摘要:作为湿地生态系统的重要构成,湿地环境决定了湿地的发展变化与生死存亡。本文将以查干湖湿地为着入点展开分析,它是吉林西部的生态屏障之一,因此其研究其现状显得尤为重要。本研究主要分析了查干湖湿地的水位、水质演变特点及其变化规律,从而为查干湖湿地生态系统维持稳健状态而提供理论指导与实践指导。本文所选取的研究数据分别是:水位数据(1982-2011年)、水质数据(1985-2011年),以此为依据研究了查干湖湿地水文变化的特点。分析得出:查干湖湿地水位在引水工程结束后的浮动范围是129.8m到130.3 m间。1980s末期,湿地水环境更为健康,盐碱化、富营养化及有机污染都得到了控制。不过,2006年开始水质碱化与有机污染情况加重。
在这一阶段,退耕还减轻了主要湖区的碱化作用,但尚未提高其富营养化水平。查干湖湿地的水质受到流域土地源排放,湖泊内部释放和水文条件等多种因素相互作用的影响。它表现为具有年度周期的季节性变化,并且受磷的限制。
关键词:水环境;湖泊环境;湿地演变
1绪论
1.1选题背景、目的及意义
湿地是地球生态系统的重要组成部分,具有提供水源、补充地下水、调节流量,控制洪水等作用。作为湿地生态系统的基本因子,湿地类型、大小及效益都取决于水的本质特点,而水环境的变化会对湿地生态系统结构的稳定性及功能的健全性产生影响。受气候条件改变及人类活动的影响,湿地水环境诸多层面都有了明显变化,各种水环境问题也就接踵而来,诸如水污染严重、水位降低等等,而水环境的恶化会直接影响整个生态系统,引发湿地面积缩小、物种减少等诸多问题,生态系统稳健性受到严重的威胁,保护、修复湿地水环境对于人类的可持续发展具有重要的意义。
查干湖湿地地处吉林西部地区,它对于该地的生态系统及经济发展都有着不可替代的作用,且又是该省最大的淡水湖和渔业发展基地。而且作为吉林省的商品粮基地之一,查干湖湿地所在区对其依赖也很强,查干湖湿地对于保障吉林省经济发展及粮食安全具有重要的作用和价值。然而近年来由于人类不加节制地开发查干湖上游水源,畜牧业及农业过度发展等,查干湖水质遭到严重破坏,整湖水质呈中度富营养化,且表现出以磷为主要限制元素的盐湖特点,查干湖湿地生态系统稳定性受到严重威胁
随着吉林省西部引水、土地整改等的工程的建设,很多盐碱荒地经开垦后成为水田,而磷、盐碱等营养物质会随着灌溉水不断向下游,而这些最终都会物质都会被带入查干湖湿地,导致其水环境发生变化,而查干湖湿地生态系统的稳健状况取决于其水文及水质变化情况,这也会影响到当地的经济和社会发展。因此,本研究就具体剖析查干湖湿地水环境变化情况,进而为查干湖湿地维持稳健的生态系统提供指导与参考。
1.2湿地水环境国内外研究现状
1.2.1湿地水环境研究综述
作为湿地生态系统的重要构成,湿地环境决定了湿地的发展变化与生死存亡。湿地的水环境变化与人类活动及气候变化息息相关,并且在其作用下产生了一系列生态问题,诸如引发湿地面积缩小、物种减少等诸多问题[1-3]。严重威胁到生态系统结构的稳健,抑制了其调节功能的发挥,进而受到了广泛关注,相关领域的专家学者都纷纷围绕这一问题展开了研究[4]。吴君君等[5]研究了梁子湖生态补偿问题;张览等[6]研究了关于湖泊生态的伦理问题;林凯等[7]以巢湖为例再审视了湖泊水环境中的生态伦理问题;梁静等[8]分析了目前影响广西良好湖泊水质原因及保护措施落实过程中存在的问题,并对广西良好湖泊环境环境管理提出相关建议;Reid Michael J等[9]也对澳大利亚最严重的的害虫之一的欧洲兔子进行了研究。
1.2.2湿地水环境之水文周期波动研究
水位、水量及湿地面积直接受湿地水文周期波动的影响,而这些要素的改变又会作用于水平衡、植被群落演变及湿地类型,对其造成不良影响。湿地面积的缩小或扩大直接反映了湿地水文循环状况,也就是说通过湿地面积的变化就能够掌握其水文循环的变化状况。松嫩平原处于半干旱带,这里的农业发展对湿地依赖性强,湿地水位与供水量都在倒退,并且湖泊数量及面积都在缩减。相较于建国之初,湿地面积降幅高达70%。三江平原湿地面积在短短50年的时间里不断缩小,现在已不足200万hm2。
除此之外,湿地生态系统结构的稳定性还受到其水文波动频率及方向的影响。艾比湖湿地的土地盐渍化程度与范围取决于其水位波动的频繁及地下水位的变化,而该湿地植被分别及演替又取决于土地盐渍化的程度与规模。白洋淀湿地面积骤然减少,芦苇横生,对野生植物及鱼鸟等动物的生存环境形成了破坏,究其根源,都是因为水位下降。这样一来,不但破坏了生物多样性,还抑制了湖区生态功能的发挥。由此可见,水文环境变幅过大就会进一步加剧湿地盐渍化、荒漠化的问题。
1.2.3湿地水环境之水质演变研究
目前,湿地水体的富营养化,已被世界各国学者所关注。我国长江流域众多湖泊受到了富营养化的不利影响。但是,与湿地水环境受半干旱农田开发影响相关的研究则相对匮乏。
湿地富营养化形成原因是:非点源污染中的氮磷携带及内源氮磷释放共同作用而形成的。外源污染主要是因农业发展过程中,需要大量使用农药以及各种化学肥料,但是这些化学物质并不能完全被农作物吸收,而这些未被吸收的物质就会通过水、空气等进入到水体中,从而提高了水体营养物质的含量。除此之外,水生植物一旦腐败,就会产生营养盐,营养盐又是水生植物的必需养分,这样一来就形成了恶性循环,水生植物一多,营养盐含量就增加,水生植物繁衍生长就更快,最终造成水体富营养化的情况更加恶劣。莱州湾水体环境因陆源污染物的影响而不断恶化,物种环境遭到侵袭,就连防潮堤也受到了影响。南四湖是南水北调工程的重要枢纽,按照标准水质等级为Ⅲ类。比较分析有关数据发现,CODcr与NH3-N整体呈下降趋势。水质虽得到了优化,但是与Ⅲ类标准仍有差距。水体富营养化在水文等作用下更加恶化。为了降低富营养化程度,采取“退耕还湿、还湖还渔”的措施,并分类分析了富营养化程度,结果表明石臼湖的富营养化程度为8。湖水污染与人类活动息息相关。之所以水环境愈加恶劣,是因为水产业与工业及生活污水的影响。如何控制外源养分的输入,合理疏浚底泥,减少湿地内源养分的释放,已是世界各国学者的研究课题。
1.2.4研究方法
通过现场监测、调查数据及实验分析是研究水环境的传统方法,采取这些方法能够研究其变化趋势,并得出影响因子,进而提出相应的改进办法。然而这些方法的运用无法有效衡量湿地水环境的水质及其变化趋向。
结合RS、GIS与先进技术是现阶段研究湿地水环境演变的重要手段,这一方式能够尽可能全面的考虑问题,而且湖泊特征及生态效应也纳入其中,正因为湿地水环境模拟技术具有高效、便捷、实用的特点,所以才能普遍应用于水环境研究活动中。
目前国际上的一致做法是:借助湖泊湿地维持稳健的生态环境来为湿地的恢复再生创造更多可能。目前学术界对于湖泊湿地及水环境演化、水文机制的研究较为成熟,已经积累不少成熟的经验,然而关于长期定位监测的湖泊湿地演化及驱动机制方面的研究相对匮乏。而且,湿地生态系统自身发展和湖泊上游生态水文都影响力湿地生态与水文间的关系。基于此,笔者将要围绕典型生态湿地水生态演化趋向与驱动机制展开探讨,从而为相关研究体系提供更有价值的内容。
1.3研究内容
本文着重分析了历史水文、水质方面的资料及监测数据:(1)分析查干湖湿地水文要素的演变趋势;(2)分析查干湖湿地水质的时空演变特征与变化规律。
2研究区概况
2.1自然地理概况
2.1.1研究区范围
查干湖从经纬度上看,位于东经124º03’~124º34’和北纬45º09’~45º30’(图2-1),位于吉林省西北部。属内陆半咸水湖泊,是吉林省西部平原代表性湖泊。共包括四个小的湖泊,整个湖泊纵长37km,横长17km。
图2-1查干湖湿地位置图
查干湖湿地生态系统的核心是浅湖,其中还包括沼泽、湖泊等其他生态系统类型。查干湖是吉林省最大的天然湖泊;且水体盐碱性高。经吉林省人民XX批准后,查干湖自然保护区于1986年正式成立,同时其保护管理工作由查干湖自然保护区管理局负责,该局业务指导单位是省环保局。经xxx审批后,查干湖自然保护区于2007年被设为国家级自然保护区,湖泊生态系统、湿地生态系统及野生濒危鸟类等都是保护对象。
2.1.2自然地理条件
(一)地形地貌
查干湖湿地地势低平,其中东西川头及青山头地势较高,最低海拔高度为140m,查干湖湿地周边的低洼地带还分布着次级河流阶地与沙丘,相对海拔在50m以下。以区域地貌形成因素及形态特征为划分依据,则包括冲积湖泊平原、河谷冲积平原两种类型。其中前者主要集中在查干湖低洼区,后者则集中在霍林河流域与嫩江古河道两个地方。
(1)冲积湖积平原
冲积湖泊平原是查干湖湿地的主要构成,大多地段海拔位于129m到140m之间,部分地段海拔超过了140m。湖区南北部多分布微波丘,这些都是查干湖湿地附近的侵蚀丘,而西南部则多以缓坡平地为主。湖泊、沼泽分布在湖泡附近,这都是草原的特色景观,且影响着周围土壤的盐碱性。
(2)河谷冲积平原
河谷冲积平原主要集中在霍林河流域与嫩江古河道两个地方。地面高程位于127m到132m之间,其中还分布着一级河流阶地及漫滩。
(二)气候
查干湖湿地位于温带大陆性季风气候带,且是半干旱区。该湿地的气候特征是季节泾渭分明,冷热温差大,干湿分布失衡。具体表现为春天干燥、夏天湿热、秋天凉爽、冬天寒冷。
查干湖区年均温度为4.5℃,冬天温度在10℃以下,夏天温度则在22℃以上;春秋温度则在10℃到22℃之间,查干湖冬季持续时间占全年的60%。且冰盖期约130天/年,湖面冰厚最少0.5m,最多1.5m,其中湖心最大厚度为1.2m左右,湖岸最大厚度为1.5m。一年当中大概有160天是无霜期,冻土最深约为2m。
(三)水文
查干湖湿地在三处水系的交汇点,虽然地表水资源少、利用率低,但是流经水量大、资源丰富。并且周边还分布着大大小小的沼泽地,包括三王泡、云子井等。
(1)地表径流
查干湖湿地水源的补给主要源于松花江水、嫩江倒灌洪水、自然降水、涝区排水等。查干湖年均水量是5.66×108m3,年变化较大。查干湖的主要水源为松花江引水、泡汤径流、前郭灌区回水,八成以上都是源自于此。
嫩江源头在大兴安岭一带,途经黑龙江、吉林与内蒙古三个省份,在暴发特大洪水时,就会通过库里泡将洪水倒灌进查干湖。
霍林河流经查干湖后再汇入嫩江,它是一条间歇性河流,河岸多分布着农牧区。河流的下游经过芦苇塘或沼泽。一般来说,这是一条内河,部分河段枯水,就会对周围的湖泊形成不利影响,而土地碱性也因缺水而增加,它流入查干湖的时段仅有汛期,因此也称之为“无尾河”。
前郭灌区回流水与部分泉水能够通过新庙泡流入查干湖,其水量约为1.3×108 m3/年,查干湖水面及其周围的总面积达到7×10km2,而涝区面积则超过7.7×104km2,多年均径流量深是0.6cm。
查干湖区域径流能够加以利用的水量有3.56×108 m3。受嫩江与松花江的水位变化的影响,其低水位月份在3月到6月,高水位月份则在7月到9月。
表2-1查干湖湿地水资源现状表单位:×106m3
(2)查干湖中心湖区、库里泡、辛甸泡与新庙泡共同构成了相邻泡沼查干湖湿地(图2-2)。
图2-2查干湖湿地遥感影像图
新庙泡总面积超过30km2,位于查干湖南部1km处。川头水道是其与中心湖区的连接通道,水深均值为1.5m,蓄水量0.65×108m3,常年pH值8.8。它是第二松花江与前郭灌区泄洪水流入查干湖的重要途径。
辛甸泡临近查干湖北岸,过去是低洼潮湿的草地,经改造后成为芦苇源,其面积是新庙泡的三倍之多,水深均值则是新庙泡的1/2。它是浅水沼泽系统,芦苇生长茂盛,是鱼鸟的天堂,因此这里常有珍稀鸟类的足迹,同时也为鱼鸟的生存提供了资源。这里属于国家级自然保护区核心地。
库里泡总面积约为新庙泡的1/2,水深均值则有2m,蓄水量0.4×108 m3,通过酸碱性测试可知该水泡的PH值较为稳定,约为7.8。库里泡的水资源主要源于其临近的嫩江水系。
(四)土壤
查干湖地区土壤多为黑钙土,除此之外比重较大的就是草甸土与沼泽土,盐渍土分布较少。其中农作物多生长在黑钙土上,而盐碱草地的土壤多是盐碱土与草甸土。
(1)黑钙土
黑土与黑黏土都属于黑钙土的范围。黑钙土集中在南部、东部及北部,且在八郎、穆家、莫日格等地区分布更广。在中部和北部低地,黑土和黑土是从壤土沉积物中提取的。在南部和西部高地,黑色土壤来自中性壤土黄土粘土。
(2)草甸土
草甸土主要分布在沟谷草甸、丘陵和其他低层地形之间的洼地,地字井、收字井地区。查干湖湿地主要是盐碱草地土壤,盐碱土壤散布在内部。地带性不明显,但质地柔软,渗透性好,土壤营养和水分丰富,抗旱抗洪能力强,具有很大的生产潜力。复垦率较高(约30%),但面临盐碱化问题。
(3)沼泽土
沼泽土也叫腐殖质潜育土,包括草潜育土、盐渍腐殖质潜育土两种。辛甸泡、苏家泡因地势低洼、草地资源丰富,所以易形成沼泽土。沼泽土表层的腐殖质层厚度超过1m,土壤肥沃。
(4)盐渍土
查干湖区畜牧业的发展需要盐渍土,因此这也是当地的典型土壤资源。多集中在艾里乡与地井,其高度最低135m,最高为200m,盐渍土一般是灰白色或白色,且表面不生长植被,改善困难且回收率低(2%~6%)。
(五)植被
查干湖湿地植被包括沼泽植被群落、草甸草地等类型。诸如香荚兰等沉水植物是形成水生植物群落的重要因素;诸如苔草等喜湿沼泽植物则是形成沼泽植物群落的重要因素;人们大力发展畜牧业,草地也不堪重负而退化就会形成盐碱化草甸;水田与旱田共同构成了人工植被群落。
2.1.3历史演变
查干湖从元代到清初是皇帝的狩猎区,这里一直是皇室的禁地。湿地自然条件良好。到民国时期,由于人口少,河流自然径流,湿地自然条件依然良好。
新中国成立后,很多人开始迁徙至此,为了生活,这里的湿地被开发成农田。然而,霍林河等水利工程尚未建立,因此查干湖这时主要源自洮儿河及嫩江洪水倒灌,水量大、水资源充沛。湿地面积广阔,陆地面积近2300平方公里(含低湿草地)。查干湖水面高程130.0米至130.3米,湿地面积约656平方公里,水域面积429平方公里。
1970s后,人类活动的频率不断提高,越来越多的湿地被改造成生活用地。霍林河上游建成了数个水库。这就导致查干湖来水量越来越小,有时还会断流,水位下降、面积缩小也成了不可避免的问题。1970年到192年,短短两年时间里,查干湖湿地面积就缩小了320多平方公里,生物多样性遭到严重打击,鱼类等生物的生存空间被不断压缩,甚至造成物种的灭亡,湿地生态系统伤痕累累,草地也因盐碱而缩小。
1970s后期,基于查干湖改进的目的,进一步改进前郭灌区的排涝条件,并且建立了长达五十多千米的引松工程,为查干湖提供充足的水源,保障当地渔业的正常发展,同时前郭县早阻、灌溉水将由沿运河提供,这样才能确保该区排涝条件及查干湖地区小气候得以优化。
在引松工程正式启动后,查干湖湿地得到了一定程度的缓解,湿地面积明显增加,生态环境也开始朝着良好的方向发展。
2.2社会经济概况
2.2.1行政区划与人口
查干湖湿地在吉林省内,它地处松嫩平原之中,大多数在前郭县境内。XX部门综合考虑后进行了扩建,并形成了松原灌区,这也是为了推动哈达山水利枢纽工程发展而展开的一项重大举措。规划在迁国、迁安、大安三县进一步加大盐碱地的开发力度,采取有力措施改造中低产田,提高草地覆盖率,促进国家商品粮基地的建立。规划灌溉面积285万亩,六成用于水田灌溉,两成用于旱地灌溉,其余两成用于草地灌溉与人工饲料地灌溉,该灌区面积与规模在东北地区将是最大的,且也是国家新增的商品粮基地之一。建成后,预估粮食产出约19亿公斤/年,要比眼下提高67%,将进一步提高对吉林省商品粮增产100亿斤目标的贡献度。从2007年所公布的《各市县经济统计年鉴》来看,该灌区总人口约为42万人,农村人口比重为84%,城镇人口比重则为16%。
2.2.2经济发展
查干湖湿地周围的社区经济发展良好,原因在于查干湖区域有着得天独厚的先天优势,有充沛的资源、优良的水质、便捷的交通等。周围经济基本上都是依靠旅游业带动起来的,而其产业结构仍是农业主导的。周围的村镇依靠水资源、生物资源等实现深耕与养殖渔业,芦苇也是该地的特色之一。
查干湖渔业生产包括四大养殖场:查干湖、库里、新庙堡、常山余热。前面三个主要是冬季捕捞。该地每年鱼类产量有0.53万吨左右,渔业产值则在0.25亿元左右。查干湖中的肥头鱼资源多,肥头鱼营养价值高、鱼质细腻,深受市场的喜爱,并且肥头鱼还是国家AA级绿色食品与有机食品,可以说是查干湖湿地的“名片”。2005年,查干湖入选了吉利斯世界纪录。
随着旅游业的成熟,第三产业也开始借力发展,产业规模持续增加、基础设施不断完善,游客也是一年比一年多。吉林省旅游局将查干湖旅游线路打上了精品线路的记号。
2.2.3生态资源
查干湖湿地拥有多样化的物种与充沛的生态资源。这里也是丹顶鹤等珍稀鸟类光顾的宝地。芦苇是查干湖湿地最为常见的水生植物,每年大概能够产出3万多吨。区内脊椎动物种类有188个,譬如有4目9科22种哺乳类。在国家对环境保护的大力支持与雷霆出击下,查干湖湿地的生态环境逐渐恢复了往日的生机,造林面积扩大、植被覆盖率提高、生物数量持续增多,诸如中华秋沙鸭、白天鹅之类的珍稀鸟类每年都在保护区内生活繁殖。
2.2.4查干湖湿地水环境演变规律
1980s前后,查干湖湿地上游实施水利工程且干旱严重,导致查干湖湿地不断枯竭。在此基础上,国家及XX部门及时出手干预,通过干渠建设来帮助查干湖尽快恢复,这一举措的确取得了良好的成效。然而查干湖湿地水环境在西部土地整理及耕地开发的背景又会有什么变化呢?变化的原因又是什么呢?目前有关研究过于零碎,缺乏集中性与针对性。故而,本研究以查干湖湿地水环境演变规律为侧重内容。
3查干湖水环境演变情况
3.1查干湖湿地水文情势演变
3.1.1水位与水量
2012年测量了查干湖73个样点的水深(见图3-1),同时以GPS技术测量了各点定位的水深。从现有的数据资料及湖泊轮廓出发,通过克里金插值分析了水深测得数据,并以Surfer 10画出查干湖湿地等深线分布图(图3-2)。
图3-2查干湖等深线
3.1.2水位的年际、年内、日变化
通过松原市水文局的水文资料及查干湖中心湖区的水位资料(2008-2012年),具体分析了查干湖年、月、日的变化。
查干湖水位在1969-1973年间的深度是129m多,但是1973年在干旱及水利工程的影响下,查干湖持续枯竭,导致水位严重下降。不过调水工程于1984年启动后,查干湖最高水位显著提高,1986年达到131.23米,1987年至1997年的129.8米至130.3米略有波动,2008年嫩江、霍林河洪水使主湖水位上升2米最高水位132.03m,蓄水量18×108m3,2008年枯水年查干湖水位129.6m,目前最高水位约130.5m(图3-3)。年水位在129.9~130.3m之间波动,2008-2010年水位都是呈下降趋势的,而2010-2012年水位才逐渐恢复(图3-4a),水位增加的原因是降水量大。年内,水位上升其在6-9月,农田水在4月下旬流向查干湖,九月下旬中止,这样一来中间的月份里因水源不足及冬季蒸发渗漏,水位大概降低0.3m(图3-4b)。从新庙泡2009年流入查干湖日流量数据及前郭站降水数据来看(图3-5),查干湖水位变化和雨量、水流量变化是大致相同的。相关科学调查表明:2013年7月,水位逐渐升高,查干湖水位130.93m,新庙堡水位131.78m。
3.1.3结果与结论
水位、水量及湿地面积直接受湿地水文周期波动的影响,而这些要素的改变又会作用于水平衡、植被群落演变及湿地类型,对其造成不良影响。查干湖湖底地形相对平坦,两边高于中间,成U字形。2012年湖心水位最高接近4m。
天然水源是查干湖在1981-1985年间的主要补给。不过引水工程启动后,人工水源就成为查干湖的重要补给。查干湖和地下水之间关系密切。引水工程启动前,地下水依靠查干湖的供给,而启动后,查干湖又依靠地下水的供给。现阶段,查干湖湿地水位均值位于129.9~130.3m之间波动,其中6-10月因农田水回流及季节性降水量增加而具备充足的水源,这是水位上升明显;其他月份因水源不足、蒸发渗漏而致使水位降低。
3.2查干湖湿地水质演变特征
3.2.1水化学特征
阴阳离子比例及盐度高低决定水体的水化学种类。水化学种类或许会因水体成分的变化而变化。在搜集查干湖湿地引水工程前后想有关数据时,对其水质变化进行了比较分析(表3-1),结果表明查干湖主要湖区的pH值、硝酸盐和氨氮水平下降明显,这意味着水质得到了较大的优化;新庙泡的碱度和硝态氮也有所下降,但变化幅度较小,农田回水灌溉区由于养分流失,氨氮增加。
表3-1查干湖引松前后水化学对比表(2003)
从查干湖piper三线图(图3-6)来看,Na+与HCO3-为查干湖主要的阴阳离子。1980s后期,查干湖化学类型是HCO3-Na型,新庙泡则是HCO3-SO4-Na型。新庙泡TDS值要比主湖区要少1160 mg/L左右(表3-2)。2009年,新庙泡水化学类型则发生了变化,成为HCO3-Na-Ca-Mg型,主要湖区并无明显改变。相较于1980s末,Na+的防治不足,HCO3-状况改善,含盐量大幅降低(表3-2)。1994年,查干湖TDS数值是1.78mg/L,之后两年数值虽有所下降,但仍要高于2006年(864.50mg/L)和2009年(955.04mg/L)。查干湖湿地本地鱼类受精卵、仔鱼和幼鱼发育的耐盐极限分别为2 g/L和3 g/L。
图3-6查干湖水体piper三线图
表3-2查干湖水化学参数属性表
3.2.2查干湖湿地水质时间演变特征
比较分析1985-2011年的水质年际变化的结果表明:引水工程启动初期,查干湖水质有了明显改善,透明度不足0.1dm,现阶段透明度则在0.4-0.6dm范围内波动(图3-7a),仍有富营养化的问题,不过养分含量则是不断减少(图3-7b),1985年,查干湖TN、NH4+-N、TP浓度值分别是2.94mg/L、1.45mg/L、1.49 mg/L,TN、TP即劣Ⅴ类水质,NH4+-N达Ⅳ类水。2011年,查干湖TN、NH4+-N、TP浓度值则是0.36mg/L、0.29mg/L、0.22 mg/L,水质等级依次为Ⅲ类、Ⅱ类和劣Ⅴ类水质。1986年,查干湖DO浓度增加了4.3mg/L,目前其浓度值处于7.8-9.0mg/L之间,水质等级是Ⅰ类(图3-7 c);而1985-2008年间,CODMn数值是不断减少的,总共减少了11.32mg/L,该数值2009-2011年又增加了6.5mg/(图3-7d),水质等级是Ⅴ类。
图3-7查干湖水质年际演化趋势图
根据2006-2011年水质月变化趋势(图3-8):pH值在7.5-9.7之间波动,并呈现逐年上升的趋势。每年5月至6月,由于开垦前浸田造成耕地退耕的影响,土壤pH值迅速上升,7月至8月,随着雨季的到来,土壤pH值迅速下降。旱田引起的退耕效应在9月份又有所回升,9~11月份基本保持稳定。由于冬收的缘故,pH值在12-次年1月是下降的。透明度年际变化微弱,整体较为平稳,但是在丰水期和枯水期这两个特殊阶段波动较大。DO数值的波动范围为5.0~13.3mg/l,年际间降幅小。DO浓度受温度的影响显著,七八月气温高时,DO浓度最低,DO浓度值都是与渔业水质标准相符的;叶绿素a的波动范围为0.7~22μg/L,年际间降幅大,八九月份含量最高;TN波动范围是0.24~2.81 Mg/L,年际间变化微弱,5-10月降幅较大;TP则在5-10保持缓慢上升的趋势。
3.2.3结果与讨论
地表径流与降水是查干湖湿地的主要水源。1970s,随着经济快速发展,上游水被用作生产之需,生态用水急遽减少,导致查干湖水源补给不足,pH值骤增,水面面积急剧缩小。在引水工程启动之后,查干湖通过前郭灌区的农田回水补给获得了缓解,主湖区及新庙堡盐碱化也有了明显改善,但是又出现了新的问题:农用水中的营养物质含量高,进一步加剧了查干湖湿地富营养化的问题。
现阶段,黑钙土复垦农田也获得了显著成效,复垦率超过50%。黑钙土中的钙物质会跟随农田水流向新庙泡,其中Ca2+的含量就会增多,进而导致水化学类型的改变。
1980s后期,查干湖水质得到优化,盐碱、富营养化等问题也有所改善,水环境不断提高。但是2006年后,碱化及有机污染问题又开始变得严重起来。从研究来看,水质的年际变化为:10-次年4月为枯水期,这一时期查干湖湿地受到的外部影响少,水质透明;芦苇、鱼类捕捞等降低了有机污染,氮磷等营养物质流入少;低温下氧得以有效溶解,水质佳。但是季节性降水、农田回水及地表径流都会导致非点源污染物流入查干湖湿地,TN、TP变化幅度大。7-9月为丰水期,查干湖水质透明度因污染物、浮游生物等增加而出现了较大的波动。并且,降水会稀释污染物,进而导致有机物吸收、TN及TP发育不断降低,TN、TP在9-10月会因降雨及径流量的减少而出现大幅度上升的现象。
现阶段,查干湖主湖区碱化问题可通过前郭灌区农田回水来慢慢解决,且其中的氮物质在经过新庙泡后得到了有效吸收、净化,因此并不会影响主湖区的水质;主湖区磷物质含量极有可能受到湖底淤泥释放、再悬浮的影响;主湖区有机污染主要源自附近的禽类粪便及旅游废水。
结束语
本研究具体分析了吉林省查干湖湿地的水文变化特征及规律,提出并纠正了湿地水环境恶化的原因。主要结论如下:
(1)查干湖湿地位于吉林省西部。是我国半干旱地区典型的苏打盐碱平原浅湖。它对吉林省西部地区防止土地荒漠化和盐碱化具有积极的生态作用。对于吉林省生态环境、生态系统而言,查干湖湿地发挥着不容小觑的力量,因此对此展开研究极具现实意义。
(2)1984年,引水工程投产后,查干湖湿地水位恢复。1998年,由于特大洪水,最高水位升至132.03米,现阶段在130m左右浮动。查干湖湿地盐碱度、富营养化、有机污染等问题在水位持续上升的情况下,也得到了明显改善。查干湖主湖区碱化问题可通过前郭灌区农田回水来慢慢解决,且其中的氮物质并不会明显造成主湖区的水质恶化,主湖区磷物质含量极有可能受到湖底淤泥释放、再悬浮的影响。
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致谢
毕业季的来临,似乎同样的剧情又开始上演。不同的是,教室里那些吵闹、说笑、欢快的声音似乎在与我道别,已经历的一去便不能再回,这一刻我深深的理解了时间是再多金钱也买不来的。
首先,我要感谢老师对我的细心指导,从选题到定稿,老师都耐心的给予了我许多指导和建议,帮助我选择了合适的题目,理清了写作思路。每当我有问题时老师都细心的为我解答,对我论文的不足之处也都一一标明,最后经过一遍又一遍的检查修改,按时完成了论文+。在这里,我由衷的向老师表达我最诚挚的谢意。
我还要感谢农业与水利工程学院的各位老师和同学,是你们让我在这里感受到了校园里的温暖,让我学习到了宝贵的知识,大学四年,我觉得过得很有价值和意义,衷心的感谢大家陪我共同度过了一段美好难忘的时光。
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