基于GIS技术及模糊物元分析法的南京市仙林新市区生态安全评价

运用压力-状态-响应模型和层次分析法构建生态安全评价指标体系,综合运用GIS技术及模糊物元分析方法对南京市仙林新市区建设前后(2003和2007年)的生态安全状况进行评价。结果表明,2003—2007年,仙林生态安全状况主要向2个方向发展,生态安全和不安全区域面积均有所增加,占区域总面积比例分别由9.6%和12.9%增加至22.3%和15.0%。由于各区域发展模式不同,生态安全状况区域差异明显。具体表现为仙鹤片区与白象片区生态安全区域面积明显增加,占研究区总面积比例分别由2.6%和3.9%增加至10.1%和9.3%;麒麟片区生态安全状况以临界安全为主,部分片区由临界安全状态向较安全状态转化;青龙片区生态安全状况变化不大。

基于土地转移矩阵的生态服务功能研究——以南京市仙林新市区为例

以南京市仙林新市区为例,运用土地转移矩阵方法分析土地利用变化,并采用专家打分法和层次分析法对生态服务功能进行分类评价,对其结果进行空间化表达,分析土地利用变化对生态服务功能的影响。结果表明:(1)2003—2013年仙林新市区耕地和水体面积大量减少,而建设用地、密集型草地和裸地面积大量增加。土地利用类型变化主要体现在耕地、水体向建设用地、密集型草地和裸地的转移。(2)区域生态服务功能整体降低,但生态服务功能改变程度具有空间异质性,西北部和中部的大部分区域生态服务功能降低程度高,而东南部小部分区域降低程度低。(3)耕地、有林地和水体向建设用地的转移是造成生态服务功能降低的主要原因,其作用程度达到70%以上。

荇菜(Nymphoides peltatum)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应及其机制

构建了荇菜(Nymphoides peltatum)与以铜绿微囊藻为优势种的自然藻体共培养系统,分析系统中各藻种藻细胞密度、藻体叶绿素a含量、荇菜生长指标及水下[光]照度的变化;同时以荇菜种植水配置培养基,在适宜光照条件下培养铜绿微囊藻,分析藻类生长生理指标随时间的变化。结果表明:共培养系统中藻类总藻细胞密度显著下降(P<0.05),其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻细胞密度下降最为明显,40 d时比初始藻细胞密度减少了94.68%,而三角四角藻(Tetraedron minimum)数量逐渐增多,成为优势藻种,表明荇菜对铜绿微囊藻生长具有明显抑制作用。共培养系统中荇菜鲜重、水下20 cm深处光衰减率均与藻类叶绿素a含量呈显著负相关(P<0.05),表明藻细胞光合能力的大小与荇菜植株的生长及其产生的遮光作用密切相关。随培养时间延长,添加荇菜种植水的培养基中铜绿微囊藻藻细胞光密度值(D650)下降明显;叶绿素a、藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)相对含量均有不同程度的下降,培养9 d后4者相对含量分别降至5.27%、15.53%、21.11%和48.48%;藻细胞Ca2+Mg2+-ATP酶活性下降明显,表明荇菜种植水中存在着某种对铜绿微囊藻产生抑制作用的活性物质,通过对铜绿微囊藻光反应系统(PSⅠ和PSⅡ)的作用来阻碍藻细胞光合作用进程,抑制藻类生长,说明除了遮光效应外,分泌抑藻活性物质也是荇菜抑制铜绿微囊藻生长的重要机制。

太湖流域农村生活污水产排污系数测算

选取太湖流域典型地区9户农户(高、中、低收入水平各3户)作为研究对象,采用现场监测及入户调查的方法对农户生活污水各类污染物产排污系数进行系统定量研究。结果表明,收入水平对农户总生活污水中TN、NH4+-N、TP产污系数无显著影响,但对污水量、COD产污系数及总生活污水中各类污染物排污系数影响显著,均表现为高收入农户>中收入农户>低收入农户。厕所污水对污水污染总负荷贡献率极高,COD占67%以上,TN、NH4+-N、TP占84%以上,因此,厕所污水的利用与处理率是影响污染物排污系数的主导因素,而农业收入水平及化粪池类型则对这2种因素影响显著。

土壤逐渐干旱对菖蒲生长及光合荧光特性的影响

在土壤逐渐干旱过程中,连续测定典型湿地植物菖蒲生长发育状况及叶片叶绿素荧光参数,结果表明:短期内(实验第0—3天)土壤水分含量下降(土壤含水率自53.86%下降至42.6%)有利于菖蒲生长,干旱组菖蒲叶片Fv/Fm、Yield、qP显著高于对照组(实验期间土壤平均含水率为53.49±0.6%)(P<0.05),qN则低于对照组;随着土壤进一步干旱(土壤含水率自42.6%下降至18.02%,实验第3—9天),菖蒲叶片qN值则由0迅速上升至0.403,显著高于对照组(P<0.05),Fv/Fm值与对照相比无显著差异(P>0.05),叶片保持较高的热耗散以维持光合结构PSⅡ保持正常,并能以降低叶片含水率、叶面积(叶片卷曲避光)减少水分蒸腾及降低根系含水率促进水分吸收的方式进行自我保护;随着土壤干旱程度加剧(土壤含水率自18.02%下降至4.5%、实验第9—12天),菖蒲叶片Fv/Fm、yield、qP值显著低于对照组(P<0.05),qN值降为0,光合结构PSⅡ受到损坏,第11天、12天,叶片含水率分别降至75.79%和68.78%,此时菖蒲也逐步以自小叶片至大叶片的顺序枯萎衰亡,表明在土壤水分快速下降过程中过高的生物量将不利于菖蒲保持水分,而80%左右的叶片含水率是维持菖蒲存活的临界值。

干旱胁迫对香蒲生长和叶绿素荧光参数的影响

采用野外调查方法,研究了不同土壤含水量条件下香蒲植株的形态、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明:(1)土壤含水量对香蒲株高影响显著,轻度、中度和重度干旱处理香蒲株高分别下降为对照(土壤水分始终饱和)的90.90%、68.19%和63.64%。(2)香蒲茎直径、叶长、叶宽和叶绿素含量均随土壤含水量的降低而呈递减趋势,枯叶率却明显增加。(3)不同土壤含水量条件下香蒲密度和生物量差异均达显著水平(P<0.05)。轻度、中度和重度干旱组香蒲密度分别比对照下降41.67%、53.33%和66.67%;而对照香蒲单株生物量分别为轻度、中度和重度干旱组的2.25、5.54和7.45倍。(4)香蒲叶片最大光量子产量(Fv/Fm)和最大相对电子传递速率(Re,t,max)随土壤含水量的减少而明显降低。干旱降低了香蒲叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学效率,抑制了香蒲的生长。

水深梯度对黑藻生长的影响

采用盆栽试验方法,将黑藻(Hydrilla verticillata)顶枝种植在水下0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 m处塑料盆内,研究水深对黑藻生长的影响。结果表明,水深能够明显影响黑藻的存活,当水深>2.5 m时,由于光照不足,黑藻生长受到了明显抑制,水深3.0、3.5、4.0 m处黑藻分别于试验第57、33、21天死亡。水深改变了黑藻植株形态。水深对黑藻株高的影响极显著(P<0.01)。试验80 d时,不同水深处黑藻的茎节数、节间距、分枝数均差异显著(P<0.05)。试验80 d时,水深0.5～2.0 m处,黑藻株高和茎节数随水深增加而逐渐增加,当水深>2.0 m时,随水深增加开始减少。试验80 d时,水深0.5～2.5 m处,黑藻节间距随水深增加而不断延长。同一生长时间黑藻分枝数随水深增加而递减。各水深梯度处黑藻生物量呈先升高后降低的趋势,水深0.5～1.5 m处黑藻生物量随深度增加呈上升趋势,水深1.5 m处生物量最大,水深2.0、2.5 m处生物量迅速降低,不同水深梯度间黑藻生物量差异极显著(P<0.01)。该试验条件下,黑藻的光补偿水深在水体平均透明度(1.0 m)以下1.5～2.0 m之间。

苏北潮滩群落交错带互花米草斑块与土著种竞争关系研究

选取盐城滨海湿地典型滩地(互花米草与碱蓬交错区、碱蓬滩)互花米草斑块,研究互花米草和本地种的生长特征、斑块微生境变化和互花米草与本地种的相对竞争力。结果表明:①和本地土著种碱蓬Suaeda salsa、芦苇Phragmites australis相比,入侵种互花米草Spartina alterniflora能更有效地改善微生境,其发达根系能够提高土壤含水量,互花米草的耐盐特性和泌盐作用能够使得互花米草在高盐度环境中生存,并有效的降低土壤盐度;②在互花米草与碱蓬交错区,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为1.94±0.94,互花米草的竞争能力明显强于碱蓬;③在碱蓬滩,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬、芦苇的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为0.87±0.30,互花米草与碱蓬之间的竞争相对平衡;④因此,互花米草可能通过种间竞争不断侵蚀碱蓬生境,从而取代当地土著植被碱蓬和芦苇。

光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响

以自然湖泊沉积物为研究基质,利用微型电机控制溶氧微电极实现纵向精确微位移,在照光与遮光条件下,对典型湿地植物菖蒲幼苗、成株根系根基部起总根长1/4处(根1/4)、根系中部(根1/2)、从根基部起总根长3/4处(根3/4)及根尖(根1)处根系微界面径向溶氧浓度变化进行原位精确测定。结果表明:无论有无光照,菖蒲幼苗、成株根系不同部位均存在从根表面至沉积物氧饱和度由高到低的氧扩散层,其厚度0.18—0.68 mm;根1/2、3/4、1处氧扩散能力菖蒲成株较幼苗显著增强(P<0.01),根1/4处二者则无显著差异(P>0.05);光照对菖蒲幼苗、成株根系不同部位氧扩散能力的影响存在差异,光照对菖蒲幼苗根1/2及菖蒲成株根1/2、根3/4处影响显著(照光组显著高于遮光组,P<0.01),而对菖蒲幼苗根1/4、根3/4、根1及菖蒲成株根1/4、根1处无显著影响(P>0.05);从根系泌氧空间差异上看,照光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2>根3/4≈根1≈根1/4(P<0.01,P>0.05)和根1/2>根3/4>根1>根1/4(P<0.01),遮光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2≈根3/4≈根1≈根1/4(P>0.05)和根1/2>根3/4≈根1>根1/4(P<0.01,P>0.05)。

盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响

潮沟是潮滩上发育典型的地貌因子,是潮滩演变的重要标志。米草植被的发育与扩张,改变了潮流的动力特征和滩面物质组成,从而形成了特殊的米草潮沟系统。采用实地调查与遥感影像相结合的方法,分析了湿地潮沟的整体形态特征,并重点对米草潮沟系统的形态特征及成因进行了系统分析。结果表明:①受潮流和地形作用的控制,本区并无大型潮沟分布,潮沟规模从北至南依次增大,发育高程为0—1.8 m。盐沼和光滩上潮沟形态截然不同。②米草潮沟系统具有独特特征:潮沟多窄而深、密度大、分级多、侧向迁移小于纵向迁移、宽深比较小;潮沟两侧发育高度不等的不对称性的沿岸堤;盐沼边缘发育有陡坎和冲沟,并贯穿整个米草带。③潮沟的发育是影响米草向内陆碱蓬区扩张的因素之一,起着非常重要的引领作用,而米草陆向扩张的宽度和幅度取决于所在区域潮沟的发育程度。同时,随米草扩张速度的降低,光滩上潮沟的活动性有所放缓。

地下水位对芦苇叶片生理特征的影响

选择形态和节数一致的芦苇根状茎栽种到装有江沙的试验桶内,调节并控制试验桶水位,模拟研究江滩湿地地下水位变化对芦苇叶片生理特征的影响。结果表明,在0—-40cm地下水位条件下,芦苇叶片生长情况良好,但随着地下水位降低,芦苇叶长、叶宽和叶面积减小,叶绿素含量降低,最大表观光合电子传递速率和最小饱和光照强度降低。试验时间延长,各试验组叶片进一步生长,但试验组间差异减小,地下水位制约作用减弱。各试验组叶片叶绿素含量和快速光响应曲线均呈现先上升再下降的趋势,与芦苇生长发育的季节性变化规律相一致。地下水位-60cm试验组芦苇植株在试验初期存活,进入快速生长期后叶片发黄枯萎,光响应能力减弱,细胞膜脂过氧化加剧,导致芦苇植株相继死亡,说明-60cm地下水位对芦苇生长形成抑制。

苏北海滨湿地互花米草无性分株扩张能力

在新洋港滩涂由海向陆建立样地:光滩(mudflat)、零星互花米草(Spartina alterniflora)斑块(SAP)、稳定互花米草滩下边缘(SAFI)、2003年互花米草定居处(SAF03)1、989年互花米草定居处(SAF89)、碱蓬(Suaeda salsa)滩(SS)及禾草滩(GF),各样地原位栽培9株生长无差异的互花米草分蘖幼苗(1 m×1 m样方,3次重复),分析互花米草生长指标和繁殖成功率,研究互花米草在苏北海滨湿地的扩张能力。结果表明:(1)mudflat处互花米草分蘖幼苗存活率为7.8%,极显著低于其他样地,SAP、SAFI、SAF03、SAF89、SS和GF样地互花米草存活率分别为88.9%7、7.8%、60.0%、81.1%、0和66.6%;(2)mudflat处根状茎数量显著高于其他样地,但互花米草种子千粒重显著低于其他样地,127 d时mudflat、SAP、SAFI、SAF03、SAF89及GF处互花米草数量比原先存活的互花米草数量分别增加了24.81、9.73、0.26、.7、5.8和3.0倍;(3)SAP、SAFI及SAF89间总生物量无显著差异(P>0.05),且显著高于其他样地,并表现出以SAFI为中心,分别向海洋和陆地递减的趋势,mudflat与GF处穗生物量分配低,根状茎生物量分配高。结果显示受潮汐、土壤水分和风浪影响,互花米草在研究区内近海潮滩带有较强的扩张能力,但光滩处植株矮小,且在近海潮滩带与近岸潮滩带两端更趋向于选择无性繁殖方式,而中部潮滩带则是以有性繁殖和无性繁殖相结合的方式来进行种群延续和扩张。

太湖流域典型地区农村生活污水中污染物在表层土壤中的削减特征与测算

原位采集太湖流域典型平原河网地区农户化粪池排污口附近的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域典型降雨(夏季30 mm·次-1,冬季5 mm·次-1)、气温(夏季27℃,冬季5℃)条件以及排污负荷〔TN:(2.35±0.06)g·m-2·d-1,NH4+-N:(2.08±0.04)g·m-2·d-1,TP:(0.21±0.01)g·m-2·d-1,COD:(11.14±0.59)g·m-2·d-1〕,并进行室内模拟土柱试验,测算不同季节(夏季和冬季)、不同天气过程(雨前、雨天和雨后)排污口表层土壤对农村生活污水各类污染物的削减率并探讨其削减规律。结果表明:在季节差异上,雨前、雨天和雨后TN削减率均表现为夏季<冬季(P<0.05或P<0.001),NH4+-N削减率则均表现为夏季>冬季(P<0.01);雨前和雨后TP削减率表现为夏季>冬季(P<0.001),COD削减率无显著季节性差异;雨天TP和COD削减率则均表现为夏季<冬季(P<0.01或P<0.001)。在天气过程差异上,夏季土壤TN削减率表现为雨后>雨前>雨天(P<0.01),夏季TP和COD削减率表现为雨前≈雨后>雨天(P>0.05,P<0.01),而夏季NH4+-N,冬季TN、NH4+-N、TP和COD削减率在不同天气过程之间无显著差异(P>0.05)。据此划分,夏季雨前、雨天和雨后及冬季TN削减率分别为38.5%、-25.0%、46.0%和50.4%,夏季和冬季NH4+-N削减率分别为91.5%和85.5%,夏季雨天、夏季其余时间及冬季TP削减率分别为63.3%、93.1%和82.7%,夏季雨天及其余时间COD削减率分别为8.2%和66.2%。

冬季菹草对悬浮泥沙的影响

利用冬季沉水植物菹草构建由浅水到深水的串联系统,含沙水依次流经浅水区和深水区,测定各级菹草对水体悬浮泥沙含量和沉降量的影响。结果显示,菹草系统可以降低水体中悬浮泥沙含量,并随水力停留时间延长而降低程度加大。各运行条件下,菹草系统悬浮泥沙平均沉降量65.7 g.m-2,比对照组高39.4%。菹草表面泥沙的吸附是一个“吸附—沉降—再吸附”的动态过程,吸附量为3.265.69 g.kg-1。菹草对冬季水生态系统的自净功能起着十分重要的作用。

慈姑(Sagittaria trifolia)根系泌氧特征

借助高精度溶解氧微电极,研究了自然沉积物中慈姑(Sagittaria trifolia)根不同部位的泌氧能力差异以及光照对根系泌氧能力的影响。结果表明,慈姑根系不同部位的泌氧能力存在差异,光照和黑暗条件下根区氧气扩散层厚度由大到小依次为1/2根长(0.98、0.72 mm)、3/4根长(0.68、0.28 mm)、根尖(0.58、0.44 mm)和1/4根长(0.42、0.32 mm);光照条件下不同根长部位根表面溶解氧含量由大到小依次为1/2根长〔64.56%(以%空气饱和度计)〕、3/4根长(52.73%)、根尖(38.55%)和1/4根长(20.55%),这与根部泌氧屏障、通气组织发育程度和根组织呼吸代谢有关。无论有无光照,慈姑根均有泌氧产生,光照条件下根表面溶解氧含量和根区氧气扩散层厚度均高于黑暗条件;在光照和黑暗条件下1/2根长处根表面溶解氧含量均显著高于其他测定点(P<0.05);除1/2根长处以外的其他测定点,在光照条件下的根表面溶解氧含量差异显著(P<0.05),但在黑暗条件下趋于相同(P>0.05)。

基于水文地貌分类的湿地干扰评价研究——以挠力河流域为例

基于湿地功能的水文地貌分类是一种评价湿地理化性质、生态功能及人类干扰的分类方法。借助ARCGIS软件的空间分析功能,采用层次分析法和模糊优选评价模型对挠力河流域湿地不同的水文地貌单元进行分类评价。结果显示,挠力河流域平原湿地生态区域可以划分为河岸带、低洼地、倾斜地和微高地4个水文地貌单元,人类干扰强度分别为0.043 2、0.093 0、0.397 6、0.937 4。其中河岸带和低洼地为轻干扰区,占湿地总面积50.09%;倾斜地为中度干扰区,占湿地总面积17.42%;微高地为严重干扰区,占湿地总面积32.49%。目前,湿地功能尚处于较好状态。

太湖流域农村生活污水排放特征研究——以宜兴市大浦镇为例

由于农村生活污水收集处理程度低,已成为影响太湖流域水质的污染来源之一。文中选择太湖流域典型地区农村9户农户(高、中、低收入水平各3户农户)作为研究对象,采用入户调查和采样分析的方法对农户生活污水产生量、各类污染物产生量进行定量研究,探讨收入水平和季节变化对其影响。结果表明,收入水平对生活污水产生量、COD产生量影响显著,具体表现为高收入农户>中收入农户>低收入农户;季节对生活污水产生量和各类污染物产生量无显著影响。

格尔木地区沙尘气溶胶硝酸盐含量及来源

沙尘气溶胶中硝酸盐的含量和来源对于全球氮排放估算具有重要意义。为了探讨格尔木沙尘气溶胶中硝酸盐的含量和来源,我们在格尔木2008年沙尘过程多发期1—6月进行了连续观测,并对收集的沙尘气溶胶样品进行了详细的水溶性离子色谱分析。结果显示:沙尘天气的大气总悬浮颗粒物(TSP)平均浓度及NO_3^-平均浓度分别为2 015.94μg·m^(-3)和1.8μg·m^(-3),非沙尘天气两者平均浓度分别为274.68μg·m^(-3)和0.74μg·m^(-3)。观测期间,格尔木NO_3^-浓度和TSP浓度存在明显的季节变化,NO_3^-和TSP浓度变化均为春季>夏季>冬季。TSP与NO_3^-浓度的相关系数为0.67,春季两者相关系数为0.71,且Ca^(2+)与NO_3^-浓度显著相关,推测格尔木沙尘气溶胶中NO_3^-离子可能主要来源于干旱区的地表物质。非沙尘天气期间NO_3^-/TSP浓度比值高于沙尘天气,且分布较为分散,表明非沙尘天气NO_3^-浓度受到人为源或气象条件的影响。