三门峡库区湿地水体氢氧同位素变化特征研究

湿地水文过程控制着湿地的形成与演化。三门峡库区湿地是典型的多泥沙河流湿地,对黄河中游河道水沙调节和生物多样性具有重要意义。为研究三门峡库区湿地的水文循环特征,基于稳定同位素技术,采集河流水、地下水、土壤水样品,测定各类水体中稳定氢氧同位素δD和δ^(18)O的含量,分析三门峡库区湿地不同水体的氢氧同位素变化特征。结果表明:①三门峡库区湿地内土壤水中的稳定氢氧同位素含量最高,河流水中的次之,地下水中的最低。②河流水中的氢氧同位素含量2018年蓄水期的最高,2020年泄水期的最低,地下水和土壤水泄水期的氢氧同位素含量均高于蓄水期的。③河流水、地下水和土壤水中δ^(18)O和δD的相关关系分别为:δD=6.342δ^(18)O-2.873、δD=4.928δ^(18)O-19.425和δD=6.390δ^(18)O-3.588,各类水体拟合方程的斜率和截距均小于当地大气降水线,说明这些水体均受到大气降水的补给。该研究结果可为湿地水循环理论和湿地生态保护提供科学支撑。

三门峡库区湿地自然保护区植物多样性及群系类型调查

通过查阅相关文献,采用样线结合样方的调查方法,对三门峡库区湿地自然保护区的植物资源种类和群系类型进行调查。结果表明,三门峡库区湿地自然保护区共有维管植物80科285属598种。湿地生态植被划分为4个植被型组10个植被型80个植被生物群系。

三门峡黄河湿地沉积物理化特征及影响因素分析

研究湿地沉积物理化特征对湿地氮汇能力有重要意义。以三门峡黄河湿地为典型研究区域,分别对天然湿地与向日葵农作区湿地进行了测定,分析了三门峡库区湿地水沉积物特征。结果表明:三门峡黄河湿地水体呈弱碱性、含氧量高。沉积物中营养物质匮乏,TON含量低于0.1%,TOC含量低于0.5%。沉积物中无机氮以氨氮积累为主。在向日葵豆种植区域内,受人工施肥的影响,沉积物无机氮含量远高于天然湿地,其中氨氮最大值为6.27±0.36 mg/kg,硝氮最大值为7.51±0.97 mg/kg。在天然湿地中氮流失主要为反硝化,以表层反硝化速率最快为1.09 mg N/(kg·d)。在人工种植区域内,湿地氮流失主要为厌氧氨氧化,表层厌氧氨氧化速率最快为0.14 mg N/(kg·d)。

三门峡水库运行水位对湿地水文过程影响研究

通过对三门峡库区湿地生态系统的水文过程及主要影响因素的调查和分析,研究水库运行水位变化对湿地生态系统水文过程的影响及主要生态效应,为恢复和维持河流生态系统健康提供依据。研究发现,降低水库运行水位,库区湿地面积将大幅度减少,湿地生态需水供给受阻,湿地生境状况出现不利变化,部分湿地将丧失原有的生态功能;湿地生态系统的水文过程变化将导致湿地多样性和景观结构、格局发生明显变化,严重影响区域的景观格局和生态安全;水库运行水位降低,将使库区周边地下水位降低,使地下水的供需平衡更趋恶化。鉴于生态问题的复杂性,需要对运行水位的生态效应进行长期、全面研究,以便采取有效的控制措施和对策。

三门峡库区湿地水资源利用效用评价

湿地是水陆相互作用形成的特殊生态系统,为了保证湿地水资源的合理利用,更好地开展湿地水生态环境保护与恢复、水资源管理等工作,需要科学评价湿地水资源利用效用。选取典型的多泥沙河流湿地——三门峡库区湿地为研究区域,将水资源利用效用定义为单位水资源量所产生的湿地生态服务功能价值,以2017年为基准年,结合湿地生态环境需水量与生态服务功能价值计算,基于湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用辨识,建立了湿地各类型生态环境需水与生态服务功能间的耦合关系,评价了三门峡库区湿地水资源利用效用。三门峡库区湿地在景观保护、水质净化和生态系统平衡维持方面起到了重要作用。评价结果显示:生态环境总需水利用效用为0.47元/m^(3);湿地在景观保护和娱乐方面作用显著,景观保护需水和娱乐需水利用效用较高,分别为19.87元/m^(3)和6.47元/m^(3);维持水体自净能力需水利用效用最低,仅为0.01元/m^(3)。

基于PSR模型的三门峡库区湿地生态系统健康评价

为评价三门峡库区湿地生态健康状况,基于PSR模型,从压力、状态、响应3个层面构建了包括人口密度、水体面积、湿地管理水平等15个指标的湿地生态系统健康评价指标体系,采用层次分析法和模糊综合评价法计算指标权重和指标隶属度,将湿地生态系统健康状况划分为"健康、亚健康、脆弱、病态、疾病"5个等级,根据综合评价指数确定三门峡库区湿地生态系统健康状况。结果表明,2017年三门峡库区湿地生态系统健康综合评价指数为0.696,处于"脆弱"等级,接近"亚健康"状态;压力、状态、响应3个目标层中,状态层的约束性最强(0.548 5),响应层次之(0.241 0),压力层最弱(0.210 5);在15个评价指标中,物质供应、生态环境恢复、科研娱乐和湿地受胁迫程度是影响三门峡库区湿地生态系统健康状况的主要因素。

黄河三门峡库区的雁鸭类

采用定时定点调查方法,于2005年～2011年对黄河三门峡库区的雁鸭类进行了调查,共记录到雁鸭类32种,其中候鸟30种,包括旅鸟18种,冬候鸟12种,占总种数的93.8%.数量最多的是大天鹅、红头潜鸭、绿头鸭、绿翅鸭、豆雁等.最引人瞩目的是大天鹅,每年10月下旬至翌年3月上旬大天鹅在本区越冬.本区是雁鸭类重要的越冬地和迁徙停歇地,应加强对本区湿地生态的科学保护和管理.

三门峡库区湿地景观格局变化及其驱动力分析

以三门峡库区为研究对象,依据1980年、1990年、2000年、2010年4个时期的卫星遥感影像,采用最大似然法进行监督分类,并运用人机交互解译和野外检验方法获取三门峡库区的水体、滩地、沼泽等土地利用数据;利用地理信息系统空间分析和统计功能,研究了1980—2010年三门峡库区的土地利用动态变化情况。结果表明:30 a间城镇用地、农村用地明显增加;水体、滩地、草地均有不同程度减少,分别减少18.64%、62.6%、27.6%,林地面积基本持平;滩地主要转化为水体和耕地,草地主要转化为耕地和林地。土地变化格局的主要驱动力是人口增长、城市化与经济的发展、气候环境的变化等。

三门峡库区湿地水化学特征及影响因素分析

研究湿地水化学特征对湿地生态保护和高质量发展具有重要意义,以三门峡库区湿地为典型研究区域,采用2018—2019年三门峡水库蓄泄期间4次采样数据,结合三角图、Gibbs图等水化学方法分析了三门峡库区湿地水化学特征及其影响因素,结果表明:三门峡库区湿地水体呈弱碱性,蓄泄期间pH值从潼关到三门峡大坝变化较小,在天鹅湖湿地处出现最大差值,表现为天鹅湖湿地对水体的净化作用;不同时期TDS沿程呈减小趋势,泄水期天鹅湖湿地稀释作用明显;蓄水期溶解氧、电导率、氧化还原电位均高于泄水期的;离子浓度随大坝蓄泄期水位变化而变化,蓄水期离子浓度高于泄水期的,主要阳离子为Na^(+),阴离子为HCO_(3)-,水化学类型为HCO_(3)-SO_(4)-Na-Ca型;三门峡库区湿地水化学特征受硅酸盐岩风化作用和蒸发盐岩溶解影响,此外蓄水期城市生活废污水排放对库区湿地水化学有较显著影响。

三门峡库区芦苇湿地蒸散量及其影响因子分析

根据三门峡库区长时间序列气象观测数据,采用FAO推荐的标准化Penman-Monteith公式,对库区湿地优势种群芦苇的实际蒸散量ETc进行了估算,分析了芦苇湿地蒸散量的年内和年际变化规律,并对影响芦苇湿地实际蒸散量的主要环境因子进行分析。结果表明:夏季三门峡库区芦苇湿地的实际蒸散量较大,冬季较小,在6月达到年度最高值,为190.17 mm;库区多年平均(1957—2010年)芦苇湿地实际蒸散量为1 056.59 mm,54 a中最高为1 278.23 mm(1959年),最低为818.05 mm(1984年);库区湿地ETc与各环境因子之间存在多元线性回归关系。

基于遥感的三门峡库区湿地演变特征分析与土地利用健康评价

三门峡库区湿地地处黄河中游,是典型的多泥沙河流湿地。分析三门峡库区湿地土地利用类型的变化,对认识该地区整个生态系统的结构和变化具有至关重要的作用。基于1979~2017年8期Landsat系列遥感影像数据,对三门峡库区湿地土地利用信息进行了提取。选用单一土地动态模型,揭示了三门峡库区湿地各土地利用类型的年际演变特征,同时分析了其2017年年内演变特征,并从土地利用结构、经济社会效益、生态系统功能3个方面选取了17项指标,采用模糊层次分析法对三门峡库区湿地土地利用健康状况进行了评价。

基于硝酸盐氮氧同位素的三门峡黄河湿地硝酸盐来源分析

三门峡黄河湿地属于国家级湿地自然保护区,是国家级珍禽白天鹅的栖息地及重要水源涵养地。为了解湿地沉积物氮的垂直分布(0~50 cm),定性判断硝酸盐的来源,通过对河水理化参数化及不同剖面沉积物中硝酸盐氮氧同位素特征值进行分析,结果发现:水体硝酸盐主要为无机氮,占比为95%,硝酸盐同位素特征值为14.89‰~15.95‰,10.78‰~13.60‰,与粪便污水相似;沉积物TON(0.01%~0.02%)和TOC(0.07~0.2%)含量较低,垂直分布变化不显著;沉积物中氨氮占无机氮的比例为68%~98%,表层沉积物中氨氮含量高于底层。沉积物δ^(15) N-NO^(-)_(3)垂直变化较大但无规律,特征值范围为-1.96‰~15.98‰,δ^(18) O-NO^(-)_(3)垂直变化较小,特征值范围为14.77‰~26.64‰,同位素特征值说明:沉积物中硝酸盐来源为混合源,其中,大气降雨和硝态氮肥为主要贡献源。