岩溶峰丛洼地的农业生态效应研究

峰丛洼地区是一个缺水少土、旱涝灾害严重、农业生态环境十分严酷的区域。本文在对三个样区进行研究的基础上,探讨了峰丛洼地独特的水文地貌结构对农业生产的制约以及对自然村落分布格局的影响,并进一步讨论了该区域经济发展、生态实现良性循环的途径。      

鄂西岩溶槽谷区洼地的水位响应特征及产流阈值估算

以湖北省兴山县黄粮镇刘家坝和龙湾两处岩溶洼地作为研究对象,利用其降雨、水文和土壤水等监测数据,探讨灌入式补给条件下洼地汇流的水位响应特征和产流特点,并基于降雨量和洼地内明渠流量的关系,采用数学拟合方程,估算两处洼地的降雨产流阈值,进而分析了影响产流阈值的因素。结果表明:降雨强度增大,产流阈值减小;土壤前期含水率越大,越有利于坡面产流;落水洞和岩溶泉水位与降雨有较好的同步响应关系,水位变化曲线随雨强大小分别表现出“陡升陡降”和“缓升缓降”的特点;刘家坝和龙湾洼地的产流阈值分别为7.4 mm和10.6 mm。      

富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例

富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性,多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响,而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此,本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区,依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境（生境1（Ⅰ和Ⅱ区）主要遭受上游府河废水排放影响;生境2（Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区）主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3（Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区）遭受人为干扰较小）.在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品,运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征;同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析,明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明：1）就水体和沉积物理化参数季节变化而言,除pH相对稳定外,化学需氧量（COD）、沉积物氨氮（NH₃-Ns）、总氮（TN）和沉积物总磷（TPs）4月高于8月,而其他理化参数则8月高于4月;就空间分布而言,温度（T）、水深（WD）、溶解氧（DO）和沉积物总碳（TCs）值在生境3中最高,而其他理化参数的值则在生境1中最高;2）就δ¹³C和δ¹⁵N空间分布而言,对于同一群落,δ¹³C和δ¹⁵N在3类生境中富集程度呈现显著差异;就时间分布而言,不同季节消费者群落的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值未呈现显著差异,且消费者群落的δ¹³C和δ¹⁵N呈显著负相关;3）就消费者营养级的空间分布而言,3类生境存在显著差异,同一消费者营养级在生境1中最高,在生境3中最低;就时间分布而言,消费者营养级未呈现显著差异;4）浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月,生境1高于其他生境;而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月,生境3高于其他生境;5）通过相关分析,结果表明白洋淀消费者群落的δ¹³C与总磷（TP）、TCs、沉积物总氮（TNs）、总有机碳（TOCs）、TPs呈现负相关关系;δ¹⁵N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此,湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源,进而改变湖泊生态系统的能流和物流.     

白洋淀生态需水:进展及展望

采用文献计量、统计分析等手段收集了国内外关于白洋淀生态需水核算的研究成果,系统梳理了15种白洋淀生态需水核算方法,获得了白洋淀不同时间尺度、不同等级生态需水核算结果,并结合雄安新区规划对白洋淀生态需水核算存在的问题及未来的需求提出了展望统计结果表明,白洋淀最小生态水位为7.45±0.66 m,适宜水位为8.61±0.52 m,最大水位为9.46±0.51 m;各等级生态需水月际变化趋势大致相同,8 9月最大,5月最小,但各月不同等级生态需水量的变幅较大;白洋淀最小生态补水量为1.35亿m~3,适宜补水量2.40亿m~3,最大生态补水量6.20亿m~3从支撑雄安新区规划建设的角度来看,目前白洋淀生态需水核算中面临的不足主要集中在生态管理目标和方法选择导致核算结果差异较大、缺乏淀区生态需水机制的阐释、生态需水核算时间尺度较粗略、未考虑淀区空间异质性的需水差异以及忽略河湖水文连通关系与过程5个方面;最后,以恢复白洋淀良性生态系统为导向,从分级分区开展白洋淀生态需水精细核算、分时分段淀区生态需水量质耦合模拟和考虑河湖沼连通的淀区水动力过程恢复3个方面提出了未来研究的建议与展望.     

白洋淀表层沉积物中有机氯农药和全多氯联苯的分布特征及风险评估

为了解白洋淀表层沉积物中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)的污染情况,采用改进的GC-μECD方法对白洋淀11处沉积物进行了20种OCPs和全部209种PCB单体的定量检测和分析.结果显示:白洋淀11个沉积物样品共检出10种OCPs和24种PCBs,∑OCPs和∑PCBs的含量范围分别为1.22～52.45 ng/g(DW)和nd～37.61 ng/g,在国内处于中等水平; OCPs组成中以HCHs和Dieldrin(狄氏剂)为主,分别占到∑OCPs的39.9%和31.5%,其中7个采样点的HCHs以林丹输入为主,4个采样点以工业六六六污染为主.DDTs检出率较低,来源主要为历史残留;检出的PCB单体以低氯联苯为主,其中一氯、二氯和三氯联苯占∑PCBs的64.73%;采用沉积物质量标准法进行生态风险评估,结果表明白洋淀地区沉积物中p,p'-DDD和∑PCBs生态风险较低,Dieldrin生态风险尚需关注,γ-HCH生态风险较高,不容忽视.     

白洋淀超微真核藻的空间分布特征及关键影响因子

超微真核藻个体微小、比表面积大,具有高效的碳吸收速率,对水体初级生产力具有重要的贡献.目前对淡水超微真核藻的认知还非常有限.于2017年5月对白洋淀进行采样调查,结合流式细胞术和高通量测序技术探究了白洋淀超微真核藻群落结构的空间分布特征及关键环境影响因子.结果表明,白洋淀超微真核藻的平均丰度为7.59×104cells/ml,且随着营养水平的升高呈现先增加后降低的变化趋势.回归分析表明,超微真核藻丰度在中营养水平水域主要受溶解性总磷和TN/TP影响,在富营养水域主要与盐度有关.测序比对结果表明在纲水平上白洋淀超微真核藻主要以绿藻纲Chlorophyceae、硅藻纲Bacillariophyceae、中心硅藻纲Coscinodiscophyceae、金藻纲Chrysophyceae为主,不同区域差异不大.但在操作分类单元(Operation Taxonomy Units,OTU)水平上,超微真核藻群落结构在白洋淀不同营养状态湖区存在显著差异,中营养水域主要类群为栅列藻科Scenedesmaceae,近囊胞藻属Paraphysomona sp.,定鞭藻纲Haptophyceae和甲藻纲Dinophyceae为主,而富营养水域主要类群为红球藻科Haematococcaceae,金藻纲的Chromulinale sp.和Chrysophycea sp..Bioenv分析表明,对超微真核藻群落组成影响最大的环境因子是溶解性总氮、溶解性总磷、TN/TP、硝态氮、溶解氧.本研究表明超微真核藻的群落结构存在较明显的环境异质性,对白洋淀水体富营养化状态有很好的指示.     

多环芳烃在小白洋淀挺水植物中的分布、组成及其影响因素

利用GC-MS测定了端村小白洋淀5个采样点三种主要挺水植物(荷花、蒲草和芦苇)中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,分析了其分布与组成特征及其影响因素。结果表明:(1)16种优控多环芳烃总量(PAH_(16))在三种挺水植物中的平均干重含量范围为82.5-448.6ng/g(dw),七种挺水植物组织荷叶、荷茎、蒲叶、蒲茎、蒲根、苇叶与苇根中PAH_(16)的平均干重含量分别为448.6ng/g(dw)、129.3ng/g(dw)、292.6ng/g(dw)、166.8ng/g(dw)、82.5ng/g(dw)、141.5ng/g(dw)和90.0ng/g(dw),这些数据表明同种植物的叶中PAHs含量最高、茎中次之、根中最低;PAHs各组份在七种挺水植物中的含量具有显著的正相关关系,反映了PAHs在植物组织中的分布模式极为相似.(2)七种挺水植物组织中,均以低环PAHs为主,中环PAHs次之,高环PAHs很低,其百分比范围分别为66.2%(荷叶)-89%(蒲茎)、10.2%(蒲茎)-32.6%(荷叶)和0.6%(蒲叶)-3.7%(苇根);菲、荧蒽、萘、芴、芘和屈6种PAHs组分在挺水植物组织中的平均百分含量较高,分别为35.3%、15.5%、12.1%、11.7%、9.2%和5.2%,占PAH_(16)的89%.3)PAHs在挺水植物中的含量与植物含脂率具有显著的正相关关系,与PAHs组分的辛醇-水分配系数(K_(ow))以及辛醇-大气分配系数(K_(oa))具有显著的负相关关系.     

小白洋淀水-沉积物系统多环芳烃的分布、来源与生态风险

以端村小白洋淀为研究对象,利用GC-MS测定了6个样点水、悬浮物和沉积物中15种优控多环芳烃(PAHs)的含量,分析了其组成与来源特征,探讨了不同多环芳烃单体的生态风险,结果表明:(1)15种优控多环芳烃的总含量(PAH15),水相为40.1-74.0ng/L,算术均值51.0ng/L;悬浮物为2438.0-5927.0ng/g,算术均值4528ng/g;沉积物为466.9-1366.4ng/g,算术均值为755.6ng/g;与国内外有关研究相比,污染较轻,(2)三相中均以2、3环PAHs为主,其比例均高于80%;并且,从水相、悬浮物相到沉积物相,2环PAHs依次降低,3环、4环依次升高,高环检出率和含量也依次升高,(3)沉积物中多环芳烃的来源以生物质燃料(秸秆、薪材)和煤的燃烧为主,以液体化石燃料(汽油、柴油和原油)的燃烧为辅,(4)沉积物中的芴(FLO)、菲(PHE)含量在潜在生态风险效应区间低值(ERL)与中值(ERM)之间,其生态风险几率介于10%-50%之间;其他PAHs单体的含量均低于ERL,其生态风险几率均低于10%.     

贵州茂兰峰丛草地洼地小流域侵蚀产沙的137Cs法研究

在贵州茂兰峰丛洼地区的工程碑草地洼地典型小流域进行了洼地沉积泥沙^137Cs示踪分析研究。研究结果表明：（1）草地洼地土壤剖面属于堆积土壤剖面,土壤剖面中^137Cs浓度分布特征反映了泥沙堆积与表层土壤侵蚀的信息。受岩土分布、微地形的影响,^137Cs初始沉降后出现不均匀再分布,面积活度的空间变化较大,变异系数为1.35,不能表征土壤侵蚀状况。（2）根据草地洼地典型堆积农耕地土壤剖面A-1的^137Cs浓度分布特征,1963年以来的流域平均堆积泥沙数量是16.6t/km^2.a,流域平均土壤侵蚀速率为45.95t/km^2.a,约占侵蚀产沙数量63.88%的泥沙以地下流失的形式散失;（3）草地洼地小流域内地面土壤流失与地下土壤流失的相对贡献率分别是70.13%和29.87%;（4）以茂兰地区最大成土速率为依据推算出的允许土壤侵蚀量是13.51t/km^2.a,草地洼地的土壤侵蚀危险程度极高。     

江山多娇·奇山之域和奇异人生——广西大化七百弄国家岩溶地质公园

在一些地方,如果有那么一座拥有几个山峰的山,往往会成为当地的名胜风景。而在广西大化县,有那么一些挨在一起的大山,它们加起来超过上万个山峰。其中在251平方千米的七百弄乡境内,底部基座相互连接的山峰800米以上的就有5 000多座。八桂的母亲河——红水河如同碧绿彩带般狂放地缠绕在它们的边缘。江山多娇,那是怎样的巍峨壮丽啊!让我们走进奇山之域七百弄,走