三峡库区城市消落带生态规划与保护探讨

三峡库区消落带因反季节涨落、落差大、面积广等特点,其生态环境的保护和恢复一直是困扰世界的难题。而位于城市区域的消落带,因受人类活动的干扰强度大,生态环境更易遭受破坏。根据消落带功能的不同,将城市消落带划分为生态景观区、生态屏障区和航运枢纽区3个功能区。根据消落带生态类型的不同,以坡度和高程作为消落带类型划分主要指标,将城市消落带划分为平坝阶地型 (0~15°)、缓坡型 (15~25°)、陡坡型 (>25°)3个坡类和145~155、155~170、170~175 m 3个区段。基于城市消落带的功能分区,根据其生态类型的划分,应用生态恢复和植物配置等原理和技术,因地制宜地提出了城市消落带的生态规划与保护方案,以充分发挥城市消落带拦截降解污染物、吸附削减营养盐、提供亲水空间及改善城市景观等综合功能,为城市消落带的生态规划与管理提供决策依据和科学支撑。     

水位变动下三峡库区消落带植物群落特征

水位变动是湿地的基本特征之一,对湿地生态系统意义重大。为了解水位变动对三峡库区消落带植物群落的影响,于2010年8月对白夹溪消落带植物群落进行调查,采用TWINSPAN分类法对植物群落进行分类。结果表明:共发现维管植物85种,隶属34科70属;植物群落可划分为18个类型,狗牙根等5种群落为白夹溪消落带代表性植物群落;随着淹水程度的加深,群落组成呈现出由旱生植物到湿生植物的过渡趋势;植物群落香农指数、均匀度指数、丰富度指数和生物量指数随水位梯度呈“∧”型变化趋势,辛普森指数呈“∨”型变化趋势。与156 m蓄水周期相比,植物物种数量、群落类型及组成、多样性均发生改变。水位变动是消落带新生湿地植物群落变化的主要驱动因子     

三峡库区典型消落带淹水后草本植被的自然恢复特征

消落带是影响水库生态环境安全的关键区域。利用生物调查方法,对三峡库区典型缓坡型消落带草本植被的自然恢复情况进行了初步研究。结果表明：（1）研究区植被主要为一年生和多年生草本植物,共有29种,其中空心莲子草、狗牙根、稗草、苍耳、狗尾草、鬼针草和马唐是消落带的优势种类,且空心莲子草和狗牙根是消落带成陆初期的建群种。消落带植物群落多呈斑块状集中分布,沿145～175 m高程梯度从下往上大致可分为4条植物带：空心莲子草 狗牙根带、稗草带、苍耳 马唐 狗尾草带和一年生杂草带。（2）淹水后消落带草本植物群落在没有人为干预的情况下可自然恢复,只是群落结构趋于简单,植物物种多样性显著降低。（3）植物群落的物种多样性、地上生物量和盖度均沿水位梯度带从下往上呈先增后减的抛物线状变化,即消落带下部＜消落带上部＜消落带中部。三者的变化趋势有着高度的相关性,并且都与淹水时间呈负相关。（4）沿水位梯度带植物群落的均匀度指数差异不显著,其他物种多样性指数以及地上生物量差异显著     

三峡库区消落带富营养化及其危害预测和防治

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的永久消落带。消落带是水域生态系统与岸上陆地生态系统的交替控制地带,该地带具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态的脆弱性,随着人类活动的影响,已成为湖岸带中生态最脆弱的地带。由于工业和生活用水污染以及水体自净能力下降,消落区富营养化相关物质（如氮和磷）污染会进一步加剧。因此,必须针对库区消落带地区的特殊情况,选择适当的模式对消落带进行超前环境整治和保护,实现三峡库区生态系统的恢复和重建。     

古夫河着生藻类优势种生态位研究

采用Smith生态位宽度公式、Pianka生态位重叠指数公式和冗余分析（RDA）对古夫河22种优势种进行生态位计算和分析。结果表明,古夫河春夏季着生藻类优势种以硅藻门和蓝藻门的种类居多。根据不同月份的生态位宽度将古夫河着生藻类优势种分为5类,第一类优势种具有最宽的生态位且它们与蓝藻类优势种的重叠性指数最大。古夫河着生藻类优势种的分布受总氮、酸碱度、氨氮的影响较大。第一类优势种可反映古夫河总体水质情况,第五类优势种反映古夫河水体中某一个或几个水质因子的变化;生态位重叠值大小可反映古夫河水质是否受到外来因素干扰;结合RDA排序图和优势藻类种群变化可判断古夫河水体中总氮、氨氮及酸碱度含量的变化。     

三峡库区消落带健康评价指标体系

三峡库区消落带的生态系统健康是一个非常复杂的问题,目前研究多集中于如何对消落带进行开发利用,但不同的消落带利用（保护）模式显著影响消落带系统健康状态的发展趋势。简要分析了三峡库区消落带健康状况的影响因素,并在生态系统健康概念的基础上,提出消落带系统健康评价的原则,筛选并建立了消落带宏观生态系统健康评价指标体系,确定出三大类指标,即消落带生态特征指标、功能整合性指标和外部环境指标,在三大类指标内又分别分出各自的具有可操作性的亚指标。以开县消落带为例,运用该评价指标体系进行开县消落带的健康预测评价。     

三峡库区消落带土壤N_2O排放及反硝化研究

应用C2H2抑制-原状土柱培养法研究了三峡库区腹地忠县境内两种不同土地利用方式和不同高程消落带土壤N2O排放及反硝化速率的变化及特征。结果表明:研究区域消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率具有明显的时空差异,农耕区消落带土壤N2O排放速率均值为23.71±31.61g N/hm2·d,为人工植被恢复区土壤N2O排放速率均值的3.48倍,农耕区反硝化速率均值为105.51±126.60g N/hm2·d,为人工植被恢复区反硝化速率均值的5.39倍,二者反硝化速率差异显著(p0.05)。不同高程消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率差异不显著(p0.05),但低高程消落带土壤反硝化作用相对较强。相关性分析表明,农耕区消落带N2O排放速率与土壤温度和Eh存在显著正相关(p0.05),其反硝化速率与土壤温度存在正相关关系,表明消落带土壤N2O排放和反硝化作用受土壤温度影响明显。研究区域N2O/(N2O+N2)介于0.09~0.52,表明N2为消落带土壤反硝化作用的主要产物,但N2O的排放量也不容忽视。三峡库区消落带的土地利用方式对消落带土壤N2O排放和反硝化作用有重要影响,而耕种等人类活动可显著提高消落带N2O排放量和反硝化损失量。     

三峡库区香溪河消落带植被多样性及分布格局研究

研究三峡大坝蓄水10 a后香溪河消落带不同高程区域植被的物种组成、群落多样性及其空间分布特征,旨在为库区消落带生态修复中的物种选择、植被群落重建提供依据。研究结果发现:(1)香溪河消落带植被以一年生草本植物为主,物种组成比较简单。植物种群空间分布分析表明,优势种种群均属于聚集分布;(2)随着高程的增加,α多样性指数中Patrick丰富度、Shannon-wiener多样性和Pielou均匀度呈增加趋势,而Simpson优势度则与其它三个指数相反呈递减的趋势;而β多样性指数中Cody指数、Wilson-Shmida指数、Jaccard指数和Sorenson 指数均呈增加趋势;(3)推荐狗牙根、马唐、狗尾草和香附子4种植物作为三峡库区香溪河消落带植被恢复的备选草本物种。     

巢湖浮游植物群落生态位的研究

运用物种间Levins生态位宽度和Petrailis生态位重叠计算公式分析了3月份巢湖东区和西区的24种优势浮游植物的生态位宽度值和生态位重叠程度,并以这两个参数为基础研究浮游植物物种间生态关系及它们与周围环境的相互影响。结果表明巢湖东区星形冠盘藻、啮蚀隐藻、颗粒直链藻最窄变种等10个种的生态位较宽,均大于3,而巢湖西区生态位较宽的主要有星形冠盘藻、啮蚀隐藻、卵形隐藻等9个种;研究结果还表明以生态位变动幅度大的种类作为水质指示种有更可靠的生态学意义,因此确定了以颗粒直链藻最窄变种、水华鱼腥藻和星杆藻sp.这3种藻作为巢湖水体区域污染状态的指示种。生态位重叠表明在巢湖东区蛋白核小球藻的发展速度最快;在巢湖西区星杆藻sp.的发展速度最快;巢湖西区的发展种比东区的发展种更多,大多数为耐污染的种。随后4月份进行了浮游植物群落组成调查,比较2次采样群落结构差异,验证了浮游植物生态位模型在巢湖鱼腥藻水华预测方面应用的可靠性。     

三峡库区消落带农用坡地磷素径流流失特征

消落带是三峡库区重要的生态交错带,但自发农用和无序开发可能会造成更多的氮磷流失,进而加剧三峡库区水体富营养化。通过对库区连续3 a的定位监测（2011~2013年）,研究了三峡库区消落带农用坡地的磷素流失特征。结果表明：次降雨事件中常规施肥处理的地表径流、壤中流总磷平均浓度分别为0.848±0.153、0.140±0.006 mg/L,其中地表径流中磷的形态以颗粒态为主,壤中流以溶解态的生物可利用磷为主。常规施肥下,地表径流、壤中流磷素年均流失通量分别为0.236±0.004、0.100±0.003 kg·hm 2,地表径流、壤中流磷素流失通量分别占总流失通量的70.2%、29.8%,地表径流是坡地磷素流失的主要途径,但壤中流也是不可忽视的重要途径。与常规施肥处理相比,减量施肥处理地表径流、壤中流磷素流失量分别降低了45.3%、40.0%。建议采取减量施肥的方式,以降低营养盐负荷,保护水环境。     

三峡重庆库区消落区基本特征与生态功能分析

三峡工程建成后,随水库运行将在库区两岸形成垂直落差30 m的消落区,面积达300多km2。消落区的形成可能会带来环境污染加重、土壤侵蚀和水土流失加大、植物多样性及生态系统被破坏、诱发地质灾害、暴发流行性疾病等生态环境问题。通过各种途径对消落区进行合理分类对于保护和改善库区生态环境有重要的意义。以三峡库区消落区的重庆段为例,结合三峡库区消落区的人文环境、气候、坡度、水深、地貌等区域基本特征,以遥感数据为基础,以GIS技术为手段,分析消落区的基本特点、人类活动对消落区的影响、消落区的生态环境问题以及生态功能定位,更好地保护消落区的生态安全。为政府和相关管理部门提供了三峡库区消落区生态环境保护、土地资源合理开发利用的理论依据。     

三峡水库水质变化趋势研究

为全面研究三峡水库蓄水之前至175 m蓄水运行期库区水质变化趋势和因蓄水导致水文条件变化后悬浮物、高锰酸盐指数、总磷等主要污染因子变化及其相互关系,通过对2000~2015年三峡水库水体水质状况进行分析,得出如下结论:三峡水库干流水质较好,其受水期及水库蓄水调度影响明显但逐渐减弱。受蓄水导致的水流条件变化、上游来水、支流汇入及沿程点面源污染等因素影响,干流沿程各断面水质变化趋势不完全一致;除清溪场和沱口断面外,从库尾到库首水质评价结果优于Ⅲ类的比例总体呈上升趋势。受蓄水影响,御临河、小江、大宁河及香溪河河口断面水质均呈下降趋势。三峡水库上游来水悬浮物含量变化与水期存在较好相关性,但自2013年开始上游来水各水期悬浮物含量均下降,悬浮物通量较2013年之前平均降低约80%。水库库中、库首断面近年来悬浮物含量在丰水期和平水期下降,其后逐渐趋于稳定,枯水期变化不明显。蓄水后主要支流河口悬浮物含量大部分时段低于库区干流同期,上游支流河口断面悬浮物含量受水期影响较库区中下游支流河口明显。干支流各断面高锰酸盐指数和总磷在各水期变化趋势各异,上游断面丰水期变化较下游断面明显;随着蓄水进程,各断面高锰酸盐指数和总磷在平水期和枯水期之间、断面间差异越来越小。悬浮物含量与高锰酸盐指数、总磷等参数之间存在一定的相关性,但在较长时间范围,不能通过拟合等手段将水样一种状态的测定结果推出样品另一种状态近似检测结果。     

三峡水库蓄水前库区水质状况研究

采用单因子评价法,对长江三峡库区1996～2001年的水质监测资料进行水质状况分析,结果表明三峡库区江段水质状况总体良好,参与评价的各项指标多年均值均符合Ⅱ类水体标准;部分水质参数测值超Ⅱ类水体标准,其中高锰酸盐指数、总铅、氨氮为库区江段的主要污染因子;汛期水质劣于非汛期水质。采用PWQTrend水质污染发展趋势分析专业软件,对长江三峡库区6年来的水质监测资料进行水质趋势分析,结果显示库区江段水质参数浓度及污染物输送率趋势均以无显著变化为主,表明库区江段总体水质状况6年来保持基本稳定。     

三峡库区腹心地带消落区土壤氮磷含量调查

消落区土壤中氮磷是上覆水体营养物质的潜在来源之一。在2008年底三峡蓄水至172 m之前,采样分析了小江（澎溪河）等库区5条典型支流淹没前的消落区土壤氮磷含量分布情况。在研究样区范围内,消落区土壤全氮均值为1317±0484 mg/g,变化范围在0459~2735 mg/g,而土壤全磷均值为0676±0282 mg/g,变化范围在0314~2799 mg/g。不同的土地利用方式消落区土壤全氮含量有明显差异,耕地消落区和园林地消落区的全氮值明显高于河滩地消落区。不同流域之间氮素差异也达到极显著水平,朱衣河和大宁河流域消落区土壤氮素要明显高于其他3条支流。但是,不同土地利用方式的消落区之间全磷差异不显著,不同流域之间磷素差异也不显著。相比长江中下游一些浅水湖泊的底泥,库区消落区土壤中全氮和全磷含量水平已处于偏高状态,向上覆水体释放的风险较大。小江流域的丰乐镇和养鹿镇、朱衣河的胡家坝地区是研究范围内释放风险高的区域.     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。     

三峡水库水质保护与渔业利用关系探讨

捕捞渔业和不投饵养鱼对水体不会造成污染,并在一定程度上具有抑制藻类生长、减缓和控制富营养化发生的功能。投饵养鱼和施肥养鱼可增加富营养化发生的几率,但通过控制网箱的数量和布局,限定养殖种类和密度,提高低污染饲料质量,采取科学的投喂方式等措施,可减少对水体的负面影响。适度发展渔业是利用三峡水库水、土地和生物资源的有效途径之一,不仅可促进库区产业发展,增加库区移民就业和收入,而且对水库水生态环境有一定的保护作用。 要做到有序利用水面资源,必须尽快制定科学的渔业发展规划,加强渔业管理指导渔业生产,使渔业生产与环境保护、移民安置和水库其他功能相协调。