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强干扰下白洋淀湖沼湿地生态响应与适宜水位研究

批准号:
42071129
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
刘强
依托单位:
学科分类:
景观地理和综合自然地理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
气候变化和高强度人类活动干扰下,白洋淀面临着生态需水短缺和生态系统退化等生态环境问题。本项目强调自然水位升降节律对维持湖沼湿地生态系统健康的关键作用,针对湖沼湿地生态水位功能性机理研究中的难点与不足,着重突破湖沼湿地生态系统结构与功能对水位变化响应机制的关键科学问题,以“水文胁迫-生态响应-系统模拟-适宜水位”为主要研究思路,分析自然状态以及极端旱涝与生态补水等强干扰下水位波动强度与频率特征,研究植被组成、分布与碳收支动态对水位变化的响应规律,改进湿地植被分布演替与碳收支的生态水文模型,剖析不同水位梯度下植被分布、净初级生产力、碳排放、碳固定之间的动态响应关系,构建碳收支各功能分项对水位变化的响应函数,界定系统响应的平衡点和转换阈值,建立维持湖沼湿地生态系统功能稳定的生态水位阈值。从内涵和机制上丰富湖泊湿地生态水位核算的理论与方法,为白洋淀生态系统的保护与恢复提供理论指导与技术保障。
英文摘要
Influenced by intense disturbances from climate change and anthropogenic activities, Baiyangdian wetland faces up to a series of ecological environment problems, e.g, shortage of ecological water and ecosystem degradation. This project highlights that naturally hydrological regime is emphasized for the crucial role in maintaining ecological integrity of wetland. Focused on the ecological water level assessed by the wetland function indictors, the scientific issues aimed to the response of wetland structure and function to water level fluctuation. According to the thought “hydrological stress, ecological response and simulation, assessment of suitable ecological water level” and using methods of in-situ monitoring, experiment and modeling, objectives of this project are: (i) to study fluctuation of water level, such as intensity and frequency, to explore the water level different response to extreme hydrological events (e.g., flood and draught) and ecological water transfer, to analyze the ecological response to fluctuation of water levels; (ii) to set up a wetland ecohydrological model considering vegetation distribution and carbon flux measurements, carbon pool measurements, and manipulative experiments, to simulate response of vegetation distribution, net primary productivity, carbon flux, and carbon sequestration in different water levels; and (iii) to develop a key ecological function to water levels, and assess the suitable water level thresholds and suitable water level curve. Results of this project will enrich and develop the theory of ecological water level for wetland, also will help to protect and restore the ecosystem of Baiyangdian wetland.
本项目强调自然水位升降节律对维持湖沼湿地生态系统健康的关键作用,着重突破湖沼湿地生态系统结构与功能对水位变化响应机制的关键科学问题,以“水文胁迫-生态响应-系统模拟-适宜水位”为主要研究思路,开展了系列研究工作,圆满完成了项目研究任务,已发表学术论文25篇,培养硕博研究生6人。. 具体研究成果如下:(i)淀区水位波动模式及其生态响应:深入分析了淀区水位波动模式,揭示了水位波动异常特征;明晰了入淀径流自然衰减规律及其对水域空间格局变化的影响,揭示了水位波动对淀区生态系统格局及碳排放过程的影响规律。.(ii)湿地生态对水位波动的响应模型与模拟:以湿地生态系统结构、功能等对水位波动的响应规律为基础,构建了植被格局的元胞自动机模型、耦合双源的湿地蒸散发模型,模拟了水位波动对植被动态以及湿地需耗水的影响,明确了影响湿地植被格局变化的关键水位阈值和蒸散发规律。构建了wetland DNDC模型,研究了湿地碳排放量对水位波动时长、频率和时间节点的响应特征,明确了影响湿地碳排放的关键水位波动阈值。.(iii)基于系统稳定的湿地生态水位阈值曲线:基于湿地植被空间分布与碳排放功能对水位波动的响应规律,提出了面向湿地碳功能稳定生态需水核算的理论框架,明确了湿地碳排放对水位波动的敏感区域,界定了白洋淀适宜生态水位过程线。. 本项目通过上述研究,取得两个方面的创新(i)揭示了湖沼湿地生态系统结构与功能对水文情势变化的响应规律,从时空两个维度辨识湿地生态响应敏感的关键水位阈值。(ii)强调湖沼湿地生态系统稳定的功能表征,判识生态系统关键功能特征对水位变化的响应关系,提出了维持湿地碳功能稳定的生态水位阈值及适宜曲线。研究结果面向理论突破与应用实践,丰富和发展了湖沼湿地生态需水理论,为湿地生态水位管理与调控提供技术案例。
流域植被结构动态的水文学机制及其模拟研究
  • 批准号:
    51579008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    刘强
  • 依托单位:
黄河下游水文过程及其对湿地恢复的作用机制
  • 批准号:
    40701189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    刘强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金