气候和土地利用/覆被变化对武烈河流域产水服务与氮磷净化能力的影响

基于InVEST模型估算了1990—2018年武烈河流域产水服务功能与氮磷净化能力的时空分布特征,并利用情景模拟法对气候要素与土地利用/覆被的影响程度进行量化。结果表明,武烈河流域产水量呈先减小后增加且总体减小的变化趋势,多年平均产水量为2.69×10^(8)m^(3),TN、TP输出量呈增加趋势,多年平均TN、TP输出量分别为291.52、28.22 t;气候要素与产水量的相关性较强,与TN、TP输出量的相关性较弱;武烈河流域产水量主要来源于林地、草地,占比达73.33%,TN、TP输出量主要来源于耕地,占比分别达83.15%、63.38%,建筑用地产水能力最强,耕地TN、TP输出能力最强;近29年来,气候要素在产水服务功能方面是土地利用/覆被影响程度的41.01倍,在氮磷净化能力方面分别是土地利用/覆被影响程度的0.63、0.36倍。气候变化是产水服务功能变化的主导因素,土地利用/覆被变化是氮磷净化能力变化的主导因素。

南水北调中线水源区丹江口市域景观格局变化及氮磷净化能力

丹江口库区是南水北调中线工程重要水源地,通过探究库区景观格局变化与氮磷净化能力,对未来景观规划和生态系统功能提升提供科学依据。在县域尺度上以丹江口市为研究区,运用景观格局指数和InVEST模型研究2003—2018年库区景观格局和氮磷净化能力,并利用Pearson相关分析和RDA分析法探讨二者之间的关系,分析引起氮磷净化能力变化的因素。结果表明:在斑块类型上,水域面积和林地面积不断增加,耕地和园地面积逐渐减少,建设用地面积整体上呈增长趋势;在景观水平上,景观形状指数不断减少,蔓延度指数和聚集度指数整体呈增长趋势,形状复杂程度降低,景观聚集程度提升,散布与并列指数增加了5.58,香农多样性指数变幅较小,各斑块类型趋于规则,呈均衡趋势分布。2003年、2008年、2013年和2018年氮磷净化能力呈持续增强趋势,其中TN输出总量分别为899.224、801.481、776.979、672.149 t, TP输出总量分别为77.308、69.921、68.163、60.802 t, 15年间TN、TP的净化能力分别增强了25.3%和21.4%;对氮磷净化能力重要性等级划分表明,极重要、高度重要区主要分布于库区、河流两岸和林地区域。利用Pearson相关分析和RDA分析法表明,在斑块类型上林地与氮磷的输出呈显著负相关,耕地、园地和建设用地与氮磷输出量呈正相关;在景观水平上氮磷输出量与景观形状指数呈显著正相关,和散布与并列指数表现出显著负相关,与蔓延度指数、聚集度指数呈负相关。因此,可在库区氮磷输出量较高的地区种植喜氮喜磷植物,通过调节景观格局结构,合理规划土地利用,增加林地面积,建设河岸植被缓冲带充分滞缓径流等一系列措施,充分保障库区水源水质安全。

冬季低温条件下6种水生植物水质氮、磷净化能力比较

选取大聚藻、香菇草、鸢尾、黄菖蒲、金鱼藻和黑藻等6种水生植物,在静水条件下比较水质氮、磷净化能力。结果显示:(1)大聚藻和香菇草具有较好的生物量增长,鸢尾和黄菖蒲能保持正常生长且生物量有所增长,金鱼藻基本停止生长,黑藻出现部分腐烂现象;(2)6种水生植物总氮(TN)、总磷(TP)平均净化率存在较大差异,与无水生植物的空白对照相比,大聚藻、香菇草、鸢尾、黄菖蒲、金鱼藻和黑藻的TN净化增效作用分别为45.7%,39.6%,18.7%,16.4%,6.1%和-4.1%,TP净化增效作用分别为31.1%,30.1%,16.7%,9.9%,3.3%和-2.0%;(3)大聚藻、香菇草可以作为优选水生植物在冬季低温条件下应用于各种生态净水工程。

汾河流域湿地植物对农业污染的净化效果研究

以山西省人工湿地系统中常用的3种挺水植物美人蕉、香蒲和茭白为研究对象,研究单一植物对农村生活污水、农田回水、村田混合水的生长适应性及其污水净化效果,旨在探明3种湿地植物的耐污能力及其在人工湿地系统处理农村污水中的应用价值。30 d静态试验的结果表明,在农田回水和村田混合水条件下,3种供试植物的生长特征和氮净化能力均无明显不同,茭白的磷净化能力最强。在农村生活污水条件下,美人蕉和香蒲均长势良好,茭白则全部死亡;对植物生物量研究发现,美人蕉的生物量显著大于香蒲,分别为112.5、80.04 g/株;挺水植物对农村生活污水净化能力为:美人蕉>香蒲>茭白,分别为57.09%、46.38%、19.11%。综合考虑植物的氮净化能力、生长特征和实际应用效果,美人蕉和茭白可以作为汾河流域利用人工湿地系统处理农村生活污水的优选挺水植物。

不同地理种群紫萍对水体氮和磷的生理响应和吸收能力的差异

养殖场高浓度氮磷废水的排放对环境造成巨大污染。紫萍具有很强的净化水体污染物的能力,然而,不同地理种群紫萍对水体氮和磷吸收净化的研究还比较缺乏。本研究从中国南方不同地区采集15个紫萍种群,分析在高浓度氮和磷的水体中不同地理种群紫萍的生理响应和对氮磷吸收能力的差异性。结果表明:不同地理种群紫萍之间的生长表型和生理指标(叶状体个数、鲜重、干重、根长和蛋白质含量)均达到极显著差异(P <0.001)。进一步研究发现,不同地理种群紫萍对水体中氮和磷的生理响应和吸收能力也存在较大差异。不同地理种群紫萍对高氮的耐受性不同,氮耐受指数范围为64.47%~119.42%,其中昆明和乐山两地紫萍的氮吸收能力最高,分别为0.12和0.11 mg·pot^(-1)·d^(-1)。不同地理种群紫萍对高磷的耐受性差异较大,磷耐受指数范围为81.22%~157.73%,磷吸收能力以大理和武汉种群最高,分别为0.06和0.05 mg·pot^(-1)·d^(-1)。为了鉴定与紫萍净化氮磷能力相关的生理指标,通过关联分析,发现不同地理种群紫萍的叶状体个数、生物量、耐受性与其对氮和磷的净化能力均呈显著正相关,说明叶状体个数、生物量、耐受性对于紫萍净化氮磷能力具有重要的作用。本研究从生长表型和生理层面揭示了不同地理种群紫萍对高浓度氮磷的生理响应以及对水体氮磷净化能力的差异,获得了对水体氮磷污染具有较理想净化效果的紫萍种群,研究结果可为合理利用紫萍资源进行水体净化提供科学依据。