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近日，中国科学院水生生物研究所关于各类水生态治理工程如何在大的空间格局和较长时间尺度上联合作用并减缓城市化对水生态系统影响的论文“Mitigation of urbanization effects on aquatic ecosystems by synchronous ecological restoration”在水环境经典期刊《Water Research》上发表（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313542100782X或可点击左下“阅读原文”）。 由于快速的经济发展和城市化等人类活动持续加剧自然生态系统的破坏和生物多样性的丧失，为了解决经济发展和生态环境破坏之间的矛盾，生态治理/恢复工程已在很多国家得到较高程度的重视和推广。然而，经济发展一定要以生态环境破坏为代价吗？人类社会经济发展和自然生态如何取得平衡呢？为了回答这些疑问，中国科学院水生生物研究所的研究人员选取宜兴市作为典型区域，通过收集2007-2017年宜兴市实施和维护的水生态治理工程相关信息、土地利用数据及野外采样调查的水质、底栖动物数据，研究了城市化进程、不同类型水生态治理工程、水质和底栖动物多样性三者之间的量化相互作用关系（图1）。
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图1 研究区域野外采样点及治理工程分布点位。① 宜兴市2002-2018年各类GDP增长情况；② 移动窗格法图解：正方形方格(250 x 250 m) 作为半径6 km的移动窗格的质心，每个移动窗格包含至少3个野外采样点位和9个水生态治理工程点位。计算每个移动窗格各类指标2007-2017年的响应系数，包括：工程指标（求和）、水质及底栖动物指标（平均值）和城市化进程指标（不透水表面积指数）
研究发现，尽管2007到2017年间宜兴城市化和GDP增速明显，水质的改善和不同类型的治理工程之间存在不同且和投资量不一定成正比的相关关系（图2）；但由于大量不同类型水生态治理工程的实施，河网水体中的氨氮、总氮、总磷及大型底栖动物多样性均有显著提升(图3，图4)。 由于治理前所处的生态系统基础状态不同以及生物再定殖需要更久的时间，结果显示生物指标对水生态治理的响应似乎滞后于非生物指标。这些研究结果对于深入认识生物及非生物指标对不同类型的水生态治理工程的响应力度，理解不同类型水生态治理工程所发挥的不同作用具有重要意义，同时对指导水生态治理工程类型分配及投资管理等方面具有重要参考价值。
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图2 不同类型治理工程投资量和根据具体工程量计算所得的营养盐去除量之间的关系（a-f），箱线图显示投资量和污染物去除量的分布；不同水质指标对不同类型水生态治理工程的响应关系（g-l）。投资的原始单位是105元，营养盐去除量的原始单位是104 t/a，这里均用log10进行了转换。
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图3 营养盐（-ln(2017/2007)）及底栖动物群落相关指数（ln(2017/2007)）的响应系数（a，b）；底栖动物2007和2017年β多样性相异指数（βSOR）、周转（βSIM）和嵌套部分（βSNE）分布图（c）。
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图4 不透水表面积指数、不同类型工程投资量和营养盐降低速率之间的相互作用关系。投资单位105元，营养盐去除量的原始单位104 t/a，log10转换。
该研究得到了国家水污染控制专项、国家自然科学基金项目、中国科学院国际合作项目、国家留学基金委等的资助。研究工作由中国科学院水生生物研究所、中国环境科学研究院、华中农业大学、英国利兹大学、日本北海道大学等单位合作完成。水生所生态化学计量学学科组符鸿博士研究生是第一作者，徐军研究员等为通讯作者。
本文来源：中国科学院水生生物研究所
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