课题基金 / 基金详情

基于湖沼湿地底栖动物生境适宜性响应的水文连通性阈值研究

批准号:
52070024
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王烜
依托单位:
学科分类:
生态环境风险控制
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王烜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
如何从水动力-水质-水生态耦合系统整体角度分析湖沼湿地水文连通性变化的生态环境效应,进而通过调控水文连通性来改善生态系统稳定性是湿地生态修复的重要途径。本项目以白洋淀湖沼湿地为典型研究区,选取可较好地指示水质状况、对外界干扰较敏感的底栖动物为指示物种,分别基于GIS、InSAR技术从宏观和微观尺度研究1990年来湿地水文连通性的时空变化规律,并结合历史资料分析辨识受连通性变化影响显著的底栖动物生境因子;通过不同水文连通梯度下野外实验监测分析,探究水文连通性变化下水动力、水质、沉积物要素生境因子和底栖动物群落的联动响应,揭示底栖动物生境适宜性对水文连通性变化的响应机理;运用水动力-水质耦合模型和生境适宜性模型模拟底栖动物适宜生境面积指数对水文连通性指数变化的响应,阐明不确定性系统中基于底栖动物生境适宜性响应的水文连通性阈值区间及其时空、等级差异,为湿地水文连通格局优化和生态修复提供科技支持。
英文摘要
It is vital to analyze the eco-environmental effects caused by the changes in hydrological connectivity in lacustrine wetlands, especially from the perspective of hydrodynamics-water quality-hydroecology as a whole system. Thus, alleviating the water environmental stress by regulating the hydrological connectivity has become a key approach of ecological restoration for wetlands. In this research, a typical lacustrine wetland, Baiyangdian wetland, is taken as the study area, where benthic animals, which can well indicate water quality and are sensitive to external disturbances, are selected as indicator species. Firstly, using GIS technology and InSAR technology, the temporal and spatial variations of hydrological connectivity of the wetland since 1990 are revealed at both macro and micro scales; and combining with historical data analysis, the benthic habitat factors that responded significantly to changes in connectivity are identified. Secondly, with field experiments conducted under different hydrological connectivity gradients, the linkage reactions of benthic habitat factors with respect to hydrodynamics, water quality and sediment elements and benthic animal community to the changed hydrological connectivity are investigated, to reveal the response laws of the benthic habitat suitability to hydrological connectivity. Thirdly, a hydrodynamic-water quality model is coupled with a habitat suitability model to simulate the correlation between the habitat suitability area index and hydrological connectivity index; and aiming at the uncertain of the ecosystem, the ranges of the hydrological connectivity thresholds with spatiotemporal grade differences of wetlands are then proposed based on the corresponding responses of the benthic habitat suitability. This research can provide scientific references for wetland restoration planning under the influences of climate change and human activities.
针对白洋淀湿地生态退化严重的现状,本项目系统研究了水动力-水质-水生态耦合系统内各要素的互馈过程,阐明了水文连通变化对大型底栖动物的影响规律,提出了面向大型底栖动物多样性提升和适宜生境面积增加目标的水文连通阈值,在区域水生态安全管理方面取得了重要进展。主要研究内容和成果为:. (1)阐明了水文连通的时空演变规律及驱动机制。分别采用河淀连通和淀内连通表征水文连通状况,发现河淀连通总体处于较低水平;淀内连通呈现先下降后增长的趋势;淀内连通变化主要受水位和水力阻碍物影响。. (2)明晰了大型底栖动物群落特征及对生境变化的响应规律。大型底栖动物以腹足纲、昆虫纲和寡毛纲为主;物种间的生态位分化程度高,共生程度低。大型底栖动物对生境变化响应显著,总氮、水深、pH、磷酸盐、COD、透明度、Cu、Zn、As和S是关键生境因子。. (3)揭示了河淀连通对大型底栖动物的影响机制。明确了河淀连通能提高大型底栖动物物种丰富度、物种密度和alpha多样性水平,且通过外源输入和内源释放共同促进寡毛纲和腹足纲的生长繁殖。. (4)揭示了淀内连通对大型底栖动物的影响机制。淀内连通增大会提高局域的物种密度、丰富度和alpha多样性,降低区域的beta多样性和gamma多样性。在局域尺度,淀内连通会改善水质状况来提升alpha多样性;在区域尺度,淀内连通会通过降低水质异质性和增强物种扩散能力来降低beta多样性。. (5)确定了面向不同保护目标的水文连通阈值:基于大型底栖动物多样性提升目标,当总磷浓度低于0.03 mg/L时,水文连通阈值为0.006~0.01,当总磷浓度高于0.04 mg/L时,水文连通阈值为0.004~0.006;基于适宜生境面积增加目标,河淀连通流量和时间阈值及不同方向的边际连通流量和时间阈值存在差异。. 以上成果丰富和发展了湿地生态修复研究的理论方法,为变化环境下湿地健康维育保障研究提供了全新视角,为面向湿地生态服务功能改善的湿地水文连通格局调控提供了科学依据,对探索湿地生态保护范式具有重大意义。
白洋淀水文连通性变化下大型底栖动物多样性对水-沉积物界面氮磷释放风险的响应机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王烜
  • 依托单位:
基于生态节水与水质净化相协调的台田湿地植被NDVI指数阈值研究
  • 批准号:
    51679008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    王烜
  • 依托单位:
流域的水环境安全评价及预警研究
  • 批准号:
    50509001
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王烜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金