Landscape consequences of aggregation rules for functional equivalence in compensatory mitigation programs

Mitigation and offset programs designed to compensate for ecosystem function losses due to development must balance losses from affected ecosystems with gains in restored ecosystems. Aggregation rules applied to ecosystem functions to assess site equivalence are based on implicit assumptions about the substitutability of functions among sites and can profoundly influence the distribution of restored ecosystem functions on the landscape. We investigated the consequences of rules applied to the aggregation of ecosystem functions for wetland offsets in the Beaverhill watershed in Alberta, Canada. We considered the fate of 3 ecosystem functions: hydrology, water purification, and biodiversity. We set up an affect‐and‐offset algorithm to simulate the effect of aggregation rules on ecosystem function for wetland offsets. Cobenefits and trade‐offs among functions and the constraints posed by the quantity and quality of restorable sites resulted in a redistribution of functions between affected and offset wetlands. Hydrology and water purification functions were positively correlated with one another and negatively correlated with biodiversity function. Weighted‐average rules did not replace functions in proportion to their weights. Rules prioritizing biodiversity function led to more monofunctional wetlands and landscapes. The minimum rule, for which the wetland score was equal to the worst performing function, promoted multifunctional wetlands and landscapes. The maximum rule, for which the wetland score was equal to the best performing function, promoted monofunctional wetlands and multifunctional landscapes. Because of implicit trade‐offs among ecosystem functions, no‐net‐loss objectives for multiple functions should be constructed within a landscape context. Based on our results, we suggest criteria for the design of aggregation rules for no net loss of ecosystem functions within a landscape context include the concepts of substitutability, cobenefits and trade‐offs, landscape constraints, heterogeneity, and the precautionary principle.     

模拟气候升温对湿地土壤微生物群落及磷素形态的影响

通过构建微宇宙湿地柱模拟气候升温的方法,采用高通量测序和核磁共振技术,分别研究了湿地土壤微生物群落和磷素形态对暖化作用的响应特征.结果表明,暖化作用导致了Firmicutes、Clostridia、Clostridiales、Clostridiaceae和Clostridium的相对丰度分别显著下降65%~98%、69%~87%、67%~87%、73%~97%和74%~93%,这表明暖化作用对不同分类水平上的物种Firmicutes到Clostridium具有显著的抑制效应.通过主坐标分析和聚类分析,不同湿地柱采样点的暖化组与对照组样本表现出显著的分离特征,揭示了暖化作用能够诱导微生物群落组成发生显著性变化.磷酸单酯和正磷酸盐是各湿地柱土壤主导的磷素形态,同时暖化作用导致了XX湿地柱采样点的磷酸单酯和正磷酸盐相对丰度分别显著升高275%和下降20%,JH湿地柱采样点的磷酸单酯和多聚磷酸盐相对丰度分别显著升高85%和下降49%,这表明不同磷素形态对暖化作用的响应具有土壤异质性特征.通过典型对应分析,揭示了暖化条件下微生物群落组成的显著变化对磷素形态具有显著的影响效应.     

人为干扰对小兴安岭森林湿地土壤碳组分和酶活性的影响

以小兴安岭落叶林沼泽湿地为研究对象,对比研究皆伐地、火烧地和落叶松湿地土壤碳组分和酶活性.结果表明:(1)3种湿地类型土壤SOC含量表现为对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05),在0~10 cm土层中皆伐地与对照地相比降低了58.38%,火烧地与对照地相比降低了61.96%.皆伐地与火烧地在不同土层的土壤中SOC含量差异不显著(p0.05);DOC含量对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05).在0~10cm土层中火烧地DOC含量是皆伐地的1.99倍,两者差异不显著(p0.05);不同干扰方式对土壤MBC含量影响的差异主要表现在0~10 cm的土层土壤,对照地分别比皆伐地和火烧地高23.13%和95.79%(p0.05).在不同的土层中皆伐地MBC含量均大于火烧地,与SOC含量的变化趋势一致.(2)与对照地相比,皆伐地与火烧地0~10 cm土层的土壤蔗糖酶活性分别降低了45.59%和36.76%,脲酶活性显著降低了18.22%和55.69%(p0.05),蛋白酶活性降低了19.65%和17.34%,淀粉酶活性降低了6.29%和10.69%.土壤碳组分和酶活性在垂直方向上均表现为随着土层深度增加而减小.皆伐和火烧造成森林湿地土壤碳组分和酶活性降低.     

双台子河口湿地植被修复生境健康评价方法研究

以2014—2015年双台子河口滨海湿地植被修复20个站位调查资料为基础,对湿地修复结构指标、功能指标和环境指标进行研究,结合湿地生态系统健康理论,构建湿地生态环境健康评价指标体系。运用层次分析法(AHP)确定权重,对各个指标赋予权重,将健康评价分为3个等级,确立了生态健康评价方法,对近岸破损湿地翅碱蓬修复生境进行评价。进一步引用评价净影响值(EI)方法判断生境修复前、后的健康对比状态,从而确定翅碱蓬对该破损湿地的修复效果显著。从景观生态学和健康评价角度分析来看,建立此评价方法是可行的,可为今后湿地的管理与保护提供科学依据。     

潜流人工湿地处理地下水TCE污染实验研究

分别构建无植物、宽叶香蒲和芦苇3组潜流人工湿地系统,研究潜流人工湿地对受到TCE(三氯乙烯)污染地下水的处理效果。实验结果表明:无植物湿地系统和芦苇湿地系统的出水TCE去除率波动较大,香蒲湿地系统出水TCE去除率相对稳定,其出水TCE平均去除率为77.7%,最大值为87.5%,最小值为70.7%。对于无植物湿地系统,湿地床中层和下层的TCE去除率相差较大,而该差异在香蒲和芦苇湿地系统中并不明显。在湿地系统中TCE沿水平方向的降解反应基本符合一级反应动力学模型。     

博斯腾湖西岸表流人工湿地水体脱盐效果研究

针对博斯腾湖日益严重的盐污染问题,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,引当地排渠水进入人工湿地,对人工湿地的进水和出水进行连续7个月的水质监测,对比分析进水和出水中8种离子(Ca~(2+)、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-)和矿化度的变化,结果表明:人工湿地进水含盐量较高,8种离子的浓度和矿化度波动较大,4月和10月进水为微咸水,5—9月进水为咸水,而出水含盐量相对较低,8种离子的浓度和矿化度波动较小,各月出水均为微咸水。经计算分析可知,人工湿地对水体总盐的平均去除率为51%,水体盐分的去除率与温度呈正相关,且随季节性温度变化而发生变化。     

人工湿地植物水体净化效能研究进展

通过检索近20年来人工湿地植物在净化水质方面代表性文献,筛选出50种常见人工湿地植物,包括水生植物(挺水植物、浮水植物及浮叶植物、沉水植物)、湿生植物、旱生植物,对该50种常见植物的净化效能进行分析比较;指出湿地植物在净化水体时可能受物种、环境因子、种类配置模式三方面的影响;提出未来人工湿地植物选择应用方面发展方向为:应进一步扩大其种类的选择范围,加强探究维持其生长代谢的机理,加强与微生物的耦合作用完成水体污染物净化的效能研究,根据不同人工湿地和水体污染物类型进行配置等4个方面。     

一种多介质层波形潜流人工湿地处理重污染河水试验

我国河流污染严重,城市黑臭水体的比率日益增加。人工湿地作为一种高效低耗能的绿色处理技术,已被广泛应用于污染河水的治理。通过对比分析分层装填复合填料的多介质层波形潜流人工湿地和单一砾石填料的普通人工湿地处理重污染河水的效果,研究了特种基质填料强化脱氮除磷作用以及不同水力负荷条件的影响。试验结果表明:在水力负荷为0.2 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到55.95%、77.85%、39.80%和54.94%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到58.52%、75.99%、67.08%和57.31%。在水力负荷为0.5 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到68.46%、90.73%、42.13%和53.70%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到69.61%、89.94%、77.58%和68.63%,其脱氮效果明显好于普通湿地。以复合填料包分层装填的波形潜流人工湿地系统具有良好的脱氮除磷效果,有很好的推广应用价值。     

铁炭内电解垂直流人工湿地对污水厂尾水深度脱氮效果

针对污水厂尾水总氮(TN)含量偏高、微生物可利用碳源低的问题,构建铁炭内电解垂直流人工湿地(ICIE-VFCW)装置,研究了ICIE-VFCW对尾水的处理效果,并采用紫外-可见光光谱(UV-VIS)、凝胶过滤色谱(GFC),进一步探讨了ICIEVFCW强化脱氮机制.结果表明,ICIE-VFCW可提高系统对尾水中COD的去除,出水COD可稳定在30 mg·L~(-1)以下,全年、暖季、寒季COD平均去除率较普通垂直流人工湿地分别可提高10.16%、9.81%、11.22%.系统出水TN可维持在10 mg·L~(-1)以下,全年、暖季、寒季TN平均去除率较普通垂直流人工湿地分别提高13.72%、12.90%、16.17%.经过人工湿地处理后,污水中有机物的腐殖度、芳香度及相对分子质量(Mr)均有所下降,且ICIE-VFCW中Mr下降更为明显.湿地基质掺杂铁炭可促进尾水中大分子有机物转化为小分子,为微生物提供更多可利用碳源,从而提高脱氮效率.     

南京市湿地水质对城市化影响强度的响应研究

选取28个受城市化影响程度不同的典型湿地,对其水质进行连续监测.另一方面利用GIS技术及景观生态学原理对城市湿地所在集水区不透水类型及林地类型进行景观分析,并构建城市化影响指数(UEI),进一步对区域城市化水平与湿地水质进行相关分析.结果表明:①南京仙林新市区湿地水质季节性变化表现为夏季水质较差,冬季水质相对较好,春、秋季节差别不大.②湿地水质与城市化水平有着明显的相关关系,城市化水平等级越高,湿地水质越差,其中高等城市化水平(HU)湿地TP、TN、NH4+-N、Chla等富营养化指标质量浓度分别达到0.27、1.07、0.15、17.94 mg.L-1,而低等城市化水平(LW)湿地其质量浓度则分别为0.12、0.56、0.12、4.85 mg.L-1.③城市化影响指数与湿地水质存在着阈值关系,整体来看,当UEI值超过2.2时,湿地水质恶化速度加快.