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第9章 生态环境监测研究
2006-07-01
     
 

  9.1 万州典型区生态环境监测
  
  2005年,万州典型区生态环境监测研究继续进行径流场试验,对不同土地利用模式下的土壤水分动态和土壤侵蚀状况进行对比观测。
  
  9.1.1 坡耕地粮经果复合垄作模式试验
  
  坡耕地粮经果复合垄作模式已营建4年,对水分的保蓄能力明显增强。粮经果复合垄作模式、粮经果复合平作模式和纯粮平作模式(对照)对比试验表明:坡耕地粮经果复合垄作模式保水蓄水效果最好,土壤含水量最高,粮经果复合平作模式居次。与对照模式相比,雨日后2天、4天、8天粮经果复合垄作模式土壤含水量增幅分别达6.83%~22.38%、14.68%~23.14%、23.72%~42.96%。雨日后三种模式土壤含水量的递减率由小到大依次为粮经果复合垄作<粮经果复合平作<纯粮平作,不同土壤层次含水量变化率大小顺序与之相反。春、秋、冬季,同一土地利用模式的土壤含水量变化率均小于夏季,这与地面作物生长和季节内降雨状况密切相关。
  
  营建4年的粮经果复合垄作模式土壤结构有明显改善,形成了较为稳定的水气条件,在相同施肥情况下,土壤中各种养分含量明显高于粮经果复合平作和纯粮顺坡平作。随着时间的增长复合垄作培肥土壤的效应越加明显,垄土、沟土养分含量均有上升,后者增幅大于前者,2005年沟土中各种养分含量已达到或超过垄土。
  
  不论产流降雨量大小,同一观测日不同土地利用模式减少土壤侵蚀和地表径流的水土保持效果依次为粮经果复合垄作模式>粮经果复合平作模式>纯粮顺坡平作。与对照模式相比,粮经果复合垄作土壤侵蚀量与地表径流量减幅分别为62.94%~82.00%、39.88%~72.28%。与上年相比,粮经果复合垄作模式侵蚀土壤中的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别减少9.88%、21.40%、35.05%、23.09%、1.04%、16.78%、11.94%。
  
  9.1.2 陡坡地生物篱模式试验
  
  柚—皇竹草植物篱农业技术模式和纯粮顺坡平作模式(对照)对比试验结果表明:柚—皇竹草植物篱模式已营建4年,保水蓄分能力增强,土壤含水量明显增加,雨日后土壤含水量递减率减小,不同土壤层次含水量的变化率大于对照模式。雨日后土壤水分变化夏季变幅最大,冬春季最小。与对照模式相比,雨日后2天、4天、8天柚—皇竹草植物篱模式的土壤含水量增幅分别达11.31%~29.95%、18.51%~36.03%、29.06%~62.00%。篱带土壤含水量最高,雨日后土壤含水量变化率较小;篱带上方和篱带下方土壤含水量相近,雨日后土壤含水量的变化率相对较大。
  
  柚—皇竹草植物篱模式土壤中有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的含量均高于对照模式。与2003年相比,柚—皇竹草植物篱模式土壤中有机质、全氮含量分别增加7.23%和4.29%,全磷、速效磷含量分别减少4.35%和1.43%,碱解氮、全钾、速效钾含量相近。
  
  柚—皇竹草植物篱模式的营建能有效减少坡地水土流失,与纯粮顺坡平作模式相比,土壤侵蚀量、地表径流量分别减少91.69%~96.53%、72.28%~87.44%。与上年相比,柚—皇竹草植物篱模式侵蚀土壤中的有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效钾含量分别减少12.21%、13.58%、22.71%、7.83%、21.53%,全钾、速效磷含量分别增加3.05%、7.97%。
  
  9.2 秭归典型区生态环境监测
  
  2005年,秭归典型区继续开展三峡库首果园与旱坡地不同耕作管理条件对水土、养分流失和土壤肥力演变的影响的监测与研究。
  
  9.2.1 水土流失监测
  
  生草覆盖、秸秆覆盖与植物篱技术明显地降低了水土流失量。与脐橙套种小麦—花生相比,脐橙套种白三叶草、脐橙园秸秆覆盖和脐橙种植黄花菜植物篱径流系数分别降低41.45%、42.59%和57.51%,土壤流失量分别降低89.59%、41.35%和52.22%。与坡耕地种植小麦—花生小区相比,多年生紫花苜蓿种植、小麦—花生附设香椿植物篱、小麦—花生附设紫花苜蓿植物篱小区的径流系数分别降低66.72%、41.02%和21.58%,土壤流失量分别降低94.00%、90.18%和86.81%。
  
  生草覆盖、秸秆覆盖和植物篱技术还明显降低了坡地果园和旱地的氮素流失。与脐橙套作小麦—花生相比,脐橙园套种白三叶草、脐橙园地面秸秆覆盖和脐橙园附设黄花菜植物篱地面径流氮素流失量分别降低78.96%、63.71%和75.04%。与小麦—花生小区相比,旱坡地种植多年生紫花苜蓿、小麦—花生附设香椿植物篱、小麦—花生附设紫花苜蓿植物篱小区的地面径流氮素流失量分别降低68.97%、53.50%和24.45%。坡地果园套种或旱地种植多年生牧草也有利于控制地面径流磷素的流失量,前者小区的地面径流磷素流失量比果园套种小麦—花生小区降低53.80%,后者小区的地面径流磷素流失量比小麦—花生小区降低84.11%。旱坡地小麦—花生附设香椿或紫花苜蓿植物篱对径流磷素也起到了较好的拦截作用,均不同程度地降低了地面径流磷素的流失量。
  
  9.2.2 土壤肥力监测
  
  果园径流场土壤有机质、全氮和全磷含量均处于较低的水平,而土壤全钾含量较高。表层(0~5厘米)和次表层(5~20厘米)土壤有机质含量分别为7.66~11.64克/千克和6.81~10.12克/千克,全氮含量分别为0.51~0.64克/千克和0.45~0.63克/千克,全磷含量分别为0.26~0.33克/千克和0.25~0.32克/千克,全钾含量分别为15.40~16.19克/千克和16.23~17.02克/千克。连续六年免耕和少耕的果园径流场小区,表层与次表层土壤有机质含量已经形成分异,表层土壤有机质含量较高;土壤氮磷钾养分含量差别表现不一致。脐橙套种小麦—花生小区由于频繁的耕作,两层之间土壤有机质含量分布较为均匀,没有差异。脐橙套作白三叶草、脐橙地表秸秆覆盖明显地提高了土壤全氮、全钾含量,脐橙附设黄花菜植物篱和脐橙地表秸秆覆盖提高了土壤全磷含量。
  
  耕作与管理方式的不同对土壤氮磷钾速效养分含量的影响较大。与裸地脐橙小区相比,秸秆覆盖处理使表层土壤速效磷和钾的含量分别增加60.00%和175.00%,使次表层土壤速效磷和钾含量分别增加42.00%和104.00%。脐橙园秸秆覆盖也增大了表层和次表层土壤速效磷和速效钾含量差异,其表层土壤速效磷和钾的含量分别比次表层高出7.27毫克/千克和100.40毫克/千克。
  
  9.3 地下水和土壤潜育化监测
  
  2005年,地下水动态和土壤潜育化指标监测继续在长江中游四湖地区的洪湖石码头至小港农场一线进行。
  
  9.3.1 地下水动态
  
  地下水监测剖面共由5组10个地下水长期观测孔组成,距长江堤岸的距离分别为1.5、3.0、5.0、8.5、13.0千米,代号分别为A、B、C、D、E,观测孔内径1.1米,承压水观测孔深约35米,潜水观测孔深约5~7米。
  
  监测结果表明:各观测孔地下水位年平均值的变动范围在21.47~22.47米之间,年内最高水位和最低水位范围分别为22.08~23.24米和20.68~21.69米,年内变幅为0.51~2.02米。潜水、承压水年平均值变动范围分别为21.12~23.14米和20.68~23.24米,年内变幅分别为2.02米和2.56米。各观测孔潜水、承压水水位月平均值变动范围分别为21.53~22.89米和20.96~22.92米。5~10月份为高水位期,月平均最高水位多出现在7-9月份,月平均最低水位多出现在2月份。
  
  2005年,各观测孔地下水水位监测年均值比多年平均值略低,但高于上年,与长江新堤水位变化趋势相一致。


  
表9-1  2005年各观测孔地下水位
                                             单位:米

观测孔

承压水位

潜水位

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

年均值

22.47

21.56

21.76

21.47

21.92

22.22

22.42

22.2

21.96

21.92

最大值

23.24

22.08

22.72

21.98

22.21

23.14

22.99

22.78

22.99

22.2

最小值

21.41

20.94

20.94

20.68

21.67

21.12

21.65

21.64

21.56

21.69

变 幅

1.83

1.15

1.78

1.3

0.54

2.02

1.34

1.14

1.43

0.51


  
  9.3.2 土壤潜育化状况
  
  2005年,沿小港农场至石码头一线共布设16个土壤监测剖面,继续监测不同潜育化程度(轻度、中度和重度)土壤的pH、氧化还原电位、还原物质总量、活性还原物质和亚铁含量,冬季和夏季各进行1次。
  
  监测结果表明:还原性物质总量范围是0.67~13.26厘摩尔/千克,平均值为4.40厘摩尔/千克;活性还原物质含量范围是0.074~10.02厘摩尔/千克,平均值为2.732厘摩尔/千克;亚铁含量范围是0.024~1.243厘摩尔/千克,平均值为0.417厘摩尔/千克。与上年相比,土壤潜育化的这三项容量指标监测值明显偏大,特别是冬季,这与地下水位的变化趋势一致。
  
  9.4 陆生植物群落监测
  
  9.4.1 固定监测样地设置
  
  在上年工作基础上,2005年补充设置固定监测样地200个,面积约4.20公顷。其中,森林样地109个,灌草丛样地91个。固定监测样地按海拔高度分低海拔(<600米)125个,包括森林34个、灌丛25个、草丛66个;中海拔(600~1000米)和高海拔(≥1000米)分别为24个和51个,均为森林样地。到2005年底,库区12个区县共设置固定监测样地393个,总面积约8.38公顷。其中,森林样地201个,灌草丛样地192个。
  
  9.4.2 植被类型调查
  
  2005年,在补充调查的固定监测样地中共布设样方414个,采集植物标本1300份,采集土壤样品200个,调查植被类型62个,其中森林40个,灌丛7个,草丛15个。到2005年底,共调查植被类型92个,其中森林51个,灌丛20个,草丛21个;采集并鉴定植物标本2800份;采集并分析土壤样品393个。
  
  ● 森林
  
  2005年调查显示,马尾松(Pinus massoniana)林、柏木(Cupressus funebris)林仍然是库区中、低海拔区域分布面积最广、数量最多的森林植被类型。低海拔区域多为人工林,中海拔区域仍保留有一定比例的天然林,高海拔区域多为天然森林。中、低海拔的柏木林多为纯林,栓皮栎(Quercus variabilis)林、短柄抱栎(Quercus serrata var. brevipetiolata)林、枫香(Liquidambar formosana )林、槲栎(Quercus aliena)林、化香(Platycarya strobilacea)林、亮叶桦(Betula luminifera)林等阔叶林类型较常见,且多为天然林。高海拔的天然林主要为青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)林、水青冈(Fagus sp.)林、栓皮栎-槲栎林、白辛树(Pterostyrax plumosa)-珙桐(Davidia involucrata)林、亮叶桦林、马尾松-枫香林、华山松(Pinus armandi)林、崖柏(Thuja sutchuensis)林和巴山冷杉(Abies fargesii)林等。
  
  重庆北碚区缙云山、南岸区圣灯山、江北区铁山坪、南川金佛山、涪陵区大木乡、开县雪宝山等地仍保存有天然的常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林,同时也保存了许多珍稀濒危植物,如崖柏、白辛树、珙桐、红豆杉(Taxus wallichiana var. chinensis)、桫椤(Alsophila spinulosa)、楠木(Phobe zhennan)、樟树(Cinnamomum camphora)等。
  
  ● 灌草丛
  
  2005年植被调查中新增灌丛类型5个,草丛类型8个。其中,灌丛类型分别为秋华柳(Salix variegata)灌丛、盐肤木(Rhus chinensis)灌丛、金樱子(Rosa laevigata)灌丛、疏花柳(Salix wilsonii)灌丛、枫杨(Pterocarya stenoptera)灌丛;草丛类型分别为类芦(Neyraudia reynaudiana)草丛、狗牙根(Cynodon dactylon)草丛、斑茅(Saccharum arundinaceum)草丛、野古草(Arundlinella fluviatilis)草丛、瘦脊伪针茅(Pseudoraphis spinescens var. depauperata)草丛、牛鞭草(Hemarthria altissima)草丛、双穗雀稗(Paspalum paspaloides)草丛、芦苇(Phragmites australis)草丛等。
  
  9.5 河口水盐动态监测
  
  2005年,在陆海界面继续进行河口区域水盐动态监测。3个监测断面布设在长江北支河口地区,距长江北支入海口的距离分别约4千米、22千米和35千米,每个断面布设3个南北方向的监测点。水盐动态监测要素主要为江水电导率、土壤电导率、土壤负压、地下水位和地下水电导率等。
  
  监测结果显示:沿江各监测断面的长江水电导率、地下水位和土壤电导率的时序动态变化规律基本相似,即随着断面与长江口门距离的增加,各要素的监测值逐渐减小,变化规律为寅阳>大兴>兴隆沙。长江水位与江水电导率,内河水、地下水和土壤电导率关系密切。江水位降低,则电导率监测值均增加。
  
  ● 长江水电导率
  
  2005年,长江水电导率的年内动态变化规律与往年相比未发生显著变化,各断面动态规律相似:1~5月逐渐降低,6~9月降至全年最低值,此后持续增加。随着与长江口门距离的减少,长江水电导率逐渐增加,最靠近长江口门的寅阳断面电导率监测值最高。
  
  寅阳断面1~9月江水电导率高于往年同期,10~12月以后则低于往年同期。大兴断面各月的江水电导率均低于往年同期,秋冬季尤为明显。兴隆沙断面江水电导率1~5月明显低于往年同期。大兴和兴隆沙断面各月江水电导率普遍低于2003年以前各月多年平均值,但变幅不大。
  
  ● 地下水位
  
  2005年,各断面地下水位变幅较大,最大达100厘米。寅阳断面地下水位最浅,兴隆沙断面地下水位最深。各断面地下水位年内变化规律基本相似:1~6月地下水位逐渐加深,5~6月达到年内最大值,7~8月急剧上升,9月开始回落,此后变化不大;1~6月基本比上年同期深,7~12月份普遍比上年同期浅。
  
  各断面地下水位与长江水位之间具有一定的联系,二者的变化特征相似,但地下水位的变化滞后于长江水位的变化,变化幅度小于长江水位。
  
  ● 地下水电导率
  
  寅阳断面和大兴断面地下水电导率变化规律相同:地下水电导率自2月起逐渐升高,6月达最大值,7~9月有所下降并基本保持平稳,10~12月逐渐升高;1~4月低于上年同期,5~7月明显高于上年同期。兴隆沙断面地下水电导率1~8月变化不大,基本保持平稳,仅9月有所下降,10~12月逐渐升高,各月普遍高于上年同期。
  
  ● 土壤电导率
  
  土壤电导率年内总体表现为春季逐渐降低,秋季逐渐升高。各断面的土壤电导率峰值基本出现在5~9月。寅阳断面土壤电导率明显高于上年,也高于多年平均水平。大兴断面土壤电导率1~7月高于上年同期,其它月份低于上年同期。兴隆沙断面土壤电导率1~6月与上年同期基本持平,7~12月则高于上年同期。
  
  9.6 特有鱼类实验研究
  
  2005年,特有鱼类实验研究在上两年成功繁殖岩原鲤的基础上,继续对其进行人工繁殖试验和早期发育观察,以进一步完善有关技术细节,补充早期发育资料。
  
  ● 岩原鲤人工繁殖实验
  
  2005年4~5月,采用药物催产的方法进行了三次岩原鲤人工繁殖实验,共催产雌鱼56尾,催产率为43%~53%,催产效应时间为16~28小时,受精率为70%~85%,孵化率为80%~88%,共获得岩原鲤初孵仔鱼13.1万余尾,培育幼鱼10万尾。
  
  ● 岩原鲤早期发育
  
  岩原鲤卵呈淡黄色,圆形,卵径1.77±0.03毫米,卵膜较厚,遇水后卵膜径2.38±0.19毫米。在培养水温为25℃的情况下,受精57分钟后,胚盘隆起;1小时22分钟后分裂成2细胞;4小时32分钟后到达多细胞期;5小时32分钟后进入囊胚早期;10小时27分钟后进入原肠胚早期;16小时37分钟膈胚孔封闭;22小时57分钟后肌节出现;35小时37分钟后进入肌肉效应期;44小时47分钟后晶体形成;54小时57分钟后第一尾仔鱼孵出。
  
  孵育93小时47分钟后,50%仔鱼出膜,心率为176次/分钟;169小时17分钟后,鳔一室出现;181小时27分钟后,仔鱼开口摄食,鳔呈长椭圆形;191小时47分钟后,尾椎上翘,鳔前室出现雏形,尾鳍下叶出现鳍条,其上有黑色素;215小时47分钟后,背鳍褶前部隆起,背鳍开始分化,尾部脊柱末端出现一黑点;276小时47分钟后,卵黄吸尽;444小时57分钟后,鳔前室出现,到达鳔二室期;612小时57分钟后,腹鳍芽出现;660小时37分钟后,腹鳍长出,腹部出现反光物质;731小时17分钟后,腹鳍形成,鳃盖与腹部反光物质增多。

     
 
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