扎龙保护区湿地扰动因子及其影响研究

扎龙湿地的扰动因子有气候、洪水、火、水利工程、农业活动等因子。这些扰动因子给湿地带来了正反两方面的作用,而扎龙湿地在扰动因子的作用下,导致湿地面积减小、生物多样性降低、水质污染、景观破碎等,进而导致湿地功能下降,生态环境严重恶化。对湿地扰动因子进行分析,掌握它们的作用过程和发生机理,对湿地的利用、保护以及恢复重建具有重要的意义。     

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。     

城市沿江芦苇湿地土壤呼吸动态及影响因子分析

采用Li-8100土壤碳通量测定仪对闽江沿岸芦苇湿地土壤呼吸的昼夜变化和季节变化进行测量,结果表明:在最高水位土壤表面未淹水的状态下,不同季节的土壤呼吸日动态没有一致的规律性,土壤温度和土壤体积含水量不是土壤呼吸日变化的主要影响因子;而在最高水位土壤表面淹水的状态下,水位对土壤呼吸强度有一定影响:当土壤表面被淹没时,土壤呼吸强度约为0;当水位下降时,土壤呼吸强度增加.土壤呼吸的季节变化呈单峰形式,5 cm处土壤温度仅能解释土壤呼吸季节变化的49.4%,而土壤体积含水量对土壤呼吸季节变化无显著影响.     

扎龙湿地降水变化非线性特征研究

由于趋势、周期和随机因素的综合影响,降水时间序列往往呈现复杂波动的非线性特征,而分离三种因素在降水时间序列中的贡献率是目前较难解决的问题,相应的研究对降水变化分析和预测具有重要意义。该文基于数理统计原理、极大熵谱原理和分形原理对扎龙湿地1951-2008年的年降水时间序列进行分析,结果表明:该地区存在2.4a和6.4a的降水短周期;拟合程度比较高的非线性回归模型说明该地降水具有循环波动趋势;盒维数揭示了周期、趋势和随机因素是影响扎龙湿地降水变化的主要因素,其贡献率分别为76.97%、16.78%和6.25%,其中周期是最主要的影响因素。     

湿地文化旅游开发研究——以齐齐哈尔扎龙湿地为例

湿地是文化诞生的摇篮,是最有力的生产者。多样的文化是湿地可持续发展的重要推动力,旅游作为湿地合理开发利用的方式,将湿地文化作为湿地开发规划的核心,体现了湿地厚重的积淀、独特的魅力。阐述了湿地文化旅游相关概念、开发意义等,并以扎龙湿地为例提出湿地文化旅游开发建议,为湿地资源开发与保护提供新的思路。     

扎龙湿地自然保护区的火灾管理

通过对黑龙江省扎龙湿地自然保护区自然资源状况和火灾特点的分析,结合当地社会经济及环境中存在的问题,为研究地区的林火管理提出具体建议。研究表明,在防火季节,有效地控制火源,提高当地居民的防火意识是预防火灾的关键;此外,保证保护区水源供应在火灾预防中起着关键作用。研究结果可为湿地类型自然保护区的林火管理提供参考。     

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。     

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。     

扎龙湿地景观动态变化特征

扎龙湿地近35年来湿地景观发生了巨大的变化,本文定义了一套基于TM影像的适用于描述湿地景观变化的湿地分类系统,利用景观转换系数分析以5年为周期的时间尺度上湿地的转换幅度的变化,统计和分析了湿地从1979-2013期间景观转换系数的动态变化特征,总结了扎龙湿地景观动态变化主要为四类景观动态类型：A-小幅度规则型稳定景观,B-中幅度不规则型变化景观,C-幅度渐弱规则型稳定景观,D-大幅度不规则型变化景观。研究表明：扎龙湿地1979-2013年期间,湿地景观在前10年向湿生景观转换,但是转换的幅度越来越小;后20年,湿地转向干旱趋势。在不同的景观动态类型中A类小幅度规则型稳定景观所占面积最大,为973.60 km²,接近湿地面积的二分之一,主要集中在核心区和外围稳定的农田部分;D类大幅度不规则型变化景观面积最少,为311.92 km²,主要分布于人类干扰强烈的区域。     

扎龙湿地水环境与可持续发展

扎龙湿地水环境污染较重,主要表现为水体有机污染和富营养化,总氮、总磷、高锰酸盐指数超标率达100%。水质与水生生物评价结果表明,湿地水环境处于中、重度污染程度;其污染原因是生活污水、工业废水的排放和农药、化肥的施用等。扎龙湿地补给水量不足,年缺水约3亿m3,是扎龙湿地生存和发展的最突出隐患。从可持续发展的角度出发,提出了开展湿地宣传教育活动,建立科学的资源与环境生态水利体系,建立湿地水文监测系统等5条措施。     

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。     

Evaluation of the carbon sequestration of Zhalong Wetland under climate change

Wetland ecosystems are crucial to the global carbon cycle.In this study,the Zhalong Wetland was investigated.Based on remote sensing and meteorological observation data from 1975–2018 and the downscaled fifth phase of the coupled model intercomparison project (CMIP5) climate projection dataset from 1961–2100,the parameters of a net primary productivity (NPP) climatic potential productivity model were adjusted,and the simulation ability of the CMIP5 coupled models was evaluated.On this basis,we analysed the spatial and temporal variations of land cover types and landscape transformation processes in the Zhalong Nature Reserve over the past 44 years.We also evaluated the influence of climate change on the NPP of the vegetation,microbial heterotrophic respiration (Rh),and net ecosystem productivity (NEP) of the Zhalong Wetland and predicted the carbon sequestration potential of the Zhalong Wetland from 2019–2029 under the representative concentration pathways (RCP) 4.5 and RCP 8.5 scenarios.Our results indicate the following:(1) Herbaceous bog was the primary land cover type of the Zhalong Nature Reserve,occupying an average area of 1168.02±224.05 km~2,equivalent to 51.84%of the total reserve area.(2)Since 1975,the Zhalong Nature Reserve has undergone a dry–wet–dry transformation process.Excluding several wet periods during the mid-1980s to early 1990s,the reserve has remained a dry habitat,with particularly severe conditions from 2000 onwards.(3) The 1975–2018 mean NPP,Rh,and NEP values of the Zhalong Wetland were 500.21±52.76,337.59±10.80,and 162.62±45.56 g C·m~(-2)·a~(-1),respectively,and an evaluation of the carbon balance indicated that the reserve served as a carbon sink.(4) From 1975–2018,NPP showed a significant linear increase,Rh showed a highly significant linear increase,while the increase in the carbon absorption rate was smaller than the increase in the carbon release rate.(5) Variations in NPP and NEP were precipitation-driven,with the correlations of NPP and NEP with annual precipitation and summer precipitation being highly significantly positive(P0.001);variations in Rh were temperature-driven,with the correlations of Rh with the average annual,summer,and autumn temperatures being highly significantly positive (P0.001).The interaction of precipitation and temperature enhances the impact on NPP,Rh and NEP.(6) Under the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios,the predicted carbon sequestration by the Zhalong Wetland from 2019–2029 was 2.421 (±0.225)×10~(11) g C·a~(-1) and 2.407 (±0.382)×10~(11) g C·a~(-1),respectively,which were both lower than the mean carbon sequestration during the last 44 years (2.467 (±0.950)×10~(11) g C·a~(-1)).Future climate change may negatively contribute to the carbon sequestration potential of the Zhalong Wetland.The results of the present study are significant for enhancing the abilities of integrated eco-meteorological monitoring,evaluation,and early warning systems for wetlands.     

湿地生态系统观测进展与展望

作为地球之肾的湿地,具有重要的生态环境与社会服务功能。湿地生态系统观测是获取湿地生态系统以及环境信息的重要手段,其观测结果是对湿地生态系统的变化做出科学预测和制定合理保护措施的重要依据。湿地生态系统的观测始于16世纪对湿地的利用,至20世纪70年代得到了较大的发展,全球生态系统监测网络的建立为湿地生态系统观测提供了良好的平台。不同地区湿地观测的水平、具体内容及指标不同,北美及地中海地区湿地观测水平较高。通过对国内外湿地生态系统观测的历史、观测内容和指标进行研究,提出我国湿地生态系统观测要在观测网络的建立、指标体系完整性、先进技术和方法引用等方面进一步完善和补充。     

湿地生态系统的服务功益及可持续利用

湿地生态系统作为独特的生态系统类型多样,在地球上广泛分布。湿地生态系统在改善环境、调洪蓄洪、为人类提供各种资源等方面,具有调节气候和水文的生态服务功益、保护水禽迁徙和繁育的生态服务功益、丰富的生物多样性、降解和富集污染物的环境服务功益、物质生产服务功益和旅游服务功益等。鉴于目前湿地生态系统服务功益的片面理解和不合理利用问题,对湿地生态系统服务功益的可持续利用现状进行了分析,提出了湿地生态系统服务功益可持续利用的科学对策,包括全面认识和发挥湿地生态系统的生态和环境服务功益;正确处理直接和间接服务功益的关系,提高湿地生态系统的利用效率;寻求实现湿地生态系统综合经济服务功益的最佳开发模式。     

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。     

扎龙河滨湿地水系统脆弱性特征及影响因素分析

在总结分析国内外水资源脆弱性研究成果的基础上，提出了湿地水系统脆弱性概念，湿地水系统脆弱性表征了在湿地水文-生态系统耦合演化背景下水系统的生态水文功能满足程度，并以著名湿地-扎龙湿地为靶区，分析了湿地水系统脆弱性内涵和特征，详细讨论了降水量、气温、土地开发、水利工程建设及工农业污染对扎龙河滨湿地水系统脆弱性的影响，相应提出了减轻脆弱性程度的扎龙湿地水系统恢复措施和管理建议。