Demographic Consequences of Terrestrial Habitat Loss for Pool‐Breeding Amphibians: Predicting Extinction Risks Associated with Inadequate Size of Buffer Zones

Abstract: Much of the biodiversity associated with isolated wetlands requires aquatic and terrestrial habitat to maintain viable populations. Current federal wetland regulations in the United States do not protect isolated wetlands or extend protection to surrounding terrestrial habitat. Consequently, some land managers, city planners, and policy makers at the state and local levels are making an effort to protect these wetland and neighboring upland habitats. Balancing human land‐use and habitat conservation is challenging, and well‐informed land‐use policy is hindered by a lack of knowledge of the specific risks of varying amounts of habitat loss. Using projections of wood frog (Rana sylvatica) and spotted salamander (Ambystoma maculatum) populations, we related the amount of high‐quality terrestrial habitat surrounding isolated wetlands to the decline and risk of extinction of local amphibian populations. These simulations showed that current state‐level wetland regulations protecting 30 m or less of surrounding terrestrial habitat are inadequate to support viable populations of pool‐breeding amphibians. We also found that species with different life‐history strategies responded differently to the loss and degradation of terrestrial habitat. The wood frog, with a short life span and high fecundity, was most sensitive to habitat loss and isolation, whereas the longer‐lived spotted salamander with lower fecundity was most sensitive to habitat degradation that lowered adult survival rates. Our model results demonstrate that a high probability of local amphibian population persistence requires sufficient terrestrial habitat, the maintenance of habitat quality, and connectivity among local populations. Our results emphasize the essential role of adequate terrestrial habitat to the maintenance of wetland biodiversity and ecosystem function and offer a means of quantifying the risks associated with terrestrial habitat loss and degradation.     

Renovation of food-processing wastewater by a Riparian wetland

Treated wastewater from a food-processing plant, together with intermittent outflow from a hypereutrophic pond, were discharged over a 20-year period to a cattail-dominated wetland and hence to a small stream. Organics and nutriet levels in the effluent were comparable to levels in domestic wastewater. Fifteen variables were monitored upstream and downstream from the plant over 18 months. Means for most variables were slightly higher downstream, but differences between stations were not statistically significant. Wetland processing of nitrogen was markedly affected by a change from drought to flood conditions. After accounting for dilution, the overall effect of the wetland on the effluent was to reduce biological oxygen demand 43.7%, ammonia N 46.3%, nitrate/nitrite N 17.4%, and conductivity 15.6%. However, total suspended solids were increased 41.4%, total organic nitrogen 28.8%, and total phosphorus 24.7%. It was concluded that the wetland effectively renovated the effluent but the removal efficiency would be improved if the effluent were pretreated to reduce phosphorus and dispersed to increase residence time in the wetland.     

上海滩涂后备土地资源及其可持续开发途径

上海潮滩土地资源十分丰富,高程2m以上的滩涂面积为266km2,0m以上滩涂面积为896km2,-2m以上的滩涂面积为1513km2,-5m以上的滩涂面积达2699km2。这些淤积潮滩每年以20～350m的速度不断地向海淤涨。但以自然淤涨的速度与上海市建设需求的土地相比,仍然入不敷出。据统计,近50年来上海市圈围土地8.0×102km2,而城市建设占用农业耕地面积15×102km2。因此,必须通过人工促淤途径,加速中、低滩沼泽化和围涂造地的速度,扩大土地面积来满足上海城市建设和经济发展所需。但是,滩涂的开发要适度,要遵循自然演变的基本规律,同时需要与河口的综合开发治理和生态修复相结合。     

潜流湿地处理生活污水时的强化策略

研究在潜流湿地处理生活污水时通过预处理强化、介质优化和工艺改进克服现有技术缺陷的可行性.改进方法包括化学强化预处理、预曝气、添加氮吸附介质、添加磷吸附介质、湿地高浸润线、中浸润线、低浸润线和动态浸润线运行.结果表明,化学强化预处理不仅可以除磷,而且削减湿地污染负荷可使后续湿地面积减小63%,但是不能有效脱氮.预曝气仅使氨氮去除率提高了1%.添加氮吸附介质的有效时间短,运行前3个月对NH₄⁺-N去除率为84%,5个月后下降到64%.添加磷吸附介质的有效时间较长,可维持数年.因此,脱氮过程只有通过基质微生物实现.稳态浸润线下对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率,高浸润线湿地为50%、21%、32%、-26%;中浸润线湿地为53%、48%、48%、-14%;低浸润线湿地为74%、96%、35%、22%.提出动态浸润线及序批式潜流人工湿地工艺(CBSW),其对COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率为67%、62%、53%、33%.CBSW实现了单级湿地内好氧/缺氧环境的交替出现,提高了脱氮能力,除污综合表现最佳.     

人工湿地对二级出水中TN、TP去除效果的季节性研究

研究了垂直流和表面流两种人工湿地系统在水力停留时间为2 d条件下,在不同季节对二级出水中TN、TP的去除效果。结果显示,垂直流湿地系统对TN、TP的去除效果优于表面流湿地系统。两种类型的人工湿地对TN的去除效果随季节的变化而波动,夏秋季节去除率最高,春季次之,冬季去除效果最差;垂直流人工湿地系统对TP的去除效果随季节的变化趋势与TN去除率的变化相同,而表面流湿地系统对TP的去除效果在春夏秋季变化不大,冬季的平均去除率仅有16.5%。分析认为,人工湿地应用于二级出水的深度处理,对于满足观赏性景观环境用水(尤其是观赏性河道和湖泊类)的水质指标是可行的。     

江汉平原湿地功能下降与洪涝灾害关系分析

建国以来，江汉平原湿地面积及其生态功能发生了很大的变化，根据史志记载和气候资料，对江汉平原洪涝灾害的发生规律和变化趋势进行了分析，总结出江汉平原洪涝灾害频率趋高、江河湖高水位频率明显增加、外洪内涝日益严重的变化特点。据此，从时间上探讨了湿地变化与洪涝灾害之间的联系，发现历史和近代洪涝灾害的频发期与相应时期的围垦和江堤修筑有较好的对应。结合国土资源部土地变更调查数据分析了近10年来江汉平原湖泊湿地的主要转移途径，从空间上探讨了湿地动态变化与江汉平原洪涝灾害发生之间的内在联系，研究结果表明江汉平原洪涝灾害的发生和湿地面积的减少及其功能的退化之间存在着很好的相关性，从而进一步证实了湿地的围垦和退化是导致其调蓄能力降低，引发洪涝灾害加剧等负页环境效应的一个重要原因。     

复合垂直流构建湿地净化酞酸酯的初步研究

为考察湿地对特殊污染物酞酸酯的净化作用，在温室中建造了专门用于酞酸酯研究的2套下行流-上行流湿地小试系统，1号系统邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯（DEHP）污染负荷分别为19.86mgL^-1和3.16mgL^-1,2号系统DBP和DEHP污染负荷分别为9.84mgL^-1和1.58mgL^-1，试验时间为45d。水力负荷为420Ld^-1。结果表明：构建湿地对人工配置污水中的酞酸酯有很好的净化效果。平均去除率达到99.95%以上，出水酞酸酯质量浓度为10^-9级，均低于国家排放标准（GB8978-1996）.     

复合人工湿地对有机污染物的去除效果初步研究

研究了由不同植物配置(驯化和未驯化)的两组下行和上行植物床组成的复合人工湿地对生活污水的净化效果。结果表明,CODCr和BOD5的去除率达67.3%,68.1%,总氮(TN)的去除率为26.9%,总磷(TP)的去除主要发生在上行床,去除率为81.6%。环芳烃(PAHs)中苊(Ace)、荧蒽(Flu)、芘(Py)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)和苯并[g,h,i](BPR)经下行床后,去除率超过80%,上行床去除较少。驯化床和未驯化床对PAHs的去除效果差异不显著。邻苯二甲酸酯(PAEs)中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)经驯化床后,质量浓度显著升高,经未驯化床后邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)含量显著降低。蚕豆根尖微核实验表明,不同植物配置对微核率影响差异并不显著,毒害物质经下行床后大部分被去除。     

向海湿地河道上下游土壤重金属污染程度分析

以向海湿地河道上、下游土壤沉积物为研究对象，以Al元素作为标准化元素，通过对重金属元素富集因子的分析，研究了Cu、Ni、Mn、Fe、Ba、Cr等6种重金属元素的人为污染状况及分级。结果表明，该区土壤沉积物中重金属元素均受到不同程度的人为污染影响，部分层面Ni、Ba等重金属元素污染程度达到显著水平，造成这种现象的主要原因是富含重金属的霍林河上游矿源物质的沉积及人类对湿地开发活动的历史变迁过程；此外，径流淹没频率不同造成了两断面土壤沉积类型和沉积效果的不同，使得受水文影响较大的上游断面的人为污染程度大于受影响较小的下游断面，说明向海湿地对人为污染具有一定的缓冲能力，或向海湿地具有较强的净化和过滤功能。     

三江平原湿地植物物种空间分异规律的探讨

研究了三江平原典型湿地在地形、水分等因素制约下的植物物种空间分异规律,包括垂直分异规律和水平分异规律。首先,按照地形和水分的分异组合特点,把湿地生境分为较干燥生境、季节积水生境和常年积水生境。然后,在各个生境内采用样方法和样线法调查植物物种。调查分为20世纪70年代、80年代和2003年3个时期,范围包括三江平原的典型湿地植物群落。数据分析时采用了生境组合法。即把3个不同的生境组合成一个水分(或地形)梯度带,根据频度和多度指标筛选出主要物种,然后按照其空间位置,列出主要植物物种沿水分梯度带的分布序列。研究发现:三江平原湿地不同生境的植物物种组合和垂直分异差别明显。较干燥生境的植被类型以岛状林群落为代表,乔木、灌木和草本植物层次分明。季节性积水生境的植被类型以小叶章群落为代表,是典型的湿草甸植物群落,垂直结构不明显。常年积水生境以毛果苔草群落为代表,植物群落层次也比较明显。植物物种水平分异规律,基本上可由植物物种空间分布序列图来代表。随着地势降低,水分增多,乔、灌植物,湿草甸植物,水生草本植物在特定的空间依次出现。