贵州高原红枫湖水库季节性分层的水环境质量响应

为了揭示贵州高原深水水库水体的垂直分层结构及其水环境质量响应特征,于2008年8月~2009年10月对红枫湖水库5个采样点进行了45次采样,对水文、营养盐等湖沼学变量季节动态和分布进行了分析,探讨了季节性水质恶化事件的发生机制.结果表明,红枫湖水库水体呈单循环混合模式,在4~9月形成分层,但没有典型分层湖泊的温跃层变化,这种不显著的分层导致了水化学的分层.叶绿素a、总磷、总氮和氨氮平均值分别为13.6mg/m3,0.063mg/L,1.22mg/L,0.347mg/L;透明度为1.9m.指示该水库处于中-富营养状态.分层期底层溶解氧在0.3~6.9mg/L之间、平均为2.6mg/L,氮磷质量比在8~104之间,表明红枫湖水库是一个底层滞留带季节性缺氧的高氮、磷限制型水库.贵州高原深水水库季节性水质恶化事件与水体分层结构失稳有关,是富营养化水库在气温骤降时发生“翻湖”所导致的结果,也是贵州高原深水水库富营养化的另一种表现形式.     

喀斯特石漠化山区苔藓多样性及水土保持研究

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区可持续发展的重要生态环境问题. 以云南芝云洞山区苔藓植物为研究对象,于2012年1月进行调查和样地设置,共采集样品75份,采用经典形态分类法进行鉴定,分析苔藓多样性及其对水土保持的贡献. 结果表明:苔藓植物有11科25属53种;苔藓植物种数为无石漠化区(34)＞轻度石漠化区(14)＞中度石漠化区(12)＞强度石漠化区(7),丰富度指数也为无石漠化区(2.8748)＞轻度石漠化区(0.1941)＞中度石漠化区(-1.1767)＞强度石漠化区(-1.8923). 石漠化区苔藓植物相似性指数相差较小,其中强度石漠化区与中度石漠化区的相似性指数为0.3750,强度石漠化区与轻度石漠化区为0.3077,中度石漠化区与轻度石漠化区为0.3846;而石漠化区与无石漠化区相似性指数相差较大,其中无石漠化区与强度和轻度石漠化区的相似性指数分别为0.0714和0.0952. 强度、中度和轻度石漠化区与无石漠化区均匀度指数分别为0.5900、0.5133、0.4899和0.6107. 6种优势苔藓植物(长叶纽藓、卷叶湿地藓、东亚小石藓、黑扭口藓、卵叶青藓和狭叶湿地藓)的生物量、成土量和饱和吸水量分别在0.962~9.546、1.294~40.181、8.890~82.571g/m2之间,表明可以将苔藓植物作为该类地区的先锋植物.      

基于土壤系统结构的喀斯特流域水文干旱分析——以贵州省为例

干旱是全球性普遍发生的一种自然现象,而喀斯特流域水文干旱不能简单归因于“气候异常、降水量减少”。论文将利用面向对象分类技术,提取土壤类型、土壤相对覆盖度、土壤相对粗糙度、土壤相对湿度的遥感信息;从土壤系统结构与土壤系统功能的关系角度,分析土壤单因素单因子、单因素双因子耦合以及多因素耦合对流域水文干旱影响。研究表明:①土壤单因素单因子对流域水文干旱影响,即是土壤通道对降雨的土壤径流影响的体现;②土壤单因素双因子耦合对流域水文干旱影响,取决于其单因子对流域水文干旱影响的程度;③土壤多因素耦合对流域水文干旱影响,即是土壤通道耦合对降雨的土壤径流影响的综合体现。因此,通过论文的研究,从土壤系统结构的角度,揭示了流域水文干旱的驱动机制,为喀斯特地区水资源的利用提供了理论基础。     

基于群落数量特征的喀斯特湿地森林群落优势种分析

草海湿地是贵州省最大的天然淡水湿地湖泊,具有典型高原喀斯特湿地特征,作为国家一级保护鸟类黑颈鹤的主要越冬栖息地,对其展开各方面研究具有重要意义。之前对草海的研究主要集中在湖泊水体富营养化[1-2]、土壤重金属污染[3-5]、浮游植物与水生生物时空分布及保护区生态环境恢复等领域,而对草海湿地流域汇水区域森林生态系统的研究鲜有报道。采用典型标准样地调查法、群落数量特征和Kikvidze-Ohsawa优势种判定法,对草海湿地流域不同坡度的森林植物群落优势种及群落特征进行分析。结果表明,(1)草海喀斯特湿地流域森林群落主要以松科(Pinaceae)、壳斗科(Fagaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、菊科(Asteraceae)等植物为主。(2)采用IV-Kikvidze-Ohsawa优势种评判法对不同坡度森林植物群落优势种比例分析发现,随坡度的增加优势种比呈现出先减少后增加的趋势,乔木群落优势种比例变化拐点在斜坡,灌木和草本群落拐点在陡坡。(3)采用SDR4-Kikvidze-Ohsawa优势种评判法对不同坡度森林植物群落优势种比例分析,发现乔木群落优势种比例随坡度的增加而加大;灌木和草本群落优势种的比例随坡度的增加先减少后增加,优势种比例变化拐点为陡坡。(4)结合植物群落数量与Kikvidze-Ohsawa优势种评判法对植物群落进行分析发现,群落数量指标所包含信息量的多寡直接影响分析结果,因此在对群落优势种的研究中,应选择包含种群信息量较多的群落数量指标。     

贵州草海湿地农田渠系水质空间分异特征及影响分析

为了解草海湿地农田渠系水质现状、空间分异特征及影响因素,于2011年秋季对草海湿地进行大空间尺度的采样,分析了氮磷等理化指标,采用单因子污染指数法和营养状态指数法分别对农田渠系水质和湖泊营养状态进行评价.结果表明,草海湿地农田渠系水质污染严重,多数水质为V类或劣V类,总氮和溶解氧是水体中的主要污染因子;上游水质劣于下游,尤其是上游靠近县城区域的水质最差;多等级排水渠系对氮磷具有一定的截留作用,干渠V级水质好于低级渠系水质;不同的土地利用方式对水质的影响不同,城镇用地>集中式村落>农田;草海湿地水体上、中、下游营养水平分别为中度富营养、轻度富营养和中营养,外源污染物的累积和湖泊营养水平的提高导致其沼泽化,而流域不合理的土地利用结构加剧了沼泽化的进程.     

太湖西苕溪流域地表水、地下水硝酸盐污染特征及来源

为探寻西苕溪流域地下水中NO₃--N的污染来源,对西苕溪流域地表水、地下水体的NO₃--N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO₃--N同位素对其来源进行解析. 结果显示,西苕溪流域地表水的ρ(NO₃--N)为1.07～3.45 mg/L,ρ(NO₂--N)为0.15～0.35 mg/L;地下水中ρ(NO₃--N)为3.24～15.31 mg/L,平均值达9.26 mg/L. 下游地区地下水的ρ(NO₂--N)较高(0.26～4.25 mg/L),平均值达3.00 mg/L. ρ(NO₃-)与ρ(Cl-)的关系显示,西苕溪地表水、地下水存在比较稳定的NO₃--N输入来源. NO₃--N同位素分析结果显示,地表水的δ15N为7.0‰～16.7‰,说明上游NO₃--N主要来源于土壤有机氮的矿化,中下游则主要受到农业施用化肥与人类生活污水二者的共同影响;地下水的δ15N为14.3‰～27.1‰,说明调查区域内的地下水受人畜粪便和生活污水的影响可能更为强烈,另外,地下水中存在的反硝化作用也是造成地下水δ15N增高的原因.      

基于统计的百花湖表层水中重金属分布特征

以云贵高原深水湖泊百花湖为研究对象,研究其表层水中9种重金属(As,Hg,Cd,Pb,Fe,Cu,Zn,Mn和Cr)的分布特征并开展溯源研究. 结果表明:各采样点之间重金属含量变化较大,变异系数为5.6%～147%,同一采样点水质中重金属元素含量变化顺序为Fe>Mn>Cr>Zn>Cu>As>Pb>Hg>Cd;地统计分析从空间角度表明百花湖不同水域重金属含量分布差异较大;ρ(Ca)与ρ(Cu),ρ(Pb)的相关系数(R2)分别为-0.771(P<0.01)和-0.692(P<0.05);主成分分析揭示了该湖泊水体重金属含量主要受4个因素的影响(分别解释了总因子的33.88%,19.32%,18.02%和11.81%),其中一些重金属同时受2个以上主成分因素的影响;聚类分析将这9种重金属归为4类,Fe单独为一类,Cd,Pb,Hg,As和Cu为一类,Zn,Cr为一类,Mn独自为一类. 地统计分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析的应用使得影响因素复杂的水环境问题的研究相对简单化.      

贵州省六冲关流域大气沉降和地表水化学特征

对比贵州六冲关森林小流域1992─1994年和2001─2005年2个时期穿透水沉降(TF)和地表水的化学组成,以分析大气沉降对森林小流域生物地球化学过程的影响. 结果表明:2001─2004年硫沉降量较1992─1994年有显著下降,但自2005年起硫沉降量又显著增加. 六冲关流域无机氮(尤其是NH₄+-N)沉降量较历史时期显著增加,说明贵阳市大气污染正在由硫酸型向硫酸-硝酸混合型过渡. 长期的大气沉降导致地表水中SO₄2-和NO₃-等阴离子质量浓度的增加,加剧了Ca,Mg和K等营养元素的流失,使地表水的酸中和能力在2002年为负值. 长期观测发现,地表水酸中和能力与穿透水中Ca和Mg的沉降通量密切相关,说明大气沉降已经对六冲关流域的相关生物地球化学过程造成了潜在的影响.      

喀斯特小流域复杂景观中水质状况

以红枫湖流域周边一个受人为活动严重影响的农田源头溪流-王家寨小流域为研究对象,设置11个监测点研究硝酸盐（NO3-N）、氨态氮（NH4＋-N）、溶解性无机磷（PO4--P）、总磷（TP）和总悬浮物（TSS）在复杂景观中的变化状况。降雨后采样水中氮、磷含量明显低于雨后的地表积水,地表积水受各种影响,水质降低。水塘型湿地,其丰水期的PO43--P、TP、SS高于枯水期,与水循环条件较好的流水溪流还是存在明显的区别。从平均值来看,枯水期地表水和地下水TP都超过5级水质标准。水质与＂源＂景观的关系不明显,说明喀斯特小流域中复杂的景观结构对氮磷的截留作用。     

基于土地利用的喀斯特地区生态系统服务功能价值评估——以贵州省为例

为探讨喀斯特地区生态系统服务功能价值特征,对贵州省生态系统服务功能价值进行评估,结果表明生态系统服务功能价值在2005、2010、2020年分别为1 610.43亿、2 357.86亿、4 328.89亿元.贵州省各类生态系统服务功能单价顺序为湿地>水体>森林>草地>农田>荒漠,其中湿地生态系统是荒漠生态系统服务功能价值的149.31倍.2005～2020年贵州省生态服务功能价值结构和土地利用结构以森林生态系统占绝对优势,各类型生态系统服务功能价值顺序为森林>农田>草地>水体>荒漠>湿地,各类型生态系统面积大小顺序为森林>农田>荒漠>草地>水体>湿地.2005、2010、2020年贵州省单位面积生态系统服务功能价值分别为9 142、13 385、24 573元/hm2.根据至2020年的土地利用规划,贵州省生态系统服务功能将持续增加.