桂林会仙岩溶湿地的生态问题及其保护对策

湿地具有调节气候、保持水源、净化水质、蓄洪防旱、维护生物多样性、休闲旅游和科学研究等独特功能。会仙岩溶湿地面积达120km2 ,是桂林山水的重要组成部分,也是桂林之肾,但目前已严重退化,仅及原湿地面积的20% ,亟待进行抢救性保护。为此,建立省级湿地自然保护区,进行抢救性保护,这对于桂林市的生态建设、促进经济社会可持续发展有着重要的意义;同时也是建设桂林国际山水旅游名城的战略需要。      

桂林会仙岩溶湿地水位动态特征及水文生态效应

会仙湿地是我国最大的岩溶湿地,具有重要的生态环境功能。近年来湿地面积萎缩、退化趋势显著,生态环境逐步恶化。从湿地水文过程的角度,基于野外定点监测数据,运用统计学方法研究了会仙湿地年季水位分布特征及其对降水的响应过程,分析了湿地内地下水与地表水的转换关系,并进一步讨论了湿地水位波动对生态环境的影响。结果表明：会仙湿地地表、地下水位存在显著的空间差异性,两者均对降水响应迅速,多峰多谷特征显著。湿地中部地表水位较边缘区稳定,各区地表水域相互贯通;地下水位变化受地势、降水、岩溶发育及第四系厚度等因素影响,表现出与地表水相似的变化特征,但其水位变幅自补给到排泄区逐渐降低。区内地表、地下水转换频繁、水力联系紧密,湿地地下水常年以一稳定强度补给地表水,是会仙湿地重要的补给水源。Pearson相关性分析表明,湿地地表水位与水体电导率呈显著负相关（R=-0.780 8）,水位下降期间水体营养盐浓度增高,可能诱发水体富营养化;而湿地地下水位与浅层土壤含水量的相关性不显著,对湿地生境的扰动较小。     

桂林会仙岩溶湿地水化学昼夜动态变化 及其影响因素

岩溶区地表河流与岩溶湖水化学的动态变化及水生植物固碳作用的研究,有助于加深对岩溶作用的生物地球化学过程特性,即短时间尺度属性的认识。本文利用自动化高精度在线监测和高密度取样,探讨岩溶湖(地下河水补给)水化学的昼夜动态变化及不同水生植物的影响。受气温和水生植物光合作用的影响,白天水温、pH、溶解氧、无机碳同位素值呈同步上升,而Ca2+、HCO-3含量、电导率下降。沉水植物群落分布区水化学等指标昼夜变幅大于挺水植物群落分布区,水温、pH、Ca2+、HCO-3、溶解氧、无机碳同位素值在挺水植物区的昼夜变化幅度分别为442 °C、065、18 mg/L、08 mmol/L、1402 mg/L、-2.27‰(δ13CV-PDB),在沉水植物区则分别上升到632 °C、143、24 mg/L、15 mmol/L、2386 mg/L、-5.03‰(δ13CV-PDB),说明沉水植物区的钙沉降与固碳效率更高。结果可为深入认识岩溶湿地水生生态系统,估算岩溶区水生植物固碳潜力奠定科学基础。     

桂林会仙岩溶湿地土地利用方式对球囊霉素相关土壤蛋白分布的影响

土壤丛枝菌根真菌分泌的球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)是土壤碳库变化的重要指标, 为明确其在会仙岩溶湿地不同土地利用方式下的分布特征及影响因素, 以会仙岩溶沼泽, 并由其转变而来的水稻田、旱地、果园和弃耕地4种不同土地利用方式为研究对象, 采集0–10 cm、10–20 cm和20–40 cm这3个层次的土样, 对不同土地利用方式下球囊霉素相关土壤蛋白分布特征及其与土壤因子的关系进行了研究。结果表明, 不同土层总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量为1.08～3.35 mg/g, 占土壤有机碳的12.33%～19.73%, 球囊霉素相关土壤蛋白是湿地土壤中的一个重要碳库。球囊霉素相关土壤蛋白在不同土地利用方式和土层之间均表现出显著差异, 随土层深度的增加表现出降低趋势。沼泽土壤中总球囊霉素相关土壤蛋白、易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)含量和有机碳(SOC)的含量均高于其它4种土地利用方式(水稻田、旱地、园土和弃耕地)。GRSP分别与蛋白酶、SOC和全氮(TN)呈极显著正相关(P＜0.01), 分别与速效氮(AN)、速效磷(AP)、粘粒和粉粒呈显著正相关(P＜0.05)。EE-GRSP与SOC和TN呈极显著正相关(P＜0.01), 分别与蛋白酶和粘粒呈显著正相关(P＜0.05)。主成分分析表明, 粉粒、SOC、AN和TN是影响球囊霉素相关蛋白分布特征和反映会仙岩溶湿地土壤营养状况的主要因子。会仙岩溶湿地土壤中的球囊霉素相关土壤蛋白对土壤碳封存有重要贡献。     

桂林会仙岩溶湿地典型水生植物δ13C特征与固碳量估算

为促进目前岩溶碳汇稳定性和速率等科学问题的深入研究,在分析桂林会仙岩溶湿地主要水生植物碳同位素的基础上,利用基于碳酸酐酶活性与植物碳同位素值显著正相关的二端元模型,估算了不同植物利用光合作用固定HCO3-的比例。结果表明,湿地核心区沉水植物光合作用固定HCO3-碳量在4.86~64.73 tC/（a?km2）之间,挺水植物为15.68~453.01 tC/（a?km2）,平均值为76.74 tC/（a?km2）。按平均值计算会仙湿地水生植物光合作用固定HCO3-碳量为4 466.27 tC/a,即在会仙湿地岩溶地下河补给的HCO3-中约47 %被水生植物光合作用固定。水生植物光合作用固碳效果明显,是碳汇研究中不容忽视的一个十分重要的问题。      

基于压力-状态-响应模型的扎龙湿地健康水循环评价研究

在剖析湿地健康水循环概念内涵的基础上,建立了湿地健康水循环压力-状态-响应概念模型,并运用此模型构建湿地健康水循环评价的指标体系。该指标体系探索了压力与湿地健康水循环变化之间的关系,并提出了相应的改善措施,有利于湿地管理工作的顺利开展。湿地健康水循环评价模型采用模糊模式识别模型,各指标权重利用层次分析法确定。根据评价指标的选择原则,选取9个评价指标,提出了5级评价标准,对扎龙湿地8年的湿地水循环状况进行了评价,明确各年的健康状况及限制因子。评价结果与实际进行对比分析,证明评价结果是正确的。     

基于水库模型的扎龙湿地水循环模拟

基于水库模型的概念,根据地形地物将扎龙湿地划分为相互联系的9个水库单元,对每个水库单元进行水量平衡模拟,建立了扎龙湿地水循环系统模拟模型。以月为时间步长,利用建立的模型对扎龙湿地1971-2003年33年的水循环过程进行模拟,应用1971-1981年出口径流量进行模型参数标定,应用1982-1987年出口径流量和12个水面面积对模型模拟效果进行检验。模拟的出口径流量效率系数和相关系数接近0.90,相对误差小于3%;模拟的湿地水面面积也具有满意的精度。模拟结果表明,建立的模型对湿地水循环系统具有较好的模拟能力。     

会仙湿地岩溶地下水系统水位动态特征与均衡分析

会仙湿地为中国最大的岩溶湿地,近半个世纪,由于人类不合理的开发利用,会仙湿地水域已严重萎缩,开展会仙湿地地下水动态和水均衡的研究,对维持湿地生态功能、湿地水资源管理和湿地保护等方面有极其重要的意义。根据会仙湿地的水文地质条件,将会仙湿地划分为两个地下水系统,即马面狮子岩地下河系统和睦洞河（湖）分散排泄系统,并分别分析了两个地下水系统的补给、径流、排泄特征和地下水动态特征,最后对两个地下水系统进行了地下水均衡计算。结果表明：会仙湿地水位波动受降雨影响明显,各监测点水位变幅不均且水位对降雨响应时间不一致。会仙湿地地下水系统的蓄存量为-6.19万m3,为负均衡,这与均衡期后期干旱有关;会仙湿地岩溶地下水主要补给来源为大气降水入渗,主要排泄方式为潜水径流和蒸发,其系统具有一定的储水调蓄功能,但调蓄能力有限。要长期维护会仙湿地的生态功能,应加强其调蓄能力,可从减少湿地蒸散发量和开采利用量入手,配合湿地生态环境恢复重建,提高水源涵养能力,使湿地水位维持在一个稳定的变化区间内。     

岩溶关键带植被对水循环过程的影响作用研究

随着农村能源结构的调整和多项林草植被保护政策的实施,我国西南石漠化趋势得到初步的遏制.岩溶作用过程是由水循环驱动的碳循环过程.岩溶区森林植被的水文效应,不仅促进植被自身的生长,还能进一步促进岩溶作用过程.在西南岩溶区选择了2个不同植被覆盖条件的地下水系统为研究对象,通过地下水系统降水量、地下水径流量、水化学组分和同位素组分等监测指标的对比分析,发现岩溶关键带中,森林植被对水循环过程具有明显的影响.植被通过蒸腾作用而在林区激发二次降水,使林区降水量明显增大;森林植被对强降水的截流消洪作用比较明显,在降水-径流曲线上表现为森林覆盖区降水洪峰产生比较滞后而排泄过程中退水曲线上较为平滑;森林植被对岩溶关键带地下水中无机碳的贡献比较大,并能有效的增强岩溶作用.     

山地森林系统小流域降雨过程水循环与地下水补给

分析了贡嘎山森林系统水循环过程,并通过水量平衡方法,计算了考虑植被及枯落物降雨截留条件下的降雨入渗系数。结果表明:考虑植被及枯落物降雨截留条件下的水量平衡方法与地下水动态分析法、基流分割法计算成果较为接近,计算方法较为正确;而不考虑植被与枯落物截留计算出降雨入渗系数偏大。森林覆盖区,林冠、树干及枯落物是降雨再分配的重要因素,降雨入渗系数受植被、植被类型、枯落物、枯落物状态的影响。研究不同植被类型及枯落物对降雨的截留及再分配特征,具有重要的生态水文意义。     

地下河系统水动态监测网络优化对比分析:以桂林海洋-寨底地下河系统为例

基于我国南方地区岩溶发育极不均匀、水位水质动态变化快的特点,通过对信息熵法和防污性能法所得结果的对比,分析在缺少系列监测资料条件下,利用岩溶水系统防污性能评价结果快速布设地下河系统水动态监测网的可行性及其布设原则。根据防污性能评价结果,结合水循环特征,桂林海洋-寨底地下河系统水动态监测网需由17个监测站组成;采用信息熵法对现有35个监测站进行优化后,认为只需要12个监测站就可组成最优监测网,但这12个监测站点与采用防污性能评价法得到的点位完全重合,且均位于防污性能差的地区。对比分析认为,以地下水系统防污性能评价结果布设地下水动态监测网是可行性的,因为岩溶发育区既是防污性能差的地区,也是地下水动态变化快的地区,能充分反映地下河系统水质水量变化。采用防污性能评价法布设地下水动态监测网时,需要充分认识和了解地下河系统水文地质条件和地下河管道结构特征,且需要遵循以下原则:(1)在岩溶发育相对较弱的系统中部(基本上不存在防污性能差的地区)不设置监测站点;(2)在距离地下河出口较近的岩溶发育区内(即防污性能差的地区)监测站点可由地下河出口替代;(3)对于多支管道系统,岩溶发育相对较弱且距离较短的小型支管道上可以不布设监测站,由支管道与主管道交汇处的监测站代替。     

基于湖积物硅藻与地球化学记录的古环境变迁反演——以桂林会仙岩溶湿地为例

通过对狮子潭柱状沉积物的放射性定年、地球化学与硅藻分析,反演桂林会仙岩溶湿地全新世的古湖沼演替,与其响应的气候变迁与人类活动记录。放射性210Pb、14C定年结果显示该湖在6 400 cal BP开始有湖积物保存,在2 700 cal BP-公元1943年间有沉积间断事件,且于公元1943年再度沉积。在6 400-5 200 cal BP,高比例的浮游型硅藻反映高水位状态,可对应到气候暖湿的中国全新世大暖期鼎盛期。在5 200-2 700 cal BP,沉积物内稀酸可溶相Ca、Mg、Sr 浓度降低,Mg/Ca、Sr/Ca值明显增加,且浮游型硅藻几乎消失,显示当时湖泊水位显著降低,气候逐渐变干。在公元1943年沉积物再度沉积,可能与战争造成人口迁徙与废耕有关。自公元1973年以来,硅藻壳片大量堆积,反映人类过度活动造成藻华的现象。湖泊沉积物内硅藻组成及沉积物的地球化学特征能够很好地反演古气候、环境变迁。     

青藏高原那曲河流域降水及河流水体中氧稳定同位素研究

根据青藏高原中部那曲河流域1998年夏季测得的上下游中稳定同位素的日变化,并与同期观测的流域降水中稳定同位素比较,分析了河水中δ18O的变化特征,初步研究了该流域的稳定同位素水文循环过程.河水中δ18O的变化幅度远小于降水,它是降水中δ18O、降水量以及地表蒸发过程共同作用的结果.研究发现湖水对于稳定同位素变化起着显著的调节作用.河水中δ18O与流域降水中δ18O的差异可能反映了该流域强烈的地表和湖面蒸发作用.     

岩溶峰丛洼地区降水入渗系数——以寨底岩溶地下河流域为例

大气降水入渗系数α、地下水径流模数M是最基础的水文地质参数,文章以封闭型寨底岩溶地下河流域结合2013年3月至2014年2月一个完整水文年的水位、流量、雨量高频率监测数据,采用水量均衡法得到了岩溶区枯平丰水期大气降水入渗系数,分别为0.352、0.528、0.726,平均入渗系数为0.635。地下水径流模数分别为8.32、19.80、61.15 L·s-1·km-2,年平均径流模数为33.36 L·s·-1·km-2。其计算方法和计算结果对同类型岩溶区水资源评价等有一定的借鉴意义。      

我国水文循环与地表水研究进展(1998-2001年)

根据1998-2001年我国公开出版发行的30余种与水有关的科技期刊刊登的关于水科学研究的论文,同时参考了近4年来国家重大攻关项目和自然科学基金项目的研究报告。综述了近4年来我国在水文循环与地表水研究方面取得的主要成果和进展。     

岩溶断陷盆地湿地成因类型及水流系统特征研究

云南断陷盆地岩溶湿地众多,是云南高原生态系统的重要组成部分,但因各种原因,造成湖泊淤积、水面面积缩小以至消亡,滇东地区的湖泊退化较为明显,近30年内有20多个天然湖泊过早消亡。文章开展滇东岩溶断陷盆地内具有代表性的通海湖泊退化型（杞麓湖湿地）、泸西地下水聚积型（黄草州湿地）、宣威地下河淤塞型（格宜串珠状湿地）三种类型典型岩溶湿地研究,主要研究湿地的成因类型及特征、湿地“三场”（径流场、水化学场、温度场）特征,分析岩溶断陷盆地内天然形成的湿地地质条件、水文地质条件、水环境影响因素及定量评价水环境质,以及岩溶湿地自然及人为影响因素、影响形式、作用强度、效应和水源减小、污染加剧、水质下降、湿地萎缩等及其生态环境问题。研究结果表明,通海湖泊退化型（杞麓湖湿地）受人为和自然因素影响较大,水质水量是其退化的主要原因;泸西地下水聚积型（黄草州湿地）受湿地内地下补给、净化、修复,水质总体较好;宣威地下河淤塞型（格宜串珠状湿地）受区域地下水水位变化影响,地下水总体丰富。文章研究成果为岩溶断陷盆地湿地的保护、科学研究、利用、生态修复提供地质依据。