2000–2020年鄱阳湖环湖区生态安全格局研究数据集

随着人类活动的不断扩张和发展,许多物种的栖息地面临着严重的破坏和威胁,生态安全问题日益突出。因此,构建一个考虑物种栖息地的生态安全格局对于保护生物多样性和维持生态平衡至关重要。鄱阳湖作为野生动物的天堂,是许多鸟类、鱼类和其他水生生物物种的栖息地和繁殖地。以鄱阳湖环湖区研究范围为例,基于Google Earth Engine平台与随机森林分类方法制作了2000年、2010、2020年鄱阳湖环湖区的土地利用数据。根据形态空间格局分析、景观格局指数、景观连通性指数和电路理论等与长时间序列土地利用数据相结合,构建考虑物种(鱼类、鸟类等)栖息地2000–2020年鄱阳湖环湖区长时间序列生态安全格局。本数据集包含了多种数据类型,并且其中一些数据具有创新性。在数据质量控制和评估方面,对所使用的数据进行了严格的质量控制和评估,以确保数据的准确性和可信度。数据集不仅包含了考虑物种栖息地构建生态安全格局的指标数据,还包括考虑物种栖息地鄱阳湖环湖区生态安全格局历史结果数据,可作为基础科学数据为今后鄱阳湖环湖区物种保护与生态安全格局等相关研究提供重要的数据支持与参考。

鄱阳湖湿地典型草洲主要植物种群在5个资源环境梯度上的生态位特征

基于鄱阳湖典型湿地恒湖农场茶叶港草洲19个样地(5 m×5 m)95个样方(1 m×1 m)实地调查得到的10种主要植物和高程、土壤pH值、电导率、含水量、有机质含量5个资源环境数据,采用Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数,研究植物种群生态位宽度与重叠度。结果表明:(1)在5个资源环境梯度上,优势种灰化薹草(Carex cinerascens)和虉草(Phalaris arundinacea)生态位宽度较大,群落偶见种旋鳞莎草(Cyperus michelianus)、广州菜(Rorippa cantoniensis)和芦苇(Phragmites australis)等生态位宽度相对较小;(2)10种主要植物生态位重叠值普遍较小,但也存在例外,主要表现在刚毛荸荠(Eleocharis valleculosa)、旋鳞莎草和广州菜3者之间的生态位重叠值相比其他物种对要高;(3)10种主要植物种群生态位宽度均与物种重要值呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关关系,而与物种重要值变异系数呈极显著负相关关系(P<0.01)。恒湖农场茶叶港草洲10种主要植物对资源环境的利用能力和适应性差异较大,其生态位重叠值普遍较小,物种重要值是影响生态位宽度的重要因素。

鄱阳湖生态环境基本特征及近期变化趋势

基于鄱阳湖区对区域生态环境的调节与影响,通过对鄱阳湖区的自然环境、水量水位变化特征、湿地生态系统和生物多样性等因素的分析,总结出鄱阳湖生态环境基本特征,以此来反应鄱阳湖生态环境现状和流域内的主要环境问题;并且通过对鄱阳湖生态环境的近期变化来分析流域内的环境变化趋势。

HJ-1A/1B卫星CCD影像水环境遥感大气校正方法评价研究——以鄱阳湖为例

HJ-1A/1B卫星CCD传感器具有较高的空间、时间分辨率,在内陆湖泊水质遥感定量监测方面有很大潜力,大气校正是制约其应用的关键问题之一。以我国第一大淡水湖——鄱阳湖为研究区域,结合2009年、2011年两次现场实测数据对FLAASH,6S,COST和QUAC四种大气校正结果进行对比分析,并探讨各种大气校正算法对悬浮泥沙浓度反演精度的影响。结果表明:(1)HJ-1A/1B卫星CCD的第1波段在水环境遥感应用时,建议进行重新定标;第2和3波段四种大气校正结果精度相对较高,其中,FLAASH,6S和COST三种大气校正算法精度都较高,QUAC精度偏低,建议在可能的情况下对该算法进行有针对性的改进;(2)FLAASH,6S,COST和QUAC四种大气校正算法第2和3波段比值结果与实测数据吻合度最好,平均相对误差分别为8.2%,9.5%,7.6%和11.6%,因此建议在鄱阳湖水域尽量采用第2和3波段比值作为反演因子;(3)以四种大气校正结果为基础,与悬浮泥沙浓度直接建模,结果发现,四种模型反演精度均比用实测遥感反射率与实测悬浮泥沙浓度建立的模型反演结果要高,FLAASH,6S和COST三种算法反演所得悬浮泥沙浓度精度都较高,平均相对误差分别为:10.0%,10.2%和8.0%;QUAC略差,平均相对误差为18.6%。建议在泥沙浓度反演时采用大气校正结果与悬浮泥沙浓度直接建模,可以有效降低利用实测光谱数据建模引起的大气校正误差的累积效应;(4)在精度要求不是特别高的前提下,四种大气校正算法都可以采用,但综合算法复杂程度、精度、稳定性等多种因素,在辅助信息不全的情况下,COST大气校正算法更值得推荐。

鄱阳湖最小生态需水研究

基于鄱阳湖水文特征,建立鄱阳湖最小生态需水计算模型。研究将频率95%对应的水位为湖泊最低生态水位,根据鄱阳湖水位-面积关系曲线,得到对应的鄱阳湖湖区面积为1 503.9 km^2。通过折算将水面蒸发转换成湖面蒸发,得到湖面净蒸发量为483.09 mm,湖区年最小生态耗水为7.3亿m^3。采用计算河道内生态需水的方法计算出湖生态需水,运用最小月平均流量法、逐月最小流量法、Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法和90%保证率逐月流量法等,对出湖河道生态需水进行计算,并用Tennant法对结果进行评价,通过分析比较得出90%保证率逐月流量法更适合确定鄱阳湖出湖最小生态流量,得到出湖最小生态需水为777.1亿m^3,最终得到鄱阳湖最小生态需水为784.4亿m^3。研究结果对鄱阳湖流域生态保育、水生态与水环境保护及水资源管理,提供重要科学依据。

鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(Ⅰ)——湿地生态系统服务价值计算

运用影子工程法、影子价格法、替代花费法、条件价值法等方法对鄱阳湖湿地生态系统的主要生态服务价值进行了计算,得出结果为:鄱阳湖湿地主要生态功能可分为7类,其中调节径流、生物多样性、调节气候、水分供给和存在价值5种生态服务功能价值处于主要地位,它们占总价值的93%.

鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(Ⅱ)——鄱阳湖双退区湿地生态补偿标准评估

引用区位商理论计算得出鄱阳湖的一级主导生态功能是生物多样性保护和存在价值、二级生态功能是调节径流和气候、水质净化和水分供给为一般生态功能.生态区位商大于1的一、二级生态功能被认为具有外溢性,这些外溢生态功能是计算生态补偿标准的基础.根据皮尔生长曲线及恩格尔系数与发展阶段的关系推导出鄱阳湖区的生态价值系数为0.29,调整后的生态价值为326.53亿元.a-1.由调整后的生态功能价值计算出双退区产生的生态外溢功能效益为每公顷66 000元.a-1.最后以农户经济损失为下限、生态外溢功能价值为上限,参考皮尔生长曲线建立了生态补偿量公式,计算得到生态补偿标准每公顷为27 000元.a-1,这与以江西省耕地平均产值作为退田还湖出让土地的机会成本,计算出的种植业年平均公顷产收入相近.

鄱阳湖生态经济区城市用地扩张与城市人口增长时空协调性研究

基于鄱阳湖生态经济区县域城市建成区和城市人口数据,引入Getis-Ord Gi*指数,构建用地扩张-人口增长协调性系数CI,对经济区31个县域进行时空协调性综合分析.结果表明:2001—2012年鄱阳湖生态经济区土地城镇化水平及人口城镇化水平表现出同步增长趋势,2者呈显著正相关;县域间土地城镇化进程空间差异较大,表现出南快北慢的总体趋势,人口城镇化进程差异相对较小;城市用地扩张与人口增长G值均呈高值集聚、低值分散的特征,南昌市为高值中心;人口城镇化与土地城镇化整体协调,但县域间协调性系数存在显著的非均衡性和空间差异性,CI值呈"特大城市>大城市>中等城市>小城市"的态势,昌九、浙赣线所组成的"┸"字型地带周围县域CI值较高,滨湖区及边缘区县域则较低.

鄱阳湖生态经济区城市间经济联系社会网络分析研究

应用修正的引力模型测算鄱阳湖生态经济区城市间经济联系,采用社会网络分析方法对城市间经济联系进行分析.研究结果显示:鄱阳湖生态经济区城市间网络密度值较小,城市间经济联系相对较弱;中心度分析显示南昌市区是该区域的"中介"城市;凝聚子群分析进一步说明了南昌市区在区域中的地位和作用,同时整个区域网络结构具有较多的小团体分布.在今后应采取一些措施加快区域一体化进程.

鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(Ⅲ)——鄱阳湖湿地退田还湖生态补偿实施建议

鄱阳湖退田还湖工程是长江生态功能系统恢复工程中的一个重要的组成部分,而工程能否顺利实施需要解决的关键问题是在退田还湖过程中对农民损失的利益能否有效补偿.在前文(鄱阳湖退田还湖生态补偿研究(I)和(II))相继对鄱阳湖湿地生态系统服务价值进行计算和双退区湿地生态补偿标准评估之后,提出了结合实际的补偿年限、补偿方式等可操作性建议,并根据2种补偿机制对补偿的可行性进行了具体分析.

鄱阳湖碟形湖和通江水域有色可溶性有机物(CDOM)的吸收与荧光特性对比研究

有色可溶性有机物(CDOM)在水生态系统的生物地球化学循环中起着重要的作用.近年来,在全球气候变暖和人类活动的双重影响下,全球大部分湖泊出现了水文隔离现象.然而,水文隔离如何影响大型湖泊CDOM组成变化仍然知之甚少.本研究于2021年在鄱阳湖碟形湖和通江水域采集水样,运用紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱,结合平行因子分析法(PARAFAC)研究CDOM光学特性,揭示鄱阳湖碟形湖和通江水域CDOM组成和来源的差异.结果表明:①碟形湖溶解性有机碳(DOC)浓度以及CDOM在355 nm处的吸收系数〔a(355)〕的平均值均显著高于通江水域(p<0.001),表明受水文隔离影响的碟形湖水体中存在更丰富的有机物.②基于PARAFAC分析得出的类腐殖质荧光组分(C1、C2)和蛋白质荧光组分(C3)最大荧光强度值(Fmax)的平均值均表现为碟形湖高于通江水域;碟形湖和通江水域的类腐殖质组分(C1+C2)占总荧光强度的比例分别为71.96%和59.93%,且通江水域CDOM中蛋白质荧光组分C3的贡献率高于碟形湖.③通过碟形湖和通江水域CDOM特征参数的对比分析,得出碟形湖CDOM相对分子量和腐殖化程度均高于通江水域.研究显示,水文隔离对鄱阳湖CDOM空间分布及组成变化有显著的影响.

鄱阳湖湿地生态过程3维动态可视化模拟方法

该文以鄱阳湖大湖池为研究区域,采用3维建模、在多源数据融合下的场景搭建技术和动态模拟技术,对湿地复杂的生态过程变化进行3维动态模拟.以3维动态可视化的方法呈现鄱阳湖湿地的植被四季生长演替变化、季节性水位变化和不同水位与植被群落相互作用机制以及候鸟对水位和植被提供生境的响应等生态过程变化.研究结果表明:多源数据的融合是虚拟场景集成的重要基础;采用数据-模型-场景-综合动态模拟的技术为创建动态仿真场景提供有效途径;3维动态模拟技术和可视化效率优化技术结合使用可以直观有效地模拟和呈现湿地生态过程的动态变化.

鄱阳湖湿地生态系统退化的社会经济根源研究

鄱阳湖湿地生态系统是一个复杂、开放的交互系统。近些年,鄱阳湖湿地生态系统退化有加剧的趋势,其中有自然的原因,但更重要的是在社会经济发展过程中引起自然环境的破坏和生态规律的波动。人口持续增长、不合理的经济发展模式、湿地保护相关政策的缺失等都加剧了湿地生态系统的退化。加强湿地管理与保护、调整区域经济发展方式、构建环鄱阳湖生态经济区等措施,对保护和开发鄱阳湖湿地有重要的作用。

鄱阳湖流域生态系统服务价值演变研究

基于鄱阳湖流域2005年、2010年、2013年土地利用数据,利用GIS数据处理和空间分析技术、修正Costanza方法定量计算鄱阳湖流域生态系统服务价值,系统地分析了鄱阳湖流域生态系统服务价值的基本特征和演变规律.结果表明:1)鄱阳湖流域的生态系统服务价值呈现出持续增长的趋势,2005年、2010年、2013年全流域的生态系统服务价值总量分别为3 935.94亿元、5 855.94亿元、7 215.37亿元,其中林地对生态系统服务价值的贡献率最大,而水域面积的变化是影响生态价值变化的主要因素;2)各子流域中赣江流域的生态价值最高,其次是鄱阳湖区,而饶河流域的生态系统服务价值最低,各流域内上中下游的生态价值分布特征也各有不同;3)鄱阳湖流域生态价值空间分布出现明显的不均衡性,鄱阳湖及附近区域要远远高于其他地区,而各流域之间的相对差距和绝对差距则是呈现先扩大后缩小的趋势.

鄱阳湖生态经济区小时交流圈划分与研究

通过运用GIS空间分析方法,对以南昌市为鄱阳湖生态经济区中心区域的小时交流圈进行划分,并结合路网密度对该区域的交通状况以及与GDP的相互关系进行分析研究,在此基础上进一步讨论规划中的交通网建成后的一日交流圈的范围拓展,并针对存在的问题提出相关建议.

基于大型底栖无脊椎动物完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义。鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系。大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity,B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法。基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况。研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3)B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致。本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法。

乐安河-鄱阳湖湿地植物群落分布及其环境影响因子

于2012年平水期(4月)、丰水期(8月)和枯水期(11月)对乐安河自上游至下游及入鄱阳湖区域内湿地植物群落分布和水土环境因子进行调查,分析乐安河不同水期湿地植物群落的分布特征,通过DCCA(detrended canonical correspondence analysis,除趋势典范对应分析)探讨不同水期植物群落分布特征与环境因子间的定量关系.结果表明:3个水期内共观测到湿地植物167种,不同水期植物种类及组成结构均具有显著差异.其中平水期湿地植物102种,分属于33科75属;枯水期71种,分属于27科53属;丰水期种类最少,为55种,分属于20科42属.乐安河上游处于未受矿山开采影响的对照区域内,水生植物群落分布主要受河流自然环境因素的影响.对于受重金属酸性污染影响较严重的区域,DCCA排序结果显示,水土环境中p H和Cu、Pb、Cd等重金属含量是影响植物群落分布的重要因素.其中,上游湿地植物群落分布主要受Cu含量和p H的影响;中、下游主要受水、土环境中重金属Pb、Cd的复合污染以及p H的影响.乐安河湿地植物群落分布与环境因子间具有明显的对应关系,DCCA法能准确识别影响湿地植物群落分布的关键环境因子.

鄱阳湖水体氮磷污染研究进展

综述了鄱阳湖水体营养盐的污染状况和发展趋势,结果表明:鄱阳湖总氮(TN)含量在20世纪90年代增速快,2000年后缓慢增长,总磷(TP)含量保持稳定,TN、TP含量呈枯水期>平水期>丰水期的特征;湖区氮磷污染总体呈东部和南部污染重,西部和北部污染轻的特征;入湖河道输入是鄱阳湖氮磷污染的主要来源,其中赣江贡献率最大,修河最小;目前研究存在采样频率低、数据共享机制不健全、迁移转化机理研究少等问题.

基于植被完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

基于鄱阳湖湿地30个采样点的植被调查数据,利用植被完整性指数法(V-IBI)评价鄱阳湖湿地生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,从35个候选生物参数中筛选出6个核心参数,利用比值法对核心参数赋值并累加求得各采样点V-IBI分值,以所有采样点95%分位数值为最佳期望值建立评价标准划分健康等级。结果显示:鄱阳湖湿地生态健康状况总体较好,30个采样点中6个为非常健康(V-IBI≥5.01),7个为健康(4.38≤V-IBI<5.01),8个为一般(3.74≤V-IBI<4.38),7个为差(3.10≤V-IBI<3.74),2个为极差(V-IBI<3.10),呈现出西部优于东部,北部优于南部的空间差异。V-IBI与景观发展强度指数(LDI)和栖息地环境质量评价指数(QHEI)呈显著相关性,表明V-IBI方法对鄱阳湖湿地生态健康状况评价结果合理有效,可作为鄱阳湖湿地生态监测的重要手段。

鄱阳湖典型湿地土壤空间分布格局研究

土壤是湿地生态环境的重要组成部分,其空间分布格局对湿地生态系统结构有重要影响.通过对遥感影像解译和历史资料分析,结果表明鄱阳湖典型湿地土壤的空间分布格局与鄱阳湖季节性水位涨落产生的湿地覆盖空间分布具有相似关系,同时也与河流三角洲的空间形态存在密不可分的联系.在所有的影响因子中,鄱阳湖水陆相互作用过程和人类活动既是典型湿地覆盖动态变化的两个主要影响因子,也是目前湿地土壤及其空间分布格局形成的决定性影响因子.