水位变化对湖泊沉积物营养释放的影响

水位波动可有效调节湖泊生态系统的结构与功能,干湿交替过程引起的沉积物生物地球化学循环途径的改变是其重要机制之一。大量研究结果表明,干湿交替将加速沉积物有机碳的分解,强化沉积物硝化与硝化作用的偶联,促进沉积物磷的酶促水解和厌氧解离,从而增加再度淹没之后水中溶解有机碳和生物可利用性磷的浓度,并减少溶解无机态氮的浓度。有机质的分解是上述过程的关键步骤。因此,必须系统描述湖泊水陆界面土壤和沉积物基本理化性状与水生生物特征,分析干旱过程中沉积物生物地球化学循环途径的变化,了解淹没过程中水柱营养状态与浮游生物群落对沉积物营养释放的响应,从而揭示水位波动调控富营养化过程的机制,即诱发营养脉冲或维系其持续补给,改变营养阈值,进而导致稳态转换。     

水位波动和植被恢复对三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构的交互影响

水库消落带是典型的生态脆弱敏感区.水位波动是影响消落带土壤环境的主要因素,植被恢复是消落带土壤保育的重要手段.然而,在水库消落带中,水位波动和植被恢复对土壤微生物群落结构的交互影响尚不清楚.为此,选取三峡水库消落带中不同水位高程的撂荒草地和人工林地为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术探究土壤原核微生物群落组成和多样性,并探讨驱动土壤原核微生物群落结构的主要环境因子.结果表明,消落带的低水位高程中土壤原核微生物α多样性最高,其中163 m高程的Pielou_e指数、Shannon指数和Simpson指数显著高于168 m高程,Chao1指数和Shannon指数显著高于173 m高程.但撂荒草地和人工林地的土壤菌群α多样性并无显著差异.同时,水位波动和植被恢复均对土壤原核微生物的群落组成产生显著影响,不同样地中生物标志物类别具有明显差异.值得注意的是,植被恢复模式差异对土壤原核微生物群落结构的影响强于水位波动.此外,层次分割结果显示土壤pH是三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构变化的主要驱动因子.以上结果可深化对水库消落带土壤微生物群落结构的认识,并为水库消落带生态系统的恢复重建提供科学参考.     

水位变化对消落带氨氧化微生物丰度和多样性的影响

南水北调来水进入密云水库将直接引起水库水位上涨,这必将影响消落带土壤中氨氧化微生物的丰度和多样性,从而影响消落带中氮循环过程.采用分子生物学方法,探讨了水位变化对消落带氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)的生物多样性和丰度的影响.Real-time PCR结果显示,2015年9月消落带岸上/水陆界面土壤和沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为1.00×10~7~3.91×10~7copies·g~(-1)和5.49×10~6~9.77×10~6copies·g~(-1).2015年11月水位比9月上升3 m,淹没区土壤/沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为5.80×106~1.56×10~7copies·g~(-1)和2.14×10~6~4.40×106copies·g~(-1),比被淹没前有所下降,但AOA的丰度始终高于AOB,说明AOA比AOB更适合在低氨氮的消落带环境中生长,并且更能适应低氧环境.水位上升3 m后,水陆交界面土壤中AOA和AOB的多样性均有所增加,而在沉积物中多样性减少.水位上涨之前,AOA大多数OTU属于Nitrososphaera、Nitrosopumilus,而水位上涨之后,大多数OTU归属于土壤簇Nitrososphaera,即在低氧消落带环境中土壤簇Nitrososphaera为优势AOA菌.对于AOB,水陆交界面土壤和沉积物中Nitrosopira和Nitrosomonas分别在氨氧化过程中发挥作用.     

湖泊水位变化对挺水植物影响分析:以洪泽湖为例

湖泊水位波动的幅度、频率、持续时长、规律性等是影响湖泊水生植被状况、水资源调配的关键因素。以往研究主要通过选取部分水位变化指标来识别主要的生态影响。而要维持湖泊生态健康进行合理水位调控,需要综合水位变化的多指标,从整体上分析湖泊植物对湖泊水位变化的响应特征。以洪泽湖为例,基于IHA/RVA法,重点分析了南水北调东线一期工程后洪泽湖水位变化对挺水植物的影响。结果表明:南水北调东线一期工程后洪泽湖3,5,7,9月月平均水位以及最小30 d平均水位等指标发生较大改变,对挺水植物面积的影响是最显著的,其他IHA指标改变度小,影响不明显。3月平均水位超过13.4 m,挺水植物萌发抑制明显;当5月平均水位在13.1 m,7月平均水位在12.7 m时,挺水植物面积显著增加;9月平均水位高于13.4 m,挺水植物面积大幅减少。当最小30 d平均水位<12.0 m时,挺水植物面积平均减少14.32 km2。为满足洪泽湖挺水植物生长和繁殖需求,确定3,5,7,9月适宜生态水位为13.20,13.10,12.70,12.85 m。     

三峡库区消落带不同水位高程土壤重金属含量及污染评价

为揭示三峡水库连续2 a(2008年和2009年)175 m试验性蓄水对库区消落带土壤重金属的影响,选择了库区腹地忠县境内的3个地质地貌特征、土地利用历史等相似消落带.采集了不同高程(160 m和170 m)和土壤层(0～10 cm和10～20 cm)36个土壤样品,用X射线荧光光谱法测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属含量,并对其污染现状和潜在生态风险程度进行了评价.结果表明,尽管160 m和170 m高程淹水时间差异较大(244 d),但土壤重金属含量并没有显著差异;重金属相关分析显示Cd相对独立,而其它重金属大都存在着显著或极显著的正相关关系;地累积指数(geoaccumulation index,Igeo)表明重金属污染程度顺序依次为:As>Cd>Cu>Ni>Zn=Pb>Cr,其中As、Cd和Cu地累积指数(Igeo)分别为0.45、0.39和0.06,属轻度污染,其它重金属为无污染;Hkanson潜在生态风险指数(Ei)表明重金属潜在生态风险顺序为:Cd>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn,其中Cd的潜在生态风险指数(Ei)为59.10,危害风险达中度,其余重金属风险均为较轻.因此污染评价方法指出了该区域消落带土壤的主要污染或存在潜在生态危害的重金属元素为As、Cd和Cu.     

三峡库区消落带生态环境问题探讨

三峡工程的竣工,在库区两岸形成了垂直高差达30m的涨落地带,称之为消落带,对水库的实际运行影响深远。通过对这片区域特点和现状的研究,总结了当前三峡库区消落带出现的各种环境问题,如生态破坏、环境污染、景观影响、疾病问题、地质灾害等。针对各类环境问题的出现,提出了生态恢复、污染预防与治理、合理规划管理、出台相应政策等解决方法和控制措施,以期实现库区消落带的保护和充分利用,为库区社会、经济、环境的可持续发展提供参考。     

室内模拟大桥水库消落带土壤中氮的释放

通过室内模拟,采用单一变量控制不同的环境条件探究大桥水库消落带土壤中氮的释放规律.结果表明:温度升高促进大桥水库消落带土壤中氮释放,但酸碱度变化以及恒温恒振荡器搅动无显著性影响;发现在大桥水库消落带土壤中淤壤含氮量最高.     

湖泊水位变动对水生植被的影响及调控

通过分析湖泊水位变动对水生植被的影响,能够有效提高资源的利用率,保证水生植被的正常生长。基于此,本文主要研究湖泊水位变动对水生植被的影响机理及其调控方法,希望能够给相关工作人员提供一定的参考与帮助。     

基于CiteSpace的湖泊生态水位研究进展

在全球气候变化和人类活动干扰的双重影响下,湖泊生态系统面临严重威胁,保障湖泊生态系统稳定的生态水位研究近年来受到国内外学者广泛关注。文章围绕湖泊生态水位计算方法进行综述,以湖泊生态水位概念为出发点,采用CiteSpace文献计量工具分析该领域研究重点,并总结各方法的提出背景及计算内涵。通过对湖泊生态水位研究的分析可知,我国学者多数的研究存在仅考虑湖泊水量需求而忽视水文连通性的问题,且提出的计算方法多为经验和半经验法。因此,未来应加强考虑研究区域内部空间异质性和水文连通性的湖泊生态水位研究,并在推广3S等新技术应用的基础上进一步探索多学科融合的定量计算方法。     

基于城市设计的消落带治理研究——以三峡库区重庆云阳为例

城市消落治理问题是水库生态环境一大难题,本文以三峡库区重庆云阳为例。以景观性和安全性为原则,针对不同的生态类型的消落带提出不同的治理方案,不同的水位高程种植不同植物,即有护岸效果,又有可观赏性。     

亚热带城市河流生态河岸的研究

随着生活水平的提高,城市河流生态河岸日益受到重视.从城市河流河岸的现状分析,到国内外城市河流生态河岸的研究,包括城市河流生态河岸的规划与实践,较为全面的体现了城市河流生态河岸的结构与功能,并提供了亚热带城市河流生态河岸的研究案例,基于亚热带的气候条件及研究基础,为亚热带城市河流生态河岸进一步研究提供参考.     

滨岸缓冲带在水源地农业面源污染防治上的应用

饮用水水源地污染已成为全球共同遭遇的重大环境问题之一,为保证人们的饮用水安全,有必要对进入水源地内的农业面源污染进行防治。滨岸缓冲带能够有效的防治农业面源污染已经得到广泛的认可,并在水源地保护上有一定的应用前景。文章综述了缓冲带的定义、结构、功能以及农业面源污染防治方面的应用等基础上,提出了我国滨岸缓冲带在饮用水源地保护中的应用前景。     

三峡水库澎溪河消落带植物群落物种丰富度格局

通过样地调查和Spearman相关分析,研究了澎溪河消落带植物群落物种丰富度格局. 结果表明:沿河流纵向梯度,总物种丰富度、灌木层和草本层物种丰富度均表现出抛物线型,乔木层物种丰富度表现出直线型;沿河流侧向梯度,总物种丰富度和草本层物种丰富度随高程的增加先升高后降低;乔木层和灌木层物种丰富度随高程的升高而增加. 在纵向梯度上,底质类型与物种丰富度显著相关,距河口的空间距离对物种丰富度有重要的控制作用;在侧向梯度上,淹水时间、土壤含水量、底质异质性对群落空间格局有重要影响. 总体来说,消落带植物物种丰富度格局仍受原河流地貌及洪水格局的影响,但由于水位季节性变动,已形成与水位变动相适应的分布格局.      

河岸荆三棱带改善河水水质的中试研究

在1 a的时间里利用中试规模的荆三棱河岸带对受污染河水进行处理,主要考察了COD、NH⁺₄-N、TP、浊度和水温等水质指标.结果表明,荆三棱带在夏、秋季改善河水水质的效果好于冬、春季.荆三棱带在夏季对COD、NH⁺₄-N、TP和浊度的去除率分别为44.10%、78.66%、69.44%、99.53％,在冬季对河水水质也有一定程度的改善.荆三棱带可以降低河水温度及河水早晚温差,起到改善局部水环境的作用.荆三棱带与空白带的对比表明植物对去除水中污染物、改善局部水环境起着重要作用.     

北京转河河岸带生态修复对河流水质的影响

以北京转河为例,探讨一系列河岸带生态修复措施(尤其是河漫地和护岸的改造)对河流水质的影响.于2009年7～9月进行实地调查,沿河岸选取13个采样点,并定期采集水样,测定其中营养物质和溶解氧(DO)等的浓度.结果表明,转河氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)和DO的浓度均有非常明显的季节变化.在居民用...     

湖滨带生态退化及其与人类活动的相互作用

湖滨带属于水陆生态交错带,是湖泊水生态系统与陆地生态系统间非常重要的过渡带. 根据湖滨带生态退化的表现形式,可以将湖滨带生态退化过程归纳为渐变退化、间断不连续退化、跃变退化、突变退化及复合退化5种类型. 系统自然退化是一个漫长渐变的过程,而人为干扰往往带有冲击负荷与胁迫压力.人类对湖滨带生态退化的影响与人类文明的发展历程密切相关,随着人类开发自然、利用自然能力的加强,对湖滨带生态退化的影响深度、范围也明显增强. 在文明初始阶段,人类对湖滨带处于被动适应及竞争利用的状态;文明成长阶段,人类开始对湖滨带进行主动开发及可控利用;在文明成熟阶段,从对湖滨带单纯开发利用拓展为发挥综合生态服务功能. 另一方面,湖滨带生态退化对人类产生的影响主要体现在生物资源萎缩、洪水灾害损失增加、可利用淡水资源减少、对人体健康造成威胁、美学价值丧失、影响水文化的历史传承等. 研究湖滨带的退化过程及其与人类活动之间的相互作用、相互影响关系,认清湖滨带自身的发展规律,识别湖滨带退化的驱动因子,有助于我们进一步保护湖滨带、修复退化的湖滨带或提出减缓湖滨带退化过程的有利措施.      

赤泥强化型河岸带模拟系统对再生水中磷去除效果的研究

为了探讨不同比例赤泥施入量对再生水磷去除效果的影响以及植物在再生水净化过程的作用,利用赤泥中富含钙、铁、铝等金属氧化物对磷具有较强吸附性能的特点,构建了室内赤泥强化型河岸带模拟系统.结果表明,赤泥最适施入质量分数为2.5%～5.0%,此时TP去除率为82%～76%,出水磷浓度约为0.22～0.29 mg/L,SRP/TP比值为74%～75%.当赤泥施入量为2.5%时,相比无植物系统,有植物系统的磷净化效率提高了4%,约为86%,出水磷浓度为0.17mg/L.这些结果表明赤泥可以适当比例直接掺混于河岸带的土壤中,这为其提高对再生水中磷的去除能力提供了一种新途径.     

近10年来三峡消落带土壤氮、磷时空分布特征研究

消落带是位于水陆交错带的一种特殊生态系统.消落带土壤作为生态系统中氮、磷元素重要的“源”与“汇”,在生物地球化学循环研究中具有重要意义.该研究基于中国知网CNKI以及Web of Science数据库检索近10年三峡消落带土壤氮、磷研究文献,提取w（TN）、w（TP）数据并进行统计,从宏观尺度上分析w（TN）、w（TP）的时空分布特征.结果表明:①高程分布上,当高程高于155 m时,土壤w（TN）（0.75~1.17 g/kg）随着高程增加呈下降趋势,土壤w（TP）未发生显著变化（0.53~0.60 g/kg）;当高程低于155 m时,土壤w（TN）处于较低水平（0.66~0.86 g/kg）,但w（TP）维持较高水平（0.60~0.76 g/kg）.②时间分布上,消落带土壤w（TN）整体呈现逐年递减的趋势,Pearson相关系数为-0.64,但是w（TP）没有显著变化.③地区分布上,三峡上游库区消落带土壤w（TP）出现显著高值,下游库区w（TN）出现显著高值.研究显示:不同高程土壤受植物残体分解等因素影响,在落干期w（TN）上升,在浸没期向上覆水体释放TN;水位调节导致的淹没强度变化对消落带土壤中TN产生淋溶作用,而对TP的影响较小;对于消落带上游地区应更关注土壤中高w（TP）带来的环境风险,而对于消落带下游地区应更关注因水土流失和非点源输出导致的高w（TN）所致环境风险.