洞庭湖湿地土壤持水能力及其影响因素研究

土壤持水能力是反映土壤调节水文和供给植物耗水的重要指标，受土壤有机质、容重、机械组成和植物地下生物量的直接或间接影响。与森林和农田生态系统相比，湿地土壤持水能力关注较少。于2010年12月，对洞庭湖湿地3种主要植被（苔草、芦苇和杨树）土壤持水能力、土壤理化性质和地下生物量进行了调查，并采用主成分分析对影响土壤持水能力的主要环境因子进行了分析。结果表明：除非毛管孔隙度外，3种植被上层土壤的总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量和含水量差异显著，均为苔草＞芦苇=杨树，而中、下层无显著差异。沙粒为苔草≥杨树≥芦苇，而粗粉粒、细粉粒和粘粒均为杨树≥芦苇≥苔草；容重为杨树≥芦苇＞苔草，有机质为苔草=芦苇＞杨树。各级别生物量在植被类型大小顺序不一：总地下生物量、0～1 mm和＞5 mm径级地下生物量均以芦苇最大，而1～5 mm径级地下生物量则以苔草最大。主成分分析表明，上层土壤，容重、有机质和1～5 mm径级地下生物量是影响其持水能力的主要因素，而中层土壤和下层土壤，环境因子对土壤持水能力的影响很小。此研究对于洞庭湖生物多样性保护和湿地管理政策的制定具有重要意义     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

紫云英还田配施石灰对水稻镉吸收转运的影响

采用田间小区试验, 研究了紫云英(CMV)与石灰(L)单施及两者配施(CMVL)对土壤Cd有效性、水稻根表胶膜及Cd吸收转运的影响.结果表明: L与CMVL处理土壤pH值分别显著提高2.11~2.43和1.68~2.48个单位、二乙烯三胺五乙酸提取态(DTPA-Cd)含量分别显著降低18.88%~40.53%和20.74%~36.85%, 而CMV处理对其无显著影响.CMV处理水稻成熟期根表胶膜Cd吸附量(DCB-Cd)显著提高86.72%, 根Cd吸收显著增加124.27%, Cd由叶向米的转运系数提高5.58倍, 稻米Cd含量显著增加58.54%. L和CMVL处理成熟期DCB-Cd含量分别显著降低34.86%和42.42%, Cd由根表胶膜向根的转运系统分别显著提高170.6%和158.8%、Cd由根向茎的转运系数分别显著降低75.87%和74.71%、Cd由根向米的转运系数分别显著降低74.38%和68.13%, 稻米Cd含量分别显著降低54.88%和51.83%.土壤pH值、DTPA-Cd和DCB-Cd含量是影响稻米Cd含量的主要因素.在镉污染稻田施用紫云英时, 建议配施石灰可达到显著降低稻米Cd的效果.     

洞庭湖封闭河口区与湖心区的基本生态特征——以六门闸至小西湖样带为例

通过对洞庭湖六门闸至小西湖样带的调查,研究了封闭河口区和湖心区水体、土壤和植物等基本生态特征及其相关关系。结果表明,河口区水流缓慢,透明度低,而湖心区水流速度较高,透明度也高;河口区水体具有较高的营养水平和电导率,而湖心区水体营养水平和电导率相对较低;湖心区土壤有机质和氮含量较高,而河口区有机质和氮含量相对较低;河口区不适合水生植物的生长繁殖,而湖心区是植物生长繁殖的主要生境。相关分析结果表明,河口区和湖心区生物、土壤和水文特征之间存在相互作用,透明度与水流速度之间在α=0.05水平上相关显著,物种丰富度、生物量和多样性指数分别与水流速度和透明度在α=0.01水平上相关显著,与土壤全氮含量之间在α=0.05水平上相关显著,水流速度是调控生态特征变化的关键因子。     

洞庭湖最小生态需水量研究

从湿地水文的角度对典型通江湖泊--洞庭湖3个时期的最小生态需水量进行了研究。结果表明：（1）1974和1988年的最小生态水位均为24 m，而1998年为246 m；（2）1974、1988和1998年的最小生态蓄水量分别为2106×108、1804×108和1880×108 m3；（3）1974～1987、1988～1997和1998～2007年的最小出湖生态需水量的平均值分别为3 396、3 379和4 717 m3/s，最小入湖生态需水量的平均值分别为2 657、2 704和3 745 m3/s。可见，随着洞庭湖的演变，1974年最小生态水位比1998年大幅减少，最小生态蓄水量明显增加，出、入湖最小生态需水量不均衡增加。最后，对洞庭湖最小生态需水量的变化原因进行了分析，并提出了生态恢复对策     

基于Landsat的近20余年东洞庭湖湿地草洲变化研究

利用多时相Landsat TM/ETM+影像,采用决策树分类法解译水域、泥沙滩地、草洲3种湿地类型,结合数字高程模型和相关水文信息,通过矩阵转移和贝塞尔曲线插值的方法,对低水位条件下东洞庭湖湿地草洲的时空变化特征进行分析。结果如下：（1）1989～2011年,草洲面积增加30506 km2,泥滩地面积减少27428 km2,水域面积呈波动状态;（2）草洲的主要扩张区域为长洲、新生洲、飘尾洲沿湖盆边缘部分、牛头洲大面积区域、武光洲 柴下洲、中洲 团洲部分;（3）草洲面积按高程分布呈先增后减特征,草洲覆盖的优势区域与非优势区域的高程分界点逐渐降低,水域和泥滩地分布的优势区域高程范围缓慢下移。草洲植被的生长分布和淹水条件关系密切,泥沙淤积和水文条件的改变都能导致淹水条件的变化,进而推进东洞庭湖草洲范围的扩张。此研究对于进一步明确洞庭湖湿地演变趋势及其形成机制具有重要意义     

赤泥使用量对Cd污染稻田水稻生长的影响和修复机理

研究赤泥对中轻度Cd污染的酸性潮泥田稻谷产量和Cd污染修复机理的影响.结果表明,稻谷产量随赤泥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势.早稻以施4 500 kg/hm2赤泥的产量最高,晚稻以施3 000 kg/hm2赤泥的产量最高,分别比不施赤泥增加了11.36％和8.30％;稻草产量与稻谷产量不同,随赤泥施用量的增加而下降.水稻生长各时期土壤pH值和土壤阳离子交换量随赤泥施用量的增加均有不同程度的提高,施用赤泥不仅能在短时间内提高土壤pH值,还具有持续性.赤泥因其呈碱性可提高土壤pH值,而土壤pH值升高将使大量易溶性Cd向难溶态转化,pH值升高是导致土壤Cd活性降低最直接的原因.施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少是土壤pH值升高与土壤吸附能力增强共同作用的结果.水稻糙米中Cd的质量分数随赤泥施用量的增加而降低.与不施赤泥对照处理相比,早稻施赤泥RM-1、RM-2、RM-3、RM-4和RM-5处理糙米中Cd的质量分数分别降低了10.34％、31.03％、34.48％、41.38％和64.5％,晚稻糙米Cd质量分数分别降低了14.29％、32.14％、35.71％、39.29％和46.43％.其主要原因是施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少.