人类开发活动导致湖泊生态功能严重退化,研究湖泊生态水位对于维持湖泊生态系统健康意义重大.针对博斯腾湖化学需氧量(COD)浓度较高的水环境现状,分析博斯腾湖水位和COD浓度关系,研究提出基于水质管理目标的生态水位,以期为博斯腾湖水资源、水环境管理提供参考.结果表明,博斯腾湖水位与水体COD浓度显著负相关,但由于COD浓度空间差异较大以及影响因素不唯一,水位与COD浓度两者之间曲线估计结果不理想.为实现博斯腾湖COD浓度小于20 mg/L的水质管理目标,引入累计水位概念进行统计分析得到两个特征水位:所有COD浓度大于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.02 m,该水位在历史丰水期水位的频率为60.83％,可作为最小生态水位;所有COD浓度小于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.4 m,该水位在历史丰水期水位的频率为44.70％,可作为适宜生态水位.适宜生态水位1046.4 m与已有研究成果基本相符,博斯腾湖在1046.4 m时既有利于水质管理,也可保障湖泊整体生态系统健康.

通过测定2009、2015年三峡库区秭归段典型植被 (次生灌丛、弃耕地) 消落带不同淹水高程 (高程145175 m) 和对照高程 (175185 m) 土壤重金属含量, 揭示其年际时空变异特征, 并运用地质累积指数 (Igeo) 对不同年限不同高程土壤中各类型重金属进行污染评价.结果表明:所测各年限不同高程土壤重金属含量为:铁＞锰＞铜 (锌) .随水淹年限增加, 次生灌丛比弃耕地积累更多的重金属;土壤重金属在低海拔地区的积累过程更加明显, 且各水淹高程倾向于积累更多的铜、铁;而对照高程中倾向于积累更多的锌、锰.各植被类型土壤重金属存在迁移:随水位涨落周年增加, 次生灌丛消落带各水淹高程的重金属铜、锌含量增加, 增幅较2009年分别达41.1％、23.1％、50％、9.3％和28.6％、50.0％、38.6％、56.8％;而弃耕地重金属铜、锌含量减少, 下降范围分别达28.3％48.5％和15.5％29.9％.通过污染评价可得:在经历7次水位涨落周年后, 次生灌丛土壤主要受重金属铜、锌、铁、锰综合性污染;而弃耕地土壤主要受重金属铁、锰复合型污染.

以莫莫格国家级自然保护区常见植物三江蔗草(Scirpus nipponicus)为研究对象,设置低(5 cm)、中(35 cm)、高(65 cm)3个水位和低(4 mmol·L-1)、中(8 mmol·L-1)、高(12mmol·L-1)3个氮浓度交互的室内控制实验,探究不同水位和氮浓度对湿地植物三江藨草幼苗生长及生物量分配的影响.结果 表明:水位对三江藨草幼苗生长、生物量及其分配均产生显著影响(P＜0.05),随着水位的升高,三江蔗草株高增加,分株数、球茎数及根生物量降低,根茎、球茎、地下、地上和总生物量均呈先增加后降低的趋势;植株地上生物量分配增加,地下(包括根和球茎)生物量分配降低;氮浓度仅对植株株高、球茎数以及地下与地上部分的生物量分配有显著影响(P＜0.05),对分株数及生物量的累积均无显著影响(P＞0.05);综合三江蔗草幼苗的生长特征和生物量累积,认为其生长的最适宜水位为35 cm;且低水位有利于植株对氮的吸收,高水位和高氮浓度限制植株的生长.

泥炭地是主要的甲烷(CH4)排放源,甲烷循环过程对水位变化响应敏感.研究选取两块具有水位差异的泥炭地土壤,通过厌氧培养实验探究水位变化对泥炭地甲烷产生和甲烷厌氧氧化(Methane Anaerobic Oxidation,AOM)潜势的影响,并分析影响其潜势大小的生物地球化学因子.结果显示,高水位泥炭地(0 cm)CH4产生累积量为(0.89±0.01)μg/g,要显著高于低水位(-30 cm:(0.70±0.03)μg/g)泥炭地甲烷产生量,但低水位AOM累积量要显著高于高水位泥炭地(0 cm:(2829.93±35.99)μ,g/g),低水位泥炭地AOM量为(3588.06±24.78)μg/g.通过相关性分析发现甲烷产生潜势与含水量和DOC具有显著相关性,AOM潜势与含水量、pH、DOC具有显著相关性,含水量和DOC是影响若尔盖泥炭地甲烷产生及AOM潜势大小的重要因子.此外,发现高水位泥炭地甲烷产生潜势对温度升高的响应较为明显,特别是表层土壤(0-20 cm).本研究明确了水位变化对若尔盖泥炭地甲烷产生及AOM潜势的影响特征,估算了全国泥炭地甲烷产生及AOM潜势的大小,以期为减缓全球气候变暖提供一定的理论支撑.

水、盐条件是盐沼生态系统最重要的环境因子,直接影响着植物的生长和繁殖.以莫莫格湿地优势植物三江藤草(Scirpus nipponicus)为研究对象,探究不同水盐条件及其交互作用对湿地植物三江藤草功能性状和生物量分配格局的影响,以期加深对湿地盐渍化背景下内陆盐沼植物生态适应对策的了解,为指导湿地水盐管理和植被生态恢复提供基础数据.实验采用室内模拟控制水盐条件的方法,设置盐度(300、1000、2000、3000、4000 mg/L和5000 mg/L)和水位(-10,0,20,40,60 cm和80 cm)各6个梯度处理,结果表明,三江藤草株高变化仅受水位处理的影响(P＜0.05),随水位的升高株高呈现先增加后下降的趋势;株数变化仅受盐度处理的影响,并且受水位的限制,适宜盐度能促进浅水域植株分株数增加;水位、盐度和二者的交互作用对三江藨草生物量积累及其分配均产生显著影响,随着水位和盐度的升高,三江蔗草球茎、地下、地上和单株总生物量均呈先增加后降低的趋势;生物量分配受水盐交互作用较明显,在1000、2000 mg/L和3000 mg/L盐度处理时,随着水位升高球茎生物量分配和地下生物量分配增加,地上生物量分配减少.综合三江藤草的生长特征和生物量累积,认为其在40-80 cm水位和1000-3000 mg/L盐分处理环境中生长状态较好,适宜的盐分处理可以增加三江蔗草对水深的耐受程度.

泥炭地水文条件影响泥炭地生物地球化学循环,控制和维持着泥炭地生态系统的结构和功能,是泥炭地生态恢复的重要前提.然而,目前关于恢复泥炭地土壤碳排放对不同水位的响应尚不明确.以长白山区天然(NP)、退耕(DP)及实施不同水文管理的恢复泥炭地(低水位(LR)、高水位(HR)与高低交替水位(H-LR))为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对研究区泥炭地进行生长季(6-10 月)土壤CO2、CH4排放监测.结果表明:温度和水位变化是研究区泥炭地土壤CO2、CH4排放季节变化的主控因子.H-LR受水位控制的影响,生长季土壤CO2排放速率波动剧烈,其它水位管理恢复区土壤CO2排放速率呈单峰型排放模式,且均与近地表温度呈指数相关(P＜0.05).除HR外,土壤CO2排放速率与水位呈显著负相关(P＜0.05).生长季,研究区HR土壤CH4排放速率呈双峰型,H-LR与NP的土壤CH4排放呈单峰型,与近地表温度呈指数相关(P＜0.05),LR水位与CH4排放速率显著正相关(P＜0.05).研究区不同水位管理恢复泥炭地土壤碳排放差异显著,虽然HR的土壤CO2-C累积碳排放量显著低于其它水位恢复区,但其土壤CH4-C累积碳排放量和综合增温潜势显著高于其它水位恢复区(P＜0.05).LR的累积碳排放量显著低于退化泥炭地,且其综合增温潜势最低.因此,建议在泥炭地恢复初期将低水位管理作为短期策略,以更好地恢复泥炭地碳汇功能,减弱其增温潜势.

城市森林凋落物在分散降水、减缓地表径流、防控城市内涝等方面具有重要作用.本研究采用野外调查和室内实验相结合的方法,以长春市南湖公园内5种常见树种蒙古栎(Quercus mongolica)、白桦(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabaliformis)和沙冷杉(Abies holophylla)的凋落物为对象,探究其各分解层累积量及水文效应关系.结果表明:凋落物的厚度与累积量呈正相关;未分解层蒙古栎林凋落物厚度显著高于其他林分(P＜0.05),而半分解层樟子松林和油松林凋落物厚度显著高于其他3种林分(P＜0.05);未分解层凋落物累积量为2.44～9.06 t·hm-2,半分解层累积量为3.85～11.79 t· hm-2,其中油松林和樟子松林数值均较高;凋落物持水量随浸水时间的增加呈现先增长后趋于稳定直至饱和状态,将不同树种各分解层持水率、持水量与浸水时间进行曲线拟合,两者均存在幂函数关系(Y=atb);凋落物未分解层最大持水量为4.52～18.72 t·hm-2,其中蒙古栎林显著高于其他4种林分(P＜0.05),而半分解层凋落物最大持水量为6.00～27.51 t·hm-2;阔叶林未分解层持水性能明显优于针叶林,而在半分解层则针叶林更具优势,林龄是调控凋落物水文特性的重要因素之一;凋落物未分解层最大失水量为2.58～8.00t· hm-2,半分解层最大失水量为2.39～13.78 t·hm-2,其中油松林最大失水量显著高于其他4种林分(P＜0.05).建议长春市及相似立地条件的城市在今后城市公园绿地规划中可考虑多栽植蒙古栎纯林,或蒙古栎与油松、樟子松的混交林,可使城市公园绿地最大化发挥其水文调节功能,解决城市内涝及地下水位下降等问题,助力国家海绵城市建设.