洞庭湖封闭河口区与湖心区的基本生态特征——以六门闸至小西湖样带为例

通过对洞庭湖六门闸至小西湖样带的调查,研究了封闭河口区和湖心区水体、土壤和植物等基本生态特征及其相关关系。结果表明,河口区水流缓慢,透明度低,而湖心区水流速度较高,透明度也高;河口区水体具有较高的营养水平和电导率,而湖心区水体营养水平和电导率相对较低;湖心区土壤有机质和氮含量较高,而河口区有机质和氮含量相对较低;河口区不适合水生植物的生长繁殖,而湖心区是植物生长繁殖的主要生境。相关分析结果表明,河口区和湖心区生物、土壤和水文特征之间存在相互作用,透明度与水流速度之间在α=0.05水平上相关显著,物种丰富度、生物量和多样性指数分别与水流速度和透明度在α=0.01水平上相关显著,与土壤全氮含量之间在α=0.05水平上相关显著,水流速度是调控生态特征变化的关键因子。

黄河三角洲湿地水生植物组成及生态位

通过大范围的野外调查和室内测定,运用Levins及Pianka公式,对近代黄河三角洲湿地水生植物的构成及主要物种的生态位进行了研究。结果表明:调查样方内共有水生植物34种,隶属于16科26属;各调查区域间物种组成和群落类型具有一定的差异性。区域形成的年份越久,其物种数和群落类型就越丰富;挺水植物中以芦苇的生态位宽度最大,为0.905,藨草的最低,为0.127;沉水植物中轮藻、穗花狐尾藻、川蔓藻及小茨藻的生态位宽度较大,分别为0.783、0.673、0.669和0.640,金鱼藻的最低,仅为0.100。龙须眼子菜、大茨藻和苦草间,马来眼子菜和菹草间生态位重叠值较大,说明这几种植物具有相似的环境适应能力。物种的生态位宽度与该物种的分布范围及耐盐区间的大小存在显著的相关性,由此可以断定土壤和水体盐度是导致黄河三角洲湿地水生植物生态位分化的关键因子。

退田还湖后洞庭湖区土壤颗粒组成和化学特性的变化

土壤质量变化的长期动态监测是评价"退田还湖"工程实施后生态学效应的重要组成部分。选取洞庭湖区3种不同退田还湖模式(自然恢复、种植芦苇和种植杨树)下的典型"双退"区(青山垸、官垸和小集成)为对象,通过与相邻堤垸农田生态系统土壤物理性质和化学性质的比较,揭示退田还湖后土壤生态特征的变化及其成因。研究发现,以种植杨树作为湿地恢复模式的小集成样地促进了粘粒和粉粒的形成,并能快速累积有机质、全磷、全钾;以种植芦苇为恢复方式的官垸样地中,由于经常受洪水影响而使土壤物理性质有向自然生态系统转化的趋势,同时土壤有机质含量有所下降,而全磷含量增加;以恢复自然湖泊为方式的青山垸样地中,土壤物理特性和全量元素含量无明显变化。研究认为优势物种的生物学特性和自然过程的强弱等是造成洞庭湖"退田还湖"系统中土壤颗粒组成和化学性质发生变化的主要原因。

洞庭湖不同水位高程下南荻(Triarrhena lutarioriparia)种群分布格局及生长动态

通过野外不同水位高程固定样地多次调查,结合方差/均值比率法研究了不同水位高程下洞庭湖湿地南荻(Triarrhena lutarioriparia)种群分布格局及生长动态.结果表明:(1)低程区土壤含水量显著高于高程区;低程区土壤颗粒组成与高程区相比有显著差异,低程区土壤为黏砂壤土,高程区为粉砂土;低程区土壤总有机碳、全氮、铵态氮和pH值等与高程区相比无显著差异,而其硝态氮、有效磷、全钾和速效钾含量低于高程区,全磷含量却恰好相反.(2)调查期间,南荻的分布格局随着植物的生长由均匀分布逐渐变为聚集分布,低程区聚集强度更大;(3)南荻的生物量和高度均随时间增长而迅速增加,且低程区的总生物量和增长量均高于高程区;南荻的密度和基径随时间增长而增加,之后趋于平稳,且低程区均高于高程区.结果分析表明,水位高程差异引起的土壤含水量的显著变化可能是影响南荻分布格局和生长动态最重要的因素.因此,适度地调控水位、增加土壤水分含量可能是控制南荻群落扩张的重要措施.

洞庭湖荻－苔草群落交错带植被动态及影响因子--以北洲子洲滩为例

近年来,受全球变化及高强度人类活动的影响,洞庭湖湿地群落分布带不断下移,引发了人们对其湿地服务功能下降的担忧.以洞庭湖北洲子洲滩为例,采用野外样带调查和室内分析相结合的方法,对洞庭湖湿地荻-苔草群落交错带植被和环境特征进行研究,以期揭示荻-苔草群落交错带动态变化和影响其变化的关键环境因子.结果表明:土壤含水量随高程增加呈逐渐降低的趋势,土壤总碳、总氮、总磷含量和p H值在样带间差异显著,但土壤电导率和总钾含量在样带间无显著差异.各样带物种丰富度和香农指数随高程增加整体上呈先降低再增加的趋势.荻生物量随高程增加呈逐渐增加的趋势,而苔草生物量呈先增加后减少的趋势.典型相关分析表明,土壤含水量与二者生物量及群落丰富度、多样性间具有很好的相关性,表明土壤含水量是调控该群落交错带植被动态变化的关键环境因子.

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.

不同高程短尖苔草对水位变化的生长及繁殖响应

在淡水湿地生态系统中,水位通常是制约植被生长和繁殖动态的关键因素,进而对物种组成、群落演替和植被分布格局产生决定性影响。无性繁殖是洞庭湖湿地克隆植物适应环境胁迫的重要策略之一,以洞庭湖湿地典型克隆植物-短尖苔草(Carex brevicuspis C.B.Clarke)为对象,研究了不同分布高程(23.7 m和25.8 m)的植物对水位变化(0 cm,-15 cm,-30 cm)的生长和繁殖特征响应。结果表明:水位变化对不同分布高程分布短尖苔草的生长和克隆繁殖特征均产生显著影响(P<0.05)。对高程区的短尖苔草而言,克隆繁殖特征如分株数、分株总生物量、芽数和芽生物量随水位的降低而增加,而对生长特征(株高及总生物量)无显著影响(P>0.05),表明适当干旱有利于高程区苔草的克隆繁殖。对于低程区分布短尖苔草而言,水位变化对其生长特征有显著影响(P<0.05),如株高和总生物量随着水位的降低而增加;分株数和总芽生物量等克隆繁殖特征则随水位的降低而减少,而水位对低程区短尖苔草的分株总生物量和总芽数影响不显著(P>0.05)。因此,短尖苔草的克隆繁殖特征除受到水位的影响外,还受其分布高程的影响。可见,同一种短尖苔草因长期适应于不同生境而对相同的环境胁迫表现出了不同的生长繁殖策略,

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.

湿地植被格局成因研究进展

植被格局是指植被在生活空间中的位置和布局状况,是物种生物学特性和外界环境因子综合作用的结果。湿地植被在景观上总是沿着某个环境梯度呈较明显的带状分布特点,但是关于带状分布形成的机理目前还不是很清楚。大量事实表明,湿地植被格局不仅受制于湿地自身自然环境状况(包括非生物和生物因素),同时也取决于湿地植物种的生物学特性,并且受到人类干扰活动的影响。具体成因如下:非生物因素主要包括气候、地貌、水文和土壤等,这些因素通过对水、热、光和营养等因子的分配而在不同尺度上影响湿地植被的组成和分布,其中,水位和盐度梯度分别是淡水和盐沼湿地植被格局形成的主导因子。生物因素主要包括竞争和植食作用,高竞争力物种采用迅速繁殖和扩散的策略成为优势物种直接影响植被的分布,植食作用则可能通过改变植物间竞争关系而影响植物分布。物种生物学特性主要包括胁迫忍耐力及繁殖和定居能力等,如洪水忍耐力高的物种往往分布在最高水位的区域,繁殖和定居能力强的物种能使自身在复杂环境下取得竞争优势。人类活动可以通过改变湿地生态系统中的非生物因素和生物因素的相互关系来影响植被分布格局。针对当前研究的现状,今后的研究应在淡水湿地系统植被成因,生物因素如植物间相互作用以及植物自身关系的权衡对格局的影响,微生物作用对植被格局的影响,野外控制实验四个方面进一步加强。

洞庭湖湿地植被组成及区系成分分析

以2007-2009年的野外调查资料为依据,对洞庭湖湿地植物的组成及区系成分进行了初步研究。结果表明:(1)洞庭湖湿地共有种子植物229种,隶属于58科150属。其中草本植物占的比例高达97.9%,木本植物匮乏;(2)单种科属较多,单种科共计34科,占总科数的54.0%,单种属共计118个属,占总属的76.1%;(3)科级区系成分中,泛热带分布和北温带分布占的比例较大,属级区系成分中,温带分布属共计59属,占的比例最大,说明洞庭湖植物地理成分明显具有温带性质。

不同水位和竞争模式对典型湿地植物生态化学计量特征的影响

以洞庭湖典型湿地植物辣蓼为目标植物,短尖苔草为邻近植物,通过控制实验研究不同水位(30、0和-30 cm)和竞争(无竞争、全部竞争、地上竞争和地下竞争)模式下目标植物生长及生态化学计量特征的变化.结果表明:水位处理显著影响不同竞争模式下的生物量积累,辣蓼生物量随水位增加显著降低;-30 cm水位无竞争模式下生物量最大,为10.84±1.52 g.在30 cm和0 cm水位梯度下,不同竞争模式下的生物量间无显著差异.但-30 cm水位下,地下竞争模式下的辣蓼生物量积累较全竞争模式和地上竞争模式下显著增多,说明非胁迫条件下,辣蓼和苔草的竞争以地上竞争为主.水位处理对辣蓼叶片、茎和根的氮、磷含量影响显著,30 cm水位下,叶片氮、磷含量显著高于其他水位下的含量.在-30 cm水位下,叶片C:N和C:P显著高于其他水位下的比值,分别为48.08±3.85、590.3±43.4.相比于对照处理(无竞争),竞争作用下的辣蓼总氮含量降低,而C:N值增加,N:P值降低,这可能是因为竞争作用导致辣蓼对氮的吸收减少所致.

洞庭湖区不同退田还湖模式下湿地植被恢复特征的比较

以2006年野外调查资料为依据,对洞庭湖区3种"双退"恢复模式(自然恢复、种植荻和种植杨树)下的植被特征进行了比较分析.结果表明,自然恢复模式下的物种数最为丰富,达79种,而种植荻模式下的物种数最为稀少,仅36种;自然恢复模式下湿生植物种类最为丰富,占物种总数的81.0%,而种植杨树和荻模式下所占比例分别为78.7%和69.4%;群落类型以自然恢复模式下最为丰富,达11种,其中水生植物群落类型3种,而种植杨树和荻模式下的群落种类分别为8种和1种;各群落间生产力水平差异显著,以种植杨树模式下群落生产力最高,而多样性水平以种植荻模式下最低.结果表明,从植被特征角度来看,自然恢复模式为3种"双退"模式中的最优恢复模式.

赤泥与猪粪配施对水稻抗氧化酶系统及镉吸收效果的影响

采用田间试验研究镉污染稻田土壤赤泥与猪粪配施对水稻抗氧化酶系统及镉吸收效果的影响。结果表明,稻谷产量在一定赤泥/猪粪比施用量范围内增加,但超过一定施用量后反而有所下降。早、晚稻水稻株高、有效穗、结实率和千粒重的变化趋势与稻谷产量的变化趋势基本一致;随着赤泥/猪粪比的增加,早、晚稻土壤有效态Cd含量逐渐降低。赤泥与猪粪配施可维持叶片中超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的较高生理活性,降低丙二醛(MDA)含量,从而改善细胞内活性氧产生与清除之间的平衡关系。随着赤泥/猪粪比的增大,水稻糙米中镉含量逐渐减少。赤泥与猪粪配施对重金属Cd污染土壤的改良效应,存在一个最适配比(早稻,1.125 0;晚稻,0.625 0)的问题。

赤泥使用量对Cd污染稻田水稻生长的影响和修复机理

研究赤泥对中轻度Cd污染的酸性潮泥田稻谷产量和Cd污染修复机理的影响。结果表明,稻谷产量随赤泥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势。早稻以施4 500 kg/hm2赤泥的产量最高,晚稻以施3 000 kg/hm2赤泥的产量最高,分别比不施赤泥增加了11.36%和8.30%;稻草产量与稻谷产量不同,随赤泥施用量的增加而下降。水稻生长各时期土壤pH值和土壤阳离子交换量随赤泥施用量的增加均有不同程度的提高,施用赤泥不仅能在短时间内提高土壤pH值,还具有持续性。赤泥因其呈碱性可提高土壤pH值,而土壤pH值升高将使大量易溶性Cd向难溶态转化,pH值升高是导致土壤Cd活性降低最直接的原因。施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少是土壤pH值升高与土壤吸附能力增强共同作用的结果。水稻糙米中Cd的质量分数随赤泥施用量的增加而降低。与不施赤泥对照处理相比,早稻施赤泥RM-1、RM-2、RM-3、RM-4和RM-5处理糙米中Cd的质量分数分别降低了10.34%、31.03%、34.48%、41.38%和64.5%,晚稻糙米Cd质量分数分别降低了14.29%、32.14%、35.71%、39.29%和46.43%。其主要原因是施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少。

三峡工程对洞庭湖湿地植被演替的影响

三峡工程运行后,洞庭湖的水文环境发生了很大改变,进而影响到湿地植被组成和群落演替。本文以洞庭湖湿地植被区系组成、植被分布格局及演替规律为基础,从水位年内和年间变化、极端高洪水位及其持续时间、泥沙淤积速率等三个方面,论述了三峡工程对洞庭湖湿地植被演替的影响,并指出今后应加强湿地植被生态过程及功能、湿地植被演替的调控机理研究,同时重视洞庭湖自身的地质演化。

淮河流域(河南段)水生植物分布特征及成因

为了解淮河流域内水生植物特征及分布成因,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对淮河流域(河南段)水生植物的组成、水体和土壤环境特征及两者间相关性进行了分析。结果表明:流域内共有水生植物51种,其中挺水植物种类最多,共计28种,占物种总数的54.9%;沉水植物12种,浮叶植物10种,两者共占物种数的43.1%;漂浮植物仅有浮萍1种。主要群落类型共14种,其中沉水植物5种,挺水植物6种,浮叶植物3种。群落间各环境因子变异较大,其中以水体铵态氮、硝态氮、总氮、总磷、可溶性磷等变化最显著。典范对应分析(CCA)结果表明,水体环境因子如总磷、可溶性磷酸盐、铵态氮和溶解氧是决定该区域水生植物分布的关键环境因子。

澧水河口区与目平湖心区的基本生态特征

通过对澧水入湖口至目平湖的样带调查,系统研究了河口区和湖心区的水体、土壤和生物学等基本生态特征及其相关关系。结果表明:(1)水流速度从河口区至湖心区几乎呈直线下降,水深是河口区大而湖心区小,其它指标如透明度和水体营养含量(硝氮、氨氮、总氮、总磷)维持在一范围内波动的趋势。(2)湖心区土壤具有较高的有机质、氮和磷含量,而河口区(壶口)的有机质、氮和磷含量相对较低。(3)河口区不适合水生植物生长,而湖心区是植物生长繁殖的主要区域,具有较高的物种丰度、生物量和多样性指数。(4)湖心区的水文和土壤环境(如适当水流和水深,肥沃的土壤)为水生植物的生长提供了良好的条件,而河口区因水流速度太大、土壤相对贫瘠等是沉水植物无法生存和发展的主要原因。相关分析进一步表明,河口区和湖心区的水体理化特征、土壤理化特征和生物学特征存在相互作用和相互影响,而水流速度是调控生态特征变化的决定性或关键因子。

洞庭湖四种优势湿地植物茎、叶通气组织的比较研究

对通气组织的解剖观察有助于了解湿地植物的生长、分布及对不同生境的适应。采用石蜡切片技术,在光学显微镜下对洞庭湖湿地沿水位高程梯度分布的4种优势植物——荻Miscanthus sacchariflorus、水蓼Polygonum hydropiper、红穗苔草Carex argyi、虉草Phalaris arundinacea的茎和叶解剖结构进行了比较研究。结果表明:茎通气组织的形成部位主要在皮层、维管束和髓腔,其中髓腔所占比例最大(>77%)。茎通气组织大小为:水蓼(57.8%)>红穗苔草(45.5%)≥虉草(41.7%)≥荻(37.8%)。4种湿地植物的叶均在叶肉组织和(或)维管束内形成通气组织,如荻、虉草的形成部位是维管束,水蓼的是叶肉组织,而红穗苔草在叶肉组织和维管束内均可以形成,但以叶肉组织中为主,占99%。红穗苔草叶通气组织最发达,为33.8%,其它3种植物相对不发达,仅为0.13%～1.68%。除虉草外,其它3种植物通气组织大小与其分布位置具有很好的一致性。可见,湿地植物通气组织与其分布有较好的相关性。

火烧对洞庭湖湿地荻(Miscanthus sacchariflorus)和苔草(Carex brevicuspis)群落土壤性质的影响

火烧作为调控因子,对植物群落结构和生态系统功能具有重要影响,但在湖泊湿地中研究较少.通过野外调查取样与实验室分析,探讨火烧对洞庭湖湿地主要群落类型——荻(Miscanthus sacchariflorus)和苔草(Carex brevicuspis)土壤化学性质的影响.结果表明:火烧后,苔草群落土壤硝态氮含量显著减少64.6%,有机质含量增加26.3%;而荻群落土壤与之相反,硝态氮含量增加186.9%,有机质含量减少22.9%.火烧后,苔草群落的全氮、铵态氮、全碳和全磷含量均显著增加,分别增加了75.4%、36.3%、102.7%和76.9%,而荻群落土壤与对照组间无显著差异.总体上,火烧对荻群落土壤养分影响不大,可作为芦苇场的一种管理方式,但火烧促进苔草群落土壤养分释放,有助于苔草群落提前萌芽和生长,并引起牲畜牧食增加.

获得克氏渗透率常规方法的简化

由于气体“滑动效应”影响，低渗透碳酸盐岩气测渗透率在应用于气藏条件时，需用Ｋｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇ方法进行校正，目前常用的方法为“四点回归”法。文中通过对克氏渗透率影响因素的研究，并结合川东石炭系储层实际资料，提出了只需“一点”气体视渗透率确定克氏渗透率的方法，用此法能得到与“四点回归”法相同的克氏渗透率。