吉林省湿地调蓄洪水功能价值动态评估

【目的】动态评估吉林省的湿地调蓄洪水功能价值,为吉林省的湿地安全及湿地环境管理提供理论支撑。【方法】通过机会成本法对吉林省2013、2017年的湿地调蓄洪水功能价值进行对比和评估,分析不同类型湿地及各市的湿地调蓄洪水功能价值变化。【结果】2013和2017年吉林省湿地调蓄洪水功能的总价值分别为2910.10亿元和2685.49亿元,受湿地面积降低的影响,2017年比2013年减少了224.61亿元,对应减少比例为7.72%。在吉林省各市中,湿地调蓄洪水功能价值增加最大的为吉林市(157.47亿元),降低最大的为松原市(−218.77亿元)。虽有部分城市的洪水调蓄功能价值上涨,但吉林省湿地调蓄洪水功能价值整体呈下降状态,而且各市的湿地调蓄洪水功能价值的单位面积(每公顷湿地面积)和人均拥有量均有所变化。在各湿地类型的调蓄洪水功能价值中,沼泽湿地由2013年的510.97亿元增加至2017年的777.60亿元,是唯一增加的湿地类型,而人工湿地、河流湿地和湖泊湿地这3种湿地类型均有所下降。【结论】相比2013年,2017年吉林省的湿地调蓄洪水功能价值整体呈下降趋势,各市和各类湿地的单位面积和人均的湿地调蓄洪水功能价值有明显的地域差异。

喷播基质对边坡修复效果的影响分析

客土喷播绿化技术是修复裸露破碎山体常用的技术手段之一,喷播基质作为该技术的核心,对于边坡恢复效果起着关键的作用。本文以山东省烟台市万华化学边坡复绿项目为依托,以实际工程应用中是否添加复合肥或者海洋微生物菌剂设计了对照组、添加复合肥组、添加海洋微生物菌剂3种类型的喷播基质开展喷播试验,通过野外调查和室内实验,分析喷播两年后土壤和植被状况,探究喷播基质对边坡修复效果的影响。结果发现:1)添加复合肥或者海洋微生物菌剂的样地中具有更高的土壤养分含量。2)添加海洋微生物菌剂和复合肥样地的土壤质量指数分别较不添加复合肥的基质提高了24%、44%(基于全数据集),25%、59%(基于最小数据集)。全数据集中,有机质对土壤质量的影响最大,土壤质量指数分布在0.018~0.18。最小数据集中,总氮对土壤质量的影响最大,土壤质量指数分布在0.02~0.12。3)通过熵权-TOPSIS评价法,得出添加海洋微生物菌剂的基质具有更好的修复效果,其次是添加复合肥,最后则是对照组。该研究结果表明,喷播基质中添加复合肥或者海洋微生物菌剂可以提高土壤质量,促进植物生长,提升边坡修复效果,并且海洋微生物菌剂具有更好的提升效果。

基于高光谱数据的互花米草叶片功能性状反演

互花米草成功入侵的关键是其生长繁殖能力以及对环境的适应能力,叶片含水率、相对叶绿素含量、碳氮比、总氮、总磷以及比叶面积等叶片功能性状反应的是互花米草对资源的利用能力以及环境的适应能力。以江苏盐城滨海湿地为研究对象,进行互花米草叶片功能性状与高光谱数据的关系研究。通过对原始光谱数据以及一阶微分转换光谱数据进行主成分分析提取新的主成分变量作为自变量分别建立不同性状的逐步回归、BP神经网络、支持向量机、随机森林4种预测模型,通过比较构建模型的R2以及RMSE选择最优模型,进而基于相关性分析得到的敏感波段构建最优模型,验证其准确性和适用性。研究结果发现:(1)一阶微分数据的建模效果优于原始光谱数据;(2)通过对不同功能性状的预测建模,发现4种模型的预测效果排序为:随机森林>支持向量机>BP神经网络>逐步回归,其中随机森林模型的准确性高、稳定性强,明显优于其他3种模型,而逐步回归模型的效果最差,不适用于互花米草叶片功能性状的高光谱建模;(3)通过对相关性分析得到的敏感波段建立随机森林模型,建模R2均大于0.90,验证R2介于0.73—0.95之间,进一步证实了随机森林模型的准确性和稳定性。研究结果表明,高光谱数据可以作为快速监测互花米草生长状况的有力手段,而随机森林模型可以作为高精度模型实现对互花米草不同叶片功能性状的估测。

江苏盐城滨海湿地优势植物功能性状分析

植物功能性状研究在生态系统演替以及生态系统对环境变化的响应中具有重要意义。分析江苏盐城滨海湿地优势植物密度、植株高度、叶面积指数、叶片长宽比、单叶重、叶绿素含量、茎粗、单位面积生物量功能性状,结果表明:不同植物的功能性状存在着显著差异,其中,碱蓬植株密度最大,荻最小;芦苇植株高度最高,碱蓬最低;荻叶面积指数最大,互花米草叶面积指数与白茅、芦苇的相近;互花米草叶绿素含量最高,白茅最低;苔草叶片长宽比最大,芦苇最小;互花米草茎粗最大,苔草茎粗最小;互花米草单位面积生物量最大,苔草最小。通过Pearson相关性分析表明,绝大部分植物在适应环境的过程中,其功能性状之间具有较强的相关性。

盐城滨海湿地土壤多环芳烃分布特征及影响因素

多环芳烃(PAHs)是一类具有致癌、致畸和致突变作用的环境污染物,研究盐城滨海湿地土壤中PAHs的分布特征、来源以及环境因子对其分布的影响,可揭示盐城滨海湿地的污染现状,并为PAHs污染区域修复提供理论依据,进而为我国滨海湿地的生态修复与保护提供科学参考。2019年8月,分别采集研究区域内4种优势植被(互花米草Spartina alterniflora、海三稜藨草Scirpus×mariqueter、白茅Imperata cylindrica和盐地碱蓬Suaeda salsa)覆盖下的表层土壤(0—20 cm)样本21个,并测定PAHs的质量分数。结果显示,(1)盐城滨海湿地土壤中16种多环芳烃(Σ_(16)PAHs)的检出率为100%,质量分数范围为227—884 ng·g^(−1),均值为479 ng·g^(−1),其中7种致癌多环芳烃(Σ_(7)PAHs)质量分数范围为79.8—553 ng·g^(−1),均值为286 ng·g^(−1)。研究区内21个点位中,有4个点位处于中度污染水平,其余点位均为轻度污染。不同植被覆盖下土壤中4种PAHs单体质量分数及总质量分数存在显著差异。(2)采用特征比值法和主成分分析法对研究区内土壤PAHs来源进行解析发现,PAHs主要来源于燃烧过程。(3)针对环境因素和PAHs的相关性分析得出,萘(Nap)、芴(Flu)和䓛(Chr)与土壤含水率(SWC)呈显著正相关关系(P<0.05);Chr和二苯并[a,h]蒽(DahA)与土壤有机质(SOM)呈极显著正相关关系(P<0.01);苊烯(Acy)与土壤粘粒呈显著正相关关系(P<0.05)。通过偏相关性分析发现,剔除土壤粒径这一因素后,SOM和SWC与PAHs的相关性显著减弱。剔除植被密度(VD)或土壤pH的影响后,减轻了SOM与PAHs关系的显著程度,而增加了SWC与PAHs的相关性。

基于高光谱的辽河口盐地碱蓬生态化学计量特征反演研究

通过植物反射光谱信息反演植物体内营养元素含量可以实现快速监测湿地植物状态。以辽河口湿地盐地碱蓬(Suaeda salsa)为研究对象,基于冠层高光谱数据选择随机森林(RF)、支持向量机回归(SVR)、反向传播神经网络(BPNN)3种机器模型建模反演碳、氮、磷元素含量以及生态化学计量特征,并通过一阶微分(FD)、相关性分析提取敏感波段、主成分分析等方法提高反演模型的精度。结果表明,一阶微分处理可以明显提升高光谱信息对元素和生态化学计量特征的敏感度,对建模精度也有一定提升;测试集交叉验证结果与建模集反演结果对比得出BPNN建模时出现过度拟合现象,SVR模型在两次反演中精度最差,RF模型反演效果最为稳定、精度最高。研究结果可为湿地植物元素及生态化学计量特征反演提供依据。