洪泛濕地作為陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，依托周期性水文波動與水陸物質(zhì)能量交換，塑造出兼具多樣性、連通性與穩(wěn)定性的獨特生境，為各類生物提供適宜的生存繁衍空間，是維系區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡的核心生境載體。受不同強度洪水脈沖的影響，洪泛濕地的生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的時空變異性。洪水沖刷河床并侵蝕河道植被，從而增強河床復(fù)雜性和水文地貌多樣性，并改變橫向連通性。同時，橫向水文連通性促進了河流與洪泛濕地之間大量水、沉積物和營養(yǎng)物質(zhì)的交換。不同強度的洪水脈沖塑造了變化的水深和流速等關(guān)鍵水動力條件，從而塑造了包括魚類、水鳥和底棲動物在內(nèi)的生物的適宜棲息地。洪水脈沖對洪泛濕地水文連通性和生物多樣性變化的影響無法用單一梯度充分表示。以往研究表明，洪水脈沖可通過改變流速和水深等特定水動力參數(shù)來驅(qū)動水文連通性的時空變化，從而直接或間接地調(diào)節(jié)魚類和水鳥等關(guān)鍵生物群落的分布和多樣性。然而，不同洪水脈沖強度對洪泛濕地水文連通性和生境的影響卻缺乏定量性的研究。
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究人員以烏蘇里江干流典型洪泛濕地為研究區(qū)，通過野外監(jiān)測、二維水動力模型和地統(tǒng)計連通性函數(shù)等方法，定量性的評估了不同洪水脈沖強度對洪泛濕地水文連通性和生境的影響。研究結(jié)果表明：（1）總體連通性（TC）、一般連通性（GC）和有效連通性（EC）均隨洪水脈沖強度的增強而增加，其中有效連通性的動態(tài)變化最為顯著；（2）不同類型的洪水脈沖引起的復(fù)雜水動力變化會導(dǎo)致洪泛區(qū)濕地橫向水文連通性的非線性改變，即橫向水文連通性的增長率存在階段性差異；（3）水鳥適應(yīng)低洪水脈沖條件（50%≤?P?≤100%）。魚類和浮游植物可在高洪水脈沖條件（1%≤?P?<2%）下生存。底棲生物適應(yīng)中等洪水脈沖條件（10%≤?P<20%）。此外，高洪水脈沖條件下更容易發(fā)生泥沙懸浮。這些發(fā)現(xiàn)有助于洪泛濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和河流水文連通性的改善。
未來的研究應(yīng)納入更詳細的植被和泥沙輸移數(shù)據(jù)，并考慮整合地下水模型，以提高復(fù)雜洪泛區(qū)系統(tǒng)中連通性模擬的可靠性。鑒于洪泛區(qū)水文系統(tǒng)的復(fù)雜性和洪水脈沖的頻繁發(fā)生，必須通過全面考慮影響水文連通性的關(guān)鍵因素，建立一個綜合的水文連通性評估框架。
連通性函數(shù)計算示意圖
該研究發(fā)表在生態(tài)水文學(xué)領(lǐng)域期刊《Ecohydrology》上，由東北地理所齊鵬副研究員（第1作者）、聯(lián)合培養(yǎng)碩士穆家徐（共同通訊作者）和武海濤研究員（共同通訊作者）、劉強副教授（北京師范大學(xué)）、陳立文講師（吉林建筑大學(xué)）、袁宇翔副研究員和章光新研究員共同完成。研究得到國家重點研發(fā)計劃項目資助。
