生态堆岛技术在剑湖湿地生态修复中的应用研究

生态堆岛可解决消化入湖口泥沙淤积,具有投资少、占地小、无二次污染、泥沙处理率高等优点。通过研究生态堆岛平面布置、堆岛面积、水域面积、岛屿驳岸坡比、除沙效果等,确定生态堆岛的关键技术因子。研究表明:生态堆岛平面布置各岛长轴与主水流方向交角不宜大于60°,且堆岛区域的水域面积应大于总面积的50%;生态堆岛的驳岸边坡系数与堆岛的占地面积、水域面积、填筑方量有关,经计算分析确定生态堆岛土质驳岸边坡系数为2.5;经过监测与检验:堆岛区域植被恢复显著、水环境质量较好,生态堆岛技术可为湖泊湿地修复、科学除沙提供参考。

云南剑湖自然保护区湿地维管植物多样性特征及其成因

基于2003年和2019年多次调查数据,对云南剑湖省级自然保护区湿地维管植物的多样性进行研究,湿地植物依据国家林业局颁布的标准和相关文献的划分确定。结果表明:剑湖湿地区域分布湿地维管植物34科83属129种,可划分为12个分布区类型和12个变型,温带种比例最高,计97种,占保护区湿地维管植物总数的75.19%;中国特有种13种,占保护区湿地维管植物总数的10.08%,其中云南特有种4种,占保护区湿地维管植物总数的3.10%。按生活型分类统计得到湿生植物92种、沉水植物19种、挺水植物9种、漂浮植物5种、浮叶植物4种。湿地植被分布有湿生植物型、挺水植物型、漂浮植物型、浮叶植物型和沉水植物型5个植被亚型及水蓼–水芹–薹草群系和水蓼–两栖蓼–平卧蓼群系等17个群系。根据野外调查中掌握的物种习性、形态特征、生境及来源,确定剑湖湿地有次生维管植物4类63种,区系次生度48.84%。剑湖与滇西北区域内的拉市海共有湿地维管植物39种,二者物种相似度为22.29%,与滇中区域内的程海共有湿地维管植物18种,二者物种相似度为10.00%,与拉市海物种相似度更高。研究表明,剑湖湿地维管植物表现出物种丰富度较高、温带成分显著、特有率极低、生活型齐全、群落类型多样、区系次生度高、滇西北成分明显的特点。剑湖湿地维管植物多样性特征的主要形成原因是剑湖海拔偏高、纬度偏北、人为影响严重,并且与剑湖湖水较浅、湖水置换速度较快、污染小的水环境特点以及湖床倾斜度平缓、湖岸弯曲度大、湖底淤泥较厚的湖泊特征有直接关系。

剑湖湿地管护局推进“清河行动”打造美丽生态河岸

2月2日,剑川县2023年世界湿地日宣传活动在阿鹏文化广场举行。活动由剑湖湿地管护局与大理白族自治州剑川县林业和草原局联合举办。今年世界湿地日的主题是“湿地修复”,重点强调湿地修复的重要性和迫切需要,呼吁社会各界采取行动拯救湿地。

基于PCR-DGGE技术的剑湖湿地湖滨带土壤微生物群落结构多样性分析

为了解剑湖湿地湖滨带植物根际土壤中细菌的群落结构特征多样性,应用PCR-DGGE技术对剑湖湿地湖滨带4种植物根际土壤细菌的群落结构进行了研究,根据DGGE指纹图谱,对它们的遗传多样性进行了分析。结果表明,不同植物群落根际和非根际土壤细菌多样性指数(H′)、丰度(S)和均匀度(J)均有所不同,根际土壤细菌多样性指数、均匀度、丰富度均高于非根际,其中茭草根际土壤细菌多样性指数、均匀度、丰富度均最高,说明植物群落类型与土壤微生物多样性的关系十分密切;不同植物群落根际土壤细菌群落结构相似性较高,非根际土壤细菌群落结构相似性较低,在82%的相似水平上聚为4大类群,根际土壤细菌和茭草非根际土壤细菌聚为一类,其余非根际土壤细菌各聚为一类,说明植物群落对微生物群落结构具有一定的影响。对DGGE的优势条带序列分析,同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、紫色杆菌属(Janthinobacte rium)、杜擀氏菌属(Duganella)、埃希氏菌属(Escherichia)和链球菌属(Streptococcus),它们均为未培养微生物。不同植物群落根际土壤氮磷含量均有所差异,其中茭草根际土壤氮磷含量最高,湿地土壤细菌多样性与土壤有机质、总N、总P的含量呈正相关关系,土壤细菌多样性与土壤pH值呈负相关关系。

农业利用和人为干扰对剑湖湿地土壤特性的影响

采用野外采样及室内分析方法,研究了剑湖自然保护区湿地土壤特性,探讨了农业利用和人为活动干扰对剑湖湿地土壤的影响以及森林对湿地的涵养作用。结果表明,湖滨带围垦造田,集水面上毁林开荒以及流域范围内的土壤利用对湿地土壤的发生发展产生显著影响。50年间湖面积减少了33.44%,蓄水量降低了62.95%,土壤养分呈现下降趋势。施肥影响下的农耕地包括水稻田引起的面源污染以及森林破坏后引起的表土养分流失和水土流失,是导致湖泊水质变劣、面积萎缩,引起剑湖湿地退化的潜在因素,对澜沧江下游及附近地区自然环境的形成与演变产生重大影响。

^(137)Cs和^(241)Am在滇池、剑湖沉积孔柱中的蓄积分布及时标意义

自70年代以来,对湖泊沉积物中核试验散落核素的研究已成为研究现代湖泊沉积过程和沉积年代及沉积速率的一个重要方面,本文通过对分别采自云南省滇池、剑湖的两个沉积孔柱中^(137)Cs和^(241)Am蓄积分布的研究,测定了它们60、70年代以来的沉积速率分别是42.1和28.7mg/(cm^2·a)。研究发现,虽然^(241)Am的含量远低于^(137)Cs,但^(241)Am具有沉积后迁移能力较小,半衰期长等特点,因而随着时间的推移,在未来湖泊现代沉积作用的研究中将会显示出越来越重要的作用。

剑湖湿地湖滨带5种植物群落类型氮和磷根际效应

通过对剑湖湿地湖滨带茭草(Zizania latifolia)、水蓼(Polygonum hydropiper)、蒿(Artemisia selengensis)、禾草(Alternanthera philoxeroides)和蓼茭混交5种植物群落类型对氮、磷的根际效应进行研究,并从植物生物量、植物富集量、根际土壤有效氮磷和pH值变化对根际效应的影响,揭示不同种类湿地植物对氮磷净化效率差异的内在机制。结果表明,5种植物群落的根际土壤氮、磷含量与非根际土壤相比均显著增加,其中茭草根际氮、磷增加最大,根际效应最为明显,茭草对氮磷的富集作用最强。植物对氮、磷根际效应大小顺序依次为茭草>蓼>蒿>禾草;植物根际土壤pH值和植株对氮磷的需求大小都是根际出现氮、磷累积的原因。

滇西北剑湖湿地海菜花(Ottelia acuminata)群落物种组成及种群分布格局

群落物种组成及种群分布格局特征是揭示种群发展趋势及与环境相互关系的基础.以滇西北剑湖湿地海菜花群落为对象,采用样方法与扩散系数法对其物种组成与种群分布格局进行研究.结果表明:群落共有物种18种,分属12科、14属,包括沉水、漂浮、浮叶及湿生4类生活型;海菜花(Ottelia acuminata)、豆瓣菜(Nasturtium officinale)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和草茨藻(Najas graminea)呈集群分布,其余种群呈随机分布;海菜花种群个体间拥挤效应最大,种内竞争最为激烈.保育海菜花种源、开展流域和生境治理以减缓湖泊沼泽化进程,是目前剑湖海菜花群落保护的当务之急.

1990—2015年剑湖流域土地利用变化动态及趋势预测

基于1990—2015年6期Landsat影像数据,借助Arc GIS平台,采用土地利用动态度、转移矩阵及CA-Markov模型,研究了近25年剑湖流域土地利用动态变化特征,并预测其未来15年土地利用变化趋势。结果表明:1990—2015剑湖流域土地利用空间格局发生了明显变化,变化面积达8.18%,变化速度表现为先减小后增加再减小又增加的趋势;25年间水域面积减少93.51 hm^2,未利用地面积减少2 664.99 hm^2,农地面积增加1 038.42 hm^2,林地面积增加450.81 hm^2,建筑用地面积增加1 269.27 hm^2,土地利用强度逐渐增大;2015—2020年、2020—2030年土地利用格局基本保持了1990—2015年的变化趋势,建筑用地和林地继续增加,预计2030年建筑用地和林地面积将分别为3 300、33 588 hm^2。

1957-2012年滇西北剑湖景观演变特征及驱动因子研究

以1957～2012年具有代表性的6期航空和卫星影像为研究数据，利用ERDAS IMAGINE9．2、ArcMap10、Fragstats3．3等软件，选取一些常用景观指数，分析了1957～2012年剑湖研究区景观演变特征和驱动因子。结果表明，（1）湖泊和农地的面积呈减少趋势，河流、沼泽、鱼塘、农村居民地和有林地的面积呈增加趋势。湖泊和农地分别减少了203．0hm2和44．5hm2，河流、沼泽、鱼塘、农村居民地和有林地分别增加了1．2hm2、84．9hm2、42．2hm2、52．2hm2和67．0hm2。（2）景观类型数量、景观破碎化程度、景观形状复杂程度和景观多样性都呈现逐渐增加的趋势，说明剑湖景观受人为干扰越来越强烈。（3）湖泊主要转移成了沼泽，沼泽主要转移成了鱼塘、农地和有林地，鱼塘转移成了沼泽和农地，农地主要转移成了农村居民地和有林地。（4）人为驱动因子对剑湖景观演变的影响要比自然驱动因子大得多，总体上形成了以人为驱动因子为主、自然驱动因子为辅的景观演变驱动因子格局。

滇西北高原湖泊剑湖时空演变规律及驱动机制

利用ERDAS IMAGINE 9.2处理1957、1974、1989、1990、2001、2006、2011和2012年8个年代的航空和卫星影像，ArcMap 10处理剑湖演变矢量数据和栅格数据，Fragstats 3.3计算景观指数值，Excel统计景观指数值，采取图、文、表相结合的方法，分析了1957∽2012年剑湖水域面积和形状的时空演变规律，同时从驱动因素、驱动方向、驱动速度和驱动过程4个方面分析了剑湖水域演变的驱动机制。结果表明：（1）面积和形状时空演变规律。在1957∽2012年的55年间，剑湖水域面积呈随着时间变化而逐年减少的趋势，其形状呈随着时间变化而日渐复杂的趋势。（2）驱动机制。驱动因素对剑湖萎缩的作用按其作用大小从大到小的排序，在1983年以前是疏浚河道→泥沙淤积→湖滩开发→湖水污染，在1983年以后是泥沙淤积→湖滩开发→湖水污染；剑湖入湖河流入湖口和出湖河流出湖口周围是剑湖萎缩的主要驱动方向，而带着大量泥沙入湖的金龙河入湖口周围是剑湖萎缩的最主要驱动方向；在1957∽2012年7个时段中，驱动速度从大到小的排序是1990-2001年→1957∽1974年→2006∽2011年→1989∽1990年→2001∽2006年→2011∽2012年→1974∽1989年；1957∽2012年7个时段形成了不同驱动速度导致的剑湖水域逐渐萎缩而进程不同的驱动过程。

滇西北高原剑湖茭草湿地湖滨带对入湖泥沙截留效果研究

以滇西北高原的剑湖茭草湿地湖滨带作为研究对象，通过对生活污水纳污河流-永丰河，农业面源污染纳污河流-金龙河和面山泥沙地表径流汇集河流-格美江河口的茭草湿地湖滨带迎水面和背水面采样监测分析，研究湖滨带对入湖泥沙的拦截效果。结果表明，剑湖茭草湿地湖滨带对各入湖河流泥沙拦截效果较好，且夏秋季节的拦截效果为冬春季节的2～4倍。同时，剑湖茭草湿地湖滨带通过对入湖泥沙的拦截作用能有效减少外源氯、磷污染物进入水体，从而达到对剑湖水环境保护的作用。

农田利用方式对剑湖湿地土壤微生物多样性的影响

【目的】对剑湖湿地土壤微生物多样性进行研究,了解农田利用对剑湖湿地土壤微生物多样性的影响,为湿地土壤的合理利用及云南高原退化湿地的研究与保护提供科学依据。【方法】选择蔬菜地、小麦地、蚕豆地、油菜地和湖滨带5种不同农田耕种方式湖滨带土壤为采样点,采用正方形五点取样法采集土壤样品。试剂盒提取5个采样点的土壤总DNA,应用PCR-DGGE技术对5种土壤的细菌群落结构多样性指数(H')、丰度(S)和均匀度(J)进行研究,运用理化性质测定方法测定土壤有机质、总氮、总磷等理化指标。【结果】不同利用方式湖滨带土壤细菌多样性指数、丰度和均匀度均有所不同,天然湖滨带土壤的细菌多样性指数、均匀度、丰富度均高于农田耕种土壤;天然湖滨带土壤细菌群落结构与农田利用土壤相似性较低,单独聚为一类,农田耕种土壤细菌群落结构相似性较高,在82%的相似水平上聚为一类;在93%相似水平上5个土壤样品聚为5个类群;不同土壤样点间具有许多共同的条带,不同农田利用土壤细菌的优势种群均属于变形菌门(Proteobacteria)、草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、紫色杆菌属(Janthinobacterium)、杜擀氏菌属(Duganella)、埃希氏菌属(Escherichia)和链球菌属(Streptococcus)6大类。【结论】剑湖湿地湖滨带土壤微生物群落结构多样性较丰富。不同农田利用方式下剑湖湿地湖滨带土壤的理化性质有一定差异,影响了土壤微生物群落结构的变化,从而影响土壤微生物多样性的变化。

剑湖高原湿地茭草根系内生细菌多样性及其土壤影响因子研究

2011年在剑湖高原湿地3个入水口,1个出水口和湖面上分别采集茭草根系及对应土样,通过对样品DNA提取和PCR扩增,采用DGGE方法分析及内生细菌16S rDNA片段的克隆和测序,对剑湖茭草根系内生细菌多样性类群及种群影响因子进行研究。结果表明,剑湖不同取样地点的茭草根系内生细菌多样性不同,入水口金龙河的茭草根系内生细菌Shannon指数和Simpson指数最高,而出水口黑惠河的茭草根系内生细菌Shannon指数和Simpson指数最低;聚类分析显示所得细菌DGGE片段序列分为4个类群,分别为Firmicutes、Beta-proteobacteria、Gammaproteobacteria和Uncultured bacterium;冗余分析显示,NH4+显著影响着茭草根系内生细菌的种群结构。

滇西北高原湖泊剑湖流域景观时空演变特征

为深入了解流域景观演变规律并有效保护高原湖泊,以滇西北剑湖流域为研究对象,基于1990-2015年6期剑湖流域以及1974-2015年8期剑湖湖泊Landsat影像数据,在Arc GIS平台下采用Fragstats计算景观指数,并运用SPSS分析流域景观格局与剑湖景观形状的相关性。结果表明:(1)25 a间剑湖流域的建设用地和耕地呈增加趋势,分别增加了1 269.27和1 038.42 hm^2,水域和未利用地显著减少,分别减少了93.51和2 664.99 hm^2,林地面积变化幅度不大,增加了450.81 hm^2;(2)景观水平斑块个数、斑块密度和蔓延度指数增加,分别增加了193个、0.09和0.60,景观多样性指数降低了0.05;(3)剑湖湖泊面积整体呈递减趋势,从1974年的504.47 hm^2减少到2015年的451.72 hm^2;剑湖景观形状指数越来越复杂,金龙河入湖口形状变化尤其剧烈;剑湖湖泊质心向西南偏移,1974-2015年偏移了113.92 m。表明:剑湖流域25 a间景观破碎化程度和景观蔓延度不断增加,泥沙淤积、围湖造田等人类活动对剑湖景观的演变起主要作用,流域景观格局的演变影响湖泊形状及质心的变化。

基于RUSLE模型的剑湖流域土壤侵蚀定量评价

为了解剑湖流域土壤侵蚀状况,以云南省剑川县剑湖流域为研究区,利用RS与GIS相结合的手段,基于修正的美国通用流失方程(RUSLE),对各个因子数据进行采集、分析和计算,估算剑湖流域土壤侵蚀模数。结果表明,研究区年均土壤侵蚀模数为12.56 t/(hm^2·a),侵蚀强度为轻度,其中土壤侵蚀中度及以下占到流域面积的94.5%,而强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀分别为1.8%、2.2%和1.5%。

剑湖湿地保护区土壤特性及其环境影响研究

对云南西部澜沧江流域的高原湿地剑湖的土壤特性,以及人为活动干扰对其湿地生态环境造成的影响进行了研究,结果表明:由于围湖造田及毁林开荒,50年间湖面积减少1/3,蓄水量降低近2/3,沼泽土垦为旱耕地,有机质和全氮含量分别损失43.03%和60.71%,垦为水稻土分别损失6.4%和21.43%,使入湖处水的全氮和全磷分别为湖心的3～10倍,NH4+,NO2-,NO3-约为4倍,水体渐趋混浊,悬浮物增加了1倍.分析了剑湖湿地土壤生态环境恶化趋势,提出了剑湖湿地土壤资源可持续利用建议.

水生植物对剑湖湿地水体N，P营养空间分异的影响

为探究水生植物对剑湖湿地水体N，P营养空间分异的影响，运用野外采样及室内分析方法，分析了剑湖湿地水生植物资源、湿地水体N，P营养状况以及湿地水体N，P营养物质空间异质性，讨论了水生植物对湿地水体N，P营养水平空间分异的影响。结果表明，剑湖湿地具有丰富的水生植物资源，水体N，P营养物质受到水生植物群落的影响表现出空间强变异性；湖滨带挺水植物和湖体沉水植物对水体N，P营养物质的吸收利用程度较高，湖滨带迎水面水体TN和TP含量分别是0．583、0．119mg／L，而在其背水面水域则为0．411、0．043mg／L；从永丰河入湖处水体TN和TP含量高达14．097、1．628mg／L，降至出水口的TN和TP含量为0．321、0．022mg／L，水质得到极大改善，可见水生植物对剑湖湿地水体N，P营养的空间分异具有重要的影响，对剑湖湿地生态系统发挥其特殊的生态功能有着重要的作用。

剑湖流域土壤/沉积物重金属分布特征、来源解析及生态风险

以剑湖流域为研究对象,通过系统采集流域内陆地土壤、河流和湖泊沉积物样品,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定72个采样点镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、钒(V)和锌(Zn)等6种重金属含量,分析流域重金属分布特征,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法、地累积指数法评估其污染程度,利用潜在生态风险评价法评估其生态风险,结合富集因子法、主成分分析和相关性分析探讨其重金属来源.结果表明,剑湖流域各重金属含量与云南省土壤重金属背景值顺序一致,除Pb外其余5种重金属平均含量均高于土壤背景值,且水平空间分布各异;单因子污染指数和内梅罗综合污染指数表明,剑湖流域Cd、Cr、V、Cu和Zn具有不同程度污染,Pb污染水平达到警戒线;6种重金属地积累指数均值均<0,表现为无污染;流域单项潜在生态风险指数E_(r)^(i)为Cd>Cu>Pb>Cr>V>Zn,重金属综合潜在生态风险指数RI为7.26–144,其中,Cd、Cu生态风险指数E_(r)^(i)之和占综合指数RI的平均百分比为80.4%,表明Cd、Cu潜在生态风险极高;富集因子表明,6种重金属均以人为富集为主;主成分分析结果表明流域污染主要来自化石能源(V、Cd、Cu)、农业污染源(Cd、Cr)、居民生活污染源(Zn)和自然源(Pb).

剑湖湿地湖滨带功能效益研究

通过野外定位采样及室内试验分析,对剑湖湿地湖滨带水质净化作用进行了研究。结果表明:入湖口和湖滨带前端水质的多项指标与湖滨带后端及出水口相比均较高。其中,湖滨带前端总磷、总氮、氨氮的含量分别是湖滨带后端的2.68、3.07、1.43倍。剑湖湿地湖滨带通过水—土壤(沉积物)—植物系统的过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等物理、化学和生物功能效应,控制、减少了来自地表径流的溶解性污染物质,达到了降解环境污染、净化剑湖水质的目的,是湿地生态系统的重要组成部分。