扎龙盐沼湿地对乌裕尔流域径流变化的水文响应

乌裕尔河流域水环境的变化导致下游湿地迅速退化。探讨了近65 a（1951—2015）扎龙湿地系统对乌裕尔河流域径流量变化的响应。结果表明：乌裕尔河中下游的径流量急剧减少给下游湿地的演替带来明显的影响，上游来水供给不足导致湿地长期处于干旱缺水的状态，湿地水面面积与蓄水量显著减少，并导致扎龙湿地地下水位显著降低（P<0.05）。湿地持续干旱缺水引发此区域大面积的沼泽退化并发生次生盐渍化。近年来，扎龙湿地发育的盐渍土面积达到250 km²以上，并且向核心区蔓延。湿地持续退化对在湿地栖息和繁殖的珍稀水禽带来巨大的冲击。     

扎龙湿地的形成背景及其生态环境意义

扎龙湿地位于黑龙江省西部, 为乌裕尔河下游尾闾湖形成的苇草湖沼。作者通过野外调 查、表土样品粒度对比和遥感影像分析, 探讨了湿地形成演化的地质环境背景, 分析了扎龙湿地 与嫩江、沙地的成因联系。研究认为齐齐哈尔- 大庆沙地由北西走向的纵向沙垄和低洼盐碱带组 成, 与科尔沁沙地一起构成了一个NE 向展布的沙带, 可能主要形成于末次冰期时期。其后嫩江 进入沙地, 对沙地进行改造, 在扎龙地区留下众多牛轭湖。后期由于构造抬升嫩江河道西迁, 乌裕 尔河成为内流河, 其尾闾湖最后演化成为现在的扎龙湿地。因此扎龙地区的环境演化过程为: 风 成沙地形成→嫩江改造、破坏沙地→嫩江西迁、乌裕尔河分流→扎龙尾闾湖形成→扎龙尾闾湖退 化、湿地形成。因此扎龙湿地与连环湖是在风成沙丘上形成的沼泽地, 是整个嫩江流域生态环境 最脆弱的一个关键区。一旦湿地消失, 将导致这个地区的盐碱化和沙漠化, 对附近的齐齐哈尔和 大庆两市的生态环境造成严重影响。     

扎龙湿地水环境可持续性度量研究

湿地水环境的持续性度量的指标体系是从湿地水环境系统结构、功能状态和人为因素三个方面构建的。扎龙湿地水环境可持续综合指数的数学模型是:可持续综合指数P＝0.14P₁+0.47P₂+0.3P₃+0.09P₄。分指数(PI)分别是:水质指数、水资源量指数、生物指数和土地利用变化指数。计算过程运用了灰关联分析法、层次分析法和分段线性函数等方法,结果表明,扎龙湿地水环境可持续性的总体趋势在减弱,其影响因子已经不利于扎龙湿地生态系统的持续发展。     

扎龙湿地生态系统变化过程及影响因子分析

随着区域气候变化及人类活动的影响,扎龙湿地生态系统发生了深刻变化。利用20世纪50年代以来扎龙湿地区域的气象数据、1986～2002年间8个时段的Landsat TM影像及2006年的SPOT4影像数据和扎龙国家级保护区管理局的资源调查数据,分析了近20a来扎龙湿地生态系统的变化过程。结果显示,20世纪80年代和90年代该地区的年平均气温分别比1951～1980年的年平均气温高出1．2℃和1．8℃。与1986年相比,2002年扎龙湿地的湖泊及水库面积减少了15．17％;明水面面积下降了49．36％。这一期间,扎龙湿地芦苇（Phragmites australis）产量、渔类产量、鸟类的种类和数量都明显减少,湿地退化程度十分严重。气候变化对湿地生态系统影响的同时,扎龙湿地上游地区也建设了60余座水库,并在湿地内部兴建了大量的人工沟渠、堤坝和道路。高强度的人类活动不仅截留了大量本应直接流人湿地的水体,使湿地蓄水量明显下降,也使湿地破碎化程度加剧。根据扎龙湿地生态系统面临的现状,就扎龙湿地保护与恢复提出了相应的建议。     

扎龙湿地研究进展

湿地是陆地生态系统生态过程的重要组成部分,扎龙湿地作为世界最大的芦苇湿地,正处于全球变化的敏感区域,总结了2000年以来扎龙湿地的土地覆盖、湿地环境、生态评估等方面的研究成果,并提出了其中存在的问题和未来发展趋势。结果如下:(1)扎龙湿地土地覆盖研究以遥感手段为主,从景观生态学角度研究认为,核心湿地趋于破碎,土地利用趋于多样化和均匀化,湿地景观完整性较差,有湿生景观向旱生景观转变的趋势,但湿地整体仍处在稳定状态;(2)近几十年来的湿地退化造成土壤有机碳流失严重;(3)湿地在自然条件下的蓄水量呈下降趋势,天然补水量小于生态需水量,而且水体已呈现出富营养化状态,个别水体重金属元素的污染已达到极强的潜在生态危害程度;(4)自然因素对扎龙湿地的总体变化影响显著,但人类活动对一些典型区域的退化起主导作用;(5)扎龙湿地研究近期应注重长时间序列湿地监测资料的积累和遥感研究工作,在耦合水文、生态、气象、土壤等多环境因素下,开展湿地生态系统功能参数的定量研究、湿地生态服务价值研究和管理决策支持系统构建,以及探讨定量方式在扎龙湿地生态系统变化分析中的应用。     

气候变化对扎龙湿地景观破碎化过程的影响

扎龙湿地位于黑龙江省西部,是我国东北最大的湿地自然保护区。近年来湿地景观破碎化程度日趋严重,因此探究该湿地景观破碎化的原因和影响机制尤为重要。基于扎龙湿地区域1903-2017年植被生长期气候资料,从影响湿地蒸发量的气象要素入手,采用小波分析和对比分析法分析了扎龙湿地气候变化的背景和影响扎龙湿地蒸发量变化的气象要素的变化规律。结果表明:20世纪80年代以来的气候变暖事件以及在这一变暖事件下发生的水汽环境变化是湿地景观破碎化的影响机制;25 a左右的降水量周期变化是湿地景观破碎化明显波动变化过程的主要原因。该研究揭示了气候变化对扎龙湿地景观破碎化过程的影响机制,提高了应对气候变化对湿地生态环境影响的预防能力。     

扎龙国家级自然保护区湿地质量评价北大核心CSCD

在扎龙国家级自然保护区湿地野外调查的基础上,从水资源、土壤、生物、景观和湿地保护5个方面,选取了13项指标,建立了扎龙湿地生态系统质量评价指标体系;采用专家打分方法和层次分析方法,评价了扎龙国家级自然保护区湿地的质量。研究结果表明,扎龙国家级自然保护区湿地的综合得分为74.57分,其质量处于较好水平。     

1979年以来扎龙湿地研究进展及热点追踪

利用文献计量法,对1979年以来公开发表的有关扎龙湿地的文献,进行归类统计分析。文献发表量在2000年后急速攀升,2006年以后每年保持在60篇以上,以哈尔滨、齐齐哈尔、长春三地的科研机构为主。研究热点始终以湿地物种、生物多样性保护、湿地评价为主。近年来,扎龙湿地退化、恢复、重建及补偿研究成为关注的焦点;湿地生态系统模型、生态过程、生物地球化学循环研究热度增加;湿地温室气体排放等成为新兴主题,而扎龙湿地的形成、发育和古环境的重建研究则相对较少。     

扎龙湿地水质净化机理分析

降解污染和净化水质是湿地的重要功能。利用现场调查和水质监测资料,分析扎龙湿地水化学场特征,研究水质现状、净化机理及其与湿地水化学形成条件之间的关系。结果表明,扎龙湿地对TP、NH4-N、CODcr和悬浮物的净化率达到90%以上,对TN和NO3-N净化率可达到75%以上。水质净化功能对生态环境的自然修复作用明显,主要的水质净化机理为吸附沉淀作用、植物吸收作用、生物降解作用、反硝化作用,净化能力大小与溶液化学条件的整体特征、湿地的地质背景、水文化学循环和生物作用过程有关。     

扎龙湿地表层沉积物磷的赋存形态及空间分布特征

沉积物中不同形态的磷具有不同的地球化学行为和生物有效性,其含量和分布特征包含着许多环境地球化学信息。该文利用SMT法对扎龙湿地表层沉积物中总磷(TP)及各形态磷进行了分析,探讨其空间分布特征及控制因素。结果表明,扎龙湿地表层沉积物TP含量高,接近于富营养化严重的太湖和巢湖,主要分布于核心区和东北部;无机磷(IP)含量稍高于有机磷(OP),其分布特征都与TP相似。IP中的钙结合态磷(Ca-P)和铁铝结合态磷(Fe/Al-P)空间分布差异性较小,Ca-P含量占IP的59.2%。TP及各形态磷含量受粒度、有机质、pH及溶解氧等环境因子的影响,造成扎龙湿地水体富营养化的污染物质主要来自外源;但随着湿地盐碱化加重、生态环境破坏及植被覆盖度下降,沉积物内源磷的释放将成为扎龙湿地水体富营养化的重要来源,将直接加剧水体富营养化程度,尤其增加核心区水体富营养化的风险。     

洪水对湿地系统的作用

洪水是水流运动的一种自然现象,是河流对河滨洪泛湿地系统的一种正常的干扰。不定期的洪水干扰维持了河流与其洪泛湿地不同程度的水文连通性,成为维持河流洪泛湿地景观异质性和生态系统平衡的重要营力。作为河流极端的水文情势,排除较大规模的洪水所造成的一定的生态环境破坏和社会经济损失以外,洪水干扰对生态环境产生多方面的正效应。从洪水的生态意义角度出发,论述洪水干扰对湿地生态系统及其环境所产生的正面效应,包括洪水干扰对洪泛区湿地沉积过程的影响,促进湿地系统水循环以及对土壤发育产生影响,导致洪泛区及其湿地生态系统和景观的演替。     

松嫩平原退化芦苇湿地恢复模式

为了探讨松嫩平原退化芦苇（Phragmites australis）湿地的生态恢复模式,2001—2008年,在吉林省西部牛心套堡退化的芦苇湿地进行了示范研究。试验苇田面积100hm2,以工程措施恢复湿地与河流的水力联系,改造苇田基底,完善灌排水系统;通过鱼虾自然增殖与人工放流、芦苇培育等生物措施,恢复苇田生物群落;采用农艺措施与水资源管理技术,恢复苇田的水文过程和生境。至2008年,苇田水环境盐度和碱度分别下降了92．21％和90．96％,平均每年下降30．55％和29．06％;苇田地表0～20cm土体脱盐率59．70％,平均每年下降14．06％;土壤有机质含量增加105．37％;芦苇产量增加697．67％。试验结果表明,采用过程导向策略,恢复与重建因水文过程功能丧失而导致退化的芦苇湿地,综合应用工程、生物、农艺及水资源优化管理等措施,可促进苇田生物与生境的恢复,再建水文、生物等重要生态过程和恢复湿地原有的生态功能,对松嫩平原退化盐碱芦苇湿地的生态恢复与重建具有参考作用。     

扎龙湿地水体遥感提取过程中云阴影去除方法研究

以扎龙湿地为研究区,利用空间分辨率高、纹理信息丰富、定位精度高和购买价格相对低廉的ALOS遥感影像,测定了研究区水体等5种典型地物和云阴影的波谱亮度值;根据水体和云阴影的光谱特征,利用阈值法对近红外波段ALOS影像进行阈值处理,将包含云阴影信息的水体信息提取出来;基于ALOS彩色影像,再采用决策树方法自动提取湿地水体信息,同时将云阴影信息去除,并再补充提取因去除云阴影而损失的水体信息;与目视解译结果相比,用本研究方法得到的研究区湿地水体信息精度高于85%。近红外波段阈值法和彩色影像决策树法相结合的方法是一种能有效去除云阴影而高精度获取湿地水体信息的方法。     

黄河三角洲石油污染对湿地芦苇和碱蓬幼苗生长影响的模拟研究

黄河三角洲湿地是中国最具代表性的滨海湿地之一,也是中国第二大油田——胜利油田的产油区,石油污染已成为本区湿地生态系统退化的重要因子。在温室条件下模拟研究了该区滨海湿地土壤中2种不同浓度(0.5%、2.0%)石油污染对黄河三角洲地区典型物种芦苇(Phragmites australis)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)幼苗生长的影响。结果表明,随着石油浓度的增高,芦苇和盐地碱蓬株高的受抑制程度不断增强,随着时间的推移,石油污染对芦苇分蘖的抑制作用减弱,而对盐地碱蓬幼苗的分枝数抑制作用加大。随石油浓度的增加,盐地碱蓬幼苗叶片中可溶性蛋白质含量先升高后降低,丙二醛含量和过氧化物酶活力先降低后升高,过氧化氢酶活力显著降低;芦苇幼苗则对石油污染表现出相对较强的耐受性。不同石油污染条件下芦苇幼苗叶片叶绿素含量表现出先下降后升高的变化趋势。从整体上来看,石油烃类污染对盐地碱蓬幼苗的抑制作用要高于芦苇幼苗,也说明在处理石油烃类污染物中芦苇比碱蓬更具有优势。     

三江平原典型湿地土壤温度变化及其影响因子分析

本文采取了类比和模型模拟的方法对三江平原三种典型的湿地土壤(腐殖质沼泽土,泥炭沼泽土和沼泽化草甸白浆土)温度变化规律及其影响因素进行研究。描述了三种湿地土壤剖面分层的基本特征,分析了不同类型的湿地土壤温度的垂直变化、不同月份的土壤温度变化、土壤温度的季节动态以及引起其间差异的主要环境因子,采用数学方法对不同类型的湿地土壤的平均温度和土壤剖面各层次的温度与气温进行了回归分析。对这三种典型的湿地土壤温度季节动态进行了模型模拟,获得了较为理想的模拟效果,R²均在0.85以上。模拟模型可有助于对这三种典型的湿地土壤其土壤温度在植物生长季内的变化进行动态预测。     

辽河三角洲湿地景观格局对养分去除功能影响的模拟

以辽河三角洲湿地净化的空间模型为基础，研究了不同景观空间格局对养分去除功能的影响。根据辽河三角洲的实际情况及研究需要，设计了4个系列的实验测试图：灌渠密度、苇田面积大小、苇田缩减格局和泵站位置。结果表明，每个因子对总养分去除率的影响不超过10％。开挖更多的灌渠对提高养分去除效果没有太大意义，而小面积的苇田效果反而更好。在不同的苇田分布格局中，以集中式分布最有利于保持较高的养分去除效率，泵站位置也以靠近苇田边缘为佳。     

湿地土壤及其环境功能评价体系

湿地土壤是湿地生态系统的一个重要的组成部分,是湿地获取化学物质的最初场所及生物地球化学循环的中介。湿地土壤具有维持生物多样性、分配和调节地表水分、分解固定和降解污染物、保存历史文化遗迹等功能。结合湿地土壤的生态功能、物质“源汇”功能、“养分库”功能、“净化器”功能以及“记忆”功能,利用层次分析法,建立了湿地土壤环境功能评价指标体系及其评价方法,构建了湿地土壤环境功能评价的概念模型。通过对湿地土壤及其环境功能评价研究,有利于进一步明确湿地土壤定义及湿地土壤在湿地中的重要地位,同时也丰富完善了湿地科学的理论体系。