"3S"技术在生态环境保护方面的应用

本文介绍了“3S”技术及其在环境质量评价、城市环境监测与管理、植被研究、土壤研究行生态环境保护方面应用的优势 ,并指出“3S”技术应用于生态环境保护的前景十分广阔。     

几种红树植物模拟湿地系统对污水中重金属的净化效应

在温室中建立无瓣海桑(Sonneratia apetala)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑+木榄(S.apetala+ B.gymnorrhiza)、无瓣海桑+秋茄(S.apetala+ K.candel)、无瓣海桑+桐花树(S.apetala+ A.corniculatum)等7 种模拟湿地系统, 用正常浓度污水(SW)、5 倍浓度污水(FW)和10 倍浓度污水(TW)3 种人工配制的生活污水分别对7 种模拟湿地系统进行污灌6 个月。结果发现: 7 种人工模拟湿地生态系统对污水中重金属的净化率与红树植物种类以及污水中重金属浓度有关。当灌正常浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb 和Mn 的总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Cu 的总净化率以桐花树最大, 对Zn 和 Cd 的总净化率以无瓣海桑+桐花树最大。当灌5 倍浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb 总净化率以无瓣海桑+桐花树最大, 对Cu 和Cd总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Zn 和Mn 总净化率以无瓣海桑+木榄最大。当灌10 倍浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb、Mn 的总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Cu 的总净化率以秋茄最大, 对Zn 的总净化率以无瓣海桑+木榄最大, 对Cd 总净化率以无瓣海桑最大。重金属有95%以上是积累在土壤中, 表明土壤子系统是人工模拟湿地系统净化的主体。     

无瓣海桑与乡土红树植物混交对林地大型底栖动物的影响

选择广东省雷州市附城镇和珠海市淇澳岛沿海1年生无瓣海桑人工林,分别在林下混种乡土红树植物红海榄或木榄幼苗,对混交林和无瓣海桑纯林林地大型底栖动物群落进行比较,探讨无瓣海桑与乡土红树植物混交对林地大型底栖动物的影响。结果显示,混交林和无瓣海桑纯林之间大型底栖动物群落的优势种存在差异;相似性分析检验(One-Way ANOSIM)、等级聚类和非参数多变量标序结果均表明1年无瓣海桑+红海榄混交林、1年无瓣海桑+木榄混交林和1年无瓣海桑纯林之间大型底栖动物群落结构差异显著。研究还发现在无瓣海桑人工林林下混交红海榄或木榄这两种乡土红树植物,可提高林地底栖动物的生物量和物种多样性。BIOENV分析说明大型底栖动物分布与红海榄或木榄这两种混交的乡土树种的凋落物量密切相关,这进一步证实了混交乡土红树植物对林地底栖动物多样性和分布的影响。两个研究地实验结果均显示,在无瓣海桑林下种植木榄的效果要优于红海榄,表现在木榄的平均苗高、凋落物量、凋落物量占群落凋落物总量百分比和幼苗成活率均高于红海榄,其对提高林地大型底栖动物生物量和物种多样性的效果也明显优于红海榄。     

不同红树植物群落中大型底栖动物群落的比较

2005—2006年对广东湛江红树林国家级自然保护区湿地三种红树植物群落（白骨壤+桐化树群落、桐花树群落、木榄+桐花树群落）的大型底栖动物群落特征进行了分析研究。白骨壤+桐化树群落大型底栖动物群落的物种数、栖息密度、生物量、丰富度指数和多样性指数均最高，优势度指数居中，均匀度指数略低于桐花树群落；桐花树群落大型底栖动物物种数急剧减少，尤其是底内型、底上附着型和穴居型种类减少明显，生物量和栖息密度下降到最低，由于个体数种间分配较为均匀而导致优势度指数下降而均匀度指数增高，虽丰富度指数略低于白骨壤+桐化树群落，但多样性指数接近于白骨壤+桐化群落；木榄+桐花树群落，大型底栖动物群落的物种数，尤其是穴居型和底内型种数继续减少，但生物量和栖息密度有所上升，个体数种间分配不均匀而使优势度指数增高而均匀度下降，加上丰富度指数最低，故多样性指数最小。白骨壤+桐化树群落优势种的生活是底内型和穴居型；桐花树和木榄+桐花树群落优势种的生活型均是穴居型。三种红树植物群落中的大型底栖动物群落的GS/GSB分别为0.48、0.63、0.80。相同红树植物群落大型底栖动物群落结构都较为相似，木榄+桐花树群落的相似性最高，而不同红树植物群落大型底栖动物群落特征的差异明显，反映了不同红树群落对底栖动物群落作用的差别，同时也展示了各种大型底栖动物对不同红树群落生境的适应情况。     

不同红树植物群落中大型底栖动物群落的比较

2005—2006年对广东湛江红树林国家级自然保护区湿地三种红树植物群落(白骨壤 桐化树群落、桐花树群落、木榄 桐花树群落)的大型底栖动物群落特征进行了分析研究。白骨壤 桐化树群落大型底栖动物群落的物种数、栖息密度、生物量、丰富度指数和多样性指数均最高,优势度指数居中,均匀度指数略低于桐花树群落;桐花树群落大型底栖动物物种数急剧减少,尤其是底内型、底上附着型和穴居型种类减少明显,生物量和栖息密度下降到最低,由于个体数种间分配较为均匀而导致优势度指数下降而均匀度指数增高,虽丰富度指数略低于白骨壤 桐化树群落,但多样性指数接近于白骨壤 桐化群落;木榄 桐花树群落,大型底栖动物群落的物种数,尤其是穴居型和底内型种数继续减少,但生物量和栖息密度有所上升,个体数种间分配不均匀而使优势度指数增高而均匀度下降,加上丰富度指数最低,故多样性指数最小。白骨壤 桐化树群落优势种的生活型是底内型和穴居型;桐花树和木榄 桐花树群落优势种的生活型均是穴居型。三种红树植物群落中的大型底栖动物群落的GS/GSB分别为0.48、0.63、0.80。相同红树植物群落大型底栖动物群落结构都较为相似,木榄 桐花树群落的相似性最高,而不同红树植物群落大型底栖动物群落特征的差异明显,反映了不同红树群落对底栖动物群落作用的差别,同时也展示了各种大型底栖动物对不同红树群落生境的适应情况。     

珠海夹洲岛无瓣海桑与秋茄群落对重金属吸附能力的比较研究

为了解外来红树植物无瓣海桑对重金属的吸附能力, 以期为其科学引种和合理规划滩涂红树林造林提供科学依据, 选取珠海夹洲岛两片恢复背景和林龄相同的无瓣海桑(Sonneratia apetala)和秋茄(Kandelia candel)人工林, 比较研究裸滩和两种人工林土壤、两种红树植物体和林区内3 种不同生活型底栖动物体内Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 的含量。结果发现: (1)无瓣海桑人工林土壤中仅Cr 含量略低于秋茄人工林, 其余4 种重金属含量均高于秋茄人工林。(2)5 种重金属在无瓣海桑体内含量的加权平均值大小排列为: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd, 而秋茄为: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd。(3)无瓣海桑对Pb、Cu 和Zn 的累积量高于秋茄, 而对Cd 和Cr 的累积量低于秋茄。(４)无瓣海桑对5 种重金属的富集系数大小排序为: Pb > Cd > Cu > Zn > Cr, 而秋茄为: Cd > Cu > Zn > Cr > Pb。无瓣海桑对Pb 的富集能力最强, 对Cr 的富 集能力最弱; 而秋茄对Cd 的富集能力较强, 对Pb 的富集能力最弱。(5)植食性褶痕相手蟹(Sesarma plicata)重金属的含量与红树植物叶子同一元素含量呈显著正相关(p<0.01), 而底表类中国耳螺(Ellobium chinense) 和底栖类褐蚶(Didimarca tenebricum)体内重金属的含量与林区土壤重金属的含量呈显著正相关(p < 0.01)。这些表明了外来红树植物无瓣海桑对重金属的吸附能力明显不同于乡土红树植物秋茄, 人工林区底栖动物体内重金属含量不仅与沉积环境中重金属含量有关, 而且还与底栖动物自身的生活型和食性密切相关。     

大亚湾潮间带软体动物的物种多样性初步研究

1999年7月在大亚湾潮间带4种不同生境（岩石岸、砾石滩、泥沙滩、沙滩）10个样方采集软体动物38种,隶属于23个科。采用丰富度指数和多样性指数对不同生境软体动物的多样性进行研究。研究结果表明,大亚湾软体动物物种丰富度指数砾石滩、岩石岸(D=4.328～9.378)>泥沙滩 (D=4.328～6.493)>沙滩(D=2.886)。多样性指数也显示砾石滩、岩石岸(H′=0.429～0.842)>泥沙滩(H′=0.315～0.450)>沙滩 (H′=0.182)。对上述样方聚类结果表明,软体动物种类分布及数量受底质、浪击和污染的影响。     

不同生态恢复阶段无瓣海桑人工林湿地中大型底栖动物群落的演替

对广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区恢复背景相同的6个月林龄、3a林龄、6a林龄无瓣海桑人工林和光滩湿地中的大型底栖动物群落进行了比较研究。结果显示:处于不同生态恢复阶段的无瓣海桑人工林林地中大型底栖动物优势种(Y>0.02)存在差异;相似性分析检验(One-Way ANOSIM)表明4种生境间大型底栖动物群落结构差异显著。等级聚类和非参数多变量标序也显示4种生境间的大型底栖动物群落结构差异显著。相似性百分比分析(SIMPER)显示,各生境动物群落主要特征及群落间的差异主要是受各生境大型底栖动物优势种所决定。研究结果还表明:光滩、6个月林龄、3a林龄无瓣海桑人工林湿地中大型底栖动物群落的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数呈上升趋势,这说明无瓣海桑种植的前3a,随着植被的迅速恢复,大型底栖动物多样性增加明显。BIOENV分析结果表明:3a林龄之前的无瓣海桑人工林湿地中,大型底栖动物物种多样性主要受植被特征的影响,快速恢复的植被提供了荫蔽,既减轻了高温和水分蒸发对大型底栖动物的胁迫,又给动物提供了一个躲藏和逃避敌害的场所。而相对于植被的快速恢复,无瓣海桑人工林林地土壤理化性质的改变要缓慢和滞后得多。但随着恢复时间的延长,6a林龄无瓣海桑人工林湿地中的大型底栖动物群落的上述3个物种多样性指数反而明显下降。这是由于6a林龄无瓣海桑人工林林地土壤已具有红树林酸性硫酸盐土的基本特征,林地土壤理化性质的显著变化影响了大型底栖动物群落,还可能与无瓣海桑提供了和乡土红树植物不同营养水平(如C/N比)和单宁含量的"凋零物"食物源有关,具体机制还需进一步研究。     

珠海淇澳岛红树林湿地经济鱼类的重金属污染现状及对人体健康风险分析

红树林沉积物常常成为许多海洋污染物的重要存贮场所, 重金属污染的海产品使得消费者的健康面临严重威胁。通过测定珠海淇澳岛红树林湿地经济鱼类肌肉组织中重金属元素的含量, 采用单因子污染指数法、综合污染指数法和污染物每周可耐受摄入量法, 分析评价了鱼类受污染程度、卫生质量安全性和食用的健康风险。结果表明, 珠海淇澳岛红树林湿地的鱼类重金属元素含量大小依次为Zn>Mn>Cr>Cu>Pb>Cd, 并且重金属在不同食性鱼类中的分布存在差异, 呈现杂食性和肉食性>草食性。根据海洋生物污染评价标准, 该区域鱼类受到Cr 污染较为严重, 其中弹涂鱼和短吻鲾肌肉中Cr 元素单项污染因子分别为2.078 和1.045。根据食品卫生质量标准, 仅有弹涂鱼Cr 和Pb 超标, 单项污染因子分别为1.558 和1.332。对人体的健康风险综合分析表明, 广东省居民通过食用该区域鱼类每周摄入的重金属平均值均小于每周可耐受摄入量, 说明食用该区域经济鱼类目前是安全的, 但存在Cr 中毒的健康风险, 应当引起当地高度重视。     

“3S”技术在生态环境保护方面的应用

本介绍了“3S”技术及其在环境质量评价、城市环境监测与管理、植被研究、土壤研究行生态环境保护方面应用的优势,并指出“3S”技术应用于生态环境保护的前景十分广阔。