湿地养分截留功能的空间模拟Ⅱ．模型的完善和应用

对以实验数据为基础建立的初步空间模型进行了验证,并用Maunder和Mauring的线性回归模型对苇田子模型进行了修正。模拟结果显示,辽河三角洲8hm^2苇田每年灌期大约可以去除3200－4000t总氮和80t的活性磷,但这权相当于其潜力的1／10。因此,运用河口湿地作为富含营养物质河水主海前的最后过滤屏障,对于防止近海水体的富营养化具有重要意义。     

湿地养分截留功能的空间模拟II.模型的完善和应用

对以实验数据为基础建立的初步空间模型进行了验证 ,并用 Maunder和 Mauring的线性回归模型对苇田子模型进行了修正。模拟结果显示 ,辽河三角洲 8万 hm2 苇田每年灌期大约可以去除 32 0 0～ 4 0 0 0 t总氮和 80 t的活性磷 ,但这仅相当于其潜力的 1 /1 0。因此 ,运用河口湿地作为富含营养物质河水入海前的最后过滤屏障 ,对于防止近海水体的富营养化具有重要意义。     

三江平原典型下垫面FAO Penman-Monteith模型适用性分析

提高蒸散量估算精度对于研究地表能量和水分平衡具有重要意义.基于涡度相关系统测量值和小气候观测资料,比较分析了FAO Penman-Monteith模型对三江平原典型下垫面沼泽湿地、水稻和大豆田蒸散量的模拟效果,以探讨模型在该区的适用性.结果表明:作物系数采用FAO推荐值时,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地蒸散量的模拟值明显高于测量值,平均高估81.8%,模拟效率(ME)为负值,说明该模型不适用于沼泽湿地;该模型能够模拟水稻和大豆田蒸散量季节变化,且对稻田的模拟效果明显优于大豆田.沼泽湿地、水稻和大豆田3种类型下垫面的作物系数(Kc)值与叶面积指数(LAI)均呈极显著正相关关系,大豆田的Kc值还与饱和水汽压差(VPD)呈极显著负相关关系.依据线性回归方程校正Kc值后,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地、水稻和大豆田估算精度均显著提高,平均偏差(MBE)为-0.1~0.3 mm·d-1,均方根误差(RMSE)为0.50~0.67 mm·d-1,ME为0.69~0.85,对水稻田蒸散量的模拟效果最好.无论是否校正作物系数,FAO Penman-Monteith模型都适用于模拟三江平原稻田蒸散量,如果用于模拟沼泽湿地和大豆田蒸散量,则必须要校正作物系数.     

湿地生态水文模型研究进展

建立湿地生态因素和水文因素之间的响应模型是当前湿地研究的一个新领域,可为湿地的保护、评价和管理提供科学依据。本文依据湿地生态水文过程特征,将湿地生态水文模型分为湿地生态水分循环估算模型、湿地生态水文化学过程模拟模型和湿地生物对水文过程的响应模型,综述了当前湿地生态水文模型的研究进展,并在此基础上探讨了湿地生态水文模型的研究重点和发展趋势。     

湿地水文生态学模型的理论与方法

定量模拟生态模式与水文机制间的关系是当前生态学、水文学和湿地科学的一个热点研究领域。本文介绍了湿地水文生态学的概念、多学科理论体系以及跨学科特征,概括了湿地水文生态模型构建原理与方法,及国内外研究进展和特点。分析了湿地水文生态模型存在的尺度冲突、模型变量选择与模型不确定性,缺少有效校验方法等主要问题。指出湿地水文生态模型未来发展中与新兴交叉学科和地学信息技术耦合的特征由当前数学模型为主逐步过渡到物理模型的趋势。本文还以内陆平原淡水湿地为例,构建了以生境湿度特征为核心的湿地水文生态概念模型,同时设计了一个在集水区尺度上基于RS和GIS方法的湿地水文生态模型范式,以便于增加对此类模型的理解和认识。     

辽河三角洲河口芦苇沼泽湿地植被固碳潜力

增加陆地生态系统碳汇是一种有效应对CO2浓度升高的措施。河口湿地是一类特殊的陆地生态系统,是生产力最高的生态系统之一。研究河口湿地的固碳潜力对准确评估河口湿地碳汇、发挥和提高湿地固碳功能具有重要意义。通过野外调查和数值模型,量化研究了辽河三角洲河口沼泽湿地的植被固碳潜力。根据区域的实际情况,将植被的固碳潜力分为湿地演替、人工灌溉苇田和气候变化的潜力。研究结果表明辽河三角洲河口沼泽湿地植被具有很高的固碳潜力,翅碱蓬(Suaeda pterantha)群落扩张每年可递增固碳潜力0.053—0.07Gg C,滩涂转变为芦苇(Phragmites australis)沼泽每年可递增固碳潜力0.07Gg C,芦苇、獐毛草甸(Aeluropus sinensis)演替为芦苇沼泽的固碳潜力为17.2 Gg C/a,通过灌溉管理措施,芦苇沼泽的固碳潜力为474.6—544.6 Gg C/a。根据未来气候变化情景和预测结果,到2030年、2050年、2100年,芦苇沼泽湿地的固碳潜力分别为576.9—655.1Gg C/a,603.3—684.1Gg C/a,680.9—769.4Gg C/a,其中由人工灌溉苇田的潜力最大。     

人工湿地去污模型的统一结构特征

通过对典型人工湿地去污模型的分析比较,提出了基于各模型微分方程而建立的统一去污模型。该模型能够将典型去污模型作为特例而导出,并能很好地解释这些模型之间的过渡关系。以潜流湿地中NH4^＋和BOD5的降解为例,对统一去污模型的应用情况进行了简单探讨,表明利用统一去污模型结构有助于深入揭示去污机理,从而提出更为精确的去污模型。     

辽河三角洲湿地的景观格局分析

利用遥感,ＧＩＳ手段对辽河三角洲湿地景观的格局与异质性进行研究,结果表明,研究区空间格局的基本构型以大斑块与主体,破碎化程度较低,基本呈聚集型分布,构成景观主体的是稻田景观,苇田景观和滩涂景观,尤以稻田景观为最,聚集度指数人工湿地为０．９２４,自然湿地次之为０．８９７,半自然湿地为０．８７０,整个研究区共有斑块１２１３个,最大斑块为１４０１．３８ｋｍ＾２,最小斑块只有０．３９４ｋｍ＾２,其间相差３     

红树林湿地模型研究进展

红树林是位于海岸潮间带的森林湿地生态系统,具有抗风削浪、保护堤岸、封存CO2缓解全球气候变化等多种功能。然而,由于地理位置及生存环境特殊,红树林湿地模型的研究相对内陆湿地滞后。为了推动红树林湿地模型的研究,本文将目前常见红树林湿地模型按功能划分为植被生长生产模型、水文模型、物流能流模型三类,以阐述相关模型研究的进展,并对目前红树林湿地模型研究提出几点看法:(1)现有红树林湿地模型在不同区域、尺度下运行的有效性有待进一步验证;(2)国内对红树林生态系统服务及植被恢复工作相关模型研究较少,今后需加强该方面的研究。     

江苏海涂苇田芦毒蛾的生态控制

１９９２￣１９９５年江苏海涂苇田的调查表明,芦毒蛾种群数量消长的主要影响因子是糙叶苔、苇田干湿度以及芦毒蛾黑卵蜂和寄生菌等。提出了以生态控制为基础的综合防治措施,包括因地制宜地赶火烧滩;利用苇田内高湿或浅灌消灭越冬幼虫;清除糙叶苔;保护和利用芦毒蛾黑犷睡其他防治措施的协调运用等。     

嘉峪关草湖湿地土壤水分含量与植被盖度的空间格局

土壤水分含量是植被格局形成和演变的主要因素。探讨干旱区盐沼湿地土壤水分含量的空间异质性,有助于揭示湿地植物的环境适应机理和土壤水分与湿地植物的相互关系。本研究利用地统计学方法建立了嘉峪关草湖湿地3个不同长势(植被盖度高、中、低)假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)单优种群斑块土壤(0～90 cm)水分含量与植被盖度的变异函数理论模型,以Kriging插值法绘制了土壤水分含量与植被盖度的空间格局分布图,采用Moran I系数确定了湿地土壤水分含量和植被盖度的空间自相关关系,分析了湿地土壤水分含量与植被盖度的空间异质性及其相互作用关系。结果表明:草湖湿地样地土壤的平均含水量为湖边干湖沙丘间平地;盐分平均含量为干湖湖边沙丘间平地;在斑块尺度上,土壤水分含量和植被盖度均符合正态分布;各层土壤水分含量和假苇拂子茅盖度的空间结构均具有明显的斑块状分布特点,且均存在高度的空间异质性; 3个样地各层土壤的水分含量和植被盖度均具有空间正相关性和空间集聚特征,60～90 cm土壤水分含量的空间集聚强度较0～30和30～60 cm土层更大,湖边样地植被盖度空间集聚特征更明显。假苇拂子茅最大限度利用土壤水分资源,提高了其对干旱生境的适应力,且在一定程度上影响小尺度土壤水分的空间分布格局。     

油菜肥料运筹的动态知识模型

通过分析和提炼油菜施肥管理方面的最新研究资料,利用养分平衡原理,以产量目标和土壤理化特性等为基础,建立了系统化和广适性的油菜肥料运筹动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件下油菜生产过程中的总施氮量、施磷量、施钾量和施硼量、有机氮与无机氮的比例以及氮、磷、钾基肥与追肥的比例等。利用南京、仪征和如皋3个不同生态点常年气象资料、不同土壤类型和不同产量目标等对所建肥料运筹知识模型进行了实例分析,结果表明,所建知识模型总体上具有较好的决策性和适用性。     

作物磷素养分的动态模拟

基于养分平衡原理,分别建立了土壤有机磷与有机肥分解磷的释放、土壤有效磷吸附的动态模型,用Langmuir方程描述土壤吸附磷量与土壤溶液磷浓度的关系,建立了植株临界磷浓度与生理发育时间的关系模型,以及基于生长潜在需要和土壤水溶性磷浓度限制的作物磷素吸收动态模型.检验结果表明,模型对小麦植株含磷率的动态变化有较好的预测效果.     

基于L-V 共生模型的区域生态安全测度研究

区域生态安全与区域可持续发展息息相关。根据共生理论, 构建社会经济-自然L-V 共生模型, 运用DPSIR 模型对其基本指数和协同系数进行测算。为避免人为因素干扰, 测算中, 用聚类分析法、变异系数法以及熵权法建立指标体系并赋权重, 使整个测度过程定量化, 同时, 对该模型的稳定平衡点和协同系数进行动态分析, 确定出区域生态安全的判断依据。将模型用于陕西省西安市进行实际应用, 结果表明: 目前西安市的生态安全状况并不理想, 自然环境子系统所产生的环境问题制约着社会经济子系统的发展。这一测度结果与西安市的实际情况相符合, 该模型在测度区域生态安全具体状况方面具有实践价值。     

别拉洪河流域湿地鸟类丰富度的空间自相关分析

人类的开垦和开发活动使湿地生物多样性遭到严重的干扰和破坏,随着人们对湿地功能和价值的正确认识,湿地生物多样性保护越来越被广泛关注,湿地生物多样性空间分布格局及其影响因素是湿地生物多样性保护要解决的关键问题。利用空间自相关与空间滞后模型,对三江平原别拉洪河流域湿地鸟类丰富度的空间自相关性及其驱动因子进行了研究,结果表明:别拉洪河流域湿地鸟类丰富度及其驱动因子都具有明显的空间自相关性;影响别拉洪河流域湿地鸟类丰富度空间分布的主要因子是干扰度、生境类型数、到道路的距离、到沟渠的距离、到湖泊的距离、到居民点的距离、海拔高度、坡度和人口密度;由于受空间自相关的影响,空间自回归模型优于传统的回归模型。研究有助于人们更好地理解湿地生物多样性保护的热点地区及其形成机制,对人们更好地保护和利用湿地生物多样性具有重要价值,同时也为研究湿地鸟类分布与环境因子的关系,建立预测物种分布模型提供科学依据。     

湿地研究综述

湿地研究是近年来国际上众多学科学者们关注的热点,在国内这方面的研究则刚刚起步。为为系统地讨论了湿地概念、湿地分类、湿地模型、湿地评价以及湿地与周边环境的关系,在对已有成果进行综合分析的基础上,针对目前湿地研究中亟待解决的一些问题进行了探讨。并对湿地研究的发展方向进行了评述。     

西部高寒湿地系统的草地资源保护与优化利用模式研究

西部高寒湿地系统的草地资源保护与优化利用问题,是我国生态环境建设中倍受重视的科学问题。本研究以甘南的高寒湿地为研究对象,分析了高寒草地资源变化的时空分布特征及其在环境条件影响下的增长动态,采用生物控制论方法,组建了草地资源保护模型及草地放牧系统的最优控制模型。依据在甘南玛曲县高寒草地的调查结果,分别对其山地草原化草甸、山地典型草甸和沼泽草甸等草地资源的利用,建立了相应的保护指标。确定了该草地放牧系统的最优牧草资源水平和最优控制量,提出了草地资源优化利用的管理对策与措施,为草地放牧管理提供了优化模式和定量依据。     

水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述

湿地植被是湿地生态系统的重要组成部分。水文情势与盐分变化直接影响到湿地植被的分布与演替。目前,全球气候变化和人类活动导致的水文情势改变与盐分聚集已造成大面积的湿地退化和盐渍化,已严重威胁全球淡水湿地生态系统的稳定和健康。系统总结了水文情势与盐分变化单一环境变量及其交互作用对湿地植物生理生态、物种多样性、群落结构与演替和植被动态等诸多方面的影响研究进展,并探讨了湿地水文动态-盐分变化-植被响应的综合模型研究现状,认为发展湿地综合模型预测未来水文情势与盐分变化情景下湿地演变,是应对气候变化湿地水盐管理和生态保护的重要工具,最后指出今后亟需加强的研究方向。     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的净化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%。重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一。与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用。由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少。     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的争化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%.重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一.与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用.由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少.