东北三江平原地区水位梯度对湿地植被群落生态特征的影响

【目的】探究三江平原湿地水文因子与湿地植被群落类型的关系以及水位梯度与湿地植被生态特征的耦合关系,分析水文情势对湿地植被群落的影响,为湿地生态恢复与生态系统的科学管理提供依据。【方法】以东北三江平原洪河国家级自然保护区湿地为研究区,基于野外调查选取水位梯度明显的9条样线共90个样点数据,建立以物种为横坐标、样点为纵坐标的21×90的矩阵。采用PC-ORD 5对矩阵数据进行双向指示种分析(TWINSPAN),对保护区湿地植被群落进行数量分类并分析群落类型与水位梯度的关系,使用CANOCO 5对矩阵数据进行除趋势对应分析(DCA),探究湿地植被群落分布与水位梯度的关系。最后利用Origin 2018对典型湿地植被的株高及生物量与水位数据进行高斯拟合,探究水文梯度变化对湿地植被生态特征的影响。【结果】TWINSPAN结果显示,洪河自然保护区湿地植被可划分为12个群落类型,群丛类型沿水文梯度的变化体现了植被类型由湿生植被向旱生植被演替的变化趋势,表明水位变化对湿地植被群落的演替与分布具有重要作用。样地DCA分析结果表明,湿地植被群丛的分布呈现一定的规律,植被群落类型及分布主要受水位梯度的影响。物种DCA排序结果显示,湿生植被、湿中生植被、旱生植被在排序图上均有明显的分布范围和界限,影响植被分布的主要环境因子是水位梯度。高斯拟合结果表明,3种典型湿地植被的高度和生物量随水位的变化趋势均为先增加后减少。小叶章(Calamagrostis angustifolia)、毛果苔草(Carex lasiocarpa)、漂筏苔草(Carex pseudocuraica)的最适水位生态幅分别为:[4.46 cm,20.04 cm]、[8.30 cm,28.40 cm]和[40.87 cm,48.71 cm],3种湿地植被的高度及生物量对应最大水位排序均为:小叶章<毛果苔草<漂筏苔草,此结果与分类和排序结果相符合。小叶章的高度及生物量对水位梯度的变化最敏感。【结论】水位梯度为洪河国家级自然保护区湿地植被群落类型与分布的首要环境因子,优势种的分布体现了所属植被群落的分布特征,并且具有指示生境的作用。水位梯度对湿地植被的生态特征有极显著影响,不同湿地植被对淹水水位适应性的差异导致其最适水位生态幅的差异明显。     

1960年以来太湖水位变化特征及影响因素分析

以太湖为研究对象,综合采用Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法,分析太湖1960—2018年水位数据,阐明太湖水文特征变化及其影响因素．结果表明:1960—2018年间太湖水位整体呈现缓慢上升趋势,极值水位波动幅度较强;年内水位受降雨分配的影响呈单峰型变化,汛期尤为明显;水位周期性显示稳定的时间尺度是9 a,变化强烈的时间尺度分别是22和28 a;气候变化和人类活动共同影响了太湖水位的变化,2000年前太湖水位对降水的响应十分敏感,而2000年后太湖水位受人为调控而趋于稳定;合理范围内的水位波动对整个流域的水资源调配和太湖的生态水文特征有重要影响,科学的水利工程调控有利于太湖湖泊生态系统的健康发展．研究结果可为太湖水情调控和湖泊生态系统管理提供理论参考和决策依据．      

江苏省生态系统服务价值对土地利用/土地覆盖变化的动态响应

以江苏省为研究区,利用1990—2018共4期土地利用数据,借助ArcGIS技术,综合运用生态系统服务价值当量修正法、热图聚类分析、弹性分析、IDW统计分析等方法,分析了江苏省土地利用与生态系统服务价值的时空动态变化特征,探讨了研究区特定土地利用类型动态变化对其所提供的生态服务产生的细微差异．结果表明:1990年以来,江苏省耕地、林地、滨海湿地、河流湿地面积逐渐减少,湖泊湿地、未利用地、建设用地面积不断增加,其中,耕地面积减少最多（9.23×105 hm2）,2018年耕地面积为6.50×106 hm2,建设用地面积增加最多（8.59×105 hm2）,2018年建设用地面积为1.93×106 hm2;1990—2018年江苏省总生态系统服务价值不断升高,1990年总生态系统服务价值为1.61×104亿元,2018年为1.68×104亿元;耕地、滨海湿地、湖泊湿地对总生态系统服务价值的贡献率较高,研究期内耕地、林地、滨海湿地与河流湿地的生态系统服务价值减少,湖泊湿地与未利用地生态系统服务价值增加;土地利用/土地覆盖(LU/LC)变化决定了生态系统服务价值弹性变化并影响生态系统服务价值,特别是价值系数比较高的土地利用类型,其弹性变化对LU/LC变化的响应更为明显．      

华北平原地下水超采区不同节水技术灌溉用水量分析——以河北省沧州市为例

华北平原区地下水超采严重。面对这一亟待解决的问题,开展地下水超采综合治理工作迫在眉睫。现在河北省选取一些试点区采用节水灌溉技术来缓解农业灌溉用水压力,不断压减地下水超采量。为了得知节水灌溉技术在试点区的推广应用情况,在河北省沧州市14个县选择典型地块进行小麦灌水试验。灌水试验跨越整个冬小麦生育期,灌水试验采用超声波流量计和体积法进行相互印证;并结合小麦生育期内用电量及灌溉次数对灌溉用水量进行了测算。结果表明,管灌的试验和理论灌溉用水均高于喷灌,分别为5.68%和17.68%。低压管灌试验灌溉用水量总体比理论推算灌溉用水量高5.3%,喷灌试验灌溉用水量总体比理论推算灌溉用水量低8.5%。喷灌相对管灌节水效果更优;但喷灌相对管灌普适性较差,推广难度大。节水灌溉技术推广应因地制宜;并增强灌溉设施建后服务管理。     

邯郸东部典型平原区的径流退水过程模拟研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验;分别探讨了邯郸东部典型平原区河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明,河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退;且很快退水完毕。壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长、流量最小。影响因子分析表明,降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著;即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2 mm/min时,随着雨强的增大,地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势;但当雨强增加到2 mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明,该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类,其数次降雨平均值分别为0.85和0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

华北平原地下水超采区不同节水技术灌溉用水量分析

华北平原区地下水超采严重,面对这一亟待解决的问题,开展地下水超采综合治理工作迫在眉睫,现在河北省选取一些试点区采用节水灌溉技术来缓解农业灌溉用水压力,不断压减地下水超采量。为了得知节水灌溉技术在试点区的推广应用情况,本次在河北省沧州市14个县选择典型地块进行小麦灌水试验。灌试验期跨越整个冬小麦生育期,灌水试验采用超声波流量计和体积法进行相互印证,并结合小麦生育期内用电量及灌溉次数对灌溉用水量进行了测算。结果表明,管灌的试验和理论灌溉用水均高于喷灌,分别为5.68%和17.68%,低压管灌试验灌溉用水量总体比理论推算灌溉用水量高5.3%,喷灌试验灌溉用水量总体比理论推算灌溉用水量低8.5%。喷灌相对管灌节水效果更优,但喷灌相对管灌普适性较差推广难度大。节水灌溉技术推广应因地制宜,并增强灌溉设施建后服务管理。     

华北平原区典型下垫面退水过程研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验,分别探讨了华北平原区典型下垫面河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明, 河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退,且很快退水完毕;壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长, 流量最小。影响因子分析表明, 降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著,即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2mm/min时,随着雨强的增大地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势,但当雨强增加到2mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明, 该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类, 其数次降雨平均值分别为 0.85 和 0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

低温地表水高效除浊工艺

采用无机高分子混凝剂聚合氯化铝铁（PAFC）,并结合管式微涡混合器、网格反应池、小间距斜板沉淀池、快滤池组合而成的一体化净水装置,对北方地区低温地表水的除浊进行试验研究.试验结果表明,当混合时间为3s,PAFC投药量为60mg/L,反应时间10min,沉淀池上升流速高达3.5mm/s时,低温低浊及高浊地表水经本工艺净化后,水浊度依然小于2NTU,并可降低工艺投资及运行费用,具有明显的经济效益.     

太湖湿地植被时空变化特征及其驱动机制

基于1980—2019年Landsat长时间序列遥感影像，结合近40 a的水文和气象数据，综合最大似然、空间质心模型、小波连续变换等方法，分析了太湖水生植被时空变化特征及水位周期变化的影响．结果表明:1）近40 a来太湖水生植被总面积呈现出先减少、后大幅增加、又小幅减少的趋势，动态相对指标为217.50%．沉水植物在总植被面积中占比最大，并在2014年达到峰值340.59 km2；浮水植物面积波动较明显，波动范围为1.32%~19.74%；2014年挺水植物面积达到最低值，为13.35 km2，面积整体上呈下降趋势．2）1980—2019年，太湖水生植被群落空间分布向湖区西北部偏移，挺水植物、浮水植物、沉水植物空间质心整体向湖区西北方向分别移动11.45、25.19、7.01 km，偏移方向分别为北偏西39.74°、6.32°、69.88°．3）近40 a来太湖年均水位呈上升趋势，水位变化的主周期为28 a，经历2次丰枯转换，今后将逐渐进入丰水期；年降雨量、年均温、年日照时间也发生了一定的波动．4）太湖水位周期变化对于水生植被影响较为明显，沉水植物面积与年均水位有显著的正相关性，气象因子与植被面积变化相关性较弱，但是风向对于水生植被迁移影响较大，除此之外人类活动也是影响太湖水生植被时空分布的重要因素．研究结果可为湖泊湿地生态系统、水生植被时空动态及其驱动机制研究提供一定的理论和方法参考，对于太湖湿地生态恢复提供一定的决策支持．