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五里湖湖滨带生态恢复和重建的基础研究

杨红军  
【摘要】: 湖滨带是湖泊水生态系统和陆地生态系统之间的过渡带。在保持物种多样性、拦截陆源污染物质和净化水体、稳定相邻生态系统等方面发挥了积极作用,是湖泊的天然保护屏障。近年来,随着人口的增加和人类活动的加剧,越来越多的湖泊湖滨带受到人类的干扰而严重退化,湖滨带生态功能受到削弱。2003年起,国家太湖863项目在太湖的五里湖开展了一系列生态恢复和重建的研究和实践,本论文对西五里湖的生态重建工程进行了分析,对影响湖滨带生态功能的岸带结构、生物和湿地等多因素进行了深入研究,在此基础上对东五里湖生态恢复和重建规划提出初步方案。 论文的主要内容和结果如下: 1.从湖滨岸带结构对生态环境影响角度看,由于构造差异,其对湖水理化指标、氮磷循环菌的分布和浮游植物生物量均有显著的影响;岸带对水环境中的营养盐的去除能力为:滩地岸带碎石岸带硬质陡岸。夏、秋季节滩地岸带和碎石岸带对氨氮、硝酸盐氮、TN和TP的去除能力达到最高,而冬季由于磷细菌数量相对较高,碎石和滩地岸带也保持了较高的TP去除率;以NH4+、TP和TN为指标,以修正的卡尔森营养指数为基础,提出了不同岸带结构的近岸湖水营养指数(EM),以此表征不同岸带结构对近岸湖水环境的影响,三种岸带结构的指数值大小为硬质陡岸(EMv=1.85)碎石岸带(EMs=1.76)滩地岸带(EMw=1.72)。 2.湖泊中水生植被的存在,能显著提高湖水中氮循环菌群的分布、降低TN、NH4+-N和NO3--N等营养盐的浓度且改善水质;同时能通过水生植物的生长代谢,影响湖水中藻类的生物量,抑制水华的发生。在生长季节、芦苇植被的生态功能最强,而在冬、春季节,植物浮床和沉水植被也有良好的生态效果。水环境生态指标的变化,可以通过人工基质上的着生生物的生物量及多样性指标反应出来。 3.湖滨交错带芦苇湿地土壤渗滤液中N、P营养元素的分布呈现出一定的规律性。表层DON、NO3--N、TN和TP浓度较高,随土壤深度增加而下降,至60cm深度土层附近达到最低值;而NH4+-N在表层含量较低,浓度随土壤深度增加而增加。营养盐的垂直分布受土壤周期性干湿交替及季节变动的影响,与土壤TOC、ORP、温度、植物根系生物量、土壤微生物的分布密切相关。 4.受人类活动的影响,五里湖湖滨带土壤重金属大都超过太湖地区重金属背景值,且污染具有同源性。受植物根系的影响,重金属在土壤中植物根区部分含量最低,然后再随深度增加而升高。湿地植物(芦苇和丁香蓼)对Cu、Zn和Pb的富集系数较大,根是主要贮存器官。相比之下,芦苇和丁香蓼对Cd和Cr的富集系数较小,说明总体上湖滨带的植物对这两种重金属元素的吸收能力较低。上述结果对指导太湖湖滨带生态修复,选择合适的湿地植物,控制重金属污染有一定的指导意义。 5.湖滨岸带的景观植被具有改善景观和净化陆源污染的作用。净化能力随植物种类变化,对TN、氨氮而言,净化能力为:高羊茅白三叶结缕草;对TP,则是高羊茅结缕草白三叶;对硝酸盐氮而言是白三叶最好,其次为高羊茅和结缕草。对营养盐的净化随植被带宽度及土壤深度而增强,且缓和的坡度处理能力较强。 6.在上述研究的基础上,本文结合东五里湖生态环境状况及无锡市对五里湖地区的整体定位,运用恢复生态学和景观生态学的理论,对东五里湖湖滨带的生态恢复和重建规划提出了设想。本规划实施后,整个东五里湖岸带结构综合指数将从目前的EM=1.84降低到EM=1.78,该指数可以作为湖滨带生态恢复工程实施后定期监测评估指标。


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