基于Morris和Sobol法的茶园地上部生物量与氮磷流失模拟敏感性分析

[目的]揭示土壤、地形和作物参数对DNDC模型模拟的茶园地上部生物量与氮磷流失量的影响程度,识别各模型输出的最敏感参数,为模型的率定提供指导方案。[方法]基于天目湖流域茶园径流小区数据和DNDC模型,应用定性的Morris法和定量的Sobol法对模拟的茶园地上部生物量、氮磷流失量(包括氮磷淋失量和含氮气体排放量)和水分渗漏量进行敏感性分析,评估了各个模型输出结果的敏感参数,并借助蒙特卡洛方法量化模型输出的不确定性。[结果]对地上部生物量产生最主要影响的参数为成熟作物中籽粒占总生物量之比;对氮淋失量产生最主要影响的参数为土壤黏粒含量;对磷淋失量产生最主要影响的参数为土壤容重;对水分渗漏量产生最主要影响的参数为坡度;对N_(2)O排放量产生最主要影响的参数为初始土壤有机碳含量;对NO排放量和对NH3排放量产生最主要影响的参数为土壤pH。各输出结果中,磷淋失量的不确定性最大,变异系数为43.84%;水分渗漏量的不确定性最小,变异系数为2.36%。Morris法和Sobol法相比,Morris法优在方便省时,Sobol法优在准确全面,两种方法得到的参数敏感度排序总相关性为0.86,具有一定可替代性。[结论]在率定模型之前,先应用Morris法确定敏感参数的范围,再应用Sobol法精确量化,从而快速准确地筛选出模型敏感参数。在此基础上,固定非敏感参数,先重点校正敏感作物参数,再校正敏感土壤参数。本研究可为DNDC模型参数的本地化提供科学支撑,提高该模型对天目湖流域茶园生态系统的模拟精度和效率。

天目湖流域茶园不同施肥水平与方式对茶叶品质和土壤氮磷淋失浓度的影响

[目的]出于对天目湖流域水环境保护的需要,揭示施肥对茶叶品质和土壤氮磷淋失的影响机制,遴选流域内茶园最佳施肥模式,进而为天目湖流域面源污染治理提供理论支撑。[方法]基于长期定位试验,考虑了两种施肥方式(传统复合肥CF和优化缓释肥OF),并设置了CF/OF 1(214.73,74.26 kg/hm^(2)),CF/OF_(2)(245.40,84.86 kg/hm^(2)),CF/OF 3(306.75,106.08 kg/hm^(2))和CF/OF_(4)(368.10,127.30 kg/hm^(2))4个氮磷施用水平,以探讨其对天目湖茶园土壤氮磷淋失浓度和茶叶品质的影响。[结果]在同等施肥水平下,相较于CF处理,基于OF的茶园土壤溶解性总氮、硝态氮、溶解性总磷和正磷酸盐淋失浓度分别减少40.22%~82.31%,44.86%~62.39%,26.67%~96.36%和20.00%~97.29%;不同施肥水平和方式对茶叶水浸出物含量的影响很小(变化范围47.4%~48.7%),但对茶叶酚氨比的影响显著,其中2022年春茶以CF_(4)最低(2.52),其次为CF 1(2.71)和OF 1(2.76)。[结论]综合考虑茶叶品质和土壤氮磷淋失浓度等因素,采用OF 1施肥模式可在确保研究区茶叶品质不降低的条件下有效减少土壤的氮磷淋失。

天目湖沙河流域近20年土地利用变化对叶绿素浓度的影响

天目湖沙河流域集饮用、灌溉、旅游、渔业等多种功能为一体,对区域生态安全保障起到至关重要的作用。针对该区域保护与开发并存的实际需求与压力,为研究区域富营养化程度及人类活动对库区主要水环境因子的综合影响,以2001、2011、2021年3个时段卫星遥感影像与叶绿素a浓度监测值为基础数据进行相关研究:①研究时间段内天目湖流域均处于中富营养状态;②根据遥感影像将天目湖流域内的土地类型分为水体、林地、草地、耕地、建筑用地、裸地,其中耕地面积受人类活动的影响增长83%;③分析了各土地利用面积与库区水质目标管理核心指标叶绿素浓度变化的相关性。结果表明:叶绿素a浓度与水体、林地、建筑用地、耕地面积成正相关,与草地、裸地面积成负相关,其中建筑用地、耕地面积与叶绿素浓度的相关系数分别为0.536和0.773,均在一定程度上影响着库区水环境状态。研究结论从流域尺度表明了沙河流域土地利用与水环境保护存在密切联系,可为实施库区系统规划和保护提供重要参考。

太湖流域水库型水源地硅藻水华发生特征及对策分析

基于溧阳市天目湖沙河水库2009—2014年的硅藻群落结构及水质调查,以及宜兴横山水库等硅藻水华期藻类和水质调查数据,分析了太湖流域水库中硅藻水华群落结构特征及受气温、水位、营养盐等环境条件的影响.结果表明,太湖流域硅藻水华的主要发生期为5—7月,快速生长期发生在气温为16-26℃期间,当气温超过26℃时,硅藻的生物量开始下降.硅藻的优势属包括针杆藻、曲壳藻、小环藻和颗粒直链藻.其中沙河水库和横山水库中针杆藻是主要危害,其生物量主导了硅藻总生物量.大溪水库有时以针杆藻为主,有时以颗粒直链藻为主.当总氮浓度低于1.0 mg/L的Ⅲ类水上限时,水体氮浓度能大大限制硅藻生物量,当总磷浓度低于0.025 mg/L的Ⅱ类水上限时,也可能对硅藻生物量产生限制.高于此营养水平,硅藻水华的严重程度主要受气温、降雨等因素影响.研究表明,对于处于中营养水平的太湖流域水库而言,硅藻生物量既受气温、降雨、水位等气象水文条件的控制,又受氮、磷、硅等营养盐供给的影响.硅藻水华的防控既要关注气候和气象条件,也要尽量削减氮、磷营养盐入湖通量,维持较低营养盐水平是确保硅藻水华不形成危害的关键.

不同营养水平湖泊浮游植物吸收和比吸收系数变化特征

利用太湖和博斯腾湖8月份、天目湖6 8月份的采样数据,开展不同营养状态下浮游植物吸收和比吸收系数的变化规律研究,并探讨其影响因素.利用综合营养指数法,太湖8月42个采样点中20个点为重度富营养,标记为太湖TⅠ,22个点为中度富营养,标记为太湖TⅡ,天目湖夏季、博斯腾湖8月的富营养水平分别为轻度富营养和中营养.440 nm处浮游植物吸收系数aph(440)按照营养水平从高到低由重度富营养到中营养分别为1.02±0.51、0.69±0.40、0.78±0.24和0.20±0.04 m-1,相应地675 nm处浮游植物吸收系数aph(675)分别为0.59±0.32、0.38±0.23、0.41±0.13和0.08±0.02 m-1.统计检验显示,重、中度富营养的太湖以及轻度富营养的天目湖浮游植物吸收系数显著高于中营养的博斯腾湖.440 nm处浮游植物比吸收系数a*ph(440)分别为0.013±0.006、0.012±0.004、0.038±0.008和0.051±0.013 m2/mg Chl.a.统计检验显示,重度、中度富营养的太湖浮游植物比吸收系数显著小于轻度富营养的天目湖,而天目湖浮游植物比吸收系数又显著小于中营养的博斯腾湖.另由400～700 nm浮游植物的光谱曲线可以明显看出不同营养状态浮游植物吸收系数的变化情况,表现为:重度富营养太湖TⅠ>轻度富营养的天目湖>中度富营养的太湖TⅡ>中营养的博斯腾湖.太湖和天目湖属于富营养化湖泊,浮游植物吸收系数明显高于中营养的博斯腾湖,这充分反映了随营养程度增加,浮游植物吸收逐渐增加.天目湖浮游植物略高于太湖TⅡ是因为太湖非藻类悬浮颗粒物含量高,所以吸收系数偏小.比吸收系数的变化情况与吸收系数的变化情况恰好相反,随着营养程度的增加依次递减.随营养程度增加浮游植物吸收逐渐增加是由于水体营养盐增加促进浮游植物生长,浮游植物生物量逐渐增加所致,而比吸收系数逐渐降低则由于色素包裹效应所致.

2001-2002年天目湖(沙河水库)浮游植物的生态学研究

2001年6月～2002年5月。对天目湖进行的浮游植物周年调查表明，天目湖共有浮游植物7门75属，其中年平均丰度为5026．20×10^4个／L。以蓝藻为主，占总丰度的54．45％；而年平均生物量为（15．364±9．103）mg／L，其中硅藻居首位，为6．634mg／L。占浮游植物年平均生物量的43．18％；其周年变化是丰度和生物量最高值均出现在5月，丰度在5月和9月出现2个峰值，而生物量则在5、7、10月出现3个峰值。浮游植物丰度从大坝处1#点到河流入湖口的9#、10#点变化不明显但略有增加，而生物量则呈明显增加。通过对水温、透明度、营养盐与浮游植物丰度和生物量的线性回归分析发现。浮游植物丰度、生物量与水温、TP存在显著的正相关，而与N／P比、透明度存在显著性负相关，与TN相关性不是很明显。

太湖上游水源保护区生态补偿支付意愿问卷调查——以天目湖流域为例

在天目湖流域建立生态补偿机制,形成上游生态保护激励机制,对于太湖流域水环境改善有着极为重要的作用.本文通过问卷调查的方式,首先,调查了解天目湖流域居民对环境保护和生态补偿的认知状况,得出天目湖流域居民环境保护意识很强,生态补偿需求旺盛.其次,对居民和旅游者的生态补偿支付意愿进行了解.最后,对最大支付意愿公式进行改进,在原有水费反哺的基础上结合了旅游者门票反哺的最大支付意愿,算出天目湖流域生态补偿总额为12924.08万元.同时生态补偿不仅仅是物质或货币的补偿,更重要的是从国家与省市层面上对天目湖这一重要生态功能区给予一定的政策倾斜.

应用物种敏感性分布法分析太湖及天目湖水体的生态风险

采用物种敏感性分布法(SSDs法),应用水生生物急性和慢性毒性数据计算了31种污染物在水中和其中疏水物质在沉积物中的预测无效应浓度(PNECwater和PNECsed),通过收集以往报道的16种污染物在太湖和天目湖的环境浓度,用商值法求得物质的风险商并进行排序.结果发现:蒽、菲、萘、荧蒽、阿特拉津和马拉硫磷在太湖的梅梁湾和五里湖具有很大的生态风险;毒死蜱、三丁基锡氧化物和环己锡虽无环境浓度报道但很有可能具有风险.

太湖上游低山丘陵地区不同用地类型氮、磷收支平衡特征

不同用地类型的土壤氮、磷收支平衡决定了氮、磷在土壤的富集,进一步影响氮、磷的流失强度,分析该过程有助于揭示不同用地类型对区域的环境效应.以位于太湖上游低山丘陵地区的天目湖流域为研究区,采用农户调查问卷、土壤和植被生物量实验分析、文献调研和氮、磷表观平衡模型的方法,选择研究区的茶园、水田、马尾松林和竹林四种典型用地类型,系统分析了氮、磷的输入要素,包括肥料输入、大气沉降、秸秆返田/枯枝落叶、生物固氮、人畜排泄物返田,以及输出要素,包括植物生长吸收、氨挥发、反硝化,并比较不同用地类型氮、磷收支特征.在此基础上进一步与土壤表层氮、磷含量比较,揭示太湖流域上游丘陵山区主要用地类型的水环境效应.研究结果显示:土壤氮、磷盈余量大小顺序为茶园>水田>马尾松林>竹林,分别是648.6、248.9、115.5、53.6 kgN/(hm2.a)和319.9、29.7、1.2和-3.4 kgP/(hm2.a);氮、磷利用效率以竹林最高,茶园的氮、磷利用效率均最低,仅为15.0%和3.1%;土壤氮盈余量与表层氮含量未能呈现出一致的关系,土壤磷盈余量与表层磷含量比较类似,并由此得出竹林比马尾松林更有利于水环境保护,而茶园对水环境的不利影响超过水田.

基于景观生态学的天目湖湿地公园规划

通过野外调查和利用1∶1000、1∶10000地形图作GIS判读分析,以景观生态学原理为指导,对天目湖湿地公园进行规划。在将天目湖湿地划分成平坦开阔区、岛山、浅冲和廊道4类斑块基础上,以保护和利用湿地资源,发挥廊道的生态功能,突出绿斑、蓝带、开敞空间的整合为规划控制思路,对规划出的水生花卉园、湖滨生态园、平桥河生态廊道、芦苇园、林岛园、"双龙"入湖生态景观带以及生态产业和生态人居园7类用地布局作了描述。

太湖流域典型湖泊表层沉积物中多环芳烃污染特征

持久性有机污染物引起的水质安全性问题日益受到广泛的关注,为了全面了解太湖流域湖泊沉积物中多环芳烃的污染特征,在太湖流域选择典型湖泊天目湖和太湖梅梁湾分别采集7个表层沉积物(0～2cm)样品,利用GC/MS分析了样品中16种优控多环芳烃(PAHs)。结果表明,天目湖表层沉积物中16种优控PAHs总量介于287.50～713.93ng·g-(1干质量),太湖梅梁湾表层沉积物中PAHs总量介于1690.72～5033.70ng·g-(1干质量),空间分布特征受周边区域内点源污染和河流输入污染物影响。天目湖表层沉积物TOC浓度与PAHs总量相关性比太湖梅梁湾显著。利用特征化合物指数对PAHs的来源进行判别,天目湖表层沉积物中PAHs主要来源是木材、煤燃烧,而太湖梅梁湾表层沉积物中PAHs主要来自石油、木材和煤燃烧混合来源。基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准,太湖梅梁湾表层沉积物中PAHs生态风险远高于天目湖,但总体生态风险较低。

天目湖流域土地利用的动态变化及其景观响应

采用遥感、地理信息系统及景观分析的方法研究了天目湖流域1984年、1995年、2000年、2004年4个时段土地利用／覆盖变化及其景观响应。结果表明：20年来天目湖流域土地利用变化的阶段特征明显，2000-2004年这一时段的土地利用变化最为剧烈，共有14．75％的土地类型发生了变化，年均变化率为3．68％，且近期开发的空间范围广、强度大；各种景观指数对土地利用／土地覆盖变化呈明显的时空响应；迎湖地区景观格局指数的变化最为剧烈，背湖地区较为平缓；人湖河流流域的景观指数空间分异较为明显，下游地区变化较大，而其上游相对较小；土地利用变化剧烈的时段与近几年水质恶化的趋势相呼应。

太湖上游丘陵区典型水塘反硝化潜力变化特征及其影响因素

水塘是连接上游集水坡地和下游水体的重要水文通道,也是氮素发生生物地球反应的重要场所.作为氮素高效去除的首要机制,水塘的反硝化脱氮潜力及其影响因素亟待揭示.本研究选择太湖上游丘陵区天目湖流域4类(茶园塘、村塘、养殖塘、林塘)共14个典型水塘为研究区,分别监测了其夏、秋季水质和沉积物变化特征,并利用膜进样质谱法(MIMS)直接测定水塘水体中溶存的反硝化产物N浓度.结果发现,14个水塘上覆水中N过饱和浓度在1.36~28.35μmol/L之间,平均值为(8.23±6.04)μmol/L,夏季和秋季N过饱和浓度分别为(8.81±4.08)和(7.64±7.46)μmol/L,夏季高于秋季,不同类型水塘N2过饱和浓度大小顺序为:茶园塘>村塘>养殖塘>林塘;结合水气交换通量模型估算了反硝化潜力,14个水塘的反硝化速率均值为(4.75±3.27)mmol/(m^(2)·d),反硝化速率大小顺序为:茶园塘>村塘>养殖塘>林塘.相关分析结果表明,反硝化作用与水体中硝态氮浓度呈显著正相关,与溶解氧浓度呈显著负相关;反硝化作用同样与沉积物中硝态氮含量呈显著正相关,与容重呈负相关,说明水塘反硝化作用同时受上覆水中硝态氮、溶解氧以及沉积物容重等理化性质共同调节.进一步通过与传统的反硝化测算方法对比验证,发现采用膜进样质谱法并结合水气交换通量模型来估算水体反硝化潜力具有可行性,同时操作简便、所需样品少、测定速度快,适用于淹水环境反硝化作用的测定.

天目湖流域茶园非点源污染多尺度模拟

为定量评估茶园开发非点源污染产出对流域水环境的影响,本研究利用遥感手段揭示天目湖流域2000—2019年土地利用的时空变化特征,解析土地利用的数量结构和空间格局,并集成SWAT模型与APEX模型构建基于“源-汇”的一系列要素和过程的多尺度集成模拟方法。天目湖流域土地利用变化分析结果显示,规模化开发茶园后,该地呈现水源涵养区茶园集中成片、水库周边茶园向上游持续蔓延的特征。APEX-SWAT集成模型在天目湖流域取得了较好的模拟精度,模拟结果表明:规模化茶园开发后,茶园用地类型对天目湖流域的氮磷负荷贡献持续上升,至2019年,茶园总氮产出贡献超出其他土地利用类型成为第一贡献者,总磷产出仅次于耕地成为第二贡献者,洙漕河流域和平桥河流域成为两大重点氮磷产出的茶园聚集区。针对茶园的施肥削减、过滤带设置和退茶还林3种减污措施的情景模拟结果显示,退茶还林措施的氮磷削减效果最佳,其次为10 m过滤带设置,最后为20%施肥量削减。研究建议根据当地实际情况与经济效益,将水源涵养区高氮磷流失的茶园区转换为林地,并结合过滤带设置与避免雨前施肥等措施,实现丘陵山区茶园开发影响下的水源地水生态保护调控。

江苏天目湖表层沉积物中多环芳烃污染特征与来源

区别于长江三角洲地区众多的大型天然浅水湖泊，江苏天目湖是一个较深的水库型湖泊，也是重要的城乡生活及工农业水源地之一。为了解天目湖表层沉积物中多环芳烃（PAHs）污染状况，2006年在天日湖全湖采集7个点位的表层沉积物样品，利用GC／MS分析了16种优控PAHs。结果表明：天目湖表层沉积物中16种优控PAHs总量介于287．50～713．93ng／g（干重），平均值为458．52ng／g；在空间分布上，北部受污染程度高于南部，主要是北部旅游业快速发展导致污染物排放的影响；沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈显著相关；利用特征化合物指数对PAHs的来源进行判别，指示天目湖表层沉积物中PAHs的主要来源是木材、煤的不完全燃烧。与不同地区水体沉积物PAHs含量对比表明，天目湖PAHs污染处于一个低至中等程度。基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准，仅有1个样点芴浓度超过风险效应低值，但远小于毒性风险效应中值，因此沉积物中多环芳烃的生态风险较小。然而天目湖表层沉积物中的PAHs的污染程度已超过南水北调东线所经过的南四湖，而且天目湖湖水较深，湖水交换周期比较长，其PAHS污染应引起重视，需制定切实措施保护江苏“最后一泓净水”。

江苏天目湖休闲生态旅游景区品牌建设发展对策探讨

天目湖旅游度假区为首批国家AAAA级景区,是江苏著名的旅游度假胜地。天目湖休闲生态旅游景区品牌建设已经取得了较好的成果,但在品牌建设过程中也出现了不足,有必要对此进行分析和探讨,并提出相应的解决对策。

基于自媒体的旅游景区营销策略研究——以常州天目湖景区为例

在分析天目湖网络营销尤其是自媒体营销影响旅游者态度以及购买决策的背景下,设计了天目湖景区自媒体营销对旅游者决策影响调查问卷。通过问卷调查,分析了到访天目湖景区游客的基本出游特征,自媒体营销对游客出游影响的程度,旨在为天目湖景区进一步开展自媒体营销提供参考。

天目湖景区旅游服务质量满意度调查研究

景区旅游服务质量满意度是景区长远发展的软实力和竞争的关键因素。本文通过天目湖景区服务质量满意度调查分析,找出满意度存在的问题,提出提升天目湖旅游景区服务质量满意度的对策和建议,以促进天目湖景区的深度发展。

天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响

水文过程在湖泊和湿地形成、发育、演替甚至消亡过程中起重要作用，探讨天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响有利于天目湖的保护和利用。利用1960—2001年实测的水文和气象资料，研究了天目湖的水文特征及其变化。42a来，天目湖区的降水量略有增加，蒸发量逐渐减少，入湖水量不断增多，水位明显上升。采用吴淞高程对典型枯水年、平水年和丰水年天目湖湿地出露情况进行了分析，结果表明，枯水年17m高程以下，平水年19m以下，丰水年21m以下为湿地，湿地面积在不同水分状况年份差别较大。水位上升引起的湿地面积增加丰富了湿地生态系统生物多样性。天目湖水文特征变化对湖泊水质有一定影响，一方面，由于径流量增加，入湖水携带了更多外界的污染物使湖泊污染加剧；另一方面，入湖水量增加和水位上升又会稀释湖中的污染物浓度。近年来天目湖水质总体上呈下降趋势。根据天目湖水文特征的变化和湖泊生态环境状况，提出了建立湿地公园、退渔还湖，调整湖泊水位等湿地管理和湖泊水质改善对策。

1995-2015年天目湖流域湿地景观格局演变分析

在遥感和GIS技术的支持下,以天目湖流域多时序TM遥感数据与土地利用数据为基础,并运用景观格局指数对天目湖流域1995-2015年的湿地景观格局的动态变化进行定量分析。结果表明:1)天目湖流域湿地以水库、水田为主导景观类型;2)近20a间天目湖流域自然湿地面积减少了62.45%,其中滩涂面积缩减最为剧烈;人工湿地减少了5.34%,但除水田面积逐年减少外,其他人工湿地都有不同程度增加,尤其是水库湿地增加明显;3)20a间湿地斑块个数(NP)逐年增加,平均斑块面积(AREA-MN)逐年下降;景观蔓延度指数(CONTAG)呈先下降后增长的趋势,景观多样性指数(SHDI)和景观均匀度指数(SHEI)呈先增长后下降的趋势,表明湿地景观破碎度加剧,其中自然湿地景观破坏程度较大,分布趋于分散;4)湿地与建设用地动态转换频繁,突出地表现在建设占用滩涂、水田,以及湖泊或河流湿地转换为水库、人工河道或养殖区域。分析认为建设用地和耕地的扩增、人工水利设施的建设及政府相关政策的导向等是湿地动态变化的主要原因。研究结果可为天目湖流域湿地资源的保护规划提供数据支持和理论参考。