汉江流域土地利用/覆被变化对水环境化学的影响研究

人为活动引起的土地利用/覆被变化显著影响着流域河水水质，因此研究汉江上游土地利用/覆被变化的水化学效应对南水北调中线工程水源地水质保护及评估工程生态安全起至关重要的作用。本项目将运用水化学、生态学及多元统计等技术和手段，并结合数字高程模型及Landsta TM/ETM影像系统研究水库-河流-流域连续生态系统内土地利用/覆盖变化特征、水质时间空间格局，揭示（1）汉江上游干流及主要支流营养元素碳、氮、磷的组成、形态及比例的变化；（2）子流域尺度及不同河岸带尺度土地利用特别是人为活动对流域水化学尤其是对营养物质及有机质的影响；（3）近8年来土地利用/覆被组成对水质影响的变化及可能原因。本项目将为流域退后生态系统重建、土地利用管理及水质保护提供理论基础，从而为中线工程的生态安全提供科学依据。

人为活动引起的土地利用/覆被变化显著影响着流域河水水质，因此研究汉江上游土地利用/覆被变化的水化学效应对南水北调中线工程水源地水质保护及评估工程生态安全起至关重要的作用。本项目将运用水化学、生态学及多元统计等技术和手段，并结合数字高程模型及Landsat TM/ETM 影像系统研究水库-河流-流域连续生态系统内土地利用/覆盖变化特征、水质时间空间格局，揭示（1）汉江上游干流及主要支流营养元素碳、氮、磷的组成、形态及比例的变化；（2）子流域尺度及不同河岸带尺度土地利用特别是人为活动对流域水化学尤其是对营养物质及有机质的影响；（3）近8 年来土地利用/覆被组成对水质影响的变化及可能原因。主要研究结果包括：（1）水文节律和多尺度土地利用复合影响下的营养元素氮特征：预测氮浓度的景观因子在不同的水文季节和不同景观尺度上不同，总体来讲，相对于枯水季节，氮在雨季可以用景观因子更好地预测；而在不同的流域空间尺度上，子流域土地利用可以更好地预测氮浓度。（2）流域物理特征（坡度、面积、土地利用）及水文过程影响下的主要离子化学特征以及过去6年来流域水质的演化：在雨季，子流域尺度土地利用更好地预测主要离子组分，而在旱季，河岸带特别是100米河岸带景观因子可以更好地预测主要离子组分；虽然表征人为活动的景观因子（城镇和农业用地）不能很好地揭示水质，但是过去6年水质演变表明人为输入对主要离子组分的影响，我们提出了综合水质的时间演变及多尺度空间分析来研究水质格局的新方法。（3）河流-水库系统溶解性无机碳形态特征及水-气界面CO2释放，并探讨了DIC形态的主要驱动因子，丹江口水库界面CO2释放通量较低为9mmol CO2/m2/d，而轮机释放水体为我国发电水库温室气体CO2释放的主要途径，在此基础上，我们进一步评估了全球发电水库水-气界面温室气体的释放通量。这些研究强调了土地利用和水文过程复合影响下的河流水质格局，厘定出了河流水质与土地利用之间的因果关系及临界点。本项目将为流域退后生态系统重建、土地利用管理及水质保护提供理论基础，从而为中线工程的生态安全提供科学依据。