基于生态阈值带理论的废渣地稳态转换研究

生态阈值带暗含了生态系统从一种稳态状态到另一种稳态状态逐渐转换的过程,而不像点型阈值那样发生突然的转变.生态阈值带是生态阈值两种类型之一,它在自然界中可能更为普遍.运用生态阈值带理论对废渣地稳态转换过程进行研究,由于环境因子相互作用的复杂性,植被稳态和荒漠稳态之间转换存在稳态生态阈值带、稳态弹性恢复力和稳态极限,井分析了荒漠稳态与植被稳态恢复力的影响因素,表明了生态阈值带研究对自然生态保护和可持续生态系统管理有重要的理论和实践意义.     

滆湖沉水植物概况及退化原因分析

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,具有吸收和固定氮磷营养盐、净化水质等生态功能,了解浅水湖泊的沉水植物分布概况是判断湖泊富营养化进程和进行湖泊生态修复的前提.通过收集整理历史资料和现场调查,发现滆湖在富营养化进程中沉水植物的分布面积和生物量急剧下降,物种减少.2009年沉水植物覆盖度不足全湖的1%,优势种为金鱼藻、菹草和狐尾藻,伴生有黑藻、苦草和马来眼子菜.沉水植物由清水型逐渐演替为耐污型,伴随着沉水植物优势种的演替,滆湖逐渐从清水稳态向浊水稳态转换.另外,在此结合涡湖各个时期沉水植物的分布面积、生物量、优势种和现存量等相关资料,分析其与同一时期各个环境要素和人文活动的相关性,从入湖污染负荷、渔业养殖规模和湖泊水质3方面分析了沉水植物退化的原因,为滆湖沉水植物的恢复提供理论指导.     

基于Mann-Kendall法的湖泊稳态转换突变分析

采用变化趋势与倾向率、Mann-Kendall趋势检验法和突变点分析法对1981~2008年间太湖湖泊稳态转换关键因子总氮(TN)、总磷(TP)和叶绿素a(Chla)进行突变识别,结果表明,(1)TN、TP和Chla分别在0.05、0.10和0.05水平上呈显著增加趋势;(2)TN浓度在1990~1991年间和1994~1995年间发生了两次突变;TP浓度突变点发生在1987~1988年;Chla浓度历史变化存在三个阶段,1981~1989年为第一阶段,尚未产生突变阶段,第二阶段为1990~1996年,突变过渡阶段,第三阶段为1997~2008年,属于突变后的状态;(3)综合TN、TP和Chla浓度历史变化存在不同阶段,结合各因子的历史变化序列,太湖湖泊稳态转换突变点为1988年和1997年,并把太湖划分为三个阶段,第一阶段为1981~1987年, TP浓度为0.025mg/L,属于草藻共存,接近于清水稳态阶段;第二阶段为1988~1996年, TP浓度为0.086mg/L,属于藻草共存阶段;第三阶段为1997到2008年, TP浓度为0.103mg/L,属于藻型浊水稳态.研究结果表明Mann-Kendall法在湖泊稳态转换突变分析中具有一定的适用性.     

硅藻群落指示的近50年来大理西湖湖泊生态系统演变规律

近年来,增强的人类活动使得云南部分湖泊生态系统发生退化,由草型清水态向藻型浊水态转变.全球变化背景下,了解湖泊生态系统演变规律是进行有效管理的前提,具有重要的科学意义.本研究以云南大理州小型浅水湖泊西湖为例,通过对沉积物硅藻群落和理化指标的分析,探讨了20世纪60年代中期以来大理西湖环境演变历程.结果表明,大理西湖生态系统在近50年发生了明显的稳态转换,以2000年为节点,硅藻群落从2000年前偏好贫营养环境的底栖附生种Cocconeis placentula、Staurosira construens、Gomphonema angustum和Achnanthidium minutissimum为优势种的状态,逐渐演替为偏好中营养环境的底栖附生硅藻Encyonopsis microcephala和Navicula cryptocephala及偏好富营养环境的浮游硅藻Cyclotella atomus、Cyclotella meneghiniana、Stephanodiscus hantzschii和Aulacoseira granulata为主导的状态.时间序列的主成分分析表明,硅藻群...     

草型清水态维持与长效运行的营养盐响应机制——以滇池大型围隔试验为例

为探究湖泊水体生态修复工程中草型清水态维持与长效运行的营养盐响应机制,利用滇池草海建立的大型原位试验围隔,采用非参数突变点分析法（nCPA）及临界指示物种分析法（TITAN）,探究了叶绿素a、浊度、透明度和浮游植物的营养盐阈值.结果表明,草型清水态维持与长效运行较为成功的围隔,其藻类的叶绿素a含量虽然明显较低,但在夏季时蓝藻门仍占绝对优势.原位生态围隔叶绿素a响应TN的阈值为1.423mg/L,响应TP的阈值为0.103mg/L.水体透明度响应TN的阈值为1.684mg/L,响应TP的阈值为0.103mg/L.各围隔总磷含量的平均值均大于或等于0.226mg/L,B1、B3、B8围隔后期处于清水态,其TN平均值都低于或等于1.42mg/L,B5、A1、A2、A3、A4围隔后期处于浊水态,其TN平均值都高于或等于1.78mg/L.这表明在滇池水华重灾区实施水体生态修复工程时,应首要考虑TN的影响,在TP含量严重超出阈值的情况下,如果TN处于一个较低水平,也能维持湖泊水体草型清水态的长效运行,并实现湖泊水体由藻型浊水态向草型清水态的转换.     

1985—2016年安固里淖湖泊湿地生态系统稳态转变及对气候变化的响应

气候变化及人类活动严重影响着湿地的生态系统健康和可持续发展,进而对区域生态安全产生威胁. 以京津冀坝上地区典型内陆湖泊安固里淖湿地为例,结合1985—2016年的Landsat TM/ETM+影像数据生成MVWR指数(modified vegetation water ratio,修正化植被水体指数),基于“杯球”模型量化分析安固里淖湿地稳态转变与生态弹性,并进一步探究湿地稳态转变与生态弹性对气候变化的响应. 结果表明:①1985—2016年来安固里淖湿地于1995年、2004年发生了稳态转变,其RSI(regime shifts index,稳态转变指数)分别为0.973、2.108;1995年发生恢复性稳态转变,使得湿地水量增加、水域面积扩大,植被生长状态有所恢复;2004年发生退化性稳态转变,使得湿地进入严重受损状态,且2004年后湿地干涸的时期持续时间增加. ②就湿地稳态转变的空间分布而言,安固里淖湿地发生波动和剧烈波动的面积达9.26 km2,占比为17.81%,主要分布在湿地外围东部和南部,虽然湿地核心区域发生稳态转变的强度不及湿地外围东部和南部,但是在核心区小的转变仍能导致湿地生态系统的严重退化,使湿地整体发生稳态转变. ③1985—2016年安固里淖湿地生态系统弹性水平呈持续性下降,降幅达37.5%,从干涸中的恢复难度增加. ④气候要素中气温与降水对安固里淖湿地稳态转变均有影响,其中降水的影响更加显著,尤其是受前期降水影响明显,湿地稳态转变与长期的水量变化有关. 研究对湿地较长时间内的稳态转变及弹性状态变化定量化分析,以揭示湿地的退化过程,将生态系统弹性的持续下降作为湿地退化预警的一个信号,可为湿地的管理及修复提供理论依据和方法借鉴.      

贺兰山露天煤矿生态修复前后植物群落差异及地境结构研究

为探究贺兰山露天煤矿生态修复后植被恢复情况,依据生态地质学的相关理论和方法,通过野外植物群落特征和植物根群结构调查,以及植被地下生境土壤肥分养分取样与测试,对背景区与恢复区植物群落结构和物种多样性差异进行了对比分析,确定了不同植物群落的地下生境范围,并进一步探究了影响植被恢复的土壤因子.结果 表明:①贺兰山自然保护区主...     

衡水湖湿地恢复预案空间模拟及生态风险评价

基于湿地水位、坡度和土地利用/植被覆盖数据3个湿地生境要素,依据湿地生境自然生态单元要素组合和不同湿地恢复策略,在综合考虑水禽生境适宜性和保护区发展现状及未来目标的基础上,对衡水湖国家级自然保护区湿地的生态恢复进行了多预案设计.同时,将目标保护物种纳入考虑范围,通过对湿地恢复预案的生态指数、脆弱度和生态风险值进行评估,构建了一套相对系统的湿地恢复规划与评价体系,并通过对湿地恢复预案实施前后基础设施建设和人为活动导致的生态风险进行评估,揭示了各预案下湿地生态风险在保护区内的空间分布特征.研究表明,以湿地恢复为主的预案1的高风险值区域分布范围最大,以生境改造为主的预案2的高风险值区域分布范围在3个调整方案中最小,湿地恢复与生境改造并重的方案3的高风险值区域在3个调整方案中处于中等水平.结合鸟类适宜生境及其风险分布情况,湿地恢复和生境改造并重的方案值得推荐.     

蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

广东海丰湿地生态恢复进程中不同生境的土壤微生物特征分析

土壤微生物能够敏感反应湿地生态系统质量变化及功能演变.为了探索土壤微生物在生态恢复措施下的变化及响应机制,采用高通量测序技术研究了广东海丰湿地在生态恢复进程中4种不同生境(植被恢复区、乡土植被区、潮沟和光滩)的土壤微生物群落结构与多样性特征及其影响因素.结果表明,4种不同生境土壤理化性质差异显著,表现为潮沟土壤TC、TN、TOC和TK含量最高,且植被恢复区土壤的TC、TN和TP含量显著高于光滩.潮沟和光滩上EC值显著高于植被恢复区和乡土植被区.细菌在潮沟中多样性指数和丰度最高,且植被恢复区土壤细菌丰度和多样性显著高于光滩;古菌群落结构在潮沟中比其他3种生境显著复杂,多样性与丰度更高;而真菌在乡土植被区的多样性指数和丰度显著高于其他生境,群落结构也最为复杂.TN和TC是影响细菌群落的主要因素;TN和EC是影响古菌群落的主要因素,而pH、TP和TN是影响真菌群落关键性因素.由此可见,在生态恢复过程中,光滩上植被的定植增加了土壤微生物群落多样性和丰富度,生态恢复初见成效,研究结果可为光滩生态修复策略的选择提供理论依据.     

武汉东湖水生植被重建及水质改善试验研究

普遍存在的水体富营养化及水生植被衰退引起水生态系统崩溃和水质恶化,受损湖泊进行水生植被(特别是沉水植被)的修复/重建被认为是改善湖泊水质和湖泊生态恢复的重要手段。研究在严重富营养化的东湖水果湖边建立的围隔中开展,采用多种措施对围隔的底质和水质进行适当改善,依据自然湖泊中水生植被分布和植物种类组成的特点,选用14种常见的土著水生植物在该区进行移栽与群落构建。经过水生植被的重建,所移栽的14种水生植物全部存活,并建立起相对稳定的植被群落,而且经过随后4个月的水质监测,发现植被重建后围隔内的水质得到显著改善,尤其是水的色度、透明度和叶绿素含量改善最为明显,与围隔外(即东湖I站)相比,围隔内除NO3-外湖水中的各种营养盐含量以及底泥中TP的含量都不同程度的降低,其中以TPW降幅最大;PCA分析发现构建的植物群落结构主要受水体的TPW、氨氮浓度、电导率、水下消光系数以及底泥的TPS影响;pH、COND、ORP、TPs、DO、碱度、Kd、PO43-、NO3-、TPW和DIC这些主要的环境梯度对构建的水生植物群落中各层片上的各种优势物种体内TN、TP含量影响最大。总而言之,本研究实现了水体从"浊水态"向"清水态"的快速转换。这一结果表明在富营养湖泊中通过建立围隔,采用"化整为零"的策略逐步恢复水生植被是一个可行方案。此外,增加水生植物物种多样性可以增加植被恢复的成效。     

小型湖泊修复区与未修复区对生态修复的响应与评价

为研究湖泊生态修复后小型城市湖泊不同区域水生态状况的长期响应特征,并探讨利用不同水生生物类群评价水体水生态状况的适用性,于2018年1月～2019年5月,对湖南小型城市湖泊松雅湖水质及不同水生生物类群分别进行了逐月和季度监测,并对其水生态状况进行了评价.结果显示,与生态修复之前相比,修复后松雅湖全湖相关水质指标均优于修...     

基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别——以烟台市为例

山水林田湖草系统生态保护修复是维护国家生态安全的重要保障。当前国土空间生态保护修复研究缺乏从生态系统的完整性和结构连通性角度对国土空间生态保护修复关键区域进行诊断和识别。烟台市作为我国典型滨海城市,湿地退化,生境类型单一造成景观稳定性差,国土空间生态保护修复刻不容缓。为全面识别烟台市国土空间生态保护修复关键区域,利用生境质量模型、生境风险评估模型、粒度反推法、最小累积阻力模型和电路理论,通过构建区域生态安全格局,诊断生态"夹点"、生态障碍点、生态断裂点等,识别和确定研究区域的国土空间生态保护修复关键区域。研究发现:(1)烟台市生态源地共计668.85 km²,主要为林地、水域,源间廊道共计1548.36 km,呈现"两横两纵"的空间特征;(2)基于生态安全格局识别烟台生态保护修复关键区域,包括13处生态"夹点"区域、8处生态障碍点区域、39处生态断裂点区域、破碎生态空间1308.66 km²;(3)结合各类生态保护修复关键区域的空间分布特征、土地利用现状,分别提出修复提升方向。研究可为国土空间生态保护修复关键区域识别、生态系统整体修复提升提供...     

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。     

滇池受损湖滨带堤岸处置及基底修复工程技术研究

1970年滇池实施了规模浩大的围海造田工程,使滇池湿地面积减少约23.8 km2,使湖滨带原有的天然湿地大量消失,水生动植物栖息地不复存在,1980-1990年间,滇池环湖修建防浪堤113 km,使湖滨带生境条件进一步急剧恶化,彻底切断了湖泊水体生态系统和陆地生态系统的连续性,消落带消失,湖滨带湿生、挺水和沉水等大型水生植物难以生存,湖泊生态系统遭到重创,对湖泊生态系统带来极其不利的负面影响,文章重点分析了滇池湖滨陡岸带防浪堤处置及基底修复对湖滨带生态修复的重要作用及技术研究,为受损湖泊湖滨带生态修复创造良好的生境条件提供借鉴。     

湖泊流域清水产流机制修复方法及其修复策略

基于湖泊水污染防治领域长期的研究与实践经验,提出了“以污染源系统治理+流域清水产流机制修复+湖泊水体生境改善+流域管理”为主的湖泊水污染防治的总体思路,并着重阐述了流域清水产流机制修复的方法及其修复策略.由流域径流的产流、汇流输送与入湖过程的分析引出了湖泊流域清水产流机制的概念,对其破坏原因进行了解析,提出了清水产流机制修复的理念、思路、技术路线及修复中的关键问题.以抚仙湖东大河流域为例,将入湖河流小流域分成清水产流区﹑污染控制与净化区、湖滨入湖区3部分区域.在对3区域清水量与污染物产生量进行分析的基础上,根据3区域现状特征与主要环境问题分别提出其修复策略.