湿地水环境健康评价方法及案例分析

水环境健康是湿地生态系统健康的基础.从水环境状态健康和过程健康两方面对水环境健康进行评价研究,其中水环境状态健康主要由水文和水质条件体现,水环境过程健康主要由水环境弹性、稳定性和恢复力体现.基于以上理论,并以西溪湿地公园作为案例,利用该区2009年3月～2010年3月的水环境月监测数据对水环境健康进行分析.结果表明,①西溪湿地水环境健康季节性变化明显,其中,冬季水环境健康指数最低(37.35),处于不健康状态,夏季水环境健康指数最高(46.36),处于亚健康状态;②西溪湿地公园中水塘和河溪水环境健康程度各异,总体而言,水塘水环境健康程度优于河溪水环境,水塘水环境健康指数为42.72,河溪水环境健康指数为37.99;③西溪湿地公园的水环境整体处于亚健康状态,水环境健康指数为53.80.由此可见,冬季改善河溪水环境是提高西溪湿地公园水环境健康的有效途径.     

西溪湿地公园湿地植物群落及其与水环境质量的关系

对西溪湿地公园33个随机选取的有植被覆盖的水塘进行湿地植物群落调查,监测分析包括9个无植被覆盖水塘在内共计42个水塘的水环境状况,以湿地植被覆盖度分级为基础,揭示其与水环境质量之间的关系.结果表明,调查区域内湿地植物共计16种,分属13科16属,且物种丰富度较低;当湿地植被覆盖度维持在低水平(1%-20%)或中等水平(＞40%～60%)时,水质也可以维持在一个较好的水平,而高湿地植被覆盖度并不利于维持较好的水质;对具有相同植被覆盖水平(约40%)的常见湿地植物群落类型与水环境之间关系进行分析发现,可将这些湿地植物群落划分为3种类型:第1类包括黄花鸢尾(Iris tectorum)+水花生(Alternanthera philoxeroides)和芦竹(Arundo donax)+水花生,其水体CODMn、TN、TP、NH3-N、Chl-a值处于最高水平,说明水环境处于相对较差状态;第2类包括水花生、野茭白(Zizania latifolia)+水花生、再力花(Thalia dealbata)+水花生,其水环境状态处于中等水平;第3类为芦苇(Phragmites australis)+水花生,其水环境处于较好状态.建议恢复芦苇等本地种植被,并将湿地植被的盖度控制在一个较低或者中等水平,以利于维持良好的水质.     

西溪国家湿地公园水质时空分异特征研究

西溪湿地公园作为第一个国家湿地公园和城市湿地公园的代表,具有特殊的功能特征.利用2009年春夏两季对西溪湿地水质的月监测数据,揭示城市湿地公园水质时空分异和污染特征.结果表明,①湿地水质空间分异与公园功能特征密切相关.其中,自然水塘的TN、TP平均值分别为0.78 mg/L和0.07 mg/L;观赏水塘TN、TP平均值分别为1.37 mg/L和0.17 mg/L;自然河溪水质TN、TP的平均值分别为2.91 mg/L和0.18 mg/L;游览水道TN、TP平均值分别为1.91 mg/L和0.09 mg/L;②湿地水体富营养化程度时间变化显著.西溪湿地水质的春季富营养化程度小于夏季,总体处于中度富营养化状态;③不同功能湿地水体富营养化程度差异明显.水塘水体富营养化程度低于河溪富营养化程度,其中,自然水塘水质的富营养化程度低于观赏水塘的水质,相反,游览河溪水质富营养化程度低于自然河溪的水质.因此,加强对观赏水塘和自然河溪的管理,是提高西溪湿地水质的有效方法.     

农村小流域景观结构与水质耦合关系分析——以仪征市陈集镇为例

选择江苏省仪征市陈集镇2个典型的农村小流域进行水质监测和景观空间分异耦合关系研究,结果表明:不同地势区景观结构差异明显,水环境特征也有较大差别。随着地势的降低,总氮、总磷浓度在小徐庄流域呈降低趋势,而高塘流域则先升高后降低;总磷、总氮、氨氮、硝态氮浓度与源景观比例、沟渠密度和景观多样性指数具有良好的相关关系,逐步回归分析发现,94%的总氮浓度由源景观比例和沟渠密度决定,80%以上的氨氮和硝态氮浓度由源景观比例决定。因此,可以通过对流域景观结构的优化调整,达到对流域景观中养分的有效管理,实现对农业非点源污染的控制。     

基于种植结构改进的SWAT模型模拟乌梁素海流域面源污染负荷

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地,其地处河套灌区,是灌区排水的承泄湖。多年来面临着严重的水生态系统功能退化、水环境污染等问题,而改善和治理湖泊水环境的基础是要厘清乌梁素海流域灌区退水导致的农业面源污染负荷问题。基于无人机获取的高分辨照片与遥感影像和地面实测数据相结合所获取的精准种植结构数据可作为SWAT模型输入的土地利用数据,以确保对农业面源污染迁移转化过程的模拟更接近真实情况。结果表明,基于作物种植结构数据对流域径流模拟精确度较高,率定期R²为0.74,NES为0.81,验证期R²为0.78,NES为0.67。TN和TP在2010—2020年间整体呈逐渐下降的趋势。季节分析发现,TN和TP均表现为春季负荷量较高。空间分布表明,乌梁素海流域总氮年均负荷量在南部的河套灌区较高,北部草原区较低,在流域东部番茄、瓜果、甜菜等经济作物集中分布的区域,TN负荷量为30~45 t·a⁻¹;总磷污染物负荷量的空间分布与总氮基本一致,主要分布在以玉米和葵花为主的子流域,TP年均总输出量均超过10 t·a⁻¹。本研究结果可为乌梁素海流域面源污染治理及种植结构调整提供参考。