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湖泊流域是人和生物圈营养循环和物质迁移的主要通道之一。持续而剧烈的人类活动(例如,土地利用/覆被变化)已经使湖泊生态系统健康遭到严重损害,主要表现为湖泊富营养化,使得湖泊流域生态系统服务功能及其对人类福祉迅速衰退。然而,我国现行的水环境功能区划和水功能区划又难以满足恢复流域生态系统健康的需求。因此,在我国系统开展流域尺度的水生态功能分区研究就显得十分迫切和重要。
本研究通过分析水生态过程和水生态服务功能,研究湖泊流域水生态功能分区研究的理论,建立湖泊流域水生态功能分区的理论框架和分类指标体系。为综合实现我国湖泊流域(尤其是高原湖泊流域)的水生态健康恢复、水环境管理改善、水资源持续利用提供前瞻性的理论框架与技术方法支持。
(1)辨析分区研究的实质为先分区再分类,界定汇水区为分区单元,提出湖泊流域水生态功能分区研究的内涵,即以湖泊为核心,基于湖泊对流域生态环境要素现状与历史变化趋势的响应,识别流域水生态过程及其驱动因子,综合评价水生态服务功能,分类形成湖泊流域水生态各级功能分区,通过示范案例的反馈与适应性调整,提出分区研究的管理对策,以期恢复湖泊流域持续性水生态健康,并在分区单元内达到人类社会综合效益的最大化与可持续发展。
(2)识别湖泊富营养化是湖泊流域水生态过程物流能流的基本特征,识别土地利用/覆被变化是湖泊富营养化景观驱动的基本特征,并以此为依据实现水生态功能分区,是达到恢复湖泊流域持续性水生态健康管理目标的关键问题。
(3)优选指标与因子分析模型,提出以水生态服务功能指数综合评价湖泊流域水生态功能分区研究,并作为湖泊流域水生态功能分区标准,完成湖泊流域水生态功能分区研究。
(4)分析滇池流域水生态现状与历史变化趋势,识别并量化滇池富营养化及其驱动因子,构建滇池流域水生态功能分区研究指标体系,实现滇池流域水生态功能I级分区,并分别命名为滇池流域水生态支持服务功能I1区、I2区、I3区。其中,I3区对滇池富营养化的N、P输入量贡献最大,不能提供基本的水生态支持服务;I2区水生态功能一般,能提供基本的水生态支持服务;I1区水生态功能较好,能提供较强的水生态支持服务,对涵养水源、防止水土流失、减少地表径流的非点源污染,调节气候、净化空气,乃至生态休闲旅游,都有积极作用。