三峡水库消落带生态环境问题及综合防治

三峡工程是当今世界最大的水利枢纽工程.三峡水库竣工运行后,库区将出现落差达30 m的消落带. 消落带是水陆生态交错带的一种类型,在流域生态系统中发挥着重要作用,具有较高的生态、社会和经济价值.其功能包括:缓冲带功能、保持生物多样性及保护生境的功能、护岸功能和经济美学价值等.从三峡水库消落带生态环境特征和生态功能出发,剖析了三峡水库消落带面临的主要生态环境问题,如生物多样性减少,污染加剧,库区土地资源锐减,环境地质灾害加剧,旅游资源恶化,流行性病情和疫情的发生,生态系统更为脆弱等.针对这些问题从系统全局的高度提出了三峡水库消落带环境保护和综合防治对策,为科学地制定三峡水库消落带的保护与规划方案提供依据,为保证三峡水库的永续正常运行和库区社会经济的可持续发展提供参考和借鉴.     

三峡水库干流消落带沉积泥沙粒径特征及其物源意义

为揭示三峡水库干流消落带的泥沙沉积规律、分析沉积泥沙来源,本研究采用原位观测方法采集沉积泥沙样品,利用激光粒度仪测试泥沙粒径,分析沉积泥沙粒径在水平、垂直和高程3个维度上的变化特征,并与三峡水库入库泥沙的粒径特征相结合,阐述消落带沉积泥沙来源。结果表明:(1)三峡水库干流消落带沉积泥沙粒径在水平方向上存在比较强烈的空间变化,中值粒径沿河流流向方向呈逐渐下降趋势,并在忠县及其下游河段基本保持稳定;(2)泥沙粒径随高程的变化存在较大的空间差异,河流挟沙是消落带下部粗颗粒泥沙的主要来源,而消落带上方的土壤侵蚀强度越高,消落带顶部的沉积颗粒就越容易变粗;(3)在水库尾端,泥沙剖面存在较明显的旋迴分层现象,其中值粒径数值较大、变化幅度较宽,越往下游推进,中值粒径的数值越低、变化幅度越小,泥沙旋迴分层现象逐渐消失;(4)水库尾端的沉积泥沙以库区外来沙为主,越往下游推进,库区内产沙对粗颗粒泥沙的贡献逐渐升高,但库区内外来沙都能够为沉积泥沙提供丰富的细颗粒物源,因此,细沙的来源具有一定的复杂性和多样化特征。     

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     

三峡库区万州段不同类型消落带土壤磷形态贮存特征

三峡水库成库以来,消落带土壤磷流失已成为水体富营养化的重要来源。通过对三峡水库消落带万州段长江干流及回水区苎溪河和密溪沟土壤磷形态分析,研究了不同水力特征和人类活动对消落带土壤理化性质及土壤磷形态分布的影响。结果表明：万州段消落带土壤pH值、有效磷(A P)含量分布特征为长江干流>苎溪河>密溪沟,阳离子交换量(CEC)分布特征为苎溪河>长江干流>密溪沟,有机质(SOM)含量分布特征为密溪沟>苎溪河>长江干流,总氮(TN)含量分布特征为苎溪河>密溪沟>长江干流,总磷（TP）分布特征为密溪沟>长江干流>苎溪河。土壤水溶态磷（H2O P）、盐酸提取态磷（HCl P）、氢氧化钠提取态磷（NaOH P）、碳酸氢钠提取态磷（NaHCO3 P）、残渣态磷（Residual P）分布特征为：Residual P(65514 mg/kg)> H2O P（5177 mg/kg)>HCl P(3999 mg/kg)> NaOH P(2588 mg/kg)> NaHCO3 P(2224 mg/kg),以Residual P和H2O P为主,在干湿交替的条件下H2O P将继续向水体迁移。人类农业及旅游开发活动或将影响土壤理化性质进而影响保肥性能,土壤氢氧化钠提取态有机磷（NaOH Po）和碳酸氢钠提取态有机磷（NaHCO3 Po）所占比例大小顺序为长江干流>苎溪河>密溪沟。消落带土壤磷各形态中氢氧化钠提取态无机磷（NaOH Pi）、碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO3 Pi）、NaHCO3 Po、H2O P均与有A P存在极显著相关性,其来源具有同源性。密溪沟氮磷污染不同源,密溪沟有农村居民且开发旅游,人类生活废水是磷素的主要来源,而氮素主要来源于农业施肥的流失。     

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。     

三峡库区消落带水淹初期主要优势草本植物生态位变化特征

根据三峡库区初期水位涨落情况,以空间代替时间法,连续两年对典型消落带区域地上植被进行调查,通过计算生态位宽度和生态位重叠来分析不同水淹时间下优势草本植物生态位的变化特征。结果表明,一年水淹区段在未水淹时,植物生态位宽度普遍较窄,此时生态位明显特化,而第二年水淹极大的增加了适应干湿变化的物种的优势度。水淹前生态位重叠值大于0.5的只有12对,小于0.2种对为189对,其中生态位重叠值为零的为103对;水淹后生态位重叠值大于0.5的有24对,小于0.2种对为53对,其中生态位重叠值为零的为6对,说明生境由干燥到湿润的变化,对湿润环境相对适应的物种存活,优势植物生态位重叠明显增加。经两年水淹区段中,第一年以毛马唐的生态位宽度最高,其余17种物种生态位宽度小于0.2的物种占优势物种的61%,第二年以雾水葛和鳢肠的生态位宽度较大,其余15种物种生态位宽度小于0.2的物种占优势物种的50%,共同出现的物种仅有8种。生态位重叠值大于0.5的种对由5对上升到17对,生态位重叠值为零的种对由10对减低到2对,说明连续水淹产生更加均一的生境类型,对资源要求相似的物种是增加的。     

三峡库区消落带农用坡地氮素流失特征及其环境效应

三峡库区消落带坡地的自发农用较为常见,消落带的这种利用方式可能加剧养分流失并对库区水环境造成影响.通过对库区2011～2013年3个落干期消落带农用坡地的地表径流、壤中流中氮素形态与浓度进行定位监测,研究消落带农用坡地氮素流失特征及其环境效应.结果表明:常规施肥下,消落带农用坡地侵蚀模数为1 443 kg/(hm2·a),落干期内坡地平均径流量为230 mm,径流系数为0.58,其中壤中流流量占总径流量的77％.历次降雨产流事件中常规施肥处理时,地表径流、壤中流中TN平均浓度分别是4.85±0.85、20.73±2.05 mg/L,落干期地表径流(泥沙)和壤中流的TN流失量分别为6.63± 1.19、35.22±3.38 kg/hm2,分别占当季施肥量的2.2％、11.7％.可见,随壤中流流失是三峡库区消落带农用坡地氮素流失的主要途径.与常规施肥处理相比,减量施肥处理使地表径流(泥沙)、壤中流TN流失通量分别显著降低了25％、48％,表明减少氮肥用量可以显著降低消落带农用带来的环境风险,建议消落带农用地氮肥进行减量施肥,使其既不影响作物产量,也显著降低氮流失.     

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。     

乌东德水库坝前段消落带生态类型划分及生态修复模式初探

采用GIS技术,根据高程、坡度、土壤类型等环境特征,将乌东德水库坝前段消落带分为18种生态类型,并完成了高程图、坡度图和土壤类型图,建立了环境特征和消落带类型的直观联系。然后根据不同的生态类型,提出了4种生态修复模式,并选择了10种植物作为生态修复物种。为其它水库消落带生态修复提供了参考依据。     

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。     

三峡库区消落带农用坡地氮素流失特征及其环境效应

三峡库区消落带坡地的自发农用较为常见,消落带的这种利用方式可能加剧养分流失并对库区水环境造成影响。通过对库区2011~2013年3个落干期消落带农用坡地的地表径流、壤中流中氮素形态与浓度进行定位监测,研究消落带农用坡地氮素流失特征及其环境效应。结果表明：常规施肥下,消落带农用坡地侵蚀模数为1 443 kg/（hm2·a）,落干期内坡地平均径流量为230 mm,径流系数为0.58,其中壤中流流量占总径流量的77%。历次降雨产流事件中常规施肥处理时,地表径流、壤中流中TN平均浓度分别是4.85±0.85、20.73±2.05 mg/L,落干期地表径流（泥沙）和壤中流的TN流失量分别为6.63±1.19、35.22±3.38 kg/hm2,分别占当季施肥量的2.2%、11.7%。可见,随壤中流流失是三峡库区消落带农用坡地氮素流失的主要途径。与常规施肥处理相比,减量施肥处理使地表径流（泥沙）、壤中流TN流失通量分别显著降低了25%、48%,表明减少氮肥用量可以显著降低消落带农用带来的环境风险,建议消落带农用地氮肥进行减量施肥,使其既不影响作物产量,也显著降低氮流失。 关键词： 三峡水库;消落带;地表径流;壤中流;氮负荷;减量施肥     

长三角地区农田土壤养分空间变异及养分综合评价

以浙江宁波三七市镇的一块面积为 2562 hm2 的农田为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的手段和方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究。结果表明,5种养分要素的空间变异函数曲线的理论模型符合指数模型;速效钾、有机质和pH值的C0/(C0+C)<25%,表现出强烈的空间相关性,碱解氮和有效磷的C0/(C0+C)为25%~75%,具有中等的空间相关性。通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况,几种养分要素中,碱解氮、有效磷和有机质含量总体丰富,而速效钾的含量处于中低水平,pH值较低,土壤呈现酸性。利用主成分分析结合空间插值的方法,还可以对研究区的土壤养分的综合状况进行评价。研究结果可为当地以及长江三角洲同类型地区在科学施肥、实行养分的分区管理以及农业面源污染的控制方面提供一定的科学依据和借鉴参考。     

三峡库区消落带淹水—落干过程土壤磷吸附—解吸及释放研究

选取三峡库区消落带典型区土壤作为测试土壤，研究了淹水—落干对土壤磷的等温吸附解吸特性，以及土壤吸附一定的磷后再次淹水向上覆水体释磷的规律。研究表明：①三峡库区消落带土壤淹水—落干后吸磷能力增强，由淹水—落干前的256 mg/kg增加到淹水—落干后的625 mg/kg，磷零点吸持平衡浓度（EPC0）由淹水前的0.46 mg/L增加到淹水后的1.47 mg/L；②淹水—落干处理后土壤磷的解吸率降低，由淹水—落干前的73.3%~80.3%降低到67.3%~69.6%；③三峡库区消落带土壤吸附一定磷后，再淹水磷会再次逐渐释放到上覆水当中，且土壤吸附外源磷越多，磷淹水释放强度越大；④ 淹水—落干使吸附一定外源性磷的土壤淹水条件下释放更多的磷。     

上海城郊土壤重金属含量的空间变异与分布特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择上海城郊结合部为研究区域,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn 5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了分析。结果表明：土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,土壤Mn含量服从正态分布,土壤Cr、Cu、Pb、Zn含量服从对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示土壤Mn符合指数模型,土壤Cr、Cu、Pb、Zn符合线性模型、其中土壤Cu、Pb、Zn为纯块金效应模型,反映了城郊结合部土壤污染空间变异的复杂性。通过泛克里格插值可直观反应表层土壤重金属含量空间分布特征,发现土壤Cr、Mn呈岛状,土壤Cu、Pb、Zn呈多岛状分布的特点,工业和交通污染源是影响土壤重金属空间分布的重要因素     

百花湖入库河流麦西河河口消落带土壤磷形态及其分布特征研究

应用磷形态标准测定方法（SMT）对百花湖（水库）入库河流麦西河河口消落带土壤不同形态的磷进行了分级测定,分析了各形态磷及与有机质、pH之间的相关性。结果表明：消落带A区(岸边土壤)总磷含量平均为1 298.8 mg/kg,B区(交界面土壤)平均为1 1712 mg/kg,C区(淹没区土壤)平均为1 0762 mg/kg。各种形态的磷在消落带分布特点不同：（1）各点OP含量A区>B区>C区,OP/TP的平均值为592%、607%、633%;（2）各点IP以Fe/Al P为主,消落带A区Fe/Al P占无机磷的比例平均为789%,B区为642%,而C区则为546%;（3）Ca P含量C区（1017 mg/kg）>B区（849 mg/kg）>A区（621 mg/kg）;（4）消落带A区土壤中活性磷组份（OP+Fe/Al P）占TP百分数为738%,B区为744%,C区为771%。消落带土壤活性磷组份较高,在适宜的条件下容易引起水体的二次污染,加快水体富营养化的进程     

崇明滩涂湿地不同盐度梯度下芦苇种群及土壤的生态化学计量学特征

为了研究不同盐度梯度下芦苇(Phragmites australis)的生态适应性及其生长的限制因子,对崇明盐度梯度下的3个滩涂湿地生长的芦苇及土壤生态化学计量学指标进行测定;分析不同盐度下芦苇种群的生态化学计量学之间的差异,及土壤与芦苇元素、元素比之间的相关性。结果表明:(1)崇明滩涂湿地土壤C、N、P含量和C/N、C/P、N/P平均值分别是15.01、0.69、0.86g/kg,22.09、21.87、0.96。芦苇的C、N、P含量及C/N、C/P、N/P平均值分别为413.17、10.75、2.53g/kg,41.49、293.58、7.29。(2)随着崇明滩涂湿地土壤盐度增加,土壤的C、N含量及芦苇的C含量、C/N先降低后增加;土壤的C/N、C/P、N/P及植物的C/P、N/P增加;土壤的P含量及植物N、P含量降低。(3)盐度梯度下滩涂湿地土壤与芦苇生态化学计量学中的C、P、C/P、N/P之间均正相关关系,土壤N含量与植物的C/P正相关,与N/P负相关;而C/N与植物P含量之间有负相关性。(4)该研究区土壤的C、N元素较为匮乏,P含量较高;植物的N/P值小于14,说明崇明芦苇生长主要受到N的限制。     

鄱阳湖典型湿地土壤有机质及氮素空间分布特征

通过对鄱阳湖三个典型湿地植物群落带土壤有机质和全氮的空间分布特征的研究,结果表明：有机质和全氮在湿地土壤中的垂直分布规律具有一致性,表层含量显著高于下层,40 cm以下土壤养分含量基本稳定。表层土壤有机质和全氮含量不同植物群落间存在差异,有机质变化趋势为：刚毛荸荠群落带＜南荻群落带＜灰化苔草群落带;氮素含量的变化趋势为：南荻群落带＞灰化苔草群落带＞刚毛荸荠群落带。土壤碳氮比相对较低（10～23）;植物对养分的吸收能力、植被生长特征、湿地生态水文过程等影响着有机质和氮素含量的空间分布。
     

立地条件和林龄对四川马尾松林C、N、P化学计量特征的影响

为揭示立地类型和林龄对四川省马尾松林生态化学计量特征的影响,以丘陵、山地2个立地类型小区的4个立地类型组、6个立地类型亚组和15个立地类型中不同林龄马尾松人工林为研究对象,分析了各立地类型与林龄内马尾松针叶C、N、P含量及计量比.结果 表明:四川省马尾松针叶平均C、N和P含量分别为524.34±29.09、10.28±0.51和0.99±0.18 g/kg,C∶N、C∶P和N∶P分别为51.08±3.68、543.90±97.40和10.73±2.24,且其均受立地类型与林龄的显著影响(P＜0.05).同一林龄中,针叶C∶N、C∶P和N∶P在丘陵高于山地;C含量、C∶N和C∶P均在砂质黄壤、丘陵坡下部、山地600～1000海拔15°～35°的阳坡中较高.四川省马尾松人工林适宜的立地类型为丘陵砂质黄壤坡下部及山地砂质黄壤600～1000m海拔15°～35°的阳坡,其针叶C储存能力和N、P养分利用效率较高.同一立地类型内,与针叶N、P含量变化趋势相反,马尾松针叶C含量与计量比自幼龄林至近熟林期逐渐下降,可能受N限制,自近熟林至成熟林期逐渐升高,可能受P限制.     

苏南经济快速发展区土壤有效态镉含量影响因素及分布特征

研究了农田土壤有效态镉含量的影响因素及分布特征。结果表明：① 土壤有效态Cd含量总体较高,平均值为0.092 mg/kg,最大值高达0.354 mg/kg,且土壤Cd的平均活化率高达53%,Cd是该区主要的重金属污染物之一;②土壤表层有效态Cd含量与全Cd含量呈极显著正相关,回归分析表明该区农田土壤有效态Cd含量主要受全Cd含量的影响;③在不同经济功能区,有效态Cd和土壤Cd的活化率均以化工区为高,在不同地貌区,二者均以中部平原区最高,中部平原区Cd的活化率显著高于北部洼区;④在土壤剖面上,土壤有效态Cd含量和土壤Cd的活化率均以表层为高,表明土壤Cd的环境风险主要集中在表层20 cm。