水生所等从景观尺度揭示土地利用、水文和气候因子对长江干流水质的影响

  • 熊芳园 (中国科学院水生生物研究所)
  • 创建于 2022-09-20
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  解析由人类活动干扰塑造的景观格局与水生态系统之间的关系,对于制定水生生物多样性保护和生态系统健康修复策略至关重要。然而,目前此类研究主要集中于小型可涉水的河流和溪流或大型河流的局部区域,在长江等大型不可涉水的河流开展的空间大尺度的相关研究报道非常少,特别是综合考虑土地利用、水文、气候等因子对大型河流生态系统健康的影响方面(图1)。 

图1 文章框架

  针对该问题,在前期研究多重压力因子与长江干流鱼类群落关系的基础上(Xiong et al., 2021, Landscape Ecology, 36: 3079-3095),中国科学院水生生物研究所水生态系统健康学科组联合中国水利水电科学研究院、生态环境部环境规划院、三峡集团等团队进一步研究和比较了2017-2018年长江中下游干流丰、枯水期的水质时空变化格局及其影响因素(图2)。 

图2 长江中下游研究区域及各采样点的空间分布示意图

  研究发现,丰水期长江中下游干流水体中的总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总悬浮物(TSS)和浊度(TUR)的浓度显著高于枯水期(图3)。丰水期和枯水期的水质综合指数WQI等级分别为“中等”和“良好”(图4)。 

图3 2017-2018年长江中下游干流水质参数和综合指数WQI季节变化特征

图4 2017-2018年长江中下游干流水质综合指数WQI等级划分

  与其它采样点相比,长江中下游干流靠近三峡大坝的采样点丰、枯水期两季的总磷(TP)、总氮(TP)、总悬浮物(TSS)和浊度(TUR)均较低(图5)。此外,这些采样点在丰水期的水温相对较低,而在枯水期的水温相对较高(图5)。

 图5 2017-2018年长江中下游干流(a, b)丰水期和(c, d)枯水期水质参数和综合指数WQI的空间格局

  在丰水期,长江中下游干流水质的空间格局主要受岸带土地利用因素的影响,而枯水期则以土地利用与水文因子的共同作用为主(图6)。 

 图6 2017-2018年长江中下游干流(a)丰水期和(b)枯水期各环境因子对水质空间格局影响的解释率

  与前期的研究结论(Xiong et al., 2021, Landscape Ecology, 36: 3079-3095)一致,长江干流岸带5公里范围内的人类活动干扰对干流的鱼类和水质都有显著的影响。在制定大型河流相关水质与生态保护与修复计划时,需综合考虑人类活动和自然因素的影响。这些研究发现对长江水生态保护管理具有重要意义,并为其它大型河流的水生态系统保护提供了重要参考。 

  该研究近期以“Land use, hydrology, and climate influence water quality of China’s largest river”为题在《Journal of Environmental Management》上发表。水生所博士研究生熊芳园为第一作者,陈宇顺研究员为通讯作者。博士研究生陆颖、高雯琪等参与了该项工作。该研究得到了国家重点研发计划项目、中科院重点部署项目、以及淡水生态与生物技术国家重点实验室项目等资助。 

  文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479722011549   

责任编辑:贺静蕾