湖北省长江三峡地区山水林田湖草生态保护修复实践探索与思考

湖北省长江三峡地区是世界上最大的水电站——三峡大坝所在地,是长江中上游关键节点,是三峡库区水土保持重点生态功能区,生态功能地位极其重要。针对长江三峡地区长江干支流水体部分断面总磷超标、“化工围江”、生态系统功能退化、废弃矿山破坏生态环境、珍稀濒危物种生境遭到破坏、生态保护修复机制不健全等问题,围绕保障“一江清水向东流”的总目标,提出了山水林田湖草生态保护修复工程实施路径。以长江干支流为经脉,以山水林田湖草为有机整体,优化空间布局,将长江三峡地区划分为11个生态保护修复片区,统筹实施重要干支流水环境治理与修复、“化工围江”综合治理与长江岸线生态修复、废弃矿山生态修复、土地综合整治、重要生态系统修复与生物多样性保护、区域生态保护修复体制机制创新六大类任务措施,构建分区分类生态保护修复工程体系,创新跨区域、跨部门的生态修复长效机制,积极探索长江三峡地区生态修复模式,推动区域绿色高质量发展,以期为其他地区生态保护修复提供参考与借鉴。     

长江三峡水库气候效应数值模拟

在地形坐标系中建立了一个三维静力平衡的大气-土壤耦合模式,模式详细考虑了复杂地形、植被和水面的热力、动力过程。与其它中、小尺度模式相比其独特之处是：此模式在地表与植被冠层建立的辐射平衡方程和能量平衡方程中,均详细地考虑了坡度、坡向的影响。观测表明,长江三峡江面水温的日变化小于3℃。长江三峡段水流湍急,江水上下交换十分剧烈,各处水深变化较大,使模拟江水的动力、热力过程变得十分困难。所以,在研究中忽略了江水温度的日变化,模式中作为动力、热力外强迫因子,水库建成后的改变仅为水面海拔高度的升高和水面区域的扩大,水面温度是常数。用此模式模拟研究长江三峡建成前后气象要素场的日变化过程,通过计算它们的差别来分析水库的小气候效应。结果表明风、温、湿气象要素场在方圆近10 km范围内均有不同程度的改变,但变化幅度不大。     

三峡库区小江回水区二氧化碳分压的时空变化特征分析

2009年9月～2010年4月在三峡库区与小江交汇的回水区的典型段面测量了该区域水体表层水和水体内部两部分水体中的有关物理化学参数,并利用这些水化学特征值通过水化学平衡模型计算出该区域水体CO2的分压。得出该区域水体中的CO2分压在一定时空范围内的变化特征。并对该区域有关水质参数与CO2的分压进行了相关性分析,得出其相关系数。指出了水体CO2分压与水体碳循环的关系。通过对三峡库区小江流域这一典型回水区域水体的CO2分压的分析研究,可望为三峡库区及其它同类型区域水体的二氧化碳分压研究提供一个分析案例,也为今后进一步从事水库温室效应的研究提供参考     

悬浮物对三峡水库水质测定结果的影响

以长江寸滩断面和嘉陵江大溪沟断面水样为测定样品,探讨了悬浮物对三峡水库水质测定结果的影响,提出在三峡水库水质监测中,应对经0.45μm滤膜过滤的滤液进行指标测定,同时测定悬浮物含量,并对悬浮物进行组分分析;建议在地表水环境质量标准中,纳入悬浮物项目。     

自然光照对淹水条件下三峡库区消落带典型土壤磷释放影响

为研究淹水条件下光照对土-水界面磷释放的影响,以三峡库区消落带典型土壤为对象,通过室内自然光照试验,讨论了铁还原及有机质降解对磷释放的影响,分析光照对淹水土壤磷释放的影响机制.结果表明,光照对淹水土壤磷释放存在一定程度的抑制作用,光照作用下淹水紫色潮土上覆水体中TP浓度范围为0.018~0.033 mg·L-1,避光处理为0.02~0.057mg·L-1,灰棕紫泥光照下TP浓度范围为0.028~0.045 mg·L-1,避光处理为0.04~0.084 mg·L-1.光照引起淹水土壤中铁氧化物的变化可能是光照抑制磷释放的重要原因.光照导致土壤中铁氧化物饱和程度降低,铁还原和无定形铁生成受阻进一步加深了光照对磷释放的抑制影响.CO2和CH4反映淹水土壤有机质分解情况,光照降低有机碳的转化效率,加速土壤中无机电子受体的消耗,解释了光照作用下铁氧化物的变化.由此可见,光照对淹水土壤磷释放的抑制与淹水土壤中铁还原和有机质分解密切相关.     

三峡库区森林植被恢复与可持续经营研究

系统的野外调查数据和历史资料分析结果表明,三峡库区森林植被在空间上发展不均匀,无明显垂直分带,且分布分散,人为干扰严重。目前,在70多个植被类型中,森林类型占25个,江岸两侧海拔800 m以下地区森林已经很少。森林类型中,马尾松、柏木林的分布面积最大,并在许多疏林中成为主要树种,主要是飞播或人工种植。库区大于25°的坡耕地占耕地面积的17.5％。库区薪炭林仅能满足农村用能总需求量的10.78％。不合理的土地利用方式和对森林的不合理砍伐导致脆弱的土壤系统和森林生态系统的严重退化、生产力下降和严重的水土流失。库区土壤年侵蚀量达到2.9亿t。三峡工程建设和移民安置对库区森林生态系统的压力和影响将是长期的。调查结果同时表明,库区植物生物多样性丰富,植物种类在5 032种以上,而且乡土树种多。分析认为,只要抓住三峡工程建设的契机,紧密结合国家天然林保护和退耕还林工程建设,充分利用良好的生物学基础,科学地封山育林,分带逐步恢复,同时,因地制宜,退耕还林,发展森林能源,建设多目标复合和多种模式并存的林业经营体系,发展经济,就能从根本上改善森林经营环境,实现森林恢复,形成合理布局的水库森林防护系统,促进三峡库区生态环境建设和可持续发展。     

三峡蓄水期间汉丰湖消落区营养状态时间变化

为探明三峡蓄水后汉丰湖消落区水质营养状态的变化特征,于2013年10月至2014年2月对水质进行连续观察,测定了水质物理参数、营养盐与叶绿素(Chl-a)的质量浓度.结果表明,水体中营养盐与Chl-a质量浓度的增加,在淹水后营养程度有升高现象,2014年2月与2013年10月相比,TN、TP、高锰酸盐指数与Chl-a质量浓度分别增加了4.7、1.0、0.2、3.27倍,TN、TP质量浓度均超过藻类生长限值,随滞留时间延长易造成水体富营养化,应引起重视.Chl-a单因子评价反映出水质由贫营养向富营养演变.TN/TP结果表明,TN、TP分别在不同时间内制约着藻类的生长;2013年10~12月与2014年2月,藻类生长受TN限制;2014年1月,藻类生长受TP限制.Chl-a与p H、DO、NH+4-N、NO-3-N、TN、高锰酸盐指数及TP呈显著正相关,而与SD、水温呈显著负相关;蓄水期间,水质受到了同一污染源的影响.因子分析结果表明,汉丰湖消落区水质主要受p H、DO、NO-3-N、TN的影响,同时Chl-a、TP、NH+4-N与好氧性有机物的污染不可忽视;在蓄水稳定初期水体具有自净能力,随蓄水滞留时间的延长,水质污染程度整体上呈现逐步恶化的趋势,应加以控制;三峡蓄水期间,南河、东河营养程度相对较高,应加强治理.     

三峡水库运行初期小江回水区藻类群落季节变化特点

根据对三峡小江(澎溪河)回水区2007年5月～2008年5月藻类的跟踪观测,分析了在水库蓄水运行初期小江回水区藻类的群落结构组成和演替特点.结果发现藻类的细胞密度和生物量春季最高,冬季最低,细胞密度的最高值达到421.64×105cells·L-1,而最低值只有2.06×105cells·L-1;生物量的最高值是39231.84μg·L-1,而最低值为226.17μg·L-1.从2007年5月～2008年5月在小江共鉴定出藻类7门,101属,262种,其中绿藻51属占50.5%、硅藻22属占21.8%、蓝藻18属占17.8%,此外,甲藻4属、隐藻2属、裸藻3属、黄藻及其他1属.隐藻、小球藻、小环藻、栅藻、卵囊藻、衣藻、弓形藻、直链藻、冠盘藻和针杆藻是小江回水区段的常见藻属.星杆藻、直链藻、空星藻、小球藻、栅藻、集星藻、网球藻、鱼腥藻、束丝藻、平裂藻、角甲藻、多甲藻和隐藻等12个藻属是小江回水区不同季节的优势藻属.     

三峡库区陆生植物迁地保存初报

三峡植物物种多样性保护,重点在珍稀濒危植物,但对建群种和有实用价值的种也进行收集保存。7年来试验站保存三峡库区植物200余种,迁移成活率93%,有8种未成功。（1）到2002年已有30余种植物正常开花结实（其中木本植物24种）,可以选择繁殖试验,以达到保存的目的;（2）选择了8种植物,进行生长观测,在人为控制下,生长速度满意;（3）进行了部份种类的扦插繁殖和孢子繁殖,获得了相关结果;（4）少数种类收集遇到极大困难,需要继续努力。三峡库区生物多样性研究与保护,存在一些问题与困难,如漏项问题、库区物种问题、外来种问题、隔离对生物多样性的影响问题、生物多样性的功能问题等需要进一步研讨,从而使库区物种得以保存,环境得以优化,生物资源得到持续利用。     

三峡库区规模化顺坡沟垄果园氮、磷输出过程及流失负荷

通过对三峡库区顺坡垄沟构型的规模化柑橘园集水区次降雨过程径流氮、磷进行动态监测,分析典型降雨事件氮和磷流失负荷,并探讨了规模化柑橘种植对土壤氮磷流失及入库河流水环境的影响.结果表明:①顺坡沟垄柑橘园集水区径流氮和磷年流失负荷分别为13.43 kg·(hm²·a)^-1和1.26 kg·(hm²·a)^-1,春季施肥及强降雨冲刷是集水区污染物高负荷的主要原因;②集水区全年总氮(TN)和总磷(TP)的EMC为8.49 mg·L^-1和0.87 mg·L^-1,超过发生水体富营养化含量标准;③春季施肥后的2场典型降雨中,长历时暴雨径流硝态氮(NN)和溶解态磷(DP)负荷为4.94 kg·hm^-2和0.28 kg·hm^-2,分别占TN和TP流失负荷的92.90%和64.69%;短历时大雨径流NN和DP负荷为0.52 kg·hm^-2和0.05 kg·hm^-2,分别占TN和TP的65.92...