湿地生态系统模型研究进展

介绍了湿地生态系统模型概念及类型 ,重点分析了河流湿地、沼泽及河漫滩湿地、湿地退化模型。在河流湿地中 ,重点讨论了水文水动力学模型、泥沙冲淤模型、河流水质模型 ;在沼泽及河漫滩湿地中 ,阐述了水量模型、生物量模型、P模型和 N模型 ;最后在分析湿地退化的数学模型基础上 ,探讨了湿地大型植物的控制模型。     

黄河三角洲滨海湿地健康条件评价

以黄河三角洲滨海湿地系统为研究对象,基于描述滨海湿地健康条件的4项功能,充分考虑滨海湿地生态地质环境系统的特征及其健康响应因素,建立了黄河三角洲滨海湿地健康条件评价的概念模型和指标体系。以统计监测和遥感数据为基础,采用RS和GIS技术,通过栅格化实现分区评价及其结果的优化整合,探讨了黄河三角洲滨海湿地健康的时空分布规律。结果显示：黄河三角洲滨海湿地现状健康条件处于健康的占14.2%,亚健康的占61.9%,一般病态的占23.9%;近期（2010－2015年）,河口三角洲湿地生境质量会逐步改善,向健康方向发展,而北部和南部部分滩涂区及神仙沟流路等局部地区在自然和人为因素的共同作用下,环境质量会有一定的降低;影响黄河三角洲滨海湿地健康条件的主要因素是全球气候变化背景下的区域水循环关键过程及其时空变化、湿地开发等人类负面干扰和黄河下游生态调度。应继续加大黄河下游生态调度的力度、积极实施生态修复工程,以促进黄河三角洲滨海湿地持续健康发展。     

黄河三角洲不同类型湿地稀土元素配分模式

本文利用ICP-MS对2006—2008年采自黄河三角洲湿地系统的208个表层土壤(沉积物)样品进行了14项稀土元素(REE)分析,研究了黄河三角洲不同植被覆盖下REE的配分模式特征。结果表明:上三角洲平原湿地表层土壤稀土元素总量(ΣREE)分布范围为137.29×10-6~267.82×10-6,平均值为166.73×10-6。碱蓬湿地和光滩湿地的配分曲线比较接近;芦苇湿地和柽柳湿地的配分曲线也比较接近,具有配分曲线整体低于碱蓬湿地和光滩湿地的趋势。研究区浅海湿地表层沉积物ΣREE为143.11×10-6~222.48×10-6,平均值为180.80×10-6。黄河上三角洲平原各类湿地稀土元素配分曲线高于黄河浅海湿地的稀土元素配分曲线,黄河浅海湿地的稀土元素配分曲线高于黄河沉积物的稀土元素配分曲线,且其配分曲线LREE较分散,而HREE较集中甚至重合。由此证明,稀土元素与植物分带具有成因关系,即黄河三角洲湿地系统LREE较多的参与到了植被的生物地球化学循环,而HREE在湿地生态系统呈生物化学惰性。     

黄河三角洲滨海湿地健康条件评价概念模型

滨海湿地健康与生物学特征主要取决于区域上的水文与盐度体制以及景观尺度上的土地利用现状。然而,由于滨海湿地条件评价的指标和标准并不十分清楚,因此,对滨海湿地系统条件进行评价,目前仍是环境科学的难点。中国地质调查局（CGS）青岛海洋地质研究所与美国地质调查局湿地研究中心合作先后为美国密西西比河下游生态环境及中国黄河三角洲（YRD）滨海湿地评价建立了概念模型。本文将陈述YRD湿地评价的概念模型。此模型的建立在于确定滨海湿地当前的条件和随时间改善或退化的过程,以及确定优先管理的区域。CGS项目之所以选取YRD作为滨海湿地的研究对象主要是因为它具有重要的生态意义。由于上游来水减少或黄河断流,该区湿地生境十分脆弱。本文提出此概念模型可为今后湿地条件评价指标确定、调查研究活动和数据采集提供指导。通过该模型的构建,使环境变化可用具体指标来度量,从而服务于滨海湿地生态系统的保护与管理活动。     

黄河三角洲滨海湿地表层土壤稀土元素分布特征

通过对黄河三角洲北部滨海湿地49个站位表层土壤样的稀土元素(REE)分布特征及其生态效应的研究,笔者认为:研究区表层土壤∑REE含量为143.14~251.78 mg/kg,平均含量为182.98 mg/kg;REE分馏程度均低于黄河流域沉积物和长江流域沉积物的REE分馏程度;研究区δEu和δCe与黄河流域和长江流域沉积物亦有一定差异.REE经球粒陨石和北美页岩标准化后显示,研究区表层土壤与现代黄河流域沉积物的REE总体配分曲线相近,但其REE的总体含量均高于黄河流域沉积物中REE的含量,尤其HREE更为明显;不同植被区,表层土壤中∑REE、LREE平均含量均为芦苇地<光滩<柽柳地<翅碱蓬地,而HREE平均含量为芦苇地<翅碱蓬地<柽柳地<光滩,其分馏程度芦苇地<光滩<柽柳地<翅碱蓬地,δEu和δCe平均值亦相对较低,推测可能在湿地,特别是芦苇地里REE更多地参与了生物地球化学循环.     

国际湿地科学研究进展和中国湿地科学研究优先领域与展望

湿地科学已成为国际学术界的重要学科和优势领域，它纵横双向发展、学科体系扩大、研究深入、内容增多、领域拓宽。国际湿地科学研究前沿领域的热点为：湿地分类、形成、发育、演化、古环境、生态与界面过程、温室气体和全球变化、健康、湿地构建、退化湿地恢复与重建、生物多样性、模型、制图、开发、保护、可持续发展和新技术手段应用研究。论述了这些领域最新研究进展和发展趋势。中国湿地科学研究发展缓慢的原因在于：理论研究薄弱，技术手段相对落后，科研力量与经费不足，先进设施与基地缺乏。提出了21世纪中国湿地科学研究的优先领域，应加强湿地基础理论研究，在湿地的定义与概念、分类、形成、发育、演化、生态过程、界面过程、生物多样性、温室气体与全球变化、健康及其评价、信息系统、电子地图、退化湿地恢复与重建、构建湿地与生态工程方面开展创新性研究。     

黄河三角洲进积与滨海湿地地质环境演替模式

本文通过对黄河三角洲5个钻孔岩芯的沉积学观测、微古分析、14C测年,同时结合历史记录及遥感资料,分析了本区末次冰后期以来的沉积序列,重建了近10ka以来古环境演变过程,分析了古环境演化对滨海湿地演替的控制作用。本文着重讨论了黄河三角洲进积与湿地形成演替规律,总结了从水生系统、浅海湿地系统、潮滩湿地直至上三角洲平原湿地向陆地生态系统的演替模式。同时通过对现代黄河三角洲与老黄河三角洲演化模式进行对比,提出气候变化、人类活动会加速和改变湿地地质环境演替进程和方向的一般规律。笔者等还进一步提出,由于人类活动的影响,1855年之后湿地演替速率明显加快,约达8~33倍。古环境的重建与滨海湿地响应机制研究可更清楚地理解湿地如何对未来环境变化进行响应,包括海平面上升,从而为滨海湿地保护与管理实践活动提供科学导向。     

现代黄河三角洲滨海湿地生态水文环境脆弱性

受大气降水、黄河水位断流、风暴潮和人类工程活动等因素影响,现代黄河三角洲滨海湿地生态水文环境极其脆弱和敏感。本文运用地下水数值模拟方法,通过构建滨海湿地水文模型,以氯离子作为模拟因子,预测滨海湿地地下水趋势性变化。计算结果显示,湿地水位和盐度对湿地生长和发育起控制作用;黄河持续断流和强烈风暴潮对湿地水质影响明显;当风暴潮引起增水幅度超过正常潮高的2.4m,会造成沿海低地特别是北部未受防潮大坝保护的滨海湿地淹没。     

火烧对湿地生态系统影响研究进展

火烧对湿地生态系统的影响是国内外火生态学和湿地生态系统研究中的一个热点。综述了国内外关于火烧对湿地生态系统各组成部分影响的研究进展,总结了湿地火烧的特点,火烧对湿地植物生长发育、群落特征的影响,火烧对土壤理化性质、对土壤中碳氮等元素形态及分布特征的影响。并针对目前湿地火烧在研究内容和方法上存在的问题,结合国外研究特点,提出了今后国内湿地火烧的研究展望。     

黄河三角洲芦苇湿地土壤水分安全阈值

基于盆栽试验测定了多水分梯度下黄河三角洲芦苇湿地3种生态型芦苇(淡水沼泽芦苇、盐化草甸芦苇和咸水沼泽芦苇)快速生长期叶片的光合-光响应过程,比较各生态型芦苇适宜的土壤水分条件.结果表明:在相对含水率为95.6%时,淡水沼泽芦苇最大净光合速率比渍水条件显著升高(p<0.05),而盐化草甸芦苇和咸水沼泽芦苇这一差异并不显著(p<0.05).不同生态型芦苇净光合速率对土壤水分的变化存在不同的响应阈值.从适宜土壤水分的阈值看,淡水沼泽芦苇对水分胁迫的耐受能力高于盐化草甸芦苇和咸水沼泽芦苇,生境盐度差异可能是造成这一差异的重要原因.     

黄河三角洲新生湿地土壤对营养成分和碳的扣留

研究碳的扣留和埋藏速率对全球碳收支平衡预算有重要的意义。为了研究碳的年均扣留量,2007年5月,选择黄河三角洲新生湿地的3种植被,由建林乡附近至河口布设8个剖面,在枯水季节进行剖面原位取样以及含水量、有机碳、总碳和营养成分的实验室分析测试。同时利用黄河三角洲分流河道频繁改动过程中沉积间断所形成的古土壤层作为新生湿地的时间标计算沉积物的沉积速率,从而计算出碳的加积速率。结果表明：虽然湿地沉积物碳的浓度非常低,其总碳与有机碳的浓度分别为＜2%和＜1%,其土壤的碳氮比为50～53, 远高于稳定的湿地土壤同名组分值15～25,但由于研究区较高的沉积速率,其碳的加积速率与世界其它地区的盐沼湿地相当,总碳和有机碳的加积速率分是为594～1771g/(m2·a）和58～228g/(m2·a）。且前者受控于沉积物的沉积速率,与各营养成分总量的加积速率显著相关,而后者主要与有机碳浓度以及其它营养成分Mn、Cu、Zn和Fe等呈显著正相关。该湿地土壤的营养成分可作为湿地演化的端元成分。     

水沙变化对黄河三角洲湿地景观格局演变的影响

基于1950-2005年的水文和气象数据及1986、1996和2001年黄河三角洲遥感影像解译数据,运用回归分析和主成分分析方法探究主要湿地景观格局演变与水文气象要素之间的定量关系,建立了湿地景观面积与水文、气候要素之间的回归模型,结果表明,进入黄河三角洲的河流径流量200亿~300亿m3、输沙量5亿~8亿t是维持湿地景观格局稳定最适宜的径流和泥沙过程;河流径流量和输沙量是影响黄河三角洲湿地格局演变的主要分异因素,并与湿地景观面积呈显著正相关关系。这些认识将有利于掌握黄河三角洲湿地的变化特性,对建立湿地退化预警机制和生态环境保护具有重要意义。     

湿地生态系统服务估值研究进展

湿地生态系统服务价值评估是湿地研究的核心内容之一,科学合理的估值有利于湿地资源的开发利用和保护. 在简要介绍湿地及其生态系统服务定义和特征的基础上,提出现有湿地生态系统服务价值评估的框架,并对单项服务价值评估的主要方法进行了回顾和总结. 通过分析发现,现有研究中存在研究对象不明确、忽视研究背景、研究方法割裂联系、数据获取困难等问题,针对上述4个方面讨论了湿地生态系统服务价值评估的研究趋势. 评述结果旨在梳理湿地生态系统服务及其价值评估的知识体系,为相关研究提供理论借鉴与指导.     

黄河三角洲景观分异格局及其新生湿地土地覆被景观重心演替规律

通过分析现代黄河三角洲体上几种主要景观类型在不同环境单元上的空间分布差异,探讨现代黄河三角洲土地利用景观格局.从遥感影像数据中提取了黄河三角洲新生湿地4期土地覆被景观类型数据,其代表不同的景观生态类型, 采用区域质心函数计算其重心及其演替迁移距离和迁移方向,通过分析,归纳出3种演替模式,为认识人类活动对新生湿地植被演替的影响和制定湿地保护措施提供参考依据.     

张掖城市湿地的形成及其生态系统演化

湿地生态系统的形成一般应该具备三个条件：相对低洼平缓的地势、维持湿地生态的水源补给以及适宜的气候条件。新构造运动、水文地质条件、第四纪气候演变是张掖市北郊湿地形成的主要控制因素和影响因素。新构造运动及第四纪气候变化也使湿地生态系统涵养环境由地表水环境演变为地下水环境。     

黄河三角洲滨海湿地演化过程中的碳埋藏效率及其控制因素

2007年在黄河三角洲布设了一口浅钻ZK4,孔深28.3 m,对获取的岩心样品进行了详细的沉积学观测及含水量、有机碳、总碳和营养成分的实验室分析测试。通过ZK4孔的地层分析,将其划分为7种沉积环境,揭示了滨海湿地地质演化过程。并利用AMS14C测年方法,结合黄河改道的历史记录,运用历史地理学和沉积地质学综合分析的方法对黄河三角洲沉积环境进行了年代划分,并计算了黄河三角洲不同沉积环境沉积物的沉积速率和碳的加积速率。结果表明:总碳和有机碳与除硫和磷元素以外的各营养成分都呈良好的线性相关;碳、氮、磷的加积速率与沉积物的沉积速率呈极显著正相关关系(R0.89,p0.01),沉积物的沉积速率是碳、氮、磷的加积速率的主控因素;虽然现代黄河三角洲沉积物有机碳浓度较低(1%),但由于沉积物的高沉积速率,现代黄河三角洲沉积物有机碳的平均加积速率达到2878.23 g/(m2·a),远高于世界其他高有机碳浓度的湿地,因此是很好的碳汇地质体。     

中国湿地科学的进展与展望

湿地学在国际上尚未形成完整的理论体系。在中国则处于初创时期,与国际水平差距较大。全面总结了中国湿地50年的主要成就:完成了全国沼泽调查;建成了若干研究基地,取得了一大批研究成果。在湿地生态系统及湿地与全球变化、湿地分类等方面的研究开始进入国际前沿。在此基础上提出8项未来研究与建设重点:湿地区域分异规律、湿地形成的多层圈作用过程与机制、湿地沉积动力学、内陆盐碱湿地与西部开发、湿地环境重建、湿地可持续发展、湿地保护理论与法规、建设数字湿地系统。     

青藏高原冷湿地生态系统CH4排放量估算

The areal extent of cold freshwater wetlands on the Tibetan Plateau is estimated to be 0.133×10 6 km 2, suggesting a significant methane potential. Methane fluxes from wet alpine meadows, peatlands, Hippuris vulgaris mires and secondary marshes were 43.18,12.96,-0.28 and 45.90 mg·m -2 ·d -1 , respectively, based on the transection studies at the Huashixia Permafrost Station from July to August 1996. Average CH 4 flux in the thaw season was extrapolated to be 5.68 g·m -2 according to the areal percentage of wetland areas in the Huashixia region. CH 4 fluxes at four fixed sites, representative of similar ecosystems, ranged from -19.384 to 347.15 mg·m -2 ·d -1 , and the average CH 4 fluxes varied from 6.54 to 71.97 mg·m -2 ·d -1 at each site from April to September 1997. CH 4 emissions at each site during the entire thaw season was estimated from 1.21 to 10.65 g·m -2 , displaying strong spatial variations. Seasonal variations of CH 4 fluxes were also observed at the four sites. It is found that CH 4 bursted in the early thaw season, and increased afterwards with rising soil temperatures. Episodic fluxes were observed in summer, which influenced the average CH 4 flux considerably. Annual CH 4 emissions from cold wetlands on the plateau were estimated at about 0.7～0.9 Tg based on the distribution of wetlands, representative CH 4 fluxes, and number of thaw days. The centers of CH 4 releasing are located in the sources of the Yangtze and Yellow Rivers, and Zoige Peatlands.     

全球变化与陆地生态系统研究：回顾与展望

全球变化与陆地生态系统相互关系的研究是国际地圈－生物圈计划（IGBP）的核心研究计划之一，也是整个全球变化的研究核心领域之一。该计划自上世纪八十年代启动以来，已经取得了一系列重要的研究成果，对于推动全球变化研究发挥了重要作用。中国学者在全球变化与陆地生态系统研究领域也开展了许多工作并取得了重要成绩。按照我国科学技术和社会经济发展的需求，本文提出了未来我国在该领域的研究重点，包括（1）中国陆地生态系统重要生命元素的代谢及其耦合机制研究；（2）全球变化敏感区域或重要样带上陆地生态系统对全球变化的影响研究；（3）我国的C、N、P、S生物地球化学循环与全球变化的关系研究；（4）发展中国特色的区域植被动态模型。     

应用陆地卫星TM数据判别湿地生态系统--以辽宁阜新地区为例

辽宁省阜新地区东北部有一片广阔的沼泽湿地区域,富有含多种动植物区系群的植被类型.然而,由于多年的河流改道、气候干燥使得原始沼泽地开始干涸.经济的发展导致湿地不断地被开发,湿地中有机物的衰减造成水禽类数量的锐减.因此,为适当地保护、规划和管理而对湿地区域进行判别并填图是十分重要的.国家已拥有许多根据航片判别的湿地图录,但这些图录中还存在着航片解译及填图过程中产生的人为误差.因为小型湿地一般不易与周围小规模的高地区别开来,所以它们可能未被绘在地形图上.卫星数据的应用提供了一种解决此问题的方法,因为计算机能够判别最小的潜在的湿地区域,这是人类裸眼所不能辨别出来的.本研究正是以此为基础的.随着一种利用陆地卫星TM数据来判别湿地的新技术的应用,对于高植被区域或水体的识别受到了更多的重视,因为这些区域成为湿地的可能性较高.所获得的结果根据地面实情并利用现有资料如地形图和航片等进行了评估.陆地卫星TM数据为湿地填图提供了一种既快捷又具成本效益的方法.在中国,所有地区的这种图像一般都可获得,并且有保存完好的历史档案,这便容许我们选择最合适的不同季节的图像进行分析.