基于氡同位素示踪的洞庭湖区枯水期湖水与地下水交互作用研究

洞庭湖区水系发达,水文地质条件复杂,人类活动强烈,地表水和地下水的水力联系变化频繁,其研究的难度以及由此造成的研究不足影响了对湖区地下水赋存和运动规律的深入认识。本文以洞庭湖整体为研究对象,采用水位动态分析和氡(222 Rn)同位素示踪法,定性和定量研究枯水期洞庭湖区地表水与地下水的交互作用关系与交互通量。枯水期洞庭湖区水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,尤以东洞庭湖最为显著。氡箱模型计算结果显示枯水期地下水排泄222 Rn通量为455.09 Bq/(m^(2)·d),占总输入222 Rn通量的60.07%,地下水排泄总量为0.29×10^(8)m^(3)/d,平均排泄速率为56.27 mm/d,地下水排泄对湖水的贡献率为7.04%。敏感性分析表明:风速、地下水和湖水222 Rn浓度以及湖面面积等参数较为敏感,合理布置取样点并提高敏感参数测量准确度能提高模型计算结果的可靠度。氡同位素示踪法物理意义明确、操作过程简便,是研究复杂区域地下水补、径、排特征的有效方法。研究成果一定程度上提供了洞庭湖区水量均衡的更多认识,可为洞庭湖区地下水资源评价和管理提供参考。

洞庭青鲫(Carassius auratus var.Dongtingking)与三个鲫品系群体遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术,对洞庭青鲫(Carassius auratus var.Dongtingking)、野生二倍体和三倍体鲫(C.auratus)、彭泽鲫(C.auratus var.Pengze)4个鲫品系群体共120个个体的遗传多样性进行分析。9个ISSR引物在四个鲫品系群体中共获得1637个扩增位点,其中多态位点1572个,多态位点比例为96.03%。4个鲫品系群体内的多态位点比例分别为46.14%、65.40%、73.76%和51.94%,遗传距离分别为0.0905、0.1186、0.1351和0.1056。在4个鲫品系群体之间,洞庭青鲫与彭泽鲫的遗传距离最小(0.1191),二倍体鲫和三倍体鲫的遗传距离次之(0.1336),而洞庭青鲫、彭泽鲫与二倍体鲫的遗传距离(分别为0.1377、0.1367)略小于它们与三倍体鲫的遗传距离(均为0.1378)。UPGMA聚类结果为洞庭青鲫与彭泽鲫聚成一个分支,二倍体鲫与三倍体鲫聚成另一个分支。结果表明,洞庭青鲫、彭泽鲫等养殖群体内的遗传多样性明显低于野生鲫群体;四个鲫品系中,洞庭青鲫与彭泽鲫的亲缘关系较近,二倍体鲫与三倍体鲫的亲缘关系较近,推测洞庭青鲫、彭泽鲫、三倍体鲫均起源于二倍体鲫。二倍体洞庭青鲫和二倍体野生鲫资源的保护必须引起重视。

基于LMDI模型的土地利用碳排放时空差异及影响因素研究——以洞庭湖区为例

运用碳排放系数法和对数平均迪氏指数(LMDI)模型,对1996—2020年洞庭湖区土地利用变化、土地利用碳排放时空差异及其影响因素进行分析。结果表明:(1)土地利用变化整体呈现出“三增三减”特征,建设用地和未利用地的变化程度较为显著,水域和草地次之,耕地和林地的变化程度最小。(2)总净碳排放量呈不断上升趋势,碳排放高值区由中部转向西、东、南部,土地利用碳足迹压力指数始终大于1,以0.54的年均增幅不断上升。(3)人均GDP、单位GDP用地面积和单位土地碳排放强度是影响土地利用碳排放的主要因子,人均GDP和单位GDP用地面积分别成为促进和减缓洞庭湖区碳排放量增长的主要因素。

2011-2015年东洞庭湖洲滩典型植物群落样方调查数据集

固定样地调查通过长期数据的积累和精准的时空对比获取生态系统动态特征,为长期的生态系统研究提供了坚实的基础。洞庭湖湿地生态系统观测研究站按中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)统一的监测规范,对洞庭湖水文情势变化下,湿地生态系统中典型洲滩植被的物种组成和群落特征等指标进行长期定位监测。通过东洞庭湖三种典型湿地植物群落(苔草,南荻和水蓼)长期监测样地的数据进行加工处理,获得2011-2015年洞庭湖洲滩植物群落长期监测数据集。本数据集包含有植物种名、拉丁名、株(丛)数(株或丛/样方)、叶层平均高度(cm)、生殖枝平均高度(cm)、盖度(%)、物候期、优势种、植物种数、密度(株或丛/m~2)、优势种叶层高度(cm)、优势种生殖枝高度(cm)、总盖度(%)、地上绿色部分总干重(g/m~2),共14个指标,同时附有完整的背景信息。本数据集实行全过程数据质量控制,并由专家审核验证,确保数据时空上的相对一致和准确可靠。本数据集可以为探究洞庭湖水文情势下,洲滩湿地生态系统过程和演替趋势提供本底资料,为洞庭湖植被的遥感监测、生物多样性保护和湿地生态修复及适应性管理等提供数据支撑。

2011-2015年洞庭湖洲滩群落植物生态型、生活型和生长型组成数据集

植物群落结构与环境的关系可以通过研究植物生活型和生态型进行深入的解析,同时植物生活型是研究植物群落的发生、发展及演替规律的重要内容。中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测研究站按中国生态系统研究网络(CERN)监测指标体系,在洞庭湖周期性水文变化情势下,对洞庭湖湿地洲滩典型植物群落类型的物种组成进行长期定位监测。通过专家对洞庭湖湿地3个典型植物群落(苔草、南荻和水蓼)的长期监测数据集进行验证,确保数据的准确性,然后进行分类处理,得到洞庭湖洲滩2011-2015年植物群落植物生活型、生长型和生态型数据集。本数据集包含有植物种名、拉丁名、生活型、生长型、光生态型、水分生态型、土壤pH值生态型、淤积生态型,共8个指标,同时提供了完整的样地信息和样地管理记录,为数据的科学利用提供了空间和时间上的背景信息。本数据集为分析洞庭湖湿地洲滩植被群落生态型和生活型组成,植物群落与环境的相关提供了数据支撑,是深入研究洞庭湖湿地植物被演替的重要参考依据。

东洞庭湖洪水前后典型湿地植物化学计量特征动态变化

洪水对湿地土壤-植被系统养分循环有重要影响。本研究以东洞庭湖湿地典型植物短尖苔草(Carex brevicuspis)和南荻(Triarrhena lutarioriparia)为研究对象,于2018年洪水期前后(5月、10月)测定短尖苔草和南荻生长特征、生态化学计量特征及土壤理化性质,并对化学计量学特征与环境特征的相关性进行了分析。结果表明:南荻植株的生物量和密度洪水前显著高于洪水后,短尖苔草生物量和密度洪水前后都没有显著差异;短尖苔草、南荻叶片有机碳(SOC)洪水后显著高于洪水前;短尖苔草叶片全氮(TN)洪水前显著低于洪水后;南荻叶片TN、全磷(TP)洪水前显著高于洪水后;短尖苔草叶片TP洪水前后没有显著差异。短尖苔草叶片C∶N、C∶P、N∶P洪水前后均无显著差异,南荻叶片C∶N、C∶P洪水前显著低于洪水后,但N∶P洪水前后无显著差异。东洞庭湖短尖苔草、南荻叶片N∶P<14,东洞庭湖短尖苔草、南荻生长更多的受N限制,洪水前后都与土壤N、P含量无显著相关性。本研究结果对阐明洪水对湿地植物化学计量特征的影响有重要意义。

国土空间规划视域下国家公园适宜范围识别研究——以拟建洞庭湖国家公园为例

国家公园范围边界是平衡社会经济发展和生态保护的重要界线,作为国家公园设立的基础,范围识别是关系国家公园规划和建设管理能否顺利实施的先决条件,是其保护对象和管理目标的最直接体现。为科学识别国家公园范围,提出一套基于对生态系统原真性、生态系统完整性和管理可操作多重考虑的范围识别方法,并以拟建洞庭湖国家公园为例进行实证分析。研究结果表明:(1)选取生态系统原真性、生态系统完整性和可操作性三方面指标构建评价指标体系,进行叠加分析,识别国家公园范围,弥补了国家公园范围识别生态保护导向单一的不足。(2)研究区内生态系统原真性区域面积不大,仅1 165.46 km~2;维持了较好的生态系统完整性,完整性指数平均值为0.45;可操作性评价结果显示国家权属且属保护地所在空间的可行性指数较高。(3)洞庭湖国家公园适宜划定范围为2 145.7 km~2,包括了东洞庭湖、西洞庭湖和南洞庭湖三大片区,其中核心保护区205.8 km~2。可尝试动态评估自然生态系统原真性和完整性,并将国家公园纳入更大的保护地网络,为国家公园的创建和管护提供理论及实践借鉴。

基于数字足迹的洞庭湖区游客感知研究

洞庭湖区是湖南省旅游战略发展要地,探究该区游客感知有利于提升目的地旅游形象.以洞庭湖区数字足迹为原始数据,运用文本分析法探究游客对洞庭湖区旅游的整体感知.研究发现,洞庭湖区旅游目的地整体形象较好;洞庭湖区游客多集中于岳阳市,常德市、益阳市等游客到访量较少.游客对洞庭湖区旅游发展的感知以积极情绪为主,整体满意度较高,也有游客认为旅游发展没有达到预期效果,体验感差.基于上述研究结果,提出丰富旅游产品业态、优化目的地旅游环境、深度开发旅游产品等建议,以期为洞庭湖区旅游发展提供新思路.

筑堤成垸:近代洞庭湖区的围垦、聚落与环境——以南洲地区为中心

在洞庭湖区,堤垸不仅是洞庭湖区农业生产所必需的基础设施,还是当地乡民赖以栖息的生活空间,由此构成了洞庭湖区最主要的聚落景观。咸丰二年(1852)藕池决口后,荆江分流南泄洞庭湖,泥沙经年沉积,至同治年间(1862—1874)湖西北隅已淤出诸多洲渚,且不断绵延连片,纵横百里,形成“南洲”。由于豪绅贫民纷纷强占围垦,讼狱纷繁,光绪初年,湘抚会同藩、臬两司查勘淤洲,划为官地官荒,并颁行《南洲善后章程》,正式推行官洲民佃政策,即由官府招佃,民众承佃纳租,颁给“藩照”。随后,大量移民迁入垦佃,兴筑堤垸,湖区得到进一步开发。光绪二十年(1894),南洲直隶厅正式设立,将华容、安乡、武陵、龙阳等县交界之地划归辖境。经原住民、客民多年垦殖经营,至民国前期,南洲各处淤涂荒滩陆续筑堤成垸,变为田畴沃野,庐墟日渐兴旺,人丁繁滋,乡村聚落基本成型。从聚落形成过程及其分布格局来看,南洲主要有聚居聚落、杂居聚落、散居聚落三种形态。聚居聚落出现较早,但并不多见,而更常见的散居聚落、杂居聚落,或零散分布于垸田中的台地,或沿堤岸线延展成条带状。南洲聚落形态的形成是洞庭湖区长期垸田经济开发与环境变迁的结果,同时它在一定程度上影响了近代洞庭湖的生态环境及其治理。

地域文化视野下姜夔诗词中的洞庭地理意象

洞庭湖地域文化有着漫长的变迁历程,到了宋代又呈现出一个新的发展态势。姜夔在漫游到洞庭湖时,受到了洞庭文化的熏陶,随后对洞庭山水的奇险与愁绪进行了书写,更为重要的是,姜夔在“湘妃”意象的嬗变方面具有创新之举。姜夔诗词中的洞庭地理意象,具有新旧地域文化的双重性,进一步推动了洞庭地域文化的变迁。姜夔诗词中的洞庭地理意象与洞庭地域文化具有双向互动的过程,实现了诗词与文化的相互塑造。

近60年洞庭湖水位演变态势研究

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站19612020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1)19612020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4~5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55~56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改变。该研究可为进一步解析洞庭湖水文情势演变规律以及为长江中下游通江湖泊水资源合理利用和水生态环境保护提供参考依据和数据支撑。

洞庭渔歌的保护与传承:文旅融合视角下的探索与思考

近年来,随着文旅融合的不断深化,人们对旅游品质的要求越来越高,各类承载着深厚文化底蕴的“非遗”项目以全新的姿态走进民众的生活。本文提倡用优秀传统文化塑造旅游形象,为进一步丰富和发展岳阳市“非遗”的传承保护提供科学的理论依据,也为岳阳市非物质文化遗产的传承和保护提供借鉴和指导作用。

基于多元统计方法的东洞庭湖沉积物重金属时空分布特征与来源变化

流域上游矿山开采和重金属冶炼等人类活动的影响使得洞庭湖水域重金属污染问题严重,制约了该区域社会经济的可持续发展.针对近100年来洞庭湖重金属污染不明的现状,本研究以东洞庭湖为研究对象,结合放射性核素210Pb定年技术,分析沉积物中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)的时空分布特征,并采用主成分分析方法,解析重金属污染物的来源.研究结果表明,近100年来东洞庭湖存在As、Cd、Pb、Cu、Zn污染情况.其中As的平均含量较高,在东洞庭湖自然保护区(DDTH)下层均值达184.05 mg·kg^(-1);除鹿角(LJ)下层,Mn元素平均含量均高于洞庭湖背景值,对其需引起重视.重金属含量在垂向上变幅较大,且沉积过程大体可分为3个阶段(1937年前;1937—1978年;1978—2020年).源解析结果表明,早期的东洞庭湖沉积物重金属污染主要来自“采矿源”;中期主要受到“工业源”、“农业源”及“交通源”的共同影响;而近期为多种污染源共同支配形成的“混合源”.本研究结果进一步明确了湖泊沉积物重金属的空间分布特征以及污染历史的演化过程,为湖泊环境管理提供理论支撑.

洞庭湖流域2000~2021年植被覆盖时空动态特征

植被覆盖变化动态监测是评估环境保护与治理成效的主要手段之一.为了了解洞庭湖流域植被动态变化及其时空格局,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendal检验和强度分析法分析2000~2021年间洞庭湖流域植被EVI (Enhanced Vegetation Index)的时空演变特征,并利用地理探测器模型探究了自然因素对植被EVI空间分异的驱动力解释.结果表明:1)流域内植被生长季EVI在2000~2021年间整体呈现分阶段波动上升趋势,以上升→下降→上升→下降的趋势逐渐增长,表明流域内植被覆盖状况呈现持续改善的状态;2)流域内以植被EVI的改善为主,整体改善的区域占69.41%,植被退化区域仅占4.65%;3)植被EVI在2000~2010年间的变化较活跃,在2010~2021年间变化较平缓,且不同等级的植被EVI的减少和增加活跃程度不同.2000~2010年间,植被EVI的中高值和低中值区域的增加较活跃而EVI的高值区、中值区和低中值区域的减少较活跃;在2010~2021年间,EVI的高值区、中值区和低中值区域的增加较活跃而EVI中值区和低中值区域的减少较活跃.在整个研究时段内,低等级EVI主要以向高等级EVI转化为主,而高等级EVI则以向低等级EVI转变为主.4)流域内植被EVI的空间分布差异主要受地貌类型、坡度、高程和土壤类型的影响,在气象因素中,温度对植被EVI的解释力大于降水.未来应更多的关注人为活动如生态工程建设对植被覆盖动态变化的影响,该区环境保护应实施因地制宜,分类施策的策略.

洞庭湖生态经济区惠农综合服务体系实践运行模式研究——基于洞庭湖区益阳、长沙、常德、岳阳四种模式比较

洞庭湖生态经济区是长江经济带的重要组成部分,是湖南经济增长潜力较大的板块,破解“三农”问题,对于促进区域平衡发展、实现广大农民共同富裕有着重要的意义。本文通过选取洞庭湖区有代表性的4个县市区、10乡镇、40个村、100户农户、5个农民专业合作社、5个农业产业化龙头企业及相关部门进行调研,采用召开座谈会、问卷调查、个别访谈等方法,从农村土地流转、农村产业结构、农村集体经济、农民收入水平、惠农政策落实、政府部门服务、农民利益诉求等方面进行数据收集整理与分析,厘清农业合作化程度不高、农村集体经济消失、农民增收致富门路不多的原因,为惠农合作服务体系构建与政策整合提供依据。

基于土地利用变化的洞庭湖生态经济区生态系统服务价值时空演变及相关性分析

土地利用变化是导致生态系统服务价值(ESV)变化的重要原因,以洞庭湖生态经济区为研究区,在3km×3km格网尺度下,基于2000—2020年土地利用变化定量测度洞庭湖生态经济区ESV并分析其时空特征及空间相关性。结果表明:洞庭湖生态经济区土地利用格局总体稳定,耕地、林地以及水域为主要用地类型。耕地在2000—2020年减少规模最大,建设用地始终保持增长态势;2000—2020年,研究区ESV呈先增加后减少趋势,价值总量共增长10.12亿元,水域和林地是ESV主要贡献者。ESV高值区主要集中于中部洞庭湖区及四水流域,四周林地为次高值区;研究区ESV空间分布具有正相关性,存在显著集聚效应,但ESV空间分异效应逐年增强。

洞庭湖生源要素分布特征及生态效应

根据洞庭湖城陵矶站1990—2015年月平均COD,TN和TP浓度的监测资料,基于趋势分析方法,系统地研究洞庭湖水体生源要素的年内变化和年际变化规律,进一步揭示其化学计量比例特征,在此基础上探讨生源要素浓度及结构对藻类生长的影响。结果表明,多年平均COD,TN和TP浓度的年内变化规律相似,均表现为非汛期>汛期;多年变化趋势方面,1990年以来,洞庭湖城陵矶站年平均COD,TN和TP浓度均呈现显著的上升趋势,对应C:N和C:P随时间推移而下降,N:P则表现为上升。洞庭湖城陵矶站水体C:N:P平均为13:18:1,冗余分析结果表明水体生源要素浓度及化学计量比会影响藻类生长,其中C:N,C:P和COD起主导作用。研究时段内城陵矶站水体氮磷含量整体偏高,已满足藻类生长需求,为避免水华爆发等不良生态后果,应控制外来氮磷输入,保持湖体化学计量比的平衡。

上游来水来沙与洞庭湖入汇顶托对荆江河段冲淤的影响

三峡工程运用后荆江河段处于持续冲刷状态,分析上游来水来沙与洞庭湖入汇顶托对荆江河段冲淤的影响,对掌握坝下游河道演变规律具有重要意义。本研究基于2003—2020年荆江河段实测水沙及冲淤量资料,建立河段累计冲淤量与河段上下游边界条件之间的函数关系,并重点分析顶托作用对荆江河段冲淤的影响。结果表明:(1)荆江河段累计冲淤量与河段进口水流冲刷强度呈正相关,与进出口水位落差呈负相关,河段冲淤过程是二者共同作用的结果;(2)建立进口水流冲刷强度、进出口水位落差与荆江河段累计冲淤量的函数关系,能较好反映上下游边界条件对河段冲淤过程的影响(R^(2)>0.92);(3) 2003—2020年荆江河段累计冲刷量为12.3亿m^(3),在假设无洞庭湖入汇顶托的情况下比实测值增加0.67亿m^(3),即入汇顶托能使荆江河段冲刷量减少约5%;同期上、下荆江累计冲刷量分别为7.3亿和5.0亿m^(3),入汇顶托能使冲刷量分别减少约1%和16%。洞庭湖入汇顶托会导致荆江河段的冲刷量减少,对下荆江冲淤影响更显著。

洞庭湖流域碳储量的时空异质性及驱动力分析

基于遥感反演和模型修正法,动态分析1980~2020年洞庭湖流域生态系统碳储量的时空分布特征,并借助碳储量贡献率和最优参数地理探测器,量化分析生态系统相互转换以及自然-社会-政策环境对碳储量时空异质性的驱动机制.结果表明:40a来洞庭湖流域及其子流域碳储量先降后升,整体增长262.81Tg,呈现由东-南-西三面向中部、北部逐级递减的“马蹄形”格局;生态系统相互转换推动洞庭湖流域碳储量增长了23.66Tg,其中农田、森林和城镇生态系统间的相互转换主导碳储量变化;洞庭湖流域及其子流域碳储量的时空异质性主要受社会环境和政策环境的协同影响,其中生境质量和人口密度是主导因素.由于存在增强效应和差异化特征,使得双因子交互作用的影响更强烈.为提高生态系统固碳能力,应加快完善洞庭湖流域的生态系统结构,因地制宜构建生态与社会的良性互动关系.

洞庭湖水文对流域干旱情势的响应及归因分析

【目的】极端气候变化加剧了通江湖泊水文情势的波动性,亟需从流域视角探究流域干旱情势对通江湖泊水文环境的影响。【方法】以我国典型通江湖泊洞庭湖及洞庭湖流域为研究对象,选取2010—2020年及2022年极端干旱情景下洞庭湖流域5个代表性气象水文站的降水量、温度、水位等数据,结合水文趋势分析、标准化降水指数(SPI)和回归分析等方法,对洞庭湖流域和湖泊的气象水文演变特征、干旱情势以及湖泊水位与流域干旱情势的响应关系进行了全面分析。【结果】结果表明,研究期间洞庭湖流域降水量呈小幅上升趋势,流域温度变化趋势不显著,但澧水流域温度总体较低,变化范围16.07~17.41℃。洞庭湖水位总体呈波动上升趋势,变化在23.63~25.81 m。洞庭湖流域SPI指数变化在-0.86~0.31,正常和轻旱年份占比分别为91%和9%。流域年内干旱情势总体呈先升后降变化趋势,正常和湿润等级频率分别变化在0.18%~0.64%和0.18%~0.36%。洞庭湖水位与流域降水和径流量呈显著正相关,与温度呈显著负相关。2022年洞庭湖水位呈先升后降变化趋势,6月达到年内水位最高值(30.45 m)后骤降。2022年1—6月洞庭湖流域干旱情势总体处于湿润和正常等级,后降至中旱和重旱等级。【结论】洞庭湖流域年际干旱情况多为正常年份,其余为轻旱年份。与多年月均水位相比,2022年极端干旱情景下洞庭湖水位峰值由往年7月提前至6月,随后水位骤降。此外,4月、5月、7月洞庭湖水位与流域SPI指数显著相关,反映了当前月份湖泊水位对流域干旱情势的深度响应,刻画了流域降水异常引起的洞庭湖“夏旱”特征。以上结果可为水文及农业部门应对气象灾害、实施农业生产保护措施等提供科学参考。