東北地理所在全球景觀變化對(duì)水質(zhì)的影響研究方面取得重要進(jìn)展
?????人類活動(dòng)和氣候變化導(dǎo)致的景觀格局變化嚴(yán)重影響地表水水質(zhì)。近幾十年來(lái)全球景觀格局發(fā)生了巨大變化，目前已超過(guò)氣候變化，成為影響流域生態(tài)過(guò)程的主要因素，對(duì)全球水安全和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。然而，由于區(qū)域間地理?xiàng)l件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的差異，景觀格局變化表現(xiàn)出嚴(yán)重的不均衡；全球范圍內(nèi)不平等的景觀格局變化對(duì)水質(zhì)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(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院東北地理所濕地遙感學(xué)科組的研究人員綜合了1976至2022年世界范圍內(nèi)63個(gè)國(guó)家的625項(xiàng)區(qū)域性研究，總結(jié)了當(dāng)前研究現(xiàn)狀，揭示了全球各景觀組分變化對(duì)地表水質(zhì)的影響，并集成統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，分析了水體類型、緯度、氣候、空間尺度等因素作用下的效應(yīng)變化和時(shí)間演變特征。
圖1 全球625項(xiàng)原位研究的空間分布、研究趨勢(shì)以及研究熱點(diǎn)
?研究發(fā)現(xiàn)，全球景觀格局變化對(duì)地表水質(zhì)影響的研究重點(diǎn)與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程高度相關(guān)。其中，水質(zhì)指標(biāo)對(duì)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(yīng)在全球范圍內(nèi)具有較高一致性，而對(duì)草地、裸地等響應(yīng)具有較大差異。在過(guò)去的20年里，城市用地?cái)U(kuò)張?jiān)斐闪巳蚍秶鷥?nèi)的水質(zhì)退化，低緯度地區(qū)和干旱地區(qū)的水質(zhì)受城市擴(kuò)張影響尤為嚴(yán)重。森林覆蓋率提升對(duì)減輕水污染風(fēng)險(xiǎn)具有顯著效果，能夠有效降低水體中營(yíng)養(yǎng)素、生物和重金屬污染物濃度，其中低緯度森林對(duì)水質(zhì)的凈化作用尤為突出。農(nóng)業(yè)用地變化對(duì)水質(zhì)的效應(yīng)具有空間尺度依賴性，隨緩沖區(qū)半徑的擴(kuò)大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。濕地在景觀中比例相對(duì)較小，其覆蓋率變化與TN和TP等水質(zhì)指標(biāo)在全球尺度上沒(méi)有體現(xiàn)出明顯的相關(guān)性；然而濕地覆蓋率與COD等水體有機(jī)質(zhì)濃度指標(biāo)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)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(jì)90年代以來(lái)，各類型景觀變化對(duì)全球水質(zhì)的影響都在不斷加劇。
圖2 不同景觀組分變化對(duì)各水質(zhì)指標(biāo)影響的全球總體效應(yīng)值
該研究揭示了全球尺度景觀格局變化對(duì)水質(zhì)的影響的一致性和地區(qū)之間的異質(zhì)性，系統(tǒng)解析了在世界范圍內(nèi)的效應(yīng)變化規(guī)律，對(duì)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(guó)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(kāi)山研究員、王宗明研究員等共同完成。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(U23A2008；42171379)，中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2017277)和中國(guó)科學(xué)院東北地理所青年科學(xué)家小組項(xiàng)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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