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9.1 万州典型区生态环境监测 2006年,万州典型区继续开展标准径流场对比试验,跟踪监测不同土地利用模式下的土壤水分、土壤养分和水土流失状况。 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5年,土壤保蓄水能力明显增强。对比不同土地利用模式土壤含水量,粮经果复合垄作模式最高、粮经果复合平作模式其次、纯粮顺坡平作模式(对照)最低。对比不同监测日土壤含水量,雨日后2天、4天、8天粮经果复合垄作模式土壤含水量分别比对照模式增加22.44%、22.61%、10.83%,粮经果复合平作模式土壤含水量分别增加5.09%、10.76%、1.25%。对比雨日后不同模式土壤含水量变化率,粮经果复合垄作模式最小,其次为粮经果复合平作模式,对照模式最大。从不同季度同一模式土壤含水量的变化率来看,第三季度变化大于第一、二季度,这与季度内地面作物生长需水、地表覆盖和本年度干旱少雨、连续极端高温密切相关。 粮经果复合垄作模式实行免耕、少耕,土壤结构显著改善,土壤中出现了较为稳定的水气条件,在相同施肥情况下,土壤中各养分含量明显高于粮经果复合平作模式和对照模式。与对照模式相比,粮经果复合垄作土壤养分含量增幅分别为:有机质26.81%、全氮33.44%、全磷5.52%、全钾4.12%、碱解氮37.59%、速效磷14.41%、速效钾16.57%。粮经果复合平作模式也由于农林复合与等高耕作,其培肥土壤和减少土壤养分流失的效益高于对照模式,对土壤肥力的提高亦有较大的贡献,因而土壤中各养分含量高于对照模式,增幅分别为:有机质17.14%、全氮26.11%、全磷3.87%、全钾1.41%、碱解氮24.40%、速效磷9.69%、速效钾11.34%。 粮经果复合垄作变顺坡翻耕耕作为等高垄作,垄沟结合,拦蓄和沉积了径流、泥沙,而且粮经果立体复合,增强了地表覆盖,与纯粮顺坡平作比较,年均土壤侵蚀量、地表径流量分别减少54.24%、83.00%。对粮经果复合平作而言,也由于农林复合,果树繁茂的枝叶减小了裸露的地表面积,截留了降雨,降低了雨滴的击溅侵蚀,而果树发达的根系固持了土体,减小了地表径流的冲刷,与对照模式比较,年均土壤侵蚀量、地表径流量分别减少5.09%、23.17%。 9.1.2 陡坡地生物篱模式试验 陡坡地柚-皇竹草植物篱模式营建5年,植物篱茎叶与篱间果树枝叶的活覆盖、篱间隙地植物篱刈割茎叶的覆盖,使地表覆盖度达95%以上,土壤的保蓄水能力不断提高。对比雨日后2天、4天、8天土壤含水量,植物篱模式土壤含水量分别比纯粮顺坡平作模式(对照)增加12.99%、10.88%、24.49%。对比雨日后不同土层含水量的变化率,植物篱模式小于对照,可见植物篱具有使坡地土壤含水量变化趋于稳定的作用。 与对照模式相比,坡地植物篱由于基部密集茎节的挡土、发达根系的穿插与固土作用,加之刈割茎叶的枯腐、分解,显著改善了土壤结构,提高了土壤保肥、培肥能力,土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高18.93%、29.41%、21.95%、6.93%、42.40%、56.33%、34.19%。 在植物篱模式中,植物篱形成一个个条带,截断连续坡面,减小了坡地坡长,使篱带间坡度变缓,阻滞、拦蓄和分散了地表径流,使土壤颗粒在篱前淤积,水土保持效果相当明显,在2006年各次降雨过程中植物篱模式均未产流。 9.2 秭归典型区生态环境监测 2006年,秭归典型区围绕三峡库首坡地水土流失与面源污染治理,继续进行植物篱技术、秸秆覆盖技术和生草覆盖技术对坡地土壤和氮磷流失控制效应的监测,探讨坡地控制水土流失的有效途径。 9.2.1 坡地农作、果作与果-农套作模式试验 连续6年的试验表明,与坡地种植农作物相比,脐橙园坡地径流系数、土壤与氮磷流失量相近或较高。脐橙裸地小区与常规小麦-花生农作小区的径流系数比和土壤、氮、磷流失量比分别为1.02:1和2.54:1、1.51:1、1.59:1。可见,旱坡地改作脐橙园更应加强水土流失与面源污染的防治。 与坡地单果作相比,坡地果-农复合模式由于农作耕翻扰动和施肥量的增加,对年度降雨径流系数、土壤和氮磷养分流失产生不同的影响。年度脐橙套作小麦-花生小区的径流系数和土壤、氮、磷养分的流失量分别为脐橙裸地小区的1.29倍和0.58倍、1.39倍、0.82倍。说明脐橙套作小麦-花生提高了年度径流系数和氮素流失量,而土壤和磷素的流失量有所降低。因此,坡地脐橙套作必须避免雨季耕翻和过量施肥,采用免、少耕和节肥管理技术,提高氮素养分利用率。 9.2.2 农作旱坡地植物篱与生草覆盖技术 旱坡地植物篱技术对于降低坡面径流系数,减少土壤与氮磷流失的效果十分显著。与小麦-花生常规农作小区相比,小麦-花生附设香椿等高植物篱小区的年度侵蚀性降雨的径流系数和土壤、氮、磷流失量分别降低35.13%和88.34%、60.02%、73.91%;小麦-花生附设紫花苜蓿植物篱小区分别降低21.00%和88.46%、46.15%、71.20%。其中,采用矮化修剪和品字形布设的香椿植物篱的拦截效果略好于草本紫花苜蓿植物篱,且植物篱对降低土壤和磷素流失的效果最为显著。 多年生牧草种植的生草覆盖模式对于降低径流系数,减少土壤和氮磷流失的效果也十分显著。与小麦-花生常规农作小区相比,多年生紫花苜蓿种植小区的径流系数和土壤、氮、磷流失量分别降低达17.77%和90.67%、55.18%、74.63%,而季节性牧草种植不利于控制氮磷养分流失。年度黑麦草-大豆轮作小区与小麦-花生种植小区的氮、磷流失量比分别为1.07:1和1.09:1,前者略高。 9.2.3 脐橙园植物篱与地表覆盖技术 坡地脐橙园套作等高植物篱对于水、土和氮磷养分流失也具有较高的拦截效率。脐橙套作黄花菜植物篱小区年度径流系数和土壤流失量分别较脐橙裸地小区降低12.14%和93.10%,氮、磷流失量分别减少47.83%和60.15%。脐橙地面秸秆覆盖不仅可以提高土壤有机质和养分含量,而且可以消耗溅蚀能,阻滞径流、降低冲刷,从而保持水土。脐橙地面秸秆覆盖小区年度径流系数和土壤流失量分别较脐橙裸地小区降低8.97%和76.60%;氮磷流失量也分别降低22.81%和39.89%。脐橙园套种多年生常绿饲草形成地面双层覆盖,有利于消耗了降雨侵蚀动能,其地下根系固持土壤的功能也大为增强,保持土壤效果亦较为显著。与脐橙裸地小区相比,脐橙套作白三叶草小区年度土壤流失量降低91.90%,氮、磷流失量也分别减少19.52%和59.40%。由于脐橙套作白三叶草小区连续6年未耕翻,土壤板结,其渗透速率降低,径流系数较脐橙裸地小区增加22.69%。 上述三种坡地脐橙园的保护性技术中,脐橙套作黄花菜等高植物篱技术控制水土流失和农业面源污染的综合效果最好。 9.3 地下水和土壤潜育化监测 2006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 2006年,地下水监测剖面由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0.11米,承压水观测孔深约35米,潜水观测孔深约5~7米。 监测结果显示,各观测孔地下水位年平均值在21.35~22.52米之间,年内最高水位和最低水位范围在21.88~23.28米和20.48~21.69米之间,年内变幅为0.45~2.03米。潜水位、承压水位变动于21.03~23.05米和20.48~23.28米之间。承压水位A、B、E观测孔较前两年略高,C、D观测孔稍低;潜水位A、B、C、D观测孔比上年稍低,但十分接近,E孔稍高。 各观测孔潜水、承压水水位月平均值变动范围分别为21.34~22.85米和20.67~23.01米。5~10月为高水位期,12月至次年3月为低水位期。月平均最高水位多出现在7~8月,A、B两处观测孔出现在7月,C、D、E三处观测孔出现在8月;月平均最低水位出现在1、2月份,以1月居多。较为反常的是E孔,潜水位、承压水位月均值皆在22米左右,变化幅度很小。 2006年,承压水位、潜水位与长江水位动态相关性分析显示,无论是承压水位还是潜水位都与长江水位的相关性达到极显著水平。
表9-1 2006年洪湖石码头至小港农场各观测孔地下水位 单位:米
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观测孔 |
承压水位 |
潜水位 |
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A |
B |
C |
D |
E |
A |
B |
C |
D |
E |
|
年均值 |
22.52 |
21.64 |
21.74 |
21.35 |
21.99 |
22.14 |
22.41 |
22.18 |
21.88 |
22.02 |
|
最大值 |
23.28 |
22.2 |
22.68 |
21.88 |
22.22 |
23.05 |
22.98 |
22.67 |
22.31 |
22.37 |
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最小值 |
21.69 |
21.07 |
20.96 |
20.48 |
21.77 |
21.03 |
21.76 |
21.69 |
21.36 |
21.72 |
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变 幅 |
1.59 |
1.13 |
1.72 |
1.4 |
0.45 |
2.03 |
1.22 |
0.98 |
0.95 |
0.65 |
9.3.2 土壤潜育化状况 2006年,沿小港农场至石码头一线共布设8个土壤监测剖面,继续监测轻度、中度和重度潜育化程度下土壤的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。 监测结果显示:还原性物质总量范围是0.14~11.56厘摩尔/千克,平均值为3.62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2.76厘摩尔/千克;亚铁含量范围是0.015~0.836厘摩尔/千克,平均值为0.375厘摩尔/千克。与上年相比,潜育化指标监测值有所减小,特别是还原性物质总量,夏季和冬季均有所减小,这与降水减小导致的地下水位降低,特别是潜水位降低有关。 9.4 陆生植物群落监测 在三峡库区20个市县共设置390个固定样地、798个样方开展陆生植物群落监测。其中,森林样地204个,包含61个森林类型、612个样方;灌草丛样地186个,包含49个灌草丛类型、168个样方。 61个森林类型中,针叶林类型9个,包括8个暖性针叶林和1个温性针叶林;阔叶林50个,包括18个常绿阔叶林、14个常绿落叶阔叶混交林、17个落叶阔叶林和1个硬叶常绿阔叶林;竹林2个,均为暖性散生竹林。从野外调查情况看,马尾松林、柏木林仍然是库区中低海拔区域分布面积最广、数量最多的两种森林植被类型。库区森林植被在低海拔区域多为人工林,在中海拔区域仍保留有一定比例的天然林,在高海拔区域则多为天然林。 49个灌草丛类型中,山地中生落叶阔叶灌丛10个;石灰岩山地落叶阔叶灌丛5个;河谷落叶阔叶灌丛4个;常绿阔叶灌丛5个;山地灌草丛1个;禾草灌草丛11个;湿地植被类型13个。绝大部分灌草丛是退化的次生类型,主要分布在海拔1000米以下的低海拔地区,这一海拔范围是人类活动的主要区域。退化灌草丛植物种类组成贫乏,生物多样性严重丧失。在186个灌草丛样方中,仅调查到高等植物281种,而且大部分物种出现频次很低;许多灌草丛植物种类在10种以下,有的甚至只有1种。 库区植被在整体上处于退化状态。其中,低海拔地区严重的人类活动干扰造成原生生态系统的破坏,形成了大面积的荒山灌丛草坡甚至裸岩、裸地;地带性的常绿阔叶林仅零星保存于局部地段,而且或多或少带有一些次生性;低山地带的森林植被以马尾松、柏木林为主,栓皮栎、槲栎、麻栎林也是主要的次生阔叶林;中山地带的山地常绿落叶阔叶混交林退化后形成大面积的短柄枹林、锐齿槲栎林等落叶阔叶林;保存于局部地段的天然山地常绿落叶阔叶混交林蕴藏了我国许多古老的特有珍稀濒危植物,如珙桐、水青树、连香树、领春木、香果树、青钱柳、金钱槭、红豆杉等,因此在库区植被中占有十分重要的地位。 9.5 河口水盐动态监测 2006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长江水电导率、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:2006年,河口区长江水位偏低,咸潮入侵明显加剧。年内各断面长江水电导率、地下水电导率、土壤电导率的时序动态变化规律相似。距长江口门较近的断面,各水盐监测要素监测值较高,其变化规律仍然为寅阳>大兴>兴隆沙。长江水位与长江水电导率的关系极其密切,呈极显著负相关。长江水位的变动对河口区其它水盐监测要素的作用较为明显。 ●长江水电导率 2006年,长江水电导率的年内动态变化规律与往年相似:1~5月逐渐降低,夏季降至最低值,此后持续增加。 2006年下半年,各断面长江水电导率与上年同期和1998~2002年同期平均值相比均明显增加。寅阳断面6~12月江水电导率高于上年同期值,其中9月份电导率升高幅度最大,达79%;大兴断面自8月起长江水电导率大幅度高于上年同期值,最大值出现在9月,高出上年近十倍;兴隆沙断面自7月起长江水电导率明显高于上年同期值。 ●地下水位 2006年,各断面地下水位高低顺序依次为寅阳>大兴>兴隆沙,且冬春季普遍高于夏秋季,地下水位与长江水位的变化特征相似,但变化时间有所滞后,且变化幅度小于长江水位。寅阳断面上半年地下水位变幅不大,比往年同期偏高;下半年地下水位降低,8月降至最低值。大兴断面1月地下水位最高,8月最低。兴隆沙断面各月地下水位普遍高于上年同期。 ●地下水电导率 2006年,各断面地下水电导率大小依次为寅阳>兴隆沙>大兴,且随着监测点和长江大堤距离的缩短而升高。从总体上看,地下水电导率夏季较低,春秋冬季较高。 与前几年相比,寅阳、大兴6~12月地下水电导率呈增高趋势,兴隆沙呈降低趋势。寅阳断面地下水电导率自8月开始持续升高并超过2003~2005各年同期值,全年平均值比上年增加25%。大兴断面8~12月份地下水电导率普遍升高,明显高于上年及蓄水前同期值,全年平均值与上年和1998~2002年相比分别增加13%和11%。兴隆沙断面春秋季地下水电导率则低于往年同期值。 ●土壤电导率 2006年下半年,各断面土壤电导率与上年和蓄水前同期相比均有所增加,年内变化特点为初春高,5~6月降至最低,然后持续升高。寅阳断面土壤电导率保持了自2004年以来逐年增高的趋势,寅阳、大兴表层土壤电导率明显高于2003年前平均值,兴隆沙表层土壤电导率低于2003年以前同期值,保持脱盐趋势。 9.6 特有鱼类实验研究 9.6.1特有鱼类人工繁殖实验 2006年,对经过驯养且性腺发育成熟的岩原鲤和黑尾近红鲌进行了人工繁殖实验。从实验结果看,岩原鲤人工繁殖已经成功,但总的催产率仍然不高,总产卵数也不多。黑尾近红鲌人工繁殖的又一次成功,验证了以前取得的结果。 对人工养殖的厚颌鲂进行了第二代人工繁殖实验,所用亲鱼系2003年7月18日人工养殖厚颌鲂的子一代。经过3年的培养,它们在饲养条件下已达到性成熟。实验共获得厚颌鲂子二代仔鱼6万余尾,标志着厚颌鲂全人工繁殖取得成功。这也使得厚颌鲂成为继黑尾近红鲌之后长江三峡生态与环境监测系统成功实现全人工繁殖的第二种长江上游特有鱼类。 9.6.2 特有鱼类生物学研究 2006年,对三种特有鱼类的早期发育或生物学特征进行了研究。圆口铜鱼早期发育从由孵出期至腹鳍形成期共14个发育期。日龄7天时达到鳔一室期,26天时腹鳍形成,80天时鳞片出齐。 长薄鳅的胚胎发育阶段由胚盘期到心脏搏动期共26个发育期,仔鱼阶段由孵出期到腹鳍形成期共9个发育期。日龄4天时达到鳔一室期,20天时腹鳍形成,57天时出现成体的色斑。 圆筒吻鮈为底栖性鱼类,生长速度较慢,主要食物为底栖无脊椎动物。2005年7月~2006年11月,宜昌江段调查的圆筒吻鮈由4个年龄组构成,其中2龄鱼占65.0%,1龄鱼占21.0%,体长范围98~310毫米,体重范围11~374克。
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