背景介绍
流域，作为山水林田湖草沙（生命共同体）的复杂耦合动态系统，各土地系统不同时空尺度的非线性突变和复杂不确定性，成为流域适应性管理和全域治理的“棘手问题”。
在自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室，苹果化肥农药减施增效环境效应综合评价与模式优选国家重点研发计划课题和北京市相关项目等多年资助下，基于团队在北京流域和土地系统状态诊断方法研究基础上，采用自适应循环状态空间组织和架构不同流域点位水（流动）时空非线性的演变特征，引入三种韧性能力的稳态转换理论过程，提出流域水环境韧性风险的理论假设和诊断依据，并在五龙河流域开展流域水环境健康诊断与韧性识别的研究。该研究有效揭示了流域水文波动的复杂性及其多重环境因素的影响，为后续流域层级嵌套空间下水土状态空间耦合整体性健康评估提供理论支撑，后续将服务于基于流域健康的早期预警、监测与适应性治理。
三种韧性能力及流域水质动态响应
主要内容
本研究进一步延伸了生态系统的临界点、韧性等概念（Holling, 1973; Dakos et al., 2019; Hillebrand et al., 2020），根据水质信号的波动响应特征与稳态转换理论过程，将韧性能力表达为稳定性（Robustness）、适应性（Adaptability）和可转换性（Transformability）。利用7项水质指标，基于BFAST算法、连续小波变换、小波相干分析等多种时频分析方法。结合流域水环境韧性风险的理论假设与诊断准则，构建了以识别水质的关键波动期对流域水环境进行韧性风险诊断的通用系统分析框架。
该框架在五龙河流域的应用，揭示了水质的时频渐进特征及周期波动模式，进一步理解了流域的污染传递过程及驱动机制。不同子流域韧性能力的划分表明了特定空间景观和农业土壤状况的空间异质性。该研究可以有效的评估流域水环境韧性风险，同时在其他流域也具有巨大的应用潜力。为流域生态系统的风险预警，全域综合治理提供了相关理论与技术支撑。
第一作者
李卓，中国农业大学土地资源管理专业博士，主要研究方向是集约农区水土资源可持续利用，在中国农业大学博士研究期间，围绕 “基于地表光谱端元空间的耕地土壤健康诊断”的研究主题，先后在Global Environmental Change, Journal of Environment Management, Environmental Research Letter，Frontiers in Environmental Science，农业工程学报，农业机械学报，生态学报，农业环境科技学报，中国农业大学学报等国内外期刊参与并发表文章数十篇，目前继续在中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队开展博士后研究工作。
相关成果：
[1] Zhuo Li, Linlin Wang, Fei Lun, Qiyuan Hu, Yueqing Xu, & Danfeng Sun. A framework to identify critical dynamics of water quality for diagnosing river basin ecosystem resilience and management. 2023.
Environmental Research Letters.
https://doi.org/10.1088/1748-9326/acbc8e.
[2] Minxuan Sun, Linjun Yu, Ping Zhang, Qiangqiang Sun, Xin Jiao, Danfeng Sun, Fei Lun. Coastal water bathymetry for critical zone management using regression tree models from Gaofen-6 imagery. Ocean & Coastal Management, 2021, 204: 105522.
https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2021.105522
[3]张微微,李红,孙丹峰,周连第.怀柔水库上游农业氮磷污染负荷变化[J].农业工程学报,2013,29(24):124-131.
[4]张微微,李红,孙丹峰,周连第.密云水库上游白河磷浓度时间序列的傅立叶与小波分析[J].中国农业科学,2011,44(10):2060-2069.
[5]张微微,孙丹峰,李红,周连第.北京密云水库流域1980-2003年地表水质评价[J].
环境科学,2010,31(07):1483-1491.DOI:10.13227/j.hjkx.2010.07.011.
[6]杜为静,李淑敏,李红,孙丹峰,周连第.汉石桥湿地水质参数光谱分析与遥感反演[J].光谱学与光谱分析,2010,30(03):757-761.
本期编辑：胡起源
统筹策划：孙丹峰
