构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑.雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁.以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势.结果表明:(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域.最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策:(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观生态风险程度较高地区的土地利用变化趋势,必要时进行土地整理工作;(2)雄安新区未来应主要关注常规洪水造成的生态风险,加固新安北堤,构建起步区洪涝灾害安全区域,并充分利用湿地实现蓄滞洪水和排涝功能;(3)雄安新区应重点关注北部区域干旱灾害生态风险防治工作,同时尽量保证白洋淀及周边河流水体的水位,保持湿地生态系统健康.

沉积物是河流生态系统中氮磷等物质循环的重要场所,而微生物是河流生态系统的重要组成部分,探究沉积物中微生物群落碳源利用特征和功能多样性对于河流生态环境保护具有重要意义.利用Biolog Eco微平板法、基于主成分分析、冗余分析阐明了大理河流域沉积物中微生物群落碳源利用强度和功能多样性变化特征及其影响因素.结果表明:(1)从流域上游到流域下游,沉积物中微生物碳源利用强度逐渐降低,与上游相比,支流、中游、下游沉积物中微生物碳源利用强度分别降低了13.4％、30.5％、30.7％.(2)沉积物中微生物群落功能多样性存在差异,沉积物中微生物群落功能多样性(Shannon-Wiener多样性指数)表现为上游＞支流＞中游＞下游,常见物种优势度(Simpson多样性指数)则表现为下游＞支流＞中游＞上游.(3)与微生物代谢活动相关性较高碳源为糖类,其次是氨基酸类,聚合物类、羧酸类、胺类、酚酸类与微生物代谢活动相关性较低.(4)沉积物中全氮、氨氮、硝氮、有机碳含量是影响微生物群落功能多样性和碳源利用特征差异的主要因素.流域沉积物中合适的碳、氮水平对维持河流水生态健康具有重要的意义.

目的:分析不同季节轮虫群落结构的分布特征.方法:于2015年6月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)分别对北京地区北运河水系16个站点进行采样调查,应用轮虫群落的香农维纳指数、均匀度指数评价北京地区水质健康状况,并应用典范对应分析法判定影响北运河水系轮虫群落结构的主要环境因子.结果:北京水体共鉴定出轮虫种类23属46种,主要以龟甲轮属和臂尾轮属为主.春季、夏季和秋季种类丰富度分别为42、38和29种,轮虫密度平均值为53.23、166.63和34.13/L.香农维纳指数平均值分别为0.65、0.43和0.53;均匀度指数平均值分别为0.17、0.12和0.21.结论:春季高锰酸钾指数是影响轮虫群落结构的主要环境因子,夏季水温是影响轮虫群落结构的主要环境因子,秋季溶解氧是影响轮虫群落结构的主要环境因子.北京地区北运河水系水体呈多污型,水生态系统呈重度污染.

硅藻是水生态系统中最重要的初级生产者之一,不仅为生态系统中其他消费者提供碳源,也因分布广泛、种类多、世代时间短等特点,通常被认为是水环境及生态系统良好的指示生物.文章介绍了河流生态系统健康及生物完整性的概念,综述了硅藻尤其是底栖硅藻在水生态系统中的自身特点及作用;概述了硅藻在生物监测中广泛应用的前提:对环境因子的响应和国内外对硅藻及硅藻指数在河流生态监测中的研究进展;介绍了广泛应用的硅藻指数及基于硅藻的生物完整性指数的原理及构建方法;指出了硅藻及硅藻指数在生物监测及评价中可能所存在的问题,并提出了今后我国在这个领域后期需开展的工作.

水生态健康已成为区域环境管理的新目标及国内外生态环境领域研究的热点.在快速工业化和城市化推动下,巢湖环湖地区出现了水质恶化、植被消亡与生态系统功能退化等水生态健康问题,旨在通过环湖地区的空间开发管制分区,处理好开发与保护的关系,实现环湖地区水生态系统持续、健康发展.应用ArcGIS空间分析平台,构建由水生态敏感性和水生态压力组成的分区评价指标体系,以500 m×500 m网格为评价单元,通过单要素与多要素的综合评价,借助二维关联矩阵分析,进行空间开发管制分区,据此提出差别化的区域开发与生态环境保护导向.结果表明:巢湖环湖地区从空间单元上可确定为低敏低压区、低敏高压区、高敏低压区、高敏高压区4种类型区;水生态敏感性较高的环湖主要入湖河流两侧,以加强生态修复和环境保护为主;滨湖新区北部、巢湖市区及各镇镇中心水生态压力较大,迫切需要转型升级,实施严格的环境准入条件和污染排放标准;虽然环湖乡镇大部分地区水生态敏感性和水生态压力相对较低,可依托本地优势资源,因地制宜、错位发展,但严格控制新增污染物排放、维护水生态健康发展是首要任务.

河流水质空间变化特征是流域生态系统健康评价的关键指标,是地形、地貌、气候、水文等自然环境因素及综合反映人类活动强度的土地利用方式对流域生态环境的复合作用,研究河流水质空间异质性特征及其对流域土地利用方式的响应关系对流域生态管理具有十分重要的指导意义,然而水质空间异质性特征及其对土地利用方式的响应机制研究仍不清楚.本文以辽河流域支流蒲河子流域为研究对象,利用GIS技术和地统计学方法,分析蒲河流域水质指标TN、TP、NH4+-N、CODcr、pH、DO和TDS空间变异特征,探讨流域不同土地利用方式对水质空间变化的影响.结果表明:蒲河流域水质指标NH4+-N、DO和TDS受结构性因素影响显著,表现出较强空间变异性;TP、CODcr和pH的空间异质性较弱,主要由随机性因素引起;TN受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱空间变异特征;TN和NH4+-N含量与林地所占比例呈显著负相关,与耕地和建设用地所占比例呈显著正相关;pH和DO与水域面积和未利用地所占比例呈负相关;表明蒲河流域TN和NH4+-N空间异质性的主导因素为林地、耕地和建设用地等土地利用类型,pH和DO空间异质性的主导因素为水域和未利用地土地利用类型,该研究可为流域水环境管理提供数据支持.

城市绿色基础设施的连通性与格局优化能显著提升城市的生物多样性和可持续发展能力,对维持城市生态系统的健康与稳定具有重要意义.基于电路理论构建了南京市主城区绿色基础设施景观格局,根据电流密度分析斑块、廊道重要性,并借助移动窗口搜索法识别障碍点,提出南京市景观格局优化策略.研究结果表明:(1)南京主城区景观破碎化程度较高,40％的生境斑块(约为28.18 km2)对连通性的贡献较低,南部重要廊道的数量最多,局部簇团成网,网络结构较为复杂,其次为中部,且河流廊道(秦淮河)是其主要廊道类型,北部廊道数量最少,斑块多呈孤岛分布;(2)研究区共有155处障碍点,其中84.5％面积小于5hm2,可见主城区景观连通性仍有较大的提升空间.研究丰富了城市绿色基础设施景观格局的构建方法,对南京主城区绿色基础设施的连通性与格局优化具有一定的实践指导意义与参考价值.

为探索不同阶段保护目标下的河道内生态需水量,以北京市房山区琉璃河为研究区域,基于琉璃河湿地工程的特殊性,在同一工程项目中不同阶段创新应用环境需水量和生态需水量两种方法,分别计算在截污工程完成前满足水质要求的河道内环境需水量和截污工程完成后满足以生态修复及维系为目标的河道内生态需水量.结果表明:①在考虑景观娱乐水量的情况下,二者一次生态需水量均为196.78万m3;②以消纳污水为目标的河道内,在考虑河道稀释及自净能力的情况下,利用水环境容量法计算净化需水量为30.39万m3/d,景观娱乐需水量为180.43万m3,河道内的土壤储水量为16.136万m3,水体年蒸发量为78.03万m3,日均0.21万m3,水体渗透量21.69万m3,日均渗漏量0.03万m3;③以生态修复及维系为目标的河道中,河道内的水生生物栖息地需水量为71.73万m3.④在截污工作未完成之前,琉璃河内需每日注入30.39万m3/d的湿地出水以保持水质.在不同保护目标下,如何依据河流实际情况,满足不同的需求,完善生态需水的计算方法,维持生态系统的稳定健康,将是未来关注的重点.

伴随郊区城市化的快速发展,高强度人工管控对河流生态系统产生持续胁迫作用,河流生态系统健康受到严重威胁甚至损害.以北京房山区河流水系为例,于2016--2017年在区域内的31处样点进行野外调查.选取河流的水环境功能、防洪效益功能、生态效益功能和支持利用功能4方面16个具体评价指标,并通过层次分析法计算权重,构建区县尺度下的河流生态系统健康评价指标体系,并进行健康状况评价.结果表明:房山区河流的防洪效益功能与生态效益功能中“健康与亚健康”状态比例分别为58.0％与41.9％,而水环境功能与和支持利用功能中“较差与差”状态比例为71.0％与41.9％;河流生态系统健康整体水平较差,勉强满足河流生态系统一般需求.同时,房山区境内的拒马河与小清河的河流生态系统健康状态远优于大石河与永定河.河流生态基流是影响河流生态系统健康的关键因素,适当释放库区截留水量与调配区外清洁水体,已成为恢复房山区河流生态系统健康的前提与基础.

依据2015年4-5月淮河流域(河南段)的67个底栖动物调研点位(13个参照点和54个受损点)数据,对20个候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出总分类单元数、敏感类群比例、生物指数、端足目十软体动物物种数、端足目十软体动物％、最优势类群相对丰度构成淮河流域(河南段)的底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系.分别用3分制、4分制以及比值法统一各参数量纲,并比较3种方法的评价结果准确性.结果表明:采用4分制统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值分布的95％分位数法建立的健康评价标准优于3分制法和比值法;建立了适合淮河流域(河南段)河流生态系统的健康评价标准:B-IBI值＞24,健康;18～24,亚健康;12～18,一般;6～12,差;≤6,极差.评价结果表明:淮河流域(河南段)67个样点中,“健康”的点位占比19.40％;“亚健康”的点位占比26.87％;“一般”的点位占比32.84％;“差”的点位占比10.45％;“极差”的点位占比10.45％,淮河流域(河南段)整体B-IBI与氧化还原电位呈极显著正相关,与NH4+-N呈显著负相关,其余水质指标与B-IBI无显著相关关系.B-IBI与各水质指标之间的相关性在不同的河流上差异较大.