水文变异条件下潦河生态流量计算研究

气候变化和高强度人类活动改变了流域的自然水文循环过程,导致水文序列出现变异,严重影响了流域水文生态系统的稳定性.目前,基于水文变异条件下的河道内生态流量计算已成为当前变化环境下生态水文学研究的热点问题之一.以江西鄱阳湖西北部的潦河为例,采用水文时间序列变异检验方法分析径流变异性及成因,应用水文模型对水文变异后的径流进行还原,以Kolmogorov-Smirnov（K-S）、Anderson Darling（A-D）和概率点据相关系数（PPCC）3种检验法确定月径流的最优概率分布函数,进而提出水文变异条件下最适宜的潦河生态流量计算方法.结果表明:①潦河万家埠站径流在1972年发生水文变异,突变点后流域年径流增加了12%,降水量的增加和蒸发量的减少是其主要驱动要素.②采用分布式时变增益模型（DTVGM）对径流进行还原,率定期和验证期的相关系数和Nash-Sutchliffe效率系数均大于0.78,径流模拟值和实测值拟合程度较高,表明基于DTVGM进行径流还原是可行的.③基于还原后的径流,对5种概率分布函数进行拟合优度综合检验,确定逐月最优分布函数,并估算月河道生态流量.与Tennant法、最枯月平均流量法、7Q10法等方法比较,基于最优分布函数的生态流量结果更具确定性与合理性.在气候变化和人类活动引起径流变异的背景下,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法能够更科学地体现水文变异对生态需水过程的影响,研究结果可为潦河流域水生态保护和水资源管理提供数据支撑,也可为变化环境下水资源规划和配置提供科学依据.      

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对Cu2+耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对Cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出Cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

苏州盛泽湖湿地生态恢复初探

湿地是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。盛泽湖是位于苏州相城区东北部的天然浅水湖泊,东临阳澄湖,面积为3.86 km^2。由于当地居民对湖泊进行过度养殖和捕捞、大量的围湖造田和进行农业生产建设、工农业废水和生活污水直接排入水体及湿地附近砖瓦厂的取土等原因引起盛泽湖湿地的生态退化。用生态规划的方法来探讨如何对盛泽湖湿地进行生态恢复,并从环境效益、社会效益和经济效益来分析规划方案实施后的效果。     

林(竹)草不同植被恢复模式下的土壤物理特性

利用建立生态定位观测场,对华西雨屏区洪雅县低山区退耕还林中的桦木+扁穗牛鞭草、苦竹+扁穗牛鞭草、纯扁穗牛鞭草和撑绿杂交竹＋扁穗牛鞭草4种林（竹）草植被类型进行定位观测,研究不同植被恢复类型对土壤物理特性的改良。试验结果表明：林（竹）草不同植被类型植被恢复5年后,土壤0～40 cm土层的砂粒和粗粉粒百分含量均有一定的下降,在一定程度上逆转了原坡耕地土壤继续“粗化”的趋势;4种植被恢复类型土壤0～40 cm土层的物理性粘粒含量与农耕地相比均有一定提高,在一定程度上增强了固持土壤养分的能力,以苦竹＋扁穗牛鞭草改良效果最好;与农耕地相比,4种植被恢复类型土壤0～40 cm土层土壤容重有增有减,以苦竹＋扁穗牛鞭草和撑绿杂交竹＋扁穗牛鞭草植被恢复类型改良效果相对较优;虽然除纯牛鞭草地外其它3种植被恢复类型土壤0～40 cm的总孔隙度与农耕地相比都有一定程度的增加,但土壤总孔隙度都偏小,非毛管孔隙/毛管孔隙值也不合理。可见土壤结构的改良并非退耕后植被恢复短期内就能实现的,还需长时间的植被保护、合理的经营。〖     

上海多自然型河流整治实践与探索

简要介绍上海河流整治的3个发展历程及各阶段的特征,总结了多自然型河流整治过程中基于河流整治的河流形态多样性保护与创建、生态护岸建设、生物多样性培育等技术研究成果,以及基于水质改善的水量水质数值模拟、水环境承载力评价、截污治污、水质修复等技术方法。以工程实例说明,河流形态多样化是创造河流生物生境的基础,生态护岸建设可以营造并促进生物生存环境改善,生物多样性培育可以恢复滨水生态系统,底泥疏浚与截污治污则是水质修复的基础与根本手段,水资源调度有效提高水环境承载能力,生物化学方法加快了水质修复的进程。最后,以多条河流的水质与生物监测结果说明不同技术在上海多自然型河流整治实践中的应用情况。     

Evolving Expectations of Dam Removal Outcomes: Downstream Geomorphic Effects Following Removal of a Small,Gravel‐Filled Dam1

Kibler, Kelly, Desiree Tullos, and Mathias Kondolf, 2011. Evolving Expectations of Dam Removal Outcomes: Downstream Geomorphic Effects Following Removal of a Small, Gravel‐Filled Dam. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 1‐16. DOI: 10.1111/j.1752‐1688.2011.00523.x Abstract: Dam removal is a promising river restoration technique, particularly for the vast number of rivers impounded by small dams that no longer fulfill their intended function. As the decommissioning of small dams becomes increasingly commonplace in the future, it is essential that decisions regarding how and when to remove these structures are informed by appropriate conceptual ideas outlining potential outcomes. To refine predictions, it is necessary to utilize information from ongoing dam removal monitoring to evolve predictive tools, including conceptual models. Following removal of the Brownsville Dam from the Calapooia River, Oregon, aquatic habitats directly below the dam became more heterogeneous over the short term, whereas changes further downstream were virtually undetectable. One year after dam removal, substrates of bars and riffles within 400 m downstream of the dam coarsened and a dominance of gravel and cobble sediments replaced previously hardpan substrate. New bars formed and existing bars grew such that bar area and volume increased substantially, and a pool‐riffle structure formed where plane‐bed glide formations had previously dominated. As the Brownsville Dam stored coarse rather than fine sediments, outcomes following removal differ from results of many prior dam removal studies. Therefore, we propose a refined conceptual model describing downstream geomorphic processes following small dam removal when upstream fill is dominated by coarse sediments.     

Resistance and re-organization of an ecosystem in response to biological invasion: Some hypotheses

Using a dynamic model of Lake Chozas developed by Marchi et al. (2011), we tested three hypotheses about recovery of the indigenous community and water quality after radical changes caused by introduction of an invasive allochthonous crayfish, Procambarus clarkii:

1.

Can the lake resist the pressure of an invasive species, like P. clarkii, by adaptation?

2.

Can the ecosystem recover when all the crayfish are removed and low phosphorus concentrations persist in inflow water?

3.

Does the simulated recovery of submerged vegetation occur at a total phosphorus concentration below 100 mg TP m⁻³, as estimated by Scheffer et al. (1993), Scheffer (1997), Jeppesen et al. (1998) and Zhang et al. (2003)?

We obtained the following answers:

1.

Lake Chozas can at least partly resist by adaptation. A combination of possible parameter changes could lead to a significant increase in eco-exergy.

2.

Removal of the phosphorus represented by crayfish (by harvesting) implies complete recovery of the lake and its eco-exergy, albeit not necessarily with the same organisms having the same properties.

3.

The expected hysteresis created by introduction and harvesting of crayfish is observed under the following conditions: phytoplankton dominance at total phosphorus ≥ about 200-250 mg TP m⁻³ and submerged vegetation returns at total phosphorus < 100 mg TP m⁻³.

     

水深梯度对荆三棱(Scirpus yagara)生长的影响

研究湿地植物对水深梯度的响应对于湿地修复具有重要的指导意义.在南四湖湖边滩地上的人工修复湿地中开展水深梯度对荆三棱(Scirpus yagara)生长的影响研究,试验观测水深分别为-10、0、10、20、30 cm共5个梯度.结果显示:随着水位的升高,1)荆三棱的株高、基茎、叶长和叶宽均有所增加,当水位大于10 cm时各项指标增加更为显著;2)生物量呈增加趋势,而根茎比则逐渐减小,水位为30 cm时的生物量和根茎比分别为-10 cm时的2.67倍和58.15%;3)叶绿素含量总体呈增加趋势,但在不同水位间的差异不明显(P>0.05);4)叶绿素荧光方面,最大光化学量子产量Fv/Fm均在0.75以上,光化学淬灭qP和非光化学淬灭qN分别呈现出升高和下降的趋势.结果表明,在试验所设置的水位条件下(-10～30 cm),荆三棱的生长没有受到水深梯度增加的显著影响,相反表现出随着水深的增加而生长更好的趋势.可见,在试验设置的水深梯度范围内,相对较高的水位有利于荆三棱的生长,因此在湿地管理中应控制适当的高水位以利于其种群的生长和稳定.     

浅议郴州市废弃矿山生态恢复途径

郴州市矿产资源丰富,采矿业发达,矿山资源开发导致了环境污染、生态破坏等一系列问题,矿山废弃地的生态恢复及景观重建已成为郴州市经济和社会发展需要迫切解决的问题之一.概括地介绍了郴州市的基本状况,分析了郴州市采矿业的无序发展对生态环境的影响,并针对矿山废弃地环境的污染问题,探索性地提出了郴州市废弃矿山生态恢复的途径.