哈尼梯田湿地水体氮磷时空盈亏及其关键汇景观识别研究

发布时间：2020-03-29 10:47

【摘要】：源汇景观格局对流域内水体氮磷元素迁移过程有重要影响,其中汇景观的截留功能对调控流域水体富营养化问题十分重要。本文以哈尼梯田湿地景观及其水体为研究对象,在2017年12月和2018年6月分别采集不同景观类型下地表水水样114个,分别从流域、小流域和景观类型三个尺度入手,剖析水体总氮(TN)、总磷(TP)的时空分异特征,运用富营养化指数与截留率对梯田湿地水体富营养化水平及景观截留功能进行评价,分析其盈亏状态;基于2017年Google earth高分辨率遥感影像数据与地理信息系统(GIS)及“源-汇”理论方法,获得源汇景观类型数据,运用洛伦兹曲线与汇景观空间负荷比指数(SLWLI)分析流域内的景观发挥的主要功能(扩散/截留功能),计算不同汇景观对氮磷截留功能的贡献率并识别出流域内的关键汇景观,基于湿地水体氮磷盈亏状态及关键汇景观识别结果,提出景观格局优化调控的措施。主要结论如下:(1)水体常规参数与TN、TP的时空分异特征(1)时间分异,哈尼梯田湿地水体pH值、温度、电导率、TN和TP在时间上均呈现出雨季旱季的特征。(2)空间分异,各尺度水体均偏弱碱性,水温差异不大,但电导率差异较大。流域尺度上,水体TN和TP浓度由高到低依次为:碧播河者那河麻栗寨河戈它河窑毖罗河碧勐河。小流域尺度上,水体TN和TP浓度由高到低依次为:阿勐控金竹寨大鱼塘龙树坝垭口黄草岭,与流域尺度的结果次序大致相同。景观类型上,TN、TP浓度平均值高低依次为:村寨区梯田区森林区河流。(2)水体氮磷盈亏分析(1)流域尺度上,富营养化指数(PI)与截留率分析表明,季节上水体TN、TP呈现雨季旱季特征。空间上PI值与截留率的结果表明碧播河水体的氮磷元素处于严重盈余状态,者那河、麻栗寨河水体的氮磷元素为轻度盈余状态,戈它河、窑毖罗河水体的氮磷元素为平衡状态。(2)小流域尺度上,PI值与截留率在季节上均表现不规则。空间上PI值与截留率的结果表明阿勐控出水口水体的氮磷元素为严重盈余状态;黄草岭水体的氮磷元素为平衡状态。(3)景观类型水平上,PI值与截留率在季节上均表现不规则。空间上PI值与截留率的结果表明村寨区水体的氮磷元素处于严重盈余状态。(3)源汇景观功能评价及关键汇景观识别(1)源汇景观面积特征:流域、小流域尺度上,源汇景观面积百分比均表现出汇景观面积比重大,源景观面积比重小的特征。(2)源汇景观空间分布特征:流域尺度上,源汇景观在相对距离因子分布不合理;在相对高程、坡度因子上分布相对均匀;小流域尺度上,源汇景观在相对距离、相对高程、坡度因子上的分布均比较合理。(3)源汇景观功能评价:流域、小流域尺度上,SLWLI _(distance)、SLWLI _(elevation)、SLWLI _(slope)及SLWLI值均高于0.50,表明这几个流域的景观以汇景观为主,景观功能以汇功能(截留功能)为主;其次,TN的SLWLI _(distance)、SLWLI _(elevation)、SLWLI _(slope)及SLWLI值均高于TP,说明哈尼梯田湿地对TN的截留功能好于TP。(4)关键汇景观识别:流域、小流域尺度上,林地、水田对TN、TP的截留贡献率均高于28%,是关键汇景观,而草地、水域对TN、TP的截留贡献率则不到8%,为次要汇景观,起辅助作用。(4)景观格局优化调控措施应从控制源—调节过程—提升汇三个环节入手。流域尺度,针对哈尼梯田流域尺度上源汇景观在距离因子上分布不合理的情况,第一,禁止水田旱化,保护与维持流域内的关键汇景观—林地与水田;第二,应采用关键汇景观林地进行替代。小流域尺度,应减源增汇;其次,应提高汇景观自身的功能。总之,应以保护、维持关键汇景观为主,调控优化次要汇景观为辅。控制高负荷源景观的源,提高汇景观的截留功能,通过以上措施来治理研究区水体氮磷盈余问题。
【图文】：

水系图,水系图

自北向南汇入藤条江，北部地势由南向北倾斜，发育的水系自南向北汇入红河，地貌犹如驼峰，中间高，两边低，全境为地貌以山地为主，相对高差大，南北两侧动植物资源丰富。2.1.3 气候水文区域内气候多属亚热带季风类型，具有冬季温暖夏季炎热、干湿季分明的气候特点，因地形复杂差悬殊，立体气候特征显著[101]。全年县城南沙总降水为 956.2毫米，比历年多 110.4 毫米（13.1%），比上年偏多 346.4 毫米（56.8%）。全年平均气温为 24.7℃，比历年平均偏高 0.3℃，比上年偏低 0.4℃；5～6 月是全县气温最高的月份，研究区内多次出现连续高温天气，其中 6 月平均气温突破历史最高值；年极端最高气温为 42℃，出现在夏季（5 月份），比上年最高气温 44.5℃降低 2.5℃，年极端最低气温 7.9℃，出现在冬季（1 月份），，比上年最低气温5.7℃上升 2.2℃，全年总日照时数 2009.8 小时，比历年偏多 169.7 小时，比上年偏多 106.1 小时[104]。

土地利用类型,景观,生态过程

于“源-汇”理论的景观空间负荷比指数（Location weighted landscape）来量化研究区的源汇景观格局，其实质就是借鉴洛伦兹曲线来刻生态过程的关系[26]。根据某一生态过程及景观对该过程的功能，行分类；其次从相对距离、相对高程和坡度 3 个因子来评价源汇景观，源景观相对于流域出水口的距离越近、高度越小、坡度越大，那流域出水口的贡献越大，产生较多污染物，反之越小；对于汇景观水口所起的作用恰恰与源景观相反。用 10 m 精度数字高程图（DEM），在 ArcGIS 水文模块支持下，个流域的边界；遥感影像采用国家信息中心提供的影像，空间分对遥感影像进行目视解译，并结合野外实地调查结果，分别对汇水结果进行修正。参照土地利用分类标准( GB/T 21010—2007)[111]，将的土地利用类型分为林地、建设用地、水田、旱地、裸地、水塘等类型，如图 2.3 所示，利用 ArcGIS 中的空间分析工具，统计源汇的面积百分比。
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52;P901

【参考文献】