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城市化的快速发展对城市河流水文、水质及水生生物等产生了重大影响。本论文以快速城市化的北京为研究区域，利用水化历史数据和遥感数据，研究了2000年、2005年和2010年，北京城市、郊区和山区不同区域河流水质的时空变化特征及其与周边土地利用/覆盖类型变化的相关关系。同时，通过采样调查，定量分析了2014年5月-11月五环城区内城市上游河道、城市下游河道及山区对照溪流河流水质、底栖硅藻的空间特征，及其在春季、夏季和秋季的季节变化特征，进一步分析了底栖硅藻的时空分布特征与水质的响应关系。主要研究结果和结论如下: (1)不同流域及城市五环内的河流水质空间差异明显，但时间差异较小。①不同流域中，山区河流水质显著优于城市河流和郊区河流(p＜0.05)，郊区河流水质最差。②2000年-2010年，北京市的水质情况整体上逐渐趋好，表现为城市河流和郊区河流的部分水质理化指标的浓度逐年下降，而山区河流部分水质理化指标的浓度有逐年上升的趋势，但不显著。③城市五环内河流水质空间差异较大，城市下游河道水质理化指标浓度显著高于城市上游河道和对照溪流(p＜0.05)，而后两者浓度差异不显著(p＞0.05)。④对照溪流、城市上游河道和城市下游河道水质指标（如水温、pH等）之间的季节差异不同。其中，对照溪流指标季节变化较大，而城市上游河道和城市下游河道水质季节变化相对较小。 (2)城市河流底栖硅藻组成空间差异明显;相对丰度和多样性指数季节上有变化，但相对较小。①采样点的硅藻种类可以分为对照溪流、城市上游河道及城市下游河道3个主要类群。其中，对照溪流的主要优势种为Achnanthidiumminutissima;城市上游河道的主要优势种为Pseudostaurosira brevistriata和Staurosira construens var.venter;城市下游河道的主要优势种为Nitzschia palea。主要优势种的变化特征为城市下游河道＞对照溪流＞城市上游河道。②主要优势种的季节变化特征表现为，A.minutissima和P.brevistriata均为春季＞秋季＞夏季;S.construens var.venter和N.palea均为春季＞夏季＞秋季。③硅藻多样性指数种类丰富度(S)、Shannon多样性指数(H)、Pielou均匀度(J)及Simpson多样性指数(D)的空间差异特征为:对照溪流＞城市上游河道＞城市下游河道。④不同样区的多样性指数季节变化差异较大。在对照溪流，S、H，J的季节变化特征为秋季＞夏季＞春季，而D为秋季＞春季＞夏季。在城市上游河道，S的季节变化特征为秋季＞春季＞夏季，H及D为夏季＞秋季＞春季，但J为夏季＞春季＞秋季。在城市下游河道，硅藻多样性指数的季节变化特征均为秋季＞春季＞夏季。 (3)土地利用/覆盖与水质之间有较强的相关关系。①不同区域内的土地利用/覆盖类型所占比例差异较大。在河流100 m到2000m的缓冲区范围内，在山区，林地是主要的土地利用/覆盖类型;在城市，建设用地是主要的土地利用/覆盖类型;而在城郊，耕地是主要的土地利用/覆盖类型。②土地利用/覆盖是北京市水质空间差异的重要影响因素。分析表明，林地与水质呈正相关关系，而不透水表面、耕地、水体等均与水质呈负相关关系。草地与水质的关系较为复杂。③土地利用/覆盖类型对河流水质的影响具有明显的尺度效应。在200 m的缓冲区范围内，林地对水质的影响大于其它土地利用/覆盖类型;而在300m到600m，林地、建设用地、耕地等均对水质有显著影响;而在600m以后，耕地及建设用地逐渐成为影响水质的主要土地利用/覆盖类型。 (4)河流底栖硅藻分布受水质影响较大，而受季节变化的影响较小。①冗余分析（RDA）表明，电导率、NH4+、HCO3-、NO3-及Na+等5个水质因子及Chl a、平均底质组成(MSUBST)对硅藻空间分布有显著影响(p＜0.05)。②RDA双序图结果表明，对照溪流、城市上游河道及城市下游河道的硅藻组成受环境影响差异明显。在对照溪流，自然底质组成、河岸较高的植被覆盖度和低浓度污染物等环境因子与A.minutissima等种类相关性较好;城市上游河道，较高比例的不透水表面和相对较低的污染物浓度等环境因子与P.brevistriata和S.construens var.venter等相关性较好;在城市下游河道，较高比例的不透水表面，高浓度污染物等环境因子与N.palea等相关性较好。③典范对应分析(CCA)表明，Cl-、SiO2、NO3-、TN、WT、Cond.、Mg2+、SO42-、Ca2+、NH4+、K+及Na+等水质指标对硅藻季节变化有显著影响(p＜0.05)。④CCA双序图结果表明，对照溪流、城市上游河道及城市下游河道的硅藻组成与环境因子之间的关系季节变化相对较小。本文有助于深入认识和理解在城市化背景下河流生态系统的变化特征和过程，并可为城市河流水环境质量的管理和调控提供重要的科学理论依据。