三峡工程影响下长江中游故道湿地景观格局变化及其水环境质量效应

The construction of the Three Gorges Dam (TGD) deeply influenced landscape pattern changes of oxbows in the middle reach of Yangtze River, which in turn have important effects on water environment quality. However, there is no common and clear conclusion on the relationship between landscape pattern changes and water quality and how it may vary across spatial scales. Thus, it is difficult to evaluate the effect of landscape pattern changes to water quality in the oxbows of Yangtze River. In this study, we select Tian'e-zhou and Hei-wa-wu oxbow of Yangtze River as our study area to (1) explore the variation of landscape pattern before and after the construction of TGD; (2) use time series analysis and direct gradient analysis to identify the key landscape factors on water quality. We will then establish the model between landscape pattern changes and water quality index to study the mechanisms. The results will help us better assess the influence of TGD to oxbows landscape pattern changes and its water environment quality effects, and will therefore offer a scientific support to ease the adversely effect of TGD to the ecological environment of the middle and lower reach of Yangtze River.

三峡工程的修建使得长江中游故道湿地景观格局发生显著改变，进而对湿地水环境质量产生重要影响。然而目前湿地景观格局与水环境质量的关系及其尺度依赖性还没有明确的结论，很难用于长江中游故道湿地景观格局变化及其水环境质量效应的评价。为此本项目拟以长江中游典型故道湿地为研究对象，一方面通过遥感手段获取三峡工程建设前后不同时期故道湿地景观格局及其变化特征；另一方面通过水样采集，结合采样期间遥感影像提取的景观格局特征，采用时间序列分析和直接梯度分析方法探讨多空间尺度景观类型及景观因子与水质的关系并识别影响水质变化的关键景观因子。在此基础上，建立不同空间尺度上关键景观因子与水质指标之间的模型，分析不同时期景观格局变化对水质的影响。这些工作的开展，将有助于明确三峡工程对故道湿地景观格局变化的影响，加深湿地景观格局对水质影响的机制理解，为缓解三峡工程对其下游生态环境影响提供科学依据。

三峡工程的修建使得长江中游故道湿地水文特征发生显著改变，进而对湿地土地利用及水环境质量产生重要影响。本项目通过遥感手段，重点关注长江中游故道湿地土地利用及景观格局变化特征；通过室内光谱分析不同水质参数光谱响应曲线，结合野外调查及采样数据构建研究区水质反演遥感模型；采用国产GF-1卫星WFV数据，对研究区重要水质参数进行了遥感反演。通过本项目研究发现：（1）2004-2014年近10年期间长江中游故道湿地土地利用总体上说变化相对明显，研究区主要土地利用类型为耕地，在近10年时间期间耕地面积出现了先下降再增加的变化特征，林地、建筑用地面积则在近10年间逐渐减少；景观格局分析显示2004-2014年中游故道湿地的景观破碎度在降低，土地利用趋向于集中成片分布。（2）通过对研究区2009年月尺度上植被指数变化特征分析，研究区植被生长在每年8月份达到顶峰，年内月尺度植被指数变化特征反映出研究区一年两季水稻加一季油菜的三季轮作农业种植模式，植被物候表现出明显的“三峰三谷”特征。（3）对研究区2015-2017年9期不同季节叶绿素a遥感反演结果表明，观测期间研究区叶绿素a浓度平均值在30.84-34.92mg/m3之间变化。从时间尺度上，每年10月-次年5月的枯水期比每年6-9月汛期的叶绿素a浓度要低；从空间尺度上，汛期长江干流叶绿素a浓度要明显低于故道湿地水域。从总悬浮物浓度遥感反演结果来看，长江干流总悬浮物浓度受汛期洪水携带大量泥沙较为明显，表现出汛期总悬浮物浓度大幅上升。总体上来说，故道湿地水域由于水体扰动较小，水体总悬浮物浓度低于长江干流，观测期间研究区水体总悬浮物浓度变化值在366.88-447.05mg/L之间变化，不同时期、不同区域水体总悬浮物浓度含量相差较大。本项目研究工作的开展可为长江中游故道湿地保护提供重要的数据支撑，也可为进一步探讨全球变化和大型工程对湿地环境影响具有重要意义。