五里湖湖滨带生态恢复和重建的基础研究

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。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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文摘

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第一章绪论

1.1湖滨带的定义

1.2湖滨带生态系统的结构

1.3潮滨带生态系统的功能

1.4湖滨带生态系统退化的原因

1.5湖滨带生态系统恢复与重建的理论基础

1.6本论文研究内容和技术路线

参考文献

第二章理化与生物指标分析方法

2.1土壤理化性质表征

2.2植物重金属元素的测定

2.3湖水理化分析

2.4土壤渗滤液营养元素的测定

2.5土壤及湖水微生物指标分析

2.6浮游生物及着生藻类群落结构分析

参考文献

第三章岸带结构对湖泊近岸水生态环境的影响

3.1实验方法

3.2结果与讨论

3.3本章小结

参考文献

第四章 植被恢复对改善区域水体质量的作用与机制

4.1实验方法

4.2结果和讨论

4.3本章小结

参考文献：

第五章湖滨带土壤氮磷营养元素的分布特征

5.1实验方法

5.2结果和讨论

5.3本章小结

参考文献

第六章重金属在湖滨湿地土壤和植物体的分布及其迁移规律

6.1实验方法

6.2结果与讨论

6.3本章小结

参考文献：

第七章 景观植被对模拟入湖径流的影响

7.1实验方法

7.2结果与讨论

7.3本章小结

参考文献

第八章东五里湖生态恢复与景观重建方案研究

8.1东五里湖概况

8.2东五里湖生态景观恢复的目标和原则

8.3湖滨带生态恢复和景观重建的规划方案

8.4生态恢复与景观重建工程的效益分析

参考文献

第九章总结和展望

9.1全文总结

9.2创新之处

9.3展望

附图

致谢

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