東北地理所在全球景觀變化對水質的影響研究方面取得重要進展
?????人類活動和氣候變化導致的景觀格局變化嚴重影響地表水水質。近幾十年來全球景觀格局發(fā)生了巨大變化，目前已超過氣候變化，成為影響流域生態(tài)過程的主要因素，對全球水安全和可持續(xù)發(fā)展構成嚴峻挑戰(zhàn)。然而，由于區(qū)域間地理條件和社會經(jīng)濟條件的差異，景觀格局變化表現(xiàn)出嚴重的不均衡；全球范圍內(nèi)不平等的景觀格局變化對水質的影響是否一致，以及該影響在全球尺度上的變化是否具有規(guī)律性，仍然未知。
針對上述問題，中國科學院東北地理所濕地遙感學科組的研究人員綜合了1976至2022年世界范圍內(nèi)63個國家的625項區(qū)域性研究，總結了當前研究現(xiàn)狀，揭示了全球各景觀組分變化對地表水質的影響，并集成統(tǒng)計分析和機器學習，分析了水體類型、緯度、氣候、空間尺度等因素作用下的效應變化和時間演變特征。
圖1 全球625項原位研究的空間分布、研究趨勢以及研究熱點
?研究發(fā)現(xiàn)，全球景觀格局變化對地表水質影響的研究重點與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程高度相關。其中，水質指標對流域城市用地、農(nóng)業(yè)用地、森林和濕地的覆蓋率變化的響應在全球范圍內(nèi)具有較高一致性，而對草地、裸地等響應具有較大差異。在過去的20年里，城市用地擴張造成了全球范圍內(nèi)的水質退化，低緯度地區(qū)和干旱地區(qū)的水質受城市擴張影響尤為嚴重。森林覆蓋率提升對減輕水污染風險具有顯著效果，能夠有效降低水體中營養(yǎng)素、生物和重金屬污染物濃度，其中低緯度森林對水質的凈化作用尤為突出。農(nóng)業(yè)用地變化對水質的效應具有空間尺度依賴性，隨緩沖區(qū)半徑的擴大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。濕地在景觀中比例相對較小，其覆蓋率變化與TN和TP等水質指標在全球尺度上沒有體現(xiàn)出明顯的相關性；然而濕地覆蓋率與COD等水體有機質濃度指標呈顯著正相關，相關系數(shù)在寒帶地區(qū)最高(r=0.82,p<0.01)。總體而言，自20世紀90年代以來，各類型景觀變化對全球水質的影響都在不斷加劇。
圖2 不同景觀組分變化對各水質指標影響的全球總體效應值
該研究揭示了全球尺度景觀格局變化對水質的影響的一致性和地區(qū)之間的異質性，系統(tǒng)解析了在世界范圍內(nèi)的效應變化規(guī)律，對于水土資源管理具有重要的指示意義。
研究成果近期在線發(fā)表在國際期刊Water Research上（IF=12.8）。由研究助理石新穎（第一作者）、毛德華研究員（通訊作者）、宋開山研究員、王宗明研究員等共同完成。該研究得到了國家自然科學基金(U23A2008；42171379)，中國科學院青年創(chuàng)新促進會(2017277)和中國科學院東北地理所青年科學家小組項目(2022QNXZ03)等共同資助。
????論文信息：Shi,Xingying;Mao,Dehua;Song,Kaishan;Xiang,Hengxing;Li,Sijia;Wang,Zongming. Effects of landscape changes on water quality: a global meta-analysis. Water Research,2024,260: 121946.
????論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121946
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