江湖关系变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响

选取了鄱阳湖北部湖区、“五河”入湖尾闾区、湖心区共14个不同高程的表层出露沉积物样品,通过研究其总氮(TN)含量和氨氮(NH4+-N)释放热力学及动力学特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响.结果表明,鄱阳湖沉积物TN含量在377～3875mg/kg之间;NH4+-N吸附/解吸平衡浓度(EC0)在1.49～2.99mg/L之间;单位沉积物NH4+-N的最大释放量在17.00~140.97mg/kg之间,NH4+-N释放主要集中在0~5min时段,占最大释放量的50.84%~73.34%,TN含量、EC0浓度、NH4+-N的最大释放量及初始释放速率均随沉积物所处高程的增高而增大,由此可见近年来由于长江来水量减少,鄱阳湖与长江之间江湖关系的改变,引起鄱阳湖枯水期提前及低枯水位持续时间增加,导致沉积物出露时间延长,进而促使沉积物TN含量、EC0浓度、单位沉积物NH4+-N最大释放量及0~5min时段NH4+-N释放速率升高,进而引起沉积物NH4+-N释放风险增大,是导致鄱阳湖水质恶化的重要机制之一.如果此江湖关系变化持续,枯水期低枯水位持续,势必引起沉积物出露面积进一步增大及出露时间的延长,最终可导致来年丰水期鄱阳湖沉积物NH4+-N释放风险增大.     

鄱阳湖表层沉积物有机碳、氮同位素特征及其来源分析

通过对鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个表层沉积物样品中有机碳(TOC)、氮(TN)、C/N值、δ13C及δ15N含量的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流沉积物有机质和氮素来源.结果表明:鄱阳湖湖区表层沉积物中TOC的含量(干重)在0.63%~1.86%之间,平均值为(1.15±0.35)%(n=9),比其主支流TOC含量高; TN含量变化范围为0.06%~0.16%,平均值为(0.10±0.03)%(n=9),各入湖河流表层沉积物有机质TN含量处在0.03%~0.08%之间,平均值为(0.06±0.02)%(n=6).鄱阳湖湖区沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素变化范围分别为-25.66‰~-12.56‰和3.51‰~6.27‰,平均值分别为(-22.48±4.10)‰和(4.71±0.95)‰(n=9).各入湖河流沉积物δ13C和δ15N值含量范围分别为-25.24‰~-19.55‰和0.94‰~4.64‰,平均值分别为(-23.27±2.42)‰和(3.19±1.30)‰(n=6).有机质来源分析表明:土壤有机质、水生维管束植物和浮游植物是鄱阳湖及其主要入湖河流沉积有机质主要的3种来源,其中土壤有机质的贡献最大;土壤有机质和人工合成肥料是其沉积物氮素主要来源,对于入湖河流来说,人工合成肥料贡献更大.     

鄱阳湖草滩湿地植物群落响应水位变化的周年动态特征分析

水位变化影响湿地水生植物群落的初级生产力、物种多样性及群落结构. 鄱阳湖作为我国最大的吞吐型、季节性浅水通江湖,其水位季节性变化显著. 通过对2009—2010年鄱阳湖3个水情期(丰水期、平水期、枯水期)的湖泊生态学调查,分析水位波动对鄱阳湖植物群落及植物的影响特征. 结果表明:丰水期鄱阳湖高水位导致草滩湿地植被被完全淹没,潜水型湿生植物受高水位胁迫,多采取休眠或耐受的生存策略度过不利时期. 该时期沉水和浮叶植物占优势,优势种为竹叶眼子菜、微齿眼子菜、苦草、轮叶黑藻、金鱼藻和荇菜.2009年枯水期鄱阳湖低水位创历史新低且提前近1个月到来,湖洲滩地的湿生植被也提前近1个月萌发,洲滩以虉草、灰化苔草、蒌蒿、水蓼、千金子和蓼子草占优势,中高位草滩以中生-湿生植物类群占优势. 平水期鄱阳湖洲滩部分被淹没,形成较明显水位梯度,优势湿生植物苔草属植物和虉草的地上部分生物量在水位梯度上变化显著.      

太湖流域平原水网区底栖动物完整性健康评价

基于75个采样点的底栖动物监测数据,应用生物完整性的理论和方法,对太湖流域平原水网区进行水生态健康评价. 以采样点环境所承受的干扰程度为标准,确定参照点13个、受损点62个. 对涉及底栖动物群落丰富度、组成、耐污能力及摄食功能的21个候选指数进行分布范围、判别能力及相关性分析,筛选出有较强预判能力且相对独立的6个核心指数构成B-IBI(底栖动物完整性指数)健康评价体系,包括总分类单元、软体动物分类单元、Shannon-Wiener多样性指数、前3位优势分类单元相对丰度、BI指数、滤食者相对丰度. 通过比值法统一各指数的量纲,以参照点B-IBI值的25%分位数作为健康基准值,运用四分法划分B-IBI健康分级标准:B-IBI≥2.84,为健康;2.13≤B-IBI<2.84,为亚健康;1.42≤B-IBI＜2.13,为一般;0.71≤B-IBI＜1.42,为差;B-IBI＜0.71,为极差. 应用B-IBI对太湖流域平原水网区进行健康评价,结果显示:太湖东部、南部沿岸湖区以及太湖上游水库健康状况相对较好,总体处于健康或亚健康水平;太湖北部三湾、西部湖区较差,基本处于差或极差水平;太湖上游洮滆水系生态状况也不容乐观,从上游至下游沿程呈逐步恶化趋势;京杭大运河的监测断面均表现为极差水平. B-IBI健康评价结果与基于水质及富营养化评价的结果高度吻合, 但今后仍需加强该评价体系的标准化及本土化等方面的研究.      

鄱阳湖水土环境及其水生维管束植物重金属污染

位于鄱阳湖流域乐安河中下游的德兴铜矿,是我国著名的大型铜业基地,是鄱阳湖流域重金属污染的主要来源之一。2003年7月至8月对鄱阳湖部分流域的水质、沉积物、底泥及水生维管束植物等样品的重金属污染进行了研究调查,采用原子吸收分光光度法分别对样品中的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属含量进行了测定,并对测定结果进行了评价。研究结果表明,鄱阳湖流域水体中的重金属含量均达到地表水评价标准中的Ⅰ类标准,底泥、土壤等已受到了一定程度的重金属污染。而水生植物对重金属元素都具有不同程度的富集能力,植物对重金属的富集作用与土壤背景值有一定的相关性,土壤中重金属的背景值越高,植物对重金属的富集量也相应增加。     

基于Landsat影像的鄱阳湖平原水稻主产区水稻熟制动态监测

鄱阳湖平原是我国重要的粮食生产基地,是华中单/双季稻作带,是基于遥感监测水稻多熟种植的典型区域。动态监测区域水稻熟制时空格局,对评估耕地利用强度、增强粮食供给功能以及保障国家与地区粮食安全具有重要意义。论文以鄱阳湖平原水稻主产区为例,首先结合水稻物候历、多年月均降水和Landsat影像云量特征,利用Landsat-5/7/8 TM/ETM+/OLI影像数据,在目视解译水田分布的基础上,基于合适时间窗口影像监测了主产区2005年和2013年水稻熟制变化格局;其次,通过农户访谈和调查问卷（677份）收集了主产区水稻种植及熟制变化的相关信息。研究表明：1）9月中旬到10月上旬是判别鄱阳湖平原单/双季稻的合适时间窗口。主产区9-10月处于少雨期,平均降水占全年的4%;云量覆盖小于等于10%的Landsat影像占20%,共484景,其中,9-10月占27%。2）2005-2013年,主产区水田面积减少2.68%,但复种指数增加9.0%,其中,单季稻减少1 061.35 km²,双季稻增加1 564.45 km²;2013年单季稻种植面积为4 795.63 km²,双季稻为11 617.13 km²,水稻复种指数为156.7%。3）空间上,双季稻主要分布在赣江河口三角洲、信江河口三角洲,而单季稻集中在鄱阳湖湖汊周边及市县（区）周围,总体上以赣江-饶河一线为界,界线以北以单季稻为主,以南则以双季稻为主。4）近3成受访农户近5 a调整了水稻熟制,其中“双改单”和“单改双”分别为14.2%和10.8%。另有4成多受调查县域存在主动弃耕现象,研究区弃耕或耕地他用比例占4.9%。     

鄱阳湖湿地土壤有机碳氮同位素特征及其环境意义

通过对2011年鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个湿地土壤样品中δ¹³C及δ¹⁵N的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流湿地土壤有机质和氮素来源.结果表明:鄱阳湖湖区湿地土壤中总有机碳(TOC)的含量在0.45%~1.58%之间,总氮(TN)含量变化范围为0.06%~0.17%;各入湖河流TOC含量为0.41%~1.18%, TN含量在0.05%~0.13%之间.鄱阳湖湖区湿地土壤有机质δ¹³C及δ¹⁵N变化范围分别为-28.35‰~-18.58‰和3.27‰~6.84‰;各入湖河流湿地土壤δ¹³C和δ¹⁵N分别为-25.93‰~-22.66‰和2.97‰~5.41‰.有机质来源分析表明:除湖口处主要来源于C4植物外,鄱阳湖区及其入湖河流湿地土壤有机质的主要来源是C3植物.湖区湿地土壤氮素来源分析表明吴城处主要受农业化肥使用的影响,而其他采样点湿地土壤有机质氮素主要来源于生活污水;入湖河流湿地土壤氮素来源较复杂,生活污水、化肥及工业污水是其主要来源.     

鄱阳湖流域典型树种夏季气孔导度模型及影

植物气孔是调控土壤-植被-大气连续体间物质和能量交换的关键环节,其变化对植物蒸腾作用有着重要的影响,进而对环境湿度和温度等起着重要的调节作用. 基于鄱阳湖流域5种典型树种叶片气体交换观测数据,对14种组合的气孔导度模型〔Jarvis模型12种,Ball-Berry-Leuning(BBL)模型2种〕的参数进行了拟合,筛选出5种典型树种夏季最优气孔导度模型;结合多元逐步回归技术,分析了大气温度(T_a)、叶片与空气间饱和水汽压差(D_e)、光合有效辐射(PAR)、大气CO₂浓度(C_a)4种环境因子对气孔导度的影响. 结果表明:杉木(Cunninghamia lanceolata)、湿地松(Pinus elliottii)、马尾松(Pinus massoniana)的最优模型均为BBL-B2模型;沉水樟(Cinnamomum micranthum)的最优模型为BBL-B1模型;柑桔(Citrus reticulata)的最优模型为Jarvis-J12模型;饱和水汽压差(D_e)为影响鄱阳湖流域5种典型树种夏季气孔导度的最敏感因素.      

常州平原河网水动力模型构建

针对平原河网水动力状况的特点,利用MIKE11软件包建立了常州市河网水动力模型,并利用常州市13个水文站点1997、1999和2009年实测水位和流量资料对模型参数进行率定与验证.结果表明,河道糙率值在0.020～0.035之间,模型计算值和实测值吻合良好,能够反映河道的主要水动力特征.     

鄱阳湖圩区滞洪与水土资源利用协调

鄱阳湖区有圩堤564座,保护耕地近4200km^2、人口720多万。圩堤对保护湖区人民生命财产安全起到了积极的作用,但有些圩堤占据了湖泊的正常行洪通道,给湖区防洪带来了不利影响,对这些野区应当平圩还湖。还有些中小型野区没有占据湖泊的正常行洪通道,但在洪水期间经常遭受洪水淹没,对这类好区应根据实际情况实施“高水还湖滞洪,低水种植养殖”的运用方式,以缓解鄱阳湖区人多地少的矛盾。从洪水水力学基本理论出发,根据鄱阳湖洪水特征和好区实际情况,定量分析了因中小野区滞洪而降低湖水位的幅度、减少湖周边的淹没面积以及减轻湖区防洪压力,对鄱阳湖可滞洪中小野区“高水滞洪,低水种养”的运用方式进行了探讨,提出了鄱阳湖不同规模的可滞洪野区的滞洪启用水位和启用频率分别为：6．7km^2以下好区为21．65m与10％、6．7—33．3km^2为22．05m与6．67％。建议采用自湖下游至湖上游的野区滞洪启用次序,井对与滞洪需求相协调的好区水土资源利用方式进行了初步研究。