浅水湖泊水生植被和藻类水华时空演变遥感长期监测:以太湖流域长荡湖为例(1985-2021年)

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作者 黄林生 倪贵高 +2 位作者 王康 赵晋陵 罗菊花 《湖泊科学》 北大核心 2025年第2期368-377,I0001,共11页

水生植被和藻类作为湖泊生态系统的主要初级生产者,对湖泊生态系统具有重要作用。在气候变化和人类活动的双重作用下,湖泊富营养化加剧,水生植被退化,藻类水华频发。开展湖泊水生植被群落和藻类水华的长期观测可为湖泊生态系统水生植被... 水生植被和藻类作为湖泊生态系统的主要初级生产者,对湖泊生态系统具有重要作用。在气候变化和人类活动的双重作用下,湖泊富营养化加剧,水生植被退化,藻类水华频发。开展湖泊水生植被群落和藻类水华的长期观测可为湖泊生态系统水生植被修复和藻类水华管控提供决策依据。本研究以太湖流域浅水湖泊长荡湖为研究区,基于1985-2021年的Landsat 5和8卫星数据,利用VBI(vegetation and bloom indices)草藻分类算法,开展了浮叶/挺水植被、沉水植被和藻类水华长时序时空演变分析。结果表明:36年来,长荡湖水生植被(包括浮叶/挺水植被和沉水植被)都呈现显著下降趋势,其中沉水植被下降趋势尤为明显,沉水植被从湖中心向岸边逐步退化,其覆盖度从1985年的75%下降至2021年的不足21%;自2011年起,长荡湖水生植被优势生活型从沉水植被转变为浮叶/挺水植被;2010年首次监测到水华发生,2020年和2021年连续两年均监测到湖中心有大面积水华。基于湖泊围网面积和气象数据分析发现,围网拆除是水生植被退化和优势生活型转变的主要因素。 展开更多

关键词 太湖流域 长荡湖 水生植被 藻类水华 围网 遥感

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卫星遥感揭示江淮流域湖泊围网大幅拆除

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作者 黄林生 翟金龙 +8 位作者 孙喆 徐颖 高健 辛逸豪 秦海涛 赵晋陵 阮超 徐亚田 罗菊花 《湖泊科学》 北大核心 2025年第6期2260-2272,I0024,I0025,共15页

湖泊围网养殖是内陆淡水渔业的主要养殖方式之一,为粮食安全、就业和经济增长做出了重要贡献。然而,随着养殖规模和强度的增加,湖泊生态平衡逐渐被破坏。因此,明确湖泊围网的空间分布及其演变特征对湖泊生态保护具有重要意义。相比于实... 湖泊围网养殖是内陆淡水渔业的主要养殖方式之一,为粮食安全、就业和经济增长做出了重要贡献。然而,随着养殖规模和强度的增加,湖泊生态平衡逐渐被破坏。因此,明确湖泊围网的空间分布及其演变特征对湖泊生态保护具有重要意义。相比于实地调查,卫星遥感技术具有大尺度、可追溯性和经济性等优势,是监测湖泊围网的有效方式。本研究基于Sentinel-1 SAR数据和U-Net模型构建了湖泊围网自动监测算法。利用该算法对10个典型围网养殖湖泊的验证数据进行测试,像素准确率均超过80%;同时,基于长时序随机样点的验证结果显示,总体分类精度达到95%以上。此外,本研究将该算法应用于江淮流域围网养殖湖泊监测,获取了2016-2023年江淮流域湖泊围网养殖的时空演变特征。结果表明:江淮流域共有48个湖泊(面积大于10 km^(2))进行养殖活动,2016-2023年江淮流域湖泊围网养殖面积呈现大幅减少趋势,总面积由2118.72 km^(2)减少至462.94 km^(2),其中34个(约71%)湖泊已完全拆除围网。研究成果为围网拆除前后湖泊水环境与水生态变化及其成效评估提供了数据支撑,也为湖泊生态环境保护修复与可持续发展措施的制定提供了科学依据。 展开更多

关键词 江淮流域 湖泊围网养殖 Sentinel-1 深度学习 合成孔径雷达(SAR)

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富营养化浅水湖泊生态修复对水质与含碳温室气体通量的影响——以南京玄武湖为例

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作者 梅彦昆 苏雅玲 +4 位作者 董志国 樊施明 李宽意 邢鹏 吴庆龙 《湖泊科学》 北大核心 2025年第6期1978-1987,共10页

随着经济快速发展,湖泊等淡水生态系统出现了不同程度的富营养化现象,并引发一系列水生态问题,如水质恶化、生物多样性下降等。富营养化浅水湖泊生态修复最关键的步骤是实现初级生产者从浮游植物向大型水生高等植物的转换。目前的湖泊... 随着经济快速发展,湖泊等淡水生态系统出现了不同程度的富营养化现象,并引发一系列水生态问题,如水质恶化、生物多样性下降等。富营养化浅水湖泊生态修复最关键的步骤是实现初级生产者从浮游植物向大型水生高等植物的转换。目前的湖泊生态修复工程实践往往只强调水质改善,缺乏对温室气体通量影响方面的研究。本研究通过对南京玄武湖修复区与未修复区进行采样调查,比较了两类区域水体理化参数与水-气界面的CO_(2)和CH_(4)通量。结果表明,玄武湖未修复区叶绿素a(Chl.a)浓度在4个季节均显著高于修复区,夏季最高可达修复区Chl.a的5倍之多。未修复区的总氮(TN)、总磷(TP)浓度同样显著高于修复区。修复区内CO_(2)通量在各季节均远低于未修复区。就水-气界面CH_(4)扩散通量而言,未修复区的CH_(4)扩散通量在各季节均比修复区的CH_(4)扩散通量高。在未修复区内,浮游植物生物量与TP、pH、Chl.a有较强的正相关性,而与硝态氮、溶解性无机碳等有较强的负相关性。此外,含碳温室气体通量(CO_(2)、CH_(4))与TN、TP有较强的正相关关系,与溶解氧有较强的负相关关系。在修复区内,沉水植物生物量与盐度、电导率具有较强的正相关性,与氨氮、磷酸盐以及CO_(2)、CH_(4)通量均呈负相关关系。总体而言,生态修复既改善了富营养化浅水湖泊水质,也降低了含碳温室气体通量。本研究将为提高湖泊固碳增汇功能提供科学参考。 展开更多

关键词 浅水湖泊 玄武湖 生态修复 浮游植物 沉水植物 含碳温室气体

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夏季温度升高对浅水湖泊底泥—水界面处沉积物性质的影响

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作者 刘新 周鑫玥 +3 位作者 金伟 吴向阳 江和龙 王春柳 《湖泊科学》 北大核心 2025年第5期1582-1592,共11页

近年来,夏季高温热浪事件频繁出现,改变了浅水湖泊沉积物性质。由于界面处沉积物具有独特的结构特性,可直接影响湖泊生态健康。结合高温前、后滆湖原位采样和室内模拟实验,旨在探明温度对界面处沉积物结构性质的影响。首先,采样结果发... 近年来,夏季高温热浪事件频繁出现,改变了浅水湖泊沉积物性质。由于界面处沉积物具有独特的结构特性,可直接影响湖泊生态健康。结合高温前、后滆湖原位采样和室内模拟实验,旨在探明温度对界面处沉积物结构性质的影响。首先,采样结果发现高温导致湖泊沉积物密度、屈服应力降低,促使浮泥(密度<1.25 g/cm^(3))的形成。其次,模拟实验也呈现相同趋势。随着温度从25℃升至35℃,界面处沉积物密度呈指数型下降趋势,由1.244 g/cm^(3)降至1.229 g/cm^(3)。同时,粒径分布结果表明,温度升高导致沉积物的中值粒径从最初的17.22μm增加至21.16μm,可促使沉积物颗粒物絮凝和团聚。胞外聚合物中多糖/蛋白比值升高也表明温度升高会导致沉积物稳定性下降。此外,沉积物屈服应力与临界剪切应力随温度升高呈指数衰减趋势,且温度阈值为29℃。综上,本研究表明高温会导致沉积物结构的疏松多孔性增加,且当温度高于29℃时,沉积物更容易发生起动、悬浮。本研究加深了温度升高对沉积物性质影响的认识,阐明了高温条件下浮泥特征变化与其再悬浮潜力的响应关系,为沉积物的修复治理提供了数据支持。 展开更多

关键词 浅水湖泊 温度 沉积物 密度 流变特性

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青藏高原湖泊浮游植物群落结构特征与驱动因素 被引量：2

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作者 孟洋洋 王丽雅 +4 位作者 朱睿 周永强 施坤 张恩楼 张民 《湖泊科学》 北大核心 2025年第2期415-428,共14页

青藏高原湖泊受气候变化影响强烈,浮游植物作为湖泊生态系统的主要初级生产者对环境变化极为敏感,是认识青藏高原湖泊生态系统响应气候变化的关键。本研究于2019年7月-2021年9月对青藏高原72个湖泊敞水区浮游植物进行了调查,分析了湖泊... 青藏高原湖泊受气候变化影响强烈,浮游植物作为湖泊生态系统的主要初级生产者对环境变化极为敏感,是认识青藏高原湖泊生态系统响应气候变化的关键。本研究于2019年7月-2021年9月对青藏高原72个湖泊敞水区浮游植物进行了调查,分析了湖泊浮游植物群落结构特征和主要驱动因素。本次调查共鉴定出浮游植物8门91属,各湖泊浮游植物生物量变化范围为1.01~8742.24μg/L,大部分湖泊浮游植物生物量处于100~1000μg/L水平。青藏高原湖泊浮游植物主要为硅藻门和绿藻门,硅藻门藻类在35个湖泊中占比超过50%,绿藻门藻类在18个湖泊中占比超过50%。青藏高原湖泊浮游植物优势属为小球藻属(Chlorella)、卵囊藻属(Oocystis)、舟形藻属(Navicula)和小环藻属(Cyclotella)。在属水平,浮游植物丰富度指数变化范围为1~25属,平均值为8.60属;均匀度指数的变化范围为0.08~0.93,平均值为0.55;辛普森指数的变化范围为0~0.87,平均值为0.53;香农-威纳指数范围为0~2.39,平均值为1.16。Mantel test与RDA分析结果显示,盐度和电导率是青藏高原湖泊浮游植物群落结构差异的主要驱动因子,气温和pH是浮游植物生物量差异的主要驱动因子。本研究结果增强了对青藏高原湖泊浮游植物的认识,可为了解青藏高原湖泊生态系统对气候变化和人类活动的响应提供参考。 展开更多

关键词 青藏高原 湖泊 浮游植物 群落结构 生物量 驱动因子

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沉水植物恢复对典型城市湖泊玄武湖甲烷释放的影响 被引量：1

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作者 樊施明 顾于 +4 位作者 陈鹤 王洪伟 邢鹏 李彪 吴庆龙 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期784-797,I0002,I0003,共16页

湖泊是温室气体甲烷(CH_(4))的重要释放源之一,削减湖泊CH_(4)释放对缓解全球气候变化意义重大。沉水植物恢复作为控制湖泊富营养化的重要手段,可能同时具备削减CH_(4)释放的效果。为验证上述假设,本研究选取江苏省南京市典型城市湖泊... 湖泊是温室气体甲烷(CH_(4))的重要释放源之一,削减湖泊CH_(4)释放对缓解全球气候变化意义重大。沉水植物恢复作为控制湖泊富营养化的重要手段,可能同时具备削减CH_(4)释放的效果。为验证上述假设,本研究选取江苏省南京市典型城市湖泊玄武湖作为研究对象,利用顶空—平衡法开展了为期一年的野外观测研究,并结合室内培养实验,比较了玄武湖沉水植物恢复区与未恢复区CH_(4)释放、产生和氧化的差异以及沉水植物恢复在其中的可能作用。研究结果显示:玄武湖未恢复区水—气界面CH_(4)扩散通量的变化范围为23.5~6076.1 μmol/(m^(2)·d),年平均值为(1244.0±1317.6)μmol/(m^(2)·d)。未恢复区的CH_(4)释放主要受温度、多种营养盐(总磷、总氮、亚硝态氮、氨氮)、叶绿素a浓度等影响;恢复区的CH_(4)扩散通量显著低于未恢复区,其年平均值仅为未恢复区的23.8%,该区域的CH_(4)释放主要受温度、总磷等影响。沉水植物恢复可能通过以下两种途径削减了CH_(4)释放:(1)沉水植物的恢复显著降低了各类营养盐与叶绿素a浓度(总磷、总氮和叶绿素a分别下降了80.2%、73.6%和72.2%),进而削减了CH_(4)的排放;(2)沉水植物的恢复显著地降低了沉积物不同温度下的产甲烷潜势与其温度敏感性,同时还提高了甲烷氧化潜势,使得净CH_(4)释放减少。本研究可为湖泊修复与碳汇能力提升的协同提供重要参考。 展开更多

关键词 甲烷 沉水植物 生态修复 产甲烷潜势 甲烷氧化潜势 玄武湖

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太湖流域水生态环境跨界协同治理路径研究——以苏嘉联合河长制为例 被引量：1

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作者 刘伟 吴加伟 陈雯 《湖泊科学》 北大核心 2025年第5期1671-1682,共12页

推进以跨界水体共保联治为核心的生态环境协同治理是推进太湖流域水环境综合治理、实现长三角一体化高质量发展的重要任务,探究协调相关主体责任、实施生态环境治理行动的跨界协同路径,对科学制定典型湖泊流域保护治理政策和丰富环境协... 推进以跨界水体共保联治为核心的生态环境协同治理是推进太湖流域水环境综合治理、实现长三角一体化高质量发展的重要任务,探究协调相关主体责任、实施生态环境治理行动的跨界协同路径,对科学制定典型湖泊流域保护治理政策和丰富环境协同治理理论具有重要意义。本文基于协同治理理论,从协同内容需求及实现保障出发,构建跨界环境协同治理路径框架,结合实地调研与案例研究,分析苏嘉联合河长制实践的协同路径和运行效果。研究发现:制度、技术、行动是跨界环境协同治理路径的关键协同内容,三者协同实施是推动跨界环境协同治理取得实效的重要保障。由苏嘉基层政府首创的跨省联合河长制主要为基于制度性协同的治理模式,按照制度、实施成本由低到高的优先序深化和拓展行动性协同内容,有效降低了跨界环境合作成本并改善了跨界河流水环境质量,但技术性协同内容缺乏实质性推进,阻碍了跨界协同治理能力的提升。围绕跨界环境合作的地方主体责任协调是推动协同治理路径演化的关键驱动力。本研究揭示了地方主体在跨界环境协同过程中的协同内容侧重、时序组合特征和协同效果,具有较好的实践应用价值。 展开更多

关键词 跨界协同环境治理 路径框架 长三角一体化发展 联合河长制 太湖流域

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基于草藻变化的湖泊稳态转换过程解析——以梁子湖为例

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作者 徐颖 罗菊花 +5 位作者 翟金龙 毛志刚 段洪涛 孟迪 何锋 鲁露 《湖泊科学》 北大核心 2025年第4期1224-1236,共13页

伴随湖泊营养负荷的增加、湖泊水生植被衰亡、藻类增长,湖泊会由草型稳态向藻型稳态转变,一旦稳态发生转变,将很难再逆转,严重影响湖泊生态系统功能和服务价值。从湖泊草藻长期演变的视角,开展突变点识别,辨析湖泊稳态转换过程,有助于... 伴随湖泊营养负荷的增加、湖泊水生植被衰亡、藻类增长,湖泊会由草型稳态向藻型稳态转变,一旦稳态发生转变,将很难再逆转,严重影响湖泊生态系统功能和服务价值。从湖泊草藻长期演变的视角,开展突变点识别,辨析湖泊稳态转换过程,有助于早期预判湖泊生态灾变风险,为湖泊生态保护、修复和综合治理提供决策支持。本研究以梁子湖为例,通过遥感解译的长时序草藻数据集,结合文献搜集的长期水环境关键因子数据,分析水环境变化并识别水生植被覆盖度的突变点,解析湖泊稳态转换过程。结果表明,1990-2023年间,梁子湖生态系统发生显著变化:在1990-2017年间,湖泊水质逐渐恶化,水环境因子发生显著变化,透明度在2010年发生突变,高锰酸盐指数和总氮浓度在2011年发生突变,总磷浓度在2017年发生突变;湖泊发生稳态转换的关键时间为2016年,水生植被覆盖度发生突变,沉水植被大幅减少,湖泊草型生态系统崩溃;在2017-2023年间,湖泊水生植被衰亡,并在2022-2023年连续暴发藻类水华,湖泊已转变为藻型生态系统。综合各因子的突变时期,可将梁子湖从草型到藻型生态系统转换过程分成4个阶段:以沉水植被为主导的草型稳态(2010年之前)湖泊营养负荷显著增加(2011-2016年)水生植被突变(稳态转换)(2017-2021年)以浮游藻类为主的藻型稳态(2022-2023年)。本研究方法和结果可为梁子湖生态修复与治理决策提供理论支撑,同时也为长江中下游的其他浅水湖泊生态风险早期预警、修复与治理提供了方法支撑与科学参考。 展开更多

关键词 梁子湖 稳态转换 草藻演变 湖泊生态系统

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中营养湖泊(四川邛海)偶发性藻类水华遥感提取及原因初探

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作者 贺诗文 张运林 +1 位作者 李娜 罗菊花 《湖泊科学》 北大核心 2025年第2期389-400,共12页

本研究结合卫星遥感影像和机器学习的分类方法,监测到四川邛海在2022年2-3月发生了罕见的大面积藻类水华,初步从气温、风速、营养盐和水生植被分布等角度探究了此次藻类水华大范围暴发的可能原因。遥感监测显示,2022年2月18日,邛海开始... 本研究结合卫星遥感影像和机器学习的分类方法,监测到四川邛海在2022年2-3月发生了罕见的大面积藻类水华,初步从气温、风速、营养盐和水生植被分布等角度探究了此次藻类水华大范围暴发的可能原因。遥感监测显示,2022年2月18日,邛海开始出现水华,随后水华覆盖面积逐渐增大,到3月10日,水华面积达到最大(13.67 km^(2)),占总水面面积的50.63%,此后水华面积逐渐降低,3月19日开始没有监测到明显的水华。基于模拟数据发现邛海在1985-2022年间,湖泊水温每十年增加0.14℃,并且水温与水生植被的面积呈现明显负相关。相比于2000s,2010-2020年邛海氮磷营养盐浓度没有明显上升且波动幅度变小。但水生植被(尤其是沉水植被)面积退化严重,水生植被面积每十年约减少0.19 km^(2),沉水植被面积每十年约减少0.10 km^(2)。分析表明,从宏观来看,在气候变化、水位上升的多重胁迫下,水生植被加剧退化,浮游植物更容易取得优势地位。2022年2-3月气温快速上升,风速较低且缺乏降雨等气象条件也有利于藻类水华的形成,水温持续性上升促进了水体分层,为浮游植物生长提供了有利条件。但邛海偶发性的大面积藻类水华形成的深层次原因还需进一步探究。在未来气候变化情景下,对于邛海这类相对清洁的水体,藻类水华风险也将持续存在并值得高度关注。 展开更多

关键词 邛海 藻类水华 沉水植被 遥感提取

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大型浅水湖泊近岸湿地带建设技术——以常州市长荡湖为例

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作者 陈寿岭 秦灏 +3 位作者 苗润 孙文 陈童尧 朱金格 《人民长江》 北大核心 2025年第S1期116-120,共5页

大型浅水湖泊近岸湿地带水生植被存活及分布与风浪强度密切相关。长荡湖是太湖流域典型的大型浅水湖泊,西部近岸湿地带建设采用了生态潜堤、导流槽、流泥捕获槽等技术,以优化湖体流场结构、减少风浪的侵蚀、沉降水体中的悬浮物。采用三... 大型浅水湖泊近岸湿地带水生植被存活及分布与风浪强度密切相关。长荡湖是太湖流域典型的大型浅水湖泊,西部近岸湿地带建设采用了生态潜堤、导流槽、流泥捕获槽等技术,以优化湖体流场结构、减少风浪的侵蚀、沉降水体中的悬浮物。采用三维水动力模型对建设效果进行模拟评估。结果表明:长荡湖经过采取以上技术综合治理后,水质较差的西部河流河水入湖后将由直接整体向东部流动,改变为先沿导流槽和潜堤向南流动,并且河口附近水体整体呈现迂回循复的特征,水体流程得到增加,延长了水体滞留时间,为水生植被的恢复提供了良好的物理生境。无人机和样点监测结果表明:工程2019年完工后国控断面长荡湖湖心总磷总氮均出现明显下降,2023年水生植被物种数量及湖心区生物量分别是2019年工程实施前的3倍与5倍,生态环境得到系统提升。长荡湖近岸湿地带地形重塑成功经验可为太湖及长江流域大型浅水湖泊湖滨生态缓冲带建设提供借鉴。 展开更多

关键词 近岸湿地带 生态潜堤 导流槽 流泥捕获槽 地形重塑 大型浅水湖泊 长荡湖

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利用历史数据的湖泊水环境卫星遥感产品优化

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作者 韦承果 邱银国 +2 位作者 王崇倡 朱伟 孟迪 《遥感信息》 北大核心 2025年第4期128-136,共9页

受太阳耀斑、云层遮挡等因素影响,卫星遥感数据中经常存在无效像素,导致卫星产品中经常出现大范围缺失内容,在支撑湖泊水环境监管中存在很大局限性。针对该问题,提出一种基于历史数据的湖泊水环境卫星遥感产品优化方法。首先,选取关键... 受太阳耀斑、云层遮挡等因素影响,卫星遥感数据中经常存在无效像素,导致卫星产品中经常出现大范围缺失内容,在支撑湖泊水环境监管中存在很大局限性。针对该问题,提出一种基于历史数据的湖泊水环境卫星遥感产品优化方法。首先,选取关键水质和气象因子,基于机器学习方法构建了不同数据之间的相似性匹配模型;在此基础上,对于待优化的卫星遥感产品中的缺失内容,利用历史数据中的相应内容对其进行重建。以2022—2023年巢湖叶绿素a产品(卫星数据源为Aqua MODIS)为实验数据,对该方法进行了测试应用。结果表明,优化后的产品与原始遥感产品间的峰值信噪比数值中,大于30 dB的比例达到86.7%。对比实验结果表明,该方法的缺失内容重建精度高于传统的双线性插值法和多时序合成影像方法。 展开更多

关键词 湖泊水环境 卫星遥感 叶绿素A 缺失内容重建 巢湖

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联合Sentinel-1 SAR和Sentinel-2 MSI的湖泊浮叶和挺水植被自动分类算法

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作者 辛逸豪 罗菊花 +6 位作者 徐颖 秦海涛 孟迪 何锋 鲁露 陈青 徐亚田 《湖泊科学》 北大核心 2025年第4期1419-1429,共11页

浮叶植被和挺水植被是湖泊的重要初级生产者,在湖泊生态系统中发挥着不同的生态功能。利用卫星遥感技术监测浮叶植被和挺水植被空间分布和变化对湖泊生态评估和碳源汇核算具有重要意义。浮叶植被和挺水植被均具有典型的植被光谱特征,仅... 浮叶植被和挺水植被是湖泊的重要初级生产者,在湖泊生态系统中发挥着不同的生态功能。利用卫星遥感技术监测浮叶植被和挺水植被空间分布和变化对湖泊生态评估和碳源汇核算具有重要意义。浮叶植被和挺水植被均具有典型的植被光谱特征,仅使用光学遥感难以进行区分,并且在富营养化湖泊中其分类还会受到具有相似光谱特征的藻类水华干扰。针对这些问题,本研究提出了一种联合Sentinel-1 SAR和Sentinel-2 MSI的湖泊浮叶植被和挺水植被自动分类算法。算法首先通过归一化植被指数(NDVI)和Otsu算法获取湖泊中具有植被光谱特征的地物区域,然后使用Sentinel-1 SAR影像的第一主成分(PCA1)和K-means聚类算法从该区域中提取浮叶植被和挺水植被。其中,PCA1是算法的核心分类指标,可以去除藻类水华影响并实现浮叶植被和挺水植被的准确分离。算法在太湖、乌梁素海、阳澄湖、南漪湖4个典型湖泊中开展了精度验证,平均总体分类精度为83.76%,Kappa系数为0.71。基于该算法,本研究获取了太湖年内和年际浮叶植被和挺水植被的变化。结果表明,两类植被的年内覆盖度峰值均出现在710月份;20162023年间,浮叶植被面积显著增加,从24.21 km^(2)增至68.03 km^(2),而挺水植被面积则相对稳定,年均面积约为41.48 km^(2)。该算法不仅解决了浮叶和挺水植被识别难的问题,还实现了自动化。在大尺度湖泊浮叶和挺水植被时空变化监测中具有广泛应用前景,为未来的湖泊生态评估和碳源汇核算提供了技术支撑。 展开更多

关键词 湖泊 遥感 浮叶植被 挺水植被 Sentinel-1 SAR Sentinel-2 MSI

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近两百年长江中下游典型城郊湖泊沉积物重金属污染历史和来源——以安庆石塘湖为例

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作者 张晨雪 羊向东 赵雁捷 《湖泊科学》 北大核心 2025年第5期1631-1646,I0004,共17页

城郊型湖泊受农业扩展和城市化加速的双重影响,面临日益加剧的重金属污染问题,威胁水生态系统及周边人类健康。本研究以长江中下游典型城郊湖泊石塘湖为研究对象,通过沉积岩芯采集和年代序列建立,结合粒度组分和元素浓度分析,采用富集... 城郊型湖泊受农业扩展和城市化加速的双重影响,面临日益加剧的重金属污染问题,威胁水生态系统及周边人类健康。本研究以长江中下游典型城郊湖泊石塘湖为研究对象,通过沉积岩芯采集和年代序列建立,结合粒度组分和元素浓度分析,采用富集系数法和潜在生态风险指数法,评估并重建了近两百年来Cd、As、Pb、Co、Cu、Ni、Cr和Zn的污染历史。此外,利用相关性分析、聚类分析和正定矩阵因子分析法解析了重金属的来源及其相对贡献率。研究表明,大部分重金属(如As、Pb、Co、Cu、Ni、Cr和Zn)的污染等级较低,潜在生态风险轻微;然而,Cd的污染等级和潜在生态风险较高,自1981年起由无污染至较轻污染上升至中等污染,2004年达到强生态风险等级。此外,自20世纪70年代中期以来,沉积物综合潜在生态风险指数显著上升,但总体风险仍处于轻微水平。污染来源分析显示,1930年之前,石塘湖沉积物中的重金属主要来源于自然风化(平均贡献率为63.63%),工业源和农业源的贡献率分别为25.22%和11.15%;1930-1974年,农业源上升至23.44%,而自然源和工业源的平均贡献率分别为51.72%和24.84%;1975年以后,农业源和工业源贡献率分别上升至46.74%和41.19%,成为主要污染来源。本研究为石塘湖流域的重金属污染防治提供了科学依据,为长江中下游湖泊生态环境保护提供了长期变化视角,同时也为其他发展中国家和地区在快速城镇化背景下的城郊型湖泊污染防治提供了理论参考和技术支持。 展开更多

关键词 石塘湖 沉积物 重金属污染 来源分析 污染历史 城市化

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土地利用格局变化对降污增汇的影响研究:以天目湖流域为例

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作者 石玉 徐昔保 +2 位作者 林瑒焱 陈旻坤 魏学琼 《生态与农村环境学报》 北大核心 2025年第10期1279-1293,共15页

土地利用格局优化对于实现降污增汇、应对气候变暖具有重要作用。选择我国东部湿润气候区人类活动强度较高的天目湖流域为研究区,采用GeoSOS-FLUS与InVEST模型,结合2010和2020年的土地利用数据,阐明2010—2020年土地利用格局变化特征及... 土地利用格局优化对于实现降污增汇、应对气候变暖具有重要作用。选择我国东部湿润气候区人类活动强度较高的天目湖流域为研究区,采用GeoSOS-FLUS与InVEST模型,结合2010和2020年的土地利用数据,阐明2010—2020年土地利用格局变化特征及降污增汇效应,探究自然发展(ND)、生态优先发展(EP)、社会经济优先发展(SEP)和综合发展(CD)4种情景下土地利用变化对降污增汇的影响,并提出土地利用格局优化方案。结果表明:(1)2010—2020年天目湖流域碳储量减少0.26%,氮输出增加5.02%,在经济发展要求下,建设用地和茶园面积增加引起污染加重,但是天目湖流域旅游业不断发展使毛竹林面积增加,降低了碳储量的减少速率。(2)EP和CD情景下碳储量增加且氮输出减少;ND和SEP情景下未实现降污增汇;EP情景降污增汇最好,但退耕还林过多,无法应用于实践;CD情景为综合最优情景,在2030年实现降污0.16%、增汇1.40%。(3)实现降污增汇的土地利用格局优化,应限制建设用地和茶园扩张,修复矿山开采区域,增加林地,同时强化综合管控。本研究可为流域生态保护政策制定和土地利用格局优化提供科学参考。 展开更多

关键词 降污增汇 GeoSOS-FLUS模型 InVEST模型 多情景优化模拟

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基于层次分析法的鄱阳湖流域地下水潜力分区研究

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作者 杨美 李云良 +2 位作者 邢子康 储小东 陈静 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第2期19-28,39,共11页

地下水是极端干旱气候条件下的重要隐藏水源和水资源储备,近年来鄱阳湖流域极端干旱事件频发,为了从空间上探明鄱阳湖流域地下水潜力,结合地理信息系统和层次分析法,识别和绘制鄱阳湖流域地下水潜力区域。选取含水层岩性、地貌、土壤类... 地下水是极端干旱气候条件下的重要隐藏水源和水资源储备,近年来鄱阳湖流域极端干旱事件频发,为了从空间上探明鄱阳湖流域地下水潜力,结合地理信息系统和层次分析法,识别和绘制鄱阳湖流域地下水潜力区域。选取含水层岩性、地貌、土壤类型、土地利用/覆盖、河网密度、曲率、粗糙度、地形湿度指数、地形位置指数、年降水量、坡度共计11个影响因素作为衡量地下水潜力的指标。结果表明:含水层岩性、地貌、土壤类型和土地利用/覆盖对地下水潜力影响权重合计达0.5;鄱阳湖流域地下水潜力非常好、较好、中等、较差和非常差的区域面积分别占12.1%、26.0%、34.2%、18.7%和9.0%,地下水潜力较好和非常好的区域主要分布在鄱阳湖区洲滩以及河流周边漫滩。验证结果显示,ROC曲线的I_(AUC)值为0.755,即预测结果良好,所得地下水潜力分区结果可靠。研究结果明晰了鄱阳湖集水区的整体地下水潜力,可为干旱时期地下水源地选择及地下水资源管理调控提供科学参考,进一步丰富了鄱阳湖流域地下水研究的理论框架与实践应用。 展开更多

关键词 地下水潜力分区 层次分析法 极端干旱 地理信息系统 鄱阳湖流域

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卫星像元尺度的湖泊浮叶/挺水植被覆盖度估算模型及应用

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作者 秦海涛 罗菊花 +5 位作者 徐颖 张春雨 徐亚田 孟迪 何锋 鲁露 《湖泊科学》 北大核心 2025年第6期2189-2201,I0021,共14页

浮叶/挺水植被是重要的湖泊水生植被类群,其面积/覆盖度是湖泊生态健康评估及固碳潜力核算的重要参数,大面积、精确获取湖泊中浮叶/挺水植被面积/覆盖度及其变化信息,对湖泊生态修复及碳汇核算至关重要。卫星遥感是获取湖泊浮叶/挺水植... 浮叶/挺水植被是重要的湖泊水生植被类群,其面积/覆盖度是湖泊生态健康评估及固碳潜力核算的重要参数,大面积、精确获取湖泊中浮叶/挺水植被面积/覆盖度及其变化信息,对湖泊生态修复及碳汇核算至关重要。卫星遥感是获取湖泊浮叶/挺水植被面积/覆盖度最有效的手段。然而,传统的卫星监测方法只能判别卫星像元内是否存在水生植被,无法定量估算像元内植被的覆盖度,进而无法定量、精准地获取湖泊中浮叶/挺水植被的面积/覆盖度。围绕该问题,本研究利用无人机、Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI遥感数据,基于XGBoost建模方法,采用逐步升尺度的思路,分别构建了基于Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI像元尺度的浮叶/挺水植被覆盖度定量估算模型,并成功地应用于四大淡水湖泊。结果表明:基于Sentinel和Landsat的估算模型测试集R^(2)分别为0.95和0.97,均方根误差分别为7.85%和4.80%,平均绝对误差分别为5.35%和3.35%。1990-2022年,鄱阳湖和洞庭湖浮叶/挺水植被面积呈显著的增加趋势,太湖呈先增后减的趋势,洪泽湖增加趋势不显著。本研究利用Sentinel和Landsat影像构建的估算模型在四大淡水湖中实现了覆盖度定量化、长时序监测,展现出较好的稳健性和应用潜力,有望为湖泊生态系统的碳汇核算和固碳潜力评估提供方法和数据支撑。 展开更多

关键词 湖泊 浮叶/挺水植被 覆盖度 卫星像元尺度 遥感

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蓝藻-细菌互作及其对碳、氮循环的影响研究进展 被引量：1

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作者 张玉晴 刘佳音 +6 位作者 蔡元锋 张民 史小丽 杜瑛珣 苏雅玲 施丽梅 吴庆龙 《湖泊科学》 北大核心 2025年第2期339-353,共15页

藻类与细菌之间存在多种互作关系,二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生... 藻类与细菌之间存在多种互作关系,二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生态系统中,蓝藻水华仍然是威胁水环境健康的重要因素,部分水体中形成了周而复始发生蓝藻水华的稳定状态。蓝藻与其附生细菌间的互作和代谢关联是蓝藻水华维持的关键,在水体碳氮循环中发挥了重要作用。本文综述了蓝藻与细菌间的互作对蓝藻生长、产毒、群体维持和多样性的影响以及影响藻菌互作的因素,综述了蓝藻藻际环境中碳氮相关功能微生物类群以及藻菌互作对水生态系统中碳氮循环的影响,分析了蓝藻群体颗粒、附着作用和环境因素(如温度、营养盐、新型污染物和铁硫磷元素等)对藻菌之间碳氮代谢关联和转化的影响及其对环境的反馈机制,并探讨了藻菌互作中碳氮转化过程与转化通量的主要研究方法,为深入了解蓝藻水华介导的藻菌互作机制和水体生源要素循环的微生物过程提供参考。 展开更多

关键词 蓝藻 藻菌互作 碳氮循环 环境因素

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邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生理过程的影响和机制研究

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作者 桂志影 夏苏东 +6 位作者 龚雄虎 臧雅婕 刘珂丽 刘皖苏 张路 邓建明 赵中华 《生态毒理学报》 北大核心 2025年第4期59-69,共11页

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种主要由人工合成的环境内分泌干扰化合物(endocrine disrupting chemical,EDC),因其在水体环境中污染负荷不断增加,影响铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)等蓝藻水华优势种属生长生理过程,因此... 邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种主要由人工合成的环境内分泌干扰化合物(endocrine disrupting chemical,EDC),因其在水体环境中污染负荷不断增加,影响铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)等蓝藻水华优势种属生长生理过程,因此产生较高的环境生态风险。本研究重点探讨了DEHP暴露下铜绿微囊藻生长增殖、光合作用、细胞活性、生源要素代谢等基本生理过程的响应特性和内在机制。结果表明,在受试浓度分别为0 mg·L^(-1)、5 mg·L^(-1)、10 mg·L^(-1)、20 mg·L^(-1)、50 mg·L^(-1)和100 mg·L^(-1),DEHP对铜绿微囊藻细胞生长均表现出促进作用。基于浮游植物叶绿素荧光响应分析,DEHP对铜绿微囊藻光合作用的影响差异不显著。浓度为5 mg·L^(-1)暴露组下,藻细胞酶荧光强度高于对照组,而随着暴露时间和暴露浓度的增加,不同浓度暴露组的藻细胞酶荧光强度均低于对照组,表明藻细胞活性被抑制。此外,藻细胞亚硝酸盐代谢响应分析进一步发现,DEHP暴露显著促进了铜绿微囊藻细胞亚硝酸氮代谢效率,呈现出DEHP浓度负荷越高,培养体系内NO-2浓度下降趋势越明显的剂量-效应关系。结合DEHP生物降解途径,构建了藻类生长生理胁迫响应概念模型,初步判定DEHP主要通过代谢产物中有机酸的生成参与藻类生理过程,促进藻细胞三羧酸循环,促进亚硝酸盐代谢和藻细胞密度增长。研究可为全面评估富营养化湖泊DEHP等新污染物暴露风险,建立湖泊新污染物协同治理和环境风险管控体系,提供重要科学依据。 展开更多

关键词 邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯 铜绿微囊藻 生态风险 生理过程

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近两百年来云贵高原横断山区聚龙湖沉积记录的流域多过程变化

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作者 杨玉凤 赵雁捷 +5 位作者 郑佳楠 仇恒帅 朱可欣 赵钰 郑文秀 王荣 《湖泊科学》 北大核心 2025年第4期1345-1356,共12页

气候变暖背景下,越来越多证据表明远离人类活动的偏远高山地区湖泊生态系统已经发生明显变化。然而,气候、非气候因子以及流域过程的影响错综复杂,使得高山地区湖泊生态系统响应全球变化的研究未取得统一认识。本研究选择云南省维西高... 气候变暖背景下,越来越多证据表明远离人类活动的偏远高山地区湖泊生态系统已经发生明显变化。然而,气候、非气候因子以及流域过程的影响错综复杂,使得高山地区湖泊生态系统响应全球变化的研究未取得统一认识。本研究选择云南省维西高山湖——聚龙湖作为研究对象,利用沉积记录中的粒度、磁化率、元素以及硅藻等,结合气候记录和遥感资料,分析了近两百年来聚龙湖沉积的湖泊流域生态环境变化历史。结果表明,19701996年间区域气温升高,聚龙湖流域覆盖的冰川大面积消融,地化指标(总有机碳、总氮、中值粒径、沉积速率)表明湖泊水动力增强、营养负荷降低;2000年以后区域降水减少、温度持续增加,流域永久性冰川消失,裸地面积增加,元素和磁化率指标表明土壤风化侵蚀增强。研究时段内,聚龙湖硅藻群落主要以Staurosira construens和Staurosirella pinnata占优势。在水动力增强的期间,河流相的Nitzschia fonticola和附生Achnanthidium minutissima相对丰度增加,硅藻主要组分(以PCA第一轴得分表示)在1960s存在突变点,之后保持相对稳定,与流域气候水文侵蚀等指标的持续变化不同;然而,硅藻群落次要组分在1960s之后持续变化,说明流域气候水文侵蚀等过程已经开始影响硅藻群落稀有物种群落,整个硅藻群落可能在未来全球变化下受到更大影响。本研究突出了气候变化下湖泊流域的水文、侵蚀、冰川消融多个过程对高山湖泊水生生物群落的综合影响,进一步明确了高山湖泊生物群落对全球变化的非线性响应特征。 展开更多

关键词 硅藻 云贵高原 西南横断山区 聚龙湖 气候变化 突变 冰川消融

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城市群战略实施对中国城际技术转移的差异化影响

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作者 杨静媛 于灵慧 袁丰 《地理科学》 北大核心 2025年第9期1923-1937,共15页

城市群是推动跨区域创新要素流动、促进城市间技术溢出的重要纽带,现有文献大多将城市群作为分析边界,忽视了城市群战略实施对城际技术转移的差异化影响。为此,基于2001—2020年中国专利转移数据,分4个时间段对中国19个城市群内部城市... 城市群是推动跨区域创新要素流动、促进城市间技术溢出的重要纽带,现有文献大多将城市群作为分析边界,忽视了城市群战略实施对城际技术转移的差异化影响。为此,基于2001—2020年中国专利转移数据,分4个时间段对中国19个城市群内部城市、城市群与其周边城市、不同城市群城市之间专利转移的总体特征与时空动态进行分析,并采用双重差分模型,从城市群协调效应、集散效应、联动效应出发,分析城市群战略对不同尺度专利转移的影响。研究发现:19个城市群专利转移网络空间分布整体呈现出“东高西低”的格局,网络空间结构呈现出多中心化和区域化的特征,以北京、上海、广深和成渝为顶点的“菱形结构”逐渐显现,城市群战略促进了同一城市群内部城市、城市群与其周边城市、不同城市群城市之间的专利转移。 展开更多

关键词 城市群战略 专利转移 城市网络 创新一体化

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