辽河流域一级分区研究(2011-2-20)

辽河流域水生态功能一级分区研究*

李法云1，2*、张博1，2、、王艳杰1，2、刘素平1，2侯伟1，2

（1辽宁大学环境学院，沈阳110036; 2辽宁省水环境生物监测与水生态安全重点实验室，沈阳110036；）摘要：流域水生态功能分区是实现水环境管理由水质目标管理向水生态管理根本转变的重要依据。为了在大尺度上体现辽河流域水生态空间格局分异的自然属性，依据国内外水环境生态分区的经验与方法，通过对辽河流域水热比、径流深、数字高程（DEM）、多年归一化植被指数（NDVI）、水文地质等自然因素与河流水环境因子及水生生物指标进行典型相关分析（CCA），筛选DEM、径流深、水文地质、NDVI指数作为辽河流域一级水生态功能分区的主要因子，并建立一级水生态功能分区指标体系与分区技术方法。结果表明，辽河流域可分为4个一级水生态功能区，主要包括西辽河上游少水型水生态区、西辽河中下游缺水型水生态区、辽河平原少水型水生态区、辽河浑太上游丰水型水生态区、且基于历史数据与野外水生态调查的鱼类聚类分析结果能较好地验证辽河流域一级水生态功能分区结果。研究结果为辽河流域实行水生态管理及为全国水生态功能分区技术方法的制订提供了重要的科学依据与技术支撑。

关键字：辽河流域；水生态功能分区；分区指标；CCA分析；聚类分析

中图分类号：X171.1

The first level aquatic eco-functional region zoning of Liao River

basin

LI Fa-yun1，2, ZHANG Bo1，2, , WANG Yan-jie1，2,LIU Su-ping1，2HOU Wei1,2

(1School of Environmental Science, Liaoning University, Shenyang 110036; 2 Liaoning Key Laboratory of Biological Monitering for Water Environment and Water Eco-security, Shenyang 110036;

Abstract: Aquatic ecological function regions at watershed scale can offer an important foundation for the transformation of water environmental management from the water quality object to aquatic ecosystemic one. In order to reflect differentiation of the natural characer of Liaohe River Basin on a large scale, this work make use of Canonical Correlation Analysis (CAA) to analyze the correlation between the ratio of Ratio of Mean Annual Precipitation and Annual Mean Temperature, hydrogeologic and water environmental factors, aquatic organisms.

*国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07526-006-02）、哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金（HC200902）、辽宁省重点学科与辽宁省水环境生物监测与水生态安全重点实验室联合基金项目资助。

At last, runoff depth, hydrogeology, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Digital Elevation Model (DEM) are selected as the main factors of first aquatic ecological function regions in the Liaohe River Basin. The major content and criteria using in classification are identified and characteristics indicators for different ecoregion have been proposed. Thus indicator system and methodology of delineation of watershed has been established. Finally Liaohe River basin is divided into 4 Grade I regions, they are verified by historical data and the result of fish cluster analysis. The result offers technology support and scientific basis for formulating the National Aquatic ecological function regions at watershed scale.

Key words: Liaohe river basin; aquatic ecoregion; delineation indicators; canonical correspondence analysis; cluster analysis

河流是生态系统进行物质和能量交换的主要通道及水生生物的重要栖息地。近年来，人类在流域内的大规模开发活动已对河流水生态系统造成了严重破坏，导致适合水生生物栖息的空间急剧减少，并在一定程度上制约了经济社会的可持续发展(吴阿娜等,2005; 傅伯杰等,2001; 高永年和高俊峰,2010)。自20世纪80年代开始，水生态安全已成为国内外政府部门与学者们日益关注的热点问题，并正引导水环境管理从污染控制向生态管理进行转变(孟伟等,2007)。

水生态系统的结构和功能与周围的环境条件具有极为密切的联系，气象、水文与地形地貌的空间差异会明显导致水生态系统存在空间分异现象，使得不同空间区域的水生态系统的结构和功能呈现不同的特征(孟伟等，2007)。目前，国内外对以上二者关系的相关研究极为重视。美国生态学家Bailey从生态系统的观点出发，于1976年首次对森林、气候等各种专题地图进行整合，提出了美国生态区域的等级系统，并编制了美国生态区域图(Bailey,1976)，并随后编制了北美和美国范围内的陆地生态系统区域图和海洋生态区划图(Bailey,1989)。此外，国外许多学者针对不同研究对象和目的提出了不同类型的生态区划体系，如美国林务局（U.S. Forest Service）关于森林生态系统的林业区划(McNab et al,1994)、美国环境保护局（USEPA）关于湖滨河岸带保护区的五大湖区划与淡水生态区划(Albert et al,1986; Omernik,1987)、世界野生生物基金组织(WWF)关于生物多样性保护的区划(Dinerstein et al,1995)等。其中，1987年美国环境保护局以淡水生态系统为对象的区划方法较为成熟，该方案主要是通过对地形、土壤、自然植被和地貌四个特征指标的专题图的图层叠加和比较，将具有相对同质的淡水生态系统或生物体及其与环境相关的土地单元划分为同一生态区，体现了淡水生态系统空间特征的差异性。