人工沟渠的生态环境效应研究综述

人工沟渠主要指以排水和灌溉为目的人工挖掘的水道.人工沟渠作为排水和引水的廊道改善了土壤的结构、促进了作物的生长,从而提高了农作物的产量;同时人工沟渠这种景观的存在对周围的环境也产生了巨大的影响.水文效应是被大家普遍接受的生态环境效应.在整个降雨期间或之后,观察显示出沟渠对出口径流的贡献：一些沟渠收集和向河流输送水;另一些沟渠收集水但是减慢了水流的速度.本文从水文效应、对元素地球化学循环、生物及其生境的影响到对生态环境整体影响方面总结了人工沟渠的生态环境效应,并对其进一步的研究提出一些建议,旨在最大限度发挥人工沟渠的生态环境效应,改善整个生态环境.     

用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果

针对太湖流域农田非点源污染严重的现状,结合当地实际情况提出了一种新的生态工程学解决方法——生态拦截型沟渠系统,它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水速,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。试验区沟渠植物具有一定的经济价值,且景观效果良好。沟渠系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48．36％和40．53％。此外,该生态工程的另一个显著优点就是不另外占用土地,符合平原水网地区农田沟渠的实际,具有很好的推广应用潜力。     

农地整理中路沟渠生态化设计研究进展

农地整理是人类对农田生态系统的强烈干扰.传统农地整理中路沟渠设计的主要技术经济指标是方便生产通行和调配水资源以及提高水的利用率,尚缺少系统化、生态化考量,已经影响了农田物种扩散,导致生物栖息地环境的退化,并对农田生态系统的生物竞争机制、缓冲和补偿能力、抵御虫害能力产生了显著的负效应.本文系统总结了路沟渠生态化的功能,着重介绍了近年来生态化路沟渠的形式与结构设计、路沟渠生态工法参数的试验以及路沟渠生态材料选择的技术和方法.未来的相关研究应根据各级道路、灌排沟渠的不同功能要求和规格,按照田间不同生物的习性和栖息要求,精确设计能够满足大多数生物需求的农田路沟渠形态、结构和控制性尺寸,切实解决农地整理带来的上述问题.     

基于水体盐度和水文结构的滨海湿地海陆水文连通性

以水体盐度作为核心指标,综合水文结构连通指标(沟渠水面率、进出水渠密度、海陆距离以及沟塘距离)构建海陆水文连通性指数。在多尺度空间分析的基础上,选择150 m×150 m网格作为评价单元,对研究区内海陆水文连通性进行空间定量分析和等级划分。结果表明: 研究区海陆水文连通性由海向陆逐渐递减,但递减速率存在差异,这是由于研究区内水体盐度空间分异明显,对水文连通性变化速率造成一定影响。将海陆水文连通性划分为优、良、中、差4个等级,优与良所在区域主要分布在近海地区,土地利用类型以咸水养殖塘和农田为主;中与差所在区域主要分布在内陆地区,土地利用类型以淡水养殖塘和农田为主。滨海湿地的水文过程十分复杂,定量化滨海湿地海陆水文连通性能够为滨海湿地现状评估以及湿地修复提供参考资料。     

三江平原沟渠网络结构对区域景观格局的影响

农业开发进程中产生的沟渠作为农业景观中廊道内部的动因主体,会对周围自然生态系统产生不同程度的影响;同时沟渠网络的形成,又使得这种影响作用更加深入和复杂.以根据三江平原建三江管局辖区2004年的Landsat-TM卫星影像解译的土地利用现状图以及沟渠分布水利图为基础资料,在地理信息系统(GIS)支持下,选择3个30×30km2的取样区为研究对象,分析了各样区的景观结构特征和沟渠网络结构.在此基础上,用典范相关分析(CCA)定量研究了沟渠网络结构对于区域景观格局的影响.结果表明:沟渠网络的结构对区域景观格局有显著影响,沟渠密度越大,网络结构越复杂,则区域景观中斑块数目越多,平均斑块面积越小;同时农业用地所占比例越大,自然湿地所占比例越小.通过各沟渠网络结构指标与CCA排序轴的相关性分析发现,对区域景观格局影响最大的指标是沟渠密度,其次是线点率和环度,而反映沟渠网络连通性的连通度指标影响相对较小.     

珠三角典型稻田生态沟渠型人工湿地的非点源污染削减功能

为了评价珠江三角洲地区农业非点源污染控制技术的开发与削减功能,本研究以珠海市斗门区上洲村典型稻田系统为例,提出了一种适应当地实际情况的生态沟渠型人工湿地构建技术,并进行了示范工程建设和防治效果评价。结果表明:该生态沟渠利用农田既有的排灌系统,经过适当改建而成;在满足原有排灌功能的前提下,对稻田排水径流中固体悬浮物(SS)、总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(CODCr)、铵态氮(NH4+-N)、生化需氧量(BOD5)的去除效率分别达到71.7%、63.4%、49.9%、26.6%、14.5%和11.6%;对营养型和颗粒态污染物质净化作用效果较好,对有机型污染物净化作用有限;其中对SS和TP的作用最为明显。该技术和工程成本效益良好,既减轻了稻田排水对附近水体的污染负荷,又增加了农田的景观效果。在珠三角及类似的经济发达而人地关系紧张的地区具有一定的推广价值。     

Diurnal photosynthetic changes of Hydrocotyle vulgaris in the ecological ditch

以生态沟渠铜钱草为材料,采用便携式CID-340光合仪对铜钱草成熟叶片净光合速率(Pn)以及胞间CO2浓度(Ci)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、气温(Gs)、叶温(Ti))和蒸腾速率(Tr)等影响因子进行测定,以探讨其光合生理生态特性,旨在为修复沟渠湿地提供一定的理论依据.结果表明:(1)铜钱草叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,主峰(19.32 μmol·m-2·s-1)出现在15:00左右,次峰(16.21 μmol·m-2·s-1)出现在11:00,中午出现光合“午休”现象.(2)用逐步多元回归方法得到净光合速率日变化与主要生理生态因子的回归方程为:Pn=-5.45613+0.006797PAR+0.050099Gs(复相关系数0.868).逐步回归结果表明Pn受PAR和Gs的影响较大.偏相关分析和通径分析的结果表明PAR、Gs对铜钱草Pn日变化有重要影响,是影响铜钱草Pn的主要因子,影响大小的顺序为:Gs＞PAR.     

三江平原湿地多级沟渠系统底泥可溶性有机碳的分布特征

沿着土壤和土地利用类似的三江平原多级沟渠系统采集不同沟渠单元底泥,这些不同沟渠系统单元由湿地和农田边界排水沟渠到相当大的主干渠变化着,测定底泥中可溶有机碳（DOC）含量,研究多级沟渠系统底泥中DOC的分布特征。结果发现,随沟渠等级增加,DOC在底泥中所占的比重逐渐增加（40～60cm层增加近5倍）,DOC富集层逐渐有规律的向底泥底层转移（40～60cm）。研究表明,排水沟渠既是湿地或农田DOC的最初汇聚地,又是河道DOC的输出源;沟渠重复性的排水将湿地或农田DOC通过零星径流带入沟渠系统中,连续的沟渠径流携带着大量DOC与不同等级沟渠系统相互作用使得沟渠系统底泥中DOC呈现出一定的水平、垂直分布特征;排水沟渠排水历时、DOC流量、滞留时间、径流发生频率等都会影响多级沟渠系统底泥中DOC的分布特征;另外,沟渠系统内生长的植被也通过径流阻塞和有机质过程影响底泥中DOC的分布特征。     

视觉能触发沟渠豹蛛雄蛛对雌蛛的求偶行为

以沟渠豹蛛Pardosa laura成熟雄蛛的求偶延迟时间和触肢伸展次数作为参数,观察研究了雄蛛通过视觉与处女雌蛛拖丝单独和共同诱导情况下的求偶反应,发现视觉是触发雄蛛求偶行为的主要信号,而雌蛛的拖丝则不能单独激发雄蛛的求偶行为,表明雄蛛能够通过视觉接受雌蛛的信号。在此基础上,又测定了雄蛛通过视觉接受亚成体雌蛛、处女雌蛛和交配未产卵雌蛛信号时的求偶反应,发现雄蛛对处女雌蛛和交配未产卵雌蛛的求偶动作次数显著多于亚成体雌蛛,表明雄蛛能够通过视觉区分雌蛛是否成熟,但是仅依靠视觉无法判断雌蛛是否已经交配。本实验表明视觉在沟渠豹蛛雄蛛对雌蛛识别过程中起着非常重要的作用,再次证实狼蛛的视觉比较发达。     

基于景观生态学的湖区沟渠保护研究

沟渠作为一种典型的廊道景观,是湖区生态系统的重要组成部分.近年来,武汉市汉阳湖区沟渠廊道功能退化,导致其生态系统质量不断恶化.根据景观生态学的廊道理论、尺度效应、景观异质性、边缘效应和生态修复等原理,在汉阳湖区沟渠现状调研的基础上,对沟渠景观格局进行优化设计来实现对沟渠的保护:从大尺度上对整个汉阳湖区水质进行调控,以提高沟渠水体质量;对湖区沟渠进行拓宽、重建以改善沟渠的廊道功能;对沟渠岸线进行景观保护设计,以提高沟渠的抗干扰能力,从而恢复沟渠的景观生态功能,改善湖区生态系统健康状况.研究表明,在湖区沟渠的保护过程中,可以将景观生态学的原理比较合理地运用于实践.