汉石桥湿地对于水质净化作用的效果及研究

汉石桥湿地是北京市仅有的几个自然湿地之一,其核心区域承载了贾家河及蔡家河流域的污水净化及雨洪调蓄等功能。本文通过长期对汉石桥湿地净化效果的监测,发现湿地对于氨氮、总磷、总氮的去除较高。冬季寒冷水生植物代谢降低使各项污染物的净化能力明显下降,导致湿地的净化稳定性不足。研究显示湿地核心区水体未对相邻地表水造成污染。

北京汉石桥湿地植物群落优势种的种间关系研究

在对汉石桥湿地植物群落调查的基础上,选取19个优势种,采用χ2检验、Jaccard关联指数和Spearman秩相关分析进行了湿地植物群落种间关系研究。结果表明:汉石桥湿地植物群落优势种群间多呈负关联,显著和极显著关联种对数量少;Spearman秩相关分析结果优于χ2检验;根据分析结果将19个优势物种划分为水生植物种组、湿生植物种组和中生植物种组3个生态种组,同一生态种组内种群的生态要求和对资源的利用方式类似,不同生态种组间种群关系相对较为松散。

北京汉石桥湿地自然保护区鸟类多样性

2013年7月至2014年6月,在汉石桥湿地自然保护区通过样线法、样点法等进行鸟类资源调查。调查发现鸟类15目42科88种,其中雀形目43种,占总种数的48.86%。从居留型来看,旅鸟40种,占45.45%。利用Shannon-Wiener指数和Pielou指数对鸟类多样性分析,发现多样性指数春秋季高,夏冬季低。利用G-F指数对鸟类分布生境的分析,发现鸟类多样性林地最高,居民地最低。鸟类居留型的变化验证了鸟类栖息地北移的现象。此外,根据研究结果对汉石桥湿地自然保护区保护管理提出建议。

北京市汉石桥湿地浮游植物调查与水质评价

2007年对北京汉石桥湿地水系进行浮游植物和水质理化指标的评价调查。浮游植物群落由蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻、裸藻和甲藻构成,平均密度为2.4×108个/L,其中绿藻占55.7%。湿地水体4项指标透明度、全氮、全磷、化学需氧量的卡尔森营养指数分别为87.80、88.70、98.15和98.69,水质明显富营养化,夏秋季水面有微囊藻藻胞层(微囊藻藻水华)。V形水道水域夏秋季水面也出现裸藻水华。

北京汉石桥湿地水质分析与净化价值评价

通过对汉石桥湿地自然保护区核心区、东湖、西湖、游船区及微湿地开展水质监测、样品采集及实验室测定,对比分析了汉石桥湿地各区域水质,结果表明:湿地总氮、总磷的去除率为92.3%、79.0%,汉石桥湿地每年可净化总氮43.79t、总磷4.00t;利用替代费用法,计算出汉石桥湿地水质净化价值为1 684.03万元。

北京汉石桥湿地自然保护区植被分类与2003～2006年植被格局变化

采用样线法结合样方法对北京汉石桥湿地自然保护区的湿地植被进行调查和分类研究。汉石桥湿地共有湿地植被2个植被型组、4个植被型、22个群系组、31个群系。对研究区主要植物群系进行多样性分析发现,莲(Nelumbo nucifera)群系的Simpson多样性指数最高,而芦苇(Phragmites australis)群系的Shannon-Wiener多样性指数和群系物种数最高。并对该湿地核心区2003年和2006年的主要湿地植被分布情况进行分析,结果表明,该湿地在2004年进行恢复工程的前后各区域土地利用和植被分布有较大变化,人为干扰及恢复工程是汉石桥湿地植被的分布变化的主要原因。针对目前的状况,保护区应该采取保障水源,营造不同的生境类型和保护湿地动植物资源等方法,维持湿地物种多样性和生态功能的稳定。

汉石桥湿地自然保护区鸟类多样性研究

鸟类是湿地中最活跃也是最引人注目的动物类群,既依赖于湿地生境又能反映生境的变化。鸟类组成和多样性被认为是监测和评估人工湿地保护和修复的重要指标之一。北京市汉石桥湿地市级自然保护区位于华北地区鸟类迁移的重要通道上,是鸟类南北迁徙的重要停歇地,具有重要的监测价值。然而,目前汉石桥湿地的鸟类种类和多样性还不清楚。通过整合2005—2021年汉石桥湿地日常巡护和监测的鸟类数据发现,截至2021年汉石桥湿地共记录鸟类18目52科221种,与2005年相比增加了68种(44.4%)。在汉石桥湿地发现了137种国家级和市级保护鸟类,占整体种数的62.00%。其中,国家Ⅰ级保护鸟类9种,国家Ⅱ级保护鸟类33种,市Ⅰ级保护鸟类11种,市Ⅱ级保护鸟类84种。汉石桥湿地具有较高的鸟类多样性,对鸟类的生存、繁殖和迁徙具有重要意义,建议加大鸟类保护力度、完善保护措施。

汉石桥湿地春季浮游植物群落结构及水质评价

2019年3-5月对汉石桥湿地南部核心区浮游植物群落结构及水体理化指标进行调查。结果表明:调查期间共发现浮游植物7门44属71种,水体属于绿藻-硅藻型水体,针晶蓝纤维藻是春季持续存在的优势种。浮游植物密度为1.14×10^6~23.33×10^6个/L,平均为8.99×10^6个/L;浮游植物生物量为0.64~22.80 mg/L,平均为5.64 mg/L,密度与生物量峰值均出现在4月。Shannon-Wiener多样性指数变化范围为1.34~3.85,平均为3.09,Pielou均匀度指数变化范围为0.42~0.91,平均值为0.78,Margalef丰富度指数3.15~5.58,平均为3.60,综合说明浮游植物多样性较好。多种浮游植物生物学指标评价水体处于贫-中营养状态,受到轻度污染。典范对应分析表明,溶解氧、电导率、水温、总氮、总磷、COD是影响春季浮游植物群落结构的主要环境因子。

北京汉石桥湿地建设

结合汉石桥湿地在保护与恢复过程中所面临的问题及解决对策,探索湿地园林景观在保护、恢复、建设、管理的方法及今后的发展方向。

汉石桥湿地南部核心区富营养化成因及防治对策

为查明汉石桥湿地南部核心区的富营养化现状和成因,于2019年3—9月对该区域水体的温度、pH值、溶解氧、透明度、光照强度、化学需氧量、高锰酸盐指数、总氮、总磷、叶绿素a等指标进行定期检测分析。采用综合营养状态指数法评价南部核心区富营养化程度,采用Pearson相关性分析叶绿素a与各项水质指标之间的关系,采用主成分分析法研究水体富营养化的驱动因子。结果表明:南部核心区处于轻度-中度富营养状态;叶绿素a与透明度、pH值、溶解氧呈显著负相关,与光照强度、水温、化学需氧量、总氮等呈显著正相关,总氮是藻类生长的限制因子;水体富营养化的主要驱动因子为光照强度、水温、叶绿素a,其次为总氮与总磷。提出再生水利用、水动力条件改善、水生生物调控等防治对策,为汉石桥湿地的水生态保护和修复工作提供科学依据。

汉石桥污水处理湿地存在的问题及生态景观提升改造对策

汉石桥污水处理湿地位于北京东部汉石桥湿地自然保护区内,由于设计之初主要考虑其污水净化能力,对景观及综合生态效益考虑较少,造成汉石桥湿地整体景观较差。介绍了汉石桥污水处理湿地现状,指出污水处理湿地植物种类少、蚊虫较多及空气异味、植物景观效果差和管理粗放等问题,并采用生态学规划方法,从营造鸟类的栖息地、增加湿地生物的多样性、综合防控蚊虫及空气异味、提高湿地管理水平和改进驳岸线系统等方面提出汉石桥污水处理湿地生态景观提升改造的对策及污水处理湿地规划设计的建议。

汉石桥湿地湿生植物群落多样性研究

以北京市顺义区汉石桥湿地108个样方植物群落样地调查资料为基础,从不同类型、层次的均匀度、丰富度和多样性指数等方面对汉石桥湿地湿生植物群落多样性进行了分析,7—9月核心区样地内的植物种类组成与恢复区有显著差异。核心区中的芦苇、浮萍、紫萍、槐叶萍这4种植物的重要值均大于恢复区。核心区和恢复区的物种丰富度指数均较大,核心区大于恢复区;核心区和恢复区的Alatalo均匀度指数均较小,核心区略大于恢复区;多样性指数存在差异性,核心区的Shannon-Wiener指数略大于恢复区,而Simpson指数明显小于恢复区。一年生草本植物的重要值核心区高于恢复区;漂浮植物的重要值在各生活型中最高,并且核心区明显高于恢复区;多年生草本植物的重要值核心区也高于恢复区。

再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征

以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质(OM)、总氮(TN)和总磷(TP)含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM和TN表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP呈现显著正相关性(P<0.01);综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。

基于水质与浮游生物调查的汉石桥湿地富营养化评价

基于水质与浮游生物的综合调查与评价,可准确判断湿地的富营养化状况.本文以汉石桥湿地为研究对象,设置7个采样点,开展了水质、浮游植物、浮游动物分类监测与调查,并利用营养状态指数法、浮游植物评价法和浮游动物评价法3种方法,评价了水体富营养化状态,比较了各种方法的结果差异.结果表明,3种评价方法的评价结果在时空变化上具有较高的一致性,均显示非核心区富营养化程度较低,核心区富营养化水平较高;各月份相比,10月湿地的富营养化程度较低,6—8月富营养化程度较高.浮游植物和浮游动物评价法所得湿地富营养化程度较营养状态指数法略高,主要表现在4、10月的非核心区评价中.综合水质、浮游植物与浮游动物进行富营养化评价,可得到更为准确的评价结果.

汉石桥湿地芦苇生长季末地上部分各器官中碳、氮和磷的生态化学计量特征及对其的固持能力

2017年11月15~17日,在北京汉石桥湿地自然保护区核心区蔡家河流入的主进水口区、核心区中央区和蔡家河流出的出水口区的芦苇(Phragmites australis)群落中,布设了9个样方,采集芦苇样品,测定芦苇叶片、叶鞘、穗和茎的生物量和全碳、全氮、全磷含量,研究芦苇生长季末地上部分各器官中碳、氮、磷的生态化学计量特征及对其的固持能力。研究结果表明,在芦苇地上部分的各器官中,芦苇茎中的全碳质量比相对最高,为(452.00±1.77) mg/g,穗、叶鞘和叶片中的全碳含量依次减小;芦苇穗中的全氮和全磷质量比都相对最高,分别为(22.06±1.24) mg/g和(7.24±0.38) mg/g,叶片、叶鞘和茎中的全氮和全磷含量依次减小;芦苇茎的碳氮比和碳磷比高于其它器官,叶片的氮磷比高于其它器官;芦苇茎的固碳和固磷能力分别为2 705.58 g/(m^2·a)和19.11 g/(m^2·a),高于其它器官;穗的固氮能力为19.54 g/(m^2·a),高于其它器官;蔡家河流入的主进水口区芦苇地上部分各器官对碳、氮、磷元素的固持能力高于其它区域;芦苇地上部分各器官总固碳、总固氮和总固磷能力分别为3 939.57g/(m^2·a)、56.42 g/(m^2·a)和33.10 g/(m^2·a)。

北京市重要湿地生态系统健康评价

通过遥感信息提取、实地采样、数据统计和问卷调查等方式,构建了湿地生态系统健康评价指标体系,该体系包括水环境、土壤、生物、景观和社会5方面共13个指标。对北京市3处重要湿地——野鸭湖湿地、汉石桥湿地和密云水库开展了湿地健康评价。结果表明,野鸭湖湿地自然保护区、汉石桥湿地自然保护区和密云水库的综合健康指数为7.08、3.33和5.95,健康等级分别为"好"、"中"和"中",健康状况差异显著。

汉石桥湿地自然保护区土地利用格局及其生态系统服务价值动态

为了有效地保护汉石桥湿地,采用模型评估方法,利用6个时期植物生长季的北京二号卫星遥感影像数据,分析汉石桥湿地的土地利用类型现状和生态系统服务价值,估算了6个时期汉石桥湿地自然保护区生态系统服务价值。研究结果表明,与2005年相比,2020年汉石桥湿地自然保护区林地面积增加了167.3 hm^(2),草地面积增加了87.5 hm^(2),湿地面积增加了53.1 hm^(2);2005年、2008年、2011年、2014年、2017年和2020年,汉石桥湿地自然保护区生态系统服务的总价值分别为88 355×10^(4)元、81 138×10^(4)元、82 398×10^(4)元、71 773×10^(4)元、79 828×10^(4)元和80 479×10^(4)元;调节服务是汉石桥湿地自然保护区主要的生态服务,6个时期的调节服务价值总和占生态系统服务总价值的46.7%;湿地对汉石桥湿地自然保护区生态服务的贡献最大;湿地面积增加、耕地面积减少是汉石桥湿地生态服务主要功能转变的主要原因。

污水资源化在汉石桥湿地的应用

通过对汉石桥湿地现状问题的分析,给出制约汉石桥可持续水源问题的解决途径——收集杨镇地区的污水,集中处理后作为湿地的补充水源加以利用,这样既能促进湿地的生态修复,又能改善周围的水环境。