荣成天鹅湖碳氮磷的分布及鸟粪分解对碳氮磷含量的影响

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'学校代码:10126学号:31214008分类号:编号;—INNERMONGOLIAUNIVERSITY顺±擊隹繼褒IMAiT麼EDI浸e恩ETATTOM荣成天鹤湖碳氮磯的分布及鸟粪分解对碳氮麟含量的影响^学院:环境与资源学院许片与专业:环境科学飞二''-研究方向;环境生态学./V—姓名;肖博文;、?指导教师:刘玉化副研究寅^rr;’?..、-'?'?■?>:巧王立新教授。一…驗;苗,一—‘.';方.一..':公、;.―,^.I"-产:'fI三-刀::?.片-?'...V.产八 2631214008学校代码:101学号::分类号:编号论文题目荣成天鷄湖碳氮磯的分布及鸟粪分解对碳氮磯含量的影响学院:环境与资源学院专业:环境科学研巧方向:环境生态学姓名:肖博文指导教师;刘玉虹:副研究员王織纖2015年5月1日 原创性声明本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研巧王作及取得的研充成果。陈本文己经注明引用的内容外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果,也不包含为获得肉g古大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。3苗如学位论文作者签名:自蛛K指导教师签名:刮文、兴於(日巧:I日期:在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即;内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构,,、部口送交学位论文的复印件和磁盘允许编入有关数据库进行检索也可W采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权,作者在学期。间取得的研究成果属于内蒙古大学作者今后使用涉及在学期间主要研巧内容或研巧成果,须征得内蒙古大学就读期间导师的同意,;若用于发表论文版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签苗读文指导獅签g:少心??兴护(,W扩'日期:日期:(f 荣成天鹤湖碳氮磯的分布及鸟粪分解对碳氮磯含量的影响摘要山东荣成天鶴湖是重要的滨海湿地,同时也是世界著名的大天觀栖息地,研究天鹤湖湿地的生态循环对于大天鶴的保育具有重要的意义。目前,随着天一轉湖生态环境有所好转,大天鷄的数量逐年增加,对生态环境产生了定压力。本文W山东荣成天豬湖作为研究区域,研巧天鹤湖水体和底泥中碳氮磯的含量和变化规律,研究大天鷄粪便的分解过程及其对水质和湖区生态环境带来的影响,为荣成天鷄湖大天鷄的保护和生态恢复提供科学依据。本研究得出了下主要结论:。(1)天鹤湖水体的总氮总磯表现出明显的季节性变化总氮含量夏季在687...49ng/ml巧95.79nl之间,冬季在11799nl56320nl之间到g/mg/m到g/m;水体总鱗含量夏季在31.55ng/ml到144.0化g/ml之间,冬季在27.52ng/ml到64l.80ng/m之间。目前天鹤湖正处于氮过剩的富营养状态。(2)0.674%3.巧5%,冬季为0天鷄湖底泥中总有机碳的含量夏季为到.463%1.巧3%,冬季为化064%到0.巧9%;总稱到.816%;总氮含量夏季为化109%到0.024%到0.067%.含量夏季为0,冬季为化014%到0048%。从岸边向湖内,底泥的碳氮磯含量逐渐升高,并且底泥碳氮憐之间具有极显著相关性。34一()天鶏粪便在水体中分解,天之内就会释放近四分之的营养元素,随着天鹤数量增加,天鷄粪便已成为不可忽视的富营养化来源。 关键词:天鹤湖;碳氮憐分布;鸟粪分解;富营养化 DIBUTIONOFCARBONNITROGENPHOSPHORUSISTR,,>ANDAFFECTEDBYDROPPINGSDECOMPOSITONINTHERONGCHENGSWANLAKEABSTRACTTheRongchengSwanLakeinShandongprovinceisanimportantcoastal’wetlandandfamouswhooerswanshabitatin化eworld.ItisofreatsinificancepggforrotectinswansandstudintheecoloicalccleintheSwanLake.pgyggyNowadas也eecotoeinSwanLakeisturnin化bebeterandtheamountsofswan,y,pgarebecomingmoreandmore,whichisapressureonecologicalenvironment.Thisstudanalzed化edistributionofCNPinwaterandsedimentandtheyy,,decomositionrocessofdroinsanddiscusseditsinfluenceon化eualitofppppg’qywaterandecologicalenvironmentintheSwanLake.Thisresearchwouldprovidesomehelpfor化erotectionofswanandecoloicalrestorationin化eSwanLake.Thepgfollowinconclusionswereshownbelow:gWSomeobviousseasonalchaneswereobservedin化eTNandTPofwatering化eSwanLake.TNvariedfrom687.49n/inlt:o1巧5.79ng/mlin化esummerandgfrom117.99ng/ml化563.20ng/mlinthewinter.TPwasbetween31.55ng/mland 144/mlinthesummerandbetween7.52n/mland64th.08ngg.80ng/mlinewinter.Thismeaned也eRongchengSwanLakewasinastateofexcessivenitrogeneutrophication.eSb-TheTOCofsedimentinthetween0.nhe口wanLakewas.674%3135%it)-wasbetween0-summerand0.463%1.816%inthewinter.TN.109%0.253%inthe--summerand0.064%0.159%inthewinter.TPwasbetween0.024%0.067%inthe4%-0summerand0.048%.FtttTOC,01inthewinterromhecoastinohelakeTNand,,TPincreasedandthecorrelationsofTOCTNandTPwereood.,,g3Thedroinsofswanreleasedauarterofnutrientinfourdaswhen()ppgqydecomosininwinter.Withtheamountofswansincreasinthedroinswouldpgg,ppgbecomeasignificantsourceofeutrophication.化YWORDS:SwanLakeistributionofcarbon,nitroenand取ghoshorousDecomositionofdroinsEutrohicationpp;pppg;p 目录第一章引言11.1研巧背景1111..1湿地的定义和功能112..我国滨海湿地的分布和现状211..3滨海湿地富营养化问题31.1.4滨海湿地的碳氮憐循环41.1.5湿地鸟类对湿地生态的作用61.2研究内容和意义71.3国内外研究进展71.3.1关于湿地富营养化的研究进展713..2关于湿地碳氮磯循环的研究进展8133..关于鸟类对湿地生态影响的研究进展8第二章研究区概况和研究方法92.1研巧区概况92.2研巧方法102.2.1实验设计102.2.2样品采集和保存112.么3样品分析方法12第H章天雜湖水体和底泥的碳氮槐分布133.1水体氮磯的分布133.1.1不同季节水体氮憐的含量133.1.2入海口到湖内水体氮磯的变化庭势143.1.3水体富营养化状况153.2底泥碳氮磯的分布163.2.1不同季节底泥碳氮憐的含量173.2.2入海口到湖内底泥碳氮憐的变化趋势18 --第四章湖水底泥植物系统中碳氮磯的分布214.1岸边到湖内湖水的氮磯变化214.2岸边到湖巧底泥碳氮稱的变化22423.3岸边到湖内大叶藻碳氮憐的变化44--.湖水底泥大叶藻系统中碳氮磯循环的特征25第五章鸟粪分解对水体碳氮磯含量的影响2611鸟粪在水体原位分解研究262t鸟粪在室内分解研巧285.2.1温度对鸟粪分解的影响285.2.2鸟粪质量浓度对鸟粪分解的影响303第六章结论与讨论3参考文献34致谢37攻读学位期间发表的学术论文38 第一章引言1.1硏究背景1.1.1湿地的定义和功能""1956年,美国的鱼类与野生动物管理总局公布了名为39号通告的文章,在该文章中"""一次出现了湿地这个概念被永久的或者间歇第,通告当中对湿地做了大致的定义,即"W的潜水层覆盖着的王地。世界各国不同领域的环境生态学者们对湿地做了许多各种各样的定义》1971:,当前权威性最高、代表性也最强的是《湿地公约在年对湿地做出的定义不、问其为人造或天然、短暂或长期的沼泽地带泥炭地带或者水域地带,带有流动或着静态的"1咸水、淡水或着半咸水,还包含低潮期时水深小于等于6m的水域地带。但是在湿地的科学"一979研究当中,人们般采用狭义的湿地定义,1年,美国的鱼和野生生物保护机构于美国""一的湿地深水栖息地的分类这篇文章当中,对湿地作了次重新定义,定义为:水域和陆地的汇合处一到多个W下特,水体水位接近或处于陆地的表面,或着有浅层积水,并至少有点:(1)水生植物至少周期性的作为植物中的优势种2底层±主要是湿王3底层的部分;();()W"一在年当中的生长季节时期可能被水淹没。这篇文章还提到,湿地和湖泊W低水位时水深2m处为界限,现在许多国家的湿地有关研巧学者都认可了这个定义。湿地拥有许多中非常重要并且难W替代的生态环境功能,包括对水体的净化、对生态环境的美化、对地下水的调控和补充、保护海岸带、抵御洪水、水王流失和±壌的侵蚀,还能。调节当地附近的气候,涵养水源并维持全球范围内的碳元素的生物地球化学循环所W湿地"""1被赞誉为地球之皆。湿地和其他的各种生态系统相比较,单位面积的湿地的固碳能为是最强的,对生物的多样性的维持和保护的意义也最强,并且还能产生最商的生态价值根据联合国环境署的调2一I.左右查研究,在2002当年,大约hm的湿地生态系统仅仅年之内就能创造大约14万美元的价值,是热带雨林生态系统的7倍和农田系统的160倍。1 26600hm一中国的湿地面积大约为,占世界湿地面积的十分之,占我国国±面积的65%,万.W位居世界第四位一,亚洲第位。我国的湿地生态系统不仅广泛分布在国内各地,还具有多种多样的类型,由温带地区到热带地区、由沿海地区到内陆地区、由平原地区到高原山区,一一每种地区都有湿地系统存在,个地区内往往有很多种湿地系统的类型,种湿地系统的类W型又经常分布在许多地区。"我国加入湿地公约的时间在1992年,加入湿地公约么后,我国国家林业局特地设立了湿"W地公约履约办公室,负责湿地的保护和推进湿地工作的进行。我国国家林业局与1999年一进行了,次全国范围内的湿地系统资源的调查并且参照湿地公约当中的湿地系统分类,将我国的湿地种类分为库塘、湖泊湿地、近海与海岸湿地、沼泽和沼泽化湿地W及河流湿地5W大种类,5大种类湿地有能够细分为28种类型。到2009年11月的时候,我国己经有37出湿地系统被国际重要湿地名录收录。1丄2我国滨海湿地的分布和现状一滨海湿地是湿地当中种重要的类型,是海洋生态系统和陆地系统的中间过渡性地区。根据国际湿地公约给出的概念,滨海湿地的下限在海平面之下6m处(经常把滨海湿地的下限界定在大型海草的生长地区的边界),上限在大潮线上部地带和内陆的河流水域联结的淡水或半咸水的湖泊或沼泽,并且包括海水向上回潮但没有抵达的入海河流的河段地区。与这些UW概念意思接近或平行的用语有海岸带湿地、海滨湿地W及沿海湿地等用语。滨海湿地包括浅层海域湿地、涂滩湿地W及岛均湿地等。浅层海湿地主要指浅层海湾及海峡低潮时水深不到6m的区域。,温度适宜浅层海湿地地区当中海水盐度高,营养物质较为丰富,适和鱼类、贝类、海草等生物在此生长并繁殖。涂滩湿地主要包含在低潮线到高潮线之间的部分、向陆地方向能延伸10km左右的海岸带一类型湿地,分为潮上带湿地和潮间带湿地两种类型。潮上带湿地积水多,般情况下常年积,,水有时呈现季节性的积水特征潮上带最重要的的水源补给主要是地下水,河流水和大气,是滨海湿地系统中要密切注意的湿地类型,,中降水。潮间带在不同的地区宽度也不相同一3km4km之间般宽度在到。M岛码湿地树木种类多,数量多,滩涂范围大,是湿地中鸟类重要的迁徙和栖息的场所。我国的滨海湿地系统含有12个类型:红树林沼泽、海岸性淡水湖、海岸性咸水湖、珊瑚礁、潮间沙石海滩、潮间盐水沼浑、浅海水域、岩石性海岸、潮间游泥海滩、潮下水生层、2 M河口水域W及H角洲湿地。2当前我国的滨海湿地生态系统总面积大约579.前万hm,主要分布于沿海省区和港澳台W322地区。大陆海岸线长1.8万多km,面积500m上的岛均6900多个,面积8万多km,发22育岸线1.4万km;1500多条流域面积大于1000km的入海河;面积10km上的海湾160个。W杭州湾做为分界线,两边的滨海湿地有较大区别,杭州湾北北部多为齡泥质和砂巧一质海滩,主要部分有江苏的滨海湿地和环潮海附近滨海湿地,除了迂东半岛和山东半岛的些地区是岩石性的海滩;杭州湾南部地区,滨海湿地主要是岩石性海滩,主要海湾和河口地区包括一一:珠江口河口湾、晋江口泉州湾、钱塘江杭州湾和北部湾等。W滨海湿地的高等植物群落主要为红树林与海草群落。滨海湿地是我国湿地重要类型之一一,是面积最大,生态功能最重要的种湿地类型,在稳定海岸和海岸沿岸建筑,抵抗自然W灾害,净化海岸带周围生态环境等方面具有不可替代的作用。滨海湿地和人类的关系非常密切,具有交通便利和物质资源丰富的特点,是湿地中最具有经济意义的部分,所最频繁地被人类利用,同时收到人类活动的影响也最严重。目前,受到我国经济的高速发展和城市扩张的影响,对生态环境造成的不利影响日趋严峻,因为长,我国目前的大部分湿地都发生了不同程度的退化期不合理开发利用湿地生态系统,湿地的W退化会造成很多不利影响,损害人类的利益。根据我国第二次的全国范围之内湿地生态系统的资源调査,当前,我国湿地面积占国±25一面积的百分比(即湿地率)是.58%,总湿地面积大约是5360.26万hm。和第次湿地生态系2统资源调查比较的话..。,减少率为882%,减少的面积是33963万hm目前,污染、过量采集捕撰,基建占用和围星和污染是我国滨海湿地最重要的四大类危害因素。调査结果显示,当前我国滨海湿地的生态环境的状况属于中等级或差等级。基建占用和围畳在影响频次巧受影响面积上看,对滨海湿地生态环境的威胁都是及其严重的。富营养化趋势严重,藻类赤潮绿潮频繁爆发,外来物种的生态入侵,渔业资源曰益衰减,岸边海tw域污染严重和滨海湿地的面积逐渐降低,是我们要面对的重要问题。1.1.3滨海湿地富营养化问题滨海湿地的富营养化问题产生的原因主要是氮和磯等营养元素随着人类排放的污染物质,大量进入湖泊,河口和海湾等水体,引起藻类和其它的浮游生物飞快大量繁衍,导致水体溶?氧量极化,进而引起鱼类及其它需氧的水生生物开始大量死亡。水生动物和植物死亡后的,被底泥沉积物中大量存在的细菌等微生物进行分解动植物残体缓慢沉降直到湖底,又继续3 ,导致湿地水体的溶解氧含量继续降低耗费了水中大量的溶解态氧,湿地水文水质飞速恶化,形成恶性循环,这又加速了湿地富营养化的进程。W,目前全球有四分之上据统计水体都出现了富营养化的现象。当水体富营养化现象发生的时候,水中的浮游动植物开始大量繁衍,可能会使水体颜色发生改变,表现出郭白色,踪色,绿色,红色,蓝色等等,这种现象在江河湖泊中称作水华,在海中称作赤潮。水体若发生了赤潮现象,,这些藻类具有强烈的臭味大量的浮游动植物暴发性繁殖,甚至还有毒,鱼类等动物使用之后会导致死t,大量的藻类等水生植物浮在水面上,是阳光难W到达水底,沉水生长的植物无法进行光合作用而死t,动植物的残体在水中腐烂分解,又释放出大量氮憐等营养物质1221,又加速了藻类的生长。目前我国主要的湖泊的富营养化程度非常严峻,已经有四分之H的湖泊开始表现出不同,程度的富营养化状况我国的五大談水湖泊中,水体内氮磯等营养盐的浓度已经大大超出水体富营养化的发生浓度,我国的大半中型湖沿己经在富营养化状态下。我国的城市中湖泊绝大多数都在极富或者重富的富营养化状态,某些地区的水库也发生了富营养化的现象。工业和生活当中产生的污染物质大量排放进入水体、大量并且强度相当高的人类活动对湿地环境生态的剧烈破坏及湿地生态系统的巧源污染相当严重,这H点目前是我国湿地生3"^态系统发生富营养化现象最重要的因素。经过大量关于富营养化的科学研究表明,富营养化发生的主要机理如下(1)污染物质的排放。含有氮、磯等营养元素的污染物质进入水体是导致富营养化的重要因素。据不完全统计,我国的城市生活污水大约有80%未经处理直接排放,严重破坏了水体内部的物质平衡,导致富营养化。(2)生态环境的破坏。生物多样性对水体生态系统的物质循环和能量流动有重要意义,富营养化会引起水体溶解氧下降,浊度增加等不良营养,容易导致水体的初级生产力结构的破坏,造成沉水植物的减少甚至灭绝,因而引起生态系统功能的严重衰退。(3)内源营养物释放。底泥沉积物是重金属和营养元素等污染物质的储存场所,当外源污染得到有效控制后,NP底泥中的、等营养元素的释放也会导致水体的二次污染。1丄4滨海湿地的碳氮碟循环湿地生态系统W物质的交换等方式和邻近的生态系统进行化学藉合,并共同进行有明显季节性特点的生物地球化学循环。湿地中的养分循环与陆地生态系统有明显差别的地方在于,湿地内部大量的营养物质都胆存在底泥沉积物中,并且湿地生态系统的循环速度非常快,因此4 湿地生态系统不依赖于养分的二次循环。湿地的生态过程是碳-王-、氨、氧、氮、磯、硫等生命元素在湿地的水植物系统之间进一行的系列元素的循环转化和能量的交换,生物的过程和物,其过程可分为S种:化学的过程一理的过程。碳氮憐元素的循环是生态系统当中的生物地球化学循环中重要的环,湿地碳氮磯元素的生物地球化学转换和循环是湿地生态过程的重要部分。一半的干重是碳碳是生物体最基本的组成元素,全球的碳储存量非常高,,有机体中几乎但是很多部分都在岩石圈内W碳酸盐的形式封闭着,世界各地的化石燃料中也存有可观的碳。2生态系统能够利用的碳主要是大气中的二氧化碳1W,二氧化碳是所有生命的碳源。碳循环属于气体循环类型,生态系统中的植物等生产者W光合作用将大气中的二氧化碳固定在有机物质当中,此后碳元素通过食物链在生态系,这是碳进入生物地球化学循环的方式统中传递并转化,经过消费者和分解者的作用,在呼吸作用和动植物残体的腐烂分解后,又W二氧化碳的形式在此回到大气中,。碳被生产者光合作用固定后碳的循环和转化就开始和一一能量的流动密切联系,般情况下碳量可用来评估个生态系统生产力的高低。一,,所碳循环的速度在生态系统中是非常快的在几个月内般都会回到大气中^^大气内二氧化碳的含量能保持相对稳定。然而过去的几百年里,人类活动大量砍伐树木,燃烧化石燃料,不断增加农田面积,导致大量的二氧化碳进入大气,破坏了全球的碳循环平衡状态。一引起了温室效应等系列后果湿地具有非常可观的固碳作用,可对碳进行截留和过滤,是碳循环非常重要的储存地带和转化器,所W湿地生态系统的碳循环在全球碳循环和碳变化中起着不可替代的作用。氮是核酸和蛋白质的核也元素,也是生命代谢的重要元素。氮循环也属于气体类型的循环,,78%其过程非常复杂微生物在氮循环过程中起着重要的作用。大气中的气体都是氮,但是氮气是惰性气体,所W不能被植物直接利用,需要通过固氮作用才能够进入生态系统进行循环转化一。固氮的方式主要有H种,第种是自然固氮,通过頤石,火山喷发,电闪雷鸣等自然现象的极高能量,形成硝酸盐或者氨,随大气降水落到地面;第二种是生物固氮,通过根瘤菌等固氮微生物将氮固定,被植物所利用;第H种是人力工业固氮,采用化学合成的方法固氮,这种方式正在变得越来越重要。一氮元素进入生态系统后,随着食物链有植物体进入动物体,部分在代谢过程中排出,动植物死亡后残体被分解者分解,有经过硝化菌和反硝化菌的作用,形成氮气返回大气中。人类虽然从工业固氮中得到了巨大经济利益,极大促进农业发展,但是也破坏了全球的一,引起系列的生态环境问题,氮平衡。包括由于氮肥流失引起的水体污染臭氧层的破坏,5 氮肥还能破坏±壤的肥力,氮氧化物形成酸性降水,等等。所w加强对氮循环的研究,是人类当前刻不容缓的任务。ATP磯是核酸和的重要组成元素,对生物来说是不可缺少的元素。磯元素的循环对促进生态系统的功能有着非常重要的作用。稱没有气体形式的化合物,所W磯循环的方式属于沉UW积型循环,磯循环W岩石风化开始,W水底沉积为结束。由于岩石的风化过程,憐元素进,在植物和动物之间流动迁移,在湿地生态系统中入生态系统,磯往往随水流在水底沉积而一离开循环,所W磯循环般情况下都是不完全循环。然而随着科技飞速发展,人类大量开采含稱的矿物,导致生态系统中磯含量正在减少,据有关专家预汁,憐元素W后会是生命活动的限制因素。碳、氮、稱是滨海湿地重要的生源要素,同时也是湿地生产力的最重要的生态影响因素。,是碳循环中重要的成分在滨海湿地的底泥沉积物中储存的有机碳,而有机碳元素的循环分布和转化的过程通过分解,和湿地、矿化和湿地植物的吸收等方式的氮循环有着非常紧密的联系,所。在湿地生态系统中,湿地系统的生产力和湿地生物物种成分受到磯元素的调控作用UWW,碳氮磯H种元素在湿地中的循环是就相互关联并且不可分割的。碳氮磯等元素作为重要的营养元素及湿地生态系统的结构元素,,在研究生态系统的物质循环和能量流动机理及及平衡湿地生态过程等方面都有着举足轻重的作用。1丄5湿地鸟类对湿地生态的作用滨海湿地受海洋气候的影响,降雨量充足,生长着大量的水生动植物,拥有充足的食物?资源,是鸟类的迁徙栖息地。湿地鸟类是湿地野生动物中最具代表性的类群,在湿地能量W流动和维持生态系统的稳定方面起着举足轻重的作用,是湿地生态系统的重要组成部分。我国目前的湿地水鸟的种类,包括口目,32科,271种,其中属于国家重点保护的湿地U23水鸟有10目,18科,56种。:夏候鸟、冬候鸟我国的湿地鸟类大致可分为四种类型、旅鸟和留鸟,31其中大部分都是旅鸟或候鸟,,。据统计中国湿地共有种漸危的鸟类占亚洲54%额危鸟类的。中国湿地内鸟类的数量和分布规律是和湿地的水文特征,天气,湿地植物等因素相关联的,我国北部属于寒温带或温带,所湿地水鸟的种类主要是旅鸟和夏候鸟,南方地区属于亚热带或热带,湿地鸟类主要有留鸟和冬候鸟。我国大部分的湿地水禽都是在,到南方过冬北方繁衍后代。鸟类在湿地中栖息,湿地环境的变化将直接影响鸟类的生态和种群的发展,同时鸟类的活动也会对湿地生态环境产生影响。鸟类对湿地生态环境的影响主要体现在鸟类觅食对水生动6 植物产生的牧食压力,鸟类粪便排放到水体中分解影响水质等方面。最近,随着世界各国对一湿地生态的日益重视,,许多国家大为开展湿地生态恢复的项目工程些湿地生态环境得到。了显著改善,吸引了大量的湿地鸟类栖息随着湿地鸟类的数量迅速増长,鸟类的活动对湿地生态的影响也越来越显著。因此,在未来湿地的保护和生态恢复中,研究鸟类对湿地生态的作用是非常重要的内容。1.2研究内容和意义山东荣成天鷄湖又名月湖-,位于山东半岛最南端,与外海相通,属于小型湾湖潮汝汉道体系,是我国北方海岸带附近天雜越冬的最著名的栖息地区,也是我国国家级的大天鷄自然U3M3保护区。近年来,随着荣成市天鹤湖生态修复工程的进行,天鶏湖鸟类的数量不断墻化,对天薇湖的生态环境产生了一定压力。本研究W山东荣成天籍湖作为研究对象,在全湖区范围内选择具有代表性的样带样点,采集湖水和底泥,分析了湖区营养元素分布和季节变化规律集湖水--,底泥和植物,分析湖水底泥水生植物系统碳氮磯的分布和转;在海草床样带采化特点,分别在野外和实验室内模巧鸟粪的分解过程,阐明鸟粪的分解特征;采集天鹤粪便和C,N,P等元素的释放速率,探讨温度和鸟粪浓度对分解过程的影响,进而明确鸟类数量増加对天雜湖产生的生态影响,为天鶏湖的生态恢复和大天薇的保护提供理论依据。1.3国内外研究进展1.义1关于湿地富营养化的研究进展随着全球经济不断发展,大量的工农业废水和生活污水携带大量营养元素进入滨海湿地系统一,导致富营养化等系列的湿地生态环境问题,水体富营养化导致水环境急剧恶化,藻。类大量繁殖,水体溶解氧和透明度下降,水生生物死t富营养化是世界范围内重要的研巧20一些学者的注意领域,世纪初期,水体富营养化的现象引起了,开始对富营养化的现象和原理进巧初步研究和探索,;随后全球富营养化问题不断恶化世界各国都开始重视这个问题,7 对富营养化的发生机B理和治理对策进行了大量研究气20世纪60年代,经济合作与开发组织一(OECD)对美国和加拿大些湖巧进行长期全面的富营养化研究,确定了氮憐等营养元素的输入和富集是导致富营养化发生的主要原因tw;我国开始富营养化相关问题的研究在70年代后,对杭州西湖,江苏太湖,安徽巢湖等湖巧水库开展富营养化研究,对富营养化的发生原理[W、评价方法等进行研究,制定了我国湖泊富营养化调查规范;随着研究深入,发现地球8表层特征131、气象要素、生物因子和人类经济活动是富营养化的主要驱动力.目前,氮磯等营养元素在水体及沉积物中的存在形态和空间分布,!^及迁移和转化的规律,是目前富营养化研巧的热点。1.3.2关于湿地碳氮躁循环的研究进展目前,湿地生态系统中碳氮憐等元素的生物地球化学循环是国内外环境生态学者研究的热点。李雷等研究了巢湖内湿地沉积物中碳氮磯的分布及其相关性,探讨了巢湖的内源污染UW机制;熊紋锋等研究了梁子湖湿地中水体,沉积物和植物中碳氮憐的含量,对湿地碳氮憐UW循环过程进行了模拟;丰民义等研究了东湖典型区域内间隙水和沉积物中碳氮憐的分布;邵学新等对杭州湾潮滩湿地3种优势植物的碳氮稱含量和季节动态进行了分析,并探讨了最W佳的植物收割时间。1.3.3关于鸟类对湿地生态影响的研究进展目前,关于湿地鸟类的研究大部分是关于湿地生态环境的变化对湿地鸟类的影响,但较少涉及湿地鸟类对湿地的生态作用一。相关研究表明,鸟类的粪便是湿地营养元素的来源之,并且会影响水体透明度post等认为,在湿地内栖息的鸟类数量不断増加,排放大量粪便,会引起水体营养元素增加,导致富营养化kitchen等研巧结果认为鸟粪产生的外援营养会显著影响湿地生态平衡,鸟类大量觅食湿地内的适口植物,也可能超出湿地生态系统的承载力"S3,导致适口性植物迅速减少,影响湿地生liu态平衡;等进行了鸟粪分解的研巧,W阐述了鸟粪分解和温度的关系。8 第二章硏究区概况和研究方法2.1硏究区概况。°*。-*,4327荣成天穂湖,又名月湖,位于山东省荣成市成山镇北绛3637,东经122°'>09-12242一1)之间,是由于泥沙微积逐渐形成的个半封闭的天然海湖(图2.。天穂湖的西、北、南方向是陆地,天穂湖东部是荣成湾大紗巧,从而和外海相隔离,在天藉湖的一。南部有潮软通道,和外海相通在潮流通道的外侧,由于流通的海水携带了砂巧等f的砂,从而形成了内外堆积的潮汝H角洲。口周围一,的潮巧类型是不规则的半日潮,天豬湖入海,天当中随着潮汝涨落潮差的最cm62cm一大值是95,潮汝涨落的潮差的最小值是。黄璋河是汇入天聽湖的河流中最大的条,2黄揖河从天渡湖的西岸流入糊内,大致汇水的面积只有化35km,只在降雨季节有少量水流入天藉湖,,其它几条小溪对天黯湖的影响非常低可W忽略不计。作为泻湖型海湾,口口宽度在沙嘴生长的影响下不断缩小,湾内波浪作用渐渐弱化,底生植物、浮游藻类等在天黯湖内逐渐繁盛。天猎湖底质较细,有机质含量较高,底生生物的优势种是大叶藻,其他的还有绳藻、赛藻、点叶藻等。天疆湖的优势植物大叶藻属于眼子菜科,是海洋多年生的显花植物,同时也是浅海地带重要的初级生产者。2天鶏湖的湖区面积大约6虹),平均水深2m,最深不超过3m。天豬湖附近的年平均气温在’口C左右,年平均日照时间大约2600h,年平均的降水量约为800mm,属于季风型的湿润气候区。天鹤湖附近空气质量优良,近海海域的水质能够达到国家标准2类W上。这里是世界著名的天聽越冬栖息地,也是亚洲最大的冬季天聽栖息地,被国务院设为荣成大天藉国家级自""然保护区—,是国家级风景名胜区山东半岛滨海风景区的重要组成部分,享有天鷄之乡的赞誉,冬季的生态环境景观独特而美丽。9 ’’’6,-。,’1巧1223苦30东ISr34东33〇东12235东寺—INWSKy25if?/24圓t^23_,-——r*22rf--\2^12/■s’)10巧n.,82■6i-7|*-|日jS.Vfs ̄ ̄ ̄ ̄V.^^034001.0201360巧.\^ ̄"'米。’?,,。'?’’12三3330东1三234东1223430东12235东图2.1天鸠湖地理位置及采样点分布Fig.2.1ThelocationoftheSwanLakeandthedistibutionofsamplingsites2.2研究方法221..实验设计(1)在天黯湖内选取代表性地点,于不同季节分别采集湖水和底泥,并测量水体的总氮总稱,底泥的总有机碳、总氮和总磯,研究水体和底泥中碳氮憐的分布,季节变化W及相关性。2)--(天黯湖东岸分布着广阔的海草场,W大叶藻为主,为了研巧湖水底泥植物系统中一碳氮憐的分布和循环,0m,在东岸选取六条平行样带,从岸边开始向湖内延伸每隔1为个-,。,,样点,在每个样点处采集湖水底泥和大叶藻测定总有机碳总氮和总憐分析湖水底泥-植物系统中碳氮憐的分布,转化和相关性,在此基础上探讨大叶藻对水体的净化作用。10 一(3)鸟类数量的不断増加对湖区生态环境的影响体现在多方面,其中重要的点在于大量鸟粪排放进入水体进而产生的营养作用。为了研究鸟粪分解的速率,特征和影响因素,采集新鲜的大天豬粪便,在野外和实验室内进行鸟粪分解的模拟实验,定期测量剩余鸟粪的碳氮磯含量,阐明鸟粪分解的特征,速率,对水体碳氮磯含量的影响及温度和鸟粪浓度对分解过程的影响。2.2.2样品采集和保存(1)于2014年7月和20巧年1月,在天薇湖内进行了湖水,底泥采集,样品采集采用样点法,,采样地点用GPS全球卫星定位系统定位,从入海口开始在湖内不同地点定位采样点-在每个样点处采集湖水和底泥样品。采样点位置见图2.1,夏季采样点为1化,冬季采样点019-25为^1W及。(2)在天黯湖东岸设6条湖边平行样带,每条样带设8个采样点,采样方向由岸边向湖内,采样点间距10m,在每个样点处采集湖水,底泥,植物H种样品。(3)在天搭湖东岸,荣成六中河曰和天鸦湖北部河口H处地点采集新鲜的天鶏粪便,将。采集的样品混合均匀,装入塑封袋,烘干,粉碎,过筛,胆存于广口瓶中20cm10:采样时0ml干净的聚乙婦湖水采样和保存,将采样器深入水面下采样,储存于。塑料瓶中,之后立刻用瓶盖密封,避免接触空气,采集完毕立刻送到实验室,冷冻保存一底泥采样和保存,,:制作边装有活塞的采样管将采样管用为插入底泥沉积物中将采样管上端活塞抒紧0-20cm,采取的底泥,装入塑封袋,送回实验室在阴凉干燥条件下通风,把样品弄碎后平铺在干净的牛皮纸上自然风干,样品风干后,检出石碌,植物根和贝壳等杂一00物,细细混匀,取定量王样在研体中细细研磨,并使其全部通过1目的筛子,研磨过筛。后的样品混匀后,装入广口瓶中,贴上标签,注明样品编号等信息,在避光条件下保存植物采样和保存:用铁揪等工具挖起湖底的植物,W大叶藻为主,装入塑封袋并送回实验室,在实验內内洗净泥主等杂物,洗净后立刻放入烘箱,烘干植物中的水分,干燥的样品10。用粉碎机粉碎,并全部通过0目的筛子,将干燥的粉碎样品保存在广口瓶中11 2.2.3样品分析方法天鹤湖氷样测定总氮和总憐-,依据《海洋调査规范地12763.42007》对水样进行预处理,用连续流动分析仪测定。底泥,植物和鸟粪的总碳和总氮含量用元素分析仪测定。-箱键抗比色法-底泥总磯含量测定采用酸溶,用浓硫酸高氯酸在消解炉上消解样品,消,在分光光度计上测定吸光度,进而算出总磯的含量解液用锥键抗显色剂显色,参照《中华2-人民共和国林业斤业标准LY/T1931999森林±壤全磯的测定》。-植物和鸟粪的总磯含量测定,采用钥键抗比色法,将样品用硫酸过氧化氨消化,使样品,进而与笛键抗显色剂反应生成鱗钢蓝中的憐转化为正磯酸盐,蓝色溶液的吸光度与含碟量呈正比例关系,用分光光度计测定吸光度,最后算得总磯的含量,参照《中华人民共和国农NY-业行业标准/T24212013植株全磯營量测定钢键抗比色法》。12 第H章天觀湖水体和底泥的碳氮踞分布3.1水体氮稱的分布3.1.1不同季节水体氯碟的含量天鹤湖西北部是荣成六中,东面是景区,天鷄湖附近没有大型的化工厂,污染源主要W荣成六中和景区产生的生活污水为主。从入海口开始采样的过程中观察水生植物的生长状况一发现,不同地点水生植物的种类和生物量都有定区别,南部和东部W大叶藻为主,而西部和北部地区逐渐出现巧苔,北部有少量稱苔,而西部荣成六中附近生长有大量游苔。.1根据本次实验的检测结果,荣成天豬湖夏季和冬季水体的氮磯含量列于表3。表义1不同季节水体的氮礎含量Tab.3.1TheTN,TPofwaterindi能化11seasons ̄ ̄ ̄采样时间检测指标¥iiillSamplingtimeTestindexMinimumMaximumMeanStandarddeviation ̄ ̄总氮(ng/ml)687.491595.791243.52226.81夏季TotalnitrogenSummer总磯(ng/ml)31.55144.0857.巧26.00Totalphosphorus总氮(ng/nd)117.99563.20297.72134.68"冬季T〇talnitrogenWinter总磯(ng/ml)27.5264.8035.229.20Totalphosphorus1243.52nml57.nmlg/,总憐的平均值为18g/天鷄湖夏季水体总氮的平均值为;冬季水体总氮的平均值为297.72ng/ml,总憐的平均值为35.22ng/ml。天鷄湖水体的氮鱗含量具有非13 ,,冬季低常明显的季节性差异,夏季的总氮含量大约是冬季的4倍夏季高,总磯含量是冬1季的.6倍,总氮和总麟之间不具有显著相关性(PX).05)。可能的原因是冬季的温度非常,低水生植物大量死亡,水中微生物的活性非常低,底泥中营养元素的分解释放也非常缓慢,而夏天温度升高,微生物活性大大増强,促进底泥中有机物质的分解,并促进在冬季时死亡并沉降至湖底的动植物残体分解,从而向水体中释放大量的营养元素;此外,夏季天體湖景区附近的人类活动比冬季频繁,向水中排放的污染物质更多,从而造成了水体不同季节氮磯含量的明显差异。3.1.2入海口到湖内水体氮磯的变化趋势18001600瓜1400/::/、^I八产■乏如0\/■""?""summer敎-?-wtiner600400jfl200I001234567891011Samplingsites图3.1天鹤湖水体总氮的变化Fi3Thenamfg..1dyicsoTNin化ewaterofSwanLake14 9080:V./"""^w口化r麵、30^2010001234567891011Samlinsitespg图3.2天鸠湖水休总礎的变化Fig.义2ThedynamicsofTPinthewat;erofSwanLake海水从入海口流入天猎湖后由东向西流动的过程中,总氮和总憐的变化如图3.1和图3.2所示。总氮夏季和冬季的变化趋势相似,随着海水由入海口流向湖内,水流渐渐变缓,总氮,中部的总氮含量相对较低含量呈现先降低再升高的趋势,入海口附近的总氮含量较高。在夏季,,随着水流进入湖内,总憐含量由东向西不断上升入海口附近全稱含量相对较低,并在荣成六中附近总憐含量最高,,可能的;在冬季入海口到湖内总磯并没有明显的增加趋势,影响沉积物中磯的释放原因在于冬季温度低,湖内植物和微生物活性都大大降低,并且人类活动排放的污水也大大减少,因此总磯含量没有明显的变化。总氮和总稱不具有显著相关(P>05)性.0。3.1.3水体富营养化巧况一对于贫营养湖泊和富营养湖泊,世界上暂时还没有致的评价方法和标准。目前的富营15 一w养化评价方法多种多样,根据氮憐等营养元素的含量判断是种常用的方法:当总氮含量小于等于0.lmg/1,总磯含量小于等于0.Olmg/1时,属于贫营养状态;当总氮含量大于等于0.3mg/l,总憐含量大于等于〇〇21,.13八时属于富营养状态。根据本研究的分析结果,夏季湖水总氮含量平均1243.53ng/ral,总磯含量平均值5718nl22.g/m;氮憐比约为29772nl;冬季湖水总氮含量平均.g/m总磯平均含量35.22nl,,g/m氮磯比约为8,。在夏季荣成天鹤湖的总氮和总磯含量都达到了富营养化水平,并处于明显的氮过剩的富营养化状态;在冬季,总氮达到中营养水平,总磯达到富营养化水平。近几十年来,天鹤湖历经了许多的人工改造,天鹤湖生态环境状况也相应发生了巨大改变。1979年之前,天蜡湖湖内水交换状况较好,有茂密的大叶藻海草床生长给刺参等生物,提供了良好的生存环境也是大天猶过冬的理想地点。但是1979年人们在天猎湖入海日附近建造堤项,导致水体之间的交换开始变差,大叶藻等植物大量死亡,刺参的产量急剧下降1986。年当地政府炸毁了大巧,但是大项的根基并没有完全得到去除。而且从1986年开始,当地居民又在涨潮H角洲附近的几个地点开始围畳邮池造成潮间带面积大大缩小,,天鹤湖转成了涨潮优势型辑湖,导致了天鹤湖内的生态环境持续不断的恶化。直到2000年左右天黯湖的大现和奸池被完全拆除,生态环境才有所好转。目前,荣成当地政府正在开展大叶藻的生态修复等工程,天薇湖生态环境正趋于好转,尽管如此,水体仍然处于富营养化状态,生态恢复工作依然需要重视,尤其是天觀湖西北部荣成六中附近,水体氮憐含量高,富fw营养化程度严重,并有大量的詢苔繁殖,应当作为治理的重点。3.2底泥碳氮礎的分布滨海湿地生态系统中,底泥沉积物内有机物质的来源包括陆源和海源两种类型。陆源主要是指湿地植物在海滩上生长发育造成的有机物质来源,海源指的是海水中的生物如浮游生物和底栖生物所造成的的有机物质的来源。底泥沉积物是滨海湿地营养物质的储存库,对滨海湿地营养元素的吸收、分布和循环等过程有不可替代的作用,同时底泥也是滨海湿地的二次污染源,当湿地由外源输入的营养元素较少的情况下,由底泥营养盐的内源释放将继续影响上覆水体的营养元素含量。底泥中营养物16 Wl质的释放有物理释放、化学释放和生物释放兰种主要形式。底泥中碳氮憐等元素释放主要受温度,酸碱度W及底泥和上覆水体中营养盐的含量等因素的影响。本文分析了荣成天鷄湖不同采样点底泥沉积物中碳氮鱗的含量,季节变化和相关性,W期为荣成天魏湖的富营养化治理和生态修复提供科学依据。3.2.1不同季节底泥碳氮槐的含量表义2不同季节底泥的戍氮裤含量Tab.3.2TheTOC,TNandTPofsedimentin出fferent化asons ̄ ̄采样时间检测指标最小值最大值平均值标准差Samplin呂timeTestindexminimummaximummeanStandarddeviation总有机碳(%)0.6743.1351.8630.675了ot过1organiccarbon^夏季总氮(%)0.1130.2530.1780.04#SummerTotal打itroge打总磯(%)0.0240.0670.0450.011Totalhoshoruspp总有机碳(%)0.4631.8161.0070.328Totalorganiccarbon冬季总氮(%)0.0640.巧90?1120.026WinterTotal円itrogen总磯(%)0.0140.0480.0320.009Totalphosphorus荣成天豬湖夏季和冬季底泥的碳氮磯含量列于表3.2。在夏季,荣成天鹤湖底泥中总有机碳的含量平均1.863%,总氮含量平均0.178%,总磯含量平均化045%;在冬季,底泥总有机碳含量平均1.007%化12%032%,总氮含量平均1,总磯含量平均化,总有机碳,总氮和总鱗都呈现出夏季高冬季低的季节性变化。原因在于夏季温度升高,湖中动植物微生物的活性都大大加强,,,人类活动排放的污染物也较多藻类等生物易大量繁殖动植物死亡后残体在湖内沉降进入沉积物,进而导致沉积物中有机物含量的増加。冬季水生动植物大量死亡并且沉降至湖底,生物残体进行分解和矿化等化学过程,反应消耗了水中大量溶解氧,所W湖底的溶解氧含量极低,底泥环境表现出还原性,还原性的环境能够促进厌氧微生物进行反搪化作用,通过反硝化作用的进行,有机态氮被厌氧细菌转变成为无机态氮,接着氮气的形式释放,从而明显减少了底泥总氮的含量。17 在夏季,天鹤湖底泥中总有机碳,总氮和总磯相互之间都表现出极显著的相关性(p<〇.〇l);然而在冬季,总有机碳和总氮之间表现为极显著相关(PO.01),而总磯与总有机碳和总氮>0均不具有显著相关性(P.05)。天鷄湖底泥总氮与水体总氮,底泥总憐与水体总稱之间也不具显著相关性(P>0.05)。3.2.2入海口到湖内底泥碳氮礎的变化趋势3.53.0""HwiMerm ̄iTIT\心心因::vy—0.001234567891011Samlinstespgi图义3天鸡湖底泥总有机瑞的变化巧g.3.3ThedynamicsofTOChi化esedimentofSwanLake由图可知,在夏季和冬季,天鹤湖底泥总有机碳由东向西呈现先增大后减小再増大的变,但化规律夏季总有机碳的低值出现在入海口,,細中央和西部冬季的最低值出现在湖区西部荣成六中附近。原因在于此处是受人类活动影响严重的地区,有较多的污染物质排放,夏18 季时曾有大量的游苔繁殖,,大量的游苔在生长过程中吸收了大量碳元素从而导致底泥碳元素含量较低。0.30二蔓0.15h-/*H彭wsummsr^ ̄寺tr■ ̄^wine0.10/0.050.0001之34567891011Samlinsitespg图3.4天鸠期底泥总氮的变化F.hd也ig义4TeynamicsofTNinesedimentofSwanLake夏季天鶴湖底泥总氮由入海曰由东向西的过程中呈现先增后降的趋势,最后慢慢趋于稳定,在湖区中部总氮较高,并且总氮最大值;而冬季底泥总氮呈现先增后降再增的变化趋势位于荣成六中附近。19 0.07""0.0目卢4歡^0.05/\^旷-^\-summer0.03-?"Wnteri^002\■/0.010.00—01234567891011Samplinstesgi图3.5天鸠胡底泥总礎的变化巧浮3.5ThedynamicsofTPinthesedimentofSwanLake天鶴湖夏季总磯的变化规律和总氮非常相似,从入海日开始,总稱先增后减,最后趋于---平稳冬季则表现出増,;降增降的变化在湖区中部和荣成六中附近达到最低值。呈现夏高东低的季节性规律的原因和总氮类似。由图可知,夏季由入海口向北部,总憐先増后减,最后趋于稳定,由西向东的过程总-,总磯大致呈减少趋势口开;始冬季从入海,总磯表现出增--降增降的规律,在湖区中部达到最低值;而湖区中部由西向东,底泥总槐先增后降,湖中屯、处最高。20 第四章湖水-底泥-植物系统中碳氮磯的分布4.1岸边到湖内湖水的氮磯变化30002500T2000言1I1500重丄100050000123456789Samplingsites160140T了了120_11002000123456789Samlinsitespg图4.1岸边到瑚内木体兹氮和总礎的变化Fi4DiTNifr化化idg..1ynamcsof化eandTPn化ewateromcoast化eseoflake21 由图可知,随着采样点向湖内推进,水体的总氮和总磯呈现出相似的变化趋势,开始时表现出上升趋势,随着底泥止质由砂质止转变为粘质止,大叶藻开始生长,总氮和总磯的含量便都渐渐下降,说明沉水植物大叶藻对水体氮磯等营养元素有明显的吸收和净化作用。海草床附近收到人为活动的严重干扰,附近有居民居化不少机船在附近停化排放大量的污染物,因此水体污染程度非常严重,氮磯比平均在25左右。4.2岸边到湖内底泥碳氮磯的变化化302.0T1.80巧了.1.6.一1020T.4TIXilr。.15tTII。1。-I/丄丄02丄.YiI1500.0.00012345678901234567另mlinsitesSamplinstesSagipg0.080.07006.0.05冢IIV氏0.04THy化的/丄丄丄0.0110.000123456789Samplingsites图4.2岸边到湖内底泥总有机碳、总氮和总蹲的变化巧42icom:ini..Dnamsof化eTOCTNandTP化化esedimentfrcoast10也esdeoflakegy,22 由图4.2可W看出,由岸边到湖内的过程中,随着底泥由砂止质向粘王质转变,底泥总有机碳一,总氮含量和总磯含量致呈现增加的趋势。主要的原因在粘质止具有很强的吸附能力,能够吸附大量的有机物质沉降在主层的表面,随着砂±的减少和粘止的增加,底泥的吸附能力不断增强,其表面的附着能力也越强,吸附的有机物含有大量碳、気、磯等元素,从而造成了底泥中的碳、氮、磯元素含量的不断増加,大量有机物质中的碳氮磯等元素抵消了砂质止和粘质±碳氮稱含量的区别,底泥中总有机碳,总氮W及总磯之间都表现出极显著相关性(P<0.01)。4.3岸边到湖内大叶藻碳氮磯的变化植物在滨海湿地生态系统中发挥着不可替代的作用,湿地植被可W抵挡浪潮,加强游泥化,有效地抵抗滩面受到的侵蚀作用,并对海岸带内沉积的动力学过程和潮滩演变产生重要影响;不仅如此,滨海湿地植被的生长还能在湿地生态系统的生物地球化学循环中起到非常重一要的作用,湿地生,主要体现在两个方面,第态系统植被具有很强的生物固碳功能,并且在植被生长过程中,能够吸收水体和底泥沉积物中大量的氮磯等营养物;第二,湿地生态系I统植被生长发育的过程中不断吸收并积累碳、氮、磯等元素,等到植物体衰老死t,植物残体在湿地中分解沉降,又将这些元素释放到湿地生态系统中,从而组成了碳、氮、磯等元素的不断循环的过程。巧 50345T240.5TTill了35<心T2III^^一<一一一30I^>冢一?125l.5111I"户|丄*20丄丄丄1丄15100.550I001234567890123456789SamplingsitesSamlinsitespg0.60.54l〇:30.21i0.100123456789Samplingsites4图.3岸边到湖内大叶藻总有机碳、总氛和慶礎的变化打&4.3Dynamicsof化eT0C,TNandTPin比eeelgrassfromcoa巧化化einsideoflake由图可知,3,从天鹤湖岸边到湖内的过程中随着砂质止逐渐变为粘质止,从采样点开始有大叶藻生长,并且随着采样点继续深入湖内,,大叶藻的总有机碳含量逐渐减少总氮含量保持稳定.21%35.83%,总憐含量则是先增加再减少。大叶藻总有机碳的含量在19到之间,平均值30.74%;总氮含量在1.53%到2.48%之间,平均1.96%;总磯含量在化16%到化49%之间31%。,平均值化植物中碳氮憐的含量和湖氷和底泥中碳氮磯的含量没有显著相关性(P〉〇.05)。相关研充表明,植物对营养元素的吸收能力最重要的影响因素是植物的生长期,植物在刚刚初生的,根茎叶的生长发育都需要大量的营养元素{^季节,此时植物能够从底泥沉积物和湖水中较高24 的速度大量吸收碳氮磯等元素等到秋天植物吸收营养元素的能力极低,这是因为植物正处于,生命周期的末尾,等到植物衰老死亡后,残体内的养分还会分解并再次释放到环境中,并有可能引起二次污染。4--.4湖水底泥大叶藻系统中碳氮磯循环的特征通过前面的分析可W知道,由天鶴湖岸边到湖内的过程中,随着底泥±质的改变,底泥一、总,沉积物吸附能力増强,导致底泥的总有机碳氮和总憐含量同増强并且大叶藻渐渐开,始生长,但是在大叶藻开始生长后底泥中碳氮磯含量的变化,大叶藻具有很强的固碳能力一,依然持续增加這势并没有改变,反而湖水的总氮和总礎含量由开始的上升庭势变化成了下降的趋势,这说明大叶藻在生长过程中对水体中营养元素的吸收净化作用更为明显。--一滨海湿地中湖水沉积物水生植物作为个循环系统,碳氮磯等营养元素在其中循环往复完成生态系统的物质循环和能量流动。之前随着天豬湖的泥沙游积,生态环境恶化,大叶藻生物量大量减少,开,爆发过刚毛藻和游苔等藻类,引起荣成市政府的注意展了天鸦湖生2态修复工程和大叶藻移植工程,现在天鷄湖区内部大叶藻的覆盖面积约为3600m,覆盖率己经高达50%,为大天藉越冬提供了充分的口粮,同时也有效改善了天豬湖的水质和生态环境。大叶藻不但能有效治理生态环境,为大天黯提供口粮,还具有良好的经济价值,大叶藻具有药理性,有消疾软坚、泄热利水、止咳平喘、法脂降压、散结抗癌等功效,当地渔民定期会收割大叶藻并出售,,,可见,大力培育大叶藻并在大叶藻腐烂分解之前收割不仅能治理天携一湖生态,,,为大天擠保护提供良好的生态环境和食物来源也能带来定的收入促进天鹤湖KU地区的生态环境建设。25 第五章鸟粪分解对水体碳氮磯含量的影响在滨海湿地生态系统中一,鸟类对湿地的生态作用主要体现在W下几个方面:第,鸟类的排泄物是湿地生态系统重要的营养源之一,鸟粪在水体中分解会向水体释放大量的营养物二鸟一质,,,加速水体富营养化的进程;第粪分解过程中部分会沉降到底泥沉积物中造成湿地的内源污染;第H,鸟粪分解释放的大量颗粒物会使水体透明度下降,影响水生植物特别是沉水植物的光合作用,导致沉水植物难W生长;第四,鸟类大量觅食适口性植物,会一口性植物的数量。产生定程度的牧食压力,影响适随着天鶏湖生态修复工程的进行,目前天豬湖大叶藻生长状态良好,湖区的生态环境得到了一定程度改善,吸引了越来越多的天豬来此过冬。天藉数量的不断増加给湖区生态带来一定的压力了,本文通过采集大天薇的新鲜粪便,模拟天薇粪便的分解过程,测定天豬粪便、、。分解过程中碳氯磯的释放速率,进而探讨大天携数量的増加对湿地生态系统的影响5.1鸟粪在水体原位分解硏究实验在天猎湖内布设4条平行样线10个样点,样点之间间距5m,在每个样点,每条处一的湖水中固定个分解袋,使分解袋始终浸没在水面下,在分解袋中放置20g新鲜的大天籍一段时间从水中取出粪便,每隔4个分解袋,将袋中剩余粪便烘干,测定干重,接着研磨并、1416ll过筛,测定其中碳,分别测定第化28305080Od剩余天豬粪便氮、磯的當量,,,,,,,,的总有机碳,总氮和总磯。26 25L20r巧g<下Si。接5^f\00102030405060708090100110120Decomositiontimedp(》1.41.2〇1.0窒0.80.20.001020304050目0708090100no120Decompositiontime(d)0.40.0.35?0.30¥化巧冥权水^a0.20TXJY"0。,10.100.050.000102030405060708090100110120Decomositiontimedp()图5.1鸟粪的总有机碳、总氮和总蹲变化Fi1Dnamit:eTTNandTPfromthin.5.ycsofh0Cedrosg,ppg27 天鹤粪便在最初的几天巧,,碳氮麟的释放速率最快其后分解速率越来越慢。分解4d后,总有机碳含量减少了27.8%,总氮含量减少了49.1%,总憐含量减少了25.7%;30d后,总有.7%86%Od54.6%,总氮减少了60,总憐减少了4.ll,总74.3%,机碳减少了;后有机碳减少了总氮减少了64.3%,总碟减少了74.3%。可见碳氮磯的释放过程中,氮的释放速率最快,在4d之一一。内释放了大约半,而有化碳和稱大约释放了四分之隨着分解继续进行,后面的分解速率越来越慢llOd后释放了总量的四分之H,总有机碳保持持续缓慢分解,,而总氮和总一直分解,llO碟并没有,有时反而表现出增加的趋势之后才又变成分解趋势,在d后也释放了总量的四分之兰左右。新鲜的鸟粪在水体中仅仅一4d就分解释放出了四分之的营养物质,随着天鶴湖内天糟的不断増加,鸟粪带来的营养物质势必会成为湿地生态的隐患。能够采取的方法有人工清除天羯湖内的鸟粪,但这种方法太耗费人力物力,而且对已经浸没在水体中几天上的鸟粪产生的作用很小一;所W只能进步加强湖区的生态建设,继续培育大叶藻等植物,清除鸟粪带来的营养源。5.2鸟糞在室内分解研究滨海湿地中鸟类粪便分解的影响因素包括生物因子和非生物因子。非生物因子包括季节变化,降水等;生物因子包括微生物的数量,昆虫等生物在粪便中觅食等。本文主要研究湿度化及水中鸟粪的质量浓度两种因素对鸟粪分解过程的影响,比较实验室和野外两种模拟情况下鸟粪的分解特征W及碳氮磯的释放速率,探讨鸟粪的分解对水中碳氮憐含量的贡献和影响程度。5.2.1温度对鸟粪分解的影响’°实验采取恒温培养法,取lOg鸟粪与150mr湖水混合置于烧杯中,分别在lOC和20C下12824d于恒湿箱中放置。分别于0,,,4,,16,3,6通过离也过滤收集剩下的鸟粪,并测定剩余鸟粪的TOC,TN和TP,每组实验设置4个平行实验。实验结果如图5.2所示。28 2.0I1.81;::l1.2祖寺,C20°0.6?-*-Cl〇0.40.20.0010203040506070Decomositiontimedp()::t°u-?-20CitI■50010203040506070Decomositiontimedp()0.25I…Ii圓^Z寺就°BC100.050010203040506070Decomositiontimedp()图5.2不同温度下鸟粪分解过程中碳氮礎的变化Fig.5.2DnamicsoftheTOC,TNandTPfromthedroppingsindifferenttemperaturey29 ’’鸟粪在lOC和20C的条件下的分解趋势相似,前几天分解速率高,随后的分解速率很低,°与室外模拟分解实验规律一致,经,10C。由图中看出过前几天的快速分解后培养箱中剩余°C鸟粪的碳氮磯分解速率渐渐高于20培养箱中剩余鸟粪的碳氮磯分解速率。随着温度的升高,碳氮磯的分解速率反而有所下降。导致这种现象的原因可能是由于溫度的升高,降低了粪便中一些微生物的活性,进而导致分解速率降低。5.2.2鸟粪质量巧度对鸟粪分解的影响’实验取lOg新鲜鸟粪,分别置于150ml和300ml两种大小的烧杯中,在lOC培养箱中进行分解,0,1,2,4,8,16,324d并于,6测量剩余鸟粪中的T0CTN,TP,。实验结果如图5.3所示。I*"*客^****巧^^||置H^Ml150ml*10-4^i300mi^5—0010203040506070Decomostpiiontimed()30 2.0I1.81a:V:::^令編0.40.20.0010203040己06070Decompositiontimed()0.25I。。4.。I、_""良?I?--#15001101■-*-300ml0.050010203040506070Decomositiontimedp()图5.3不同质量浓度下鸟粪分解过程中碳氮蹲的变化Fig.5.3DynamicsoftheT0C,TNandTPfromthedroppingsindifferentmassconcentration,和温度的影响作用类似,在分解速率最快的前几天鸟粪的质量浓度对分解过程没有明显影响。因为鸟粪中初始的T0C,TN,TP含量较高,鸟粪和水体间碳氮磯的浓度差缩小了温度及鸟粪质量浓度等因素的影响。一5.3可W看出,15随着分解进行到定程度,由图0ml实验组鸟粪总有机碳和总氮的分解速率渐渐高于300ml的实验组,而总磯的分解速率却低于300ml实验组。说明鸟粪的质量31 浓度对碳氮憐的分解速率的影响有所差别TOCTN,质量浓度越高,和的分解速率越快TP,的分解速率反而越慢。一通过W上实验得出,温度和鸟粪质量浓度对鸟粪中碳氮礎的释放都有定程度的影响,’‘在lOC到20C之间,随着温度的升高,T0C,TN,TP的释放速率都有所下降;而随着鸟粪质量浓度的升高,T0C和TN的释放速率有所上升,TP的释放速率反而下降。32 第六章结论与讨论通过本文的实验研究和数据分析,本文的主要结论如下:(1)荣成天鷄湖夏季的湖水总氮平均值为口43.53ng/ml,总憐平均值57.18ng/ml冬;季湖水总氮平均值为297.72ng/ml,总麟含量平均值35.22ng/ml。总氮和总憐都表现出很明22一显的季节性差异。比约为8,夏季高而冬季低夏季氮磯比约为,冬季氮憐,呈现出种氮过剩的富营养化状态。湖区西北部荣成六中附近,富营养化程度最为严重,有大量稱苔繁殖,急需治理。(2)在夏季,荣成天鶴湖底泥中总有机碳的含量平均1.863%在冬季,底泥总有机碳;1化1112%含量平均.007%。总氮含量夏季平均78%化。总5%;冬季时平均磯含量夏季平均化04,冬季平均化032%。夏季底泥中总有机碳,总氮和总憐之间表现出极显著的相关性,冬季底泥中总有机碳和总磯有极显著的相关性。(3)从天鶏湖岸边到湖内,随着底泥由砂质上逐渐变为粘质主,底泥总有机碳,总氮和一,总磯的含量不断上升到了有大叶藻生长的地区,水质有了定好转,但底泥的碳氮磯没有明显的变化,可见大叶藻对水中营养盐的吸收效果较为明显。利用大叶藻的生态修复效果,大力种植并定期收割,可取得良好的经济和环境效益。(4)大叶藻中碳氮磯的含量与湖水和底泥间碳氮磯的含量没有显著相关性,大叶藻吸收碳氮麟等元素的能力更多取决于大叶藻的生长状态。(5)随着大天携数量的不断増加,天鹤粪便带来的外源营养可能会加速天穂湖的富营养一T0C一TN化进程,天鹤粪便分解过程中仅仅4d内就会释放大概四分之的TP和llOd,半的,后会释放约四分之H的营养物,对水体的生态影响不可忽视。温度巧鸟粪质量浓度对鸟粪中‘’一碳氮憐的释放都有定程度的影响但不明湿,l〇C到20C之间,随着温度的升高T0C在,,TN,TP的释放速率都有所下降:而随着鸟粪质量浓度的升高,T0C和TN的释放速率有所上升,TP的释放速率反而下降。33 参考文献[IjShawSPFredineCG.WetlandsoftheUnitedStates;TheirExtentandTheirValuefor,WaterfowlandOtherWildlife[R],U.S.DepartmentofInteriorFishandWildlifeServiceCircular39shintonD...,WaC1956,g,"湿地"[2]匿耀求.关于《湿地公约》.,黄宁生中定义的汉译生态环境[J],2005,141-1135():34.-.湿地定义研究进屁湿地科学[J]2014124):4505化閒殷书格李冰,沈方,,(-[4]朱建国..199:2124.,李应中中国湿地研巧现状综述中国农业资源与区划[J],6(2)[5]MitraS,WassmannR,VlekPLG.Anappraisalofglobalwetlandareaanditsorganiccarbons一tock[J],CurrentScience2005,88(1):巧35.,[6]BranderLM,FloraxRJ,VermaatJE.Theempiricsofwetlandvaluation;A—comprehensivesummaryandametaanalysisoftheliterature[J],EnvironmentalandResourceEconom-ics2006巧(2:223250.,,)''[7]CostanzaR,dArgeR,deGrootR,etc.Thevalueoftheworldsecosystemservicesand'naturaital化tur1Z253-260lcap.e[J]997,SSWSSO):.,-..200015:[到孙广友中国湿地科学的进展与展望地球科学进展[J],(的666672.,9].中国湿地资源的现状问题与可持续利巧对策.干旱区资源与环境[孙志高,刘景双,李彬2006202-[J]:8388.,,()12004-[的陶信平.略论中国湿地保护.长安大学学报(社会科学版)[J]6(4):4549.,,-.中国湿地分类系统的研巧2003161山]唐小平黃桂林.林业科学研究[J]城饼539.,,,[12]劳燕玲.滨海湿地生态安全评价研巧[D].中国地质大学,2013.[切.滨海湿地是国家的战略资源.人与生物圈[J]20111:15.陈家宽,,()-晓杰刘兴±阔百兴等中国滨海湿地分类系統湿地科学[J]2015131:1926[1扣牟.,(),,,[巧]陈増奇,金均,陈奕.中国滨海湿地现状及其保护意义.环境污染与防治20062812-[J]:930933.(),,1[6]李伟崔丽娟..,赵欣胜等中国滨海湿地及其生态系统服务功能研巧概化林业调查规划,20-[J]14394:2430.,,()-17.科学利用滨海湿地促进人与自然和谐发展.20042:1315裘江海水利规划与设计[J].[],()34 14-[1引韩大勇杨永兴杨杨掌湿地退化研巧进展生态学报[J]20232:12931307.,(),,,1.[9]徐东霞,章光新人类活动对中国滨海湿地的影响及其保护对策.湿地科学200753-[J]():282288.,,-20立峰.浅谈水体富营养化的成因及其防治.中国水资源利用2006:巧[]韦[刀,2427.,巧)[21_]FreedmanB.Enviro打mentalEcology[M].Sa打diego:AcademicPress,2002.口2]周名江..200113:2.,朱明远张经中国赤潮的发生趋势和研巧进展生命科学[J],,(),[23]包淑梅..,姚荣,成文联等我国湖沾湿地面临的问题及其对策研究水资源与水工程学报13-1[J]20244:788.,(),巧4]童昌华.水体富营养化发生原因分析及植物修复机理的研究[D].浙江大学,2004.-[2引解宪丽.不同植被下中国王壤有机碳的储量与影响因子.王壤学报[打20045:687699.,,262002114422-429「]李淑芬俞元春等.主壤溶解性有机碳研究进展.止壤与环境[J]():.,,,..地理学报[J]口7]李银鹏季劲钩全球陆地生态系统与大气之间碳交换的模拟研巧,,2001564-():3巧389,,1.巧引熊礼明.止壌圈及全球磯素循环[M].南京:江苏科技出版社992,[29冯峰.]沉积物中碳氮稱形态含量微生物量的垂向分布及其相关性研究[的.中科院水生生物研究所,2006.巧0]钟福生李丽平..,,朱文博湿地鸟类多样性及其环境影响因子的研究进展湖南环境生物职2005114325-334业技术学院学报[J:.],(),11181-13..野生动物[J]9973:03.[]吕宪国陈克林中国水禽及其栖息地的保护与管理,,(),一32刘伯文.某些鸟类冬季留居于北方些地区生态原因的探讨.野生动物1992[][J],,-巧):3233.-3..生物学杂志001182:91化口]张培玉,李桂芝丹顶鹤的越冬地特点与保护研究[J],2,()-巧4]罔建国.2003:3.,汤天庆.大天鶏在荣成沿海越冬调查简报山东林业科技[J],,(2)839[35]BENNETTEMCARPENTERSR,CARAC0NF.Humanimactonerod化lehohorusand,pp巧-eutrohication:alobalerspective.Bioscie打ce1513;2.pgp[J],200,()27234巧6]全国主要湖泊水库富营养化调査研究课题组.湖泊富营养化调查规范[M].北京:中国环境科学出版社,1987.-37相灿.湖巧富营养化研究中的主要科学问题20082811[]金.环境科学学报[J]:223.,,()口引陈水勇..,吴振明俞伟波等水体富营养化的形成危害和防治环境科学与技术,-152999:11.[J],1,狂)35 [39]李霄.巢湖湿地沉积物中有机碳氮磯分布特征及其相关性研巧[扣.安徽师范大学2010.,40汉锋--D[]熊.梁子湖湿地止壤7K植物系统碳氮磯转化研究[]?华中农业大学2005.,41]..〔邵学新吴明等,,梁新强杭州湾潮滩湿地植物不同分解过程及其麟素动恣环境科学[J],-201435:33813388.巧),[42]Port打oyJ.W..1990.Gullcontributionsofphosphorusandnitroge打toaCapeCodkett-213lepond,Hydrobiologia[J],1990,巧4:205.[43]Manny,B.A.,Johnson,W.C?色Wetzel,R.G.Nutrientadditionsbywaterfowltolakesandreservoirs:predictingtheireffectsonproductivityand-1-waterquality.Hydrobiologia]1994280:21:l32.[J,,[44]Post,D.M.,Taylor,J.P.,Kitchell,J.F,,etc.Theroleof扭igratorywaterfowlasedwetndonservBo-nutrientvectorsinmanala:9.Cil[J]19981210920.g,,[45Kitchell.F.Schi打dlerD.E.HerwigBR.etc.Nutrie打tcli打alandscae],,,ctthe,J,,,ygpscale:TheroleofdielforagingmigrationsbygeeseattheBosquedelApacheNationalWfeNewMex-ildliRefugeico.LimnolOceanorCj],1999,44:828836.,g[46]Liu,Y.H.,Hefting,M.M.,Verhoeven,J.T.A.,Klaassen,M.Nutrientreleasecharacterstcss-iifro扭droppingofgrassforagingwaterfowlroostinginaquatichabitats.Journalofhydrology.Majorrevision.[47]赵锁志.内蒙古乌梁素海湖水及底泥营养元素和重金属污染及其环境效应研究[D].中国地质大学2013.,[48]潘慧云,徐小巧,高±禅.沉水植物衰亡过;程中营养盐的#放迸程及规律.环境科学研巧-2008211:6468.[J],(),-49李森??2030:242453.[],范航清广龙等海草床恢复研究进展生态学报[J]1巧)43,邱,化[50]于..2007齒,马有会,张岩等大叶藻的生态学特征及其与环境的关系海泮湖沼通报[J],,1-1增刊:220.巧1]庄振业,陈卫民,许卫东等.山东半岛若干平直砂岸近期强烈侵蚀及其后果.青岛海洋大学-学报[J]1989;l9(l):9098.,,36 致谢光阴似箭,不知不觉中,H年研究生的学习就将要结束了,此刻虽然完成了这篇硕±论文,但是前方的道路依旧漫长。来到内蒙古大学后的;年中,自己不仅学到了很多东西,还留下了许多美好的回忆。想起兰年中的种种往事,我很庆幸自己能进入内蒙古大学,度过了H年充实的学习生活。在此衷也感谢我的导师刘玉虹老师和王立新老师对我的悉也指导和帮助,两位老师勤奋严谨的科研作风,深深影响了我,让我在今后的生活中,能W积极向上的态度努力奋斗。感谢在H年中和我一起学习的同学和朋友们,感谢草原楼的姜威师兄,白春雨师兄和张浩然师弟,感谢海岸带研究所的栗云召师兄,包淑梅师姐,姚荣同学{^1^陈挣师妹在日常工作和生活中对我的帮助和照顾,感谢研究所的谭杨老师和陈秋红老师在实验过程中提供的指一直都在鼓励我和关也我的父母导,感谢烟台大学的同学在实验中的帮助,最后谢谢,你们就是我前进道路上的动力。本论文由国家自然基金(山东荣成天鸦湖鸟类数量及鸟粪分解对湖水N、P变化及沉水植物大叶藻生长的影响分析与模拟:31370474),中国科学院重点部署项目(人工填海、造岛i对海岸水动力的影响机制与数值模拟)和国家重点基础研巧发展计划(973计划)(围填海H角洲滨海湿地影响机理与生态03CB430405活动对大江大河修复:21)资助。37 攻读学位期间发表的学术论文.P的肖博文,姚荣刘华民刘玉虹内蒙古乌梁素海N,成文连,,,变化趋势研究,水资源与水工程%-学报20巧(1):4351.,,38

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