基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算

以我国北方典型的大型地下水盆地——下辽河平原为研究对象,在考虑地下水蒸发特点基础上,统筹考虑对地下水依赖程度较高的天然草地、天然湿地和河流生态系统对于地下水位的要求,综合水文和生态两方面因素确定地下水生态水位;利用Golden surfer软件的体积计算功能,计算出研究区内全年各月的地下水生态需水量;采用正态信息扩散模型,运用月保证率法得到不同保证率、不同恢复等级下的年地下水生态需水量.结果表明:下辽河平原不同月份的地下水缺水量41.83×108-60.07×108 m3、缺水区面积2.05× 104-2.34×104 km2、盈余水量2.73×108-6.68×108 m3、盈余区面积0.30×104-0.59×104 km2、地下水生态需水量35.15×108-57.33×108 m3;经月保证率法整合后的年地下水生态需水量变化规律为,随着保证率的降低,地下水生态需水量不断增加,而需水量等级越高,需水量增加幅度越大.     

基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究

水是湿地生态系统最重要的影响因子,生态需水核算是对湿地进行生态保护,恢复重建的前提与基础.提出一种基于生态系统受扰动程度评价的适宜生态需水量计算方法.首先根据湿地水面面积变化率最大时对应的关键水位构建初始生态水位方案并将其离散得到一系列离散值;然后应用Mann-Kendall(M-K)法分析历史水位时间序列,找出水位发生突变前自然条件下的水位状态;最后对不同情景水位方案与自然水位状态的差异程度进行修正水文指数(APPFD)评价,确定生态系统受扰动程度在可接受范围之内的多个生态水位方案,进而确定相对应的生态需水量方案.将该方法应用于白洋淀湿地得出了7种可接受的生态水位方案,其中汛期的适宜生态水位在8.31-10.62 m之间,非汛期的适宜生态水位在7.51-9.60 m之间,全年的适宜生态需水量在3.10×108-6.47×l08m3之间.该方法能够为实际的水资源管理和分配提供多种备选方案,有较强的实用性和可操作性.     

两种挺水植物对水位变化的生长响应

水文情势是湿地生态系统最重要的环境因素之一,对土壤环境、物种分布及植被组成具有决定作用,长时间水淹可导致大量物种死亡,改变植被组成和结构。水文情势主要包括两个方面:水位(淹水深度、频率和持续时间等)和水质,二者都会对植被产生显著影响。湿地植物的生长、繁殖和生物量分配等在受水位的影响时表现出一定差异,且物种之间表现不一致;当高水位持续时间超过30d时,物种存活率会显著降低;而较低的水位波动     

基于GIS的长江三峡水库消落带生态类型划分及其特征

利用GIS技术,以水位高程变化、库岸坡度和小尺度地形地貌特征为依据,在数字地形图上,制作水位高程-坡度图和小尺度地形地貌图,通过图形叠加分析,对长江三峡水库消落带进行生态类型划分。结果表明:三峡水库消落带生态类型可划分为经常性水淹型(缓坡型、陡坡型)、半淹半露型(缓坡型、陡坡型)、经常性出露型(缓坡型、陡坡型)、岛屿型(常淹型、出露型)、湖盆-河口-库湾-库尾型(湖盆型、河口型、库湾型、库尾型)、峡谷型等6大类12个亚类;半淹半露型、经常性出露型和湖盆-河口-库湾-库尾型,占消落带总面积的82.2%,应以人工生态修复为主、自然恢复为辅;而经常性水淹型、岛屿型和峡谷型占17.8%,应以自然恢复为主、人工生态修复为辅。     

水淹对克隆植物空心莲子草种内关系的影响

为检验“水淹程度可以改变植物种内关系的类型和强度”的假说, 将克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的3种不同密度的植株(每盆种植1、4或16株)置于4种不同的水淹处理下(水位分别为-20 (不水淹)、0、20或40 cm), 研究不同水淹程度对空心莲子草种内关系的影响。随着植株密度和水淹程度的增加, 空心莲子草的生长显著减慢, 但密度效应在不同的水淹处理下显著不同。在不发生水淹的情况下, 植株密度对生长的负面(竞争)效应最强; 在水位为0和20 cm的情况下, 植株密度对生长的效应仍为负面的, 但影响强度相对减小; 而在水位为40 cm的情况下, 空心莲子草植株的生物量随着植株密度的增大而倾向于增加。进一步分析相对邻体效应时发现, 随着水淹程度的增加, 相对邻体效应显著增加, 并且数值从负值(不水淹)逐渐变为正值(40 cm水位下)。这些结果支持胁迫梯度假说, 表明水淹可以影响植物的种内关系, 即随着水淹程度的增加, 植物种内竞争作用减弱, 而易化作用增强。     

湖北四湖流域景观结构变化对汛期湖泊水位影响的模拟分析

借助于水文学对不同下垫面状态的产流模式研究的成果,建立了计算四湖流域两个调蓄湖泊汛期洪峰水位的模型。模拟分析的结果表明,在4种同样的降雨条件下,景观结构变化使长湖汛期日水位平均增加0．0831—1．3223m,最大增加0．1579—1．8583m,使洪湖汛期日水位平均增加1.0810一2．3008m,最大增加1．4101—2．4864m。证明景观结构变化是引起洪涝灾害加剧的重要原因且景观结构变化对湖泊洪峰水位的影响存在一种累加效应。景观结构的调整也是控制洪涝灾害的重要途径。     

青藏高原海北高寒湿地土壤呼吸对水位降低和氮添加的响应

近20年来, 青藏高原高寒湿地经历了明显的气候变化, 从而导致多数湿地水位下降和氮沉降的增加。对于湿地生态系统来说, 水位下降意味着土壤通气性能的改善, 可能会导致土壤呼吸的增加; 而氮沉降的增加可能会降低土壤微生物生物量和pH值, 从而可能抑制土壤呼吸。为此, 在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站利用中宇宙(Mesocosm)实验方法, 探讨了青藏高原高寒泥炭型湿地土壤呼吸对水位降低和氮添加的响应。结果表明: (1)水位降低显著增强了土壤呼吸, 而氮添加对土壤呼吸的影响依赖于水位的变化: 对照水位下, 氮添加显著抑制土壤呼吸; 而水位降低时, 氮添加对土壤呼吸速率无显著影响。(2)土壤呼吸速率与地上生物量、枯落物累积量之间呈显著正相关关系, 而与根系生物量无显著相关关系。(3)水位降低显著提高了土壤呼吸的温度敏感性, 而氮添加对其无显著的影响。因此预测: 随着氮沉降的升高, 高寒泥炭湿地土壤CO₂的排放量将会减少; 然而随着暖干化背景下水位的降低, 青藏高原高寒湿地会排放更多的CO₂。     

水位调控对崇明东滩围垦区滩涂湿地芦苇和白茅光合、形态及生长的影响

于2011年植物生长季,研究了长江口崇明东滩围垦区滩涂湿地3个地下水位梯度(低水位、中水位和高水位)下芦苇和白茅的光合、形态和生长特征,以及土壤温度、湿度、盐度和无机氮含量等土壤因子.结果表明： 在生长旺期,芦苇叶片光合能力在高水位显著低于低水位和中水位,白茅叶片光合能力在3个水位梯度间无显著差异.整个生长季内,在单株水平,芦苇形态和生长指标总体上在中水位最优,白茅大多数形态和生长指标在3个水位梯度间差异不显著;在种群水平,芦苇植株密度、叶面积指数和单位面积地上生物量在高水位最大,白茅植株密度、叶面积指数和单位面积地上生物量在低水位最大.生长季初期,3个水位梯度间0～20 cm土层芦苇根状茎生物量差异不显著,而0～20 cm土层白茅根状茎生物量在高水位显著低于低水位和中水位.作为围垦前的原生湿生植物,芦苇在3个水位梯度下表现的差异性可能是由于不同水位梯度下土壤因子和白茅竞争强度不同.合理调控围垦区滩涂湿地水位可以抑制中生草本植物白茅的生长和繁殖,有助于以芦苇为单优势种的原有湿地植物群落的恢复.     

水位变化对三峡库区消落带狗牙根种群营养特征的影响

为探讨三峡库区大尺度、反季节水位变化对消落带狗牙根种养元素吸收和分配特征的影响, 分别测定了三个样带的营养元素含量。结果表明: 根、茎、叶中大量元素含量顺序为N>K>P, 中量元素含量顺序为Ca>S>Mg, 微量元素为Fe>Zn>Cu>Mn。根系对K、Mg、S、Fe、Mn、Zn 的吸收均被促进, 而对P 和Ca 的吸收被显著抑制, 低水位根系对N、Cu 的吸收也被显著促进。高水位茎和叶中N、P、K、Mg、S、Cu 的含量呈降低趋势, Ca、Fe、Mn 含量呈显著增大趋势, 且茎中Zn 含量也呈增加趋势。随着水位的降低N、P、K、Mg、S、Zn 含量显著增加, 在叶片中的含量显著大于根、茎, 而Fe、Mn、Cu 表现出主要向茎分布的趋势, 且Ca 在叶中的分配显著被抑制, 而在茎中的分配被促进。随着水位降低新叶中N、P、K、Mg、S 的含量明显高于老叶, 而Fe、Ca、Mn、Zn 和Cu 则相反。随着分枝级数增大N、P、K 的含量呈递增趋势, Ca、Cu、Fe、Zn 呈递减趋势, 而Mg、S 含量呈“∨”形变化。因此, 库区水位已导致消落狗牙根种群营养特征发生显著的变化。     

贡湖湾退圩还湖区水位高程下植被分布格局与土壤特征

为揭示水陆交错带水位高程下植被分布格局、多样性指数和土壤特征的变化,于2015年10月对贡湖湾湿地北部生态修复区不同水位高程下植物群落组成和土壤特征进行调查,结果表明:整个研究区有165种植物,隶属65科、142属,多为多年生植物且受人为影响严重;随水位高程增加,植物群落R、H、D、J呈现逐渐递增趋势,具体表现为常年水淹区G1季节性水淹区G2水淹区G3;土壤容重及机械组成中粉、黏粒含量随水位高程升高而增加;随土壤营养物渐增其植物群落多样性增加,多样性和优势度指数与土壤全氮(TN和有机质(OM)负相关。OM含量呈"V"型先减后增分布;TN呈逐渐增多的趋势;速效钾(EP)含量无明显波动,约为13.50 mg/kg;有效磷(AP)含量先减少后基本不变;4个多样性指数间正相关;TN与OM显著正相关(R~2=0.533);OM与EP负相关(R~2=-0.144;TN与丰富度、多样性、优势度正相关;AP与4个多样性指数均正相关;pH值与4个多样性指数负相关;回归分析可见,TN和OM是影响植物群落多样性的关键因子。科学的植被管理、全面调控土壤营养盐含量有助于水陆交错带植被恢复。