湿地水环境演变机理及生态效应研究进展初探
阜阳地区湿地的生态效应及其保护研究
阜阳地区湿地的生态效应及其保护研究摘要:阐述了阜阳地区湿地的类型和分布情况及其生态效应,通过对阜阳地区湿地保护及综合利用状况的分析,尝试着从可持续发展战略出发为阜阳地区湿地的保护和管理提出相应的建议。
阜阳地区湿地的生态效应及其保护研究不仅有利于阜阳生态环境建设,而且在阜阳的经济发展中发挥着重要作用。
关键字:阜阳湿地;生态效应;保护利用0引言《湿地公约》中定义湿地是:不问其人工或天然,长久或暂时性的沼泽地,泥炭地或水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体,包括低潮时水深不超过6m的水域。
同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6米的海水水体。
湿地是水陆相互作用而形成的特殊景观生态系统,与海洋森林并称为地球三大生态系统,在蓄水、调节径流、净化与过滤、调节气候以及维持区域生态平衡等方面发挥着不可替代的作用。
但是随着阜阳人口增长与城市化进程的加快,人们对资源的需求量也不断增大,人们对阜阳地区湿地的生态效应缺乏全面认识,开发湿地时,往往只注重眼前利益,缺乏长远考虑,致使阜阳地区的湿地资源破坏严重,湿地生态环境不断恶化。
因此,对阜阳地区的湿地资源采取保护措施已十分必要。
1.阜阳地区湿地概况1.1 阜阳湿地类型及分布1.1.1湿地类型阜阳市地处黄淮海平原南端,湿地资源十分丰富,具有湿地面积大、类型全、分布广、生物多样性和稀有性并存的特点。
据初步汇总统计,全市湿地总面积达44249公顷,有河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地4大种类型,如表1所示。
表1 阜阳市湿地类型统计表(面积:公顷)注:资料来自阜阳市林业局1.1.2湿地分布河流湿地。
河水浅滩或滞流处发生沼泽化过程而形成的湿地。
按拉姆萨尔国际公约,河流湿地还包括河流系统本身。
阜阳襟带淮河,怀抱西湖,淮河的重要支流沙颍河、汾泉河呈“Y”形在阜阳交汇。
阜阳地区的河流湿地以永久性河流、洪泛平原湿地为主,主要分布在阜南县和颍上县:阜南县有永久性河流2602.670公顷,洪泛平原湿地6541.000公顷,颍上县有永久性河流3180.73公顷,洪泛平原湿地4240.93公顷。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展湿地是一种重要的生态系统,是具有高度湿润状况的生态环境,也是具有高产生物多样性的区域。
湿地生态系统对维持全球生态环境及人类社会发展具有重要作用。
然而,随着人类经济社会的快速发展,湿地生态环境遭到了严重破坏和威胁,并出现了许多严重的问题。
本文将介绍湿地生态环境的现状及其研究进展,以期为保护湿地生态系统提供参考。
(一)湿地面积减少全球湿地面积的变化一直是环境保护的研究热点之一。
目前,全球湿地面积约为1.2亿公顷,占全球陆地面积的3-5%。
然而,由于人类经济社会活动的影响,近年来全球湿地面积不断减少,平均每年减少1%。
据统计,过去100年中我国湿地面积减少了50%以上,约有20%的湖泊已经消失,部分河流变成了断流河,全国湿地现存面积约为530余万公顷,其中真正具有湿地性质的生态系统只占原面积的1/10。
(二)湿地生态环境的改变湿地生态环境的变化主要由人类经济活动造成。
随着城市化的不断推进,大量湿地面积被开发和破坏,湿地自身的水文、气候、植被和土地等因素发生了变化。
同时,由于化学品的排放和农业的污染等因素,湿地的生态系统受到了破坏。
例如,有些区域的湿地出现了水质污染、土壤污染等严重问题。
(一)湿地生态系统的修复和保护随着人们对自然环境的保护意识逐渐提高,湿地生态系统的修复和保护已成为研究的重点。
研究表明,湿地生态系统的修复和保护可以从以下几个方面入手:加强湿地保护法律法规的制定和执行;加大湿地保护的投资力度,提高湿地保护的标准;加强湿地修复技术的研究,提高湿地修复的效率和质量;加强湿地科学研究,提高湿地保护和修复的科学性和可持续性。
针对湿地生态系统现状的问题,研究学者提出了许多湿地生态系统的评价指标。
其中,最为常用的指标为生物多样性指标、水质指标、土壤指标、地球物理指标等。
通过对湿地生态系统的评价指标进行研究,既有利于了解湿地生态系统的现状,也有利于制定相应的修复和保护措施。
湿地植物净化效果及机理研究进展
湿地植物净化效果及机理研究进展【摘要】湿地植物在水体净化领域发挥着重要的作用,其净化效果和机理引起了广泛关注。
本文从湿地植物在废水处理中的应用、净化水体的机理、生态系统功能特点、对污染物的吸附和转化机制以及对养分的去除效果等方面进行了综述。
研究表明,湿地植物能够有效吸收和降解水体中的有机物和污染物,同时具有良好的氮、磷去除效果。
加强湿地植物净化效果及机理的研究有助于提高水体净化效率,提升湿地植物在水体净化领域的应用价值。
未来,湿地植物净化技术将在环境保护领域发挥更加重要的作用,为改善水体质量及生态环境做出更大的贡献。
【关键词】湿地植物、净化效果、水体、机理、废水处理、生态系统、污染物、吸附、转化、氮、磷、养分、应用前景、研究、水体净化效率、环境保护。
1. 引言1.1 湿地植物净化效果及机理研究进展湿地植物在废水处理中起着重要的作用,其独特的生长环境和生物学特性使其成为一种有效的水质净化工具。
近年来,人们对湿地植物的净化效果及机理进行了深入研究,取得了许多重要进展。
湿地植物在水体净化中主要通过根系及其周围的微生物群落参与物质转化和吸附过程,通过植物吸收污染物,促进其降解和去除。
湿地植物还具有一定的养分去除能力,可以有效减少水体中的氮、磷等营养物质浓度,降低水体富营养化的程度。
湿地植物生态系统的功能特点包括水体净化、生态保护、景观美化等多方面,使其成为一种理想的生态修复工具。
研究表明,湿地植物对污染物的吸附和转化机制复杂多样,不仅可以有效去除废水中的有机物和重金属等污染物,还能促进废水中的微生物降解作用,提高水质的处理效率。
湿地植物在水体净化中具有重要的应用价值,对其净化效果及机理的研究将有助于提高水质净化效率,进一步推动湿地植物净化技术在环境保护领域的广泛应用。
2. 正文2.1 湿地植物在废水处理中的应用1. 废水处理湿地的植物选择:在废水处理湿地中,植物的选择非常重要。
一般选择对废水中污染物有较强吸附和分解能力的湿地植物,如菖蒲、香蒲、蒲苇等。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展湿地是人类赖以生存的重要资源,是物种多样性保护的重要生态环境。
然而,现在全球湿地面积急剧减少,湿地生态环境遭受严重的破坏与污染,由此对于生态环境的保护与湿地的可持续发展提出了更高的要求。
本文将对湿地生态环境现状及其研究进展进行探讨。
1. 湿地生态系统的丧失与其他生态环境相比,湿地的退化是最为严重的。
自20世纪中期以来,全球湿地面积已经下降了50%。
我国也面临着这一问题,湿地面积在过去的50年里下降了50%以上。
这要归因于城市化、农业和养殖业的扩张、工业污染等人类活动。
这些活动导致了湿地的水位下降或者干旱,也对湿地生物种群的生存环境造成了危害。
2. 湿地的污染湿地是丰富多彩的自然生态系统,但是它也容易受到来自农田、工厂、城市和人类生活的压力。
湿地污染可能是来自农田泥沙等自然污染源的问题,也可能是由于磷和氮来自农作物养分和过多化肥处理方法的问题。
工厂和城市会释放有害化学品和废水,影响周边湿地的环境和水质。
3. 湿地的生物多样性湿地的生物多样性是保持其生态系统健康的重要因素。
然而现代农业和城市化等事物破坏了湿地的生态系统。
湿地污染和开发活动会导致湿地生物的灭绝,许多湿地生物的数量正在惊人的下降,这些生物可能对生态系统的平衡起着关键作用。
湿地污染的控制需要对雨水和污水进行处理。
传统的方法包括收集雨水,并将经过沉淀、生物滤波和UV消毒的水注入湿地。
通过管理水质,使用适当的植物和微生物,并控制废弃物处理和管理,可以保护湿地生态系统、塑造健康的生态恢复、以及新型蓝色经济的发展。
3. 生态系统功能评估生态系统功能评估是湿地生态管理的关键步骤。
能够为决策者和其他重要利益相关者提供湿地管理计划的基础。
各种不同的工具和技术用于生态系统功能评估,包括湿地植物动态、生态系统跟踪等。
湿地生态系统功能评估是维护湿地稳定健康运转的重要工具。
三、结论。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展湿地是一种特殊的生态环境,其生物多样性和生态系统功能对维持地球生态平衡具有重要意义。
随着人类活动的不断扩张,湿地面临着严重的退化和破坏。
本文将从湿地生态环境现状和研究进展两个方面进行探讨,并提出保护湿地生态环境的建议。
一、湿地生态环境现状湿地是指陆地与水域之间过渡带上的一种特殊生态系统,主要包括沼泽、河流、湖泊和沿海湿地。
湿地生态环境具有水文、土壤和生物多样性等方面的特点,对生物种类的多样性、营养循环和生态系统的稳定性具有重要作用。
由于城市化、工业化、农业生产等人类活动的影响,全球范围内的湿地正在遭受严重的退化和破坏。
据统计,近50%的湿地已经消失,而且每年还有大量的湿地正在受到破坏。
湿地退化主要表现在水体的污染、湿地生境的破坏和生物多样性的丧失等方面。
水体污染是湿地生态环境面临的主要问题之一。
随着城市化和工业化的进程,湿地周边的工业废水、城市污水等开始不断排放,导致湿地水体受到污染。
水体污染不仅直接影响湿地生物的生存和繁殖,还会影响湿地中的食物链和营养循环,甚至导致湿地生态系统的崩溃。
湿地生境的破坏也是湿地退化的重要原因。
随着城市建设和农业用地的扩张,大量的湿地面积在不断减少,生态系统的完整性受到威胁。
湿地生境的破坏不仅影响了湿地中的许多特有物种的生存,还影响了生态系统的稳定性和健康。
湿地生物多样性的丧失也是湿地生态环境面临的问题之一。
由于人类活动的影响,许多湿地中的特有物种正面临灭绝的危险。
一些湿地中的珍稀濒危物种面临着生存困境,其生存空间和生存资源受到威胁,生存环境已经遭受到了破坏。
为了阻止湿地的进一步退化和破坏,科研人员们一直致力于湿地生态环境的研究工作。
他们通过开展一系列的实地调查和科学试验,不断深入探讨湿地环境问题的成因和解决方案。
他们对湿地水体污染问题进行了深入研究。
科研人员通过收集和分析大量的水样,对湿地水体中的污染物质进行了详细研究,探讨了其来源和污染程度。
鄱阳湖湿地演变、保护及管理研究
二、鄱阳湖典型湿地生态环境脆 弱性的评价方法
本次演示采用综合评价法对鄱阳湖典型湿地的生态环境脆弱性进行评价。综 合评价法是一种通过多个指标的加权平均来综合评价对象的方法,适用于对湿地 生态环境的复杂性和综合性的评估。
1、评价指标的选取
根据鄱阳湖典型湿地的特点,本次演示选取了气候变化、水文条件、土壤质 量、生物多样性、人类活动和管理措施等六个方面作为评价指标。
3、加强跨区域合作,实现鄱阳湖湿地生态环境的协同保护和管理。
4、利用现代遥感技术和GIS技术,建立完善的湿地生态环境监测和管理体系, 为湿地保护和恢复提供科学依据和技术支持。
结论
本次演示利用遥感技术对鄱阳湖湿地生态环境的动态变化进行了监测和研究, 发现鄱阳湖湿地生态环境面临湿地萎缩、水质恶化、生物多样性减少等挑战。为 了应对这些挑战,未来需要加强湿地保护法律法规的宣传和执行、推进湿地恢复 和治理工程、加强跨区域合作以及利用现代遥感和GIS技术建立完善的湿地生态 环境监测和管理体系。
然而,当前鄱阳湖湿地管理体制仍存在一些问题。首先,管理机构之间的协 调不够顺畅,存在信息壁垒和重复管理等现象。其次,管理制度不够完善,部分 政策难以落实到位。最后,管理措施的执行效果不够理想,部分地区存在管理缺 失和不到位的情况。
四、未来展望
随着气候变化和人类活动的不断影响,鄱阳湖湿地面临着更加严峻的挑战。 未来,鄱阳湖湿地的保护和管理需要更加深入和完善。首先,需要加强跨部门协 调,建立更为完善的管理机制。其次,应加大资金投入,加强生态修复和保护工 程的实施力度。此外,还需制定科学合理的规划方案,有计划地推进湿地保护和 管理工作。
研究结果
通过遥感变化监测技术,我们发现鄱阳湖湿地的生态环境在过去几年中发生 了显著变化。主要表现为以下几方面:
《蒙古高原湖滨带湿地动态演变及驱动力分析》范文
《蒙古高原湖滨带湿地动态演变及驱动力分析》篇一一、引言蒙古高原作为世界上重要的内陆生态系统,其湖滨带湿地具有独特的生态价值和环境功能。
近年来,随着全球气候变化和人类活动的不断影响,蒙古高原湖滨带湿地的动态演变及其驱动力问题逐渐成为研究热点。
本文旨在分析蒙古高原湖滨带湿地的动态演变过程,并深入探讨其背后的驱动力因素,以期为该区域的湿地保护与管理提供科学依据。
二、研究区域与方法本研究选取了蒙古高原内具有代表性的湖滨带湿地作为研究对象,包括霍伦河、乌兰察布等地的湖泊湿地。
通过收集历史地理资料、遥感影像数据、实地考察等多种方法,综合分析了湿地的动态演变过程。
三、蒙古高原湖滨带湿地动态演变(一)湿地类型与分布蒙古高原湖滨带湿地主要包括湖泊湿地、河流湿地、沼泽湿地等类型。
这些湿地分布广泛,但受气候、地形、植被等多种因素影响,其类型和分布存在一定差异。
(二)湿地动态演变过程通过遥感影像数据的分析,我们发现蒙古高原湖滨带湿地的动态演变主要表现为湿地面积的减少和生态系统的退化。
其中,湖泊湿地的萎缩和沼泽湿地的消失尤为明显。
此外,湿地内部的水质也发生了明显变化,导致生物多样性的降低。
四、驱动力分析(一)自然因素自然因素是导致蒙古高原湖滨带湿地动态演变的重要驱动力。
气候变暖、降水减少等因素导致湖泊水位下降,进而使湿地面积减少。
此外,地质构造运动、地貌变化等自然因素也对湿地的分布和类型产生影响。
(二)人类活动人类活动是导致蒙古高原湖滨带湿地退化的主要驱动力。
一方面,过度开发、土地利用方式的不合理导致湿地面积减少;另一方面,环境污染、水体富营养化等人类活动直接影响到湿地的水质和生态系统。
此外,基础设施建设、旅游开发等人类活动也对湿地生态系统造成了一定程度的破坏。
五、结论与建议通过对蒙古高原湖滨带湿地的动态演变及驱动力分析,我们发现自然因素和人类活动共同影响着湿地的演变过程。
为保护和管理该区域的湿地生态系统,我们提出以下建议:1. 加强自然保护区的建设和管理,保护湿地生态系统的完整性。
湿地生态恢复实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景湿地作为地球上最为重要的生态系统之一,被誉为“地球之肾”。
然而,由于人类活动的影响,湿地生态系统面临着严重的威胁和退化。
为了探讨湿地生态恢复的有效方法,本实验针对某退化湿地进行了生态恢复实验,以期为湿地生态恢复提供科学依据。
二、实验目的1. 了解湿地生态系统退化的原因和影响。
2. 探讨湿地生态恢复的有效方法和技术。
3. 评估湿地生态恢复的效果。
三、实验材料与方法1. 实验材料(1)退化湿地:选择某退化湿地作为实验场地,该湿地位于我国某地区,面积约为10公顷。
(2)恢复材料:包括植物种子、土壤改良剂、有机肥料等。
2. 实验方法(1)现场调查:对退化湿地进行实地调查,了解其地理位置、面积、土壤类型、植被类型、水质状况等。
(2)样品采集:采集土壤、植物、水质等样品,进行实验室分析。
(3)生态恢复技术:a. 土壤改良:施用土壤改良剂,改善土壤结构,提高土壤肥力。
b. 植被恢复:选择适宜的植物种类进行种植,包括草本植物、灌木和乔木。
c. 水质改善:采取水质净化措施,如设置人工湿地、生物膜反应器等。
d. 生态工程:建立生态缓冲带、生态廊道等,提高湿地生态系统的稳定性。
(4)效果评估:a. 植被恢复情况:定期调查植物种类、数量、覆盖率等指标。
b. 土壤质量:分析土壤肥力、pH值、有机质含量等指标。
c. 水质状况:监测水质指标,如溶解氧、化学需氧量、重金属含量等。
四、实验结果与分析1. 植被恢复情况经过3年的生态恢复,退化湿地植被种类和数量明显增加,覆盖率由实验前的30%提高到80%。
主要恢复植物包括芦苇、菖蒲、香蒲、柳树等。
2. 土壤质量经过土壤改良,退化湿地土壤肥力、pH值、有机质含量等指标得到明显改善。
土壤有机质含量由实验前的1.2%提高到2.8%,pH值由6.5提高到7.0。
3. 水质状况通过水质净化措施,退化湿地水质得到明显改善。
溶解氧含量由实验前的2.5mg/L 提高到5.0mg/L,化学需氧量由实验前的100mg/L降低到30mg/L。
湿地的国内外研究进展.doc
湿地的国内外研究进展人们正试图通过总结和归纳不同国家在湿地保护和研究的过程中所积累的经验与教训,找到一条技能够适合自己又能够少走弯路的途径,下面是小编搜集整理的一篇探究湿地的国内外研究的论文范文,供大家阅读参考。
[摘要]众所周知,湿地与森林、海洋并称为地球上的三大生态系统,因为它起着保障生物多样性并且是人类最为重要的生存环境之一。
伴随人类对湿地认识的逐步深入,自上个世纪以来如何合理利用湿地资源,保障湿地环境,使之长久的为人类社会服务,就已经越来越受到各国政府和研究机构的普遍关注。
就湿地保护在国内外的研究进展进行分析,有助于对湿地进行全方位的了解和认识,从而找到最为科学的湿地保护的对策。
[关键词]湿地; 特点; 进展湿地是分布于陆地生态系统与水生生态系统之间的具有独特水文、土壤、植被与生态特征的生态系统。
它拥有强大的生态净化作用,在控制污染、改善气候、抵御洪水、美化环境、调节径流和维护区域生态平衡等方面扮演着极其重要的角色,而且湿地仅占地球表面面积的6%,却生存着地球上20%的已知物种,是其它系统所无法替代的,因此有着“文明的发源地”、“地球之肾”、“生命的摇篮”和“物种的基因库”的美名。
湿地起着保障生物多样化,特别是鸟类栖息地的基本生态和维持水分循环的功能。
正因为鸟类在随着季节的变化而进行迁徙的同时很可能会飞越国界,因此,湿地被视为国际性资源。
为了确保人类对湿地的可持续利用, 18个缔约国于1971年2月2日在伊朗拉姆萨尔签订了《湿地公约》,该公约已成为国际上最重要的自然保护公约之一。
一、国内研究概况我国早在商周时期已经对湿地有所认识,当时的很多地理古籍如《禹贡》、《水经注》和《徐霞客游记》等已对湿地已有记载,并根据其特性的差异赋予不同的名称。
国内对湿地的研究始于60年代起,首先是从对沼泽的研究开始的。
其中一些比较权威研究机构如东北师范大学的沼泽教研室和中国科学院长春地理研究所的沼泽室就对三江平原、长白山、大小兴安岭、若尔盖高原的沼泽湿地做了许多工作。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展湿地是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一,它不仅为众多物种提供了栖息地,还担负着重要的生态功能,如水源涵养、净化水质、防洪调蓄等。
由于人类活动的影响及气候变化等原因,湿地生态环境面临着严重的威胁。
为了保护湿地生态系统,研究人员进行了大量的研究工作,取得了一些积极的进展。
湿地生态环境受到多种因素的影响,其中最重要的因素是水。
水的状态、质量和流动性对湿地生物多样性和生态功能具有至关重要的影响。
许多湿地生态系统是由水动力学过程维持其结构和功能的。
研究人员通过监测水文信息、水体质量等指标,评估湿地的生态环境状况,并利用数学模型模拟湿地的水动力学过程,为湿地管理和保护提供科学依据。
除水之外,土地利用变化也对湿地生态环境产生了重要影响。
人类活动导致湿地面积的减少和破碎化,导致湿地的生境质量下降,物种多样性减少。
研究人员通过遥感技术和地理信息系统等手段,分析土地利用变化对湿地生态环境的影响,并提出相应的保护措施。
气候变化也是影响湿地生态环境的重要因素之一。
气候变化导致气温升高、降水变化等,对湿地的水文条件和生物多样性产生了重要影响。
研究人员通过监测和模拟气候变化对湿地的影响,评估湿地的脆弱性,并提出适应和减缓气候变化的措施。
近年来,湿地生态系统服务价值评估成为湿地生态环境研究的热点。
湿地生态系统服务价值评估旨在评估湿地提供的各种生态功能对人类福祉的贡献,并为决策者提供科学参考。
研究人员通过调查、采样等方式,对湿地生态系统服务进行定量和定性的评估,为湿地管理和保护提供经济和社会的依据。
湿地生态环境是一个复杂的系统,受到水、土地利用变化和气候变化等多种因素的共同作用。
通过监测、模拟和评估等手段,研究人员能够了解湿地生态环境的现状和变化趋势,并为湿地管理和保护提供科学依据。
未来的研究将继续关注湿地生态系统的恢复与重建、生态系统服务价值评估等方面,为湿地保护和可持续利用提供更好的支持。
湿地过程对水环境的影响及其机理研究
湿地过程对水环境的影响及其机理研究湿地是具有特殊水文地貌特征和生态系统的自然地理单元。
由于湿地水环境的特殊性质,它们对周围生态系统与水环境有着极为复杂而丰富的影响。
本文将从湿地过程对周围水环境的影响以及机理研究两方面展开讨论。
一、湿地过程对水环境的影响1、湿地的水文过程湿地具有多水源、多水文环节的特点,常常做为降解和过滤其他地区非点源污染物质的功能区。
湿地内部的多水源包括降雨、地下水和确认仅有的水源,对水文过程的影响表现出来。
由于降雨水的游离水量要比地下水少,而农业和城市发展加重了地质条件的利用,导致了地下水的过度开采。
这些不合理地质开采使得湿地的水系统不断收缩梳理。
湿地对水循环有着重要的影响。
湿地的地下水走向常为西南-东北向,这是由于降雨和河流水源的方向所决定的。
由于湿地的保护,水循环依然稳定,西南的地下水可以被补给,并往东北流动。
湿地内的枯水沟、季节性水道、沼泽等水景是农田排水的集水区和缓冲区,这种“菜天水”是净化和调蓄作用非常明显的水景建设。
湿地中的水源退水检测,还有icp(模拟通用电气油,具有高渗透性和高质子沟通率)进行模拟,这些都对水文过程的影响都有独特的特点。
2、湿地的水质过程湿地具有水生态系统特有的功能机理——净化水质,其特点是较高的生物质和生物多样性以及连续性和稳定性。
湿地中的植物、昆虫、微生物等细胞都具有吸附、沉积物、分解、酶活等生物过程作用,对有机物、无机物和氮磷等腐植物质质下分解质,有显著的生物降解作用。
它通过将其作为自然过程中的重要环节来影响以及干涉着水质的质量和变化。
湿地还可以通过植物养分的吸收作用来利用周围水环境资源,调节水体养分,使湿地成为了净化水环境的“天然过滤器”。
其中微生物是湿地水质净化的重要组成部分,常使湿地变为利于生物分解作用的低氧区。
3、湿地的水态过程湿地的水体动态特性是在湿地过程中不断变化的,由其发结构所掌控。
湿地的水体经过了特定的划动过程,从抵御颠簸的水路到亚型分化并最终润湿树林,并朝向河谷下方流淌,通过对水体的加速平滑和稳态调节,来形成一个巨大的、连续的水循环系统。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展湿地是指地表覆水长期或周期性存在的土地,包括河流洪涝区域、沿海滩涂和湖泊沼泽等。
湿地具有丰富的生物多样性,为生态系统的稳定运行和人类的福祉提供了重要的服务功能。
由于人类活动的干扰和气候变化等因素的影响,湿地生态环境面临严峻的挑战。
本文将简要介绍湿地生态环境的现状以及相关研究进展。
湿地生态环境的现状主要表现在以下几个方面:1.面积减少:由于城市化和农田开垦等人类活动,湿地的面积不断缩小。
全球湿地面积的丧失已经引起了国际社会的高度关注。
2.水质退化:湿地是重要的水体过滤器,能够去除水体中的污染物。
随着农药和化肥的使用增加,湿地的水质逐渐恶化,给湿地生态系统带来了巨大的压力。
3.生物多样性丧失:湿地是重要的生物多样性存储和繁殖地,但由于干扰和破坏,许多湿地物种正面临灭绝的风险。
针对湿地生态环境问题,相关研究取得了一些进展:1.湿地保护和恢复:国内外科学家和环保组织积极参与湿地保护和恢复工作,采取不同的措施保护湿地,包括湿地公园的建设、湿地农田的合理化等。
2.湿地生物多样性研究:科学家对湿地生物多样性的研究取得了丰富的成果,发现了许多新物种,加深了对湿地生态系统的认识。
3.湿地生态系统服务功能评估:湿地具有水资源调节、土壤保持、气候调节等重要的生态系统服务功能。
科学家通过评估这些服务的价值,为湿地保护提供了经济支持。
仍然存在一些问题亟待解决:1.湿地保护意识不强:公众对湿地保护的意识较低,有些人甚至不了解湿地的重要性。
建立终身教育体系和加强宣传教育是解决这一问题的关键。
2.湿地规划和管理不科学:一些地区湿地的规划和管理存在问题,未充分考虑湿地生态功能,导致生态环境破坏。
加强湿地规划和管理的科学性,确保湿地的持续可持续发展至关重要。
3.国际合作不足:湿地是全球资源,需要全球合作来保护。
国际社会应加强合作,分享湿地保护经验和技术,共同研究湿地问题,制定全球性的保护政策。
湿地生态环境的现状使其面临严峻挑战,相关研究取得了一些进展,但仍然存在一些问题需要解决。
湿地水文学研究进展
湿地水文学研究进展湿地被誉为地球的“绿色肺”,是自然生态系统中最具生物多样性的生态景观之一。
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统类型,具有调节气候、涵养水源、保护生物多样性和提供人类生产生活等多种生态服务功能。
本文将重点湿地水文学的研究进展,以期为相关研究提供参考和启示。
湿地水文学是研究湿地水文过程、特征及其与生态环境相互关系的学科。
近年来,随着全球气候变化和人类活动的不断影响,湿地水文学的研究日益受到。
本文将从研究现状、研究方法、研究成果和结论四个方面,对湿地水文学的研究进展进行详细阐述。
研究现状随着人们对湿地重要性认识的不断提高,湿地水文学的研究内容不断深入,涉及的研究领域也更加广泛。
目前,全球湿地水文学的研究主要集中在以下几个方面:湿地的水文过程及其影响因素、湿地生态系统的水资源保护与利用、湿地与气候变化的关系、湿地退化与恢复等。
同时,各国学者也在不断探索湿地水文学的理论体系和研究方法。
研究方法湿地水文学的研究方法主要包括数据来源及采集、文献综述和案例分析等。
数据来源主要包括实地调查、遥感影像和地理信息系统等;采集方法则包括水位、水量、水质等数据的测量和采样。
文献综述主要是对国内外相关研究成果进行系统梳理和评价,以期为新的研究提供理论支撑。
案例分析则是通过对典型案例的深入剖析,为湿地水文学的研究提供实践指导。
研究成果经过国内外学者的不懈努力,湿地水文学的研究取得了一系列重要成果。
主要表现在以下几个方面:1、揭示了湿地水文过程及其影响因素的内在机制。
例如,研究发现水位波动与气候变化、流域水量平衡等因素密切相关;湿地植被的分布和生长状况对水文过程具有重要影响等。
2、阐明了湿地生态系统的水资源保护与利用策略。
例如,通过合理配置水资源,可以维护湿地的生态服务功能;同时,加强湿地水资源的保护与管理,有助于提高湿地的应对气候变化的能力等。
3、揭示了湿地与气候变化的关系。
例如,湿地对气候变化的响应敏感,其分布、功能和生态系统结构都可能受到气候变化的影响;同时,湿地也在一定程度上影响了气候变化的过程等。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展1. 引言1.1 研究背景湿地是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一,具有重要的生态、经济和社会价值。
由于人类活动的不当干扰和气候变化等因素的影响,全球湿地面临着日益严重的退化和破坏。
为了有效保护和恢复湿地生态环境,开展湿地生态环境的研究至关重要。
研究背景内容是对过去研究的概括和分析,了解当前研究现状和存在的问题。
通过对全球范围内的湿地生态环境进行调查和监测,可以发现湿地面临着生境丧失、水质恶化、生物多样性减少等问题,这些问题对人类社会和生态系统都具有不可忽视的影响。
深入研究湿地生态环境的现状和发展趋势,探索湿地生态系统功能与服务价值,探讨湿地生态环境的恢复与保护策略,成为当前湿地生态环境研究的重要课题。
在这一背景下,本文旨在系统总结目前湿地生态环境的研究进展,深入探讨其定义、现状、功能与服务价值,以及恢复与保护措施,并展望未来研究的方向和重点。
通过对湿地生态环境的全面了解和深入研究,可以为有效保护和可持续利用湿地资源提供科学依据和政策建议。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解湿地生态环境的现状和问题,探讨湿地生态系统功能及服务价值,为湿地生态环境的恢复与保护提供科学依据。
通过研究湿地生态环境,可以为人们认识和保护湿地提供理论指导和实践支撑,促进湿地资源的合理利用和可持续发展。
同时,研究湿地生态环境的现状和趋势,可以为制定相关政策和措施提供科学依据,促进湿地生态环境保护工作的开展,实现湿地生态环境与人类社会的协调发展。
通过对湿地生态环境研究的深入探讨,可以推动湿地生态环境科学研究的进一步发展,促进湿地生态环境保护事业的不断完善和提高。
1.3 研究意义湿地生态环境是地球上独特而丰富的生态系统之一,具有重要的生态功能和服务价值。
研究湿地生态环境的意义在于增进我们对湿地生态系统的认识,保护和维护湿地生态环境的可持续发展。
湿地生态环境的研究可以帮助我们更好地理解自然界中湿地的生态过程和生物多样性。
湿地生态环境现状及其研究进展
湿地生态环境现状及其研究进展1. 引言1.1 湿地生态环境的重要性湿地是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一,对于维持地球生态平衡和人类福祉具有极其重要的意义。
湿地生态系统具有重要的生态功能,包括生物多样性的维护、水质净化、水源涵养、防洪排涝、气候调节、土壤保持等。
湿地还是珍贵的生态资源库,为许多珍稀濒危物种提供了生存的栖息地。
湿地生态系统中的湿地植被、水生动物和微生物之间相互作用密切,构成了复杂而稳定的生态网络。
湿地的环境特点决定了它在地球生态系统中的特殊地位,其独特的生态功能能够提供一系列生态服务,对人类社会和经济发展具有重要意义。
随着城市化、工业化和农业化的加剧,湿地生态环境受到了严重破坏和污染。
湿地的减少、退化和污染对生物多样性保护和生态系统功能造成了严重威胁。
加强湿地生态环境保护与恢复工作,保障湿地生态系统的健康发展,对于维护地球生态平衡,实现可持续发展具有重要意义。
1.2 湿地生态环境现状湿地生态环境是世界上生物多样性最丰富的生态系统之一,具有重要的生态、经济和社会价值。
由于人类活动的不断扰乱和破坏,湿地生态环境的现状正面临严峻挑战。
近年来,随着城市化进程的加快和工业化的推进,湿地被过度开发、污染和破坏,导致湿地生态系统受到严重影响。
湿地面积不断减少,湿地生物多样性逐渐减少,湿地生态功能逐渐退化。
气候变化引起的极端天气事件也给湿地生态环境带来了新的挑战,如干旱、洪涝和海平面上升等问题。
在全球范围内,许多国家和组织已经意识到湿地生态环境的重要性,并采取了一系列措施来保护和恢复湿地生态系统。
这些措施仍然面临着诸多挑战,如政策不健全、监督不到位、资金不足等问题。
湿地生态环境的现状虽然不容乐观,但通过加强科学研究和全社会共同努力,我们有望实现湿地生态环境的可持续发展与保护。
【文章内容至此结束】。
2. 正文2.1 湿地生态系统结构与功能湿地生态系统是由水域与陆地相互作用形成的特殊生态系统,具有独特的结构和功能。
人工湿地水质净化机理与生态工程研究进展
第36卷第3期 湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.36 No.3 2010年6月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Jun .2010 DOI:10.3724/SP.J.1238.2010.00356人工湿地水质净化机理与生态工程研究进展蒋廷杰1a ,齐增湘1b ,罗军2,甘德欣摘 要:在阐述人工湿地净化污水机理的基础上,综述近年来国内外出现的各种新型污水生态处理技术:构建复合人工湿地系统、蚯蚓生态滤池、生物栅与生物浮岛、生态砾石床技术和人工水草生态净化技术.1b*(1.湖南农业大学a.科学技术处;b.园艺园林学院,湖南 长沙 410128;2.湖南省森林植物园,湖南 长沙 410116)关键词:人工湿地;污水净化;机理;生态工程中图分类号:X52 文献标志码:A 文章编号:1007-1032(2010)03-0356-07Mechanism of sewage purification and study progress of ecological engineering in constructed wetlandJIANG Ting-jie 1a , QI Zeng -xiang 1b , LUO Jun 2, GAN De-xin1b*(1.a.Department of Science and Technology; b.College of Horticulture and Landscape, HNAU, Changsha 410128, China; 2.Hunan Forestry Botanical Garden, Changsha 410116, China)Abstract :Based on the sewage purification mechanism of constructed wetland, the new sewage purification methods using ecological engineering technology which appeared recently at home and abroad were summarized as follows: It is essential to establish compound constructed wetland systems, earthworm ecology filter ponds, bio-railings and biological floating island with eco-gravel-bed technology and artificial plants purification technology as well. Key words :constructed wetland; sewage purification; mechanism; ecological engineering国际湿地公约(Ramsar 公约) 将湿地定义为:“湿地是指不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水,包括低潮时水深不超过6 m 的海水水域”[1].湿地是一类既不同于水体,又不同于陆地的特殊过渡类型生态系统,是水生、陆生生态系统界面相互延伸扩展的重叠空间区域.该系统与周围相邻的系统有密切关系,与它们发生物质和能量交换[2].湿地具有重要的生态服务功能:涵养水源、孕育生境、调节气候、湿润空气、净化环境、维持生物多样性,以及提供教育、科研、旅游及文化服务场所等.另外还有在城市水循环中的排毒功能(滞留与降解污染物、吸纳多余的营养物)和洪水调蓄功能,被誉为“地球之肾”[3]人工湿地(constructed wetland)是人们仿照自然湿地设计、建造,且可控制和工程化的水生生态系统.[4],一般由人工基质(如土壤、碎石、卵石等)、特定的水生植物(如芦苇、菖蒲、水葱等)、特定的水生动物(如鱼、蛙、水生软体动物等)等组成,是一种独特的“土壤—植物—动物—微生物—水体”生态系统[5],具备水质净化与环境美化双重功能.研究表明,人工湿地能够利用复合生态系统,通过物理、化学和生物三重协调作用来实现对污水的高效净化.笔者综述了有关人工湿地土壤(基质)、湿地收稿日期:2009-11-24基金项目:湖南省科学技术厅项目(2008FJ3048);湖南省自然科学基金项目(08JJ6021);湖南农业大学青年科学基金项目(07QN41) 作者简介:蒋廷杰(1973—),男,湖南道县人,硕士,高级农艺师,从事园艺栽培、农业生态和科技管理工作,jtj8273@ ;﹡通讯作者,dexingan@第36卷第3期蒋廷杰等人工湿地水质净化机理与生态工程研究进展357植物、微生物和水生动物对于污水净化的机理研究进展,对人工湿地生态工程技术的最新进展和应用进行了展望.1 人工湿地水质净化机理人工湿地对污水的作用机理十分复杂.一般认为,人工湿地生态系统是通过物理、化学及生物三重协同作用净化污水.物理作用主要是过滤、截留污水中的悬浮物,并沉积在基质中;化学反应包括化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等;生物作用则是指微生物和水生动物在好氧、兼氧及厌氧状态下,通过生物酶将复杂大分子分解成简单分子、小分子等,实现对污染物的降解和去除.1.1 基质净化机理人工湿地中的基质由土壤、细砂、粗砂、砾石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、页岩、铝矾土、膨润土、沸石等介质中的一种或几种所构成,是湿地植物的直接支撑者,为植物和微生物提供营养,具有巨大的比表面积,易形成生物膜,污水流经颗粒表面时,污染物通过沉淀、过滤、吸附作用被截留[6],不同的基质有不同的处理能力[7-8].湿地基质的类型、结构和肥力状况直接决定湿地植物的类型、数量和质量,并通过食物链影响湿地动物的类群、生长和发育,最终影响湿地生态系统的物质生产.基质也是湿地微生物、水生动物的生活场所,在基质颗粒的周围形成生物膜,通过提供能源和适宜的厌氧条件加强氮的转化.研究表明,在不考虑植物因素的条件下,经过湿地处理的模拟生活污水的COD、BOD5、TSS、总氮、总磷等污染物浓度下降,水质得到改善[9].研究还表明,选择合适的人工湿地基质材料和厚度,对提高人工湿地净化能力至关重要[9-11]1.2 植物净化机制.植物是湿地中最重要的去污成分之一,在人工湿地净化污水的过程中起着重要作用.根据植物对污水净化机理的差别,可分为直接净化作用和间接净化作用.直接净化作用是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物[12].间接净化作用是指植物根、茎输送氧气,增强和维持基质的水力传输,影响水力停留时间,通过根系巨大的表面积创造利于各种微生物生长的微环境[8,13-14]1.2.1 直接净化作用.植物在生长过程中能吸收污水中的无机氮、磷等,供其生长发育.湿地植物对氮的去除作用主要是:氨的挥发作用、NH4+的阳离子交换作用、吸收、硝化和反硝化作用等.科学家研究认为,通过植物根部根毛周围充满氧气的液体薄膜中的好氧微生物的硝化作用,可将NH4+转化成气体,释放到大气中.除此之外,植物本身也可以吸收一部分NH4+,NH4+进入植物后通过氨化反应将其去除,合成蛋白质、氨基酸、酶等有机氮,消除其对植物的毒害作用,然后通过收割植物去除.污水中无机磷在植物吸收及同化作用下可转化为植物的A TP、DNA等有机成分,通过植物的收割而从系统中去除[15]有研究表明,香蒲每年每公顷可吸收2 630 kg 氮、403 kg磷和4 570 kg钾.[16].对不同水生植物如凤眼莲、香蒲和糜稷[17]、香蒲、菖蒲[18]、芦苇、水葱、香蒲、千屈菜[19]、芦苇[20] 的研究表明,水生植物对硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、铵等有很好的去除效果.除营养元素外,大型水生植物还可吸收铅、镉、砷、汞和铬等重金属,以金属螯合物的形式蓄积于植物体内的某些部位,通过植物的产氧作用使根区含氧量增加,促进污水重金属的氧化和沉降,还可通过植物挥发、甲基化等作用达到对污水和受污染土壤的生物修复.重金属在一般植物中的积累量为0.1~100 μg/g[21],研究发现,凤眼莲可以富集铜、铅、镉、铬、汞、锌和银[17,22].香蒲对铅、锌、铜、镉吸收的绝对量分别为128、1 375、28、120 mg/kg [23].风车草能吸收富集水体中30%的铜和锰,对锌、镉、铅的富集也在5%~15%[24].芦苇净化Pb、Mn、Cr的能力分别是80.18%、94.54%和100%,槐叶、细绿萍、泽泻、狭叶慈菇、荇菜、美人蕉、红蛋等对Cd、As、Hg、Zn等重金属均有一定的吸收净化作用[25-26].有机污染物的去除是湿地植物通过吸收积累非毒性代谢物,强化根际的矿化作用,以及氧化-还原反应、水解反应来实现无毒[27] 和达到提高病原体去除率的效果[28-29]1.2.2 间接净化作用.污染物中有机物和氮的降解需要微生物和氧的参与,生长在湿地中的挺水植物进行光合作用产358 湖南农业大学学报(自然科学版) 2010年6月生的氧向地下部运输,释放氧到根区,使水体中的溶解氧增加,在植物根区周围的微环境中依次形成好氧区、兼氧区和厌氧区,在缺氧的基质中创造氧化条件,能促进有机物的氧化分解和硝化细菌的生长,有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用,达到除氮、磷的效果;另一方面在厌氧条件下通过厌氧微生物对有机物的降解、或开环、或断键形成简单分子、小分子,提高对难降解有机物的去除效果[8]人工湿地运行过程中,内部会出现堵塞的问题.在潜流型人工湿地中,基床中的水流一般是沿活的或死的根和根区形成的沟道及土壤的孔隙流通的.当根和根区生长时,它们干扰和疏松土壤,根和根区死亡腐烂后,留下一些管形的孔或沟(大孔),由于植物的根和根系对基质的穿透作用,减小了基质的封闭性,增强了基质的疏松度,能非常有效地使水通过基质,使基质的水力传输得到加强和维持,提高基质的渗透率.湿地植物根孔具有土壤大孔隙的一般功能,如产生优先水流,从而提高土壤的渗透性;为氧气输入和甲烷排放提供优先路径等.[30-31].即使较板结的土壤,在2~5年内,经过植物根系的穿透作用,其水力传输能力可与砾石、碎石相当[32].湿地的植被降低了水流速度,延长了污水在湿地内部的停留时间,为悬浮物的沉淀创造了良好的条件,同时,在大气和湿地基质或水表面之间起到生物膜的作用,使风速在近基质或水表面降低,减少了沉淀物的再次悬浮,提高了去除污染物的能力[9]人工湿地中的水生植物除自身具有较强的对营养物质吸附、富集功能外,还与其周围环境的原生动物、微生物形成各种小环境.淹没在水中的植物的茎和叶提供了一个巨大面积的生物膜,大量光合藻类以及细菌和原生动物都集聚在植物组织上.同样,根和根区埋在湿地土壤中,根系及其根际分泌物,能为微生物的生长提供营养及场所.因此,植物的地上和地下部组织都可以形成生物膜,具有典型的活性生物膜功能,为微生物的吸附和代谢提供了良好的生化环境.特殊的根际微生态环境,提高了多种污染物富集和吸收分解的能力.[33].这些生物膜以及湿地中上所有其他固体表面的生物膜,包括死的植物组织,对于湿地中发生的所有微生物进程都具有重要作用[34].湿地植物还具有过滤和抑藻等效应[35]1.3 微生物净化机制. 湿地微生物主要有菌类、藻类、原生动物和病毒.微生物在湿地养分的生物地球化学循环过程中往往起核心作用,湿地中的微生物是其生态系统中的重要组成部分,在净化污染物方面发挥着重要的作用.污水中有机物的降解和转化主要是由湿地微生物活动来完成的.湿地微生物还具有吸附作用,在微生物生长过程中,需要吸收一些营养元素和重金属元素以保证生长和代谢,它们分泌的高分子聚合物,对重金属有较强的络合力.硫酸还原菌还原污水中的硫酸根产生的硫化氢与废水中的重金属反应生成金属硫化物沉淀,使废水中金属离子得到有效净化[25].相关研究发现,湿地植物根区的细菌总数与BOD 5去除率之间存在显著相关性;氨氮的去除率与根际硝化细菌和反硝化细菌数量的相关性极显著[9].曲霉属生物体可有效地吸附Au ,枯草杆菌可有效地吸附Au 、Ag 和Se 等[25]1.4 水生动物净化机制. 人工湿地中的水生动物有提高土壤通气透水性能和促进有机物的分解转化的生态功能.底栖动物螺蛳、螃蟹、小型软体动物、摇蚊幼虫、水蚯蚓、贝壳等和淡水鱼虾形成湿地生态系统食物链的消费者.水中的浮游生物是鱼类的饵料,通过改变鱼类的数量结构来操纵植食性浮游动物的群落结构,促进滤食效率高的植食性浮游动物生长,进而降低藻类生物量,改善水质.蚌类的增多可使水质变清,从而为轮藻类植物的大量生长提供有利条件,为草食性水禽提供食物,扩大水禽的数量及停留时间[36]2 人工湿地生态工程研究进展.水污染实质上是污水中的各种对环境有害的有机污染物和植物营养元素超过水体生态系统的自净能力,导致生态系统的退化.人工湿地生态工程技术可有效改善和恢复水域生态环境,并具有投第36卷第3期蒋廷杰等人工湿地水质净化机理与生态工程研究进展359资、维护和运行费用低廉,管理简便,处理效果好,回收资源和能源以及收获经济植物等优点,是一种有效的污水处理新途径.目前研究和应用的湿地生态工程主要包括人工湿地、蚯蚓生态滤池、生物栅与生物浮岛技术、生态砾石床和人工水草净化技术等生态工程污水处理技术,并取得了显著成效.2.1 构建复合人工湿地系统人工湿地净化污水是基质、植物、微生物共同作用的结果[14-26].目前,人工湿地污水处理生态工程技术,按水流形式可分为表面流和潜流人工湿地,其中在潜流基础上又改造成了垂直流、波形潜流人工湿地系统等[37].表面流人工湿地,依靠植物根茎的拦截作用以及根茎上形成的生物膜的降解作用去除污染物,去除BOD5,COD效果较好[38],但不能充分利用基质及植物根系作用,容易产生异味、孳生蚊蝇等不良效果[39].潜流人工湿地系统,可以充分利用湿地中基质,相对表面流人工湿地卫生条件及保温效果好,受气候影响小,被欧洲、澳大利亚和南非等国广泛接受[40],并应用于许多工程.垂直流人工湿地是结合表面流与潜流人工湿地的特点而成[41],但易孳生蚊蝇,操作、管理不便.波形流人工湿地增加水流的曲折性,使污水以波形的流态多次经过湿地内部基质,在传统潜流湿地内部增设导流板,将布水方式设计成波形流动[42].相对于传统湿地,波形流湿地在垂直方向上的处理更加优越[37].有研究指出,复合人工湿地能取得较好的处理效果[43]2.2 蚯蚓生态滤池.在土壤中引入一定量的适合的蚯蚓种类而形成“蚯蚓床”,再引入污水进行处理,由于蚯蚓具有增加过滤层通透性和清除未完全分解堵塞的有机物沉淀功能[44],使得污水的物理性过滤处理过程和有机物的分解处理过程得以分开进行,大大降低了蚯蚓生态滤池所需要的体积和处理的时间,极大地提高了滤池的处理效率,降低了成本.在处理过程中,污水养殖了蚯蚓,蚯蚓改良了土壤,通过蚯蚓的生命活动,把原本对环境有害的有机污染物和植物营养元素重新转化为土壤中的肥力和蚯蚓机体的组成部分,既处理了污水,又改良了土壤,而蚯蚓本身则可成为一种高蛋白饲料的来源,实现了资源的良性循环和再生[45].上海的中试结果[46-47]表明,蚯蚓生态滤池COD去除率达83%~88%,BOD52.3 生物栅与生物浮岛去除率达91%~96%,SS去除率达85%~92%,氨氮去除率达55%~65%,总磷去除率35%~65%,污泥总产率为0~2 mg/L.生物栅、生物浮岛均是在水中为参与水体污染物净化的微生物、原生动物、小型浮游动物等提供附着生长条件的设施.生物栅是在固定支架上设置绳状生物接触材料,使大量参与污染物净化的生物附着生长,由于其固着生长,不易被大型水生动物和鱼类吞食,使单位体积的水体中生物数量呈几何级数增加,净化能力得以强化.生物浮岛技术是将高等水生植物或改良的陆生植物种植到富营养化水域水面上,通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理,消除富集在水体中的氮、磷及有害物质,从而达到净化水质的效果[48].在选用有一定经济价值的浮床植物作为植物材料,能在净化水质的同时收获农产品,使原来有害于水体的营养物质N、P元素变为具有实用价值的经济作物的养分来源,还能在一定程度上重建并恢复水生生态系统,创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间,改善景观,并且具有一定的消波效果,可对驳岸进行保护[48-49]. 1979年德国建造了最早的用于水处理的生物浮岛.20世纪90年代中期,日本创造多样性生态系统的人工浮岛技术用于湖泊治理[49].20世纪80年代以来,国内利用不同材料作为人工浮岛载体,种植各种植物,进行富营养化水体的净化研究[50-52] 2.4 生态砾石床技术.生态砾石床处理技术是将污染水体导入由砾石材料制成的生态滤床进行处理的方法.污水中的磷和悬浮性污染物由土壤及砾石的吸附作用去除,微生物在砾石表面形成的生物膜进行硝化反硝化作用对氮进行去除.该技术具有造价和运行费用低、水力负荷高的特点,是治理低污染环境水体的重要方法,在日本的河湖治理中已经得到了广泛应360 湖南农业大学学报(自然科学版) 2010年6月用,净化效果好,BOD 5、氨氮及总磷除去率为50%~60%,悬浮物去除率为75%~85%,实现了微污染水体(水体深度)净化的目的[53]2.5 人工水草生态净化技术. 人工水草是美国研制成功的一种有着水草形状的人造聚合物,具有巨大的生物附着表面积,其上能吸附大量微生物、原生动物、后生动物,成为鱼、虾良好的栖息地,营造出适宜各种生物的生态微环境,将水中无机和有机污染物进行高效降解和净化.据报道,中国广州、中山等城市利用这种人工水草治理景观水体,使水体的生态系统功能很快得以恢复,浮游藻类消失,水体腥臭味也得到消除,水体变得清澈透明,水中鱼类健康生长[54]3 展 望.综上所述,人工湿地净化污水主要依赖湿地土壤(基质)、湿地植物、微生物和水生动物以及它们之间的相互作用,通过一系列复杂的物理、化学以及生物途径实现的.人工湿地具有能耗、费用低,技术要求和管理简单的特点[55],在发展中国家具有很好的应用潜力[56](1) 研究以湿地污水处理工程建设与管理技术相结合的环境治理生态工程与技术,开发人工湿地污水处理新技术与新方法,并在生产实践上获得效益.结合不同地区不同污水的特性,筛选出能具有经济价值的超积累植物,不仅能把吸收的污染物(特别是重金属)转移、贮存到茎叶,而且能回收有价值的成分,起到“植物采矿作用”,选择合理的植物配置形式有助于提高污染物的处理效率.国内外对运用各种生态工程技术治理污染水体的研究较多,并且取得了较好的效果.但在实际的污水治理工作中采用的生态工程技术手段比较单一,因此,利用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,应用各种技术开发多维的生态工程技术,积极导入并构筑合理的生态系统,克服各种单项技术的弊端,充分体现多种生态工程技术结合所带来的强大生态功能,获得污水处理与资源化的最佳效益.湿地生态工程技术在以下方面有待于进一步开展工作.[57].对水生动物参与污染物净化方面的作用过程进行研究.营建生化一体化水生动植物复合生态体系,构建一个完整的、良性循环的生态系统[58](2) 运用景观生态学、农业生态学的理论与方法,加强人工湿地生态工程模式与配套管理技术研究,如云南洱海流域的“塘-人工湿地-草滤带”复合处理系统.[59],中国三江平原湿地首创的“稻-苇-鱼”、在珠江三角洲建设的“桑基鱼塘”等湿地农业生态工程,取得显著的社会、经济和生态效益[2]引入活性污泥数学模型,并根据水质和负荷进行人工湿地生态工程的设计.[60]参考文献:,同时,生态工程的发展要体现“人居-产业-景观”的融合.人工湿地生态工程应融入园林设计和园林工程技术,不仅要在净化污水上发挥重大作用,而且要为居民提供可观、可赏、可憩的自然生态景观场所,让人们感受到大自然的和谐与野趣,获取最大的生态效益和社会经济效益. 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天然湿地在湖泊生态系统保护中的研究进展
天然湿地在湖泊生态系统保护中的研究进展任俊娴;陈红兵;柯杰;卢进登【摘要】Lakes are one of the precious sources of freshwater on Earth.But the lakeecological function is destroyeddue to human over-exploitation and poor utilizationof lakes which caused serious lake pollution.The importance of wetlands is widely recognized as the protection of lake ecosystems deepens.In this paper the roles of natural wetlands were discussed in detail,such as reducing lake pollutants,maintai-ning lake biological diversity,conserving water sources,fixing carbon sources,climate regulation and soil-conservation and so on,which is of great significance in the protection of lake ecosystems.A series of prob-lems existed at presentwere analyzedsuch asthe serious loss of wetland landscape,the sharp decline of nat-ural wetland in China and so on.Based on this,some countermeasures for wetland conservation were put forward in the hope of arousing more attention of relevant management departments and researchers.%湖泊是地球上珍贵的淡水资源来源研究之一.但由于人类对湖泊过度开发,不良利用,导致湖泊污染严重,湖泊生态功能被破坏.随着对湖泊生态系统保护的深入,湿地的重要性被广泛认可.本文详细论述了天然湿地具有削减湖内污染物,维护湖泊生物多样性,涵养水源,固定碳源,气候调节,土壤保持等作用,在湖泊生态系统保护中具有重要意义.分析了目前我国天然湿地存在面积锐减,湿地景观丧失严重等一系列问题,在此基础上提出了一些有效开展湿地保护的对策,希望以此引起相关管理部门及研究者的更多关注.【期刊名称】《湖南环境生物职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(005)001【总页数】6页(P52-57)【关键词】湿地;湖泊;生态系统;保护;作用【作者】任俊娴;陈红兵;柯杰;卢进登【作者单位】湖北大学资源环境学院,湖北武汉430062;湖北大学资源环境学院,湖北武汉430062;湖北大学资源环境学院,湖北武汉430062;湖北大学资源环境学院,湖北武汉430062【正文语种】中文【中图分类】Q146湖泊是地球上珍贵的淡水资源来源之一,但由于人类不良开发,过度将生活污水,工业废水直接排放至湖内,导致湖泊水质富营养化严重,生态功能被破坏.湖泊富营养化导致生态系统退化、水质恶化,严重影响了水资源开发利用、社会经济发展和人类生存环境[1].湖泊生态系统的污染是我国面临的主要生态环境问题之一,对湖泊生态系统的保护已受到国家政府,社会各界的关注.随着对湖泊生态系统保护的深入,湿地的重要性被广泛认可.1971年,18个国家的代表共同签署的《湿地公约》规定,湿地是指不问天然或人工的、永久或暂时的沼泽地,泥炭地或水域地带,半咸水或咸水体,包括低潮时水深不超过6 m的浅海区域[2].其中,人工湿地在《全国湿地资源调查技术规程(试行)》中的定义为,人类为了利用某种湿地功能或用途而建造的湿地,或对自然湿地进行改造而形成的湿地,也包括某些开发活动导致积水而形成的湿地[3].湿地对湖泊生态系统保护提供了诸多好处,它不仅包括提供产品功能、还包括调节功能、支持功能和文化服务功能[4].可以说湿地在湖泊生态系统保护中起到了至关重要的作用.1 湿地在湖泊生态系统保护中的作用在湖泊生态系统中,湿地有削减湖内污染物,维护湖泊生物多样性,涵养水源,土壤保持,固定碳源,气候调节等作用.1.1 削减湖泊生态系统污染物湿地作为一个土地与水体的过渡带,具有良好的削减湖泊生态系统污染物的作用,包括外源污染物的生态拦截[5]和内源污染物的植物吸收和生物降解[6].外源污染物包括降雨或灌溉过程中产生的农田坡面径流和城市地表径流,工业废水和生活污水的直接排放,对于水土流失严重的地区,湿地还兼有拦截泥沙,净化水体的作用.李卫东等[7]在滇西北高原的剑湖茭草湿地湖滨带采样监测分析发现剑湖茭草湿地湖滨带对入湖泥沙拦截效果显著,且能有效减少外源氮、磷污染物进入水体. 从流域-湖泊系统的物质输送和循环的角度来说,湿地是有效的调节器,重金属、污染物、营养盐和泥沙等先在此汇聚,并与湿地茂密的湿生和水生植物及滋生的微生物细菌发生生物地球化学过程,大量吸收和矿化元素,对湖泊起到明显的缓冲作用[8]. 对于内源污染物的削减,可设置相应的湿地生态浮岛,利用绿色植物和微生物进行污染物的吸收和有机物的降解.污染物质进入湿地后,茂密的挺水、漂浮和沉水植物的拦截与吸收作用,重金属、污染物、营养盐和泥沙等在此汇聚,对湖泊起到明显的缓冲作用[9,10].吴艳宏等[8]对长江中游龙感湖湖滨湿地和湖泊沉积物中元素含量在时间序列上的对比研究发现湖滨湿地对入湖主要重金属元素有明显拦截作用[11,12].1.2 维持湖泊生态系统生态多样性湿地是生物多样性最为丰富,最具价值的生态系统之一[13,14],这些资源有利于保持湖泊生态系统的稳定、降解废物、维持自然基因库和美学价值[15].宁潇等[16]对杭州湾国家湿地公园湿地生态系统服务价值的评估表明杭州湾国家湿地公园为凤头、白骨顶和多种雁鸭类水鸟等生物的繁衍生息提供必要条件,是它们的重要越冬地. 从地理空间来看,生物多样性数值高的地区大多数为自然保护区或植被丰富的沼泽地带,这些植被为动植物的栖息繁衍提供了良好的环境,又因为地形限制,受到人为干扰较少,所以在这种地形的控制下形成了有利于各种生物生存的小生境[17].1.3 涵养水源湿地被称作“地球之肾”,天然湿地作为比较独特的生态系统,对于促进水土保持,实现水源的涵养具有十分重要的作用.湿地土壤能够调节水分分布,从而实现对洪水、干旱等灾害的抵御,保护湿地生态系统实现多样化的发展[18].湿地土壤水源涵养功能有助于促进湿地水循环以及生态系统功能的发挥.水源涵养功能也是生态系统重要的服务功能,水源涵养有利于保证人们对水资源的需求.土壤涵养水源是利用土壤孔隙将水分存储、保留和输送.以非洲Okavango河为例,面积约8 000 km2的Okavango湿地能将Okavango河80%~90%的径流吸收至土壤或下渗到地下水中[19,20].秦嘉龙等[21]利用利用影子工程法计算出三江源湿地从2005年~2011年间水源涵养的生态效益增量为3 244.79亿元.1.4 固定碳源湿地在形成的过程中,积累了大量的无机碳和有机碳.湿地是世界上最大的碳库之一.由于自身的特点,天然湿地在植物生长,促淤造陆等生态过程中积累了大量的无机碳和有机碳.加之湿地土壤水分过饱和的状态,具有厌氧的生态特性,土壤微生物活动相对较弱,所以碳每年大量堆积而得不到充分的分解,逐年累月形成了富含有机质的湿地土壤.据统计,湿地碳储量约7.7×1010 t,占到陆地生态系统的35%,超过农田、温带森林和热带雨林碳储存量的总和,湿地在全球碳循环中作用重大[22].庞丙亮等[23]2011年对扎龙湿地固碳量进行估算,结果表明扎龙湿地固碳总价值约9.8亿元,其中植物固碳价值2.4亿元,土壤碳储存价值7.4亿元.1.5 气候调节湿地对湖泊生态系统的气候调节包括降低温度和增加空气湿度.因湿地水资源的大量被取用,湿地的水文条件也正在发生改变,因缺水严重而引起的沙漠化问题也十分突出.部分地区修建水利工程导致湿地水源断流,湿地水位下降,在一定程度上削弱了气候调节的功能.江波[24]对海河流域湿地功能价值的评价中计算出2005年海河流域湿地蒸发吸收的总热量为2.87×1015 kJ,为空气提供1.269×109 kJ.秦嘉龙,刘玉等[21]利用市场价值法计算出三江源湿地从2005年~2011年间气候调节的生态效益增量为2.1亿元.近45年来对内蒙古呼伦湖湿地的研究表明,由于入湖径流的减少,湖区出现气温升高、降水减少、蒸发量增大的暖干化趋势,呼伦湖周边的生态环境也遭到了不同程度的破坏[25].2 天然湿地面临的主要问题近年来,随着经济的发展,天然湿地生态系统因农业活动而减少迅速,湿地景观丧失严重.湿地是自然界生物多样性最丰富的生态系统之一,然而近年来,湿地资源衰退,生物多样性受损,湿地的生态功能下降,到达一个难以恢复的状态.2.1 天然湿地面积锐减近年来,随着经济的发展,天然湿地生态系统的面积因农业活动而减少迅速.根据学者对1978年~2008年中国湿地类型变化的研究[26],从1978年~2008年间,中国湿地面积总体上减少了约1.02×105 km2,但由于人工湿地面积增加了约11 952 km2,因此,实际减少的自然湿地面积达1.02×105 km2,约占中国湿地面积的33%,其中,减少的自然湿地转化为非湿地的达到87%.中国的第一大湖鄱阳湖,1954年面积为5 030 km2,46年间面积锐减了23%,1999年湖面面积3 872 km2.2000年~2010年期间,渤海沿岸湿地生态系统总面积几乎不变,但其内部各类型湿地面积转换则非常显著,呈现出自然湿地面积逐年持续减少,人工湿地面积持续增加的趋势[17].2.2 天然湿地水体污染严重天然湿地的水体污染主要来源是工业污水、城镇生活污水和农业污染.养殖业的过度生产,大量排入未经处理或简单处理的工业污水和生活废水,导致天然湿地生态系统水体污染,富营养化严重.在太湖、滇池等28个重点湖泊中,劣Ⅴ类水质的湖泊占比达到35.7%[27].以洞庭湖为例,截至2008年,洞庭湖区600余家以造纸、化工、纺织和酿酒为主的企业年废水排出量高达2×108 t[28].我国北方最大的湖泊呼伦湖已呈现蓝、绿藻型富营养化,达到中等程度的污染.水体浮游植物群落组成中,污染指示种占65%,说明水体中营养物质丰富,且人为的富营养化进程在加速[25].2.3 生态多样性受损随着城市经济的快速发展,人类的活动不断增强,渔业食物的价格上升,围垦草本沼泽,改造水产养殖塘或耕地的活动越来越频繁.人类活动给周边的湿地生态系统造成一定的干扰,许多适宜生境丧失,导致湿地生物多样性存在退化的风险.天然湿地生态系统的物种多样性和本土物种生存受到人为破坏,经济作物大面积种植改变了湿地原有的生态系统,植物群落的改变影响了原有鸟类、水生生物的种类和结构,物种类型和数量急剧减少.2000年~2010年间,渤海沿岸湿地适宜生境的面积不断地减少,生境质量逐渐降低,生物多样性呈退化趋势[17].3 天然湿地修复对策3.1 实施天然湿地生态系统保护的动态管理对天然湿地的动态管理措施包括建立完善的监测体系,布置一定数量的专业定位监测点;利用完善的湿地监测体系,建设天然湿地生态系统动态数据库;开展科学的动态评估,实施湿地保护的动态管理,一方面通过动态评估为湿地的保护管理提供科学依据,另一方面对实施的湿地保护和恢复工程进行科学客观的评价.3.2 提高天然湿地生态系统保护的科技水平提高对天然湿地生态系统保护的科技水平包括加强天然湿地生态系统的基础研究,开展天然湿地生态系统结构与功能的研究包括保护技术、恢复与修复技术、可持续利用技术;加强天然湿地生态系统对环境调节功能和环境变化对湿地影响的研究,特别是全球气候变化对天然湿地的影响及响应措施;加强湿地污染、外来物种和水旱灾害对天然湿地生态系统影响的研究;加强科研基地和人才队伍的建设.3.3 增加植被覆盖率,恢复生态群落在天然湿地生态系统中,植被可有效防止水土流失,增强土壤肥力.在修复天然湿地时,可以在岸线修建生态护坡代替硬质护坡,利用植被进行生态护岸,将乔木灌木混合种植,增加植被覆盖率,营造差异性的生态环境.在植被恢复中注意多采用当地本土植物,维护原有植物群落,保持原有的生态稳定.通过对湿地水鸟种类、生活习性、脆弱性及敏感性的研究,为鸟类、水生动物提供适宜的栖息场所,提升物种多样性.以湖南省湿地保护为例,湖南省通过实施候鸟迁徙东西走廊,与江西省和湖北省共同建立完善的候鸟保护联防联保机制,全力保障迁徙候鸟安全[29].3.4 加强法律法规建设中国还没有专门的湿地保护法律或行政法规,由于现行立法并未将湿地生态系统作为一个独立的自然要素予以保护,而且有关湿地的地方性法规、规章大多着眼于湿地的资源开发而非生态保护.就现有立法而言,有些涉及湿地保护的规定不具有可操作性[30].尽管各地湿地保护法规规章的数量较多,但由于没有国家层面专门湿地立法为依据,地方在诸如保护责任划分、保护机构设置、保护经费落实以及生态补偿等方面的规定并无法律依据.此外,在实际保护过程中,地方湿地保护部分存在法律授权不足,行政体制机制障碍的限制.4 讨论湖泊具有重要的生态和经济价值,但由于人类对湖泊过度开发,不良利用,生活污水工业废水直排,导致湖泊富营养化严重,部分湖泊存在重金属污染,湖泊生态功能被破坏.随着对湖泊生态保护的深入,湿地的重要性被广泛认可.在湖泊生态系统中,湿地具有削减湖内污染物、维护湖泊生物多样性、涵养水源、固定碳源、气候调节、土壤保持等多种作用.然而迅速的城市发展和人类活动的增强,天然湿地的面积也在急剧下降,湿地景观丧失严重,资源衰退,湿地的生物多样性也受到损伤,虽然人工湿地的面积正在增加,但天然湿地在自然界的生态系统中占据着不可或缺的地位,湿地在湖泊生态系统保护中的作用和地位需要受到广大研究者的重视,保护湿地生态系统的行动迫在眉睫.天然湿地在水体保护中的巨大作用是无可争议的事实,然而我国天然湿地生态系统退化问题却非常严重,尽管国家和地方政府正在加大保护力度,但天然湿地的面积仍在减少、其生态功能仍在持续衰退的趋势一时难以逆转.在国家大力加强环境治理和保护,积极开展生态文明建设的当下,深入研究探讨天然湿地的退化机制、生态恢复技术、保护及管理措施等相关问题十分必要和迫切.具体而言,应将天然湿地的保护和管理放在首位,摒弃重建设轻管理的不良现象,健全和完善湿地保护的相关法律、法规,更关键的是将各项法律、法规的执行落到实处.唯有如此,相关的研究和建设工作才更有意义.其次是加强长期、系统的天然湿地退化机制和生态恢复技术的研究;建立天然湿地生态监测网络;加强资源、信息共享,扩大先进在线监测仪器的使用;加强学科之间交流,借鉴其它学科的理论、技术和方法,加强天然湿地生态系统的可持续利用研究等.5 结语天然湿地对水体的重大保护作用已被广泛认可,文中对天然湿地在削减湖内污染物,维护湖泊生物多样性,涵养水源,固定碳源,气候调节,土壤保持等多种作用作了详细论述,也指出了当前我国天然湿地存在的严重问题,并以此提出了一些相关对策,对我国湿地保护有一定参考意义.参考文献:[1] 成小英,李世杰.长江中下游典型湖泊富营养化演变过程及其特征分析[J].科学通报,2006,51(7):848-855.Cheng X Y,Li S J.Evolution and analysis of eutrophication of typical lakes in middle and lower reaches of yangtze River[J].Chinese ScienceBulletin,2006,51(7):848-855.[2] The Ramsar Convention Bureau.2000.Ramsar handbook for the wise use of wetlands[EB/OL].2011-06-17[2013-11-14].[3] 国家林业局.全国湿地资源调查技术规程(试行)[2008].State Forestry Bureau.National wetland resources survey technical regulations(Trial)[2008].[4] Millennium Ecosystem Assessment.Ecosystems and Human Well-being:Synthesis[M].Washington DC:Island Press,2005.[5] 翁白莎,严登华,赵志轩,等.人工湿地系统在湖泊生态修复中的作用[J].生态学杂志,2010,29(12):2 514-2 520.Weng B S,Yan D H,Zhao Z X,et al.The role of constructed wetland system in lake ecological rehabilitation[J].Chinese Journal of Ecology,2010,29(12):2 514-2 520.[6] 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我国湿地生态研究进展汇总
中国湿地生态研究进展摘要湿地是近年来环境学和生态学的研究聚焦点,本文在这相关研究的背景下从湿地空间分布、湿地生态安全评价、湿地生态旅游、湿地生态系统的退化和恢复等方面,总结了我国湿地的现状,并对今后湿地科学研究的热点和方向进行了展望。
关键词湿地生态空间分布安全评价退化修复Advance in Wetland Ecology Process ResearchAbstract:Wetland is in recent years, environmental science and ecology research focus, in this paper, the background of this research from wetland spatial distribution, ecological security assessment of wetland, wetland eco tourism, wetland ecological degradation and restoration of systematically summarized the present situation of wetland in China, and the first step prospects of wetland science research focus and direction in the future, promote wetland science of multi disciplines to set quantitative comprehensive development. Keywords: wetland ecology,space distribution,safety evaluation, Degeneration renovation1.湿地分类研究进展湿地是地球表层生态系统的重要组成部分,它是由水陆相互作用而形成的具有特殊功能的自然综合体[1]。
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湿地水环境演变机理及生态效应研究进展初探摘要:湿地的水环境效应、演变机理及生态效应研究是湿地保护与管理的理论基础和科学命题,对湿地保护具有重要的前瞻性和实用意义。
本文针对变化环境下湿地所面临的水质恶化及生态失衡等问题,在充分分析国内外研究的现状后,提出将流域坡地、湿地、河网相关模型综合集成,构建变动环境湿地流体动力学模型思路;对湿地水文、水质情势进行即时模拟,进而给出研究变化环境下湿地的水文水环境效应的新方法。
关键词:湿地水环境;演变机理;生态效应;新思路;研究引言湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统,在为人类提供食物、原料和水资源、稳定环境、维持生态平衡、保持生物多样性等方面均起到重要作用,是人类赖以生存和持续发展的重要基础,享有“地球之肾”的美誉[1]。
近一个世纪以来,由于受盲目围垦、过度开发和水质污染等人类活动及气候变化、天然水循环变化的影响,使得湿地水环境和生态空间格局发生变化,进而造成湿地的功能下降、生物多样性丧失、甚至湿地的消亡[2,3]。
我国自1992年加入《湿地公约》后,对保护湿地开展了一系列富有成效的工作,但湿地保护形势依然严峻,由于对湿地形成演变机理、水环境效应及生态系统结构方面缺乏全面而深刻的了解,往往给保护区的工作造成一定困难,湿地保护研究相对滞后[4]。
开展变化环境下湿地水环境演变机理及生态效应研究,对更好的利用和保护湿地有重要意义。
1国内外研究现状及分析1.1研究方法湿地的定量模拟研究是当前生态学、水文学和湿地科学的一个热点研究领域[5]。
湿地建模、情势重建是理解湿地形成演变机理、水环境效应、生态系统结构的重要途径。
目前,国内外对湿地的模型与研究方法已经取得了较大的进展,现综述如下:(1)图表分析法与经验统计法:传统湿地生态水文学采用图表分析法与经验统计法研究湿地生态水文问题。
从研究手段上看,在水文水质调查、湿地生物调查的基础上,引入遥测信息。
方法原理是通过宏观尺度上湿地水文、生态调查,从植被生态的水文适应性角度,根据收集的信息,通过统计分析或采用制图方式进行湿地水文景观分类、生物结构、生物量和生物多样性分析;在此基础上,根据经验方法估算生态环境需水总量[6]。
由于这类方法未能充分表达湿地生态演替的阶段性、湿地的基本特征、形成机理和动态过程,缺乏深入的物理机制剖析,研究水平较低,研究的角度相对狭窄。
(2)湿地水文模型:水文过程是湿地中最重要的过程,是决定产生和维持湿地典型类型和湿地过程的重要因素,是湿地研究的核心内容,在湿地形成、发育、演替直至消亡全过程中起重要作用。
湿地水文模型可用以定量地评价湿地开发活动及保护管理活动带来的环境影响和生态效应;可用作预测湿地水文及其它“动力”特征的变化规律;可用作检验湿地的概念、理论和湿地研究基本实测数据;也可用作辅助设计工具,在湿地的重新自然化和人工湿地的建造工程中用于辅助设计工程设施的结构、形式和参数等[7]。
近年来,湿地水文模拟技术得到了快速发展,特别是在水库或洪泛湿地方面,如加拿大Waterloo大学提出一个蓄水~出流函数模型用于模拟湿地径流响应[8];英国Birmingham大学改进MODFLOW模型,在British 洪泛平原湿地成功地模拟了以年或季为水文周期的湿地水位变化[9]。
国际上已成功开发了适合湿地的分布水文模型, Zacharias等认为湿地是一个水文、水环境系统,强调要加强湿地水资源综合管理,结合GIS和RS发展了一个有物理基础的水文模型来管理湖泊湿地水资源[10];Da Paz等认为水循环对湿地生态系统起着重要作用,采用了二维平面水动力模型在Mangueira湖泊和Taim湿地中的应用[11]。
我国湿地模拟研究起步不久,但模型研究仍然以概念性水文模型、地下水模型为主,湿地分布水文模型缺乏,有待加强。
(3)湿地监测和高新技术应用:美国从二十世纪70年代初就开始关注湿地监测和高新技术应用。
Grapes, TR监测了chalk流域湿地的洪水和地下水,分析了湿地地下水流与河渠水位关系,以及壤中流和垂直水分通量变化规律[12]。
国内王茜等人利用3S技术对洪湖湿地的结构类型进行监测,在分析研究洪湖湿地现状(水文、土壤、植被、地形地貌、土壤、经济发展、开发等内容)的基础上,根据国际湿地分类的原则和实际情况,考虑遥感上的可操作性,设计出研究区域的湿地遥感分类系统[13]。
(4)湿地水环境流体模型研究:国内外有关科学工作者从70 年代后期开始从环境科学的角度对湿地进行研究, 取得了大量研究成果,为湿地保护和合理开发提供了重要的科学依据。
如国外60年代开始研究河流水量水质、水量泥沙耦合模型。
70~80 年代,国内外研究者较多地研究应用了一维、二维水量水质模型(如Baca and Arnett,1977),90 年代国外三维水量水质模型研究比较成熟(如Simons, et al,1977)。
例如美国国家环境保护局提出的多参数综合水质模型(WASP,1996)和环境流体动力学模型(EFDC,2001),丹麦水力学研究所Mike 水质模型等。
国外环境流体动力学模型在我国应用研究也取得了很大进展,目前已广泛应用在河流、水库、湖泊、河口、港湾以及湿地等水环境生态系统中[14]。
我国的湖泊工作者和环境工作者从70 年代后期开始, 进行了大量湖泊环境保护方面的研究工作, 在湖泊、水库水质预测、污染物迁移转化规律、总量控制等方面取得了一批重要成果[15]。
(5)湿地生态环境需水研究:90年代后环境需水量和生态需水量开始成为人们关注的焦点[16]。
到目前为止,国外有关生态环境需水量研究内容主要有:河道流量与鱼类生息环境关系研究[17];河流流量、水生生物与溶解氧三者关系研究[18~20];水生生物指示物与流量之间的关系研究;湿地调度考虑生态需水量的优化配置研究;环境用水与经济用水关系研究等[21,22]。
研究方法有:流量增量法、蒙大拿法、7Q10法、流量历时曲线分析法、湿周法、栖息地排水法、BBM法、水利额定法等。
对水库、湖泊、湿地的生态环境需水还没有成熟的理论、指标体系和计算方法[23]。
从国内外对生态环境用水的研究来看,定性描述的多,理论推求的少,河流描述多,湿地研究少。
总量估算多,过程计算少。
另外,在确定生态环境需水时,时问尺度和空间尺度不明确,水量和水质耦合研究缺乏,各生态需水量重复计算,可操作性差,研究结果与实际应用还存在相当差距。
所以,湿地生态环境需水估算仍然研究不足。
湿地水文生态模型与新兴交叉学科和地学信息技术耦合是未来发展的必然趋势。
但至今我国湿地模型的研究才刚刚起步,研究进展缓慢原因是:有物理基础的分布水文模型建模因涉及多学科有较高的难度,另外我国湿地监测与实验资料缺乏,在今后的研究中,还有待进一步加强和完善。
我国目前湿地保护才刚刚起步,很多问题有待深入研究,如湿地的水文水环境效应研究不深入,有物理基础的湿地模型缺乏;湿地健康评价指标体系和生态需水过程估算方法还不完善;湿地生态环境流体动力学研究不足;湿地建设与湿地管理缺乏系统成熟的技术方案等。
1.2评价方法国内外已经发展了较成熟的湿地评价方法。
在众多湿地分类方法中有代表性的方法包括Cow ardin 等于1979 年提出的分类体系[24]和Brinson 于1993 年提出的水文地貌学分类方法[25]。
美国农业部湿地研究所推荐一套湿地评价水文模型DRAINMOD和湿地水文识别准则[26]。
国外Sutula, MA等应用一种湿地快速评估方法(RAMs)评价湿地系统,介绍了RAMs方法的发展[27]。
国内贾忠华等人采用美国农业部推荐的湿地评价水文模型DRAINMOD,探讨西安干旱与半干旱地区不同来水量对湿地地下水位变化的影响,分析了该区形成临界湿地水文条件所需的临界水量[28]。
袁军等运用多级模糊模式评价模型对黑龙江洪河国家级保护区不同年份的湿地水文功能进行评价[29]。
诊断湿地生态系统健康是水聚湿地保护的重要手段之一。
开展湿地生态系统健康评价方法可分为:物种指示法和结构功能指标法[30,31]。
Costanza等1997提出了基于系统层次的生态健康指数(Health Index,HI)[32]。
此外,也有学者提出了基于河流水文学、物理构造特征、河岸区状况、水质及水生生物等5方面共计22项指标体系计分基础上的溪流状况指数(Index of Stream Condition,ISC) 。
随着对湖泊生态系统研究的深入,最近几年物理指标、压力指标等也被考虑在内,使健康诊断指标不断完善。
2研究思路创新分析理解湿地水文、水质与生态三者之间的相互作用关系,对变化环境下湿地水循环规律、水环境效应、污染物迁移转化机理和生态格局演变规律进行单独研究并做集成研究;构建一个变集水区尺度、基于RS和GIS、反映湿地特征的、有物理基础的、多尺度集成、多要素耦合的“变网格”技术支持下湿地分布式生态水文模型范式,以便于增加对湿地水循环、污染物迁移转化、湿地的消长与退化、湿地生态环境需水过程的理解和认识;对湿地消长过程、湿地生态需水变化过程、环境需水变化过程的模拟与预测,包括预测坡地、湿地、河流之界面水循环过程;开展湿地水流场、浓度场和生物量的情景预测等等,对于理解湿地水环境效应及生态修复功能有指导作用。
3结语及展望我国湿地保护当前所面临的主要问题,以生态水文学、环境生态学、水动力学等理论为指导,以洪泛湿地为典型研究对象,以自然与人类相互作用为核心,强调流域坡地、湿地、河流、湖泊、大气、地表林冠层、包气带、地下饱和水带等不同空间尺度上和界面上的水循环、N-P物质循环等自然过程的相互作用研究;揭示变动水文情势下湿地水循环规律、水环境效应、水环境演变机理和生态格局演化规律;了解湿地水文、水质与生态三者之间的相互作用关系;基于对过程理解的模型研究,以生境湿度特征为核心,预测生态环境过程,诊断典型湿地生态环境健康,检测典型湿地可持续发展中人为作用与自然作用的关系,探讨实现湿地可持续发展的途径,提出湿地生态系统保护规划及水污染治理规划的生态、水利双重调控对策。
丰富湿地生态水文学理论和方法,为湿地水资源、水环境生态保护提供参考借鉴。
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