变化环境下南方湿热区韩江流域景观格局演变与生态水文耦合研究

Abstract: Eco-hydrological process is a key process in the southern humid area river basin, and has a very close relationship with landscape pattern. It is important to investigate the interaction mechanisms between landscape patterns and eco-hydrological processes for further deepening research on watershed ecological environmental. In this study, Being based on the Landsat MSS,TM/ETM, SPOT，Quikbird remote sensing data in different time interval and hydrological observation statistics Data, the Hanjiang watershed in southern humid area is chosen as research objective by field survey, remote sensing inversion , spatial analysis of GIS, geo-statistical analysis and model simulation. Major research contents including: (1) reveal the spatial and temporal heterogeneity and evolution trend of landscape pattern; (2) analyze the spatial and temporal characteristics of runoff process; (3) research the quantitative relations between landscape pattern and river water quality; (4)The coupling method and mechanisms between landscape pattern and Eco-hydrological process ; (5)In order to recognize the coupling rules between pattern and ecological process, the effects of landscape patterns on eco-hydrological processes are simulated; (6)some optimal distribution modes of ecological landscape are developed. The results obtained help to understand the hydrological and landscape ecological significance of influence relation between landscape patterns and eco-hydrological processes, it could provide scientific basis to ecological development in the southern humid area river basin.

流域生态水文过程是流域最重要的生态过程，与流域景观格局及其演变联系非常紧密。探讨流域景观格局与生态水文相互作用机制是流域生态环境研究的基础。以我国南方湿热地区韩江流域为研究区，通过样地调查、实验观测、遥感反演、GIS 空间分析、地统计分析和模型模拟等手段和方法，依据 1978～2016 年间的 Landsat MSS、TM/ETM+，SPOT 和 Quikbird遥感数据和相关水文观测统计数据，研究：（1）流域景观格局的时空异质性特征及演变；（2）流域生态水文过程时空演变与模拟；（3）流域景观格局与生态水文耦合分析；（4）流域景观格局与生态水文的相互关系和耦合方法；（5）景观格局与生态水文过耦合模拟，揭示格局与过程耦合规律；（6）流域生态景观优化配置模式。项目的研究成果有助于揭示景观格局对南方湿热地区流域生态水文过程调控的景观生态学意义，可为南方湿热地区流域生态建设提供科学依据。

流域生态水文过程是流域最重要的生态过程，与流域景观格局及其演变联系非常紧密。探讨流域景观格局与生态水文相互作用机制是流域生态环境研究的基础。本项目以我国南方湿热地区韩江流域为研究区，通过样地调查、实验观测、遥感反演、GIS空间分析、地统计分析和模型模拟等手段和方法，选取长时间序列的遥感、气象、水文水质及社会经济数据，构建韩江流域生态水文数据库，研究流域景观格局演变与生态水文耦合关系。研究结果表明：①韩江流域景观格局时空变化剧烈，在数量上表现为林地、耕地、草地、未利用地面积减少以及建设用地面积快速增加，在空间结构上表现为景观空间聚合度降低、景观类型斑块趋于分散和人为干扰下景观的破碎化，未来流域景观格局呈现出水田、有林地、灌木林、草地、水域面积持续降低，其他林地和建设用地面积快速增长的趋势；②近60年间，参考作物蒸散量、径流量、输沙量、降水量等水文要素呈现出不同的年内、年际和时间周期变化且具有明显的空间尺度效应；③流域景观格局与生态水文之间的关系显著，景观格局因子中斑块连通性是影响径流的最敏感景观格局指数，斑块密度、香农多样性指数和景观形状指数是影响河流水质最敏感的景观格局指数；④广义线性模型、分布式水文模型和最小累积阻力模型在南方湿热区流域均具备较好的适用性，能精确模拟各尺度下典型流域景观格局变化下流域生态水文过程，识别流域非点源污染高风险区和风险路径；⑤基于流域综合生态风险评价，在典型流域形成关键景观格局要素分级系统，构建点、线、面多层次生态网络，是提升流域景观格局连通性的有效手段和流域生态景观优化的最佳配置模式。项目的研究成果有助于揭示景观格局对南方湿热地区流域生态水文过程调控的景观生态学意义，可为南方湿热地区流域生态建设提供科学依据。