控制性供水湖泊旱限水位确定方法——以洱海为例

旱限水位作为干旱预警以及工程抗预案的重要指标和依据,对科学指导湖泊开展抗旱调度具有重要的作用。本文针对控制性供水湖泊的特征,在充分考虑湖泊自身生态健康稳定的同时,结合湖泊兴利调节逆序递推计算,提出了一种控制性供水湖泊旱限水位计算方法,以洱海为例,验证了该方法的合理性。结果表明:通过设定旱限水位,在考虑湖泊最小生态需求的基础上,通过在干旱前期预留水量,可有效缓解干旱年份的湖泊周边地区的严重缺水情况;在设置旱限水位后,连旱最不利年份下洱海环湖供水缺水量减少1023万m^(3),引洱入宾农业灌溉用水减少1016万m^(3),环湖城市供水、引洱入宾灌溉严重缺水月数分别减少11、10个,低于最低生态水位月数减少15个。本研究为水旱灾害防御部门制定湖泊旱限水位、指导湖泊开展抗旱调度提供了一套通用算法,能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑。

苍山洱海国家级自然保护区土地利用格局

目的:了解云南苍山洱海国家级自然保护区(以下简称“保护区”)土地利用结构及特征,掌握土地利用的景观格局,为保护区整合优化及后期管理提供指导。方法:以相关调查数据为基础,基于GIS技术,对保护区土地利用现状、景观格局及矛盾冲突进行分析。结果:苍山片区以林地和草地为主(面积占比96.43%),洱海片区以水体为主(面积占比98.02%);研究区域林地、水域和草地景观形状较为规整,景观破碎度较低,受人为干扰较少;保护区的景观多样性较丰富,但分布不均;保护区各类矛盾冲突图斑面积占保护区总面积的2.44%,矛盾冲突地块主要分布于缓冲区和实验区,以耕地和集体人工商品林为主,采矿用地、城镇建成区和村庄对保护区的影响程度最大。结论:保护区土地结构较为合理,苍山片区管理上要以森林防火、生物多样性保护、地质遗迹保护为主;洱海片区要以湿地保护,特别是水体质量维护和提升,以及水生动植物保护为主。

苍山洱海国家级自然保护区森林资源动态

目的:了解云南苍山洱海国家级自然保护区(以下简称“保护区”)森林资源近20年的动态变化特征,为保护区编制经营管理方案提供指导。方法:以2005、2015年森林资源调查矢量数据、2021年森林、草原、湿地监测数据、第三次全国土地调查数据为基础数据,基于GIS技术,分析保护区森林资源动态。结果:保护区土地利用类型中,有林地面积最大,并逐年增加;林地中,3个调查年度均以有林地和灌木林地为主,面积占保护区总面积的60.82%以上;保护区森林覆盖率2005—2015年间逐年增加,2015—2021年间增加值逐步趋于稳定;蓄积量以有林地蓄积为主,并逐年增加;乔木林地面积和蓄积量以栎类、云南松、华山松和苍山冷杉为主,且逐年增加;乔木林地中幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林比重相对均衡,过熟林面积较少;各年度郁闭度等级均以中为主,且郁闭度等级为中和密的乔木林地面积和蓄积量均逐年增加。结论:保护区森林质量和生态防护功能逐年提高,后期森林资源管理以增加栎类等阔叶林为主。

洱海周边面山植物区系特征调查研究

针对洱海周边面山选取了典型样地31个,采集到洱海周边面山植物475种,隶属于335属、121科。调查及标本鉴定结果表明:洱海面山带有维管束植物(除栽培)100科、294属、403种。其中蕨类植物8科15属21种;裸子植物1科1属1种;被子植物91科278属381种:其中单子叶植物16科63属82种;双子叶植物75科215属299种。对调查区的维管束植物科属区系组成进行分析,指出了植物科属泛热带和热带区系成分明显,这将为后期对洱海面山植被恢复选取树种提供参考,也为进一步加强洱海的保护及其合理开发利用提供理论依据。

苍山洱海国家级自然保护区自然地理

苍山洱海国家级自然保护区管理局于2020年依托大理大学,对云南苍山洱海国家级自然保护区(以下简称“保护区”)开展为期2年半(2020年7月—2022年12月)的综合科学考察。其中,自然地理状况是科学考察的先导和基础。项目组采用文献资料收集整理、实地调查和“3S”技术等方法,梳理、分析了保护区的自然地理状况。项目成果为全面了解保护区的自然地理状况,合理保护和有效管理保护区的自然资源提供参考依据。

2017-2022年洱海水体营养状态的时空变化趋势及其成因分析

洱海是云贵高原重要湖泊,近年来经历了多次污染和治理。2017年以来,洱海全流域开展高水平保护治理,外源污染和水质发生了时空变化。为分析洱海水质的影响因素,于2017-2022年在洱海8个主要湖湾以及北部、中部、南部3个湖心水域进行连续6年的逐月水质监测,重点分析了总氮、总磷和叶绿素a浓度以及透明度4项水质指标,并用综合营养状态指数(TLI)法评价水体的富营养化程度。结果表明,1)洱海水体富营养化程度呈北高南低趋势,与外源污染物主要经由北三江入湖有关。2)2017-2022年,南部水域富营养化程度逐年降低,中部水域氮、磷浓度呈降低趋势,北部水域氮、磷浓度略有升高,表明中部和南部治理成效优于北部。3)洱海富营养化程度在汛期高于非汛期,北部水域富营养化程度的季节变异高于中部和南部水域。4)洱海北片区及汛期污染控制尤其是水体磷控制是洱海治理需要关注的重点问题。

洱海流域白族村落庭院经济发展的路径研究

庭院经济是盘活农村“闲置资源”、促进农民增收的农村经济发展新模式,为乡村振兴发展注入了新活力。洱海流域白族村落是国内外有名的旅居佳地,其庭院经济发展方兴未艾且独具特色。在实地调研的基础上,本文梳理归纳了洱海流域白族村落庭院经济的3种主要发展模式,分别为庭院种植型、庭院加工型和庭院服务型,针对其发展困境提出了提高组织化水平、提高创新能力、提升产品品牌价值以及强化宣传引导的现实发展路径,以期为洱海流域白族村落庭院经济和我国庭院经济的持续健康发展提供有益借鉴。

降雨事件下洱海北部主要入湖河流污染物特征分析

通过研究2019年雨季(7—9月)洱海最主要的入湖河流污染物特征,对流域内6场次降雨下的污染物浓度与负荷进行监测,阐述6种污染物特征,计算入湖负荷,并评估对洱海的水质影响。结果表明:弥苴河是北三江流域径流与污染物入湖的主要贡献来源,径流量占北三江流域入湖总径流量的47%,氨氮、硝态氮、可溶性总氮(TDN)、正磷酸盐、可溶性总磷(TDP)和化学需氧量(COD)入湖负荷分别占总负荷的40.5%、65.0%、55.0%、55.0%、54.1%、57.1%;TDN、TDP、氨氮、COD污染负荷之间都存在着不同程度的相关性,降雨是影响氮磷等典型污染物负荷入湖的主要因素。雨季径流携带大量养分入湖使水体养分浓度升高,导致水体环境质量下降。因此在雨季控制径流携带污染物入湖,对防控洱海水质持续下降具有重要意义。

基于GEE的洱海流域土地利用/覆被分类算法对比研究

快速准确地进行复杂高原山区的土地覆被长时序自动分类,可为国土规划、资源利用提供依据。利用GEE云平台,选取Landsat影像地表反射率、植被指数、水体指数、DEM 4种空间数据集作为土地覆被分类的基础和辅助数据,分别运用CART、RF和SVM 3种分类算法,实现洱海流域土地覆被信息的自动提取和精度对比。结果表明:(1)3种分类算法中,RF的总体分类精度最高,SVM的总体精度最低;RF是洱海流域LULC的最适宜分类算法。(2)采用光谱指数、地形特征等辅助数据集会进一步提高解译精度,而样本点的选取是最主要的影响因素。(3)Erhai_RF能够达到较高的精度,同时更加突出细节特征,在局部实际分类精度上会更高。研究结果可为洱海流域长时序土地覆被数据产品智能快速提取以及最优分类算法筛选提供方法和技术支撑。

洱海螺蛳(Margarya)历史演替及保护现状研究

螺蛳是中国特有种,曾经是云南高原湖泊的优势种群,由于人类活动、湖泊污染和过度捕捞等原因,目前仅在滇池、洱海、海西海、泸沽湖等湖泊分布。目前有三个属:螺蛳属(Margarya)、玺螺蛳属(Tchangmargarya)和环螺蛳属(Anularya)。文章详细介绍了螺蛳的分类、生活习性、食性、繁殖方式等基本生物特性,深入探讨了螺蛳在洱海的历史演替、增殖放流情况、保护现状及濒危原因,并据此提出了针对性的保育措施,包括建立高原湖泊软体动物人工繁育基地,进行珍稀濒危物种拯救行动计划,以及恢复野外种群,旨在为洱海本土螺蛳恢复提供科学依据,促进螺蛳及其他本土特有珍稀软体动物的保护和恢复。

基于安德森模型的洱海流域小农户养老方式选择偏好及影响因素研究

为探索洱海流域小农户养老方式的选择偏好及影响因素,采用多阶段随机抽样方法抽取洱海流域40岁以上的村民290位,进行问卷调查获取数据;基于286份有效问卷运用卡方检验和二元Logistic回归,从40岁以上人员对养老相关问题的看法,分析小农户养老方式选择偏好的差异;以安德森行为模型为理论框架,探究倾向性因素、使能因素、需求性因素对洱海流域小农户养老方式选择偏好的影响。结果显示:洱海流域小农户目前以家庭养老作为主要的养老方式,倾向性因素是养老方式选择偏好最主要的影响因素,需求性因素次之。建议多方主体积极引导当地农户转变传统的养老观念,积极探索适合当地小农户的多元的养老方式,加大养老工作方面资金的投入力度。

论苍山洱海科学考察历史

目的:梳理苍山洱海科学考察的历史工作,刻画苍山洱海科学考察的历史脉络,总结苍山洱海科学考察的历史成就,提出未来科学考察的工作建议。方法:通过查阅文献资料,以生物科学考察历程为主线,根据近代以来中国社会的发展进程特征将苍山洱海科学考察历史划分为不同阶段,论述各阶段的考察工作和主要成就。结果:苍山洱海地区现代意义的科学考察于1882年由以德拉韦为代表的西方人所开启。1919年钟观光进入苍山采集标本,开中国人考察苍山洱海之先河。迄今,该地区的科学考察经历了4个主要发展阶段:新中国成立以前的早期阶段(1949年以前)、新中国初期(1949—1977年)、改革开放前20年(1978—2000年)、近20年(2001年至今)。经过140余年科学考察的成果积累,对苍山洱海的植物、大型真菌及部分动物类群(兽类、鸟类、鱼、部分昆虫)的物种资源及其分布特征已有较为系统的了解,对该区域的自然地理、地质、生态环境资源等亦有较为全面的认知。以福里斯特为代表的植物猎人从该地区带走大量植物种质资源到欧美,极大地促进了西方国家园艺和园林学科及其产业的发展。结论:苍山洱海科学考察的历史绵长、内容丰富,为中国所罕见,对近现代生物学,特别是植物学的发展作出了重要贡献。今后须针对人类强烈活动和全球变化背景下的生物多样性和生态环境保护与恢复、人类社会可持续发展等重大问题,进一步强化生物学、生态学、环境科学等方面的研究,促进科学进步;统筹结合国家级自然保护区管理的工作要求和资源开发利用的社会需求开展技术应用实践,助力苍山洱海更好地服务区域经济社会发展。

洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水的净化效应

为探讨洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水氮、磷去除效应及其应用前景,在流域原位构建生态沟-库塘湿地系统对农田尾水进行了拦截净化,在分析流域雨季、旱季及全年3个时间段内系统进出水水质中化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)及铵态氮(Ammoniumnitrogen,NH_(4)^(+)-N)浓度变化特征基础上,引入改进灰色模式识别模型和综合平均污染指数对系统水质净化效果进行综合评价。结果表明,生态沟-库塘湿地系统对农田排水中TN、NH_(4)^(+)-N、TP和COD起到有效净化作用,全年对TN和COD去除率分别为15.20%~69.59%和4.46%~61.90%,出水最低浓度均可达地表水环境质量Ⅱ类标准;系统出水NH_(4)^(+)-N和TP全年平均分别达到地表水环境质量Ⅱ类和Ⅲ类标准。系统在雨季和旱季2个时间段平均出水分别为地表水环境质量Ⅲ类和Ⅳ类标准,全年平均出水可达地表水环境质量Ⅲ类标准,系统对农田排水中TN和COD的去除是影响出水水质变化的重要因数。该研究表明,生态沟搭配库塘湿地能明显提高对流域农田排水中氮、磷及COD去除效率,系统全年平均出水可达地表水环境质量Ⅲ类标准,同时具有运行稳定和环境经济效益的特点。

基于Google Earth Engine的洱海流域建成区范围及生态质量变化分析

以洱海流域为研究区,借助Google Earth Engine云平台,利用Landsat 8 OLI系列影像,合成研究区域的增强的指数型建筑指数(EIBI)并对洱海流域建成区进行提取,再对研究区域遥感生态指数进行合成,通过对建成区范围与流域范围内遥感生态指数进行空间相关分析,从而对2014—2021年洱海流域及其建成区进行生态评估。结果表明,EIBI可有效增强建筑信息,使用EIBI可有效、准确地提取研究区域建成区,经过EIBI提取,洱海流域2014—2021年建成区扩张面积共14.712 km2;2014—2021年洱海流域生态明显改善,遥感生态指数增加0.008,其上升速率为0.001/年,流域内超过65%的区域生态得到改善;洱海流域建成区与生态未得到改善区域大致匹配,建成区经过生态修复后生态质量未见显著提升,且建成区生态质量呈逐年下降趋势,说明建成区对环境改善具有阻力。

洱海藻类时空变化及生长条件分析

洱海是云南省第二大淡水湖泊,浮游植物作为湖泊的初级生产者对湖泊状况有重要指示意义。通过对洱海12个月藻类组成的调查分析,发现洱海藻类主要由绿藻门、硅藻门和蓝藻门组成,其中蓝藻门的微囊藻属和硅藻门的脆杆藻属是全年的优势属。藻类丰度和生物量随时间和空间出行显著变化,其中以秋季和南部区域最为丰富,这种时空变化特征与季节、地表径流、人口分布等多种环境因素相关。并对藻类的生长条件以及过生长后发生的水华现象进行了详细分析,随后针对洱海藻类的恢复提出了详细复现方案。这为进一步认识洱海生态系统,实施湖泊保护管理提供了科学依据。

洱海灌区农业面源污染末端拦截治理研究

农业面源污染作为洱海的主要污染来源,近年通过采取一系列治理措施,洱海水质得到了显著改善,但农灌沟渠的水质情况依旧不容乐观。农灌退水污染物以氮磷为主,浓度高处理难度较大。针对洱海灌区农业面源污染并结合已实施试点工程,拟使用末端拦截方法拦截污染物浓度较高的初期雨水,在末端拦截带中经过生态处理,回灌农田。一方面减少洱海污染物排入量,另一方面节约水资源量。经过测算,通过末端拦截工程,可削减COD1042.74 t/a,占总削减量的30.18%;TN削减409.95 t/a,占总削减量的53.37%;TP削减127.92 t/a,占总削减量的24.03%;NH3-N削减126.41 t/a,占总削减量的61.28%;削减污染物效果显著。

洱海流域水稻氮足迹与减排潜力预测

协同环境保护和粮食安全对于流域农业高质量发展具有重要意义。水稻是我国第一大粮食作物,在高原湖泊流域内广泛种植,然而以往对全流域水稻氮的研究往往忽视了排放因子的空间异质性,且通过田间综合技术优化对水稻增产与减排潜力的影响尚不清楚。本研究以洱海流域为典型案例,基于洱海全域农户调研数据,运用生命周期评价与随机森林模型方法系统评估流域水稻生产氮足迹;并基于西南地区田间试验预测该流域水稻生产的减排潜力。结果表明:洱海流域水稻平均产量为8598.5 kg∙hm^(−2),平均氮肥投入量为222.0 kg(N)∙hm^(−2),主要以洱海北部和西部区域较高。平均活性氮损失为55.1 kg(N)∙hm^(−2),其中氧化亚氮(N2O)排放、氨(NH3)挥发、氮径流和氮淋洗占比分别为0.8%、61.3%、15.1%和22.9%;从空间分布特征来看,洱海北部和西部具有较高的环境风险。结合区域水稻种植面积,流域水稻活性氮损失为440.0 t。通过随机森林模型预测,洱海流域水稻种植可减少22.9%的活性氮损失,同时增加21.1%的产量。该研究可为探索高原湖泊流域内水稻绿色生产可持续氮素管理提供依据。

洱海流域土壤侵蚀强度时空变化及景观格局分析

采用改进的土壤流失方程(RUSLE)及热点分析研究了洱海流域2000—2020年的土壤侵蚀强度时空变化,并应用Fragstats软件从类型水平与景观水平分析土壤侵蚀影响下的景观格局变化趋势。结果表明:(1)20年间,年平均土壤侵蚀模数持续下降,微度侵蚀类型面积增加,而更强侵蚀类型的面积减少,说明洱海流域土壤侵蚀状况得到改善。(2)随着坡度增大,洱海流域年平均土壤侵蚀模数先增大后减小,在坡度为15°~25°时达到最大。(3)2000—2020年,洱海流域的景观格局也得到了优化。

洱海流域典型农灌区地下水水文地球化学特征

洱海流域位于澜沧江、金沙江和元江三大水系分水岭地带,属澜沧江—湄公河水系。近年来,流域快速城镇化、农村生活方式改变、高强度种植业增加、环湖旅游业“井喷式”无序发展等因素导致洱海流域污染负荷快速增加(张浩霞,2020)。洱海流域污染主要来源于工业、城镇生活、农村生活、养殖业、农业面源、服务业、水土流失、干湿沉降等(张浩霞,2020)。

洱海鱼类多样性

通过查阅20世纪50年代以来洱海鱼类相关文献资料,结合2022年洱海鱼类实地采样和走访调查,对洱海鱼类历史区系变化及现状进行分析。截至2022年,洱海共记录鱼类54种,分属于7目14科31属,其中土著种20种,特有土著种9种,国家二级保护动物1种:大理裂腹鱼Schizothorax taliensis。2022年洱海鱼类调查共发现鱼类23种,分属于4目9科,其中鲤科鱼类占鱼类物种总数的60.87%,其他鱼类占39.13%,包括鳅科、塘鳢科、鰕虎鱼科、鳢科、银鱼科、胡瓜鱼科、鲿科及鲇科,优势种为子陵吻鰕虎鱼Rhinogobius giurinus、■Hemiculter leucisculus、黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco和西太公鱼Hypomesus nipponensis;调查发现草金鱼Carassius auratus red var为洱海新记录物种。洱海鱼类群落组成表现为土著种种群数量减少,外来种逐渐增多,经济型鱼类和小型鱼类为当前优势种。