浙北下渚湖湿地上覆水-底泥界面磷素特征与水质响应研究

健康湿地是面源污染生态修复的有效途径.以浙北下渚湖湿地为研究对象,同步开展上覆水及底泥磷素野外调查;模拟湿地枯水季节设计微型静态湿地水柱试验,揭示上覆水-底泥界面磷素交换规律、磷库特征及其潜在水质响应机制.结果表明,下渚湖湿地底泥总磷(TP)含量范围为0.187～0.591 mg·g^-1,属于中度富磷;全年水体TP浓度为0.022～0.718 mg·L^-1;水体磷素,即TP、溶解性磷(DP)及颗粒磷(PP)浓度大小的季节性特征为冬季>夏季>春季>秋季.在上覆水磷素浓度梯度(0.0～10.5 mg·L^-1)胁迫下,微型静态湿地水柱模拟表明,湿地底泥吸附上覆水磷素依次呈现缓冲吸附过程、快速吸附过程、及慢速吸附过程等3个特征性过程.在上覆水DP为1.0 mg·L^-1的胁迫下,枯水季节湿地底泥磷库增量分配代表性比例分别为:弱结合态磷0.0%、铁/锰结合态磷(Fe-P)19.9%、碱可提取磷66.3%［其中铝结合态磷(Al-P)58.0%;碱可提取有机磷(OPAlk)8.3%］、钙结合态磷(Ca-P)1.9%及闭蓄态磷(Res-P)11.3%.在枯水期可以通过补充铝盐的技术手段增加下渚湖湿地底泥对水体磷素的净化容量.     

磷输入对湖滨底泥砷形态转化及生态风险的影响

为探究底泥As（砷）形态转化与磷（P）的内在关联,揭示湖滨底泥中As形态和磷形态转化带来的生态风险,选取云南阳宗海湖滨湿地底泥为研究对象,通过设置上覆水不同水平磷（K₂HPO₄,以P计）输入〔ρ（P）分别为0、1、5、10、20、60 mg/L〕的短期（1~72 h）和长期（7~30 d）扰动室内模拟试验,基于底泥对磷的等温吸附模型拟合结果,探究底泥中As释放及As与磷形态转化的规律.结果表明:①短期试验中,磷输入量为0~5 mg/L时,底泥As释放量为0.004~0.009 mg/L;磷输入量≥10 mg/L时,底泥As释放量为0.052~0.120 mg/L.②长期试验中,第7、15、30天底泥中w（TAs）平均值分别为（13.31±1.87）（10.39±0.74）（17.88±0.65）mg/kg,呈先降后升的趋势.③随着磷输入量的升高,底泥中As和磷的形态均表现为由非活性态向活性态（弱酸提取态As和磷酸二钙）转化,As和磷的生物可利用性增加.研究显示,磷输入能促进底泥中As和磷由非活性态向活性态转化,增加其生物可利用性,生态风险相应增加.      

香溪河库湾底泥营养盐释放规律初探

受水库调度带来的扰动影响,河道型水库支流库湾河口底泥营养盐释放为水体富营养化和水华暴发增加了风险。文章通过在香溪河库湾河口采集底泥和水样,室内模拟扰动条件下,藻类外吸收源、扰动及底泥-水界面浓度梯度对底泥营养盐释放的影响。结果表明:扰动及外吸收源并存时,底泥氮磷释放量增大;扰动作用对磷释放影响较底泥-水界面浓度梯度弱,但对氮释放影响较底泥-水界面浓度梯度影响大;底泥释磷量随底泥-水界面浓度梯度升高而增大,释氮量则受其影响较小。三峡水库泄水和水华暴发、藻类大量繁殖将促进香溪河库湾底泥营养盐释放。     

滇池湖滨带湿生乔木湿地构建技术研究

采用以草本植物为主构建的湖滨湿地存在的主要问题是挺水植物繁殖速度快,生物量大,如每年不及时对死亡植株进行收割,会加快湖泊淤积速度,对湖泊水体造成二次污染;大面积湿地挺水植物的管护和收割,势必造成湿地管理强度和费用大幅提高。针对上述问题,文章重点介绍了在滇池草海湖滨带中以湿生乔木植物代替草本挺水植物的湖滨湿地构建技术现场试验研究成果,在湖滨带基底修复的基础上,选择垂柳、滇杨、中山杉、水杉、池杉和竹子等湿生植物开展现场试验,研究结果推荐适应能力较强、成活率较高和景观效果好的垂柳、中山杉为滇池湖滨带湿生乔木湿地构建的主要树种,为受损湖泊湖滨带生态修复提供借鉴。     

晋江河口湿地红树林恢复对表层土壤氮磷的影响

近年来,由于沿海地区人为活动加剧导致河口湿地退化严重,采用红树植物进行人工恢复被认为是一种有效的修复方式。而关于土壤氮、磷方面的研究主要集中于天然红树林湿地,人工恢复对其影响方面的研究较少。该文以福建晋江河口恢复红树林湿地为研究对象,采用野外采样与室内实验相结合的方法,分析湿地恢复过程中不同种植模式下土壤氮、磷含量的变化特征,探究湿地恢复对其影响。结果表明:恢复区土壤总氮和总磷含量均高于对照,且不同混交方式和种植密度间均存在显著差异性,表明红树林恢复促进了湿地土壤氮、磷的积累,不同恢复模式对其含量产生影响。此外,河口区复杂的水文环境也可能是一个重要的影响因素。     

人工湿地生态工程水力学参数的设计

中国水资源缺乏,水污染严重,传统的活性泥法投资高,耗能大,去除氮、磷等营养物质的能力差,出水仍有可能引起水体富营养化。湿地生态工程利用"基质-植物-微生物"的联合作用机制,高效处理污染水体。从湿地表面积、水力负荷、水力停留时间、水力坡度和水力传导性等方面,对湿地生态工程的水力学参数设计进行了研究,并分析了湿地水位、基质选择和湿地植物的优选对人工湿地处理效率的影响,指出湿地生态工程存在的局限性以及研究方向,为湿地生态工程的设计提供借鉴。     

鄱阳湖典型洲滩湿地植物根系对水分垂向通量的影响

为了定量揭示湿地植物根系的水文效应,采用全物理机制的土壤水分运移数值模型,以鄱阳湖吴城湿地国家自然保护区的茵陈篙群落为例,模拟分析根系引起的水文效应.结果表明,根系将增加土壤饱和含水量与土壤进气值,显著改变土壤水分特征曲线（SWRC）与土壤蓄水能力;在考虑根系影响SWRC下模拟率定的土壤含水量与观测数据的时空变化一致：模型10和50cm观测值与拟合值相关系数由不考虑根系效应下的0.83提高至0.85,10和50cm深度土壤含水量的实测值与模拟值的均方根误差分别减少61%和83%.同时这种率定方法下的模拟相比以往的研究地下水补给根系层水量提高34%;考虑典型的根系效应蒸散发量和累积地下水边界向上通量分别增加10%和150%.而在气候极端干旱条件下地下水向上补给量在根系效应下增加7%~56%,累计差异可达38~312cm,同时蒸散发量增加13%.在植被生长旺季时若地下水埋深较深,则根系效应对蒸散发量的影响会放大.因此在进行相关的湿地生态水文过程和湿地水与物质平衡研究中,建议充分评估湿地植物根系的水文效应,并视计算的工况条件,考虑其水文效应在整个水文过程中的影响.     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.     

湿地在面源污染治理中的应用回顾与展望

面源污染是导致水环境污染的主要因素之一,具有分布面广、排放量大、随机性强等特征,因此治理难度非常大。湿地通常指位于陆地和水域生态系统之间的过渡带,被认为是治理面源污染最有效的方式之一。湿地主要通过微生物反硝化、土壤吸附、沉淀以及植物吸收等途径来实现对面源污染物的截留和降解。国内对湿地在面源污染防治中的作用关注较晚,始于上世纪80年代初期。运用于面源污染防治的湿地类型主要有人工湿地、湖滨带、河岸带湿地、氧化塘、生态沟渠等。面源污染的治理应当同点源污染的治理紧密结合,高效发挥湿地的净化功能和景观效应。在构建人工湿地时应保护好天然湿地并慎用外来物种,此外人工湿地的后续管理也需要进一步加强。     

论湖滨带的结构与生态功能

湖滨带作为陆地和湖泊之间的过渡带,是健康湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分,属于生态交错带的一种. 明晰湖滨带的结构与生态功能对湖滨带及湖泊的水环境改善与生态修复十分重要. 随着水环境因子的梯度变化,湖滨带的空间结构在横向、纵向和轴向分布上都表现出明显的圈层结构特点. 横向结构由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成;纵向结构由空气、水体、底泥构成;轴向结构则是不同岸段湖滨带的景观变化和层次结构,体现整个湖滨带的全貌和湖滨带类型的组合. 湖滨带的时间结构体现在湖滨带生物及其生境条件随着时间推移的演化规律上,并在“时-空结构”中和人的积极存在紧密联系在一起. 影响时间结构的因素包括生物节律、气候因子、水动力等. 湖滨带在生态环境方面的功能可归纳为6项:污染物截留与净化、捕集和抑制藻类、提高湖滨带的生物多样性、提供野生动植物栖息地、控制沉积和侵蚀、调蓄洪水.      

江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究——代“江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究”专栏序言

近年来,江湖关系变化成为影响鄱阳湖水环境的重要因素之一.立足于近年来鄱阳湖与长江江湖关系变化,试图通过鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响因素,以及江湖关系变化对鄱阳湖入湖污染负荷、水质、沉积物和藻类水华影响等方面,深入揭示江湖关系变化对鄱阳湖水环境影响机理.其中,从N、P生物地球化学循环的角度切入,研究揭示江湖关系变化对水体和沉积物N、P等生源要素的产生、输移、转化与降解过程以及赋存形态与时空分布等的影响机理;利用水质-水动力耦合模型量化江湖关系改变对鄱阳湖水动力及水质的影响;应用SWAT模型以及GIS技术,定量估算了江湖关系变化对鄱阳湖入湖营养盐负荷及其典型湿地植被景观格局时空变化的影响;利用现场观测和室内模拟试验研究预测了江湖关系变化对鄱阳湖藻类水华风险的影响,并讨论分析了其影响的重点区域和时段.     

Agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetlands: A case study in the Yellow River wetland in China

Riparian wetland is the major transition zone of matter, energy and information transfer between aquatic and terrestrial ecosystems and has important functions of water purification and non-point pollution control. Using the field experiment method and an isotope tracing technique, the agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetland was studied in the Kouma Section of the Yellow River. The results showed that the retention of agricultural non-point ...     

Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe-Luanhe Basin of North China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＨａｉｈｅ ＬｕａｎｈｅＢａｓｉｎｉｓｔｈｅｄｉｓｔｒｉｃｔｆａｃｉｎｇｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｗａｔｅｒｃｒｉｓｉｓｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ.Ｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｓｓｕｅｓａｎｄａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｒｅｖｅｒｙｓｅｒｉｏｕｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ .Ｗａｔｅｒｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ,ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｏｖｅｒｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｈａｖｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｏｂｖｉｏｕｓｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎ…     

Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe—Luanhe Basic of North China

The purpose of this paper is to present a brief concept of the ecological and environmental water demand of lake. The present situation and affecting factors of lake ecological system in the Haihe-Luanhe Basin of North China was analyzed. The calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body and the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem, wetland and vegetation were compared and discussed. As the examples of Baiyangdian Lake and Beidagang Lake in Haihe-Luanhe river basin, the ecological and environmental water demand of the two lakes was calculated to be 27 x 10(8) m3. It is 6.75 times to the water demand according to the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body. The research result indicated: (1) The calculating methods of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem should be better than only basis on the water body of lake. (2) The data, such as area of the vegetation kind around and in the lake, the vegetation coefficient, the evaporating amount of the vegetation and the vegetation water demand itself around and in the lake are lack and urgent need. Some suggestions for controlling and regulating the water resource of the lake in North China were proposed.     

滇池底泥堆场次生植被富集污染物调查

对滇池周边3个底泥堆场次生演替恢复过程中主要植物的生态学特征和污染物富集情况进行了调查。结果表明：随着底泥堆场由表流湿地向潜流湿地过渡,植被的整体含水量逐渐减少,种群密度逐渐增加;3个底泥堆场优势种的生物量随着植被恢复时间的增长而逐步减少;植物优势种富集某种重金属的能力与生物量的相关性系数（Zn〈Cu〈Pb〈As〈Cr〈Cd〈Hg）随富集能力的提高而降低,其中Hg的富集与生物量有较高的相关性;水生植物富集污染物的能力高于陆生植物;水生植物富集污染物能力最强的是凤眼蓝,其次是长柱柳叶菜和水烛;陆生植物富集污染物能力最强的是稗、云南莎草和水蓼。     

水位变化对湖泊(水库)消落带生态环境影响的研究进展

消落带是水域生态系统与陆地生态系统的交替控制地带,具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态系统的脆弱性等特征。水位变化是影响湖泊特别是湖泊消落带生态系统主导因素,水位变化的频度、大小、持续时间等因素对消落带水-陆交换过程有重要的影响。本文回顾了近年来水位变化影响研究的基本概况,分析了水位变化对消落带物理因子、植物、动物、生物地球化学过程的影响,并讨论了国内外的研究趋势以及存在的问题。     

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...     

荣成天鹅湖水体有机磷的生物有效性和时空分布

磷是滨海湿地生产力的关键限制因素之一,有机磷的矿化分解是湿地活性磷的重要补充途径。本文以滨海荣成天鹅湖湿地为研究对象,通过采集不同季节、不同点位的表层水样,利用酶水解技术研究了天鹅湖水体有机磷的生物有效性及其时空变化规律。研究表明:(1)天鹅湖已经出现轻度富营养化。有机磷是天鹅湖水体总磷(TP)重要组成部分,其中溶解态有机磷(DOP)的含量为0.039～0.123 mg/L,占水体TP的29%～74%,颗粒态有机磷(POP)的含量为0.011～0.073mg/L,占水体TP的11%～25%。(2)在有机磷中,24%～31%的DOP和41%～82%的POP是潜在的生物可利用磷。(3)天鹅湖DOP遵循春夏高而秋冬含量低的特点。有机磷空间分布非均一性,DOP主要分布在湖中区和入河口区。POP集中分布在北部入河口和湖心区及其北部沙滩区域。另外,通过相关性分析表明,有机磷与水环境因子关系密切,DOP和溶解态酶水解有机磷(DEHP)的含量可以指示水体富营养化程度。总之,水体有机磷循环供磷可能是造成水体富营养化的重要原因。因此,在富营养化的防治过程中应该采取有效措施防治有机磷的矿化。     

基于MODIS影像的洪泽湖水生植被覆盖时空变化特征及影响因素分析

水生植被是湖泊生态系统的重要组成部分,在改善湖泊水质、维护生物多样性方面起到重要的作用.当前我国湖泊普遍面临富营养化和水生植被退化等问题,监测水生植被时空变化特征、探究主要影响因子,对于保护水生植被和修复富营养化湖泊生态系统具有重要意义.因此,本文选用2007～2017年中等分辨率卫星MODIS数据,引入植被频次法(vegetation present frequency,VPF)提取水生植被信息,结合气象因子和人类活动分析了洪泽湖近11 a水生植被的时空变化特征及潜在影响因素.结果表明,洪泽湖水生植被VPF存在着明显的季节和年际变化,VPF春夏显著高于秋冬(P 0. 05,one wayANOVA),最大值0. 43出现在6月,最小值0. 21出现在1月,4～10月生长期显著高于其他月份.年际上,洪泽湖北部湖区(Z1) VPF呈现显著降低的趋势(R2=0. 56,P 0. 01),由2008年的最高值0. 50下降到2016年最低值0. 27,下降了45. 8%,表明水生植被在该地区呈现快速退化趋势.空间上,洪泽湖水生植被VPF整体上由沿岸带向开敞水域递减,其中北部(Z1)和西部湖区(Z2)高于其他湖区(Z3～Z5).洪泽湖全湖VPF年际变化受年均气温、年降水量、年平均风速和年日照时数影响不显著(P 0. 05),表明气候要素对洪泽湖水生植被年际变化影响较小.在采砂活动和水生植被共同存在的北部湖区,总悬浮物浓度与VPF存在显著负相关(R2=0. 48,P 0. 01),表明采砂导致的总悬浮物浓度增加是影响Z1区域水生植被退化的重要原因,又以采砂区附近表现尤为明显.     

滨河湿地地下水水位变化及其与河水响应关系研究

滨河湿地的发育与退化过程受河流水文过程的显著影响.以黄河湿地国家自然保护区盂津湿地为研究对象,通过滨河湿地地下水位变化(特刖是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了滨河湿地地下水水位与洪水的响应关系.结果表明,滨河湿地地下水位受河水水位影响显著,地下水位的波动幅度与河岸距离之间存在明显的负指数关系,调水期内这...