近现代沉积物中分子生物标志物对生态环境演变的记录

近年来,生物标志物技术是全球变化研究中最热门的研究手段之一.本文以水体沉积物为研究载体,总结了正构烷烃、脂肪酸及碳同位素技术在生态环境演变研究中的应用,着重叙述了在有机质输入源的识别、植被类型的重建以及古气候的反演等方面的研究动态.以滇池以南小流域为研究靶区开展应用研究,结果表明生物标志物技术可以进行退化小流域百年尺度的生态环境演变研究.沉积物中生物标志物的研究丰富了生态环境演变预测研究.

江苏兴化DS浅孔沉积物地球化学元素与粒度所揭示的古环境意义

选择位于东亚季风典型区的苏北盆地沉降中心附近湖沼沉积为研究对象,进行了AMS14C、粒度、地球化学元素的综合分析。分析表明,末次冰消期以来苏北盆地古气候经历了冷干、暖湿、温湿、冷暖波动剧烈、暖湿的变化过程。苏北盆地DS钻孔沉积物所揭示的气候变化与贵州董歌洞石笋氧同位素数据和格陵兰冰芯数据所揭示的气候变化总体变化趋势大体一致,但在一些细部上还是存在着差异,较好的响应了区域环境和全球气候变化。

江苏省主要入海河口水质评价与分析

采集江苏省沿海30处主要入海河口断面水样,分析TN、NH3-N、TP、pH值等污染指标,分别利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对水质现状进行评价和分析,以确定污染程度和主要污染物。结果表明:江苏省90%的入海河口断面水质无法满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水标准,其中63%的断面为轻度污染,27%的断面为中度污染,主要污染物为TN和TP。

洪泽湖生态环境调查与改善对策研究

1999-2004年对洪泽湖的生态环境状况进行了调查,并对主要的水质理化指标进行了测定。结果发现：洪泽湖由于水位变化大,生态环境不稳定;湖面萎缩,环境承载能力降低;污染较严重,水体富营养化;灾害频发,水环境恶化;生物多样性减少,湿地退化,湖泊生态系统结构退化,功能失调等。针对上述问题提出了相应的措施。

塔里木盆地南缘古遗址的分布特征及其与环境演变和人类活动的关系

通过考古发掘资料、零星的历史记载资料和环境变迁研究成果的综合研究表明,塔里木盆地南缘的古人类遗址分布在时空上具有自身独特的特征：在时间上有相对集中于某一时期的特征,塔里木盆地南缘的古城废弃主要集中在4-5、7-8、11和13世纪四个时期;在空间上具有逐步向山前地带退缩的趋势。另外,古城集中废弃的时间与气候的暖干突变和战争高峰期有着很好的耦合关系,这可能揭示气候的暖干突变和频繁的战争是造成古城废弃的直接原因;4-5世纪古城废弃的主要原因可能是气候的暖干突变;7-8世纪古城废弃的主要原因可能是西突厥贵族暴乱、以及吐蕃不断侵犯南疆地区;11世纪古城废弃的主要原因可能是气候的暖干突变和长时间的宗教战争;13世纪古城废弃的主要原因可能是海都、都哇叛乱对南疆地区的侵扰。另外,一些不合理的人类生产活动行为造成生态环境的恶化对这些古城的废弃也有着一定的影响。

盐城海滨湿地景观变化的生态环境效应分析

运用GIS和RS技术,通过对1987-2007年盐城海滨湿地景观变化进行比较,分析其景观变化及生态环境响应。结果表明:(1)盐城海滨湿地景观受人为干扰强度增大,景观破碎化明显。1987-2007年平均斑块面积由753.910hm2下降到124.470hm2;平均分维数由1.036降到1.027。(2)海滨湿地生态环境响应主要表现为:盐城海滨湿地是围垦的重点,自然湿地面积大量丧失,"九五"和"十五"期间围垦面积近全市湿地面积的1/3;丹顶鹤等栖息物种生境面临威胁,生物多样性下降,2000年以来丹顶鹤越冬种群数量呈波动下降;湿地生态系统退化,海滨湿地水环境、土壤环境面临威胁。

自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据1987年、1997年、2007年3个时相的景观资料,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下湿地景观格局的变化差异。结果表明:(1)人工管理区,景观斑块平均面积由205.31 hm2降至55.60 hm2,景观多样性指数1.4284降低到1.2928,优势度从0.3634上升到0.7766,表明景观破碎化明显,景观多样性呈降低趋势,优势度则呈上升趋势。景观变化的结果导致景观带状特征变弱,镶嵌性特征十分明显;1987—1997年期间,景观格局空间演变表现为从陆地向海洋的单向演替;而1997—2007年,景观演替呈现多向性特征。(2)自然湿地区,景观优势度呈下降趋势,从0.4844下降到0.3164;而景观多样性呈上升趋势,其指数从0.9019上升到1.4754。景观带状格局发育更加明显,各景观带宽趋于均匀,并且景观从陆地向海洋呈单向演替特征。(3)影响海滨湿地景观格局演变的驱动因素是:自然湿地区主要受海洋潮汐作用影响,其主要自然过程如地貌过程和植物群落演替过程等呈连续性变化,从而导致景观演变呈带状连续性发展;人工管理区主要受人为管理影响,人为管理往往使生态过程的连续性发生突变,从而使景观演变呈多向性特征。

互花米草扩张对江苏海滨湿地大型底栖动物的影响

2008年6月在苏北海滨湿地盐城珍禽国家级自然保护区内选取了3个典型断面8个样点,分析了大型底栖动物的种类、密度、生物量、多样性指数及均匀度指数等群落特征。本研究共采集到底栖动物21种,其中软体动物12种,占物种总数的57.1%;甲壳动物6种,占物种总数28.6%;环节动物2种,占物种总数9.5%;鱼类1种,占物种总数4.8%。结果显示:在光滩生境中,软体动物多以托氏昌螺(Umbonium thomasi)、泥螺(Bullacta exarata)及四角蛤蜊(Mactra veneriformis)为优势种,豆形拳蟹(Philyra pisum)亦有一定的数量。随着米草群落的侵入,软体动物中的尖锥拟蟹守螺(Cerithidea lar-gillierti)与环节动物中双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)则逐渐变成优势种。新生互花米草(Spartina alterniflora)群落提高了大型底栖动物的物种数量和丰富度,但随着时间的推移及米草的生长,米草群落中的底栖动物的物种数及多样性都会下降。可见,研究米草入侵对海滨湿地大型底栖动物群落的影响,除了调查方法及时空因素外,还应考虑到研究样地互花米草入侵时间的长短。

江苏潮滩湿地不同生境互花米草形态与生物量分配特征

通过对江苏潮滩湿地不同生境互花米草(Spartina alterniflora)种群生境特征、形态与生物量分配特征的分析,研究籽实成熟期互花米草形态与生物量分配特征及其影响因素。结果表明:(1)江苏潮滩湿地自海向陆不同生境间互花米草单株地上生物量、各形态指标、叶生物量比、繁殖分配Ⅰ和繁殖分配Ⅱ差异均显著(P<0.05),且与形态指标及其他生物量分配指标相比,繁殖分配的变异系数最大。(2)互花米草发生地米草生长时间最长,各形态指标(除种子数外)及单株地上生物量均最高;定居时间为1 a的米草各形态指标及单株地上生物量均最低。互花米草单株地上生物量及各形态指标分别与种群定居时间之间均呈正相关关系,其中单株地上生物量、茎长、叶长、叶宽、茎直径和种子数与种群定居时间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关。(3)互花米草各形态指标(除种子数外)与土壤有机质、土壤总氮间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关,土壤有机质与总氮是引起互花米草形态特征差异的重要因素。(4)互花米草各生物量分配指标与种群定居时间及土壤环境因子间在大多数情况下相关不显著,在特定的生境中互花米草特殊的生物量分配特征可能是其适应并成功入侵江苏潮滩湿地不同生境的重要原因之一。

苏北盆地浅钻沉积物磁化率与粒度记录的末次冰消期以来的环境变化

通过对苏北盆地YZ浅钻沉积物磁化率和粒度指标的分析,揭示了区域气候环境的变化过程和特征。研究结果表明,16.7～13.5cal kaBP气候相对温暖湿润;13.5～11.2cal kaBP为一个较为显著的冷干期;11.2～1.1cal kaBP为一整体气候相对稳定期,以温暖湿润为特征;另外,还记录到了多次的气候波动事件,其中较为显著的为YD事件和发生于3.0cal kaBP的气候事件。研究结果与中国西南贵州董歌洞石笋和格陵兰GRIP冰芯等记录有着较好的对比,但在细节上存在着一定的差异,这反映了研究区的气候环境变化具有自身的区域性特征,同时也反应了与全球气候变化的一致性。

基于CA-MARKOV模型的江苏沿海土地利用变化情景分析

以江苏沿海为例,基于2000年、2005年、2010年TM影像解译数据,分析了江苏沿海土地利用类型的动态变化,结合转移矩阵和CA-Markov模型,设定了自然发展趋势、生态环境保护管理和城市规划与区域发展3种不同的情景进行模拟预测。结果表明:(1)2000—2010年耕地、草地、林地面积有所减少,其他面积有所增加,2005—2010年城乡居民用地增加1 341.45km^2,耕地减少1 147.65km^2,城镇化发展速度较快,建设用地占用大量生态用地。(2)自然发展趋势情景与生态保护情景相比,林地、草地的面积变化不大,仅城乡居民用地面积多出583.68km^2,说明该情景既保护生态环境也保证城乡发展;生态保护情景下城乡居民用地面积10年间仅增长684.78km^2,说明该情景下生态环境虽然得到保护,但也限制了该区域城镇化发展;城市规划与区域发展情景下城乡居民用地比2010年增加3 963.35km^2,而耕地、林地和草地面积大幅度减少,说明过分强调城市的发展,不仅会导致耕地面积大幅减小,威胁粮食安全,也会对当地的生态系统带来巨大的危害。通过对不同情景的模拟,可为区域土地规划、生态保护以及可持续发展提供决策依据。

常熟市昆承湖水质时空变异特征和环境压力分析

采用综合指数法对近年来昆承湖水质变化趋势进行了分析,用模糊数学综合评价法对该湖2005年水质进行评价,用等级聚类法进一步分析了其水质的空间差异,用TSIM方法分析了昆承湖富营养化状况。结果表明:1998—2004年间,昆承湖污染总体上呈加重趋势,2003年污染最严重,在各污染因子中,氮污染负荷最大;昆承湖为Ⅴ类水或劣Ⅴ类水体;由于陆源污染差异和围网养殖的影响,湖区污染程度北湖>湖西区>南湖区;昆承湖TSIM>70,呈现较严重富营养化。并分析了昆承湖所承受的巨大环境压力。

基于水文地貌分类的滨海湿地生态功能评价——以盐城滨海湿地为例

盐城滨海湿地生态功能的空间差异对该区的保护/开发具有重要的指导意义,水文地貌分类为生态功能的评价提供了良好的前提条件。根据盐城滨海湿地2006-2007年Alos遥感影像数据制作湿地景观图,同时通过DEM和水文水动力条件图,借助Arcgis9.2的空间分析功能确定水文地貌单元(HGMU)。在此基础上,利用实地调查数据和湿地景观数据对不同水文地貌单元的湿地生态功能进行评价。结果表明:(1)盐城海滨湿地包括7类水文地貌单元(HGMU),不同HGMU生态系统类型差异较大;(2)同种HGMU生态功能基本处于同一等级,不同HGMU的生态功能差异明显;(3)盐城海滨湿地不同HGMU单元生态功能由大到小排序为:淡水双向-冲积区(河口)、海水天双向-泥粉砂带、海水月双向-泥滩带、海水年双向-草滩带、淡水单向-冲积区、淡水单向-海积区和淡水单向-冲积海积区。其中,河口湿地、淤泥质滩涂和草滩带湿地在维护盐城海滨湿地生态功能中具有重要地位。

湖泊沉积物中正构烷烃和碳同位素的分布特征及其环境意义

正构烷烃碳分子及碳同位素的分布特征在环境领域的应用是目前全球变化研究的热点问题之一.本文以湖泊沉积物为研究载体,综述了国内外利用正构烷烃及碳同位素技术在湖泊及其流域内生物源的识别、植被类型的判断及古植被、古气候的恢复和重建等方面的研究进展.并且以石臼湖流域为例,探讨了运用该技术指示湖泊及其周围流域近现代气候与环境变化的可行性.结果表明:(1)石臼湖沉积物中正构烷烃化合物主要分布在nC23～nC31,呈现明显的奇偶优势;(2)从底层至表层,沉积物中高碳数正构烷烃的相对含量有逐渐减少的趋势,而低碳数正构烷烃含量逐渐增加.据此可以初步推断,近百年来石臼湖流域内的陆生高等植被呈现出相对退化的趋势,而菌藻类和其他水生植物则相对增多,水体富营养化问题逐渐突显,生态环境不断恶化.

西溪湿地公园湿地植物群落及其与水环境质量的关系

对西溪湿地公园33个随机选取的有植被覆盖的水塘进行湿地植物群落调查,监测分析包括9个无植被覆盖水塘在内共计42个水塘的水环境状况,以湿地植被覆盖度分级为基础,揭示其与水环境质量之间的关系。结果表明,调查区域内湿地植物共计16种,分属13科16属,且物种丰富度较低;当湿地植被覆盖度维持在低水平（1%~20%）或中等水平（〉40%~60%）时,水质也可以维持在一个较好的水平,而高湿地植被覆盖度并不利于维持较好的水质;对具有相同植被覆盖水平（约40%）的常见湿地植物群落类型与水环境之间关系进行分析发现,可将这些湿地植物群落划分为3种类型：第1类包括黄花鸢尾（Iris tectorum）＋水花生（Alternanthera philoxeroides）和芦竹（Arundo donax）＋水花生,其水体CODMn、TN、TP、NH3-N、Chl-a值处于最高水平,说明水环境处于相对较差状态;第2类包括水花生、野茭白（Zizania latifolia）＋水花生、再力花（Thalia dealbata）＋水花生,其水环境状态处于中等水平;第3类为芦苇（Phragmites australis）＋水花生,其水环境处于较好状态。建议恢复芦苇等本地种植被,并将湿地植被的盖度控制在一个较低或者中等水平,以利于维持良好的水质。

苏北盆地XH1钻孔中更新世以来的彩度指标记录及其气候环境变化

苏北盆地是我国西部内陆与东部海洋之间的过渡地区,该地区的气候演变历史对揭示东亚季风的时空变化有着重要意义。对苏北盆地XH1钻孔中更新世以来沉积物的彩度指标Ca*b*的研究表明,Ca*b*对降水的变化反应敏感,可以用来指示东亚夏季风强度和气候暖湿程度的变化。结合磁化率、有机碳和孢粉指标,揭示苏北盆地中更新世以来经历了9个明显的气候冷暖干湿变化旋回,并且可以和深海氧同位素记录、黄土记录进行良好的对比,同时在某些阶段和长期演变趋势上又具有鲜明的区域特征。总体上,从中更新世中期开始苏北盆地变得越来越冷干,气候冷暖波动幅度增大,最后4个冰期旋回尤为醒目。

小三江平原湿地东方白鹳(Ciconia boyciana)生境丧失的生态后果

采用生境套娃方法反映水禽——东方白鹳生境需求的层级系统基础上,利用GIS技术建立定量化分析模型,深入探讨了小三江平原生境丧失对东方白鹳生境空间分布的影响。结果显示:与初始状态1954年相比,东方白鹳繁殖生境丧失了81.9%,平均斑块面积缩小了88%;同时,生境面积的丧失是伴随生境破碎化过程发生的。1983之后生境破碎化明显加剧,到2005年生境连通度显著降低,生境处于高度破碎化状态。研究表明,生境丧失对东方白鹳繁殖生境的影响不仅取决于关键生境要素的变化,生境空间异质性改变更为重要。

人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据2000年、2006年、2011年3个时相的ETM+影像,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下互花米草沼泽景观变化的差异。结果表明:(1)人工管理区,2000—2011年,互花米草沼泽面积由272hm2增加到781hm2;平均分维数呈下降的趋势,聚合度指数呈上升的趋势,表明互花米草沼泽在空间上趋于聚集,在形状上趋于规则;从互花米草沼泽增长速率看,2000—2011年,呈现先快后慢的特征。在景观空间演变上,互花米草沼泽的平均宽度从598.679m增加到1719.002m,表现出向海陆两个方向扩张的特征。(2)自然湿地区,2000—2011年互花米草沼泽面积由2023hm2增加到3974hm2;平均分维数和聚合度指数呈先上升后下降的趋势;米草沼泽增长稳定,年增长约160—180 hm2/a,单位长度岸线年增长面积约为15hm.2km-.1a-1左右;比较发现,自然湿地区互花米草沼泽的增长速度高于人工管理区的增长速度。在景观空间演变上,互花米草沼泽平均宽度从1625.586m增加到3193.317m,2000—2006年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006—2011年表现出向海陆两个方向扩张的性质。(3)在自然条件下互花米草沼泽扩张受到气候、地貌过程、水文过程、植被类型及种间竞争的影响,表现出明显的带状特征。在人工管理下,通过建设拦水堤坝等,阻止了潮汐作用下海水的扩散能力,生态过程发生改变,致使生态系统类型向淡水湿地方向演变,抑制了互花米草沼泽的扩张,表现出一定的镶嵌格局。

固城湖春季水环境因子空间变异及其原因探讨

在现场采样数据的基础上,运用Arc GIS的地统计学组件分析了固城湖春季水环境因子空间变异规律,并从污染源分布、水生植物密度差异方面探讨了水环境因子空间变异产生的原因。结果表明:(1)变异函数选择球状模型和高斯模型拟合水环境因子的变差曲线,从预测误差判断,拟合效果很好,因此,固城湖水环境因子的空间分布图比较真实地反映了固城湖水环境现状;(2)固城湖TN、NH4+-N基本上呈现从南到北逐渐升高的趋势,TN、NH4+-N、SD的空间变异主要是由人类活动引起,水草对TN、NH4+-N的吸收作用、SD的改善作用不明显;(3)大湖区TP基本上呈现从中西部向东逐渐升高的趋势,与大湖区水草密度的变化趋势相反;水草密度越大(大湖中南部)pH越高,而水草密度越小(航道、湖东部)pH越小;(4)中南部湖区围网的全部拆除、港口河上游生活污水减少,都使得中南部湖区水质得到改善。

基于土地转移矩阵的生态服务功能研究——以南京市仙林新市区为例

以南京市仙林新市区为例,运用土地转移矩阵方法分析土地利用变化,并采用专家打分法和层次分析法对生态服务功能进行分类评价,对其结果进行空间化表达,分析土地利用变化对生态服务功能的影响。结果表明:(1)2003—2013年仙林新市区耕地和水体面积大量减少,而建设用地、密集型草地和裸地面积大量增加。土地利用类型变化主要体现在耕地、水体向建设用地、密集型草地和裸地的转移。(2)区域生态服务功能整体降低,但生态服务功能改变程度具有空间异质性,西北部和中部的大部分区域生态服务功能降低程度高,而东南部小部分区域降低程度低。(3)耕地、有林地和水体向建设用地的转移是造成生态服务功能降低的主要原因,其作用程度达到70%以上。