海岸线和海岸带景观对于维系河口海岸带生态系统稳定意义重大.利用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术,获取辽河口海岸线1985-2017年Landsat遥感影像数据,对海岸线长度变化、岸线属性变化以及海岸带景观类型演变特征进行分析.结果表明:(1)1985-2017 年辽河口海岸线呈淤积的趋势,海岸线总体向海迁移,海岸线类型由天然岸线向人工岸线转变.海岸线长度减少 5.09 km,海岸线蜿蜒形态无明显变化.人类活动是辽河口海岸线迁移和转变的主要因素.(2)辽河口潮滩的边缘密度整体下降;道路的斑块密度总体 PD上升 0.15,最低值为 0.01(1985);自然景观斑块所占面积比例逐渐下降,农田的PLAND值逐渐升高;人为景观的面积加权平均斑块分维数指数逐渐变小表明人类活动对辽河口海岸带景观的干扰逐渐变强.(3)1985-2017 年间,泥滩和河流面积减少,养殖、城镇、水库、油井、农田、道路等用地面积增长 7975.42 hm2,增长占比为 11.37%.1994 年出的现农田和水库岸线,且均由自然岸线转化而来.

消落带土壤由于在水陆交替的特殊生境和复杂的地球化学共同作用下形成,具有独特的理化性质和生态功能.各营养盐含量在时间和空间上具有较高的变异性,土壤中有机质的分布及迁移和转化均受到复杂的影响.针对官厅水库流域上游妫水河段消落带,选择典型消落带落水区,对该区土壤有机质含量的时空分布特征进行研究.结果表明:1)研究区消落带土壤有机质含量较为贫瘠,变化范围在1.64-26g/kg之间,平均值仅为13.16g/kg,变异系数达50.59％.说明消落带由于季节性干湿交替的特殊水文条件的影响,土壤养分的分布具有较高的空间异质性.淹水频繁区有机质含量平均值为15.74g/kg,高于长期出露区的10.12g/kg,且变异系数为41.38％,小于长期出露区的54.98％.说明淹水频繁区对土壤养分的持留能力更强,且周期性的淹水条件使得研究区近岸具有相似的生境类型,不同采样点土壤有机质含量的差异相对较小.2)不同植物群落下,芦苇和香蒲群落土壤有机质含量最高,平均值为17.08g/kg;含量最低的是以小叶杨和白羊草为主的中旱生植物带,平均值为9.12g/kg;其次是酸模叶蓼、大刺儿菜为优势物种的湿生植物带,土壤有机质含量平均值为15.49g/kg.3)不同土壤层次有机质含量差异较大,总体变化趋势均由表层向下逐渐减少,各层之间体现出显著差异性(P＜0.05).研究区土壤C/N变化范围在1.64-18.95,平均值为8.95.说明研究区土壤碳氮比相对较低,有机质的腐殖化程度较高,且长期出露区土壤有机质更容易发生分解,C的累积速度远小于N.土壤C/N垂直分布大致呈先增大后减小趋势,在30cm处达到最大值,而后随着土壤深度的增加逐渐减小.4)消落带土壤有机质分布的影响因素分析中,土壤有机质与全磷呈极显著正相关,相关系数为0.62(P＜0.01);与土壤全氮和C/N呈显著正相关(R=0.57,0.60;P＜0.05).这说明研究区土壤全磷、全氮、C/N和有机质明显具有相同的变化趋势,和有机质存在相互影响.其次,土壤有机质和湿度在呈显著负相关(R=-0.51;P＜0.05),表明研究区土壤湿度对有机质含量具有显著的影响.气候因子中,温度对研究区土壤有机质的分布具有显著的影响,相关系数为-0.51 (P＜0.05).植被因子中,植被覆盖度和土壤有机质含量呈显著正相关,相关系数为0.64,表明植被因子也是影响土壤有机质分布的重要因素之一.

三峡水库建成蓄水后,库区支流因水位调度导致河流生境发生了剧烈的变化,消落带的形成使库区河流具有同自然河流截然不同的河流生境,新形势下库区河流生境评价十分必要.国内外现有的评价指标体系及评价方法不能够很好地适应这种特殊生境状况,急需建立或改进并形成新的评价指标体系和评价方法.基于此,分析了大量国内外河流生境评价方法,根据大型水库影响下的库区河流的生态环境特点,构建了包括水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的库区河流生境评价指标体系,并利用层次分析法(主观赋权法)和熵值法(客观赋权法)结合组合赋权法计算得到了各指标权重.使用新建立的指标体系和方法,以三峡库区支流东溪河、黄金河、汝溪河为例,进行河流生境质量评价发现,52.6％的样点河流生境质量处于优等或良好等级;42.1％为一般等级;5.3％为较差等级;没有最差等级的样点.结果表明,该评价指标体系适合库区支流河流生境状况的特殊性,得到的评价结果能较直观的反应河流生境状况,且操作便捷,数据易获得,具有较强的科学性和可操作性.

三峡消落带是一条特殊的水一陆交错带,其生境的特殊性及对整个三峡库区的影响逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点.植被是消落带各项生态功能的载体.然而,三峡水库的运行使消落带原有植被遭到破坏.通过对澎溪河消落带植物群落及其生境的实地调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)划分植物群落类型,并结合方差分解和CCA排序法研究4类生境影响因素组14个生境影响因子与植物群落空间分布的关系,探讨生境对消落带植物群落组成、结构及多样性的影响.结果表明:(1)消落带植物群落包括5种类型:狗牙根+雀稗群落、狗尾草+狗牙根群落、黄荆群落、白茅+鬼针草群落、苔草群落;(2) CCA排序中,第1排序轴对消落带植被空间变化的累计解释量为6.83％,占生境条件总解释量的44.73％,能很好地解释消落带植物群落与生境的相互关系,植物群落类型沿排序轴呈梯度分布;(3)土壤是影响消落带植被空间分布格局的主要影响因素组,各影响因素组间交互作用明显.淹水时间、海拔、土壤含水量是植物群落空间分布的主要影响因子,解释量分别为5.3％、3.0％、2.9％;(4)4类影响因素组共解释消落带植物群落空间格局变化的14.6％,未解释部分所占比例较大,可能是由于消落带内生境条件复杂,影响其群落组成及空间分布的潜在因素较多,如各种土地利用政策、人类活动干扰及景观组成等因素也可能对消落带植物群落构成有影响.研究消落带植物空间分布及其与生境的关系,以期为科学认识消落带、保护水库环境提供依据.

三峡水库的运行调度,使库区支流形成了截然不同的3种河段类型:完全受水库蓄水影响的145m回水段(完全河段),既受蓄水影响又受自然洪汛影响的145-175m回水段(双重河段)以及不受蓄水影响的大于175m的自然河流段(自然河段).为明确库区蓄水对河流不同河段生境因子的影响程度及差异,对三峡库区36条重要支流的254个河段进行河流生境调查,进行不同河段下生境指标的因子分析,并进一步分析水文情势自然性与不同河段各生境因子的相关关系.结果表明,植被状况对3种不同河段来说均为重要生境因子,但受三峡水库蓄水影响,完全河段植被结构不完整;受库区蓄水影响,完全河段与双重河段及自然河段相比,流速流态状况、表层覆盖物状况、河岸带宽度、湿润率等生境因子有明显改变;水文情势自然性对不同河段生境因子的影响不同.

定量刻画土地利用与水体营养物浓度的关系,有助于指导流域土地利用管理,以控制水体富营养化.以往研究较多关注土地利用的数量结构,对其强度、空间分布等刻画相对不足.本研究以密云水库上游流域为例,基于覆盖全流域52个子流域的水质采样,通过遥感解译和空间计算,提取土地利用强度、所处坡度、与河道及监测断面距离以及位置邻接关系等信息,构建土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度的多元线性回归方程.结果表明:土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度回归方程的决定系数由未纳入任何信息的0.294、0.471和0.223分别增加到0.532、0.685和0.489,显著提高了模型的解释能力.在厘定每一空间位置土地利用对监测断面营养物浓度贡献率的基础上,比较与河道不同迁移路径距离下土地利用对营养物浓度的平均累积贡献率及面积累计百分比,确定了距离河道1 km范围内的河岸带为水体富营养化的关键控制范围.最后提出了优化农田施肥管理、加强牲畜粪便处理、建设林地过滤带和河岸缓冲带等水质污染控制和调控的措施建议.

三峡水库建成蓄水后,库区流水生境的大幅度减少及垂直落差最高可达30 m的消落带的形成,使库区支流生境发生了剧烈变化,因此对库区河流生境质量评价十分必要.基于水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的河流生境评价指标体系,对三峡库区36条重要支流254个样点河段进行河流生境质量评价.结果表明,4.72％的样点河流生境质量处于优等,30.31％为良好等级,49.61％为一般等级,15.35％为较差等级,没有最差等级的样点.对于表征河流生境状况的水文情势、河流形态和河岸带生境3个类别,254个河段总体上河岸带生境状况最好,其次为水文情势,河流形态最差.从总体上来看,三峡库区支流生境质量是自然环境和人类活动相互作用的结果,其中河岸带植被状况、消落带宽度、人为干扰、河床底质状况、水文情势自然性等为主要的驱动因子.

水文节律是河岸带植物群落演替的主要驱动因子,三峡库区“冬蓄夏泄”的水位调度方式不利于原河岸带陆地植物群落的生存.为揭示三峡库区消落带植被在经历长期水位变动后的物种多样性特征及其分布的时空格局,研究以2008年消落带典型区域固定样地野外调查资料为依托,于2016年9月对经历长期水位涨落周年后的消落带植被的自然分布特征与群落物种多样性等进行复位调查研究,运用重要值、多样性指数、LSD检验等统计计算方法针对物种组成、群落多样性及生活型进行了深入探讨.结果 表明:区域植被类型以一年生和多年生的草本植物为主,共发现和确认草本植被群落共有22科40属49种,其中禾本科(Gramineae)6种6属、菊科(Compositae)9种9属、蓼科(Polygonaceae)3种1属、大戟科(Euphorbiaceae)6种5属,为主要优势科,单种、属现象明显;消落带植被的物种多样性随海拔变化呈现“单峰”分布格局,中等海拔(155-165 m)的植物物种多样性最高;且海拔与物种多样性指数(Shannon-weiner指数、Pelou指数、Simpson指数和Richness指数)之间的趋势模拟均呈幂指数关系,其拟合系数r值分别为0.834、0.824、0.817和0.808;受环境资源结构决定,不同海拔消落带物种均呈现出特定的R生存对策.此区段消落带共发现9种生活型,且随海拔的增加,一年生草本植物均占据极大的优势地位,但是库区植物的生活型更加多样化,其他生活型,如藤本、灌木以及落叶乔木的物种出现且数量表现为逐渐增多.这些研究结果对未来消落带物种多样性提高及地域性特色的消落带植被维护具有重要的参考价值.

流域生态环境修复工程对保护和提高流域生态系统服务功能及其价值起到了至关重要的作用.本文基于InVEST模型,选取密云水库上游,潮河流域为研究对象,依据各地区“十三五”生态环境保护规划中针对潮河流域的生态修复措施,设置化肥减量、河岸缓冲带、退耕还林和综合修复四种情景,并采用直接市场法和替代市场法研究生态系统服务价值的变化.经过研究发现:①四种情景都有效的提高了生态服务功能和价值;②单独实施化肥农药减量,不能显著降低TP(-13.14％)、TN(-10.94％)负荷;③采取综合修复的方式能使潮河流域水源涵养,TP、TN拦截,土壤保持能力分别提高了40.18％、53.89％、42.32％以及63.76％,同时生态服务价值增加7.73× 107元.这一发现旨在通过对不同生态修复措施在生态环境修复中的成本与效益分析,帮助决策者和规划单位准确评估生态修复的收益,从而制定提高生态环境系统服务功能的最佳修复方案.

淇河是海河流域漳卫河水系卫河最大支流,是河南省特有名贵优质鱼类——淇河鲫(Qihe crucian carp Carassius auratus)的原产地.于2014-2015年对淇河河南段12个样点水生植物区系和沉水植物群落特征开展了4次研究.共发现常见水生植物物种49种,隶属25科42属,其中沉水植物12种,漂浮植物3种,浮叶植物1种,挺水植物10种,湿生植物23种.区系分析发现河南段水生植被呈隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属以世界分布属为主,其次是北温带分布属和泛热带分布属,分别占总数的45.24％、19.04％和16.67％;这42属水生植物共有中国种子植物所占15个地理分布区类型中的8个,缺少7个.喜旱莲子草(Altemanthera philoxeroides)和水鳖(Hydrocharis dubia)分布广泛,局部堵塞罗玉村河道;沉水植物群落以轮藻(Chara vulgaris)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)、菹草(Potamogeton crispus)为优势种,几乎分布在各个样点,但在污染较重(盘石头水库出口和石河岸村)或受工程影响较大河段(王洞村和大来店村)种类组成较单一,群落结构较简单.总之,淇河河南段水生植物群落结构不合理、地理成分复杂程度偏低且具明显隐域性.淇河河南段水生植物保护与恢复迫在眉睫,这对保护该河段水环境质量和淇河鲫野生资源尤为重要.