基于可持续发展目标的云南省临沧市水—食物—能源—生态环境耦合协调及影响因素分析

[目的]评估云南省临沧市水—食物—能源—生态环境(WFEEc)耦合协调发展水平,构建以可持续发展目标(SDGs)指标为切入点的临沧市WFEEc耦合协调发展评价指标体系,为边疆多民族欠发达地区实现WFEEc的耦合协调发展提供借鉴。[方法]基于压力、状态、影响、响应4个特征层构建SDGs指标体系以评估现阶段WFEEc耦合协调水平,同时采用障碍度模型、多元逐步回归分析等揭示WFEEc耦合协调发展的影响因素。[结果]①2010—2020年临沧市8个县区WFEEc耦合协调水平表现为上升趋势,由一般协调向良好协调转变(临沧市整体耦合协调度在0.51~0.63之间波动),空间异质性明显。②研究期内临沧市主要障碍因子逐渐减少,但能源子系统障碍度横贯始终,且逐年增大。③临翔区国家财政性教育经费,镇康县非私营单位在岗职工平均工资,凤庆、沧源县人均GDP值,永德、双江县城镇化率,云县人均GDP值、水资源量、污水处理厂集中处理率及国家财政性教育经费,耿马县城镇化率、水资源量是阻碍WFEEc耦合协调的主要因子。[结论]2010—2020年临沧市WFEEc耦合协调度逐渐提高,但耦合协调度值仍较低。各县区仍需积极落实相关针对性措施来不断优化提升WFEEc耦合协调发展水平,同时应将一个县区一个特色产业发展模式稳步落实且逐步提升,使临沧市可持续发展创新示范区创新驱动发展能力稳步增强。

云南省干旱灾害风险评估

基于自然灾害风险理论,利用云南省129个县(市、区)的气象、社会经济和地理信息数据,从干旱灾害致灾因子危险性、成灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个方面选取15个评价指标构建了干旱灾害风险评估模型,对干旱灾害风险进行了评估。研究结果表明:云南省低、次低、中、次高、高等级干旱灾害风险的面积分别占全省总面积的13.4%,29.8%,28.2%,19.6%和9.1%。干旱灾害风险空间分布比较复杂,大致沿哈巴雪山—点苍山—哀牢山一带,西部地区干旱灾害风险总体较低,东部地区干旱灾害风险相对较高。南盘江流域、红河流域、金沙江下游地区为典型的干旱灾害高风险区;三江并流区及澜沧江下游地区为干旱灾害低风险区。利用近10 a的旱灾受灾面积和总经济损失对评估结果进行了验证,表明构建的评估模型总体能反映云南省干旱灾害风险水平,可为干旱灾害风险管理提供依据。

云南省1961—2012年干旱时空变化特征

基于云南省126个气象站点1961—2012年逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI),分析年度和季节干旱强度、干旱频率以及干旱影响范围的时空变化特征。结果表明:1)年尺度上干旱强度呈增强的趋势。春季干旱强度减弱,夏、秋季干旱强度增强,冬季变化不明显;82%站点的干旱强度呈增强的趋势,其中滇东地区增强趋势最为显著。2)滇西北、滇中、滇东南及滇西南部分地区干旱发生频率较高,滇东和滇东北地区易出现极旱。春季干旱主要发生在滇西北、滇西地区;夏季干旱主要发生在滇西、滇西南地区;秋季干旱集中分布在滇西、滇西南、滇中和滇东北地区;而全省大部分地区冬季干旱发生频率都较高。3)近30年来干旱影响范围逐渐扩大,向区域性、全域性等大范围干旱扩展。从季节变化来看,春季和冬季干旱影响范围呈现出减小的趋势,夏季和秋季干旱影响范围则表现出扩大的趋势。

怒江流域云南段生物多样性保护地人为干扰分析

基于乡镇单元选取具有代表性的人为干扰社会经济指标,计算怒江流域云南段2005、2010、2015年各乡镇人为干扰指数(HDI-Human Disturbance Index),分析了怒江流域云南段乡镇单元、已建自然保护区和相关保护优先区的人为干扰强度变化。结果表明:2005年以来,研究区乡镇HDI整体呈增长趋势,低和较低HDI乡镇数量减少但整体HDI增长,中度和较高HDI乡镇数量和整体HDI都增加,高HDI乡镇数量增加不大但整体HDI增幅最大;各级自然保护区人为干扰强度都呈增加趋势,国家自然保护区增幅最大达到较低人为干扰强度,省级自然保护区一直为较低人为干扰强度,县级自然保护区处于中度人为干扰强度,需加强永德大雪山、龙陵小黑山、临沧澜沧江、南捧河4个自然保护区所涉中度及以上HDI乡镇的人为干扰管理,避免人为干扰压力的大幅增加;研究区分布的3类保护优先区人为干扰强度缓慢增长,至2015年基本为低或较低人为干扰状态,有优化的空间和潜力;建议在怒江流域云南段上游增设碧罗雪山自然保护区,在下游考虑已建自然保护区外部空间扩展和自然保护区斑块间的生态廊道构建,在其他中度或较高HDI乡镇可根据保护需求开展迁地保护或自然保护小区建设。

瑞丽江-大盈江流域生态系统服务权衡与协同关系研究

[目的]揭示两江流域(瑞丽江-大盈江)生态系统服务权衡与协同关系,进而为该区域土地管理与生态系统服务优化提供理论依据。[方法]基于土地利用、气象、地形和土壤等多源数据,利用InVEST模型对2000年、2010年、2020年水源供给、土壤保持和碳储存3类服务进行量化评估,并运用空间叠置方法探讨了生态系统服务权衡与协同关系。[结果](1)2000—2020年两江流域土地利用变化主要表现为林地、耕地、草地、湿地和裸地减少,灌木林、建设用地和水体增加。(2)两江流域水源供给、土壤保持和碳储存服务多年平均值分别为749.60 mm,365.78 t/hm^(2),137.51 t/hm^(2)。20 a间,水源供给和土壤保持呈先增后减变化,碳储量变化不明显。(3)不同土地利用类型提供的生态系统服务具有差异性,单位面积下建设用地、灌木地和林地分别提供给了最高的水源供给量、土壤保持量和碳储存量。(4)两江流域生态系统服务关系以权衡关系为主。其中强权衡区域比例高达55%,弱权衡区域比例为4%~8%,低协同区域占比为24%~30%,高协同区域占比为10%~13%。研究时段内低协同地区所占比例减少了5.78%,弱权衡、强权衡和高协同地区所占比例分别增加了2.79%,0.79%,2.2%。[结论]整个研究时段内两江流域的生态系统服务权衡程度有所加强,但服务整体水平呈上升趋势。

澜沧江梯级水库CO_(2)和CH_(4)排放通量研究

温室效应已成为重要的全球气候问题,而内陆水体是温室气体(CO_(2)和CH_(4))的重要排放源,更有研究发现筑坝蓄水可能引起河流水体CO_(2)和CH_(4)排放的增多。为积极响应国家“双碳”目标,使用水库温室气体净排放通量评估模型G-res Tool,利用流域基本信息及水库特征数据,对澜沧江干流已建成的10座梯级水库温室气体(CO_(2)和CH_(4))进行模拟计算,10座水库蓄水后温室气体(CO_(2)和CH_(4))年排放通量平均值为162.81 g CO_(2)e/(m^(2)·a),远低于全球水库平均水平,均表现为温室气体的“源”,从上游至下游整体呈增加趋势,且排放以CO_(2)为主,全年CO_(2)排放通量为CH_(4)的36倍。考虑了水库蓄水前的温室气体排放及其他非相关人类活动的影响后,得到澜沧江水库温室气体(CO_(2)和CH_(4))年净排放通量平均值为225.70 g CO_(2)e/(m^(2)·a),表明筑坝增加了库区水体温室气体排放,但和火力发电相比,仍属于相对清洁能源。

澜沧江中下游泥沙微表面电荷特性与磷吸附关系研究

河流泥沙是水生态系统生源要素的重要附着载体,其微形貌及电荷特性直接关系着泥沙对溶解态营养盐或污染物的吸附能力。本研究选取澜沧江中下游干流及主要支流为考察对象,采集28个河流水库断面的悬移质泥沙,采用原子力显微镜测定泥沙微表面电荷量,探究澜沧江泥沙的微表面电荷性质,研究纳米尺度下泥沙的微表面特性。研究结果表明:(1)微观界面,形貌对表面电荷分布影响明显,在纳米尺度下电势图与相位差图均展现出明显非均匀分布特征;(2)在流域分布上,不同区域表面电荷存在较大差异,流域沿程变化对泥沙表面电荷产生重要影响,总体变化呈现先减小后增大的趋势,表面电势值变化范围为-201.47~35.34 mV,表面电荷密度范围为0.07~3.65 mC/m^(2),不同区域电荷特性差别明显;(3)在梯级水电筑坝影响下,坝上坝下泥沙颗粒电势差与水库库容存在较好的线性相关关系,相关系数为0.8214,且坝下电势普遍高于坝上区域;(4)泥沙表面电势与磷吸附之间具有较强相关性,其相关系数为0.6657,同时表现出较好的线性拟合关系。研究结论对深入理解水电大坝建设对流域内污染物的迁移转化及解释泥沙的表面电性特征与污染物的吸附解吸机制具有重要科学意义,同时也可为流域水沙环境调控提供理论依据。

金沙江流域1961—2020年干湿日时空演变特征分析

准确地观测降水数据在揭示干湿日指数时空演变特征及影响因素等方面极其关键。金沙江流域是气候变化最为敏感的地区之一。由于风速、湿润和蒸发损等可能导致标准雨量器观测的降水量远小于实际降水量,而降水资料的准确与否直接影响金沙江流域水文过程分析和模拟研究。利用修订的Mann-Kendall、空间场显著性检验等,识别金沙江流域1961—2020年降水校正前后干湿日指数时空演变。结果表明:1)观测降水(Po)和校正降水(Pc)识别的干湿日指数值差异明显,但其空间分布近似一致;相较于Po,Pc识别的干湿日指数趋势在金沙江上段主要表现为减少,中下段主要表现为增加,雅砻段则表现为干日指数减少,而湿日指数增加。2)空间场显著性检验结果表明,Po和Pc识别的干湿日指数显著变化趋势主要由气候系统内部变率引起,仅Po和Pc识别的平均干日事件持续时间趋于显著增长的站点比例存在明显差异。这表明该流域干湿日指数变化趋势主要由气候变化主导,因而对气候变化十分敏感。综上,Po和Pc识别的金沙江流域干湿日指数存在明显的空间差异。因此,为准确在该流域进行水文研究和模拟,应考虑矫正降水资料的应用;同时极端干湿日的变化可能对金沙江流域农业生产和生态系统造成极其严重的威胁,应引起足够重视;基于Po和Pc识别的干湿日演变特征的相关研究,能为该流域滑坡、泥石流的预防,水资源安全规划与水土保持工作部署等,提供一定理论参考。

淡水鱼类功能生态学研究进展

在全球变化和人类活动的影响下,生物多样性正以前所未有的速度丧失,全球生物正经受第六次生物多样性危机。淡水生态系统是最脆弱的生态系统之一。淡水鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,承受着日趋严重的气候变化、栖息地退化、生物入侵和过度捕捞等压力,面临巨大的威胁。在此背景下,如何准确评估鱼类种群和群落对环境变化的响应,以及鱼类群落结构和功能的变化对生态系统功能的影响是淡水鱼类多样性和淡水生态系统保护的关键问题。近年来,淡水鱼类功能生态学的快速发展为解答这一问题提供了一个框架。系统地介绍了淡水鱼类功能生态学主要研究内容、方法、进展及其应用,并着重介绍了淡水鱼类功能特征及其与环境的关系、环境变化下的功能生态学响应研究。据此提出了淡水鱼类功能生态学未来的重点研究方向,指出了其在鱼类多样性保护和资源利用等领域的应用前景。

红河流域TRMM卫星降水数据精度评价

利用红河流域及周边地区45个气象站点1998-2015年实测降水数据,在不同时空尺度上对TRMM3B43V7卫星降水数据进行精度评价,并分析高程、坡度和坡向对降水数据精度的影响。结果表明:在年尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R^2为0.75,整体上TRMM降水数据比站点实测降水数据偏高7.73%,月尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R^2为0.84,两者之间相关性显著,季尺度上,春季降水拟合优度(R^2=0.77)高于其余3个季节,冬季降水拟合优度最差(R^2=0.64);流域尺度上,降水重心移动轨迹表明TRMM降水数据基本能反映降水的空间分布及演变过程,站点尺度上,各站点的相关系数均大于0.84,相对偏差较大的站点主要分布在河谷和盆地地区;TRMM降水数据在海拔大于1 000 m、坡度小于2°以及东南方向上的精度较高;主成分分析方法表明坡度和坡向对TRMM降水数据精度的影响大于高程。

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%~80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%~49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C~EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。

溪流生物体内脂肪酸特征及其生态健康评价应用

全球溪流生态系统受人类活动的影响日益加剧,其健康受到了严重威胁。寻找一种综合简便的健康评价指示物对溪流生态系统的健康评价、保护和管理至关重要。脂肪酸是参与生物体营养物质代谢的重要小分子化合物,是主要能量物质之一。生态系统中脂肪酸的可获得性因初级生产者不同而存在差异,部分脂肪酸在营养级之间的迁移转化具有很好的保守性,并且生物体脂肪酸组成与含量对环境变化的响应敏感,使得其在河流健康评价中有着潜在的应用前景。介绍了脂肪酸的命名规则、分类方式、合成途径及重要生理功能特征;详细描述了溪流生态系统中底栖藻类、浮游生物、大型底栖无脊椎动物和鱼类等脂肪酸样品的采集、预处理及测定方法,归纳了这几种生物类群中脂肪酸组成及含量对外界各环境因素变化的响应;总结了以初级生产者中的脂肪酸组成作为生态系统健康评价生物指示物的可行性,提出了以初级生产者(藻类)脂肪酸评价溪流生态健康的方法体系及发展方向。

基于SPEI和SDI指数的云南红河流域气象水文干旱演变分析

本文基于红河流域43个气象站1961-2012年逐月降水、气温数据以及干支流2个水文站1956-2013年逐月流量数据,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）和径流干旱指数（SDI）分析流域气象水文干旱的演变特征,并探讨水文干旱对气象干旱的响应。结果表明：（1）1961-2012年期间,流域总体上表现出干旱化的趋势,季节变化上春季有变湿的趋势,而夏、秋、冬三季有变干的趋势,但趋势并不显著。干旱频率季节空间分布差异较大,春旱和冬旱发生频率较高。从干旱范围来看,春旱范围呈缩小的趋势,夏旱、秋旱和冬旱范围表现出不同程度的增大趋势;（2）1956-2013年期间,流域水文干旱表现出加剧的趋势,其中1958-1963、1975-1982、1987-1993、2003-2006和2009-2013年为水文干旱多发期,近10年来频率明显增加;（3）流域水文干旱滞后于气象干旱1～8个月,气象和水文干旱事件的干旱历时、严重程度和强度之间具有紧密的相关性,流域气象干旱是水文干旱的主要驱动力。

高原湿地纳帕海种子植物多样性及区系

纳帕海湿地是横断山区和长江上游的生物地理区域核心部位,植物多样性丰富,但其种子植物多样性调查及其区系分析研究尚待开展。为此,2021年8月采用样线和样方调查法,对该区域种子植物开展野外调查,并分析其种子植物的多样性和区系特征。结果显示:(1)种子植物共40科91属166种,禾本科、菊科、毛茛科、蔷薇科、蓼科、莎草科、玄参科为优势科,占总种数的60.24%;委陵菜属、蓼属、马先蒿属、毛茛属为优势属,所含种数均在8种以上。此外,单种科、单种属占总科数、总属数比例均较大,占比分别为52.50%、67.03%。(2)各水分生态型中,以中生植物为主,湿生植物次之,水生植物较少,分别占总种数的53.01%、33.73%、12.05%,陆生植物最少,仅有2种;各生活型中,多年生草本优势明显,占比高达78.92%,一年生草本较少,占比为19.88%,另有灌木2种。(3)在科水平上区系类型较为单一,以世界分布型为主,占总科数的75%,热带性质科和温带性质科之比为1︰1;在属水平上区系成分多样性高,包含10个分布区类型,其中,温带成分显著,具有部分热带成分,中国特有成分较低。研究结果表明:纳帕海湿地种子植物多样性丰富,以中生植物和多年生植物为主,区系成分较复杂,温带成分显著,具有明显的过渡性质。研究结果可为纳帕海或类似湿地的生态系统保护以及恢复、重建提供科学参考。

澜沧江中下游水库泥沙重金属分布及其污染评价

研究针对澜沧江中下游功果桥和小湾电站库区,分析重金属污染物时空分布特征,并综合评估了两水电库区的重金属污染程度。结果表明:(1)重金属元素的含量受季节影响较大,雨季明显偏高,汛后的11月份富集至较高;大坝拦沙对上下游重金属污染物具有明显的拦截效应。(2)地积累指数法评价结果:3月、6月两库区重金属均未呈现污染;但8月、11月功果桥库区坝上泥沙中的Pb、Mn、As、Zn均呈现污染,Cu、Hg均未呈现污染;功果桥库区的重金属污染程度大于小湾库区,且其重金属污染多发生在雨季;(3)综合全年来看,7种重金属的综合潜在生态危害指数RI均小于150,其潜在危害程度均为轻微;重金属的潜在危害程度由重到轻依次是Cd、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Mn。该研究揭示了矿区下游水库的重金属分布状况以及污染程度,为水库和流域环境管理提供科学依据。

澜沧江床沙重金属污染及其环境磁学指示

沉积物是河流水环境中重金属污染物的主要储存载体,其磁化率特征具有一定的污染指示意义.本研究对澜沧江干流及其11条主要支流,开展河道床沙沉积物样品采集,并测定了样品中5种重金属元素铜(Cu)、砷(As)、铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)的含量和磁化率值.采用潜在生态危害指数法分析床沙的重金属污染程度,亦探讨了床沙重金属含量与磁化率关系.结果表明:(1)澜沧江流域自上而下,床沙中重金属含量呈减弱趋势,因流域内矿业开发、电站建设等人类活动的影响,使各断面重金属含量分布差异较大;(2)所有样点的综合潜在生态危害指数RI值均小于150,为低风险.潜在生态危害指数法和沉积物的磁化率特征分析结果表现一定的相似性,呈现中游磁化率值较高,污染指数值较高,而中下游磁化率值较低,污染指数值较低;(3)澜沧江床沙中重金属As含量与磁化率和频率磁化率有很好的相关性,在一定程度上对床沙污染具有一定的指示意义.研究结果揭示了澜沧江床沙重金属污染状况及其环境磁学指示,为澜沧江矿产资源与水能合理开发提供新的科学依据.

基于分布式水文模型的怒江流域气象干旱和水文干旱分析

为了评估气候变化对怒江流域干旱演变的影响,本研究建立了GBHM-NJ分布式水文模型,利用实测站点资料率定参数并验证模型精度,模拟了1961—2010年长时间序列流域水文过程,并分别采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)分析了流域气象干旱和水文干旱的时空演变特点。结果表明:(1)GBHM-NJ模型能较好地模拟怒江流域的径流过程和水文响应的空间特征。(2)1961—2010年间,怒江流域发生气象干旱的频率、覆盖面积和强度呈增加趋势,其中1994年和2009年气象干旱最为严重。(3)在空间上,怒江流域的年度气象干旱频率约为28%,中游地区干旱频率比较高、主要分布在左贡站和八宿站附近,上游地区次之,下游地区相对较低。(4)水文干旱进入20世纪90年代和21世纪以后明显增强,年尺度干旱以轻旱为主,季尺度干旱特旱多发生在秋冬季。总之,气候变化环境下怒江流域干旱呈现增强趋势。

澜沧江流域中下游悬移质泥沙粒度特征及分形研究

采集澜沧江中下游干支流28个悬移质泥沙样品,运用LISST-100X型激光粒度分析仪进行粒度分析,计算粒度参数及粒度分维值(D)并探究两者关系.结果表明:(1)悬沙以粉砂、砂粒为主,黏粒次之,分别约占48.92%、45.06%、6.02%;(2)梯级电站下,干流悬移质呈现坝上平均粒径高于坝下,分选变差的趋势;(3)分维值介于2.0017~2.5383之间,粒径小于x的范围累积频率与粒径为x的泥沙颗粒数目对数值拟合优度好,R^(2)大于0.92,泥沙粒度具分形性;(4)分维值与黏粒体积分数、平均粒径及分选系数呈极显著线性相关(p<0.01),复相关系数分别为0.8568、-0.7965、0.7513.研究结果揭示了澜沧江流域悬移质泥沙粒度及分形特征,为澜沧江水沙环境管理提供基础数据与科学支撑.

基于时变矩模型的湄公河上游非一致性洪水频率分析

以湄公河上游为研究案例,基于清盛水文站1960-2019年逐日流量观测数据,采用时变矩模型进行非一致性洪水频率分析,探讨梯级水库建设对洪水频率的影响。结果表明:清盛水文站年最大日流量序列呈显著减小的非一致性特征;清盛水文站广义逻辑斯谛分布搭配均值具有线性趋势的模型拟合最优;与传统频率分析方法相比,时变矩方法计算得到的100年一遇设计流量随时间呈减小趋势,重现期随时间呈上升趋势。湄公河上游梯级水库尤其是糯扎渡水库运行后明显减小了清盛水文站100年一遇的洪峰流量,对下游防洪具有积极作用。

红河流域1960—2007年极端降水事件的时空变化特征

利用中国境内红河流域23个气象站点1960—2007年的逐日降水数据,基于极端降水指数分析流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:极端降水频次和强度表现出从东南向西北递减的特征,高值区分布在江城—绿春—金平—河口一线以南,低值区分布在巍山—南涧—弥渡一线以北及元江中游河谷;极端降水频次峰值出现在7月,汛期极端降水出现频次占全年的91.48%。1960—2007年期间,极端降水指数均表现出上升趋势,其中,极端降水贡献率和平均日降水强度上升趋势较为显著,线性趋势值分别为0.68%·(10 a)-1和0.17 mm·d-1·(10 a)-1。除了平均日降水强度整体上表现出上升的趋势外,其余5个极端降水指数趋势变化具有空间差异性,增加的站点大多分布在李仙江上游、元江中上游和藤条江流域,减小的站点大多分布在李仙江下游、元江下游和盘龙河流域。