贵州草海高原湿地浮游动物群落结构与水质评价

由于处于食物链的中间位置,浮游动物在水生生态系统中起着至关重要的作用,其群落特征、动态演替等很大程度上受到水体理化因子的性质和相互作用的影响;研究浮游动物群落结构的变化及其与水环境之间关系,对了解水生生态系统的变化、生态过程、水质状况等有着重要意义。为了解贵州草海高原湿地浮游动物群落特征、长期变化以及水质现状,笔者于2014年夏季(8月)和秋季(11月)对草海浮游动物和主要水质指标进行了两次调查采样,分析了浮游动物种类、多样性、空间分布及其水质评价,并通过和以往同季的研究数据进行对比,探讨了30年来草海浮游动物的变化状况。结果表明,草海浮游动物种类丰富,研究共检出浮游动物83属151种,其中原生动物31属60种,轮虫26属55种,桡足类15属18种,枝角类11属18种;优势种有5种,主要的优势种为桡足类的大型中镖水蚤(Sinodiaptomus sarsi);草海浮游动物Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数较低,年均值分别为1.14和0.47。草海浮游动物群落结构季节变化明显,种类组成上,夏季110种,秋季75种,夏秋共有种有34种,季节更替率达77.5%;数量构成上,夏季丰度为1 505.53 ind·L^(-1),秋季丰度506.66 ind·L^(-1),夏季明显高于秋季。利用综合营养状态指数和浮游动物群落参数对草海水质进行评价,结果显示2014年草海水质处于中营养-中污染水平。与历史时期相比,草海浮游动物种类变幅较小,但浮游动物丰度却大幅度降低了,优势种也发生了较大的改变,这可能与草海水质的剧烈变化有关,但具体的生态过程和驱动机制还需深入研究和长期监测。

贵州草海湿地730ka来的环境变迁及草海未来的演化分析

本研究通过对草海湿地730 ka以来的气候、水域面积、植被等方面的研究,总结出草海湿地的生态环境演化规律。本研究认为草海盆地发育与环境演变的主要影响因素有地质构造作用、全球气候变迁和近代人类活动的影响三方面,且地质构造运动起控制作用。草海湿地现在处于第四纪间冰期,总的气候环境属于温湿气候,同时,其处于小气候旋回的干凉期末期,所以其总体上处于较差的自然生态环境。草海湿地在未来10 ka,其小气候旋回将从干凉期转变为温湿期,自然生态环境将会自然恢复,但要加强草海湿地生态保护,如减少人为取水、污水处理达标后排放等措施。草海湿地受到构造运动(青藏高原隆起)、全球气候变迁和近代人类活动影响,水域面积从600—700 ka BP期间的150km^2,减少到目前的20.98 km^2,草海湿地有不断向东南减小的趋势,它在几万年后有可能自然消失。

草海高原湿地湖泊水质时空变化及水质分区研究

针对草海水质污染状况,开展水质季节变化特征研究,为草海湿地污染治理及保护提供依据。在草海湿地湖泊设置了15个采样点,于2014年8月、11月和2015年1月、4月,分4季进行水样采集。以所测水质参数为基础,运用水质综合评价和GIS空间分析方法,研究草海湿地水环境质量时空变化,并基于营养状态对湖泊水体进行了分区。研究表明:(1)草海TP、TN、CODMn、Chl-a 4种主要水质指标浓度在春季高于其他3个季节,浓度分别达到0.03、0.98、6.30和0.025 mg/L,空间分布呈现由东至西逐渐降低的趋势,草海入水口及码头区域要明显高于湖泊其他区域。(2)草海湖泊营养状态为中营养级别,按4个季度的综合营养状态指数(TLI)平均值分为3个区域,A区为东北角入水口及西海游客码头,长年处于富营养状态,为富营养状态区,53.9≤TLI≤63.0,水质处于Ⅳ与Ⅴ类等级;B区为临近县城及入水口区域,季节性富营养状态,为中营养状态区,41.2≤TLI≤46.6;C区为草海湖泊中心延续到阳关山的下游出水口区域,为贫中营养状态区,35.8≤TLI≤39.7;B区和C区水质全年为Ⅲ类等级。(3)各区域主要污染物指标以Chl-a、TN为主,A区形成的主因是城市污水注入,B区形成的主因是农业面源污染。控制城市污水和农药、化肥施用量是治理草海湖泊水环境的重要途径。

高原湿地泸沽湖草海水生维管植物多样性研究

通过实地调查对泸沽湖草海水生维管植物多样性进行了研究。结果表明,泸沽湖草海现有水生维管植物36种,隶属28属,23科。草海水生植物生活型分布齐全,挺水植物、沉水植物、浮叶植物、漂浮植物均有分布。草海水生植物种类组成与亮海有较大差异,亮海中有13种植物在草海未发现,其中沉水植物10种;草海中有18种植物在亮海未见报道,主要为湿生植物。

贵州威宁草海湿地生态安全评价

为了掌握威宁草海湿地生态安全状况,为威宁草海湿地规划建设提供参考依据。在参考已有研究成果基础上,以PSR（压力-状态-响应）模型为依据,建立威宁草海湿地生态安全评价指标体系（包括17个指标）;同时,采用模糊数学法建立评价模型,以均方差法确定各个评价指标权重,对威宁草海湿地的生态安全进行实例评价。结果显示,压力要素和响应要素处于不安全等级;状态要素处于极不安全等级;威宁草海湿地生态安全对应＂安全、较安全、较不安全、不安全、极不安全＂级别的隶属度值分别为0.0626、0.1197、0.2141、0.3312、0.2724,处于不安全的隶属度值最大（0.3312）;根据模糊数学最大隶属度原理,威宁草海湿地生态安全处于不安全等级,湿地生态安全有待改善。

草海湖泊湿地水环境污染现状及可持续利用研究

分析了草海目前水质现状,通过实地调查、资料收集,选取等标污染负荷的方法对草海水环境的主要污染源进行评价。最后,就上述研究结果对草海高原湖泊湿地水环境保护和可持续发展提出相应的对策。

贵州草海不同水位梯度下沉积物氮赋存形态及分布特征

利用分级浸取分离法,分析贵州草海湿地沉积物总氮(TN)与可转化态氮(TF-N)含量及分布特征,试图揭示水位抬升对草海湿地沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明,草海湿地沉积物TN含量在1.94～14.07 g/kg之间,均值为7.76 g/kg; TF-N含量较高,在1.70～7.59 g/kg之间,占TN的68.7%;不同形态氮含量依次为有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>离子交换态氮(IEF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>弱酸可浸取态氮(WAEF-N);不同水位梯度下各形态氮含量变化规律不同,OSF-N、IMOF-N含量沿着水位升高呈逐渐增加趋势,IEF-N含量呈先增加后降低的趋势,WAEF-N含量变化不大; TN和总非可转化态氮(NTF-N)与有机质(SOM)含量之间呈显著正相关,可能具有相似的来源.总之,草海沉积物TF-N含量及比例较高,潜在释放风险较大,而水位抬升抑制氮的转化,促进沉积物氮积累,增加释放风险.该研究揭示了不同水位梯度下沉积物氮形态分布特征,丰富了水文条件对氮迁移转化影响的理解,为湿地生态补水工程的管理决策提供了科学依据.

贵州草海湿地不同水位梯度沉积物中汞、砷形态分布及风险评价

通过改进Tessier连续提取法对贵州草海黑颈鹤栖息地不同水位梯度下沉积物汞(Hg)、砷(As)形态及生态风险进行了研究.结果表明,草海湿地沉积物中Hg含量在0.45~1.51 mg/kg之间,超过国家土壤环境质量农用地土壤风险管控标准;形态组成上,残渣态汞(Res-Hg)>有机结合态汞(Org-Hg)>碳酸盐结合态(Car-Hg)>铁锰氧化态(FeO-Hg)>可交换态(Ex-Hg),不同水位梯度下含量和赋存形态在不同区域不一致.As含量在16.4~23.8 mg/kg之间,形态依次为残渣态砷(Res-As)>有机结合态砷(Org-As)>铁锰氧化态砷(FeO-As)>碳酸盐结合态砷(Car-As)>可交换态砷(Ex-As).As含量与贵州省土壤背景值持平,随着水位梯度的抬升,其总量呈增加趋势,残渣态占比逐步增多,性质逐渐稳定.采用地积累指数(I geo)、潜在生态风险指数(E i r)、风险评价编码法(RAC)对Hg、As的危害程度进行分析表明,基于草海较高Hg环境背景值,Hg整体污染风险较高,As处于低水平的污染风险等级且对环境影响较小.该研究揭示了不同水位梯度下Hg、As总量及形态分布特征,对草海湿地水位抬升恢复湿地提供了参考.

草海湖湿地重金属分布特征及污染负荷

该文测定了草海湿地土壤和草海表层沉积物中7种毒性重金属的含量,对比研究了重金属元素含量的时空变异特征,同时应用单因子污染指数法和污染负荷指数法对底泥、沼泽草地、农用地和林地土壤中重金属污染进行了评价。结果表明:本研究中7种重金属中,Cd,Zn,Hg含量明显高于贵州省土壤背景值,重金属Cd和Zn分布特征为:底泥>农用地>沼泽草地>林地;Cr的分布特征为:沼泽草地>林地>农用地>底泥;Pb和Cu含量的分布特征为:农用地>底泥>沼泽草地>林地;Hg的分布特征为:底泥>沼泽草地>农用地>林地;As的分布特征为:林地>农用地>沼泽草地>底泥;草海湖周边的农用地和沼泽湿地中Cd,Hg达到重污染程度,Zn为中度污染,Pb和As为轻度污染。草海底泥中Cd,Hg和Zn达到重污染水平,其余4种重金属尚未构成污染;草海底泥重金属污染水平为中等污染,枯水期污染略重,且靠近湖心的采样点污染较重,3个采样区都呈现距岸边越远污染越重的趋势。草海湿地底泥重金属污染较重,农用地次之,沼泽草地再次,林地无重金属污染。研究可为草海湿地重金属污染放置与治理提供基础数据。

贵州威宁草海湿地表层沉积物有机质时空分布及其来源辨析

为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源,以贵州威宁草海岩溶湿地为例,通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布及其稳定碳同位素(δ^(13)C)、稳定氮同位素(δ^(15)N)和C/N的分析,探讨了沉积物有机质的分布特征及来源。结果表明:草海湿地表层沉积物丰水期TOC、TN含量变化范围分别为3.75%~32.71%和0.39%~2.90%,平均值分别为14.34%和1.52%;枯水期TOC、TN含量变化范围分别为1.26%~34.11%和0.18%~2.49%,平均值分别为12.46%和1.12%;丰水期TOC、TN含量略高于枯水期,这与丰水期大量降雨带来的陆源输入有关,同时在空间分布上二者在两个水文期均表现为西南和湖心区域大于东部和西北区域。草海湿地表层沉积物丰水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.55%~-1.97%和0.03%~0.37%,平均值分别为-2.23%和0.24%;枯水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.75%~-1.96%和0.10%~0.46%,平均值分别为-2.35%和0.30%;其中δ^(13)C的空间分布特征表现为东区较西区明显偏负,说明东区污染严重,这是由于东区毗邻县城,污染物来源复杂,沉水植物遭到破坏,使得湖泊自身生产力降低。通过端元混合模型对沉积物来源进行定性和半定量分析,结果表明:草海湿地表层沉积物有机质的主要来源为土壤有机质、浮游藻类及淡水水生植物,同时由于草海岩溶湿地具有较高的初级生产力,沉积物中有机质来自内源的贡献大于来自外源的输入。

利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候、维持生态平衡起着重要的作用,研究大气沉降重金属通量及污染特征,对于草海湿地的稳定性与可持续发展具有深远意义。为分析贵州草海的重金属大气沉降特征,该研究利用苔藓植物对重金属的敏感性与耐受性作为生物监测指示植物,运用苔袋法(MossBag)监测贵州草海高原湿地系统湖泊大气沉降重金属污染状况,测定其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg七种重金属,用ICP-MS以及原子荧光检测了这七种元素含量,计算沉降通量,并利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,用地积累污染指数法对其数据进行评价分析。结果表明:草海各元素大气沉降通量存在明显的差异,Cu和Zn元素沉降通量远高于其他元素,达到21.43μg·m-2·d-1和102.82μg·m-2·d-1,占总沉降比重大。相关系分析表明,Cu与Zn、As与Cr、Cd与Pb表现出正相关关系,表明它们有相同来源,其他元素之间的相关性表现不显著。运用地累积指数法判断,七种重金属均属于严重污染,其中Cd尤为严重。根据重金属污染特征及来源分析,草海大气沉降重金属污染主要受到多种因素共同作用,包括产业结构和生产生活方式,甚至是已经关闭的土法炼锌遗留的影响。

贵州草海喀斯特高原湖泊湿地甲烷氧化菌群落特征及功能探析

草海是由喀斯特盆地积水发育而形成的一个完整的、典型的高原湖泊湿地生态系统,同时也是中国面积最大的岩溶构造湖.甲烷氧化菌作为一类能够将甲烷氧化为CO_(2)和水的独特微生物,其活动与生态系统中能量流动和元素循环的关键步骤密不可分.为了解贵州草海喀斯特高原湖泊湿地中甲烷氧化菌的群落结构特征及功能,利用宏基因组技术对浅水沼泽、莎草湿地、深水沉积物进行研究.结果表明,草海湿地中主要的好氧甲烷氧化菌为Methylobacter和Methylomonas,主要的厌氧甲烷氧化菌为Candidatus_Methylomirabilis_oxyfera,属于NC10门的反硝化型厌氧甲烷氧化菌.所研究的4种代谢功能基因种类多样性表现为碳代谢>氮代谢>硫代谢>甲烷代谢;基于KEGG数据库共注释到6大类功能和18条与碳、甲烷、氮、硫相关的完整代谢路径.PCoA分析表明浅水沼泽和莎草湿地中甲烷氧化菌的种类和功能相似,且与深水沉积物存在差异.物种与功能相关性网络分析结果显示Methylacidiphilum_fumariolicum和Methylacidiphilum_kamchatkense与草海湖泊湿地中的各个代谢功能均具有较强的相关性.显著影响草海湿地中大多数甲烷氧化菌的群落结构的环境因素是硝酸盐、电导率、总磷和有机质.

草海湿地区域土地利用景观格局时空变化特征研究

采用3S技术和景观生态学分析方法,对草海湿地区域近20 a的景观格局动态变化进行分析,结果表明:(1) 20 a间,草海湿地区域林地、草地景观类型面积呈下降趋势,水域、建设用地景观类型面积大幅增加,耕地景观类型面积总体有所增加;(2)从景观类型转换来看,研究区景观类型转换以草地、耕地景观类型的转入转出变化最大,草地退化较为严重;(3)从景观类型斑块密度和平均斑块面积变化情况来看,研究区各类景观类型的破碎化程度越来越严重;(4)从景观斑块形状和景观多样性变化情况分析,研究区林地、草地、建设用地景观斑块形状趋于规则,景观优势度明显,在整个研究区中占绝对的优势地位。总体来看,草海自然保护区建立之后,由于人为因素的干预,对湿地区域保护力度较大,一系列湿地保护、修复和恢复工程的实施,使得草海湖区面积持续增加,湿地得以较好的保护和恢复。

岩溶湿地表层水体CO2分压时空分布特征及其扩散通量

为揭示岩溶湿地表层水体二氧化碳分压(pCO_(2))的时空分布规律及其扩散通量,以我国最大的岩溶湿地贵州威宁草海为研究对象,分别于2019年7月(丰水期)和12月(枯水期)通过网格布点法,系统采集草海表层湿地水体,测定水样理化指标和离子组成,利用PHREEQCI软件计算水体pCO_(2),并基于Cole提出的气体扩散模型估算水-气界面二氧化碳(CO_(2))的扩散通量.结果表明:草海湿地表层水体丰水期pCO_(2)的变化范围为0.44~645.65μatm,平均值为(55.94±124.73)μatm;枯水期变化范围为35.48~707.95μatm,平均值为(310.46±173.54)μatm;丰水期水体整体pCO_(2)低于枯水期,空间上两期水体均呈现东部区域及河流入湖口处pCO_(2)较高,而中西部区域pCO_(2)欠饱和的特征.水-气界面CO_(2)的扩散通量在丰水期变化范围为-43.27~27.16 mmol/(m^(2)·d),平均值(-34.49±12.93)mmol/(m^(2)·d),枯水期变化范围为-33.36~28.15 mmol/(m^(2)·d),平均值(-8.02±15.85)mmol/(m^(2)·d),与其他岩溶湖库相比,水生植物丰富的草海在两个极端水文期CO_(2)扩散通量相对较低,总体表现为大气CO_(2)的汇.

贵州草海表层沉积物重金属污染特征及来源分析

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,评价其表层沉积物重金属污染特征及生态风险,对于草海湿地的稳定性及其湿地土地资源保护具有深远意义。选取草海周边20个点均匀采集样品,测定其中7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg),利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,并采用潜在生态风险指数法对重金属的污染特征生态风险进行了评价。结果表明,草海表层沉积物重金属含量表现为Zn(279.40mg·kg^(-1))>Cr(161.13 mg·kg^(-1))>Pb(51.24 mg·kg^(-1))>Cu(19.83 mg·kg^(-1))>As(17.98 mg·kg^(-1))>Cd(13.97 mg·kg^(-1))>Hg(0.14mg·kg^(-1)),其中Cd、Cr、Zn、Cd与Hg含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,而Cu、Hg则低于背景值。相关性分析表明,Cd与Cr、Zn、Cd与Hg之间表现出正相关关系,Cu和Pb之间表现出极显著的正相关关系,且具有较高正载荷,表明其来源相似,具有相同的化学行为与环境行为;As与其他金属元素之间无显著性相关关系。运用潜在生态风险指数法进行分析,沉积物中Cd超标率达100%,样品中最大超标倍数达66.7倍,为主要污染物,处于极强污染级别;Cu、Cr、Pb、Zn和Hg处于无-中度污染级别;As的含量都低于背景值,即草海未出现As污染。根据重金属污染特征及来源分析,结合草海湿地的污染情况判断,草海沉积物中重金属污染主要受外源污染,尤其是土法炼锌的影响,其次是城市污水的影响,污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。

高原湖泊湿地生态保护对策:以贵州草海国家级自然保护区为例

贵州草海国家级自然保护区紧靠威宁自治县县城,高强度的人为活动对草海自然环境造成巨大压力,已严重威胁草海高原湖泊湿地生态系统安全。分析了草海保护区的保护管理现状,总结了草海保护区存在污染治理难度大、保护与发展矛盾、水土流失严重、管理体系不完善、科研监测能力弱等突出问题。提出保“草”治“海”、鸟进人退、拦沙固土、完善管理体系、提升科研监测能力水平、加强社区共管发展、防治有害生物、候鸟疫源疫病防控的保护对策,旨在维护草海高原湿地生态系统的稳定,提升草海保护区的科学保护和管理。

贵州草海鸭子塘入湖河口湿地修复工程

草海是我国亚热带高原湿地生态系统的典型代表。近年来草海湿地退化加剧,生态环境遭受破坏。草海鸭子塘入湖河口湿地位于草海东部入湖口区域,存在水质恶化、湿地面积骤减等问题。通过开展鸭子塘入湖河口湿地修复工程,选择生态塘作为恢复湿地生境主要措施,并通过科学的工程设计使生态塘融合于自然环境中,达到恢复湿地生态功能及提高生物多样性的目标。

高原湖泊湿地功能及可持续发展对策——以草海为例

高原湿地是大自然形成的一类特殊的生态系统,被称为"自然之肾"。目前,湿地研究己成为当前国内外研究的一个重点和难点,草海高原湖泊湿地是目前贵州省内最大的天然淡水湖泊,在生物多样性和生态系统可持续发展方面起着巨大作用。本文通过对贵州草海高原湿地功能和湖泊湿地可持续发展特征进行探讨,分析草海湿地破坏状况和所引起的环境问题,提出湖泊湿地可持续发展保护的对策,以期为草海湿地旅游开发和可持续发展提供参考。

贵州威宁草海流域地下水水化学特征及无机碳通量估算

贵州威宁县草海是我国最大的岩溶湿地,岩溶地下水是其重要的补给水源和物质来源.本研究在丰水期、枯水期和平水期对草海流域内12处地下水进行了采集并测定,揭示了该流域地下水水化学特征和主要离子来源,并基于水化学径流模数法初步估算了草海流域岩溶碳汇通量.结果表明,草海流域地下水水化学类型以HCO_(3)-Ca型为主,东南部个别泉点在平水期为SO_(4)-Ca型.地下水中优势离子均以Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO^(-)_(3)为主,季节上SO^(2-)_(4)和Mg^(2+)平均质量浓度呈现出平水期>枯水期>丰水期,NO^(-)_(3)平均质量浓度则表现为丰水期>枯水期>平水期,其他离子季节变化特征不明显.空间上草海北部地下水中Ca^(2+)和HCO^(-)_(3)质量浓度相对较高,K^(+)、Na^(+)和Cl^(-)在西南部地下水中质量浓度较高,东南部地下水中Mg^(2+)、NO^(-)_(3)和SO^(2-)_(4)质量浓度较高.地下水中Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO^(-)_(3)主要受到碳酸盐岩溶蚀的控制,碳酸、硫酸和硝酸均参与了流域内碳酸盐岩的风化,三期大部分地下水中NO^(-)_(3)主要受土壤氮和生活污水的影响,东南部地下水NO^(-)_(3)则主要受农业活动影响,K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)和SO^(2-)_(4)的来源则无明显时空差异,前3种离子主要受人类活动影响,而SO^(2-)_(4)则主要来源于地层中含硫化合物的溶解.研究区外源酸参与流域碳酸盐岩风化具有较高比例,季节上表现为平水期外源酸参与流域碳酸盐岩比例最高,丰水期最低的特征,在扣除外源酸参与流域碳酸盐岩风化的比例后,初步估算草海流域无机碳通量平均约为181.5 t·a^(-1),岩溶地下水向草海输送HCO^(-)_(3)量平均约为1 144.1 t·a^(-1).

贵州草海岩溶湿地水体不同形态氮的时空分布特征

为揭示贵州草海岩溶湿地水体中不同形态氮时空分布特征及其变化规律,通过网格布点法采集了该湿地丰、枯水期表层水,并对其不同形态溶解性氮含量进行了测定,运用Arc GIS统计模块分析了草海不同形态氮的时空分布特征,并分析了各形态氮与环境因子之间的相关性。结果表明:草海水体丰、枯水期TN的平均含量分别为(0.96±0.52)、(0.90±0.71) mg·L^(-1),总体表现呈丰水期高于枯水期;丰水期氮形态以无机氮为主,NH4^(+)-N与NO3^(-)-N之和占比总氮的54%,二者平均含量分别为(0.14±0.08)、(0.38±0.56) mg·L^(-1),这两种形态氮的高值区均分布在西侧区域,主要受外源输入影响;而枯水期氮形态以有机氮为主,DON占比TN的49%,平均含量为(0.44±0.26) mg·L^(-1),高值区出现在南侧区域,枯水期草海补给水量减少,加之水生生物的衰亡以及沉积物中氮的释放,使得该时期水体氮素主要通过湖泊内源进行释放转化。草海水体氮形态分布的季节性差异主要受水环境变化、外源氮输入以及内源氮释放的共同影响,丰水期应加强草海西部地区3条入湖河流的污染控制,而枯水期应主要控制湖内沉积物氮素的释放,进而有效降低草海水体中氮含量。