工作简报-围垦湖泊湿地生态恢复的动态阈值研究

2007-11-06 08:00:00 来源: 作者: 【 】 浏览:2365次 评论:0

湖北的湿地保护在长江流域乃至于全国都占有重要的战略地位,对湖北社会经济的可持续发展具有全局性的影响,但是,湖北的河网湖泊湿地是地球上同纬度地区受人类开发活动影响程度最高的地区,大规模的围垦开发维系着这一地区人类生存的物质条件和发展空间,也使这一地区成为洪涝渍害严重、种养蓄运之间矛盾突出、生物多样性资源日趋衰退、水土环境污染不断加剧的“多灾之邦”。

2005年以来,洪湖地区拆除围栏的工作全面展开,水生植被恢复和水质改善初见成效。但是,水生植被的恢复有可能会再次带来沼泽化进程加快,从而加速湖泊退化的问题。因此,湿地生态保护与恢复工作急需对湿地变迁的机制进行更加深入的研究,对诸如拆除围栏等人为作用的生态后果作出正确的系统评估,尤其需要定量、定位地界定各种人类干扰的门槛值或称阈值。

按照李百炼教授与项目负责人签署的合作研究协议,双方将就本项目内容开展为期三年的合作研究。除国家外专局将本项目列入2007年度引进人才项目计划资助外,项目负责人还争取到了湖北省科技厅国际科技合作计划和长江大学骨干教师出国培训计划的支持,这样就使本项目的执行得到了一定的经费保证。2006年,项目组对洪湖进行了四次水质检测和实地调查,得到了相应的测试数据。

2007年3月,李百炼教授来华主持世界生态学峰会,会议邀请了项目负责人参加,双方进一步明确了各自的研究任务,并在世界生态学峰会介绍了项目情况。2007年8月15日30日,李百炼教授再次来华,并与项目负责人一起到研究区域进行了系统考察,与当地党政部门和洪湖湿地保护管理局的技术人员深入交换意见,讨论建立模型的框架和若干细节,修改研究生论文,共同参加了在北京举办的“中美农业生态环境保护高层论坛”。2007年9月2530日,李百炼教授又一次来华,与项目负责人就项目执行情况进行协商,并办好了项目负责人赴美合作研究的相关手续。(李百炼教授今年共3次来华工作,由于国家外专局资助经费有限,因此仅以后面两次来华的时间作为本次决算时间,即8月15日30日计15天,9月25日30日计5天,合计20天。)

中美合作研究小组在洪湖进行了四次水质检测和实地调查,2006年3月开始,在洪湖设置34个样点,用GPS定位,分别采集植物样本,建立湿重数据库,采用ArcGIS Desktop 9.0软件作为支撑平台对水生植物进行空间分布特征分析。水质检测项目包括:水深、水温、透明度、PH、氨氮、化学耗氧量、总氮、总磷、叶绿素等9个指标;通过主成分分析和因子分析相结合的方法,确定主导因子;利用Excell软件做出日期和水质指标的散点曲线图,对其时间分布特征进行分析;将水质指标测试数据在Access平台建立属性数据库,采用 ArcGIS Desktop 9.0软件作为GIS支撑平台,建立属性数据与空间位置的对应关系,形成空间数据库,对部分水质指标空间分布特征进行分析。

指标测定结果显示,洪湖水深在1.0 m~1.6 m之间,平均水深1.39 m,全年平均水温19.3℃;年均PH7.38,可知洪湖的水体偏碱性;化学耗氧量COD在4.41mg/L~5.29mg/L范围之间;总氮含量介于0.64 mg/L~2.30mg/L之间,差异比较大,平均值为1.19 mg/L;总磷含量介于0.03mg/L~0.29mg/L之间,均值为0.08mg/L,叶绿素含量年均值为2.61 mg/L。营养物浓度含量较高,适宜水生植物的生长和繁殖。

主导因子分析结果表明,洪湖水体主要受到4个主成分的控制,第一主成分囊括氨氮、总氮和总磷,反映了洪湖水体水生生物的特征和水体富营养状况;第二主成分包括水温和PH,反映了洪湖水体的化学稳定性;第三主成分主要是COD和叶绿素,反映的是洪湖水体受污染程度和营养化水平;第四主成分包括水深和透明度,很显然这是代表着洪湖水体的物理性质。可知洪湖水体主要受氮磷元素的控制,其次受控于PH、COD、叶绿素等。氮磷是洪湖出现营养化的主要因素。

水质时空分布分析结果表明,各指标随着时间的变化存在不同程度的差异,洪湖水质在夏季处于最优状态,这与夏季水生植物的大量繁殖有关,因为水生植物有净化水体的作用;从区域性差异结果表明,洪湖西北及东北区域即贾家宴、泄洪河、下新河等区域污染较严重,水质较差,核心区及东南部区域,水质相对较好,这与人为干扰有很大的关系,前者区域岸边居民密集,围栏养殖现象较严重,而后者区域一方面通江水体流动性较大,另一方面除围栏之后水质有明显改善。所以人为的干扰是洪湖水质变化的主要原因。

水生植物的空间分布结果表明,在洪湖西部区域,水生植物的分布较多,依次是排水闸附近区域,湖心B和东湾附近区域水生植物分布较少。由于洪湖的实际情况,加之调查的工作量非常大,设置样点时未顾全洪湖所有区域,此为不足之处。结合水质时空分布特征显示,水生植物对洪湖水体的净化有很大作用,有过量吸收营养物质的特性,可降低水体营养水平,对有毒的有机污染物也有明显的净化作用。所以恢复以沉水植物为主的水生植被是水质净化和生态系统恢复的有效措施。

项目研究的初步结果,在今年3月北京举办的世界生态学峰会和8月举办的中美农业生态环境保护高层论坛上进行了报道。此外,李百炼教授还在中国科协举办的海外智力为国服务研讨会上介绍了本项目进展情况。可以相信,经过中美两国研究人员的共同努力,在国家和湖北省外专局和湖北省科技厅的大力支持下,本项目一定能产生具有国际影响力的学术论文,研究成果能够为洪湖及其所代表的平原湿地的生态恢复提供有力的技术支撑。

长江大学农学院 金卫斌

2007年10月16日

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