基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

近年来乌梁素海疣鼻天鹅种群数量变化及原因分析

为查清内蒙古乌梁素海湖泊湿地疣鼻天鹅(Cygnus olor)繁殖期和秋季迁徙前期种群数量,2014至2017年采用路线统计法和样点统计法对其进行精确计数统计,结合近十余年来的文献数据和监测记录,探讨了种群数量的变化及原因。结果显示,2015至2017年春季繁殖成鸟数量依次为84只、92只、80只,基本稳定;2014至2017年,秋季种群数量依次为411只、302只、281只、153只,逐年减少;近几年适宜繁殖地和觅食地面积不断缩小、天敌偷袭、捡蛋和投毒等因素影响亚成鸟和幼鸟的生存。根据文献和保护区监测数据,1996至2004年种群数量逐年增多,与自然保护区的建立、严禁捡蛋和没收猎枪有关,而2005至2013年因干旱缺水、水域被开发利用、芦苇(Phragmites australis)和宽叶香蒲(Typhalatifolia)面积扩增、水质恶化、富营养化加重等原因种群数量下降。研究表明,近几年乌梁素海被过度开发利用,人为干扰频繁,影响疣鼻天鹅正常繁殖栖息;栖息地的科学管理和严禁捡蛋及投毒行为,对该种群的生存及增长至关重要。     

草型富营养化湖泊生态恢复工程技术的研究--内蒙古乌梁素海生态恢复工程试验研究

在典型草型富营养化湖泊-内蒙古乌梁素海设立试验研究基地,进行较大规模生态恢复工程试验,研究表明,实施沉水植物收割工程与芦苇园田化生态管理工程是草型富营养化湖泊生态恢复的两项重要技术措施。以机械化方式收割沉水植物能够削减湖泊内源性营养物负荷的积累和释放,减少二次污染,抑制生物填平作用,改善水体环境;采用机械化技术控制芦苇蔓延、打开芦苇区通风道和通水道,可以重建湖泊绿色自然景观,提高全湖水流循环速度。有计划、合理地运用生态恢复工程不仅可以减轻草型湖泊所面临的巨大生态压力,延缓沼泽化演化进程。而且可以在实施生态工程的同时开发利用水生植物资源,使湖泊环境与湿地综合利用得到持续发展。     

乌梁素海湖泊湿地过渡带氨氧化细菌群落

探究乌梁素海富营养化湖泊湿地演化过程中,不同植物群落下土壤氨氧化细菌群落的组成、丰度、亲缘关系以及多样性变化,结合湿地理化因子探讨基质条件对氨氧化细菌群落结构的影响。提取沉积物和土壤总DNA,对氨氧化细菌群落的amoA基因构建克隆文库,并进行测序,分析湿地沉积物与土壤过渡带4个样点中氨氧化细菌群落结构的组成、丰度、亲缘关系以及多样性指标;分析基质条件变化对氨氧化细菌群落结构的影响。富营养化湖泊湿地水陆过渡带的芦苇沼泽沉积物、碱蓬盐碱化土壤和白刺荒漠化土壤中,氨氧化细菌群落结构组成相似性逐渐降低;优势种群发生明显变化,氨氧化细菌从与Nitrosomonaslike序列相似为主要优势类群向与Nitrosospira-like序列相似为主要优势类群转变,群落结构空间异质性成因主要由总氮和水溶盐总量这两个基质因子所主导,相关系数r为0.943;多样性指数分析表明,芦苇沼泽沉积物和白刺荒漠化土壤适合多样的氨氧化细菌生长。氨氧化细菌多样性与优势种群在湿地水陆过渡带发生明显变化,氨氧化细菌群落结构主要驱动因子为总氮和水溶盐总量的组合。     

乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性

【目的】了解乌梁素海湖滨湿地水陆过渡带细菌群落结构及多样性变化,探讨富营养化湖泊湿地基质条件对细菌群落结构的影响。【方法】应用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析和比较了依陆向分布的4个水陆过渡带样点的湿地细菌群落结构多样性,采用典型对应分析(CCA)探讨了湿地基质因子对细菌多样性的影响。【结果】DGGE图谱显示依湖泊水体沉积物(S-1)→湖滨芦苇沼泽沉积物(S-2)→湖滨碱蓬盐化草甸土壤(S-3)→岸上白刺荒漠土壤(S-4),4个样点的条带数依次减少,对应菌群结构及多样性变化显著;多样性指数分析结果显示,Shannon-Wiener指数(H)、均匀度(E)、丰富度(S)以及Simpson指数(DS)均显示依陆向分布逐步下降的规律,即:S-1S-2S-3S-4。序列比对结果显示,沉积物及土壤细菌分属于变形菌门(78.6%)、酸杆菌门(7.1%)、拟杆菌门(14.3%)这3个细菌类群,优势菌门为变形菌门,而变形菌门又分为5个亚群,其中ε变形菌纲为优势亚群;CCA结果表明,图中各条带对应物种的分布受铵态氮、总氮、有机碳、水溶盐总量、氯离子以及钾离子影响最大。【结论】乌梁素海富营养化湖泊的水陆过渡带湿地细菌群落结构存在较大差异,富营养化相关基质因子对细菌多样性影响较大。这为研究富营养化湖泊湿地水陆过渡带的细菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据。     

基于混合演化算法的乌梁素海芦苇凋落物分解模拟及预测

以乌梁素海湖滨植被带建群植物—芦苇(Phragmites australis)的凋落物为研究对象,基于野外分解袋法对芦苇凋落物进行分解实验,通过混合演化算法(HEA)建模。旨在揭示和预测芦苇凋落物在湖水中的分解过程,并结合阈值和敏感性分析,探讨凋落物分解释放的氮、磷元素与环境影响因子之间的关系。研究结果表明:(1)混合演化算法的最佳模型预测值与实际测量值之间拟合度高(r²=0.90—0.99),质量损失模型(ML-model)的拟合效果最好(r²=0.99)。(2)芦苇凋落物的质量损失(ML)随水温(WT)增高而增加;凋落物中的N元素先累积后释放,且pH较低(pH<8.326)时,促进N元素释放;凋落物中的P元素在整个过程中以释放为主,且WT较高(WT>=16.978℃)时,凋落物中P元素与溶解氧(DO)呈负相关; WT较低时, P元素与WT呈负相关。进一步证明,混合演化算法模型能够模拟和预测湖泊芦苇凋落物水中分解过程,识别和量化凋落物分解与环境因子的生态关系和阈值数据,可为浅水草型湖泊内源污染防治提供理论支撑。     

内蒙古哈素海发现池鹭繁殖群

正池鹭(Ardeola bacchus)在内蒙古夏季见于呼伦贝尔市、赤峰市克什克腾旗和敖汉旗、呼和浩特市哈素海、包头和鄂尔多斯市黄河沿岸、巴彦淖尔市乌梁素海,但未见繁殖记录的报道。哈素海(E 110°56'~111°01',N 40°34'~40°38')位于大青山南部土默川平原北端,在呼和浩特市区向西70km处的土默特左旗境内,是黄河改道而遗留的椭圆形牛轭湖,属于大黑河水系的外流性淡水湖泊,主要水源来自     

芦苇、香蒲和藨草3种挺水植物的养分吸收动力学

采用常规耗竭法研究了浅水富营养化湖泊———乌梁素海湖滨植被带3种挺水植物芦苇、香蒲和藨草对H2PO-4、NH+4、NO-3的吸收动力学特征及差异。结果表明:3种挺水植物吸收H2PO-4时,藨草的吸收速率显著大于芦苇和香蒲,但三者对低浓度H2PO-4的适应能力均无显著差异;藨草对NH+4和NO-3的吸收速率均显著大于芦苇和香蒲,且在低浓度NO-3环境下仍能吸收该离子,但对低浓度NH+4环境的适应能力较差;与藨草相比,香蒲对NH+4的亲和力最强,吸收低浓度NH+4的效果最好。3种植物对NH+4的吸收能力均大于NO-3。挺水植物的养分吸收特征具有物种特异性并受根系结构的影响。利用植物的养分吸收特征,在富营养化湖泊生态修复中适宜用藨草治理含高浓度H2PO-4,NH+4和NO-3的水体,修复到一定程度后再种植香蒲来维持水质。     

乌梁素海保护的生态需水量评估

结合乌梁素海湿地生态系统特征 ,基于保证水量、保证水质和改善水质 (对于污染湖泊 ) 3个层次的湖泊湿地保护目标 ,给出了不同环境保护目标下湖泊湿地的生态需水量估算方法 ,并在系统分析乌梁素海水文水循环特征的基础上 ,选择适合的计算方法 ,对乌梁素海不同保护目标下的生态需水量进行了估算。结果表明 ,从保证水量平衡角度看 ,乌梁素海排干系统排入湖泊水量为 6 .18× 10 8m3/ a,可以保证乌梁素海的水量平衡 ;从保证水质角度看 ,由于作为生态用水的黄河水总 N浓度超过国家地表水水质标准中湖泊水质 V类水标准限值的 1.6倍 ,比乌梁素海湖水总 N含量还要高 ,因此 ,完全达标的生态需水量是不存在的 ,但如果只考虑盐分和总 P,在现有排干水量为 6 .18× 10 8m3/ a条件下 ,则维持乌梁素海的盐分和 P浓度不变的生态需水量分别为 1.82× 10 8m3/ a和 12 .3× 10 8m3/ a;从保证湖水水质达标角度看 ,现有污染物排放情况下 ,1a盐分和总 P达标的生态需水量分别为 4 .91× 10 8m3/ a和 16 .3× 10 8m3/ a,10 a盐分和总 P达标的生态需水量应分别为 4 .2 8× 10 8m3/ a和 14 .3× 10 8m3/ a     

乌梁素海浮游细菌群落结构及其对富营养化因子的响应

【目的】揭示乌梁素海浮游细菌的群落结构及其对富营养化环境因子的响应,认识乌梁素海浮游细菌多样性,以丰富微生物与富营养化关系的理论。【方法】提取水体浮游细菌总DNA,利用细菌通用引物对63F/1387R进行PCR扩增,构建小口、沙尖北和红圪卜3个湖区16S rRNA基因克隆文库;以典型对应分析(CCA)方法解析浮游细菌群落结构对环境因子的响应。【结果】各湖区中富营养化程度最重的红圪卜位点细菌多样性、丰富度及均匀度最高,而富营养化程度最轻的小口位点细菌多样性、丰富度及均匀度最低。Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria为水体中优势类群。α-、γ-、δ-Proteobacteria,Actinobacteria及Bacteroidetes等菌群丰度随着水体的富营养化程度改变而有显著的变化。各湖区皆存在许多可能具有污染物降解及驱动生源要素循环能力的细菌类群。CCA分析表明TN、NH4+、NO3-和COD等水体指标对浮游细菌群落结构组成的影响较大。此外,乌梁素海水体内未知细菌类群很多;且不同于一般淡水生态系统,乌梁素海中存在9.6%的轻度嗜盐碱性细菌。【结论】乌梁素海水体中浮游细菌多样性较高,细菌群落结构复杂、其类群组成与富营养化因子紧密相关。