洞庭湖湿地植物生活型与生态型

研究植物生活型和生态型可以深刻解析植物群落结构和其环境的关系,对研究植物群落的发生、发展以及演替规律都具有重要意义.通过对洞庭湖湿地植物群落物种生活型及生态型进行调查研究,结果表明:洞庭湖湿地植物主要生长型为草本植物,其次为藤本植物,木本类植物缺乏;生活型主要为一年生植物,其次为地下芽和地面芽植物,高位芽和地上芽植物最少.在不同典型群落中,高位芽和地上芽植物在不同群落中所占比重随着高程的递增而增加,且相同生活型在不同群落中所占的比重也随高程的递增而增加.植物生态型构成中,水分生态型以湿生植物为主,土壤pH值生态型以中性土植物最多,光照强度生态型以阳性植物为主,淤积生态型以非淤积植物最多.洞庭湖湿地不同高程典型植物群落生态型组成为:阳性、旱生、中生、碱性,中性、非淤积型植物主要分布于高、中程区,淤积植物主要分布于低程区;阴性、耐阴性、酸性、碱性、非淤积型植物随高程的递增而递增.在洞庭湖湿地,能同时适应洪水和泥沙淤积胁迫的生长型和生活型所占比例较高.水分是决定不同植物生态型分布的关键因子,在湿地高程区分布的物种更多,植物生态型更丰富.     

大型通江湖泊洞庭湖的鱼类物种多样性及其时空变化

为了解通江湖泊鱼类物种多样性现状,于2004年3月-2004年12月和2005年5月对洞庭湖城陵矶、岳阳和沅江三个区域的鱼类进行逐月调查.共鉴定鱼类69种,隶属6目14科44属,其中59.4%为鲤科鱼类.以种类数和多样性指数分析了群落多样性特征,结果表明洞庭湖鱼类种类多样性较高,且时空变化较大.一般地,湖区与长江干流的距离越近,种类数达到峰值的时间就越早;鱼类多样性在春夏季高于秋冬季,在南洞庭湖高于其它两个区域.以优势度>5000为标准,全湖有17种优势种,其中80.0%为湖泊定居性鱼类.在生态类群方面,湖泊定居性鱼类种类最多,占总种类数的74.0%;江湖洄游性鱼类最少,占13.0%.对比分析显示,由于生境丧失、天然苗种资源衰退和过度捕捞等原因,洞庭湖鱼类多样性较20世纪70年代明显下降,洄游鱼类种类数减少;通江湖泊鱼类多样性明显高于阻隔湖泊,表明江湖阻隔造成鱼类多样性下降,因此,加强江湖连通是保护鱼类多样性的有效手段.     

洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价

于2003-2004年在洞庭湖湖区采集沉积物样品700个,测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量,并用地积累指数方法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行了评价和分析.结果显示,洞庭湖各子湖区沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、zn的平均含量都属于国家土壤二级标准,AB、Hg、Ni属于国家土壤一级至二级土壤标准;在南洞庭湖与东洞庭湖人湖河流的三角洲的前缘是沉积物重金属积累最高的地点,而在西洞庭湖入湖河流三角洲的后缘沉积物重金属含量比前缘高.采用综合地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物进行评价,结果表明:南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染).采用主成分分析法对洞庭湖各子湖区沉积物进行分析,结果表明:南洞庭湖与东洞庭溯第一主成分贡献率分别为55.22%、56.86%,主要支配AS、Cd、Hg、Pb、zn的载荷,而第二主成分贡献率分别为30.04%、33.11%主要支配Cu、Cr、Ni的载荷:西洞庭湖、大通湖和城陵矶因沉积物重金属来源不同,主成分分析结果相差较大.     

洞庭湖生态水位及其保障研究

湖泊生态水位是维持湖泊生态系统健康的重要因素.基于洞庭湖城陵矶、杨柳潭、南咀3个水文站1959-2016年日平均水位序列进行分析,采用Mann-Kendall法、累积距平法和滑动T检验法综合确定洞庭湖水位变异时间节点,结合生态水位年内展布法以及IHA-RVA法,计算分析湖泊最小和适宜生态水位,并且采用Tennant法进行合理验证,在此基础上对水文变异前、后湖泊生态水位保障度进行研究.研究结果表明:(1)洞庭湖城陵矶和杨柳潭水文站年均水位呈上升趋势,而且城陵矶站水位上升趋势显著,南咀站年均水位呈显著下降趋势.(2)洞庭湖3个典型水文站水位年际变化突变年份为2003年,突变年份基本上与三峡工程蓄水时间相符.(3)城陵矶、南咀和杨柳潭年均最小生态水位分别为21.41、28.95和27.84 m,分别占多年平均水位的86.3%、95.9%和95.7%,城陵矶、南咀和杨柳潭年均适宜生态水位分别为23.29、29.51和28.36 m,分别占多年平均水位的93.9%、97.8%和97.5%,生态水位计算结果考虑了天然湖泊水位年内丰枯变化,满足了湖泊生态目标需求.(4)洞庭湖最低生态水位保障程度较高,基本能达到80%以上,但适宜生态水位保障程度相对较低,其中2003年以后洞庭湖10月和11月生态水位保障程度显著下降,与上游水利工程蓄水有关,建议在此期间采取调度措施适当增加洞庭湖水量,以保障湖泊生态系统的健康与生物多样性.     

洞庭湖湿地土壤种子库特征及其与地表植被的相关性

本文研究洞庭湖三种分布于不同水位的主要群落(荻、苔草、虉草)土壤种子库大小组成、垂直分布特征及其地表植被的相关性.结果表明:荻群落土壤种子库密度最高,为44656粒/m2,苔草群落的最低,为15146粒/m2,虉草群落的居中,为31725粒/m2.种子主要分布于土壤表层(0～5 cm),且随土壤剖面深度的增加而迅速递减.三种群落湿地种子库由53种植物组成,分属18科39属,其中多年生物种20种,一或二年生物种33种.在荻、苔草和虉草三种群落中,种子库的多年生物种分别占29.9%、35.2%和38.0%,物种多样性指数分别为0.76、0.70和0.72;地表植被物种多样性指数分别为0.53、0.17和0.45,土壤种子库与相应地表植被相似性系数分别为0.40、0.28和0.52.可见,在洞庭湖这一通江湖泊湿地,多年生地表植被所产生的种子对土壤种子库大小贡献相对有限,种子库可能主要通过其它途径(如水的流动作用)输入.     

长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟——Ⅱ．模型实现和率定检验

在长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟模型的建模思路和基本算法的基础上,侧重讨论建模过程中遇到的内、外边界条件的特殊处理、洪水实时预报校正模型的应用、资料处理和模型数据的拟定等重要环节,强调了有关处理及其与模型基本算法的磨合在复杂水流模型中的重要作用.采用80年代两场实测洪水对所建模型进行了率定和检验.结果表明,所建模型清晰地重现了长江中游--洞庭湖区的洪水动态演进过程,得到了总体趋势合理的水位分布和流速或流量分布;模拟的控制站水位、流量过程与实况比较,峰谷完全对应,过程吻合良好,精度满足防洪预报和分析的要求,能够较好地模拟洪水波在这样复杂水系中的水流特征.     

1993-2010年洞庭湖湿地动态变化

利用不同时相遥感影像,结合实地调查,采用决策树分类方法提取洞庭湖湿地信息,完成洞庭湖四期湿地类型分布图;同时分析洞庭湖湿地植被群落动态变化特征、驱动因素以及湿地变化的影响.结果表明,17 a来洞庭湖滩地植被分布和面积发生了明显变化,林滩地面积净增367.88 km2,变化比例为1127.51%,分布范围向洲滩主体扩展,成为主要滩地类型;芦苇滩地面积减少44.09 km2,草滩地面积增加2.99 km2,变化比例分别为-5.80%和0.40%.洞庭湖湿地的变化一方面受洞庭湖泥沙淤积和滩地植被演替的影响,另一方面也受到人类活动干扰的影响.天然湿地植被的破坏,特别是人工种植芦苇和滩地造林在一定程度上改变了洞庭湖湿地生态系统原有的结构和功能.为有效保护洞庭湖湿地,要合理开发洲滩资源,保护天然湿地植被,合理规划和控制滩地造林.     

洞庭湖平原西部地区浅层承压水中铵氮的来源与富集机理

洞庭湖平原西部地区浅层承压含水层是当地主要的地下水开采层,却面临严重的水质型缺水问题,其中以铵氮异常最为典型,但目前对于其来源和富集机制的认识十分薄弱。以洞庭湖平原西部为研究区,沿区域地下水流方向对地下水样品进行水文地球化学分析,旨在查明地下水中铵氮的来源,揭示地下水流动对铵氮富集的控制机理。结果表明:NH₄-N质量浓度为0.05~16.75 mg/L,且与DOC、HCO₃-、As、Fe2+、Mn、P质量浓度呈现较好正相关性;而高质量浓度的NH₄-N对应着很低质量浓度的Cl-、SO₄2-、NO₃-和很低的Cl/Br比值,可以推测浅层承压水中的铵氮主要由天然有机质矿化作用产生,而非人为输入。沿着地下水流向,NH₄-N和As、Fe2+、Mn质量浓度均显著升高,说明由于水流越来越滞缓,含水介质颗粒越来越细,沉积物有机质越来越富集,含氮有机质矿化作用逐渐增强,使得NH₄-N质量浓度逐渐升高,并形成了还原性逐渐增强的地下水环境,相关地球化学过程产生的还原性组分（砷、铁、锰等）也逐渐富集。本研究进一步丰富了地下水原生铵氮的成因理论,可为当地的供水安全保障提供理论基础。      

洞庭湖历史时期环境研究

洞庭湖在晚冰期以来经历了多次变化过程.晚更新世末至早全新世呈现深切河谷与零星洼地湖泊共存的河湖切割平原景观. 进入全新世暖期, 人类活动开始在洞庭湖平原地区频繁出现, 新石器时代皂市文化分布表明人类活动主要在洞庭湖周边地区; 大溪文化时期人类已在平原湖区中部开始渔猎活动; 屈家岭文化时期气候转暖, 洪水开始泛滥, 人类活动从洞庭湖平原中部退出; 至龙山文化时期, 气候干燥偏凉, 降水减少, 人类文化活动遗址向湖中推进, 湖泊三角洲有所发展, 湖面缩小.在以后的几千年里, 洞庭湖也同样经历了扩张与萎缩的变化.      

洞庭湖湿地柳属木本植物变化趋势及成因

柳属(Salix)植物是洞庭湖湿地唯一的原生木本植物,对湿地生态系统功能的维护具有重要意义,而以往研究大多关注草本植物,缺乏对木本植物的认识。本研究通过2008年5月和2013年11月的洞庭湖湿地大面积调查,揭示洞庭湖湿地柳属木本植物的变化趋势。结果表明,洞庭湖湿地柳属木本植物主要分布于东洞庭湖,其次是南洞庭湖,分布形式为小面积点状分布和大面积带状分布。2008年5月,洞庭湖湿地柳属木本植物分布区的面积为993.7 hm2,2013年11月减少至192.9 hm2。2008年5月,洞庭湖湿地柳属木本植物以原生型植物为主,2013年11月,其以种植型植物为主。在2008~2013年间,柳属木本植物呈现分布面积急剧减少、原生型植物减少、种植型植物增加的变化趋势,业已成为本地区的濒危物种。2013年11月,各柳属木本植物分布点的乔木层特征差异明显,树高为4.37~15.2 m,胸径为3.63~68.71 cm,原生型植物树高和胸径明显大于种植型植物。在原生型植物区,林下优势植物主要为短尖薹草(Carex brevicuspis);在种植型植物区,林下优势植物主要为芦苇(Phragmites australis)、荻(Miscanthus sacchariflorus)和短尖薹草。水位降低、淹水时间缩短、水质下降与大面积种植杨树等是导致洞庭湖湿地柳属木本植物退化的主要原因。