Spatial Distribution and Fluorescence Properties of Soil Dissolved Organic Carbon Across a Riparian Buffer Wetland in Chongming Island,China

The migration of soil dissolved organic carbon(DOC) from terrestrial to aquatic environments has important impacts on the adjacent water quality and the transport of organic and inorganic contaminants.However,few studies have investigated the sources and properties of DOC in riparian zones.A total of 34 soil samples were collected across four riparian buffer zones(Zones A-D) on Chongming Island,China.The vertical distributions of soil organic carbon(SOC) and DOC,fluorescence excitation-emission matrix(EEM) spectra of DOC and the optical indices,including fluorescence index(FI),index of recent autochthonous contribution(BIX),and humification index(HIX),were measured across the riparian environment to investigate the sources and fluorescence properties of DOC.The results showed that SOC stored in the surface soil(0-30 cm) accounted for 40%of the total soil profile SOC.The DOC accumulated in Zones A-C,which accounted for 5%of the SOC.The fluorescence EEM spectra of DOC showed that DOC contained humic-like and protein-like substances,which were mainly derived from recent plant debris by microbes.A large amount of humic-like substances were sorbed to minerals in the surface soil(0-30 cm).In addition,the riparian topography and soil physico-chemical properties(pH,EC and moisture) dictated the transformation and transport of DOC.The results suggested that EEMs could reveal the source of DOC in riparian soil systems,and that optical indices were complementary tools that revealed the characteristics of soil DOC and provided supplemental evidence about DOC sources.

缓冲带植被模式对河岸土壤稳定性的影响

通过10年辽河保护区河岸植被缓冲带工程实施,研究了河岸带不同植被模式对于河岸土壤团聚体组成、结构、土壤稳定性、抗蚀性的影响。结果表明,河岸土壤粒径组成为砂粒质量分数为58%~68%,粉粒质量分数为30%~40%。土壤有机质质量分数为12.0~28.1 g·kg^(-1),与植被种植前相比,灌草、乔草缓冲带河岸土壤有机质含量明显增加。相比于干筛法,湿筛后水稳性团聚体的主要粒径组成为0.25~0.50 mm,占比14%~25%,粒级直径>0.5 mm土壤水稳性团聚体占比明显下降,而粒级直径为0.25~0.50 mm的土壤水稳性团聚体占比明显增加。杞柳缓冲带和水蜡缓冲带土壤结构、团聚体稳定性和抗蚀性高于其他植被带。

河岸缓冲带植被配置对径流水中磷的截留效果

[目的]研究不同配置缓冲带对径流水中磷素截留效果的影响,为选择适宜太湖河岸缓冲带和有效治理富营养化提供参考。[方法]以7块大小为20 m×40 m的太湖人工林河岸缓冲带为研究对象,比较不同宽度(15、30、40 m)、不同植被类型(‘南林95’杨、中山杉林、‘南林95’杨-中山杉混交林)、不同林分密度(400、1000、1600株·hm^(−2))的河岸缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果的差异。[结果](1)冬季缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的拦截效果明显优于春季缓冲带;缓冲带对径流水中可溶性磷的截留率显著高于总磷。(2)不同的河岸缓冲带对宽度的需求不同。对于中山杉林、混交林、400和1000株·hm^(−2)的杨树林而言,15 m宽的河岸缓冲带基本能满足截磷需求;1600株·hm^(−2)的杨树林需要40 m以上的河岸缓冲带宽度才能满足对磷的截留要求(3)对于中山杉林和杨树林缓冲带而言,林分密度为400株·hm^(−2)的缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果最好。(4)中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留效果优于中山杉-杨树混交林和杨树林缓冲带,中山杉可作为太湖流域河岸缓冲带构建的首选植物。[结论]15 m宽400株·hm^(−2)的中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留能达到最大效果。

河岸植被缓冲带生态功能调控技术思考

河岸植被缓冲带的生态功能提升是“十四五”流域水生态环境保护修复的主要工作内容。对我国目前河岸植被缓冲带所面临的主要问题进行剖析,提出了关于河岸植被缓冲带生态功能调控技术的一些思考。河岸植被缓冲带目前面临着一些共性问题,但针对具体的流域或河流的不同区段,亟须解决的问题又有所不同,提出在生态功能调控过程中,应遵循“问题分析、空间布局、范围确定、措施选择、维护管理”的技术思路,本着“尊重自然”的原则,坚持系统治理理念,采取适应不同流域的河岸植被缓冲带生态功能提升技术。

滨岸缓冲带对面源污染物的净化效果研究

选择百慕大、白花三叶草、高羊茅三种土著植被和2%、3%、4%、5%4个不同坡度构建了缓冲带现场试验基地,开展面源污染防治试验。结果表明,滨岸缓冲带能有效截留径流水中的悬浮物质和降解渗流水中的氮、磷营养物质;植被和坡度的不同对缓冲带污染物净化效果影响显著,19 m长2%坡度缓冲带悬浮物截留率比5%坡度高14%,19 m长百慕大缓冲带悬浮物截留率比高羊茅高11%;进水浓度在10 mg/L以内时,2%坡度百慕大试验带渗流出水TN浓度低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类水标准;进水浓度在0.6 mg/L左右时,百慕大、白花三叶草、高羊茅和2%、3%、4%试验带渗流出水TP浓度均低于GB3838-2002Ⅲ类水标准;计算出缓冲带最佳宽度,2%坡度试验带比5%坡度试验带节约8.6 m,百慕大试验带比高羊茅试验带节约4.3 m。

河湖滨岸缓冲带净污机理及适宜宽度研究进展

在分析河湖滨岸缓冲带结构特征和定义的基础上,从3个方面阐述河湖滨岸缓冲带净化农业非点源污染物的机理:(1)降低地表径流速度,过滤和拦截颗粒态污染物;(2)植物吸收、土壤吸附溶解态的污染物;(3)促进氮的反硝化作用。论述了河湖滨岸缓冲带适宜宽度的研究进展,认为在我国仅仅从环境的角度对适宜宽度进行研究还远远不够,需要从环境、经济和社会等角度对河湖滨岸缓冲带的适宜宽度进行综合研究。探讨了河湖滨岸植被缓冲带净污机理需要进一步研究的突出问题。

河岸带对陆地水体氮素输入的截流转化作用

氮素是陆地水体的重要污染物之一,相邻高地土壤中的氮素经非点源途径通过河岸带进入水体.河岸带是高地和水体之间的过渡带,健康的河岸带系统能够通过物理的、生物的和生物化学的过程,实现对氮素的截留转化.本文系统地介绍了氮素进入陆地水体的主要途径和河岸带对陆地水体氮素污染物截留转化的机制,并从河岸带水文过程、土壤特征、植被状况、人为活动等方面,论述了影响河岸带氮素截留转化作用的因素;在此基础上,对目前河岸带研究中存在的问题进行了讨论,并对我国开展河岸带的研究提出了建议.

滨岸缓冲带植物群落优化配置试验研究

选择上海地区常见土著植被,设置草、灌、乔不同配置模式,构建了上海市青浦区东风港滨岸缓冲带试验基地,以开展不同植物群落配置方式下滨岸缓冲带面源污染防治和土壤抗侵蚀能力的现场试验。结果表明,草皮缓冲带截留径流污染物能力最强,12m长的百慕大试验带对固体悬浮物(SS)的截留率达到70%左右,对径流水中TN、TP净化效果也基本达到20%以上;草皮和乔木组合栽种能显著提高缓冲带对径流水中SS、N、P等污染物质的净化效果,并能有效防止裸露地表因受径流冲刷而造成的水土流失;草皮根系有助于提高浅层土壤抗侵蚀能力,在0—20cm土层,百慕大样地土壤平均抗剪切强度最高,为98.28kPa;灌木和乔木则对提高较深层土壤抗侵蚀能力效果较好,在20—55cm土层,杞柳和女贞样地土壤平均抗剪切强度分别为103.10和122.08kPa,而百慕大样地则仅为77.88kPa;草、灌、乔的合理配置能有效提高滨岸缓冲带的面源污染防治和土壤抗侵蚀能力。

退化滨水景观带植物群落生态修复技术研究进展

滨水带是重要的生态交错带,物质、养分和能量流动速率高,具有较高的生态、经济和美学价值。近年来,由于缺乏科学合理的生态规划意识,我国滨水带多被建成近直立人工护岸,加之自然、人为干扰力度的加强,滨水岸线生境破坏,生物群落丧失,滨水带退化,水岸生态环境日趋恶化。通过对滨水带生态景观功能分析,研究滨水带退化原因与机理,系统归纳了国内外退化滨水景观带植物群落生态修复相关技术的研究现状,深入探讨了生境恢复、生物廊道恢复、景观格局美化和水岸生态系统结构与功能优化等方面的研究内容,并提出今后滨水带生态修复技术研究方向,以及基于生态学、景观学、水力学、土力学、生物学、经济学等多学科背景的滨水景观带植物群落定量分析、配置方法。最后指出,滨水景观带植物群落生态修复技术研究需进一步分析我国水岸生态系统退化机理、细化滨水深槽-浅滩序列、量化滨水植被配置宽度与生物多样性关系、深化稳定化长效管理技术等,为我国退化滨水生态景观带植物群落生态修复集成技术的研究与实践提供参考,以全面有效的提高生态环境质量。

河岸带不同植被类型及宽度对污染物去除效果的影响

以太湖流域东战备河自然河道为对象，比较分析了4种植被类型及3m和6m宽度河岸带分别对TN、NH4-N、TP和COD等4种面源污染物去除效果的影响。结果表明，不同植被类型对污染物的去除率受季节和污染物种类变化的影响。灌草植被河岸带对面源污染物的去除率在全年内均较高，草本植被对污染物去除率在夏秋季最高而冬季最低，乔灌草植被的去除率高于乔草。不同河岸带宽度对污染物去除率的影响随季节、污染物类型和植被类型而变化，表现为冬季大于夏季，TN大于TP，乔草大于灌草。总体来看，现行条件下4种植被除了对TN的去除率较低，全年仅为20％-40％外，对NH4＋-N、TP和COD的去除率分别达到了20％-70％、50％～90％和40％-80％，去除效果显著。

河岸植被缓冲带与河岸带管理

河岸带是水陆交错带的一种景观表现形式 ,即岸边陆地上同河水发生作用的植被区域 ,是介于河溪和高地植被之间的生态过渡带 .目前 ,河岸带的保护和管理日益为人们所关注 ,并成为自然资源经营及管理中不可缺少的部分 .本文对国外河岸带管理有关的研究和实践进行了总结 ,对河岸带管理的目标、作用、一般途径、面临的问题以及将来发展趋势进行了讨论 ,并详细介绍了USDA FS的河岸植被缓冲带系统 .文章最后指出 ,有必要在国内尽快开展河岸带管理的研究和实践 .

洱海西部雨季地表径流氮磷污染特征及受土地利用类型的影响

云南高原平坝区地表径流是湖泊氮、磷的主要来源之一.为研究高原平坝区雨季地表径流氮、磷污染特征及受土地利用类型的影响,调查了洱海西部平坝区雨季的径流氮、磷形态特征,并结合遥感影像空间分析与SPSS等统计分析,从汇水区尺度和缓冲区尺度上研究土地利用类型与地表径流水质的关系.结果表明:(1)研究区雨季地表径流氮、磷质量浓度较高,ρ(TP)为0. 16～0. 77 mg/L,且以DIP (溶解性无机磷)为主(63. 01%);ρ(TN)为1. 75～14. 86 mg/L,且以NO_3^--N为主(78. 15%).(2)汇水区尺度上城镇用地对ρ(TP)影响突出.环湖农村居民点对ρ(NH4+-N)影响突出,耕地中的高施肥种植区对ρ(TN)、ρ(NO_3^--N)影响突出;(3)在缓冲区500、1 000和2 000 m尺度下,随缓冲区距离增加,土地利用类型对地表径流水质的影响减小.研究显示,城镇用地与高施肥种植区对洱海西部雨季地表径流氮、磷质量浓度影响最大,土地利用类型随缓冲区距离增加对水质的影响逐渐减小.

河岸缓冲带对氮磷的截留转化及其生态恢复研究进展

河岸缓冲带是河岸生态系统的重要组成部分,对农业非点源污染物起到有效的截留转化作用。对河岸缓冲带的定义、生态结构特性和功能,河岸缓冲带对氮和磷的截留转化作用以及河岸缓冲带的生态修复现状进行了综合评述。结果表明:草地和森林类型河岸缓冲带均能有效地控制氮和磷向水体中迁移;河岸缓冲带的宽度、水文特征、土壤性质、季节变化以及人为活动等是影响其截留效率的因素;加强退化河岸缓冲带的恢复重建工程,可以保证河岸生态系统的健康。针对目前研究中的不足,提出今后的研究方向,认为应进行长期的大尺度的野外实践研究,并从生态学的角度出发,建立合理的河岸缓冲带健康指标,为退化河岸缓冲带恢复重建提供科学依据。

流域水环境管理保护线与控制线及其规划方法

社会经济的发展以及公众环境意识的不断提高,对水质及水环境的要求不断提升,水资源及其环境问题已成为制约我国社会经济可持续发展的瓶颈因素。但在水体保护和管理方面,一直以来缺乏适当的方法或者规范来确定明确的范围与界线,因而难以对水体进行有效的保护和管理。提出流域水环境管理保护线和控制线的概念,与城市蓝线类似,是对流域内江、河、湖、库、渠和湿地等地表水体进行严格保护和控制的地域界线,但在流域水环境综合管理的基础上拓展了其内涵,强调以流域为单元。保护线宽度较小,线内设计植被带,类似于河岸植被缓冲带的概念,对水体及水环境起着缓冲及保护的关键作用;控制线范围较宽,其作用主要在于控制区域内的土地利用及社会经济活动科学有序进行,在社会经济发展的同时不以牺牲水环境为代价。综合考虑流域内生态环境、社会安全、经济发展等因素,结合岸线控制、河岸缓冲带等内容探讨了流域内水环境管理保护线和控制线确定的方法,并以鄱阳湖流域为对象进行了案例研究,取得了较好的结果。表明本文提出的概念和相关规划方法可有效指导流域水环境保护的实践工作,并为各类规划和政策的制定提供科学参考。

滨岸缓冲带在河道生态修复中的应用研究

近年来国外在滨岸缓冲带植被的结构、功能和管理研究方面开展了许多研究,国内也越来越重视相关研究。文章概述了滨岸缓冲带的功能、构建原理和国内外的一些应用情况;重点介绍了上海青浦区华新镇境内东风港滨岸缓冲带示范工程,分析了滨岸缓冲带在河道坡岸生态修复中的应用效果。研究表明,滨岸缓冲带具有改善生物栖息地环境质量、稳定坡岸、修复河道生态环境等功能,适合在各类岸坡的生态修复中广泛运用。

浑太河上游流域河岸缓冲区景观格局对水质的影响

以浑太河上游流域31个采样点上游水系为中心,生成5种尺度的河岸缓冲区,采用Fragstats软件计算类型水平和景观水平上的8个景观指数。分别从景观数量组成和景观空间格局2个方面,采用空间分析、相关分析和冗余分析等方法,识别不同宽度河岸缓冲区景观格局与水质的相关关系。结果表明:景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质具有不同的效应。300 m宽度河岸缓冲区景观格局具有最大的水质空间分异解释能力,可解释48.5%的水质变异。对于50和100 m宽度河岸缓冲区,景观数量组成指标较景观空间格局指标对水质空间分异的解释能力强,景观数量组成指标分别解释水质空间分异的16%和18%,景观空间格局指标分别解释水质空间分异的11%和6%。其中,旱地的解释能力最强,分别为13%和12%,因为≤100 m宽度河岸缓冲区内旱地是优势景观类型。对于300、500和1 000 m宽度河岸缓冲区,景观空间格局指标较景观数量组成指标对水质空间分异的解释能力强,景观空间格局指标可分别解释水质空间分异的25%、20%和23%,景观数量组成指标分别解释水质空间分异的10%、11.3%和14.3%。当缓冲区宽度≥300 m时,景观空间格局指标对水质的解释能力随缓冲区宽度的增加而逐渐增强,解释能力显著的景观空间格局指标包括景观尺度上的斑块密度、蔓延度指数、多样性指数和均匀性指数以及类型水平上的林地破碎度指数。

东江河岸缓冲带景观格局变化对水体恢复的影响

以1998年,2006年的TM遥感影像数据为基础,利用地理系统软件Arc GIS对东江主干边缘做10km的缓冲区。以Fragstats为工具,利用景观指数从类型水平和景观水平上,分析河岸带景观格局变化。重点分析了各景观相关要素及景观整体对水体恢复的影响。结果表明:经过8a的变迁,东江水体斑块面积占河岸带景观面积的比例增加,水体连通性加强,破碎化程度有所下降,体现了在景观格局上流域水体有一定的恢复成效。河岸带区域中植被斑块面积增加,表明植被覆盖率增大,会有助于流域的水土保持;区域中耕地斑块面积在整个河岸带中的比例降低,对水体水质的污染会有减缓作用;整个河岸带景观破碎化程度有所下降,空间连通性相对增加。以上3种因素都会对水体的恢复起到促进作用。河岸带地区城市化水平加剧,这可以从建成地斑块面积增加,形状更加规则等景观格局特征看出,反映了人类干扰还在增强,无疑会对水体恢复造成不利影响。综合分析东江河岸缓冲带景观格局变化可以看出,东江河岸带水体恢复有一定成效,但是恢复的力度还有待加强,特别要注重植被质量的优化,改善植被的空间配置结构和种类搭配。城市规划中对建成地的选择要考虑河岸带的特殊性。水体的恢复要在景观水平上采取恢复措施,注重多因子的协调整合,改善流域尺度的景观格局配置。

河岸带生态系统管理研究概念框架及其关键问题

河岸带生态系统作为河流-陆地生态系统的生态过渡区,具有一系列的环境、社会和经济功能加以考虑。加强河岸带生态系统的资源、生态、环境管理,已成为流域生态学、生态系统生态学等学科研究的重要问题之一。在对国内外河岸带生态系统管理研究进展进行综述的基础上,从生态系统管理的角度出发,结合河岸带生态系统特征,界定了河岸带生态系统管理的概念及其要素。提出了河岸带生态系统管理的概念框架,主要从范围界定、问题诊断、目标设定、综合评价、管理策略、监测评估和反馈调整7个方面展开具体研究。识别出河岸带生态系统管理中的4个关键问题:①研究尺度问题;②河岸带管理宽度问题;③协调生态价值冲突问题;④国内河岸带生态系统管理问题,并对其进行了详细阐述,以期为国内开展相关研究提供参考。

北京北护城河河岸带的温湿度调节效应

以北京北护城河为例,探讨具有不同结构的河岸带对温湿度的调节效应。于2011年5—10月,根据河岸带在宽度、坡度、植物种类、植被覆盖度、距路距离和距路高度等结构指标上的差异,沿南北两岸各选取4类河岸带,并在与河岸带垂直的道路两侧分别设置相应的紧邻不同城市土地利用类型的对照区。在每月下旬的晴天或多云天,从8:00到18:00,对南北8类河岸带及其对照区的气温和相对湿度进行连续10 h的观测。t检验分析表明,与对照区相比,河岸带具有明显的温湿度调节效应,能有效地改善人体的舒适度。各类河岸带的气温极显著低于对照区,而相对湿度极显著高于对照区;河岸带的日气温和日相对湿度变化较对照区和缓,且存在季节差异,河岸带在春秋季表现出更明显的温湿度日极值调节效应。各类河岸带与其对照区在温湿指数上也存在显著差异:对照区在夏季均会使人体感到很不适,而河岸带南岸在6月和8月可有效地提高人体的舒适度,北岸在8月也可改善舒适度。同时,不同类型河岸带的温湿度调节效应也存在差异:南岸对温湿度的调节效应强于北岸,北岸气温显著高于南岸,而相对湿度显著低于南岸。差异显著性的多重比较表明,南北不同类型河岸带之间在温湿度上的差异随季节而异:5月和10月的差异较显著,但6—9月的差异不显著,这些与植被覆盖度、乔木密度、冠层结构、河岸带宽度、距路距离,以及周边土地利用方式有关。研究的结果可作为城市河岸带生态服务功能评价的一部分,并可为城市河岸带的建设、修复和管理提供依据。

基于层次分析法的河湖滨岸缓冲带宽度适宜性评价

在分析河湖滨岸缓冲带宽度确定影响因素的基础上,构建湖滨岸缓冲带宽度适宜性评价指标体系。以南京牛首山河河滨缓冲带为例,运用层次分析法确定各层次评价指标的权重。最后运用距离指数-层次分析综合法对其宽度的适宜性进行评价。结果表明,牛首山河河滨缓冲带的宽度是适宜的。