高寒湿地水体溶解性碳氮磷对水位变化的响应

以地处青藏高原东缘的若尔盖高寒湿地为研究对象,采用"中型试验生态系"进行水位调控,研究不同水位处理(WN,恒定水位;WD,波动水位)对水体中溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)以及溶解态磷(DTP)的影响。结果表明:(1)高寒湿地水体中的DOC与水位下降深度间存在显著正相关关系,水位下降降低了水体DOC含量,DOC的含量从WN处理的23.27 mg/L下降到WD处理的14.87 mg/L;(2)高寒湿地水体中总可溶性氮(TDN)和DON受水位变化影响显著,二者与水位下降深度有显著指数相关关系,TDN和DON均随水位下降深度的增加而增加;(3)若尔盖高寒湿地水体中磷素含量低,平均仅为0.02 mg/L,DTP与水位变化没有显著相关性,表明磷素含量不易受到水位变化的影响。     

小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系

以小浪底水库下游武陟湿地为研究区,综合运用数理统计、水文地球化学和同位素技术相结合的方法,研究了小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系.结果表明,小浪底水库调水调沙期间下游水体阳离子以Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主.调水调沙初期河水水化学类型为HCO₃-Na·Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg·Na型;调水调沙中期和末期河水均为HCO₃·SO₄-Na·Mg型,地下水均为HCO₃-Na·Mg型.水库水沙调控过程中,水体的水化学组分从受碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的共同作用过渡到以碳酸盐岩溶解为主.随着调水调沙的进行,河水与近岸带地下水的氢氧同位素组成逐渐富集,表明河水来源于上游水库表层水和大气降水,地下水则受到河水与大气降水的共同补给.在上游来水与水文地质条件等因素影响下,滨河湿地地下水与河水之间的转化主要发生在近岸带（距离河岸0~100 m内）,表现为河水补给地下水,随着调水调沙的进行,河水对地下水的补给增强.     

河岸带地下水理化指标变化及与洪水的响应关系研究

河岸带地下水和河水存在复杂的交互作用,地下水和地表水存在明显的补排关系,洪水事件是影响河岸带地下水水质波动的重要水文过程.以黄河湿地国家级自然保护区孟津湿地为对象,通过河岸带地下理化指标(特别是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了河岸带地下水水质与洪水的响应关系.结果表明,受河流与荷塘蓄水的影响,地下水温度...     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

纳帕海湖滨草甸湿地土壤氮动态对水文周期变化的响应

对滇西北高原纳帕海国际重要湿地湖滨草甸土壤氮动态进行了为期2 a的定位监测,分析了水文周期对草甸土壤氮转化过程的驱动规律.结果表明,湖滨草甸湿地表现出以土壤干湿交替为主的水文周期变化特征.水文周期对0~20 cm表层土壤全氮赋存有显著影响,表层土壤全氮含量变幅为0.96~1.30 g/kg,呈不规则"W"型变化模式,在雨季表层土壤全氮与水位波动趋势一致.旱季地下水位较低时,草甸土壤有机氮矿化作用强烈,土壤水解氮含量相对较高.在雨季草甸土壤水解氮含量与水位波动趋势相反,8月湖水退落土壤水解氮含量最高,0~20 cm和20~40 cm土层分别为222.19 mg/kg和47.41 mg/kg,湖水再次上涨土壤中水解氮含量下降幅度分别为42%和48%,表明雨季后期水位波动加速了土壤水解氮向湿地水体中的运移速率,增加了湿地水体氮营养负荷.     

氮添加和地下水位交互作用对通江湖泊湿生植物陌上菅生长的影响

研究地下水位变化和氮沉降对植物功能性状的影响,有助于揭示植物对环境变化的响应和适应规律.采用原位试验的方法,选择不同地下水位梯度〔低水位（-75 cm）、中水位（-69 cm）、高水位（-39 cm）〕和氮添加〔缺氮处理（430 g/m2）、空白对照（0 g/m2）、低氮（4.32 g/m2）、中氮（8.64 g/m2）、高氮（17.28 g/m2）〕（其中缺氮处理添加量以碳元素含量计,其余处理以氮元素含量计）,研究升金湖消落带湿地物种丰富度、陌上菅（Carex thunbergii）地上生物量和根系形态学指标对地下水位和氮添加的响应.结果表明:①双因素方差分析显示,地下水位主要影响物种丰富度、陌上菅地上生物量和根系形态学指标;氮添加主要影响土壤养分含量和陌上菅比根长、根比表面积及根组织密度;地下水位和氮添加的交互作用对陌上菅比根长和根平均直径影响显著（P < 0.05）;相对而言,水位对陌上菅的影响大于氮添加.②地下水位对陌上菅地上生物量和根系形态学指标有显著影响.地下水位升高会降低陌上菅地上生物量、根系比根长和根组织密度,同时增加其根平均直径和根比表面积,且不同处理间差异显著（P < 0.05）.在空白对照处理下,相比于低水位,高水位下陌上菅地上生物量、比根长和根组织密度分别降低了97.6%、46.1%、86.1%,根平均直径和根比表面积分别增加了326.1%、198.5%.③氮添加主要影响陌上菅根系形态学指标.随着施氮水平的增加,陌上菅比根长和根比表面积呈现先减后增的趋势,根组织密度呈现先增后减的趋势.在高水位条件下,相比于空白对照,低氮处理下陌上菅比根长和根比表面积分别减少了36.1%、41.8%,陌上菅根组织密度增加了182.4%,且差异显著（P < 0.05）.研究显示,地下水位升高与氮添加对陌上菅地上生物量和陌上菅比根长的影响呈相互抵消的态势,这体现了土壤水分增加对陌上菅生长的胁迫作用;水位升高和氮添加对根比表面积和根组织密度的影响表现为协同效应,揭示了在水位胁迫条件下陌上菅对养分获取策略的变化.      

水位波动对水平潜流人工湿地脱氮效果的影响

通过构建水平潜流人工湿地模拟装置,设置水位变幅0,3,6,9cm/d的4组湿地系统CW1、CW2、CW3、CW4,探讨水位变化对湿地脱氮效果的影响规律.结果表明:水位变化确能通过改善湿地理化环境和硝化反硝化强度最终提高湿地脱氮效果.4种不同水位变动幅度下,DO平均质量浓度依次为(0.99±0.20),(1.14±0.19),(1.30±0.27),(1.34±0.27)mg/L,差异性显著(P0.05),且随水位变动幅度增大而升高.微生物的硝化强度表征值与DO浓度差异性规律一致,且其随湿地沿程逐渐减小,沿深度方向则是湿地上层大于下层;反硝化强度表征值则随水位变动幅度增大而减小,其随湿地沿程先增大后减小.TN平均去除率依次为(89.04±0.80)%、(91.04±1.14)%、(93.94±1.23)%、(91.45±1.11)%,其中CW3系统去除率最高且与其他3组显著差异(P0.05).CW3和CW4系统对NH+4-N去除效果较好且差异性不显著,其去除率分别为(93.79±1.19)%、(95.30±1.09)%.     

玛纳斯河谷水源地植被生态水位区间研究

干旱半干旱地区地下水对植被生长起着至关重要的作用,科学定量植被生长和地下水位埋深的依存关系对干旱区生态维护与修复意义重大。结合野外植被样方调查,采用高斯模型对玛纳斯河谷水源地区域植被特征与地下水埋深间的关系进行了分析,对研究植被生态水位区间的确定进行了探讨。研究结果表明,玛纳斯河谷水源地植被沿河谷洼地向东西两侧阶地呈显著的垂直地带性分布;各种植被多度与地下水埋深间的关系符合高斯分布,灌、草群落对地下水位埋深的响应有显著区别;地下水埋深在1~4 m最适宜灌木植被生长,其限制水位为5.5 m;地下水位埋深在0.5~1.5 m时最适宜草本植物生长,其限制水位为2.5 m。研究区总体的植被生态适宜水位区间为1.0~5.5 m,生态警戒水位为5.5 m,生态水位下限为9 m。     

三江平原典型区地下水铁的动态变化

为揭示地下水铁的时间变异规律和影响机制,对三江平原典型区不同深度的地下水水位和铁开展了动态监测,分析了总铁含量和形态的季节变化特征及其与地下水位波动的关系。结果表明:地下水为中性偏弱酸、强还原性环境,铁在浅层和中层富集。地下水铁的动态变化和水位关系密切,随着地下水位的上升、下降,总铁含量和Fe2+质量浓度也随之增加或降低。浅层地下水对水位变化响应迅速,中层地下水存在滞后。地下水位的季节波动导致含水层氧化还原条件改变,影响了水岩体系中铁的迁移和转化。     

高原湖泊湿地草海沉积物胞外酶与有机碳的时空动态

于2015年3、5~12月每月进行一次采样,对贵州草海不同水位梯度湿地沉积物有机碳含量与胞外酶活性及其环境因子进行了研究.结果表明,草海湿地沉积物有机碳碳含量在243.03~37.35g/kg之间,水位降低湿地退化有机碳含量大幅降低,土壤碳库损失;深水区眼子菜湿地多酚氧化酶(PPO)活性较低,水位降低湿地退化过程中多酚氧化酶活性增加,但是水解酶(蔗糖酶、脲酶和磷酸酶)并未沿着水位的降低而增大;沉积物中PPO活性与有机碳含量极显著负相关,与磷酸酶活性显著负相关,与蔗糖酶、尿酶相关性不显著;植物生物量和土壤理化因子(TN、TP、p H值、SMC)能够很好解释酶活性时空动态.水位降低PPO活性升高是草海湿地沉积物碳库损失的重要机制,但水解酶活性并未随着PPO活性升高而增大,这表明我们的结果与"酶锁"机制假说不完全相符.     

河岸带地下水营养元素和有机质变化及与洪水的响应关系研究

河岸带地下水和河水存在复杂的交互作用,地下水和地表水存在明显的补排关系,洪水事件是影响河岸带地下水水质波动的重要水文过程. 以黄河湿地国家级自然保护区孟津湿地为研究对象,通过河岸带地下水营养元素指标(特别是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了河岸带地下水水质变化及其与洪水的响应关系. 结果表明,河岸滩区的农业开发存在明显的氮、磷下渗流失风险. 临近河岸的农耕旱作区,是河流与人工湿地之间一个特殊的氮污染物控制单元,对地下水和河流之间的氮迁移隔离起着极为重要的作用. 在人工湿地,农家粪作为底肥加入可能是磷下渗流失的重要源头,进入地下水中的磷顺着水力坡度还发生着显著的横向迁移,尤其在调水期横向迁移更加明显. 河岸滩区的开发类型及其耕作制度对地下水的硝氮含量产生重要的影响. 在鱼塘区,常年的土壤厌氧环境加重了氮的下渗迁移和积累;在荷塘区,春夏季节,土壤淹没呈厌氧环境,氮迁移和硝化作用显著,在秋冬季节,土壤呈好氧环境,氮硝化作用显著发生,全年氮达到相对平衡的状态;距离河岸50～200 m之间氮的硝化-反硝化作用强烈,是一个高效的微生物氮净化单元. 人工湿地施用的农家粪是有机物流失的重要源头,河岸滩区土壤质地呈沙性,渗透能力强,土壤保水保肥能力差,在此区进行农业活动,尤其是人工湿地开发中大量施用肥料,容易造成土壤表层有机质和氮磷养分因灌溉而导致的下渗流失,进而污染地下水与河水,较由降雨引起的地表径流流失显得更为突出. 距离河道50～200 m的范围是重要的污染净化单元,为典型的滩区地下水-河流的水陆交错带. 该区域的合理保护,对于保护河流水质和地下水水质十分重要.     

鄱阳湖典型湿地地下水—河湖水转化关系

选取鄱阳湖典型洪泛湿地为研究对象,分析了2018年4~10月降水、湖水、河水和湿地地下水的氢氧同位素变化特征,利用δ¹⁸O~δD关系确定了不同水文时期湿地各类水体的转化关系,并结合同位素端元混合模型估算了不同水源对湿地地下水的贡献分量.结果表明,研究区降雨δ¹⁸O和δD值在6~7月份偏小,其余月份较高,存在明显季节变化和雨量效应.河水、湖水同位素与降水同位素的季节变化规律基本一致,但受蒸发分馏影响,重同位素更为富集,且变化幅度远小于降水同位素.湿地地下水同位素的季节变化较小,δ¹⁸O、δD均值（-5.26‰,-31.1‰）高于大气降水（-6.32‰,-40.1‰）、低于湖水（-3.60‰,-26.4‰）,与河水同位素（-5.09‰,-34.4‰）较为接近,表明湿地地下水受降水、湖水和河水的共同影响.涨水期（4~5月）河水的补给源为降雨和流域内地下径流,湖水主要受河水和降水共同补给,湿地地下水主要受前期降水和河水补给的滞后影响,河水的贡献比重更大.丰水期（6~8月）地下水主要接受湖水和河水共同补给,湖水的补给贡献比例超过50%,退水期（9~10月）湿地地下水向河道和湖泊等地表水体排泄.     

基于土壤渗透系数的吉林省湿地补给地下水功能分析

论文借助经验渗透系数法和价值评估方法,通过对吉林省湿地补给地下水服务价值的科学评估,得出吉林省湿地渗漏补给地下水量和价值量,其中每年补给地下水量约99.71亿m³。不同湿地类每年渗漏补给地下水量大小排序是沼泽湿地（46.40亿m³）>湖泊湿地（26.64亿m³）>人工湿地（21.48亿m³）>河流湿地（5.19亿m³）。而不同湿地类中,以内陆盐沼每年渗漏补给地下水量最大,达到每年18.60亿m³,其次是季节性咸水沼泽,每年为14.93亿m³,而水产养殖场最小,每年仅为0.05亿m³。对于吉林省具有不同渗透系数的湿地,其每年渗漏补给地下水量也不同。总体合计吉林省湿地补给地下水价值为401.83亿元。不同湿地类补给地下水价值排序是沼泽湿地（186.99亿元）>湖泊湿地（107.36亿元）>人工湿地（86.56亿元）>河流湿地（20.92亿元）,而不同湿地型补给地下水价值最大为内陆盐沼湿地（74.96亿元）,最小为水产养殖场（0.20亿元）。吉林省湿地补给地下水价值在空间分布上主要集中于3个区域,即以白城市和松原市为核心区域的“沼泽湿地-湖泊湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域,以四平市、长春市和辽源市为核心区域的人工湿地补给地下水区域和以吉林市为核心区域的“沼泽湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域。论文研究结果能够为吉林省湿地保护、湿地恢复、合理利用以及湿地科学管理提供依据。     

黄河流域典型湿地生态环境需水量研究

运用科克兰(Cocnran)Q检验法,将黄河流域湿地分为河道湿地型、河滨湿地型、河口型3类.基于生态水文学方法,计算了黄河流域典型湿地生态环境需水量,提出了“湿地生态环境需水量计算时应主要关注湿地消耗水量”的观点,并进一步将黄河流域湿地生态环境需水量分为最小、适宜和理想3个等级.计算结果表明,黄河流域湿地最小、适宜、理想生态环境需水量分别为2 0 .3×10 8m3、3 7.6×10 8m3和5 4.9×10 8m3;黄河流域典型湿地与河道重复量为1.9×10 8m3.研究结果显示,要维持湿地基本的生态环境功能,需每年最小向湿地分配水量2 0 .3×10 8m3.为使黄河流域湿地恢复到理想状态的需水量为5 4.9×10 8m3.     

矿区塌陷地改造与构造湿地建设——以徐州煤矿矿区塌陷地改造为例

徐州矿区的塌陷地有4700～5300hm²为常年积水或季节性积水,平均积水3～3.5m,积水最深达7m,几乎不可能复垦。对于不可恢复为农田的深度塌陷地,根据当地的自然环境、水文水系等特点,结合降水资源截留、污水处理厂的尾水排放处理等,可构建成不同类型的构造湿地(Constructed wetland),如养殖型构造湿地、景观型构造湿地和净化型构造湿地。如对于季节性积水或常年水深在0.5m以下的塌陷地,可以建设为以芦苇为优势的构造湿地,芦苇湿地不仅具有很强的污染净化能力,而且具有较大的生成能力,可以提供丰富的造纸原料。构造湿地的植物选种原则是土著性、强净化作用及良好的经济价值。这种因地制宜修复利用塌陷地的途径,不仅代价低,而且可以解决废水资源化利用、缓解地区水资源短缺的矛盾。     

嘉兴市石臼漾水源生态湿地运行过程中植物多样性研究

浙江省嘉兴市石臼漾水源生态湿地是目前全国最大的水源保护湿地之一.为了解已实际运行2.5 a的石臼漾水源生态湿地植被现状,于2010年10～11月,采用样地法和样方法对湿地植被进行了系统调查,以期为水源生态湿地植被管理提供理论支持.对群落的物种组成、多样性变化以及生物质生产量进行了分析.共采集到湿地植物70种,隶属于28...     

奎河河水入渗对河岸带地下水氨氮和硝酸盐氮浓度的影响

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归方法,分析河水、上游潜水等补给源对近岸含水层的ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）的影响,并构建河岸带地下水氮浓度预测模型.结果表明:①平水期至丰水期期间河水与地下水的补给来源主要为大气降水,河水始终补给河岸带地下水,其中,河水对潜水层及弱承压层的补给率分别为10.87%~49.74%和0~19.78%.②空间分布上,ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）均表现为河水>近岸潜水>近岸弱承压水,且在地下水中均呈现由河流向两岸递减的关系.③近岸潜水层与弱承压层的ρ（NH₄+-N）均随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高,近岸潜水层的ρ（NO₃--N）随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高.④相比于ρ（NO₃--N）,多元线性回归模型更能准确地预测近岸潜水层与弱承压层ρ（NH₄+-N）在ORP、ρ（DO）、河水ρ（NH₄+-N）贡献量,以及上游潜水ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）贡献量综合影响下的变化趋势.研究显示,河水与上游潜水的线性混合是造成河岸带地下水氮污染的重要途径,河流氮污染防治措施将为河岸带地下水水质提供重要保障.      

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

天目湖流域湿地对氮磷输出影响研究

选择太湖地区天目湖饮用水源地的平桥河流域与中田河流域,综合利用遥感、GIS技术和野外水质监测、实验室分析等方法,对流域湿地与河流水质关系进行研究.结果表明:①平桥河流域与中田河流域湿地数量多,斑块密度分别为7.5个.km-2与7.1个.km-2.平桥流域湿地上下游分布广泛,多位于距离河流500 m范围之外,中田河流域湿地则相对集中于下游河段500 m范围内.②湿地对流域氮磷营养盐输出具有显著的截留效果.中田流域湿地对氮具有较强的截留效果,氮素浓度自上游至下游降低明显,而对磷的截留效果表现不明显.从季节响应来看,中田流域湿地在春季和冬季表现出TN和DTN浓度与流域湿地面积百分比明显的负相关关系,平桥流域湿地则在秋季对氮输出具有显著影响,表明湿地对氮磷的截留功效具有强烈的季节效应.③合理恢复一定数量的湿地面积,特别是增加河道附近湿地面积和数量,对河流水质具有改善作用.但氮磷营养盐在流域内的输移过程复杂,湿地的面积、位置、密度、生态系统结构等因素以及流域空间尺度、地形坡度、采样时间间隔及其它土地利用类型等因素都对物质输移过程产生影响,相关理论与实践研究有待于深入展开.