三峡水库初期蓄水对消落带植被及物种多样性的影响

通过对173 m蓄水后三峡水库消落带内植物群落的调查,运用CCA法对消落带植物群落进行排序,研究了消落带植物群落特征和物种多样性格局,分析了消落带植被的变化及其环境解释。结果表明:三峡库区消落带共记录58科175种植物。狗尾草、马唐、小蓬草、狼杷草、稗、酸模叶蓼、苍耳、双穗雀稗、狗牙根等为优势种。一年生植物为消落带优势生活型。共记录54个群落类型,其中灌丛群落5个,草本植物群落49个。CCA排序表明,三峡水库消落带植物主要分布在坡度平缓、底质较细、高程较高的消落带上部区域。在消落带内,物种多样性和一年生植物比例随高程上升而增加。消落带植物组成特征和物种多样性格局与水淹干扰强度在空间上的变化一致。长期的冬季水淹、剧烈的水位变动以及退水季节的高温伏旱等环境因素是影响消落带植被组成的重要因素。     

滇中地区4种典型次生林群落结构和物种多样性研究

以滇中地区主要的4种次生林(华山松林、云南松林、针阔混交林和阔叶林)为研究对象,通过样方调查,分析了群落结构特征和群落多样性。结果表明:各次生林群落优势种及其重要值(IV)分别为华山松林(华山松,89. 96)、云南松林(云南松,81. 64)、针阔混交林(云南松,34. 61;滇石栎,31. 03)、滇石栎(65. 03),以华山松林最为单优。各次生林群落分层物种丰富度指数和Shannon Wiener物种多样性指数均表现为灌木层草本层乔木层;华山松林、云南松林和针阔混交林分层物种Simpson优势度指数、Gini均匀度指数、Pielou均匀度指数均表现为草本层灌木层乔木层,阔叶林表现为灌木层草本层乔木层。针阔混交林的群落总体物种多样性最高,华山松林最低。     

雾灵山低山区油松林物种多样性初探

文章以河北省兴隆县雾灵山低山地区人工油松林为研究对象,采用植物群落样地调查法,对不同郁闭度的人工油松林样地灌木层和草本层群落的种类组成状况进行了观察和调查,并通过总优势度、Simpson指数、种间相遇概率等指标来探讨不同郁闭度下的油松林植物群落的物种多样性特点,以分析油松林郁闭度对其林下群落结构和物种丰富度的影响。结果表明在油松的郁闭作用下,林下灌木层植物密集,种类丰富,物种多样性高,而草本层植物稀疏,种类贫乏,物种多样性低;随着油松郁闭度的增加,灌木层物种多样性升高,草本层物种多样性有降低的趋势。     

长白山林区刺五加开发的生态影响

文章通过对长白山林区的刺五加开采情况的野外调查,采用样带网格调查方法与对比分析方法,分析了刺五加开发对生态系统的主要影响,结果表明：（1）刺五加的开发对草本层和灌木层的物种丰富度都有影响;草本层物种丰富度,开发程度适中时最大,开发过度时最小,影响显著;而对灌木层的物种丰富度影响不显著。（2）刺五加的开发对草本层和灌木层的α多样性指数影响都不显著。（3）刺五加的开发对草本层和刺五加的生物量都有影响;草本层的生物量随开发程度的增大而减小,影响不显著;刺五加的生物量在开发中度时最大,开发重度时最小,影响显著。本研究在一定程度上可以为合理开发和保护刺五加提供理论依据。     

季节性温度升高对落干期消落带土壤氮矿化影响

为揭示季节性温度升高对消落带落干期土壤氮矿化的影响,分别采集三峡支流澎溪河消落带上游和下游两个水文断面,155 m(低)、165 m(中)和175 m(高)这3个水位高程表层土壤,结合落干期气温变化特点,在25℃和35℃两个温度下进行恒温培养.结果表明,消落带土壤总氮和硝态氮在上游断面和高水位高程含量更高,而下游和低水位高程含量更低,铵态氮分布与其相反.硝态氮是无机氮的主要存在形式,占无机氮的57.4%~84.7%.相同培养温度下,氨化、硝化、净氮矿化速率均表现为随水位高程增加,随流域断面由下至上而显著增加(P0.05);总体上,在水位高程和流域断面上均表现为:温度升高使硝化速率和净氮矿化速率显著增加(P0.05),而对土壤氨化速率无显著影响(P0.05).     

三峡库区退耕还林后植物多样性研究

通过对三峡库区不同退耕还林阶段的植物群落调查,结果表明退耕还林后植物群落演替基本沿着:农田杂草→草地→灌木林地→天然次生乔木林的方向而发展.但由于退耕还林阶段受环境因素或干扰状况对群落植物多样性的影响,加上退耕还林中树种较为单一,退耕还林后群落的物种丰富度和物种多样性没有得到提高.通过对处于相同退耕还林阶段的不同植物群落类型的调查,以及对同一群落类型中具有不同群落结构的植物物种组成情况的调查发现,在植物群落内部,群落组成中的不同生活型的物种多样性表现为草本层＞灌木层＞乔木层.从优势种来看,乔木层主要为马尾松和柏木;灌层中为火棘、栓皮栎、山莓、黄构皮等;草本层中主要为白茅、茅叶荩草、白喜草、竹枝细柄草、渐尖毛蕨、日本金粉蕨、过路黄等.退耕还林10年后发育形成的密林中,乔木物种数目较多,多样性指数最大.     

水位波动和植被恢复对三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构的交互影响

水库消落带是典型的生态脆弱敏感区.水位波动是影响消落带土壤环境的主要因素,植被恢复是消落带土壤保育的重要手段.然而,在水库消落带中,水位波动和植被恢复对土壤微生物群落结构的交互影响尚不清楚.为此,选取三峡水库消落带中不同水位高程的撂荒草地和人工林地为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术探究土壤原核微生物群落组成和多样性,并探讨驱动土壤原核微生物群落结构的主要环境因子.结果表明,消落带的低水位高程中土壤原核微生物α多样性最高,其中163 m高程的Pielou_e指数、Shannon指数和Simpson指数显著高于168 m高程,Chao1指数和Shannon指数显著高于173 m高程.但撂荒草地和人工林地的土壤菌群α多样性并无显著差异.同时,水位波动和植被恢复均对土壤原核微生物的群落组成产生显著影响,不同样地中生物标志物类别具有明显差异.值得注意的是,植被恢复模式差异对土壤原核微生物群落结构的影响强于水位波动.此外,层次分割结果显示土壤pH是三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构变化的主要驱动因子.以上结果可深化对水库消落带土壤微生物群落结构的认识,并为水库消落带生态系统的恢复重建提供科学参考.     

长白山毛赤杨和白桦/沼泽交错带植物多样性分布格局

采用样带网格调查方法和香农-威纳多样性指数分析方法,研究长白山毛赤杨、白桦/沼泽交错带和干扰白桦/沼泽交错带植物多样性水平分布和垂直分布格局。结果表明:①毛赤杨、白桦/沼泽交错群落植物多样性随着交错区环境梯度变化呈现出凸型水平分布格局,其植物多样性指数为相应地段森林群落的1.5倍,沼泽群落的2～3倍。干扰白桦/沼泽交错群落植物多样性随着交错区环境梯度变化呈现出凹型水平分布格局,其植物多样性指数仅相当于相应地段沼泽群落或森林群落的80%左右,仅为毛赤杨、白桦/沼泽交错群落的70%;②毛赤杨、白桦/沼泽交错群落植物多样性呈现“金字塔型”垂直分布格局,其垂直分布格局是草本层(5):灌木层(3):乔木层(1)。而干扰白桦/沼泽交错群落植物多样性垂直分布格局为草本层(5):灌木层(0.4):乔木层(1),并未呈现典型“金字塔型”分布。因此,人为经营活动不仅降低了森林/沼泽交错带植物多样性水平,也改变了其分布格局。     

三峡库区澎溪河不同高程消落带土壤磷形态及磷酸酶活性分布特征

磷酸酶可将有机磷矿化为无机磷,对土壤有机磷转化具有重要作用,然而目前鲜见关于三峡库区消落带土壤磷酸酶及其与磷形态转化的相关报道.研究澎溪河流域落干期不同高程消落带土壤磷形态及磷酸酶活性的分布特征,分析了磷酸酶活性与磷形态之间的相关性及其对磷形态的影响.结果表明,不同高程消落带土壤的H₂ O-P_i、NaHCO₃-P_i和NaOH-P_i含量均高于岸边土壤,生物可酶解磷含量和NaOH-P_o含量随高程增加而升高.冗余分析显示有机质和无定形铁锰含量是影响不同高程土壤有机磷形态的主要原因.消落带土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、磷酸二酯酶（以p-NP计）和植酸酶（以P计）活性均值分别为1.40、2.60、0.44和11.43 μmol ·（g ·h）^-1,且消落带土壤各磷酸酶活性随高程增加而增大,植物量和微生物量差异是导致消落带磷酸酶活性空间分布差异的重要原因.整体上消落带土壤磷酸酶活性与各有机磷形态含量呈显著正相关,而与生物可利用磷含量呈负相关.较高高程消落带土壤磷酸酶活性较高而生物可利用磷含量较低,在淹水初期磷酸酶介导的矿化有机磷为无机磷速率相对较高,向上覆水体释放磷的风险也较大.研究成果有助于全面理解三峡库区消落带土壤磷的地球化学循环.     

山地河流水电开发对河岸带植物群落特征的影响

为充分了解水电开发对山地河流河岸带植物群落特征的影响,于2014年采用植被常规调查方法,在九龙江源头河流地村溪依次设置RS(源头)、PL(皮寮)、HKU和HKD(环坑水坝上游和下游)、GXU和GXD(高厦水坝上游和下游)6个样地,分析其物种多样性、相似性等的变化特征. 结果表明:①水坝建成后,水坝上游和下游流速、水位及河宽存在显著差异(P<0.05). ②沿河流纵向的自由流动河段,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均随与源头距离的增加而增大,分别由0.30±0.24、0.22±0.17增至0.87±0.20、0.38±0.03;Simpson优势度指数随与源头距离的增加而减小,HKU样地Simpson优势度最低,仅为0.20±0.10;受水电开发影响河段,水坝上游样地的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均高于水坝下游样地,而Simpson优势度低于水坝下游样地. ③沿河流横向,河岸带不同断面植物群落多样性都符合中度干扰假说,水坝建设对河流横向物种多样性的影响不显著;Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数变化总体上变化趋势一致,均表现为先升后降. ④相似性分析表明,沿河流纵向,水坝上、下游样地间物种相似性相对较高,不同组样地之间高地物种相似性最高的是HKU-HKD(0.270 3),河岸带物种相似性最高的是RS-PL(0.612 2);沿河流横向,HKU(0.392 9)、HKD(0.372 5)和GXD(0.348 8)样地的高地-河岸带物种相似性相对较高,GXU(0.173 9)样地的高地-河岸带物种相似性最低,表明水电开发导致水坝下游河岸带植物主要来源于本地种子库而非区域种子库. 结果显示,水电开发是造成河岸带植物群落发生变化的主导因子,导致水坝下游河岸带和高地物种组成趋向同质化,土地利用格局、河岸带及周围的人类干扰同样会影响河岸带植物群落的多样性和相似性.      

三峡水库干流沉积物及消落带土壤磷形态及其分布特征

三峡水库完全运行后,水文节律发生了变化(水位在145~175 m波动),沉积物和消落带土壤磷的空间分布也有可能发生变化.2016年6月采集了11个样点的沉积物及消落带样品,利用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对比研究了三峡水库干流表层沉积物及消落带土壤磷形态,分析了磷形态特征及其在横向(沉积物和消落带土壤)和纵向(回水区末端至三峡大坝)的空间分布特征.结果表明,三峡水库回水区末端至三峡坝前,干流沉积物样品总磷(TP)、Na OH-P含量呈增加趋势,HCl-P呈下降趋势,而消落带土壤磷的各形态含量纵向变化规律不明显.沉积物TP、有机磷(OP)、HCl-P和NaOHP均值依次为(859.6±106.8)、(224.6±113.9)、(435.3±77.7)和(101.5±31.6)mg·kg~(-1),均高于消落带土壤含量均值.HCl-P为沉积物和消落带土壤磷的主要形态,占TP的质量分数分别为51.3%和58.2%,Na OH-P占TP的质量分数分别为11.7%和8.1%.与沉积物相比,消落带土壤各形态磷含量变异系数高,具有较高的空间异质性.     

河流水动力条件对大型底栖动物分布影响研究进展

大型底栖无脊椎动物(简称"底栖动物")是河流生态系统重要的生物类群,其组成与分布受河流水动力条件影响显著.对世界范围内不同气候带的7条大型河流的研究发现,底栖动物在河流纵向上展现出了明显的分布特征:①山区树线以上,粗颗粒有机物有限,直接收集者占绝对优势,其中流速大的河段以适应流水的摇蚊幼虫为主,流速低的河段以寡毛类为主.②树线以下的上游河段,充足的凋落物进入河流,流速大的河段以抗冲刷能力强的水生昆虫(如蜉蝣目)为主,流速低的河段以寡毛类和摇蚊幼虫为主.③中下游河段以及河口地区,河流比降小、水深大、流速小、底质较细,受一定程度的人类活动影响,寡毛类、摇蚊幼虫和软体动物等较为常见,其中寡毛类和软体动物主要栖息在淤泥底质中,摇蚊幼虫在沙质河中更为常见.底栖动物的物种数量及组成与底质的稳定性、河流含沙量、降水量等因素相关.水动力条件中的底质、含沙量及流速对底栖动物的影响最为显著:①底栖动物物种数随着底质粒径和稳定性的降低而减少,在卵石底质中达到最大值.②含沙量增加导致底栖动物的物种数和密度显著下降.③汛期水动力条件的改变直接导致底栖动物密度和优势种变化,汛期过后则优势种恢复,密度达到年内最大值.研究推测气候通过影响底栖动物食物网来影响其密度,而不是种类.建议今后增强气候变化对底栖动物食物网及密度综合影响的研究.     

三峡入库河流大宁河回水区消落带土壤氨氮释放动力学研究

在室内模拟条件下,通过消落带土壤氨氮释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤氨氮释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:(1)一级动力学方程可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品氨氮释放动力学特征,前120分钟为快反应,氨氮释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大氨氮释放量;(2)土壤样品释放动力学特征与总氮、总磷呈现较好的相关性,与有机质、样品氧化物组成、颗粒组成理化指标相关性较弱;(3)土壤样品释放动力学特征与可转化态氮呈现极显著正相关关系,与非可转化态氮的相关性较弱,这说明样品中氨氮的释放量主要受其可转化态氮含量控制。研究结果可为三峡库区支流大宁河回水区富营养化治理提供参考和理论依据。     

三峡库区消落带生态环境问题探讨

三峡工程的竣工,在库区两岸形成了垂直高差达30m的涨落地带,称之为消落带,对水库的实际运行影响深远。通过对这片区域特点和现状的研究,总结了当前三峡库区消落带出现的各种环境问题,如生态破坏、环境污染、景观影响、疾病问题、地质灾害等。针对各类环境问题的出现,提出了生态恢复、污染预防与治理、合理规划管理、出台相应政策等解决方法和控制措施,以期实现库区消落带的保护和充分利用,为库区社会、经济、环境的可持续发展提供参考。     

三峡工程三期蓄水初期长江口水域春季浮游动物群落特征及其与环境的关系

三峡工程于2010年10月26日达到三期正常蓄水位,为了研究三期蓄水后初期长江口的生态环境特征,于2011年4月对长江口水域24个站位进行了浮游动物的采集,分析了其种类、丰度、优势种及其与环境的关系.结果表明,调查海域共发现浮游动物97种(含20种浮游幼体),其中,桡足类33种,水母类13种,介形类5种,毛颚类5种,还有一些其它浮游种类.夜光虫和中华哲水蚤是该水域的绝对优势种.根据各站位浮游动物种类组成及其丰度,采用聚类分析法将该水域的浮游动物分为4组群落区域:外海高盐区、冲淡水和外海水混合区、长江口南支附近、长江口北支附近.物种丰度和多样性在空间分布上呈相反的趋势,在长江冲淡水和外海水的混合水域丰度最高,多样性指数最低.物种与环境的CCA(典范对应分析)显示,影响长江口春季浮游动物群落结构的主要环境因子为盐度、营养盐和水温.     

河水-地下水侧向交互带地球化学特征:以重庆市马鞍溪为例

河水-地下水交互带是河水与地下水相互交换和混合的区域,在河流、地下水生态和水质的保护方面具有重要作用.为了解河水-地下水侧向交互带地球化学特征,以重庆市马鞍溪为研究对象,对河水及交互带的水温、溶解氧(DO)、pH值、电导率(EC)进行自动监测,结合对水样离子浓度和交互带沉积物中元素含量的分析.结果表明,马鞍溪侧向交互带水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型.监测期间交互带受河水入渗影响为主,交互带的缓冲作用使其温度、DO、pH值、EC等指标变异系数较河水低.随距河岸距离的增加,马鞍溪侧向交互带在物理、化学、生物综合作用下形成了迅速进入缺氧状态的氧化还原环境,以及pH值先降低后升高的酸碱环境.在其影响下,K~+、NH_4~+-N、NO_3~-、SO_4~(2-)呈下降趋势,全Mn、EC、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Sr~(2+)等先上升后下降,全Fe、Al~(3+)等呈上升趋势.受河水、地下水长期交互影响,在距河岸约30 cm处的交互带沉积物中元素含量较高,形成独特的水化学梯度.据此可推断出马鞍溪侧向交互带边界可能在距河岸30~50 cm处,其中浅层交互带的边界可能在距河岸10 cm左右的位置.在河水补给地下水过程中,河水-地下水侧向交互带对净化水质有重要作用.     

三峡库区城乡消落带人工植被恢复土壤放线菌多样性特征

为研究人工植被恢复后消落带土壤放线菌群落多样性特征,以三峡库区典型城市消落带重庆江北嘴大剧院消落带和乡村消落带忠县汝溪河流域消落带为研究区域,于2015年6月原位采集0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土壤,利用限制性末端长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)方法,对消落带人工恢复植被土壤不同土层的放线菌群落多样性进行研究.结果发现:(1)三峡库区城乡消落带人工植被恢复后的土壤放线菌多样性有差异,表现为城市消落带土壤放线菌多样性高于乡村消落带土壤(P0.05),特别是在表层土壤.(2)在城乡消落带中,林地土壤放线菌多样性高于草地,且在土层之间放线菌多样性无显著性差异.(3)三峡库区城乡消落带人工植被恢复后的土壤放线菌优势种有差异.(4)冗余分析(redundancy analysis,RDA)和蒙特卡罗置换检验(Monte-Carlo permutation test)表明,城市消落带中含水量、速效氮含量显著影响放线菌群落多样性;乡村消落带中土壤含水量、有机质、速效氮和速效钾含量显著影响放线菌群落多样性.结论表明在消落带人工植被修复后,城市消落带土壤放线菌多样性均高于乡村消落带,这有可能是人为干扰和土壤养分增加所致.     

水位对密云水库消落区土壤磷通量影响的模拟研究

南水北调来水引起的水库水位变化导致消落区幅带变化,这直接会影响土壤中磷的转化及通量.本研究采集了陆相和水相分别离水界面1 m和2 m处的4种土柱样品,分别用来模拟消落区淹水和落干情景.在实验室内逐步模拟水位上升或下降,模拟期为9个月,并在每隔3个月的期间收集样品进行分析测试,以研究土壤中无机磷的转化规律.结果表明,密云水库受人为干扰相对较小,与三峡库区相比消落带土壤中总磷含量偏低.模拟过程中,土壤中的无机磷含量始终占总磷含量的50%以上,即无机磷为主要形态.淹水模拟过程中,不同土柱及不同深度的土壤中铁磷的变化复杂,反映了铁磷的含量易受pH、氧化还原电位、有机质等多因素影响.落干模拟过程中,土壤中铁磷和钙磷的变化最为明显,9个月的模拟期后,铁磷的含量较初始值下降了53%~71%,钙磷在土柱表层样品中的含量逐渐减小,而在中层和下层中的含量有所上升.无论是淹水还是落干过程,离水界面1 m内的陆相和水相消落区土壤中磷的转化最为活跃.在模拟的9个月期间,水库淹水期陆相1 m内消落带土壤总磷通量为82.3 kg,铁磷通量为-30.7 kg,铝磷通量为-44.8 kg,钙磷通量为222.6 kg,总无机磷通量为126.5 kg,即消落带土壤中铁磷和铝磷有所释放或转化,而钙磷、总无机磷和总磷皆有所增加.     

三峡库区城市江段总体水环境质量综合评价

根据对1999年长江三峡库区10个主要城市江段的12个监测断面(不考虑大肠菌群时为16个断面)的水质监测结果,采用综合污染指数法(P值法)对各监测断面、城市江段以及库区总体水环境质量进行了综合评价.结果表明,库区水质主体上是属于轻度污染,少数水域属于中度污染,个别情况下有重污染;主要污染区域为重庆主城区、长寿、涪陵和万州;主要污染物是大肠菌群、TP、非离子氨和石油类.