三江平原小叶章湿地生态系统对氮磷的净化效率

选取面积为1600m^2的小叶章（Deyeuxia angustifolia）湿地进行小区域模拟试验。试验设割草区、1倍浓度区、静态对照区和2倍浓度区4个处理，研究N、P输入浓度，割草和输出径流对三江平原小叶章湿地生态系统净化N、P污染物的影响。结果表明，在小叶章生长期和成熟期，湿地生态系统对N、P保持较稳定的净化，N、P平均去除率分别为85．62％和85．94％。湿地水体中TN和NH4^＋-N的累积浓度显著相关。输入浓度、割草和输出径流都影响着湿地生态系统对N、P的净化和N、P在系统内的分配。输入浓度增大时，N、P去除率明显降低；割草会降低N去除率，但对P去除率影响不大；少量输出径流对N、P去除影响不大。三江平原小叶章湿地生态系统对输入的N、P具有显著净化作用，总净化率可达97．97％和99．05％。     

植物对沼泽湿地生态系统N2O排放的影响

利用静态暗箱/气相色谱法连续3个生长季(2003-2005年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽N2O排放通量进行野外对比观测试验.结果表明,植物不同生长阶段对湿地生态系统N2O排放通量的影响不尽相同.植物的参与促进了湿地生态系统N2O的排放,2003-2005年生长季小叶章草甸土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.58倍、2.09倍和2.34倍,同期毛果苔草沼泽土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.86倍、1.50倍和1.33倍.3个生长季小叶章草甸N2O排放通量均大于毛果苔草沼泽,这主要是由土壤理化性质的空间变异性以及水文情况的差异造成的.     

三江平原小叶章湿地系统硫的输入及输出动态

以三江平原小叶章(Calamagrostis angutifolia)湿地系统为研究对象,应用野外原位观测法研究了小叶章湿地系统硫的大气沉降输入及其输出规律.结果表明大气湿沉降中硫的月均含量变化明显,其原因主要与人类活动、降水强度及频次有关;硫沉降量具有明显的月变化特征,经估算三江平原小叶章湿地硫的年沉降总量(以S计)为113 mg·m-2·a·-1.小叶章湿地H2S、COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.H2S和COS的平均释放通量(以S计)分别为O.34 μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章湿地系统在生长季向大气排放H2S的量(以S计)为1.42 mg·m-2,从大气吸收COS的量(以S计)为1.83 mg·m-2.小叶章湿地系统硫的输入量远高于硫输出量,其差值为113.41 mg.m-2·a-1,这表明硫在小叶章湿地系统中处于累积状态,湿地存在潜在的酸化趋势.     

磷输入对沼泽湿地小叶章枯落物分解过程酶活性的影响

在三江平原沼泽湿地布置外源磷输入小区,选取典型湿地植物小叶章Calamagrostis angustifolia枯落物为研究对象,采用分解袋法,研究了不同梯度外源磷输入(CK:0;P1:1.2 g·m-2·a-1;P2:4.8 g·m-2·a-1;P3:9.6 g·m-2·a-1)对小叶章枯落物分解过程中酶活性的影响.结果表明,在小叶章枯落物分解前期,低磷输入(P1)抑制了蔗糖酶和脲酶活性,继续分解的过程中则极显著促进了二者的酶活性(P<0.01),而低磷输入对淀粉酶活性的影响则与之相反;中磷输入(P2)在小叶章枯落物分解的整个过程都促进了蔗糖酶和淀粉酶的活性,对脲酶活性除在分解65 d时有抑制,其他时期均提高了其酶活性;高磷输入(P3)均提高了枯落物分解后期的蔗糖酶和脲酶活性,其对淀粉酶活性的影响无明显规律;3种磷输入均显著抑制了酸性磷酸酶活性(P<0.01).     

湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地—马料河复合人工湿地为研究对象,探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明,沉淀池除氮效果最不明显,在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显,潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达18.0%、19.7%和22.6%;表流区对三者的平均去除率分别达50.4%、35.9%和43.5%。沉淀池对磷有一定的截留作用,且在进水污染物质量浓度较高时表现明显,平均截留率为14.9%。潜流和表流区除磷效果不明显,可能是因为湿地运行了两年多,土壤吸附交换达到平衡,影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大,雨季时,总磷的平均截留率为12.1%,主要是不溶性磷的吸附和沉积;雨季末期,湿地流量较小,水体流动性差,系统内处于厌氧状态,出现磷释放现象。     

三江平原小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布

以三江平原小叶章湿地为对象,对比研究了典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布特征.结果表明,在2种小叶章湿地类型中,土壤总硫含量分别为303.39～520.83和303.74～1 219.81 mg·kg-1,平均值为391.62和513.03 mg·kg-1,均低于世界平均土壤硫含量(700 mg·kg-1).硫主要富集在土壤表层,且主要以有机硫形式存在,有机硫占总硫比例约为90%,而在有机硫中,则以碳键硫所占比例最大,占总硫比例分别为45.34%和37.24%.沼泽化草甸小叶章湿地土壤各形态硫含量及其变异性均高于典型草甸小叶章湿地.在2种湿地土壤中各形态硫都具有明显的垂直分布特征和变异性.土壤有机质含量是影响硫含量的重要因素,同时也受到土壤各粒级含量的影响,并且土壤各形态硫含量之间存在一定的相关关系.     

三江平原不同水位梯度湿地地上生物量动态特征

水分条件变化直接影响湿地植物群落的分布及其生产量,为了阐明不同水分条件湿地初级生产力的形成规律,揭示水文格局对湿地生态系统物质生产过程的调控机理,采用收获法研究了三江平原不同水位梯度上的小叶章(Calamagrostics angustifolia)、乌拉苔草(Carex meyeriana)和毛苔草(Carex lasiocarpa)湿地地上生物量的结构动态及其增长速率,结果表明:3类湿地地上及其各器官生物量均呈单峰型变化,小叶章湿地和乌拉苔草湿地地上生物量的峰值出现的时间早于毛苔草湿地,而且小叶章湿地和乌拉苔草湿地各季节地上生物量均大于毛苔草湿地.茎对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均大于乌拉苔草湿地;叶对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均小于乌拉苔草湿地.3类湿地地上生物量的绝对增长率和相对增长率的变化趋势基本相同,但不同阶段绝对增长率和相对增长率值的大小存在差异.3类湿地地上生物量及各组分生物量的季节动态变化均符合抛物线模型,并且各模型拟合精度均较高,R2基本都在0.92以上.     

水位对小叶章湿地CO2、CH4排放及土壤微生物活性的影响

湿地生态系统对全球碳平衡和气候变化起着极其重要的作用,而水位波动将影响湿地生物地球化学过程,导致温室气体通量变化,为了明确湿地生态系统温室气体通量以及土壤微生物活性对水位梯度的生态响应,通过野外盆栽培养试验,设T1:-5 cm,T2:0 cm,T3:5 cm,T4:10 cm 4种水位梯度,T1和T2模拟湿地非淹水的水分状况,T3和T4模拟淹水状况,研究了不同水位梯度下小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地CO2、CH4通量、土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的变化规律.结果表明:不同水位条件下,小叶章湿地系统CO2和CH4通量差异较大,-5 cm水位时小叶章湿地CO2通量为(643.35±61.89) mg·m-2·h -1,随着水位增加,CO2通量依次降低6.9%、12.1%、40.0%,且水位升高到10 cm时,小叶章湿地CO2排放量显著降低(P<0.05);而CH4通量则随水位增加呈显著增加趋势,通量变化为(1.52±0.12)~(5.34±0.61) mg·m-2·h-1;水位对微生物活性影响显著,非淹水条件下小叶章湿地土壤微生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶、淀粉酶活性高于淹水土壤,且随着淹水位增加,微生物活性显著降低.     

广州流溪河流域典型农业集水区降雨径流污染物输出特征分析

选取广州市流溪河流域典型农业集水区--新田小流域为研究对象,对研究区降雨地表径流进行定点监测,探讨降雨-径流条件下农业非点源污染物的动态变化规律和不同利用类型的地表景观对非点源污染的贡献情况.结果表明:在降雨事件下,污染物输出浓度总体上高于日常非降雨条件的污染物浓度,T-N、T-P和CODCr的平均输出浓度分别是非降雨条件下的3.8倍、7.8倍和32.1倍;整个降雨-径流过程中,降雨初期是非点源污染物流失的高峰期,污染物浓度变化总体趋势滞后于降雨强度的变化,但与径流量变化趋势总体上相似;从不同地表景观径流产污来看,经生活区的径流CODCr输出浓度显著上升,水田田面径流是引起水体环境N、P污染的主要原因.     

大气CO_2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber)试验装置,研究了不施氮(NN)、施常氮(MN,5 g·m-2)和施高氮(HN,15 g·m-2)3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章(Calamagrostis angustifolia)生物量和根冠比的影响.结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异.大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12.42%～22.60%,而腊熟期和成熟期仅增加3.11%～12.97%;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17.63%～42.20%.小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关.在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著.小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的.     

三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配

采用野外采样和室内分析结合的方法,研究了三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配特征。结果表明,小叶章（Calamagrostics angustifolia）、乌拉苔草（Carex meyeriana）和毛苔草（Carex lasiocarpa）群落地上器官氮含量不存在显著差异,根的氮含量存在显著差异,枯落物的氮含量表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落（p〈0.01）。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮积累量和积累速率（VN）季节变化明显,三者地上器官、枯落物的氮积累量和VN表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落;三者根的氮积累量表现为小叶章群落〉毛苔草群落〉乌拉苔草群落,VN表现为毛苔草群落〉小叶章群落〉乌拉苔草群落。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮分配比在各时期差异明显,根是重要的氮储库,其分配比高达（87.76±2.55）%、（79.84±7.53）%和（89.25±5.49）%;地上部分的氮分配比均以叶最高,茎较低;地上与地下的氮分配比呈相反变化规律,反映了其在氮供给方面的密切联系。     

三江平原典型环型湿地生物多样性

以三江平原典型环型湿地为研究对象,在前人研究的基础上,结合野外调查,研究环型湿地生境多样性和物种多样性的现状及其形成原因,并探讨2者之间的关系。研究表明,三江平原环型湿地生境较为复杂,生境多样性高,生境多样性主要是由水文和地貌在不同层次的时空尺度上相互作用而形成和维持的;由环型湿地中心向边缘,湿地植物的丰富度指数和多样性指数呈先增加后减少的趋势,在塔头苔草(Carexcasiocaepa)群落处达到最大值,而漂筏苔草(Carexpseudocuraica)群落和沼柳-越菊柳(Salixbrachypoda Salixmyrtilloides)群落较低。湿地动物物种多样性丰富,大型土壤动物多样性与均匀性以芦苇-苔草群落为最高而其优势度最低,中小型土壤动物的均匀度和多样性以小叶章(Calamagrosticsangustifolia)沼泽化草甸最高而其优势度最低;三江平原环型湿地物种多样性和生境多样性关系密切。     

长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候效应

通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究,初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前1个多月,蒸腾速率日变化不同季节趋势基本一致,不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致,最大值在7至8月份蒸腾速率(H2O)达到100~140 mol.m-2.s-1。光量子通量密度与温度成正比,与湿度成反比,大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同,相对湿度的日变化趋势和大气温度的变化趋势正好相反,和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。     

三江平原湿地植物物种空间分异规律的探讨

研究了三江平原典型湿地在地形、水分等因素制约下的植物物种空间分异规律,包括垂直分异规律和水平分异规律。首先,按照地形和水分的分异组合特点,把湿地生境分为较干燥生境、季节积水生境和常年积水生境。然后,在各个生境内采用样方法和样线法调查植物物种。调查分为20世纪70年代、80年代和2003年3个时期,范围包括三江平原的典型湿地植物群落。数据分析时采用了生境组合法。即把3个不同的生境组合成一个水分(或地形)梯度带,根据频度和多度指标筛选出主要物种,然后按照其空间位置,列出主要植物物种沿水分梯度带的分布序列。研究发现:三江平原湿地不同生境的植物物种组合和垂直分异差别明显。较干燥生境的植被类型以岛状林群落为代表,乔木、灌木和草本植物层次分明。季节性积水生境的植被类型以小叶章群落为代表,是典型的湿草甸植物群落,垂直结构不明显。常年积水生境以毛果苔草群落为代表,植物群落层次也比较明显。植物物种水平分异规律,基本上可由植物物种空间分布序列图来代表。随着地势降低,水分增多,乔、灌植物,湿草甸植物,水生草本植物在特定的空间依次出现。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮水平运移的模拟研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象，以KNO3为示踪剂，模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明，2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关（P〈0．01），并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化，各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制；土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关（P〈0．05），并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化；土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关（P〈0．01），0—20cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化，其他土层则呈指数增长曲线变化；草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移，这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关，而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。     

湿地根际土壤碳矿化及相关酶活性分异特征

研究了中国三江平原小叶章湿地根际土壤基础呼吸速率及相关酶活性，以了解碳矿化及其相关酶活性空间分异特征。结果表明，β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶均为碳循环的良好指示酶，它们均存在着显著的空间分异。从表层土向下，由根表土向外，碳矿化速率及其相关的各种酶活性均呈下降趋势。当从田间取出土壤样品时，土壤样品在取出后的最初阶段碳矿化速率较高，2．5h以后达到一个较为平稳的水平，然后呈平缓降低的趋势。β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶是碳循环的真正催化剂，而土壤有机碳则是此反应的低物。     

不同水生植物配置对河涌污水的净化效果

研究不同配置的挺水植物组合对河涌污水污染物的净化效果,为在河涌污水治理上构建有效的人工湿地植物处理系统提供依据。选择10种净化能力较强的挺水植物,组成6种不同配置的挺水植物组合,采用无土栽培的方式模拟人工湿地的环境进行静态培养试验,测定出不同水生植物组合及在不同污水的停留时间（HRT）下对河涌污水污染物的去除率。6种不同配置的水生植物组合在HRT为5 d时对NH4＋-N、TN、TP、CODCr、BOD5的去除率（平均去除率分别为98.2%、81.2%、91.3%、71.8%、79.4%）均较高;以组合1：香根草Vetiveria zizanioides＋风车草Cyperus alternifolius＋美人蕉Canna indica＋菖蒲Acorus calamus＋再力花Thalia dealbata的处理效果为最佳。不同水生植物系统对污水的净化效率取决于HRT,当HRT从1～5 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅均逐渐增加,当HRT从5～7 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅却均迅速下降;说明3种不同配置的水生植物系统对河涌污水NH4＋-N、TN、TP的净化效率均以HRT为5 d时最高。