流域国土空间水资源承载力评价及保护方法研究

量化测度水资源承载力并制定相应的水资源保护措施,对于区域国土空间可持续发展极为重要。运用DPSIR框架,评价了梁子湖流域的水资源承载力,并对评价结果进行空间落位。基于评价结果,使用FLUS模型模拟未来发展趋势,划定了区域国土空间功能优势区,并综合评价模拟结果,确定了梁子湖流域的水环境保护格局。从量化测度和情景模拟两个方面构建了一套切实可行的流域国土空间水资源保护规划技术路径,可为区域水资源保护目标导向下国土空间规划与生态保护提供参考。

鄂州市湿地资源景观演变与退化过程分析

以2009年、2015年和2020年鄂州市土地利用数据为基础,分析了湿地景观格局演变过程及其退化程度,探究了整体与局部区域湿地退化的功能特征。结果表明:①2009—2020年鄂州市和梁子湖自然保护区的湿地总面积分别减少66.75 km2、8.04 km2;②鄂州市湿地景观向破碎化和类型多样化发展,但湖泊湿地优势度增加,空间分布集中,连通度有所提高;③湿地退化区域主要分布在花马湖流域和长江沿岸,恢复区域主要分布在五四湖流域和梁子湖自然保护区;④湿地生物多样性有所降低,但植被生产力呈增加趋势,梁子湖区域整体湿地保护情况良好,退化程度低于鄂州全市。鄂州市湿地景观受人为活动影响明显,湿地保护政策和生态项目工程的实施有利于湿地资源的恢复与合理利用,对促进区域经济与生态环境协调发展具有重要意义。

乡村振兴背景下休闲农业和乡村旅游融合发展研究——以湖北省梁子湖为例

休闲农业作为乡村的一种新型产业,将农业和旅游耦合起来,是实现农业转型、增加农民收入、推进美丽乡村建设的有效措施。它对国家的乡村振兴战略有着重大意义,是巩固脱贫成果,实现共同富裕的重要途经。在乡村振兴战略背景下,通过资料收集,结合实地调研,分析湖北省鄂州市梁子湖地区的休闲农业发展现状和问题,并为梁子湖地区的休闲农业高质量发展提供建议。结果发现:梁子湖地区近年来休闲农业发展迅速,但存在人才不足、设施老旧、服务同质化、缺乏区域规划等问题;未来发展中需挖掘文化特色、重视人才培养、加强宣传意识、整合优秀资源、坚持绿色发展来推动梁子湖的休闲农业发展,以期提升当地农民收入,维护梁子湖生态环境,为鄂州市乡村振兴战略做出贡献。

梁子湖流域水域景观格局演变及驱动因子分析

为探究自然因素和人类活动对水域景观格局演变产生的影响,以水域空间演变为主线,通过空间计算、景观指数分析和统计分析等,对梁子湖流域2000—2020年水域转移状况、空间自相关特征、景观格局变化以及驱动因子进行研究。结果表明:2000—2020年梁子湖流域水域面积减少约21%,减少面积中约95%转为耕地,建筑用地面积增长超4倍,约90%来自耕地的转入;近10年水域空间聚集面积减少约23%,水域分布关联性正在减弱;水域景观特征在流域上下游差异显著,上游水域面积和形状基本稳定,聚集性和连通性均优于下游,下游水域面积萎缩近一半,阻隔作用明显,岸线趋于规整;降水、气温、GDP、人口以及耕地和建筑用地面积比例解释了水域景观变化的54.7%,城镇化进程和农业生产活动是主要影响因子,其中人口增长和耕地开发对水域面积萎缩贡献更大,GDP增长和城镇化进程对水域边界复杂度和连通性的影响更明显。研究结果可为梁子湖流域水域景观保护修复提供参考。

梁子湖水体中环境激素的分布及生态风险评价

该文对枯水期、平水期和丰水期梁子湖水体中2种双酚类和9种类固醇类(5种雌激素、3种雄激素和1种孕激素)环境激素(EH)的浓度水平及分布特征进行了研究,并进行生态风险评价和内分泌干扰效应分析。结果表明,梁子湖水体中有双酚S(BPS)、双酚A(BPA)、雌三醇(E_(3))、17α-乙炔雌二醇(17α-EE_(2))、雌酮(E_(1))、康力龙(SZ)和孕酮(PG)7种环境激素检出。从检出浓度和检出率来看,BPA和PG是梁子湖水体主要的环境激素污染物。枯水期、平水期和丰水期的环境激素总浓度(∑EH)分别为ND~18.17 ng/L、ND~4.21 ng/L和ND~3.50 ng/L,且枯水期和丰水期∑EH最大值均出现在梁子湖入湖口处。与国内外其他湖泊相比,梁子湖水体中双酚类和雌激素的浓度处于中等偏下水平,雄激素和孕激素的污染处于比较低的水平。生态风险评价结果表明,枯水期和平水期分别有50%和63%点位的环境激素总风险商RQs大于1,对水生生物存在高风险,主要是17α-EE_(2)的贡献,其余处于低风险或无风险;丰水期整体处于低风险或无风险。内分泌干扰效应分析结果表明,枯水期和平水期个别点位的总雌激素毒性当量(EEQs)值大于1 ng/L,表现出一定的雌激素活性;其余点位的EEQs值均小于1 ng/L,不会产生明显的雌激素效应。3个水期全部点位的总雄激素毒性当量值均小于1 ng/L,雄激素效应均不明显。该研究有助于了解梁子湖水体中双酚类和类固醇类环境激素的污染特征,可为梁子湖水体中环境激素的生态风险评价提供参考。

梁子湖“十三五”以来水质状况分析

统计梁子湖“十三五”以来的水质监测数据,利用单因子评价法与污染指数法评价水质现状,分析主要污染物及湖区4个监测点位的水质变化规律。结果表明,梁子湖水质大部分年份稳定在Ⅲ类,主要污染物总磷年均值呈逐年上升趋势,氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量年均值变化不大,总磷、高锰酸盐指数、化学需氧量由于受气温影响,在夏季平均浓度相对较高,氨氮在枯水季节浓度相对较高。4个监测断面中入湖口水质最差,出湖口与梁子岛水质相对较好。

湖北梁子湖自然保护区鸟类资源调查

为推进全国第八大淡水湖泊——梁子湖自然保护区鸟类资源保护与管理,采用实地调查、文献查阅的方法对湖北梁子湖省级湿地自然保护区鸟类多样性开展系统研究。结果为该保护区共有鸟类16目49科190种,较2001年《保护区科考报告》增加了鸟类7科24种。建议未来通过严格划定核心保护区、加强生物多样性监测和开展科普教育等工作,保护鸟类的繁殖栖息地。

湖北省梁子湖流域超标准洪水应对预案研究

通过对梁子湖流域防洪设施现状和超标准洪水的风险分析,提出了监测预警、洪水调度、转移路线及安置等应对预案。2020年梁子湖流域发生超标准洪水,通过对水情分析,按照预案进行水利工程调度,最大限度保证了抗洪抢险救灾工作科学、高效、有序进行,保障了人民的生命财产安全及城区经济社会安全与可持续发展。

梁子湖六种沉水植物种群数量和生物量周年动态

研究了梁子湖子湖之一满江湖的六种沉水植物种群数量和生物量在 1 997.3— 1 998.3的月动态。结果表明 :满江湖沉水植物群落中 ,优势种为黄丝草、金鱼藻和穗状狐尾藻 ;六种沉水植物种群最大密度、最大单位面积生物量出现的月份各不相同 ,但两者变化的趋势一致。黄丝草、穗状狐尾藻种群为增长型种群 ,金鱼藻、苦草、黑藻种群稳定发展 ,菹草种群有衰退的趋势。沉水植物群落的最大生物量达到 4676g/m2 (鲜重 ,1 0月 ) ,总水草的最大密度为 1 865枝 /m2 (1 1月 )。根据 1 997年 3— 1 2月植物生长期内的数据 ,拟合出了六种沉水植物和总水草的生长模型方程。

湖北梁子湖近代沉积记录对人类活动的响应

为了研究人类活动背景下的湖泊生态响应过程和机制,分析人类活动对湖泊富营养化的贡献,在210Pb计年和历史事件记载基础上,通过梁子湖沉积物水生生物遗存和色素分析重建了梁子湖地区过去100多年来湖泊生态系统演化过程.沉积物色素和水生生物遗存组合带的变化表明梁子湖营养演化具有5个阶段:过去100多年梁子湖地区经历了生态环境良好的贫营养化期(1885-1902A.D.)、轻度富营养化期(1902-1964A.D.)、中度富营养化期(1964-1988A.D.)、富营养化期(1988-1998A.D.)、中度富营养化期(1998-2003A.D.).水生生物遗存随着湖泊富营养化的发生而呈现一定的分布特征,对富营养化敏感的奥古茨藻、荇菜、角果藻、纹沼螺、表壳虫等逐步减少.通过湖泊演化阶段与区域人类活动重大阶段的联合对比研究发现随着人类活动的增强及对湖泊生态的持续干扰,湖泊生态演化呈现明显的阶段性,湖泊富营养化的发生与流域强烈的人类活动如围垦与农业活动带来的营养物质输入有着直接联系,湖泊生态环境演化对重大人类活动事件具有响应性.本研究对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、整治湖泊环境具有重要的指导意义.

梁子湖水-陆交错区水生植物群落生态学研究

对梁子湖水 -陆交错区中植物群落的组成、结构、生长型和生物量进行了测定 ,结果表明交错区内共分布有 9种植物群落 :1)微齿眼子菜 (Potamogeton maackianus)群落 ;2 )狐尾藻 (Myriophyllum spicatum) +苦草 (Vallis-neria natans) +金鱼藻 (Ceratophyllum demersum)群落 ;3)微齿眼子菜 +金鱼藻群落 ;4)金鱼藻 +狐尾藻 +微齿眼子菜群落 ;5 )金鱼藻 +狐尾藻 +荇菜 (Nymphyoides peltatum)群落 ;6 )水蓼 (Polygonum hydropiper) +菱 (Trapabispinosa) +菰 (Zizania latifolia)群落 ;7)菹草 (Potamogeton crispus)群落 ;8)菰 +荇菜 +水蓼群落 ;9)湿生植物(Helophyte)群落。主要植物群落生物量为 :狐尾藻 +苦草 +金鱼藻群落 2 414g· m- 2 ,金鱼藻 +狐尾藻 +微齿眼子菜群落 4379g· m- 2 ,微齿眼子菜 +金鱼藻群落 1486 g· m- 2 ,微齿眼子菜群落 2 80 5 g· m- 2。交错区内主要植物群落生物量的季节变化与群落内优势种的生长方式、人为活动的干忧以及个体生态特征密切相关。

梁子湖沉积物中氮磷分布特征研究

通过采集3个沉积物柱芯对梁子湖沉积物中不同形态氮、磷及孔隙水中NH4+-N、NO3--N和全磷在剖面的分布特征进行了研究。结果表明入水口附近沉积物氮、磷的含量较湖心和出水口附近高。沉积物和孔隙水中,NO3--N含量从表层到底层呈下降趋势,而NH4+-N含量则逐渐增加;沉积物中全氮和有机氮随深度增加而明显降低。沉积物中全磷及不同化学相磷含量随深度增加而降低,而孔隙水中全磷含量随深度递增。

梁子湖水生植被

对梁子湖水生植被的种群组成、植被类型和生物量进行了初步调查。结果表明：梁子湖水生高等植物的种类为３５科６２属９２种，全湖沉水植物平均生物量为４．７５ｋｇ·ｍ^（－２）。根据梁子湖水生植物的种类组成和结构全湖分为１２个水生植物群落。梁子湖水生植被带状分布不显著，其特点是挺水植物和漂水植物未形成一个独立的植物带，沉水植物占绝对优势，分布面积接近全湖。

梁子湖优势沉水植物冬季种子库的初步研究

初步研究了梁子湖６种优势沉水植物如黄丝草、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草和穗状狐尾藻等在冬季的广义种子库（种子、芽苞、断枝等），包括它们的繁殖特性、种子库大小、结构及萌发时的衰减曲线等问题，主要结果为：（１）在梁子湖不同区域内，种子库大小不相同，满江湖、前江大湖、中湖和管理局网围内种子库分别为７１４．４粒／ｍ２、１０７．５粒／ｍ２、３３１．９粒／ｍ２和１５９．３粒／ｍ２。种子库的大小受到现实的种群数量、投鱼强度、人类干扰等因素的影响。（２）黄丝草、金鱼藻、菹草种群的种子库占有明显优势，全湖平均分别为 １９８．８粒／ｍ２、９１．７粒／ｍ２和２１．４粒／ｍ２。（３）每一种植物种群广义种子库的构成和比例具有差异，金鱼藻、菹草、苦草。黑藻四种植物种子库中，无性繁殖体占有主要的地位；黄丝草、穗状狐尾藻两种植物种子库中，种子占有很大的比例。上述六种植物均可用种子和无性繁殖体来产生幼苗，补充到种群中去。（４）种子库一般存在冬季休眠（菹草为夏眠），春季种子库萌发，尤其在３月和４月是种子库萌发的高峰期。

梁子湖麦穗鱼食性的研究

用 4种指标分析了梁子湖麦穗鱼的食性。结果表明 ,藻类的出现率 (97.0 6 % )、个体数百分比 (99.91% )和相对重要性指数 (0 .98)均最大 ,而底栖动物的重量百分比 (98.5 3% )最大 ,表明麦穗鱼以底栖动物为主要食物 ,同时摄食大量的藻类。该鱼常年摄食 ,且摄食强度表现出一定的季节性变化 ,1～ 3、9月的摄食强度较高 ,而 7月较低 ,可能是由于被动性采样所致。

梁子湖水体P的季节变化与沉积物P释放初步研究

采用分级测定的方法对梁子湖沉积物中无机磷酸盐进行了分析,测定了梁子湖水体P的季节变化,并以室内模拟的方法研究梁子湖沉积物在pH值和温度控制下P的释放特征.研究表明,梁子湖水体P的含量呈明显的季节变化,冬季高,夏季低.沉积物无机磷（Pi）中以钙磷（Ca-P）为主（55%～61%）,铁磷（Fe-P）次之（28%～33%）,铝磷（Al-P）最少（3%～5%）.在梁子湖的入水口和出水口,由于沉积环境影响到P的形态,P的释放明显较湖心高.在试验初期,由于扰动的影响,使得P的释放在第1天比第2天和第3天高,其后P的释放量则迅速增加.温度对P释放影响明显,其具体表现为,30 ℃时P释放达到峰值的时间比4 ℃时提前4 d,而且前者峰值比后者高出9倍.pH值对沉积物P释放同样有明显的影响,与正常状态下的湖水条件（pH值为8.5）相比,偏酸（pH值为5.5）和偏碱（pH值为11.5）条件下,P的释放量增加.

梁子湖表层水氮的季节变化与沉积物氮释放初步研究

采用室内模拟的方法研究梁子湖沉积物N在pH值和温度控制下释放的特征.研究表明,梁子湖的入水口和出水口由于沉积环境影响到N的形态,其N的释放明显较湖心高,在试验初期由于搅动的影响使得N的释放在第1天较第2、3天高,其后则迅速增加释放量.温度对N释放影响明显,30℃条件下N释放曲线的峰值较4℃条件下高近1倍,20℃条件下N释放曲线的峰值较4℃条件下高30%.pH值对沉积物N释放同样有明显的影响.在偏酸(pH 5.5)和偏碱(pH 11.5)条件N的释放量较湖水正常pH值(pH 8.5)增大.湖水全N含量在0.180～1.362 mg/L之间,平均0.713 mg/L;NH4+-N含量在0.023～0.130 mg/L之间,平均含量为0.065 mg/L;硝态N在0.005～0.72 mg/L之间,平均含量为0.257 mg/L.梁子湖表层水中氮含量呈明显的季节性变化,全N和NO3--N是春季高,冬季低;NH4+-N是春季含量最高,而夏季含量最低.

梁子湖水质时空格局分析

基于大样本监测数据,从点位、湖区、全局3个层次,对梁子湖水质的季节变化和空间差异进行综合分析,发现梁子湖水质存在显著的季节差异和较大的空间差异:(1)季节上,夏、秋、冬季污染相对较重,春季污染相对较轻;夏、秋季主要污染指标为高锰酸盐指数(COD_(Mn)),冬季为总氮(TN);(2)空间上,东梁子湖和牛山湖污染相对较重,西梁子湖污染相对较轻;东梁子湖主要污染指标为COD_(Mn)、总磷(TP)和TN,牛山湖为COD_(Mn)、TN和氨氮,西梁子湖为COD_(Mn)和TN.研究结果有助于更好地了解梁子湖水质的时空变化特点,进而制定有针对性的保护措施和管理对策.

梁子湖表层沉积物元素分布模式及地球化学意义

表层沉积物中元素分布模式及其地球化学特征能提供沉积物物源及易受人为活动影响的重金属元素等信息。运用X-射线荧光光谱仪和单道等离子发射光谱仪等对梁子湖表层沉积物中的常量元素和微量元素进行了分析测试。运用多元统计等方法对测试数据分析发现,梁子湖表层沉积物中的常量元素分布受介质物理化学条件影响比较明显;微量元素中除Zr和Nb等元素外,其余元素的质量分数相对较低;重金属元素的质量分数值大多数接近于武汉湖泊的背景值和欧美湖泊的背景值,低于东湖和汤逊湖等受人为活动影响较大的湖泊。在平面分布上,大多数元素都有明显的平面分布规律,K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、Li、Rb、Sr、Ba、Mn、Se、Ni、Sc等都在东北部和东部富集,而Si在西南部富集,Zr和Hg在中部富集。元素分布规律主要受沉积作用和湖东地区矿山地质背景等因素的控制。

沉积硅藻揭示的历史时期水生植被信息--以梁子湖为例

水生植被是浅水湖泊生态系统最重要的生态特征之一,了解其群落历史演化特征,对生态退化湖泊的修复有着重要指导意义。研究选择长江中下游地区代表性草型湖泊梁子湖,基于梁子湖沉积岩芯210Pb/137Cs测年、沉积硅藻序列和梁子湖长期水生植被监测记录,探讨利用沉积硅藻记录来重建该湖历史时期水生植被演替特征的可行性。研究结果表明:梁子湖沉积硅藻记录对历史时期水生植被的演替有较好的反映;基于此,对梁子湖过去近200年的水生植被覆盖度进行了重建;与湖泊流域历史环境信息的对比分析表明洪水是影响该湖水生植被发育的一个重要因素。研究结果证实了在浅水湖泊中,沉积硅藻可揭示历史水生植被的信息,并为该湖的水生植被保护提供科学依据,同时对该区富营养湖泊的生态修复有重要的指导价值。