人工湿地脱除富营养化水体氮磷的研究进展

水体中氮磷营养物质不断积累,部分藻类及水生生物的过度繁殖,导致了水体的富营养化。水体富营养化防治的关键是减小水中氮、磷的含量。人工湿地是一项新型的废水处理技术,近年来在脱除富营养化水体氮磷中获得广泛研究和应用。本文在简述脱氮除磷机理的基础上,较系统地阐述了影响人工湿地脱除氮磷的因素及工艺的在改善水体富营养化的研究进展,以便在构建人工湿地中对各项因素综合考虑及兼顾利用,提高人工湿地修复富营养化水体的综合效能。     

基于植被完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

基于鄱阳湖湿地30个采样点的植被调查数据,利用植被完整性指数法(V-IBI)评价鄱阳湖湿地生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,从35个候选生物参数中筛选出6个核心参数,利用比值法对核心参数赋值并累加求得各采样点V-IBI分值,以所有采样点95%分位数值为最佳期望值建立评价标准划分健康等级。结果显示:鄱阳湖湿地生态健康状况总体较好,30个采样点中6个为非常健康(V-IBI≥5.01),7个为健康(4.38≤V-IBI5.01),8个为一般(3.74≤V-IBI4.38),7个为差(3.10≤V-IBI3.74),2个为极差(V-IBI3.10),呈现出西部优于东部,北部优于南部的空间差异。V-IBI与景观发展强度指数(LDI)和栖息地环境质量评价指数(QHEI)呈显著相关性,表明V-IBI方法对鄱阳湖湿地生态健康状况评价结果合理有效,可作为鄱阳湖湿地生态监测的重要手段。     

基于组合可拓综合分析法的鄱阳湖流域水质富营养化评价

长期跟踪定位评价湖泊的水质营养化程度,对于实现地区水功能具有重要意义。针对评价方法中指标选取的可行性、单一性、权重赋值的主观随意性以及水质变化的模糊性、随机性、动态性和生物指示性等特点,采用了可拓综合评价法和浮游生物调查与室内测定法相结合,构建了组合可拓综合分析法,一方面利用可拓综合分析法对鄱阳湖流域5个代表性观测站点的10年的年均（每2年）观测数据进行评价;另一方面通过浮游生物指示法对该5个站点的水质进行富营养化评价,以生物指示评价法所得等级与可拓综合分析法评定等级吻合的最多次数所对应等级作为组合可拓综合评价法的评价等级。结果表明：（1）自2006年以来鄱阳湖流域水体富营养化水平较为平稳,总体呈好转势态。2010年有4个观测点的水体达到富营养化程度,而在2014年湖区的蛤蟆石和鄱阳水质略有所改善,达到轻富营养化程度,都昌、康山、星子站点的水体为中营养化,改善幅度较大,水质较好;（2）从湖区的地理区位看,鄱阳湖湖区的南部和西部的水质富营养化程度总体上要好于北部、东部和中部湖区,水质富营养化程度表现为区域的不均匀性。     

鄱阳湖水体淹没频率变化及其湿地植被的响应

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素。基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000—2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应。研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈"南低北高",同时具有大小不一的"斑块式"空间分布特征;(2) 15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的"n"形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多。(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变。     

鄱阳湖湿地水位变化的景观响应

根据《湿地公约》和《全国湿地资源调查技术规程(试行)》关于湿地内涵和界定条件,利用现代遥感技术和地理信息技术,提取鄱阳湖湿地面积为3886km²。在此基础上,利用多时段遥感影像,分析了湿地在相似水位条件和不同水位条件下的景观变化。结果表明,在相似水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化主要表现为居民地和裸地面积增加,水域面积变化不明显;在不同水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化比较显著。景观变化驱动力分析表明,湿地水位变化是湿地景观变化的主要因素。     

大理西湖湿地景观中水体富营养化及截留功能的季节变化

科学评估湖泊型湿地水体富营养化及截留功能在季节及空间的变化规律对评价湖泊水环境质量、分析污染来源、改善湖泊水体富营养化和湿地/流域生态可持续具有重要意义。以大理洱海流域源区的西湖湿地4种景观分区下的水体为对象,分别于2019年4月(旱季末期)和10月(雨季末期)各采集32个水样,测定其总磷(TP)、总氮(TN)浓度,以截留量和水体富营养化综合指数(PI)评价大理西湖湿地的水体富营养化水平和截留功能。结果表明:农田水样TP、TN浓度均高于其他各类水样。富营养化评价表明:大理西湖湿地水体富营养化表现为旱季高于雨季,其中湿地类型中以农田水为最高(PI=3.45);景观分区中以农田区最高(PI=3.35);农业种植是导致该区域水体富营养化的主要原因。TP、TN截留量评价显示,湖滨湿地截留量(0.04、1.38 mg·L^-1)最高,具有明显的截留功能。由于研究区磷、氮外源输入大且海拔高差较小,大理西湖湿地对于水体中TP、TN的截留效应不明显,造成西湖水体的富营养化。研究结果为大理西湖湿地的水体富营养化控制和洱海生态保护提供了参考依据。     

鄱阳湖湿地生态能值分析研究

应用奥德姆 (H.T.Odum)创立的生态经济系统能值分析理论 ,定量分析鄱阳湖湿地生态系统内的物流和能流。研究认为分析湿地生态效益主要有 4个步骤 ,即 :(1 )建立概念性的能值分析系统 ,全面反映能值分析方法 ;(2 )能值指标系统分析表制作与能值计算 ;(3)能值指标估算 ;(4 )依能值指标系统分析表和能值图解阐述湿地生态效益。通过整理实地考察所获数据和历史资料 ,运用所提的方法进行分析研究 ,其湿地生态系统能值图解和能值指标分析表的分析结果表明 :鄱阳湖湿地的投入量太阳能值为 3.36× 1 0 1 9sej,产出量太阳能值为 3.0 7× 1 0 2 0 sej,初级生产力为 5 .0 4× 1 0 1 9sej,不可再生能源或资源为 6 .35× 1 0 1 9sej,资本投入 /产出中的生态服务、生态旅游和科研工作太阳能值分别有 8.79× 1 0 1 9sej,4 .80× 1 0 1 9sej,1 .0 5× 1 0 1 9sej,总计 1 .4 6× 1 0 2 0sej,进而得出鄱阳湖湿地生态系统整体投入 /产出的效益良好。湿地水禽的太阳能值为 1 .6 1× 1 0 2 0 sej,说明鄱阳湖湿地在保护水禽方面的地位不可替代 ,在长江流域内有着非常重要的生态功能     

基于大型底栖无脊椎动物完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义。鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系。大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity, B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法。基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况。研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3)B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致。本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法。     

鄱阳湖典型湿地植物群落土壤酶活性

调查了鄱阳湖典型湿地植物群落表层土壤(0～10 cm)养分性状及土壤酶活性.结果表明:不同群落之间显示了较明显的土壤养分性状及土壤酶活差异.灰化薹草群落与水蓼群落显示了较高的土壤有机质、全氮、有效氮、全磷与有效磷含量,而芦苇群落土壤养分含量明显低于其他群落.灰化薹草群落与水蓼群落土壤蔗糖酶活性与蛋白酶活性也明显高于其他群落;此外,脲酶活性和酸性磷酸酶活性也以水蓼群落与灰化薹草群落最高.表明这2种植物群落土壤中碳、氮、磷等元素转化速率要高于其他植物群落.芦苇群落与芦苇(荻)群落则显示了较低的土壤蔗糖酶活性、蛋白酶活性、脲酶活性和酸性磷酸酶活性.相比较而言,多酚氧化酶以芦苇群落最高,其次为阿及薹草群落、水蓼群落和灰化薹草群落;香蒲群落多酚氧化酶活性则显著低于其他群落.相关分析表明:多酚氧化酶活性与土壤养分含量关系不密切;蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性与土壤有机质及氮素含量则呈明显的正相关,在一定程度上可表征湿地土壤质量的演变动态.     

湖泊富营养化灰色评价模型及其应用

湖泊富营养化灰色评价模型及其应用冯玉国（冶金部山东地质勘查局三队,烟台２６４００２）ＡＧｒｅｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆｌａｋｅＥｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＦｅｎｇＹｕｇｕｏ（Ｎｏ．３ＴｅａｍｏｆＳｈａｎｄ...     

鄱阳湖湿地生态系统服务功能价值评估研究

鄱阳湖湿地是永久性淡水湖泊 ,湿地水位随季节性洪枯水位而变化 ,而周期性地显露或淹没 ,这种变化直接影响鄱阳湖湿地的效益 ,包括湿地用途、湿地生态功能、湿地属性。评估这些效益的方法有直接市场评价法 ,揭示偏好与替代品市场法 ,陈述偏好法。本文着重分析鄱阳湖湿地的主导服务功能 ,并对涵养水源功能、洪水调蓄功能、保护土壤功能、固定CO2 功能、释放O2 功能、污染物降解功能、生物栖息地功能进行了价值的货币化评价研究 ,得到鄱阳湖湿地主导服务功能的总价值为 3 6 2 7× 1 0 1 0 元。其中调蓄洪水功能最大 ,占总服务功能价值的4 3 98% ;其次是降解污染功能 ,占总服务功能价值的 38 4 9%。     

鄱阳湖典型湿地土壤有机碳分布及影响因子

在南矶湿地国家级自然保护区设置采样带,对鄱阳湖典型湿地土壤有机碳分布及影响因子进行了研究。结果表明:1)湿地土壤0～15、15～30、30～50cm有机碳含量分别为1.07%～3.52%、0.31%～1.96%、0.27%～0.92%,有机碳含量自表层以下急剧降低。2)湿地土壤0～50cm有机碳密度变化范围为3.02～10.19kg·m-2,其中,表层0～15cm约占42.5%～72.6%;土壤有机碳含量、碳密度均以苔草植物群落最高,其他依次为南荻群落、南荻+苔草群落、芦苇群落、水蓼群落。3)土壤水分与植物生物量是鄱阳湖湿地土壤有机碳分布的2个主要影响因子,土壤水分能解释湿地表层0～15cm有机碳40%的变异,总生物量则能解释28%的土壤有机碳变异。4)鄱阳湖湿地碳密度与长江中下游地区的湖泊湿地类型具有较好的可比性,远低于若尔盖、三江平原等冷区泥炭湿地类型。     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

鄱阳湖苔草湿地甲烷释放特征

2009年5月-2010年4月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区选择以灰化苔草为建群种的洲滩,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分 (TJ)2个试验处理,利用密闭箱-气相色谱法测定了鄱阳湖典型苔草湿地的甲烷(CH₄)释放通量。结果表明:1)TC、TJ 2个试验处理CH₄释放速率变化范围分别为-0.094-17.75 mg · m^-2 · h^-1、-0.122-19.16 mg · m^-2 · h^-1,均表现出明显的季节变化规律;2)地表未淹水期间,剪草处理CH₄释放显著高于非剪草处理(t=2.69, P<0.05);地表淹水达到15 cm后,剪草处理CH₄释放明显低于非剪草处理。3)土壤5 cm温度、土壤水分与2处理非淹水期间CH₄释放速率均呈显著正相关,是非淹水期间CH₄通量变化的主要控制因子,2因子能够共同解释非淹水期苔草湿地65%-74%的CH₄通量变异;4)试验期间,苔草湿地CH₄释放量约为12.77 gC/m²,相当于同期土壤有机质分解碳排放量的4%,甲烷释放的碳消耗不足苔草湿地年NPP的1%。     

应用多种生物类群评价白洋淀水环境质量变化

白洋淀是华北平原最大的浅水湖泊.近几十年来,白洋淀上游耗水增加,天然入淀水量急剧减少,使白洋淀水位明显降低;同时,随着淀泊周边农村生活污水的排入,白洋淀发生了严重的富营养化.2017年雄安新区设立,白洋淀环境治理工作的重要性空前提高.近几年通过上游水库和跨流域生态补水,白洋淀水位明显抬升,同时淀中和淀边农村实施了生活污...     

鄱阳湖苔草湿地非淹水期CO2释放特征

2009年9月至2010年4月非淹水期,在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,选择以灰化苔草为建群种的洲滩湿地,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分(TJ)2个试验处理(分别代表生态系统和土壤呼吸),利用密闭箱-气相色谱法测定了非淹水期鄱阳湖苔草湿地CO,释放通量.结果表明:苔草湿地生态系统呼吸与土壤呼吸均具有明显的季节变化模式,释放速率变化范围分别为89.57～1243.99和75.30～960.94 mg CO2·m-2·h-1,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例为64%(39%～84%);土壤温度是苔草湿地CO2通量的主要控制因子,可以解释呼吸速率80%以上的变异;生态系统呼吸与土壤呼吸的温度敏感性指数(Q10)分别为3.31和2.75,且冬季的Q10值明显高于春秋季节;土壤水分与CO2释放速率之间未达到显著相关;非淹水期,鄱阳湖苔草湿地是大气CO2的汇,其强度为1717.72 g C·m-2.     

鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。