河流水质受到周围不同类型景观格局（组成和配置）的综合影响。景观组成主要影响污染物的产生以及其初始进入水体的数量和类型，而景观配置则主要影响污染物的传输路径、拦截及净化过程。然而，在不同空间（子流域和100米缓冲区）和季节（汛期和非汛期）尺度下，具体哪些景观类型驱动河流水质的变化仍有待深入研究。为此，本研究以中国云南省洱海流域的凤羽河小流域为研究区，利用2018年至2021年逐月水质数据，结合生物群落-环境匹配分析（Bioenv）、多元线性回归（MLR）、冗余分析（RDA）和方差分解分析（VPA），定量评估景观组成和配置对河流水质的交互和独立影响。
图1 不同空间和季节尺度下子景观组成和配置对河流水质的交互和独立影响
研究结果显示，景观组成和配置的交互作用对河岸缓冲区尺度的季节变化敏感（27.66% - 48.73%），且在非汛期的交互作用强于汛期（图1）。这是因为在该尺度上，以农田和建设用地等“源”景观类型为主导，景观类型相对较少，导致景观格局对水质的调节作用更容易受到汛期大量降水的削弱，因此非汛期中两者的交互作用更为显著。相反，在子流域尺度上，交互作用保持相对稳定（38.22% - 40.51%），这是由于该尺度下流经的景观类型更加多样，汇流范围更广，景观格局对河流水质的调节作用更强。此外，景观配置在大多数时空尺度上对水质变化的独立贡献率较高，而景观组成对水质变化的独立贡献率仅在非汛期缓冲区尺度上高于景观配置（图1）。建设用地和香农多样性指数（SHDI）分别是景观组成和配置中对水质变化起关键作用的景观指标（图2）。
图2. 不同时空尺度下水质参数(蓝色箭头)与关键景观格局指标(红色箭头)的相关性
本研究量化了景观组成和配置对河流水质的季节和空间尺度效应，有利于识别和管理在不同时空条件下驱动水质变化的关键景观类型及其具体景观指标，从而有助于加强水质保护工作。此外，本研究采用的Bioenv分析能够快速消除景观指标之间的空间自相关性，可为后续相关研究中核心景观指标的识别和选择提供参考。
该研究成果以“Interactive impact of landscape composition and configuration on river water quality under different spatial and seasonal scales”为题，近期在线发表在国际学术期刊《Science of the Total Environment》（IF 8.2），中国农业科学院农业资源与农业区划研究所硕士研究生裴玮为第一作者，雷秋良研究员和杜新忠研究员为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（U20A20114，42107076）、现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-01-33）以及中国农业科学院农业科技创新计划的资助。
【引文方式及原文链接】
Wei Pei, Qiyu Xu, Qiuliang Lei*, Xinzhong Du **, Jiafa Luo, Weiwen Qiu, Miaoying An, Tianpeng Zhang, Hongbin Liu. Interactive impact of landscape composition and configuration on river water quality under different spatial and seasonal scales. Science of the Total Environment, 2024, 950, 175027.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175027
