沼泽湿地水生无脊椎动物完整性指数构建与健康评价

依据2017年5、7、9月对三江平原19处沼泽湿地(参照湿地6处,受损湿地13处)的水生无脊椎动物采样结果,应用生物完整性理论和方法,构建水生无脊椎动物完整性指数,评价三江平原沼泽湿地健康状况。通过对27个候选指标的分布范围、判别能力和相关性分析,筛选出总分类单元数、扁卷螺科百分比、龙虱科百分比、刮食者百分比4个指标构成水生无脊椎动物完整性指数核心指标。采用比值法计算各指标参数值,将各参数值加和得到水生无脊椎动物完整性指数值。根据参照湿地水生无脊椎动物完整性指数值的25%分位数值确定评价标准,对小于25%分位数的值进行三等分,确定三江平原沼泽湿地健康评价标准:≥2.58,无干扰;1.72～2.58,轻度干扰;0.86～1.72,中度干扰;0～0.86,重度干扰。结果表明:所调查的三江平原沼泽湿地有78.95%受到不同程度的干扰(其中47.37%受到了中重度干扰),21.05%属于无干扰。     

三江平原泥炭沼泽孔隙水甲烷浓度变化动态及其影响因子

湿地土壤孔隙水甲烷浓度变化动态对于揭示湿地碳循环过程具有重要作用.于2012年和2013年对三江平原毛苔草泥炭沼泽不同土壤深度孔隙水甲烷浓度的季节变化动态进行监测,并分析了其关键影响因子.结果表明:植物生长季孔隙水甲烷浓度呈单峰变化趋势,不同土层甲烷浓度峰值(80.45~490.95μmol·L-1)主要集中在湿润的生长季末,但年际间存在显著差异;从土壤剖面来看,土壤融通之后,孔隙水中甲烷浓度随着土壤深度的增加而增加;土壤表层(5 cm和10 cm)甲烷浓度主要受到株高(R2=0.6,p=0.005)和土壤充水孔隙率(R2=0.36,p=0.01)的影响,而深层(20~40 cm)甲烷浓度主要受到土壤温度等因素的综合影响.研究还表明,表层土壤孔隙水甲烷浓度能够解释生长季甲烷排放通量变化的26%~60%,而且短期的极端降雨事件可能不会对甲烷浓度以及甲烷排放产生即时影响,而是出现大约一周的延迟(time lag)现象,这主要取决于实际土壤湿度.     

人工湿地植物水体净化效能研究进展

通过检索近20年来人工湿地植物在净化水质方面代表性文献,筛选出50种常见人工湿地植物,包括水生植物(挺水植物、浮水植物及浮叶植物、沉水植物)、湿生植物、旱生植物,对该50种常见植物的净化效能进行分析比较;指出湿地植物在净化水体时可能受物种、环境因子、种类配置模式三方面的影响;提出未来人工湿地植物选择应用方面发展方向为:应进一步扩大其种类的选择范围,加强探究维持其生长代谢的机理,加强与微生物的耦合作用完成水体污染物净化的效能研究,根据不同人工湿地和水体污染物类型进行配置等4个方面。     

不同部位玉米秸秆对两种质地黑土CO2排放和微生物量的影响

秸秆还田后作物残体的分解是农田生态系统碳循环及养分周转平衡的一个至关重要环节.为了探索秸秆化学性质和土壤质地对黑土区土壤CO2排放和微生物量的影响,本文通过室内恒温培养实验研究了添加不同植株部位玉米秸秆(根、茎下部、茎顶部、叶)进入黑土区两种质地土壤(砂壤土和黏壤土)后的CO2排放、微生物量,并分析了它们与秸秆C/N、木质素含量的关系.结果表明,添加不同部位秸秆一致增加土壤CO2排放量,激发效应值介于216.53~335.17μmol·g-1,黏壤土大于砂壤土.激发效应值与木质素/N之间的线性回归关系明显好于激发效应与木质素含量、C/N、含氮量之间的线性关系.添加秸秆增加MBC和MBN含量,降低MBC/MBN,微生物群落氮固持的速率高于碳固持.添加秸秆后,砂壤土微生物量增加的幅度大于黏壤土,总溶解性氮含量小于黏壤土.结果说明,秸秆的木质素和氮含量均会对它的分解和CO2排放产生影响,木质素/N比木质素含量、C/N等更好地说明秸秆分解和CO2排放的差异;与黏壤土相比,在砂壤土中实施秸秆还田可以取得更好的土壤碳固存、微生物量和氮素保持效果.     

查干湖和新立城水库秋季水体悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

分别于2012年9月对不同盐度水体的查干湖和新立城水进行水体野外采样和室内实验分析,通过测定颗粒物、CDOM等光学活性物质的吸收系数来对比分析两种水体的光学活性物质的吸收特性、来源及其在400~700 nm范围内对总吸收系数的贡献.结果表明,综合营养状态评价指数显示秋季查干湖、新立城水库水体属于中等富营养化,总悬浮颗粒物的吸收光谱表现均与色素类颗粒物吸收光谱相似.对于盐度较大的查干湖水体(EC=988.87μS·cm~(-1)),非藻类颗粒物占主导地位,各组分贡献率为非藻类颗粒物色素颗粒物CDOM;而盐度较低的新立城水库水体(EC=311.67μS·cm~(-1)),色素颗粒物贡献率略大于非藻类颗粒物贡献,各组分贡献率依次为:色素颗粒物非藻类颗粒物CDOM.查干湖总悬浮颗粒物吸收系数α_p(440)、α_p(675)和非藻类颗粒物吸收系数α_d(440)分别与TSM(总悬浮颗粒物)、ISM(无机悬浮颗粒物)和OSM(有机悬浮颗粒物)、Chl-a(叶绿素a)相关性均较好,相关系数在0.55以上;新立城水库α_p(440)、α_p(675)与Chl-a相关性较好(0.77和0.85,P0.05),α_d(440)与ISM具有相关性(0.74,P0.01),与OSM表现为负相关(-0.63,P0.05).查干湖CDOM吸收系数a_g(440)仅与OSM表现为负相关性(-0.54,P0.05),而新立城水库α_g(440)与其他参数均无相关性.通过对CDOM吸收曲线在250~400 nm的拟合所得到的S_g以及相对分子量M_r发现,查干湖的S_g[(0.021±0.001)m~(-1)]大于新立城的S_g[(0.017 6±0.001)m~(-1)],而CDOM的相对分子量M_r值分别为11.44±2.00(7.5~15.09)、7.53±0.79(6.17~8.89),查干湖M_r值高于新立城水库水体,表明查干湖CDOM组成较新立城水体中CDOM的分子量小,组成更趋向于小分子.查干湖受风速和湖岸坍塌的影响产生矿物悬浮、沉积微粒,水体颗粒物以非藻类为主,部分来自于浮游植物降解产物;新立城水库水体不仅有径流携带的陆源性无机物的输入,同时水体浮游植物生长减弱且微生物分解活动加强,降解有机颗粒物与非藻类吸收系数呈现负相关.     

温度升高对湿地系统温室气体排放的影响

综述了湿地系统温室气体CO2、CH4和N2O的排放机制及温度升高对湿地系统温室气体排放影响的研究进展.温度升高使得湿地植物生长季节延长,促进湿地生态系统生产力的提高,影响湿地生态系统的稳定性.温度升高可改变湿地系统温室气体CO2、CH4和N2O排放的源汇转换,使温室气体排放增加,并对温度变化形成一种正反馈影响.温度升高使得湿地CO2排放增强,降低湿地土壤碳汇的能力,甚至转变为净碳源.温度升高可增加湿地CH4排放量,夏季温度升高对CH4排放通量没有明显影响.温度升高使湿地土壤硝化和反硝化作用增强,促进N2O的产生与排放,湿地成为N2O的排放源.同时,温度升高使得湿地水位降低、土壤水分减少,一定程度上约束了温室气体排放增加的强度.并对进一步的研究进行了展望.     

自然灾害信息系统体系结构初探——以长白山火山灾害信息系统为例

以地理信息系统和遥感等具有综合分析、 实时反应能力的高新技术为支撑，构建了自然灾害信息系统。指出自然灾害数据库主要包括 历史数据库、相关环境数据库和遥感信息数据库，并以减灾为视角将系统分为监测子系统、 预测子系统、灾害评估子系统、避灾路线选取子系统四个模块。     

不同填料载体生物膜对微囊藻毒素的去除效果

利用自行设计的生物膜培养装置,通过对4种不同填料载体进行连续曝气循环培养生物膜,对湖水中的溶解态微囊藻毒素(MCs)的去除作用进行了研究。结果表明,填料载体上生物膜从形成到稳定大约需要3周;生物膜形成后对MCs的去除效率由高到低的顺序是:颗粒活性炭柱>多密孔球型滤料柱>塑料悬浮填料柱>陶瓷滤球柱。在实验水质条件下,当水力停留时间(HRT)=5 h,进水MCs浓度为21.5～47.25μg/L时,颗粒活性炭、多密孔球型滤料柱对MCs的去除率最高可达100%,塑料悬浮填料柱对MC-LR和MC-RR的去除率分别为70%和88%。当HRT=2.5 h时,塑料悬浮填料柱对MC-RR的去除率为MC-LR的2倍。生物膜对MCs的降解效果随温度(5～20℃)和溶解氧的升高而增加。塑料悬浮填料作为合适的生物膜挂膜填料载体对水源水的生物预处理具有良好的应用前景。     

三江平原小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布

以三江平原小叶章湿地为对象,对比研究了典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布特征.结果表明,在2种小叶章湿地类型中,土壤总硫含量分别为303.39～520.83和303.74～1 219.81 mg·kg-1,平均值为391.62和513.03 mg·kg-1,均低于世界平均土壤硫含量(700 mg·kg-1).硫主要富集在土壤表层,且主要以有机硫形式存在,有机硫占总硫比例约为90%,而在有机硫中,则以碳键硫所占比例最大,占总硫比例分别为45.34%和37.24%.沼泽化草甸小叶章湿地土壤各形态硫含量及其变异性均高于典型草甸小叶章湿地.在2种湿地土壤中各形态硫都具有明显的垂直分布特征和变异性.土壤有机质含量是影响硫含量的重要因素,同时也受到土壤各粒级含量的影响,并且土壤各形态硫含量之间存在一定的相关关系.     

沼泽湿地植物光合特性及固“碳”潜势对外源氮输入的响应

以沼泽湿地典型草甸植被小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,在三江平原进行了野外培养实验,探讨了4个不同氮素输入水平(0(NO)、6(N6),12(N12)、24(N24)g·m-2· a-1)下沼泽湿地植物生长与光合特性的响应特征,并从光合固"碳"的角度分析了小叶章沼泽湿地的固"碳"潜势.结果表明,外源氮输入明显促进了小叶章的株高、叶面积及植株数,显著增加了碳的生物量积累,到植物生长季结束,N6、N12和N24三个施氮水平下,小叶章地上部分生物量分别比对照增加了58.79%、133.11%和190.55%.同时,小叶章叶片全氮含量、叶绿素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量也显著增加,净光合速率明显提高,分别比对照增加了20.70%、26.69%和53.54%.从光合固"碳"的角度来看,外源氮输入能够促使沼泽湿地植物通过光合作用固定更多CO2.