生物多样性和生态系统功能之间的关系是生态学和环境科学关注的焦点。季节性的水位波动是大型洪泛湿地形成和发育的基础，这些湿地为迁徙水鸟提供了重要的栖息场所。然而，世界上大部分大型河流受到了围垦、养殖、建坝等水文干扰，水文节律的改变影响了这些大型河流与洪泛湿地之间的生态过程和相互作用，导致了依赖湿地生存的物种丰度和分布格局的变化。保持河流和湿地间的连通性和自然水文节律是当前湿地恢复和生物多样性保护中普遍关注的热点问题。水文节律是指水量的季节性分异，包括水深、水位持续时间、水位波动频率以及积水期长短等的变化。鄱阳湖是东亚-澳大利西亚候鸟迁飞路线上重要的越冬地，其丰枯季交替的水文过程维持了湿地的生态特征，为越冬水鸟提供了栖息条件。2003年三峡工程运行后，鄱阳湖与长江的江湖关系发生了重要变化，秋冬季水文呈干枯态势，这一现象引起了国内外专家学者和保护人士关于是否通过工程措施抬高秋季水位的争议。因此，明晰鄱阳湖湿地水文规律，开展自然水位波动及水文干扰对湿地植被、水鸟及其栖息地的影响机制分析，将对揭示鄱阳湖湿地生态多样性维持机制有所贡献，能够为不同水文情势下湿地生态系统的变化提供科学合理的预测，进而为决策者提供湖泊保护和可持续利用的决策依据。 本研究整合了长江中下游水鸟调查数据、2000-2013年鄱阳湖环湖同步调查数据、2003-2013年国家级自然保护区的逢8调查数据、水文数据以及遥感数据，在野外调查、文献分析、遥感&GIS技术的基础上，结合模型模拟和情景分析，揭示了鄱阳湖越冬水鸟对水位波动的响应及对湿地水文条件变化的适应策略，并初步揭示了水文节律对水鸟及其栖息地的影响机制，得到了以下主要研究结果: (1)分析了鄱阳湖水文节律和植被季相变化特征。从年际变化来看上，2003年以后鄱阳湖水文情势呈现了明显的变化，体现为退水期（10月和11月）水位的显著降低。而年内水位变化总体呈单峰型，遵循枯(M12-1-2-3)-涨(M4-5)-丰(M6-7-8-9)-退(M10-11)的变化规律。鄱阳湖植被季相特征明显。在涨水期（4月-5月）和退水期（10月-11月）分别出现了两个峰值，而在这个时间正好与鄱阳湖典型沼泽植被“一年两熟”的物候节律相吻合。植被面积在年内呈U型分布，且植被面积与水位面积呈显著负相关(R2=0.572，p＜0.001)，在枯水期，水位每增加1m，面积约减少71.60km2。越冬水鸟首次出现、达到峰值期和迁离时对应的水位范围分别为10.38m～11.56m、8.66 m～9.76m、10.50m～11.16m。 (2)分析了鄱阳湖水鸟在功能组水平上的时空分布特征。将鄱阳湖越冬水鸟按照觅食特点和习性，分为食块茎类、食草类、食种籽类、食无脊椎动物类和食鱼类等五个功能组。越冬季内，不同觅食功能组水鸟数量变化呈单峰分布，峰值出现12月中旬。从空间分布来看，水鸟总数量前10为的子湖泊为大湖池(14.1％)、蚌湖(7.1％)、珠湖(5.8％)、大汊湖(5.7％)、大莲子湖(5.4％)、沙湖(5.1％)、常湖(4.2％)、汉池湖(3.7％)、黄金嘴(3.0％)、企湖(2.8％)和周溪泥湖(2.8％)，这些子湖泊水鸟的分布比例占全湖的59.7％。 (3)研究了自然水位波动与越冬雁类数量变化之间的关系。在越冬期，雁类的数量呈单峰分布（倒U型），而水位在越冬期呈U型分布。雁类的数量与栖息地面积显著正相关。在低植被覆盖度下(NDVI≤0.50)，雁类数量与GWI呈显著正相关(NDVI＞0.50)，而在高植被覆盖度下则相反。可能的原因是雁类更倾向于选择低矮的嫩草洲，高植被覆盖度对其食物资源的可利用性产生了限制。水位通过影响植被条件和栖息地面积这两个关键因子影响雁类的丰度，这两个因子均与水位具有显著相关性。由于水位升高对雁类的可利用栖息地面积和食物资源的不利影响，导致雁类的数量与对应水位之间呈总体呈负相关。然而，适宜的植被覆盖度对维持雁类的丰度非常重要，水位、植被生长和雁类数量变化在时间上的匹配性非常关键。春、秋季极高水位带来的负面效应应充分考虑，而秋季提前退水对雁类生境的限制也不能忽视。 (4)通过广义线性混合模型(Generalized Linear Mixed Modelling，GLMM)模拟了水鸟在种群、功能组和物种水平上对子湖泊水位管理方式（闸控水位、完全隔离、自然连通）的偏好。研究表明，子湖泊的管理方式显著影响了水鸟的分布。具有自然水文节律的子湖泊能容纳的水鸟种群丰度更高、多样性更丰富。而越冬水鸟对栖息地类型也表现出了明显的偏好。水鸟种类和密度在3种类型子湖泊中的差异是由食物资源丰度和湿地结构的变化造成的。在种群水平上，水鸟数量和物种的丰富度与水体面积和泥滩面积呈显著正相关，而与草洲的面积相关性并不显著。隔离子湖泊中水鸟的数量和物种丰富度显著低于闸控水位和自然连通的湖泊，而物种均匀度明显高于其他两种类型，三种类型子湖泊中的多样性指数都比较相似。在功能组水平上，对食块茎水鸟而言，尽管水体面积和草洲面积均与水鸟的数量呈显著正相关。食无脊椎动物动物和食鱼水鸟均对泥滩面积的大小具有正响应，而对水体和草洲面积的响应不明显。水体面积是影响食草类水鸟的唯一显著因子，而泥滩面积和草洲面积则对食种籽水鸟具有正效应。在物种水平上，对一些鹤类而言，在自然连通和闸控水位的这两种类型的湖泊中的丰度显著高于完全隔离湖泊，而前两者的差异则并不显著。白额雁(Anseralbifrons)更倾向于选择闸控水位和自然连通湖泊，而不是完全隔离湖泊。超过一半的食种籽水鸟对湖泊类型的选择无倾向性，而表现出倾向性的物种，更喜欢闸控水位的湖泊。3种食无脊椎动物的水鸟更倾向于选择闸控水位的湖泊。而除了大白鹭（Egretta alba）和小（Tachybaptus ruficollis）在闸控水位的湖泊中丰度比其他两种类型湖泊更高外，其余的食鱼类水鸟则更喜欢完全隔离的湖泊。 (5)从子湖泊与主湖的连通性角度，分析了主水位与栖息地结构的关系。各类型栖息地面积及栖息地总面积在高水位(＞12.5m)和低水位区间(＜12.5m)呈现出显著差异，具有明显的阈值效应，而阈值接近历年越冬季的平均水位(12.5m)。其中，低水位时，莎草草洲（x2=10.351，p＜0.01）、泥滩(x2=10.711，p＜0.01)和栖息地总面积(x2=8.972，p＜0.01)均显著高于高水位对应的面积，但是浅水面积(x2=1.772，p=0.183)在低水位时和高水位时的差异不显著。高水位显著限制水鸟对栖息地的可利用性。在高水位时，浅水区(R2=0.595，p＜0.01)、莎草草洲(R2=0.491，p＜0.05)以及栖息地总面积(R2=0.547，p＜0.05)均与水位显著负相关。由于子湖泊的存在，使得低枯水位对鄱阳湖湿地水鸟的影响并未明显体现。从子湖泊与主湖的水文连通性来看，低于12.5m时，随着子湖泊与大湖断开，其栖息地面积受主湖水位的影响不大。这也是栖息地面积与主湖水位关系出现阈值效应的原因。而2个国家级自然保护区的淹没面积随主湖水位增加呈指数上升(y=0.196e0.156x，R2=0.955，F=148.85，p＜0.001)，在主湖水位低于12m时，淹没面积的变化幅度很小。 (6)基于鄱阳湖湿地现状及变化趋势的研究，开展了“一切照常”和“调控水位”两种情景对鄱阳湖湿地植被、水鸟及其栖息地的未来趋势分析。认为“一切照常”情景下湿地，特别是湿地植被的退化态势已经呈现，而“调控水位”情景将抬升冬季水位，导致水位波动更趋于稳定，湿地生态系统更趋向于人工湿地。而湿生植被短期内难以适应水位的变化、部分水鸟栖息地被淹没以及对小型鸻鹬类获取食物的难度增加等风险均需要考虑。本研究认为自然和人为条件的干扰决定了鄱阳湖湿地的水文过程。在自然条件下，水位的季节性波动，具有枯-涨-丰-退的水文节律。而水位的管理，特别是完全隔离的子湖泊，改变了水文原有的干湿交替过程。水位的差异导致了水鸟食物资源丰富度和湿地景观格局的改变，从而对水鸟种群丰度和多样性产生影响。 本研究将野外调查与3S技术充分结合，并将改进的植被指数，绿度指数(GreenWave Index)用于水位-水鸟-湿地植被-栖息地与之间的关系研究，同时通过广义线性混合模型(GLMM)和栖息地多样性指数(Habitat Diversity Index)等定量化评估了水文条件变化对水鸟分布的影响。
NETL
