷江、嘉陵江饮用水监测点的高氯酸盐浓度均未超过国家标准限值,且均未发现非致癌风险,高氯酸盐浓度分布应引起关注,以保障流域区域饮用水安全.

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义.以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和归一化植被指数(NDVI)等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用最小累积阻力(MCR)模型中成本路径法提取潜在廊道,结合重力模型提取重要廊道和重要节点,从而实现对研究区生态安全格局的刻画,进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议.研究结果表明:(1)岷江流域安全等级总体较好,较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02％.(2)从空间上看,研究区内重要生态源地面积为818.32km2,破碎化严重,集中分布在岷江流域上游林地区;廊道共190条,总长度为19633.96km,其中重要廊道41条,呈半环状分布于上游和下游段;生态节点共117个,集中分布在上游段南部-西南部.(3)参考生态阻力和廊道节点空间分布特征,划分岷江流域"四区两带"生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议.以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义.

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)是参与植物光合作用和影响生态系统初级生产力的主要元素.甘南高原是黄河流域重要的生态屏障,为了解该区不同林分土壤养分状况的差异,选取该区4种典型林分:云杉林、华北落叶松林、巴山冷杉林以及岷江冷杉糙皮桦混交林为研究对象,研究土壤C、N、P化学计量特征.结果表明:(1)岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤C、N含量最高,云杉林土壤N、P含量最低.不同林分间P含量差异显著(P＜0.05),不同土层间C、N含量差异均显著(P＜0.05).(2)云杉林土壤C:N值显著高于其他林分,岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤N:P及C:P高于其他林分.(3)海拔、土壤pH、容重与土壤含水量是影响土壤养分的重要因素.土壤C含量与N、P含量均显著相关(P＜0.05).总体来说,不同林分土壤化学计量特征具有显著差异,混交林土壤养分状况较纯林好,未来森林管理和植被建设中,可以通过选择合适的树种和提高树种多样性有效改善森林土壤质量.

土壤层水源涵养功能是森林水源涵养功能的主体.目前关于森林土壤水源涵养功能的研究主要集中在林地或坡面尺度上.由于流域尺度,尤其是环境空间异质性强的西南亚高山区流域,如何将林地尺度实测结果上推至流域或更大空间尺度仍是生态水文领域面临的巨大挑战之一.以川西岷江上游杂谷脑流域为研究对象,融合多种森林类型样地实测与流域尺度多源遥感数据,构建了基于植被和环境因子的林地-流域森林土壤水源涵养功能尺度转换模型,实现了流域尺度土壤水源涵养功能快速评价及其空间分布预测.样地尺度研究结果表明各类型森林的土壤水文特性各异,总体表现为天然林优于人工林,混交林优于单纯林.林地土壤持水能力受到区域气候、植被、土壤及地形等因子的共同影响,其中风速、NDVI及林龄与土壤最大持水量、毛管持水量及非毛管持水量均呈极显著正相关(P＜0.01).基于关键植被和环境因子构建的林地-流域土壤水源涵养功能尺度上推模型精度较高,土壤最大持水量、土壤毛管持水量和土壤非毛管持水量模型拟合优度R2分别为0.700、0.720和0.908;土壤最大持水量、土壤毛管持水量和土壤非毛管持水量的模型预测值与野外实测值的相关系数介于0.69-0.79之间,平均误差均低于20％,表明模型预测结果可靠.利用构建的土壤水源涵养功能尺度上推模型,估算得出流域尺度森林土壤持水量的空间分布,其结果表明杂谷脑流域森林土壤持水量空间分异明显,海拔较高区域森林土壤持水量最高,其次为距道路和河流有一定距离的缓坡地带,下游干旱河谷地区土壤持水量最低.本研究为亚高山森林生态功能的恢复和提升提供了科学依据和评价工具.

目的 通过研究长江流域大米中镉含量的空间分布特征,为治理粮食作物镉污染提供科学依据.方法 利用空间自相关对镉污染的聚集水平进行分析.结果 湘江、岷江、涪江、沱江、青衣江、大度河支流流域的大米中镉含量高于长江流域的其他地区,2015年长江流域大米中镉含量的全局Moran's I指数值为0.596,在α=0.01水平上具有统计学意义.长江流域的大米样品中镉含量呈现中度的空间聚集性.湘江支流流域、岷江支流流域形成了2个“高-高”聚集区域,在鸭池河及其周边地区形成了一个典型的“低-低”聚集区域.结论 长江流域整体上呈现中度的空间聚集性,局部地区呈现出空间异质性.

镉(Cd)是一种有害重金属元素,能够伴随溪流水体流动和物质沉积影响下游流域的生态环境安全,但缺乏必要关注.为了解森林溪流Cd储量及其分配的动态变化特征,以岷江上游亚高山森林集水区的溪流为研究对象,在长度10-50、50-150、150-260m区间内各选取5条典型溪流,研究Cd元素在亚高山森林-溪流-河流集合生态系统中的迁移过程.结果 表明:亚高山森林溪流的Cd储量介于2.57-128.46mg/m2之间,主要储存于沉积物中;森林溪流上、中、下游的Cd储量没有显著差异;森林溪流的Cd储量以秋季凋落物高峰期最高,春季凋落物高峰期最低;森林溪流的上、中、下游Cd储量均在秋季凋落高峰最高,上、中游在春季凋落高峰最低,下游在非凋落高峰最低;凋落物的Cd储量与溪流水文特征密切相关.可见,亚高山森林溪流Cd储量动态具有季节性变化和一定的自净能力,这些结果为进一步了解Cd元素在水-陆生态系统的生物地球化学循环提供了新的角度.

通过测定横断山区干旱河谷18个川滇蔷薇种群新采集种子以及低温层积8周种子的发芽率和发芽速度,分析发芽率和发芽速度与种子特征以及环境因子之间的关系,阐明川滇蔷薇种子休眠与萌发的地理空间差异及其影响因素.结果 表明,18个川滇蔷薇种群种子具有不同程度的休眠,新采集种子发芽率变化幅度大,为15.8％±5.0％至82.7％±2.3％,发芽速度指数范围:2.3％±0.2％至5.3％±0.5％.不同种群种子发芽率和发芽速度差异显著.新采集种子的发芽率在流域间存在显著差异,表现为金沙江流域＞雅砻江流域＞大渡河流域和岷江流域.新采集种子的发芽率和发芽速度随着采集地点海拔的升高而显著增加,即种子休眠程度随着海拔的升高呈现降低趋势.低温层积8周显著提高了种子发芽率和发芽速度,但减弱了种子发芽率和发芽速度在流域以及海拔间的差异.偏相关分析表明:瘦果皮厚度与新采集种子萌发速度成显著负相关关系;环境因子中年蒸发量与发芽率以及发芽速度之间关系最为密切,成极显著正相关关系;其次为年降水量,与发芽率和发芽速度之间具有显著的负相关关系.综合分析表明,川滇蔷薇种子休眠与萌发在横断山区干旱河谷存在较强地理空间差异.环境因子中年蒸发量和年降水量以及植物自身特征瘦果皮厚度是引起种子休眠与萌发地理空间差异的主要因素.

渣驯是常用大宗藏药和全世界广泛使用的国际传统药,该研究认为构成渣驯的黑色有机质主要储存于产地岩石中,由于渣驯出露点多在高山崖壁上,难于观测,导致难以评估其资源分布和蕴藏区域.该研究以四川省渣驯为研究对象,通过野外调查获得渣驯出露点的6个生态环境因子,结合四川省GIS数据,利用ArcGIS软件分别提取渣驯适宜的地质类型、地貌类型、高程、坡度、植被类型、平均温度因子,将各环境因子进行空间叠加分析,预测渣驯在四川省的空间分布范围,并结合野外调查数据进行验证.结果 表明:①预测的四川省渣驯资源主要分布在阿坝藏族羌族自治州12个县,甘孜藏族自治州15个县,凉山彝族自治州2个县,共计29个县;②渣驯出露点分布在一定海拔高度的河流沟谷的避雨悬崖上,蕴藏区主要位于在三叠纪、泥盆纪和志留纪地层中,呈破碎斑块状且沿山脉走势分布,主要分布在定曲河、雅砻江、鲜水河、大渡河、梭磨河、岷江及白水江等9个流域.通过GIS分析所得的渣驯分布预测范围与调查到的渣驯实际出露区基本吻合.说明采用GIS技术对渣驯进行环境因素分析以及空间分布预测是可行的,可为全面调查渣驯资源分布、形成机制分析以及对其进行合理开发利用提供科学依据.

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数(ESI),结论如下:(1)森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比.(2)从全域来看,森林ESI值长江上游＞中游＞下游,长江南岸高于北岸.长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势.从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低.在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大(19.77％),江苏省提高幅度最小(0.76％).(3)各支流流域森林ESI值排序:赣江＞沅江＞金沙江＞乌江＞湘江＞汉江＞嘉陵江＞岷江.从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大(20.87％),而金沙江流域增长幅度最小(3.6％).(4)森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程.(5)长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中.(6)基于以上分析,本文建议:①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作.②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游.从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作.③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业.