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水文情势是维系湿地生态系统健康与稳定的关键性因素。一方面水文情势的变化影响着湿地生态系统的结构完整与功能发挥,决定着湿地生态系统的健康状态;反过来,湿地生态系统也调控着流域水文情势。近年来,气候变化以及人类活动双重胁迫下流域水文情势发生了根本变化,造成湿地退化、萎缩等一系列生态环境问题。 本研究在详细分析了国内外水文过程对湿地生态系统作用相关研究基础上,以黄河三角洲湿地生态系统为研究对象,探讨气候变化影响下流域水文情势演变规律,识别影响湿地生态系统的关键水文指标,剖析湿地生态系统对水文情势变化响应,揭示水文情势变化对三角洲植被空间分布的影响。主要结论如下: (1)利津站天然径流、黄河流域降水及气温在四种时间尺度上(2年、4年、8年、16年)呈现出非线性趋势,天然径流的下降反映出气候变量的综合效应,并与降水减少、气温升高的变化趋势相一致。多时间尺度多元回归结果显示,月、年径流与降水在多尺度上存在正相关关系,而与气温存在负相关关系。径流的变化能够通过降水及气温的变化来解释。 (2)从降水变化来看,89个主要气象站点中70个站点呈减少趋势,其中显著减少的站点数为14个,减少幅度在5％以上;而气温在全流域呈整体上升趋势,89个气象站点中87个站点月均温度的年均值均呈上升趋势,平均增温幅度为0.82℃,最高达1.9１℃。降水量减少、温度上升等对黄河流入三角洲的淡水径流量的减少均有较大贡献。 (3)利津站实测径流量在1984年发生减少突变,水量各要素特征值反映出黄河淡水径流量减少,高脉冲流量被削减,十二个月中低流量水文事件频率均升高,三、四月份应成为水量调度的特殊时期。高脉冲的次数及持续时间减少,低脉冲次数与持续时间提高。1日、3日、7日、30日和90日最大和最小流量从频率和变化度两方面衡量,均具有缩减趋势;研究中发现断流天数与气候变化引起的降水量及径流量减少显著相关。 (4)时间上,黄河三角洲地区降水集中在5-7月,当年6月19日开始调水调沙,黄河大量淡水补给到下游地区,地下水位升高,并在6月底、7月初达最大值,不同深度的土壤含水率均出现明显峰值。由于水分淋洗作用深层土壤盐度降低,表层土壤盐度受降水量影响,在5到7月盐度升高速度出现升高趋缓的规律。空间分布上,Ca、Mg、P元素含量根据随距海距离变化呈明显带状分布,沿渤海向内陆元素的含量依次递减,而在离海稍远地带,则规律性不明显;C、N、H元素以及盐基离子的空间分布规律性不明显。在小尺度芦苇柽柳样地中,Ca、K、Mg、P四种元素在土壤中的浓度值均具有高度的空间异质性,随距黄河河道的距离呈明显变化。 (5)受土壤理化性质影响,黄河三角洲典型植被柽柳的分布生境大致可分为高盐、中盐和低盐三类,柽柳的盖度与脯氨酸含量在三类样地中差异显著,土壤电导率、C1-、NO3-、Na+和Mg2+含量为影响黄河三角洲地区柽柳分布的主要因素,柽柳生境土壤元素及其在柽柳植株中的富集系数呈季节性变化特征。 (6)通过非线性回归分析,水域面积、草甸面积和沼泽面积的变化与径流量之间呈现较为正相关关系(R2分别为0.858、0.614和0.713),柽柳、芦苇草甸、芦苇沼泽和翅碱蓬群落面积随年径流量的变化呈现不同的响应规律。为维持三角洲草甸、水域、沼泽等天然湿地景观面积相对稳定,以及各植被种群面积的平衡稳定,年径流量应保持15×109m3-20×109 m3。