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生了巨大變化，目前已超過氣候變化，成為影響流域生態過程的主要因素，對全球水安全和可持續發展構成嚴峻挑戰。然而，由于區域間地理條件和社會經濟條件的差異，景觀格局變化表現出嚴重的不均衡；全球范圍內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63個國家的625項區域性研究，總結了當前研究現狀，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
?研究發現，全球景觀格局變化對地表水質影響的研究重點與區域社會經濟發展和城市化進程高度相關。其中，水質指標對流域城市用地、農業用地、森林和濕地的覆蓋率變化的響應在全球范圍內具有較高一致性，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的水質退化，低緯度地區和干旱地區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。農業用地變化對水質的效應具有空間尺度依賴性，隨緩沖區半徑的擴大呈現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，相關系數在寒帶地區最高(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之間的異質性，系統解析了在世界范圍內的效應變化規律，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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吉公網安備22017302000214號
