松嫩平原LUCC对湖沼生态系统的影响及调控机理研究

本项目以地球系统科学和可持续发展为指导，以松嫩平原湖沼湿地生态系统典型的、关键性的生态环境问题为线索，强调不同时空尺度上自然和人文过程的耦合关系，探讨松嫩平原LUCC过程与湖沼湿地生态系统演变过程的作用机理。以湖沼湿地系统的水质污染及富营养化程度、盐碱化程度及生物多样性的损失为指标，揭示30年来，不同土地利用的驱动机制下（包括城市化、工业化进程和大规模农业开发）人类活动对湖沼湿地生态环境变化的影响，反演湿地生态系统服务功能的退化过程。在对其生态环境需水量、生态系统的健康状况及流域生态承载力的格局进行动态分析和评价基础上，探索通过调节区域土地利用活动来调控水生态系统过程、改善湖沼生态系统服务功能的途径与方法。本研究丰富和发展了全球环境变化研究的理论与实践，并对实现区域可持续发展具有重要理论意义和实践价值。

基于松嫩平原LUCC背景特征，以研究区典型湖沼湿地生态环境演变过程为线索，通过大量野外调查和室内样品测试分析，多源遥感数据产品信息提取与制图，生态水文过程模型参数估算与反演，探讨不同尺度区域LUCC与湖沼湿地生态系统环境演化过程的关系，提出基于生态安全模式的土地利用格局优化途径。主要进展与成果如下：.1.本研究精确计量了东北地区松嫩平原1980、1995、2000和2010年LUCC景观格局和近30a间的变化特征。并阐释了这一格局特征和过程的动力机制。.2.构建一整套湖沼湿地生态系统生态服务价值测定指标，评估其生态服务价值的变化过程，结果显示，30a间研究区湖沼湿地的生态服务功能呈现降低趋势。其中，对降低贡献大的是水质净化、生物栖息地供给和大气调节功能。.3.通过大庆湖泊群典型湖泊柱状岩芯沉积物中各种环境代用指标的分析，对湖沼湿地水质退化的过程、污染物的迁移演变规律及人类活动影响贡献率等备受关注的科学问题，给出了定量评价和详细解释。采用PCA/MLR方法分别对不同沉积年代下的PAHs来源、污染过程进行定性与定量分析，揭示了人类能源消费结构的变化过程和区域差异；进一步探讨湖泊柱状岩芯沉积物中PAHs的来源和粒度频率曲线指示的颗粒物来源之间的耦合关系，揭示出环境中PAHs污染物的迁移演变规律及可能对人类造成的潜在健康风险；应用主主成分分析原理，确定重金属污染源的主要类型，推断自然过程和人类活动对环境污染过程的影响。.4.基于光能利用率模型CASA基本结构式和MODIS遥感产品，估算湖沼湿地植被NPP，构建人类活动相对影响贡献指数，量化辨识和评价人类活动对重要湿地分布区和国际重要湿地植被净初级生产力的影响程度及动态。解决了缺乏长时间序列气候变化和人类活动影响贡献率定量辨识的综合研究难题。.5.以乌裕尔河流域为典型案例，耦合SD、CLUE-S和SWAT模型，模拟、预测流域30a来在自然、经济和生态三种情景下土地利用景观格局变化对非点源污染负荷变化的影响，采用生态可续发展模式方案，通过重点调控非点源污染“关键区”内作物种植结构、土地利用结构等，控制入扎龙湿地的水体达到国家水质标准。.6.发表学术论文85篇，其中SCI收录35篇，EI收录1篇，CSCD收录49篇，出版著作2部。获国家技术发明二等奖1项，省科技进步二等奖1项。培养博士后、博士研究生和硕士研究生40人。