基于遥感生态指数改进模型的沱江流域生态环境质量时空变化及驱动力研究

[目的]沱江流域面临严重的水土流失、水环境污染和土壤侵蚀等生态环境问题,开展流域生态环境质量评价对推动长江上游生态环境保护和流域社会经济高质量可持续发展具有重要意义。[方法]基于谷歌地球引擎平台,选取2000-2020年的Landsat遥感影像,以绿度、湿度、热度、干度、生物丰度指数构建生态环境质量评价模型,采用变异系数、一元线性回归和空间自相关分析方法对流域内生态环境质量的时空演变格局进行分析,并运用最优参数地理探测器模型(optimal parameter geographic detector model,OPGD)对其驱动力进行探测。[结果](1)2000-2020年,沱江流域生态环境质量多年平均值为0.66,等级以良为主,占比为63.01%。成都周边区县、内江、自贡、泸州等城镇地区生态环境质量较差,呈现南北低中间高的空间分布格局。(2)沱江流域生态环境质量总体呈下降趋势,生态环境质量变差的趋势显著,轻微退化和显著退化面积占比分别为19.75%和5.88%。人口密度大,社会经济发展水平高的城镇化地区,生态环境质量以较高波动为主,占比为18.15%。(3)2000-2020年沱江流域全局自相关莫兰指数范围为0.769~0.870,主要分布在第1象限和第3象限,局部自相关的高-高集聚区和低-低集聚区范围随时间呈显著变化,景观斑块破碎化明显。(4)OPGD结果表明,土地利用类型、坡度、高程、夜间灯光为流域生态环境质量变化的主要驱动因子,人口密度、气温和GDP为次要驱动因子,降水量和坡向因子影响较小。土地利用类型与其他因子交互作用增强对流域内生态环境质量变化的影响。[结论]改进的遥感生态指数模型对开展区域生态环境质量评价提供新方法,研究结果为生态环境保护提供参考。

基于景观结构的沱江流域土地利用生态风险时空变化

本文以沱江流域为研究对象,基于2005—2020年的遥感数据,从景观结构的角度,利用GIS和GeoDa软件,同时结合土地利用类型转移矩阵,构建景观土地生态风险评价模型,分析了研究区土地生态风险的时空变化特征。结果表明:①耕地为研究区的景观本底值,受自然和人为因素的影响,15年间,耕地和林地面积减少,建设用地、水域、草地、未利用地面积增加,新增建设用地面积最多,91.95%来源于耕地,是建设用地的主要来源。②2005—2020年的生态风险指数,经计算,全局莫兰指数(Moran’s I)值均为正数,在99%的置信度标准下,通过了显著性检验,说明生态风险区在空间上具有显著的正相关关系且呈现空间聚集状态,“高-高”聚集是土地生态风险的主要聚集模式。③15年间,在空间分布上,低风险等级整体上有向中下游转移的趋势,研究区以高风险区和较高风险区为主,分别呈片状和条带状较集中地分布于流域上游的山区和中下游的丘陵地区,分别占到研究区总面积的49.20%和48.98%;从面积变化的趋势来看,低风险区、较低风险区、中等风险区面积逐年分别增加了1122.91、3581.10、21698.83 hm2,较高风险区面积先增加后减少,总体增加了582436.94 hm2,高风险区面积先减少后增加,总体减少了608839.78 hm2,沱江流域土地利用生态风险整体上趋于减弱;总体来看,除较高风险区向高风险区少量转化外,其余均以较高等级风险区向较低风险区转移占比较多,风险区的转化均表现为相邻等级之间的互相转化,说明研究区生态风险变化相对稳定,没有急剧变化的区域。

沱江流域水资源生态安全状况分析

为研究沱江流域水资源可持续利用状况,采用水生态足迹模型计算流域2010—2021年的水资源生态足迹和水资源生态承载力。通过二者的差值水资源生态盈亏指数,对沱江流域内各市近12年的水资源可持续发展状况分析;通过水资源生态压力指数,对沱江流域各市水资源受压迫程度分析。分析结果如下:①沱江流域内水资源生态状况日益改善,至2021年流域内各市水资源生态均处于盈余状态,水资源压力指数均>1,表明流域内各市水资源处于安全状态;②流域内农业水资源生态足迹是总水资源生态足迹主要贡献者;③流域内各市水资源安全状况各异,其中内江市水资源生态压力最大,泸州市水资源丰富有更多合理开发利用的空间。

沱江流域雨季极端降水时空演变特征

为应对我国极端降水事件频发的现状,加强沱江流域极端降水的应灾防灾能力,采用百分中位法确定沱江流域雨季各气象站点的极端降水阈值,并在此基础上选取了极端降水总量、极端降水频次和极端降水强度等极端降水指标,运用普通克里金法、线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法研究极端降水的时空演变特征。结果表明:在空间上,极端降水阈值表现出由西向东逐渐增加的趋势,频次由西向东逐渐减少,总量和强度均表现出由西北向东南逐渐减少的趋势;在时间上,沱江流域雨季极端降水总体呈减少趋势;1984年极端降水总量和强度发生突变,而后,极端降水呈显著下降趋势。

基于服务簇的沱江流域生态系统服务权衡/协同关系演变

明确流域生态系统服务簇的时空格局以及簇内生态系统服务动态权衡/协同关系对管理和维持流域生态系统结构与功能的稳定性和可持续性有重要意义。基于InVEST模型、土壤流失方程等方法估算2010、2015、2020年3期沱江流域生态系统服务,并使用K-means聚类识别生态系统服务簇,以服务簇视角衡量服务簇内部主要生态系统服务间动态权衡/协同关系,讨论权衡/协同关系及服务簇的时空变化规律,针对不同簇模式提出相应的分区管控建议。结果表明:(1)2010—2020年沱江流域各生态系统服务空间格局稳定,生态系统服务变化各异。生境质量、产水、固碳服务总量上升,粮食生产、水土保持服务总量下降。固碳、水土保持以及生境质量服务高值区表现为在北部及中北部集中分布,产水服务量由南向北减小,粮食生产服务高值区主要集中于流域中北部和南部耕地区,文化娱乐服务高值区呈现出显著的城市及城市间网络状连接趋势。(2)根据聚类结果将流域划分为5种生态系统服务簇,各簇存在时空异质性。粮食生产簇占比为72.9%,以粮食生产、产水服务为主;生态保育簇占比为15.2%,以生境质量、固碳服务为主;文化娱乐簇占比为6.9%,以文化娱乐服务为主;多功能耦合簇占比为4.4%,以生境质量、固碳、水土保持服务为主;水土保持簇占比为0.5%,以水土保持服务为主。(3)宏观而言,沱江流域整体权衡关系多于协同关系,服务簇内部各服务协同关系多于权衡关系,应因地制宜采取管控措施。不同生态系统服务簇内部各服务权衡/协同关系存在相似与差异性,不同服务簇内各相同服务组合的权衡/协同关系强弱不同,服务簇内部各服务协同关系多于权衡关系,流域整体权衡关系多于协同关系。研究成果可为沱江流域区域未来生态系统管理与优化、生态文明建设及可持续性发展提供科学依据。

四川资阳中和镇菩萨岩、临江镇佛尔岩摩崖造像调查简报

资阳市中和镇菩萨岩与临江镇佛尔岩摩崖造像均为沱江流域中晚唐时期的典型造像点,二者在龛形、题材和造像风格等方面皆有相似之处。前者雕刻较精美但纪年缺失,后者虽被盗损却有明确纪年题记,可互为参照。综合崖面布局、纪年题记以及其他参考因素,初步判断两处造像集中开凿于8世纪下半叶到9世纪初期,晚唐及以后有补凿、搭建建筑和妆彩活动。两处造像题材有一佛、三佛与多身胁侍(含天龙八部)的组像、五十三佛、舍利塔等。

数字赋能沱江流域文旅产业高质量发展的机制与路径研究

当前的数字经济已然成为国民经济发展的重要引擎,数字化也已成为推动文旅产业高质量发展的重要途径。巴蜀文明是中华文明多元一体化格局中的重要区域文化形态,沱江文化是巴蜀文化的重要载体,亦是见证巴蜀文明同根同源的纽带之一。四川旅游资源十分丰富,近年来一直强化数字赋能与创新驱动,紧跟国家重大战略部署,扎实推动文旅产业高质量发展,特色文化资源日益鲜明,文化旅游业态不断涌现,数字文旅产业的发展可谓答卷优异。然而,四川数字文旅产业仍然存在着新型基础设施建设不足、数字文旅产业融合遭遇瓶颈、文旅产业数据要素流通不畅等问题,加之沱江流域部分市县对文旅产业的发展还不够重视,政策导向还存在不足。这里通过分析数字赋能文旅产业高质量发展的内在机制,结合四川数字文旅产业发展的现状和困境,提出了完善政府顶层设计、加强新型基础设施建设、开拓数字创新文化场景、培养复合型人才等路径建议,以期为沱江流域文旅产业高质量发展提供一种创新的思路。

冬季沱江(成都段)水体中溶解性有机质(DOM)的组成、分布及来源分析

以冬季沱江流域成都段为研究对象,通过紫外-可见吸收光谱、平行因子模型(EEMs-PARAFAC)及主成分分析(PCA)方法,探讨其水体中溶解性有机质(DOM)的组份特征及来源.结果表明,冬季沱江流域成都段水体中共解析出3种荧光组分,分别为分子量较高的UVA类腐殖质C1、内源类蛋白中的类酪氨酸组分C2和分子量较大的芳香氨基酸腐殖物质组分C3,其中C2主要为外源输入,C2、C3的则是以内源为主的混合型输入,3种组分分别占总荧光强度的22.9%、51.3%和25.8%.通过对比分析水体中DOC、SUVA254和SR,发现研究区整体DOM腐殖化程度和DOM分子量大小依次为下游>中游>上游;利用主成分分析法(PCA)确定研究区水体DOM的来源,其中内源输入贡献率为77.64%,外源输入贡献率为10.13%,累计方差贡献率为87.77%。基于上述分析结果,能从一定程度上反映冬季沱江流域成都段的水质状况。

沱江成都段河流生态健康评估研究

为摸清沱江流域成都段水生态系统健康状况,并探索有效的河流生态健康综合指数评估方法,文章以沱江流域成都段为研究对象,通过调查水文水质、生境、底栖动物、鱼类等环境生物要素,以水生态环境质量综合评价指数(WEQI_(river))法和河流健康指数(RHI)法进行评价对比分析。结果表明:基于水质、生境和底栖动物的WEQIriver综合指数法显示研究对象河流整体呈良好状态;基于岸线自然状况、违规开发利用岸线程度、生态流量满足程度、水质优劣程度、水体自净能力、鱼类保有指数和公众满意度的RHI综合指数法显示研究对象河流整体呈亚健康状态。2种评价结果均表现为干流和上游支流环境状况优于下游支流,部分点位结果差异较大,主要受不同方法侧重点不同影响,WEQI_(river)指数更侧重评价水生态系统的自身状况,RHI指数则更侧重评价人类活动对水生态系统的干扰程度。二者可以相互借鉴,综合用于河流生态系统健康评价。

清代沱江流域旱涝灾害与气候变化分析

为深入探析气候异常事件背景下的沱江流域旱涝灾害响应规律,重建了清代沱江流域旱涝灾害时间序列,并对其相关资料进行数理统计、突变检验、功率谱周期分析、ADF及Granger因果检验等分析,探究了清代沱江流域旱涝灾害发生规律及其气候驱动力因子。结果显示:清代沱江流域发生208次旱涝灾害事件,平均每1.29年就会发生一次旱涝灾害。洪灾多于旱灾,持续性洪灾旱灾事件共计21次,灾情总体较为严重,旱涝灾害交错频发,且年内还有旱涝并存现象。1800-1910年沱江流域旱涝集中呈链状分布。清代中期灾害数达到了最高峰,特大型灾害集中在清代中后期。1863年是沱江流域旱涝灾害的重要突变点,之后灾害明显增多。清代旱涝灾害与年均太阳黑子数呈显著相关,连续性灾害事件在太阳黑子极值年前后多发。旱涝灾害变化周期约2.5 a,与ENSO循环有较强同步性。在ENSO事件年时,沱江流域出现旱涝灾害的次数明显增大。滞后期为1 a时,太阳黑子活动、ENSO事件是沱江流域旱涝变化的主要气候诱因。研究成果既填补了沱江流域在气候变化下旱涝灾害机制的研究空白,又丰富对长江流域旱涝灾害时空分布格局与规律认知。为加强科学利用水资源和防灾减灾工作提供有益参考,也对沱江流域的防洪抗旱工作、生态文明建设提供了重要借鉴意义。

沱江成都段表层沉积物重金属污染特征及风险评价研究

为了解沱江流域成都段表层沉积物中重金属危害风险,在流域内采集32个表层沉积物,测定重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg含量,利用主成分分析、地累积指数、潜在生态风险指数等方法进行分析。结果表明,6种重金属平均浓度从大到小为:Cr>Cu>Pb>As>Cd>Hg;总量呈西部上游支流相对较高,东部干流及支流相对较低;地累积指数法评价结果显示,仅存在Cd为轻度污染;潜在生态风险指数法评价结果显示,Cd为中风险,其余5种重金属为低风险,流域综合风险RI等级为低风险;相关性和主成分分析显示Cu、Cd、Cr、As、Pb可能主要源于农业和交通的复合污染,Hg可能主要源于工业污染。

“双碳”目标驱动下沱江流域生态补偿机制优化

中共二十大报告将“积极稳妥推进碳达峰碳中和”作为“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”的重要抓手。“双碳”政策目标驱动为流域生态补偿提供了新的价值指引,对稳固与优化流域生态补偿机制产生了极大的内在促进作用。通过梳理沱江流域生态补偿机制的发展历程,剖析了“双碳”目标下沱江流域生态补偿机制建设面临的困境,提出了如下优化路径:创新制度体系供给,运用好政策组合拳;提升协同治理水平,拓宽协商共治平台;扩宽资金来源渠道,提升资金使用效率;建立补偿协商平台,实施分类补偿策略;完善监督考评体系,建设数字生态文明。

沱江流域协同推进碳达峰碳中和的碳排放权分配研究

在碳达峰碳中和目标约束下,以经济体量、历史排放责任、公平性为基本原则设计沱江流域碳排放权分配方案,构建碳排放权分配指标,测算2021—2030年各市、州的碳排放配额,并确定地区碳排放权分配规则。研究结果表明:①2021—2030年沱江流域整体碳排放配额为32.36亿t,并呈现逐年上升趋势,其中2021年增量最少,2029年增量最多。②综合加权平均方案能兼顾各方利益述求,相较于单一原则的分配方案更为优化。③加权平均方案既对经济发展水平较高区域成都提出了较高的碳排放约束要求,也对发展相对滞后、历史排放量较小的阿坝进行补偿。

沱江流域协同推进碳达峰碳中和的路径研究

基于沱江流域生态保护、高质量发展及碳达峰碳中和远景目标分析,重构流域经济发展格局,推动沱江流域全面绿色转型、能源绿色低碳发展与产业结构优化调整。通过分析沱江流域碳达峰碳中和的人口经济发展、碳排放总量与产业结构等基础条件,发现沱江流域协同推进碳达峰碳中和存在社会主体参与不够、节能减排技术水平相对滞后等现实困境,提出协同推进沱江流域碳达峰碳中和目标实现的五大路径,以期为相关决策提供参考。

沱江绿色发展经济带水资源生态足迹与经济发展的脱钩分析

为定量分析沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与经济增长之间的关系,本文基于水资源生态足迹法,计算得到2010—2021年经济带主要城市水资源生态足迹和水资源生态承载力存在显著的时空差异,除泸州市水资源处于持续盈余状态外,成都市、内江市、自贡市、德阳市和资阳市水资源的供需关系经历了“盈余—亏损—盈余”的转变;沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与GDP增长整体处于脱钩状态,且脱钩水平呈明显的上升趋势,说明经济发展带来的水资源消耗程度有所减轻。

沱江浮游生物群落时空分布及相关环境因子分析

为研究沱江浮游生物群落结构的时空特征，并探讨影响其形成的环境因子，于2013年对沱江10个采样断面按季节进行采样分析。研究期间共检出浮游甲壳动物13种，以中小型枝角类和剑水蚤为主；尽管桡足类密度与枝角类接近，但由于体型原因桡足类生物量始终占据优势地位。检出浮游植物7门95种，优势属7个，全年均以硅藻为主。两类生物在上游资阳市区的断面中总生物量最高，中游农村断面最低：其生物量季节变化也趋于一致，均在丰水季节8月取得最高值，枯水季节2月最低。与历史数据相比，呈现出浮游植物增多，浮游甲壳动物减少的趋势。根据结构方程模型（SEM）和冗余分析（RDA）的结果，浮游甲壳动物生物量在浮游植物生物量和溶氧高的环境中较大，桡足类对溶氧的要求比中小型枝角类高。浮游植物对高温、高营养和高pH较偏好，尤其是一些优势属。尽管受浮游植物生物量影响，浮游动物对浮游植物的控制力却极弱。在流速缓慢且污染较严重的城市江段浮游植物密度已高达2．7×10 7cells／L，浮游动物尽管能选择性地以部分浮游植物为食，对其控制力却极弱，如不加强污染控制，沱江可能有暴发水华的危险。

沱江流域水系沉积物重金属的潜在生态风险评价

通过对沱江流域水系沉积物的系统研究,查明了重金属元素含量的空间分布特征,进行了潜在生态风险质量评价。研究结果显示,在两支流交汇之前,沉积物中重金属的污染水平从上游到下游呈上升趋势,矿业活动是水环境中重金属的主要来源,两支流交汇之后元素含量有较明显升高,显示两河汇流叠加对沱江下游水系沉积物有较大的影响;与前人研究相比,各元素含量有较明显的增加;沱江水系沉积物中重金属的潜在生态风险水平较低,大多属于轻微生态风险,Cd的潜在生态危害程度最严重;多种重金属的潜在生态风险指数(R1)表明河流重金属污染属于轻微生态危害,其受危害程度由大到小的顺序为:沱江>石亭江>绵远河。

沱江宽体沙鳅个体生殖力的研究

2010年5～9月从长江支流沱江收集性成熟宽体沙鳅个体,研究了其个体生殖力及其与多项生物学指标的关系。实验鱼共76尾,由2+、3、4龄鱼组成。其绝对生殖力(F)为414～9625粒,平均3230粒;体长相对生殖力(FL)为50～837粒/cm,平均324粒/cm;体重相对生殖力(FW)为21～789粒/g,平均227粒/g;绝对生殖力、体长相对生殖力和体重相对生殖力与成熟系数呈幂函数相关,回归方程为:F=177.99GSI0.9872,FL=20.315GSI0.9592,FW=13.957GSI0.9542;绝对生殖力和体长相对生殖力与体重呈幂函数相关,回归方程为:F=9.4876M1.9425,FL=2.2684M1.6597。

沱江浮游植物群落特征及水质评价

为合理评价沱江水质现状,于2013年丰水期(8月)和枯水期(11月)对沱江浮游植物及主要水质指标进行采样调查。结果显示:(1)丰水期综合营养状态指数TLI(∑)较高,尤其是上游江段,变化范围为47.4—64.6,平均56.3;枯水期TLI(∑)变化范围为43.4—48.1,平均44.6。(2)检出浮游植物88种(属),主要为绿藻、硅藻和蓝藻。丰、枯水期浮游植物群落主要组分分别为绿藻+硅藻+蓝藻和硅藻+绿藻+隐藻。优势度分析显示,丰水期优势种主要为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)等,枯水期主要为脆杆藻(Fragilaria sp.)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、线形舟形藻(Navicula graciloides)等。(3)丰水期浮游植物的多样性指数H?、丰富度指数d、均匀度指数J均值分别为3.66、6.21和0.69,枯水期分别为3.67、4.12和0.88。(4)聚类分析与单因素方差分析结果表明沿江水坝建设与空间分布格局对NH4+与浮游植物群落结构已有影响,表现出水坝上游湖泊型藻类数量增加、上游江段浮游植物密度高于下游江段的趋势。(5)分类回归树模型显示,营养水平与物种丰富度较高但均匀度偏低的水体中,浮游植物密度易出现高值。综合以上情况,沱江水质已处于中到富营养状态,尤其是丰水期与较上游的江段,富营养化程度更高。为预防水华的发生,出现丰富浮游植物种类的地段更应加强监控,尤其是丰水期上游的大坝坝上江段。

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县(市、区)2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)绝对排放(流失)总量分别为52.56×104、4.10×104和0.55×104 t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m3,其中TN等标排放量最高(34 151.65 m3),占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN>TP、COD,且流域不同县(市、区)等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高(44 898.96 m3),占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低(1 311.91 m3),流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高(56 095.43 m3),上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m3,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高(11 309.51 m3),位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。