菜子湖湿地不同类型土壤重金属的垂直分布特征及迁移规律

湿地是全球三大生态系统之一,而重金属污染已经成为桎梏湿地生态功能的重要环境问题.本文以菜子湖湿地草滩和泥滩两种不同类型0—100 cm垂直剖面土壤为研究对象,通过对比实验方法,分析菜子湖湿地土壤剖面8种重金属元素(As、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)的垂向分布特征及迁移规律.结果表明,从整体剖面来看,除Cr、Cu和Pb外,其余重金属元素均不同程度超过安庆市土壤背景值,尤以表层土壤较为严重,说明当地存在重金属累积现象;根据土壤垂直分布来看,草滩和泥滩土壤重金属含量垂向变化较一致,总体表现出随土层深度的增加而逐渐减少的趋势,其中,草滩变化规律较为明显,而泥滩变化规律则稍显复杂;As、Co、Ni和V在草滩和泥滩整个剖面中的迁移系数均大于0,表明存在不同程度的富集,尤以As较为严重;Cu和Cr在两种类型土壤剖面中以富集为主,部分土层深度流失;Pb和Zn在垂直剖面土壤中的迁移特征较相似,均表现为在土壤表层富集,在中底层流失.研究结果可为沿江湿地环境保护提供理论支撑和科学依据.

冬季安徽菜子湖水位变化对主要湿地类型及冬候鸟生境的影响

"引江济淮"工程调度运行后,水位抬升将影响越冬候鸟适宜生境(泥滩地和草本沼泽)的出露,并进而影响湿地植物和底栖生物出露程度,对越冬候鸟的栖息环境和食物可及性产生不利影响,尤其是影响到挖掘啄取集团和浅水取食集团的越冬水鸟.基于安徽菜子湖不同水位对应的遥感影像解译结果,分析了水位变化对菜子湖泥滩地和草本沼泽出露的影响,并构建了菜子湖主要湿地类型的面积对水位响应的函数关系.结果表明:候鸟越冬期菜子湖泥滩地和草本沼泽面积与水位均呈极显著负相关.当水位到达8.1和8.6 m时,菜子湖将分别减少约16.8%和10.0%以及30.4%和22.2%的泥滩地和草本沼泽. 1956-2015年候鸟越冬期各月水位的变化趋势及水位大于8.1 m的机率分析表明,工程调度运行会对菜子湖生态水文过程产生一定影响.结果可为模拟不同水位对菜子湖主要湿地类型及面积的影响提供依据,并从工程的角度为菜子湖水位优化调度提供科学依据.但由于数据缺乏,未全面阐述湿地类型面积和生境的关系,研究存在一定的局限性.建议加强菜子湖候鸟越冬期生境适应性调度研究及生态环境监测,进一步掌握菜子湖越冬候鸟适宜生境及重要越冬水鸟种群数量和分布格局对水位变化的响应,用科学实验和生态环境监测数据来加强菜子湖水位优化调度.

安徽菜子湖湿地鞘翅目昆虫区系分析及多样性研究

在2012年—2013年期间对菜子湖湿地鞘翅目昆虫多样性进行调查,在不同生境、月份对该湿地的鞘翅目昆虫种类及数量进行了统计,对采集的物种进行编目,并采用Shannon-Wiener物种多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数对其群落多样性进行分析。结果表明:菜子湖湿地共有鞘翅目昆虫种类139种,分别隶属于29科114属,其中安徽新记录种7种。区系分析表明该湿地东洋古北共有种占优势,东洋种次之,古北种最少,其所占比例分别为62.59%、27.34%、10.07%。鞘翅目昆虫多样性分析结果显示:不同生境多样性指数高低顺序为草丛—灌木区>农田区>滩涂—草丛;不同月份多样性指数高低顺序为5月、7月、6月和8月。多样性、均匀性及丰富度的相关分析说明:菜子湖湿地鞘翅目昆虫多样性指数与丰富度、均匀度指数呈正相关,表明该湿地鞘翅目昆虫群落较稳定。

菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及水鸟分布

菜子湖线是引江济淮工程双线引江布局的主力线路,对保障工程安全运行和维护工程效益意义重大。分析菜子湖候鸟越冬期适应性水位下重要水鸟种群数量、种群空间分布格局和群落结构、水鸟栖息地选择,可以为工程运行期菜子湖水位优化调度提供科学依据。以菜子湖湿地水位、湿地生境类型、水鸟等为研究对象,综合遥感影像数据解译和越冬水鸟监测等方法,初步分析了菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及湿地水鸟分布。结果表明:相比于历史情况,适应性水位下菜子湖泥滩面积将减少447.2~627.9 hm^(2),减幅7.4%~10.4%;菜子湖草本沼泽面积将减少85.4~157.5 hm^(2),减幅1.9%~3.5%。越冬期菜子湖水鸟种群数量基本维持在20000只以上的水平,适应性水位下监测到的国家重点保护水鸟和国际重要湿地1%标准水鸟均达到9种。研究结果为分析水位逐步抬升对湿地生境、重要水鸟种群数量和分布格局的影响提供了重要数据基础,对菜子湖水位优化调控具有重要意义。

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤酶活性变化

选取菜子湖区不同退耕年限（3、7、9、11、21 a）湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分析了退耕还湖后湿地土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性特征,探讨了退耕还湖后湿地土壤酶活性变化规律。结果表明：相对于仍耕作油菜地,退耕后湿地土壤过氧化氢酶活性表层与亚表层均表现为退耕3~7 a降低,退耕9~21 a升高趋势;表层土壤蔗糖酶活性呈现退耕3 a升高？退耕7 a降低？退耕9~11 a升高？退耕21 a降低的趋势,而亚表层土壤退耕3年急剧升高,而后呈降低的趋势;表层土壤磷酸酶活性则呈现退耕3~11 a逐渐升高,而后逐渐降低的趋势,而亚表层土壤则表现为退耕3~7 a降低？退耕9~11 a升高？退耕21 a降低的趋势;退耕后湿地表层土壤脲酶活性表现为退耕3 a降低,退耕7~9 a升高,退耕11~21 a降低趋势,亚表层则呈现退耕3 a升高,而后逐渐降低的趋势;退耕21 a湿地土壤4种酶活性均与原始湿地仍存在显著性差异。退耕后水文条件的改变和植被的恢复致使土壤酶来源、酶促反应底物与产物和土壤环境因子变化,进而影响退耕后湿地土壤酶活性变化。

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤磷素组分特征变化

选取菜子湖区不同退耕年限(2、5、8、10a和20a)湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分析了土壤全磷(TP)、有效磷(AP)、有机磷(OP)和无机磷(IP)各形态含量,探讨退耕还湖后湿地土壤磷素组分特征变化规律。结果表明:研究区土壤无机磷各形态含量大小顺序为:铁磷(Fe-P:73.55—391.76 mg/kg)>钙磷(Ca-P:21.64—108.04 mg/kg)>闭蓄态磷(O-P:17.15—29.57 mg/kg)>铝磷(Al-P:5.84—25.97 mg/kg),其中Fe-P占了土壤无机磷总量的54.20%—74.13%;退耕还湖2—8a期间,湿地土壤Al-P、Fe-P和O-P含量有逐渐降低趋势,而退耕8—20a后逐渐上升,以Fe-P为主的这3形态磷左右着退耕后土壤无机磷的变化;Ca-P随退耕年限增加整体呈上升趋势,对土壤无机磷的贡献逐渐增加;无机磷占土壤全磷的比例为35.90%—67.27%,主导着退耕后湿地土壤全磷变化;有机磷占土壤全磷的17.82%—50.51%,在退耕2a后下降,随后开始逐渐上升,对退耕后湿地土壤磷库恢复的贡献逐渐增加;其中Fe-P、O-P和Al-P控制着退耕后土壤磷素有效性变化。退耕后水文条件、植被生长和土壤黏粒含量变化不仅影响退耕后湿地土壤磷素组分特征,也影响着退耕后湿地土壤磷素有效性。

基于遥感反演预测“引江济淮”工程对菜子湖越冬水鸟栖息地的影响

菜子湖位于"东亚-澳大利西亚"候鸟迁徙路线上,为越冬水鸟提供重要的栖息地。"引江济淮"工程拟通过菜子湖调引长江水,向巢湖和淮河输送水资源。工程实施后,菜子湖冬季水位将明显抬升,改变原有自然节律,导致湿地景观格局发生重大变化,可能对在此越冬的水鸟产生重要影响。结合遥感影像、水位季节动态及野外水鸟调查,分析不同水位时各类湿地景观斑块的分布及面积,预测工程实施后湖泊水位变化对越冬水鸟栖息地的影响。2016年和2017年两次同步调查共记录到水鸟49450只,隶属于6目12科42种。菜子湖水位和湿地景观格局具有明显的季节动态, 10月份水位开始下降,暴露多种湿地景观斑块,泥滩和草滩面积随水位下降而增加,为多种越冬水鸟提供觅食地。泥滩和草滩的分布具有空间异质性,越冬水鸟的空间分布与此相适应。"引江济淮"工程实施后,菜子湖冬季水位较高,导致大量泥滩和草滩不能暴露,越冬水鸟栖息地丧失严重,如东方白鹳(Ciconiaboyciana)(EN)、白鹤(Grusleucogeranus)(CR)、白头鹤(Grus monacha)(UV)和鸿雁(Anser cygnoides)(UV)等濒危物种。为降低工程对越冬水鸟栖息地的影响,建议工程实施后菜子湖越冬期水位应不超过11.5米。

退耕还湖后菜子湖湿地土壤有机质含量变化

以安庆菜子湖区退耕还湖湿地土壤为研究对象,分析退耕还湖后退耕年限、植被恢复状况及人类活动对土壤有机质含量变化的影响。结果表明:植被恢复良好的湿地土壤有机质含量明显高于地表裸露;随着退耕年限的增加,湿地土壤有机质含量呈现上升趋势,退耕20年后湿地表层土壤有机质含量基本达到原始湿地水平,而亚层土壤有机质含量仍显著低于原始湿地;圩内水产养殖湿地土壤有机质含量显著低于圩外水产养殖湿地和原始湿地。结果分析表明退耕后植被恢复状况及水产养殖等人类活动影响退耕后湿地土壤有机质含量变化,减少人类活动干扰有利于退耕后湿地生态自然恢复。

菜子湖湿地生态数据库管理系统的设计与实现

在探讨和分析菜子湖湿地生态数据的多源异构、时空相关和水位动态特性的基础上,提出一种基于“图层对象状态”的三域时空数据模型,并采用ArcGIS平台构建了菜子湖湿地生态数据库管理系统。该系统具有图库管理、查询操作和制图综合等功能,能够直观地呈现菜子湖湿地生境、越冬期水鸟种群数量和分布格局、栖息地选择对水位变化的响应关系,可为菜子湖不同适应性水位优化调度提供科学依据。

不同渔业养殖方式下菜子湖湿地土壤及其鱼塘沉积物有机磷形态分级特征研究

以菜子湖湿地16个采样点2种渔业养殖方式(开放和封闭)下的土壤及鱼塘沉积物样品为研究对象,采用Lvanoff的有机磷分级提取方法,对不同养殖方式下湿地土壤及鱼塘沉积物有机磷进行分级提取,分析渔业养殖下有机磷各形态分布的差异及其与其他营养元素之间相关性。结果表明,渔业养殖下湿地土壤和沉积物的营养元素以及磷含量相对较高,且大部分元素呈沉积物高于土壤、封闭式高于开放式分布特征。2种养殖方式下湿地土壤各形态有机磷活性方面均表现为非活性>中活性>活性,Res-Po为有机磷主要组分;湿地鱼塘沉积物在开放式下各形态有机磷活性与湿地土壤的变化趋势一致,封闭下各形态有机磷活性方面表现为中活性>非活性>活性,HCl-Po为有机磷主要组分。湿地土壤营养元素与各形态有机磷呈显著相关,表明营养元素的输入能够有效促进有机磷的矿化分解。

浅水型湖泊湿地景观季节变化分析

为阐明水位和植被生长状况的季节变化对湖泊湿地景观格局所产生的影响,以浅水通江湖泊安徽菜子湖为例,选取相邻年份不同月份的SPOT-5影像,基于RS/GIS解译得到湖泊湿地景观图,统计分析不同季节的湿地景观结构及其相互转化,并利用Fragstats景观格局分析软件从景观和类型2个层次探讨不同季节的湿地景观格局指数变化。结果表明,菜子湖湿地景观以水体为主,受到湖泊水位和植被生长状况影响,湿地景观结构发生明显的季节变化;湖泊湿地景观的季节变化是以不同类型之间的可逆转移实现的;随着湿地景观结构的改变,类型和景观2个层次的景观格局指数也发生季节性波动。该研究可为长时间序列浅水型湖泊湿地景观变化研究中的遥感影像选取提供科学依据。

水位变化下菜子湖湿地多目标生态修复方案研究

水文过程塑造了湖泊湿地的主要生态结构和功能,筑坝拦蓄、跨流域调水和航运等人类活动对湖泊的水文节律产生了明显影响,开展水位变化下湖泊的多目标修复,能够使湖泊受到的破坏得到不同程度的恢复。在综述水位变化生态影响和湿地修复方法的基础上,提出了水位变化下的湖泊湿地多目标生态修复框架;在该框架的指导下,制定了引江济淮工程运行后菜子湖湿地的多目标生态修复方案;该方案能满足包括鱼类多样性保护、沉水植物恢复、泥滩和草本沼泽面积维持和水鸟多样性保护等多目标的湿地修复需求,在提高菜子湖湿地生态完整性、可持续性和生物多样性保护方面具有显著优势和可行性。

退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性

以安徽菜子湖区不同退耕年限（3、5、9和11年）湿地为研究对象，以相邻油菜地和原始湿地为对照（共6个样地），研究退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性变化．结果表明：退耕湿地土壤对磷的等温吸附曲线与Langmuir和Freundlich吸附方程拟合程度均达极显著水平（P〈O．01）；6个样地土壤对磷的最大吸附量（X。）、吸附常数（K）和最大缓冲容量（MBC）范围分别为478～1074mg·kg～、0．14～0．61和68．6～661．5mg·kg～。且退耕湿地的这些参数均随着退耕年限的延长而升高，但未达到原始湿地水平；6个样地土壤磷的平均解吸率为6．2％一14．6％，且退耕湿地土壤磷解吸率随着退耕年限的延长呈先增高后降低的趋势，但均显著高于原始湿地．表明随着退耕年限的增加，湿地土壤对外源磷的固持能力不断增强，而土壤有机质和粘粒含量是影响湿地土壤对外源磷固持能力的重要因子．

安徽安庆菜子湖国家湿地公园景观格局变化对鸟类多样性的影响

浅水通江湖泊的湿地景观格局由于受到自然水文节律规律的影响,呈现明显的季节动态。为了阐明景观格局变化对鸟类产生的影响,本研究于丰水期(2019年8—10月)和枯水期(2019年11月—2020年1月)对安徽安庆菜子湖国家湿地公园鸟类种类和数量分布进行调查,基于同期卫星遥感影像数据,利用景观格局指数法对景观要素特征进行分析,并进一步研究鸟类多样性与景观要素的关系。结果表明:研究期间共调查到鸟类11目31科61种,其中,国家Ⅰ级重点保护鸟类3种,国家Ⅱ级重点保护鸟类6种,安徽省重点保护鸟类15种;丰水期菜子湖国家湿地公园鸟类主要分布于合理利用区内,以森林鸟类为主;枯水期鸟类集中分布于生态保育区,主要为雁鸭类,数量最多达10947只;丰水期物种丰富度和鸟类多样性指数均高于枯水期,枯水期的水鸟类数量高于丰水期;鸟类多样性分布特征表现为合理利用区的鸟类多样性指数显著高于其他功能区,并且多样性指数逐月降低;典范对应分析表明,景观多样性指数、均匀度指数、破碎度指数、泥滩面积和草滩面积是影响该湿地公园鸟类多样性的主要因素。

退耕还湖后菜子湖湿地土壤理化性质及微生物量变化

以不同退耕年限下菜子湖湿地土壤和邻近原始湿地及仍耕作油菜地为研究对象,分析退耕还湖后土壤理化性质和微生物量碳氮变化。研究结果表明:随着退耕还湖年限增加,土壤容重逐渐降低,土壤含水量和粘粒含量逐渐增加,土壤有机质和全氮含量逐渐增加,而土壤全磷含量降低;表层土壤微生物量碳含量为333.77~700.75mg/kg,表层土壤微生物量氮含量为30.80~64.01mg/kg,且均有退耕还湖后升高趋势;土壤微生物量碳与土壤有机质、全氮、pH呈极显著相关(P【0.01),与土壤粘粒含量显著相关(P【0.05);土壤微生物量氮与土壤有机质、全氮、容重呈极显著相关(P【0.01),与pH显著相关(P【0.05)。分析表明,退耕还湖后随着人类活动干扰压力的减弱和湿地水文条件的恢复,自然植被也逐渐恢复,土壤理化性质朝原始湿地方向改善,促使土壤微生物量升高,但总体仍未达到原始湿地状况。