入湖河流廊道特性對滇池水質(zhì)的生態(tài)意義1

1、 入湖河流廊道特性對滇池水質(zhì)的生態(tài)意義 摘 要河流廊道是河流及湖泊的生態(tài)環(huán)境中很重要的一個部分，其生態(tài)特征是影響入流湖泊生態(tài)穩(wěn)定的一個重要方面，目前，對入湖河流廊道的生態(tài)意義研究已經(jīng)日趨成熟，本文將在這些研究的基礎(chǔ)上,以滇池的入湖河流廊道為例，研究滇池的入湖河流廊道對滇池水質(zhì)的意義。 2011年3-10月對昆明市晉寧縣東大河進行實地采樣分析，對滇池的入湖河流廊道特性進行了初步研究。結(jié)果表明： （1）3、4、5、6月份為枯水期，枯水期自然河道對cod、tn、tp和氨氮的平均去除率分別為17.1、15.6、14.2、16.2。人工河道對cod、tn、tp和氨氮的平均去除率分別為12.7、14.3、

2、13.9、12.2自然河道去除率要略高于人工河道。在枯水期，不同性質(zhì)的河道cod、tn、tp、氨氮的濃度和去除率都與水流速度表現(xiàn)出正相關(guān)。同時，兩種河道由于周圍生態(tài)環(huán)境的不同，cod、tn、tp和氨氮的平均濃度也不盡相同。當河道周圍為農(nóng)田或園地時，自然河道的cod、tn、tp和氨氮平均濃度均高于人工河道的濃度。當周圍為為鐵路或公路時，自然河道的cod、tn、tp和氨氮的平均濃度低于人工河道。 （2）進入7月進入豐水期，自然河道對cod、tn、tp和氨氮的平均去除率分別為36.1、45.6、48.2、43.2。人工河道對cod、tn、tp和氨氮的平均去除率分別為32.7、41.3、43.9、41

3、.2。結(jié)果表明，不同性質(zhì)的河道cod、tn、tp、氨氮的濃度和去除率都與水流速度表現(xiàn)出正相關(guān)。同時，兩種河道由于周圍生態(tài)環(huán)境的不同，cod、tn、tp和氨氮的平均濃度也不盡相同。當河道周圍為農(nóng)田或園地時，自然河道的cod、tn、tp和氨氮平均濃度均高于人工河道的濃度。當周圍為為鐵路或公路時，自然河道的cod、tn、tp和氨氮的平均濃度低于人工河道。 （3）使用抓泥兜分別采取9段人工河道、 9段自然河道底泥分析所含有機質(zhì)及全氮含量。結(jié)果表明有機質(zhì)含量自然河道人工河道，全氮含量為自然河道人工河道。關(guān)鍵詞：河流廊道，滇池水質(zhì)，人工河流廊道，自然河流廊道。abstractthe river corri

4、dor is a very important part of the ecological environment of rivers and lakes and its ecological characteristics is an important aspect of the ecological stability of the inflow lakes, at present, the ecological significance of the river corridor into the lake has become increasingly mature, this a

5、rticle willon the basis of these studies, the dianchi lake, the river corridor, for example, the significance of the river corridor study the dianchi lake dianchi lake water quality. field trips on the basis of the dianchi lake, the river corridor ecological characteristics, as well as the water qua

6、lity of dianchi lake survey, dianchi lake, the river corridor and the water quality of dianchi lake. dianchi lake water quality study, this paper a different into the lake, river corridor the dianchi of different content of chemical substances: chemical oxygen demand cod, total nitrogen content of t

7、n, total phosphorus content of tp and so on. and in-depth study on the ecological environment of each sampling point, and gives the real data, and using spss to handle discrete data mining of the river corridor in and out of lake and dianchi lake water quality. this article studies around the dianch

8、i lake, the river corridor planning approach, the water quality of the ecological environment of each survey, analysis of data to get results, then this relationship, given the the dianchi development of several recommendations, and noted that should pay attention to the problem in the process of im

9、proving the water quality of dianchi lake and the dianchi lake and flowing into the river corridor planning.analysis of the data processing results, the paper further pointed out that the choice of the rivers of dianchi lake, the proper planning of the artificial river corridor and the natural river

10、 corridor, and illustrate this planning approach, the dianchi lake eco-environmental development the trend is forecast with the content of the various pollution indicators.key words: river corridor, ecological planning, dianchi lake water quality , artificial river corridor , natural river corridor.

11、key words: river corridor, water quality of dianchi lake, artificial river corridor, natural river corridor目錄摘 要2abstract4第一章 引言71.1 研究背景71.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀81.3國外研究進展101.4研究意義11第二章 研究的技術(shù)路線和實驗方法122.1 研究地自然概況122.2 研究技術(shù)路線122.3實驗樣地的選擇132.4測試與分析方法142.4.1采樣方法142.4.2分析方法14第三章 研究結(jié)果與討論143.1 不同河道cod方差與去除率比較153.2 不同河道t

12、n方差與去除率比較183.3不同河道tp、氨氮方差分析與去除率比較223.4 不同河流廊道有機質(zhì)方差分析273.5 不同河流廊道下四種污染物質(zhì)比較303.6 河流廊道特性對入湖水質(zhì)的生態(tài)意義323.6.1 河流廊道的生態(tài)意義323.6.2 不同生態(tài)特性下河流廊道的選取333.7兩種河流廊道的進一步對比研究33結(jié) 果36參考文獻37引言 目前，河流退化已被公認是一個全球性的生態(tài)環(huán)境問題， 受到國際社會的普遍關(guān)注 隨著環(huán)境意識、 生態(tài)觀念的增強以及生活水平的提高，社會對修復(fù)嚴重受損的河流生態(tài)系統(tǒng)的要求越來越迫切 從一些發(fā)達國家的實踐來看，水利工程與生態(tài)緊密結(jié)合是未來重要的發(fā)展趨勢 我國的水利發(fā)展也

13、正從傳統(tǒng)的“ 工程水利” 走向“ 生態(tài)水利” 、 “ 環(huán)境水利” 的新階段 河流生態(tài)惡化嚴重影響了人類對河流的可持續(xù)利用，河流生態(tài)修復(fù)已成為水利工作的重要任務(wù)。1.1文獻綜述1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀河流廊道是指沿河流分布而不同于周圍基質(zhì)的植被帶,是一種寬帶廊道, 分布在河道兩側(cè),可包括河道邊緣、河漫灘、堤壩和部分高地。根據(jù)河流廊道及其溶解物原理、寬度原理、連接度原理，具有寬而濃密植被的河流廊道可控制來自景觀基底的溶解物質(zhì)，為兩岸內(nèi)部種提供足夠的生境和通道,并能更好地減少來自周圍景觀的各種溶解物污染，保證水質(zhì)。1.1.1國內(nèi)對自然河流廊道的研究進展近幾十年來，由于城市和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量的污水從陸地的

14、電源和非點源流入水體，造成水體污染和富營養(yǎng)化等問題。河流廊道由于具有緩沖能力，對染污有一定的截留作用。在農(nóng)田與河流之間起著一定的緩沖作用，河流廊道可以通過物理、化學(xué)、生物的過程，減弱進入地表和地下水的污染物毒性，低非點源污染的污染程度。自然河流廊道具有豐富的生物資源，尤其是根際微生物的旺盛活動，能截留大量的營養(yǎng)物質(zhì)，降解相當數(shù)量的有機污染物。并且過濾和消滅大部分有害微生物和寄生蟲。對于河流景觀的養(yǎng)分循環(huán)、過濾徑流污染物、防控洪水、提供魚和野生動物的棲息地及保持河流流量等發(fā)揮著重要的生態(tài)作用。其重要的生態(tài)功能包括傳輸物質(zhì)、凈化污染物以及作為動植物遷移、傳播的通道和水生、陸生動植物的棲息地。自然河

15、道中的河水向兩岸滲透，滋養(yǎng)著兩岸的植被。河道流域植被的繁榮可以有效地調(diào)節(jié)局域溫度、濕度、降雨等小氣候。比如，森林大量的蒸騰和持續(xù)的蒸發(fā)提高了林地上空的相對濕度。自然河道中有著豐富的濕地植物, 這些濕地植物是水體生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產(chǎn)者, 是物質(zhì)和能量循環(huán)的起點。同時，河道的基質(zhì)(底泥)不僅能為植物生長和微生物附著提供適宜條件, 自身還可以通過物理化學(xué)吸附、沉降絡(luò)合等作用有效去除污染物質(zhì)。自然河道對高能量的碳流也有較強的截留作用。由于交錯帶中生物量大，根際微生物活動強烈，徑流中所攜帶的有機物較多地在這種環(huán)境中被降解，尤其是水位波動造成的富氧和缺氧狀態(tài)的交替為微生物降解和氧氣的輸入創(chuàng)造良好的條

16、件。河流廊道主要通過過濾攔截、土壤吸附、植物吸收和促進氮的反硝化來去除過境的養(yǎng)分、農(nóng)藥和泥沙等污染物。自然河流廊道對氮磷的去除機制研究的也比較多。氮凈化機理主要有以下幾個方面：硝化作用、反硝化用、植物吸收、氮的固定、氨揮發(fā)等，其中最主要的方式是硝化作用。磷的凈化機制有：通過土壤和沉淀物的吸附、植物吸收、微生物吸收等，其中最主要的是在地表徑流中通過吸附在土壤顆粒和沉淀物上來實現(xiàn)的。隨著經(jīng)濟的發(fā)展河流緩沖帶已成為人們開發(fā)的一個熱點區(qū)域，在我國，人們對河流緩沖帶施加了諸多的活動，為了達到某種目的來改變生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，破壞了其生態(tài)系統(tǒng)的完整性，嚴重威脅生態(tài)系統(tǒng)的存續(xù)。人類活動導(dǎo)致河流產(chǎn)生四種物理變化，

17、即：（1）河流長度縮短；（2）淺灘和深灘消失；（3）沿河兩岸植被減少；（4）沿河的洪泛平原和濕地消失。在實踐方面，美國注重河流修復(fù)的尺度問題，提出了基于流域的“流域方法”,承認高地和下游區(qū)域之間，表面水和地下水之間存在聯(lián)系。美國基絲米河是在流域尺度下進行生態(tài)修復(fù)的成功實例?；z米河的渠道化及防洪堤切斷了河流間的歷史聯(lián)系，通過洪水重建基絲米河與文聯(lián)系，從而促進了流域中各生態(tài)系統(tǒng)之量和物種的交換?！迸c國外河流生態(tài)修復(fù)相比較，我國的河流生態(tài)修復(fù)存在許多差距，河流生態(tài)修復(fù)的研究與實踐多偏重于河流受污染水體的修復(fù)，注重水質(zhì)的改善，而不強調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)修復(fù)到原有的狀態(tài)。1.1.2國內(nèi)對人工河流廊道的研

18、究進展被人工固化的河流，一般都是采用砌石、混凝土護坡將整個河岸表面封閉起來，這樣便隔絕了土壤與水體時間的物質(zhì)交換，將整個水體與土壤之間的物質(zhì)、 營養(yǎng)關(guān)系被切斷， 河水成為被人為隔離于土壤之外的孤立系統(tǒng)。原先生長在岸坡上的生物不能繼續(xù)生存，生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈斷開，這樣的水體系統(tǒng)無力支撐復(fù)雜的生物群落。河流中以浮游生物為主體的結(jié)構(gòu)簡單的生物群落，對水體系統(tǒng)中物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化和輸出能力很弱， 無法抵消外部環(huán)境向河流中輸入的廢棄物，進而導(dǎo)致河水的質(zhì)量狀況惡化。人工河道由于缺乏植被根系滲入土層，容易受到泥沙侵蝕。國外學(xué)者smith 通過試驗認為,受植物根系作用影響,河岸沉積物抵抗侵蝕的能力是沒有植物根系作

19、用影響的2萬倍。另一方面，河道岸坡用混凝土澆砌后，岸坡的糙率減少了，河道中水流的流速增大，增強了對河床的沖刷，造成河床水土流失，流失的泥沙一部分背帶入大海，一部分會淤積到下游河道，是下游河道河床抬高，從而影響河道的行洪排澇能力。河流生態(tài)廊道具有比較顯著的生態(tài)意義，其主要的的生態(tài)功能在于它是生境、能量物質(zhì)和生物的主要傳輸通道，對城市空氣污染起著過濾的作用，對城市噪聲、細菌傳遞起著阻抑作用，它串聯(lián)著城市中散落的綠色斑塊，影響和制約著城市中生物種群動態(tài)、多樣性和生態(tài)過程。河流的生態(tài)過程，是由河流兩側(cè)植被區(qū)的寬度和長度所決定的。在河邊植被區(qū)的規(guī)模，雙方是能夠提供足夠的棲息地和通道兩岸內(nèi)部股票連續(xù)河岸植

20、被走廊，種喬木，灌木和草組成的復(fù)層結(jié)構(gòu)社會應(yīng)采取的組成植物形成的各種利基，提供良好的棲息地和繁殖場所，動物，微生物，環(huán)境的形成，有利于生物多樣性的形成和發(fā)展。水污染是河流退化的一個重要方面，我國在河流污染生態(tài)修復(fù)方面做的工作較多，進展快且效益顯著如對水質(zhì)的生物監(jiān)測和評價，我國已形成了整套評價方法， 包括指示種、 優(yōu)勢種、 多樣性指數(shù)以及評價模型等，近些年來， 我國對河流生態(tài)日益重視， 提出了生態(tài)環(huán)境用水的概念， 開始關(guān)注維持河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)基流。河道是城市生命有機體的重要組成部分，使城市居民與認為活動的綜合結(jié)果，城市河流的治理應(yīng)從城市高度與流域范圍進行思考、規(guī)劃、設(shè)計、實施。城市河流的修復(fù)則

21、應(yīng)以控源為主，生態(tài)修復(fù)要以自然修復(fù)為主。 （1）綜合規(guī)劃，合理布局 首先，城市規(guī)劃與社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)應(yīng)合理布局；實行控源，改善城市河流水質(zhì)，生態(tài)修復(fù)，景觀重建，進行長效管理最終達到城市河流功能的恢復(fù)。 （2）確定近期與遠期目標 城市河流治理與修復(fù)應(yīng)當統(tǒng)一規(guī)劃，分期實施。對于污染嚴重的河流，目標制定可分為近期與遠期。這樣有利于治理信心的建立與資金的投入。 近期目標為：解決河水的黑臭問題，提高河水透明度，改善水體水質(zhì)，建設(shè)生態(tài)堤岸，改善河區(qū)生態(tài)景觀。 長遠目標為：水質(zhì)潔凈優(yōu)良；生態(tài)系統(tǒng)良性；河流防洪安全；景觀文化永續(xù)。 （3）目標制定的依據(jù) 水生生態(tài)保護與修復(fù)的目標可依據(jù)河流目前的狀況確定。對自然環(huán)境

22、良好的河流，應(yīng)以與河流密切相關(guān)的指標優(yōu)先如：固有物種、一旦破壞很難恢復(fù)的物種、生態(tài)機能高，影響生物多樣性的物種等；對污染嚴重的河流，則采用類比的方法確定目標如：過去清潔時期河流的指標、鄰近地區(qū)污染較輕河流的指標以及同一條河流上下游污染較輕段的指標。歸納起來，我國生態(tài)河流所面臨的主要環(huán)境問題有： （1）水質(zhì)污染嚴重，cod、氨氮、總氮、總磷等超標嚴重； （2）水體溶解氧低下，部分區(qū)域已經(jīng)處于厭氧狀態(tài)，河流自凈能力喪失； （3）堤岸硬質(zhì)化，城市河流面積減少； （4）河流生態(tài)退化甚至遭到破壞，生物多樣性減少； （5）河道透明度下降，河流景觀差。本文就是建立在這些河流生態(tài)功能漸變的基礎(chǔ)之上，針對滇池入

23、湖河流廊道的特性，進行研究分析和考察探究的。1.2國外對河流廊道研究進展“河流生態(tài)修復(fù)”相關(guān)理論最早起源于歐美。城市河流治理的原始方法是采用漿砌石料構(gòu)筑防護河堤，在解決防洪問題的同時，它破壞了河流水文原貌、動植物生存環(huán)境和水體自凈能力。歷史上，德國萊茵河曾發(fā)生兩次大洪水，英國泰晤士河曾一度被嚴重污染，它們都直接或間接地與河流護岸方式有關(guān)，是水陸生態(tài)系統(tǒng)間物質(zhì)和能量交換過程受阻的惡果隨著人們生活水平的提高和對生態(tài)環(huán)境破壞的反省，人們對受損河流生態(tài)治理有了新的認識。一些發(fā)達國家對河流的管理強調(diào)化學(xué)、物理、生物過程的協(xié)調(diào)管理，主要圍繞河流的污染控制；修建水利工程時,采取河流保護措施；采用近自然法設(shè)計

24、河道3個方面展開。在我國，河流廊道的研究主要集中在過濾污染物、保護水質(zhì)的生態(tài)功能上。近年來, 我國對河流廊道日益重視，建成了水質(zhì)評估監(jiān)測體系，形成了整套的評價方法，除了關(guān)注河流廊道控制非點源污染的功能外, 也已經(jīng)開始關(guān)注維持河流廊道生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)基礎(chǔ)。 1938 年德國 seifert 學(xué)者最早提出近自然河溪治理的概念1962 年 h. t. odum 提出將生態(tài)系統(tǒng)自組織行為（self-organizing activities）運用到工程之中。他提出“生態(tài)工程”（ecological engineering）一詞，旨在促進生態(tài)學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合。schlueter(1971)認為 “近自然治

25、理”（near nature control）在滿足人類對河流利用的要求同時，又要維護或創(chuàng)造河流的生態(tài)多樣性。bidner（1983）提出河道整治首先要考慮河道的水利學(xué)特性、地貌學(xué)特點與河流的自然狀況，并將之作為衡量河道整治與人為活動干預(yù)程度的標準。holzmann（1985）認為河流整治要注重工程治理與周圍自然景觀的和諧性。hohmann（1992）從維護河流生態(tài)系平衡的觀點出發(fā)，認為河流生態(tài)治理要維持河流生態(tài)環(huán)境多樣性、物種多樣性及其河流生態(tài)系統(tǒng)平衡。美國生態(tài)學(xué)者 william j. mitsch（1989）進一步提出“生態(tài)工程”（ecologicalengineering）的概念，強調(diào)

26、生態(tài)修復(fù)要以“自我設(shè)計”能力為基礎(chǔ)，最終達到人為環(huán)境與自然環(huán)境間統(tǒng)一與協(xié)調(diào)。mander還發(fā)現(xiàn)森林中圓木的運輸量與n、p在河道緩沖帶中的滯留相關(guān)性極強，其相關(guān)系數(shù)分別達到0.199和0.1997，這表明林地中植被的數(shù)量及其郁閉度大小對緩沖帶的功能影響極大。peterjohn和correll認為河流廊道可滯留89%的n和80%的p。由此可見，廊道去除非點源污染的有效性受許多因素的影響，包括緩沖帶的大小尺度，帶內(nèi)植物的組成、土地利用情況、土壤類型、地貌、水文、微氣候和其他農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特性。近年來，隨著生態(tài)學(xué)理論的迅速發(fā)展，一門新興的交叉學(xué)科環(huán)境水力學(xué)產(chǎn)生(我國學(xué)者董哲仁等稱之為“生態(tài)水工學(xué)” e

27、cological-hydraulic engineering，簡稱為eco-hydraulic engineering)，主要借助物理因素（水動力學(xué)、泥沙輸移和地形條件）、化學(xué)因素（保守與非保守物質(zhì)的傳輸、反應(yīng)動力學(xué)和水質(zhì)）和生物因素（生態(tài)學(xué)）作為一個系統(tǒng)來進行研究。1994 年，在挪威第一次召開了題為 habitathydraulics的專題研討會，1996 年，在加拿大召開了第二次 ecohydraulics 專題研討會，旨在用水力學(xué)的觀點探究河流流動與生物生存環(huán)境之間的關(guān)系，以解析河流生態(tài)體系的科學(xué)，通過對物理、化學(xué)、生態(tài)過程的觀測、描述、統(tǒng)計分析來定性、定量地描述河流生系統(tǒng)的修復(fù)過程

28、 雖然該學(xué)科還處于探索和發(fā)展中，不久將來 “環(huán)境水力學(xué)”在以既能防洪，又適于生物棲息為目的的生態(tài)河流建設(shè)中，必將發(fā)揮巨大的作用。1.3研究意義滇池流域?qū)儆谒Y源貧乏地區(qū),且水資源年內(nèi)分布不均、年際變化較大,還存在著連續(xù)豐水和連續(xù)枯水的長周期變化。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,目前流域內(nèi)供水量高達8.13億m3,而多年平均水資源量僅9.7億m3,扣除多年平均蒸發(fā)量4.4億m3,實有水資源量僅5.3億m3,供水嚴重不足。 滇池流域的農(nóng)用地、園地等產(chǎn)生大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素和農(nóng)藥等有毒物質(zhì),這些物質(zhì)并不能全部為作物所吸收,其土壤中殘余將有部分會受降雨地表徑流及土壤滲漏水的作用進入河道,

29、進而進入滇池水體。自然河流廊道中豐富的生物資源，尤其是根際微生物的旺盛活動，能截留大量的營養(yǎng)物質(zhì)，降解相當數(shù)量的有機污染物。并過濾和消滅大部分有害微生物和寄生蟲，自然河流廊道還具有物理和化學(xué)的其他的凈化功能，其復(fù)合效應(yīng)是使進入水體的污染物大為減少。同時，自然河道中有著豐富的濕地植物, 這些濕地植物是水體生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產(chǎn)者, 是物質(zhì)和能量循環(huán)的起點。同時，河道的基質(zhì)(底泥)不僅能為植物生長和微生物附著提供適宜條件, 自身還可以通過物理化學(xué)吸附、沉降絡(luò)合等作用有效去除污染物質(zhì)。被人工固化的河流，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)，生物種類減少，不能有效的去除流入河流中的污染物、泥沙。 另一方面，研究河流

30、生態(tài)修復(fù)和河流廊道特性，對于解決當前滇池污染問題也有重要作用。由于自然河道由于保留了自然地土質(zhì)，有利于植被的生長，植被根系有助于底部微生物活動從而也使得自然河道有機質(zhì)含量高于人工河道。由于農(nóng)業(yè)污染日益嚴重，周圍使用農(nóng)藥日益增多，農(nóng)藥殘留物隨著地表徑流進入河道造成水質(zhì)污染。為了防止大量的農(nóng)藥殘留等隨地表徑流進入河流，最終進入湖泊影響湖泊水質(zhì)，必須在有農(nóng)田和農(nóng)業(yè)發(fā)展旺盛的地區(qū)采用人工河流廊道，但是對于城市市區(qū)內(nèi)部，沒有農(nóng)田的地方，比較適合采用自然河流，這樣便于保留自然生態(tài)。本文選取了昆明市晉寧縣內(nèi)東大河為研究對象，東大河是入滇的36條主要河道之一。流域內(nèi)分布大量農(nóng)田、園地，產(chǎn)生大量有機物質(zhì)以及農(nóng)藥

31、殘留物隨地表徑流進入河道中，對流域內(nèi)不同性質(zhì)的河道進行對比性研究能夠更好的從源頭控制水質(zhì)污染，從而達到保護滇池水質(zhì)的目的。通過綜合研究河道結(jié)構(gòu)、功能特征為滇池流域河流廊道的保護、治理、重建提供理論依據(jù)。研究廊道是解決非點源污染的需要。2研究的技術(shù)路線和試驗方法2.1 研究地自然概況研究地位于昆明市晉寧縣內(nèi)，是入滇36條主要河道之一，屬低緯度高原山地季風氣候。全年降水量在時間分布上，明顯地分為干、濕兩季。610月為雨季，降水量占全年的85%左右；11月至次年4月為干季，降水量僅占全年的15%左右。昆明市晉寧縣東大河全長17.13公里，源頭為昆陽鎮(zhèn)雙龍水庫分水閘，流經(jīng)昌家營，烏龍、儲英、旺興等11

32、個村委。東大河河寬2m，河岸坡度約為3040。為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉的需要，部分河段被人工用水泥修葺，岸坡長有大量紫荊澤蘭。同時東大河也保留了部分自然河道，自然河道岸坡土質(zhì)裸露，長有蘆葦。流域內(nèi)分布大量農(nóng)田、園地。河道在枯水期主要依靠上游雙龍水庫開閘放水，以滿足附近農(nóng)田、園地的灌溉。當雨季來臨，依靠雨水補給滿足灌溉需要。 2.2 研究技術(shù)路線 本文通過對昆明市晉寧縣內(nèi)東大河流域的自然河流廊道和人工河流廊道分別進行野外環(huán)境調(diào)查和水質(zhì)監(jiān)測，然后根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果以及水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行兩種河道差異性對比分析。入湖河流廊道特性對滇池水質(zhì)的生態(tài)意義人工河流廊道自然河流廊道自 然 河 流 廊 道 野 外 環(huán) 境

33、調(diào) 查水 質(zhì) 監(jiān) 測人 工 河 流 廊 道 野 外 環(huán) 境 調(diào) 查水 質(zhì) 監(jiān) 測差異性分析對比性分析2.3材料與方法 2.3.1采樣方法2.3.1.1水樣采集。2011年3月10月以昆明市晉寧縣內(nèi)的雙龍水庫為源頭，在東大河不同的河段進行水樣采集。時間為每隔30天采集一次水樣。分別選取人工與自然河道各9段。每次采樣于固定河道段的起始端、中段和末端。其中以每段河道中100m處為中點采集的水樣cod、tn、tp和氨氮的濃度為每段河道平均濃度。依據(jù)河流廊道對去除污染物的有效性與受許多因素相關(guān)，包括河流廊道的大小尺度，帶內(nèi)植物的組成、土壤類型、地貌、水文、微氣候和其它農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特性等。本文依據(jù)周圍農(nóng)

34、業(yè)生態(tài)環(huán)境不同，根據(jù)河流流經(jīng)農(nóng)田、園地、公路、鐵路，分別選取位于農(nóng)田旁的自然河段、人工河段各三段；位于園地旁的自然河段、人工河段個三段；位于公路或鐵路旁的自然河段與人工河段各三段為重復(fù)實驗。表1河段采樣點河段 周圍環(huán)境 自然河道 人工河道1 農(nóng)田 農(nóng)田2 農(nóng)田 農(nóng)田 3 農(nóng)田 農(nóng)田456789 公路 公路 公路園地園地園地 鐵路 鐵路 公路 園地 園地 園地 2.3.1.2底泥采集。每隔60天，位于相同河道段中間100m處，抓泥兜下沉采集底泥。2.3.2實驗方法2.3.2.1水質(zhì)監(jiān)測水質(zhì)監(jiān)測指標主要為總氮、氨氮、總磷和 cod。各指標按照國家標準進行分析測定?？偟捎眠^硫酸鉀消解紫外分光光度法

35、測定,氨氮采用納氏試劑比色法測定, 總磷采用鉬酸銨分光光度法測定, cod采用重鉻酸鉀法測定。測定時, 按照國家標準的試驗方法先做標準曲線, 當標準曲線的 r20199時才對樣品進行測定, 每個水樣進行 3次重復(fù)測定, 并對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析。并且使用mgg/kl型流速計測定水流速度。2.3.2.2土壤有機質(zhì)及全氮的測定土壤有機質(zhì)的測定，采用重鉻酸鉀發(fā)測定土壤有機質(zhì)。土壤全氮測定，采用凱氏定氮法。 3結(jié)果與討論3.1自然河道、人工河道生長植物對比 通過野外調(diào)查，兩種河道生長的濕地植物種類大致相同，但是人工河道中水生植物種類遠低于自然河道中水生植物的種類。而自然河道岸坡由于自然土質(zhì)裸露，能夠生

36、長蘆葦。人工河道由于兩側(cè)被水泥修葺，雖留有縫隙，但其植物生長必備的物質(zhì)能量來源被阻斷，只能生長外來入侵物種且較為容易生長的紫莖澤蘭（crofton weed）。 表2不同河道生長植物 自然河道 人工河道 芨芨草 （achnatherum beauv） 芨芨草（achnatherum beauv） 水蓼 （polygonum hydrop） 黑藻（hydrilla verticillata (linn. f.) royl）澤瀉 （alisma gramineum lej.） 篦齒眼子菜（potamogeton） 金魚藻（ceratophyllaceae） 狐尾藻myriophyllum l.）篦

37、齒眼子菜（potamogeto） 金魚藻 （ceratophyllaceae） 苴草（herbaludwigieprostratae） 紫莖澤蘭（crofton weed）狐尾藻（myriophyllum l.）黑藻（hydrilla verticillata (linn. f.) royl）水芹（oenanthe clecumbens）蘆葦（phragmites communis trin）紫莖澤蘭（crofton weed） 3.1 不同河道cod方差與去除率比較 用spss對數(shù)據(jù)進行方差分析，自然河道、人工河道的cod數(shù)據(jù)均值及標準差如下表：表2 cod濃度方差數(shù)據(jù)分析河道類型 n 均值

38、 標準差 均值標準誤差cod1(自然河道) 8 74.0883 16.9944 4.9059cod2（人工河道）8 73.6667 25.0974 7.2445cod3（均值） 8 72.8333 21.4511 6.1924 表中，cod1表示自然河道中cod的平均濃度，cod2表示人工河道中cod的平均濃度，cod3表示自然河道和人工河道的cod濃度均值。表3不同生態(tài)環(huán)境下的不同河段cod平均含量河道 a 農(nóng)田 b 公路或鐵路 c園地自然河道 75.89232mg/l 70.2320 mg/l 74.25362mg/l人工河道 73.56982 mg/l 72.8521mg/l 71.22

39、02mg/l從表中，可以看出自然河道cod含量略高于人工河道，而且其標準差和均值的標準誤差的計算結(jié)果均低于人工河道。針對cod的含量檢測結(jié)果和其生態(tài)意義，從水樣點的方差分析表中，可以得到如下結(jié)論：自然河道的平均cod含量略高于人工河道。本實驗中，標準差反映出不同河流廊道的穩(wěn)定性。從自然河道的平均cod含量為74.083mg/l，標準誤差16.9944%，而人工河道的cod平均含量為平均標準誤差為25.0974%，反映出在自然河道的穩(wěn)定性高于人工河道。均值的標準誤差里，自然河道的均值標準誤差為4.90587%，而人工河道的均值標準誤差為6.1924%，很明顯，自然河道對于降雨量的敏感程度大于人工

40、河道。通過實際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，自然河道在3、4、5、6月份降雨量較少的季節(jié)里，cod的含量明顯過高，主要因為自然河道在枯水季節(jié)水流速度較慢有關(guān)，平均僅為0.3ms。在降水量比較多的月份即 7、8、9月隨著河水流量增大，流速加快平均為1ms。此外，cod含量與周圍環(huán)境密切相關(guān)，當周圍存在農(nóng)田、園地時自然河道cod平均含量明顯高于同樣環(huán)境下的人工河道，這主要由于農(nóng)田、園地大量使用農(nóng)藥以后，農(nóng)藥殘留物隨著地表徑流進入河道，由于人工河道岸坡經(jīng)過水泥修葺，能夠阻止一定量的農(nóng)藥殘留物進入河道。而當周圍為公路或者鐵路時，自然河道cod含量明顯低于人工河道cod含量。對于水質(zhì)指標的檢測，不僅僅從河道的cod含量來分

41、析，還要根據(jù)不同季節(jié)下不同河道的去除率角度分析，去除率是反映一個河道對一種污染物含量的凈化程度，去除率高，則表示在該環(huán)境下，河道的凈化效果明顯，適合于采用這種河道，相反，則不宜采用該種河道。針對于自然河道和人工河道凈化率，本文做出了自然河道和人工河道在不同月份cod去除率的趨勢以及不同河段cod去除率趨勢圖。圖1 不同河段cod去除率比較圖圖2 不同時間段下cod去除率對比圖通過該cod去除率折線圖，可以明顯的看出，在不同的月份，不同的河流廊道對cod的凈化效果不同，甚至相差甚遠，例如，在降水量較少的季節(jié)，即：3、4、5、6月份的時候，自然河道對cod的去除率較小，但是仍然高于人工河道，隨著8

42、月份降水量的增多，自然河道cod的相對去除率會有所降低，仍然高于人工河道。通過調(diào)查，自然河道中長有大量水生植物主要包括：芨芨草（achnatherum beauv）、水芹（oenanthe clecumbens）、澤瀉（alisma gramineum lej.）、金魚藻（ceratophyllaceae）、篦齒眼子菜（potamogeton）、黑藻（hydrilla verticillata (linn. f.) royl）、水蓼（polygonum hydropiper）等。這主要因為隨著氣溫升高，降水量增加，濕地植物生長季節(jié)到來，對水質(zhì)凈化起到了促進作用。3.2 不同河道tn方差與去除率

43、比較 根據(jù)本章上一節(jié)對cod指標的分析方法，本節(jié)將對tn含量進行方差分析與去除率測定。水中各種形態(tài)無機和有機氮的總量。包括no3-、no2-和nh4+等無機氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機胺等有機氮，以每升水含氮毫克數(shù)計算。常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。：河道類型 n 均值 標準差 均值標準誤差tn1（自然河道）9 1.8820 1.19122 0.35917 tn2 (人工河道) 9 1.87272 1.195408 0.36042 tn3(均值) 9 1.82782 1.256500 0.3788 表四 tn含量方差分析表從上表中得出，在 tn1和tn2的對比中，我們可以看到，在一般情況下

44、，兩種河道中總氮的含量相差不大，分別為1.8820mg/l, 1.872727mg/l。這表明，對于不同季節(jié)而言，不論降水量有什么差異，兩種河道中tn的含量相差不大，兩種河道中tn的含量以及不同月份tn含量的相對誤差相差比較小。在自然河道中，tn含量在測定的每個月中，標準差僅為1.19122%，證明自然河道在雨水繁多的季節(jié)和雨水缺乏的季節(jié)中，水中的tn值沒有較大的變化，人工河道的變動幅度要比自然河道稍高。河 性道質(zhì) 河道周圍環(huán)境 a農(nóng)田 b公路或鐵路 c園地自然河道（高）2.02136mg/l1.85895 mg/l1.99562mg/l人工河道1.92569 mg/l1.88652 mg/l

45、1.95236 mg/l表五：不同生態(tài)環(huán)境下tn平均含量自然河道tn含量要略高于人工河道tn含量，但其相差并不大。根據(jù)河道周圍環(huán)境，周圍為農(nóng)田、園地的自然河道tn含量率高于相同環(huán)境下的人工河道。附近為公路或者鐵路的自然河道tn含量與相同環(huán)境下的人工河道基本相同。利用spss處理原始測量數(shù)據(jù)后，根據(jù)起始端和末端的差值與起始端的含量值比得到的tn的去除率。為了更清晰的表示兩種河道不同生態(tài)環(huán)境下去除率差異。圖3：不同河道tn去除率折線圖圖4不同月份下tn去除率趨勢圖圖3中，橫坐標表示河段，從第一條河段開始取樣，到第9條河段，可以看出在第8段河道時，去除率最大。圖4中，以藍色曲線表示自然河道去除率，綠

46、色曲線表示人工河道去除率。通過該圖可以看出，在9月份的時候，tn的去除率都達到最大值，達到48%。從自然河道和人工河道的生態(tài)特征來進行分析，一是隨著水流速度加快，水中溶解氧增加在水體微環(huán)境中發(fā)生了短程硝化厭氧氨氧化過程 氮轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氮逸出水體。由于自然河道兩岸為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，生長較多植被以蘆葦為主對于穩(wěn)固河岸、凈化水質(zhì)起到了重要的作用。二是自然河道中生長有大量的芨芨草（achnatherum beauv）、水芹（oenanthe clecumbens）、澤瀉（alisma gramineum lej.）、金魚藻（ceratophyllaceae）、篦齒眼子菜（potamogeton）、黑藻（hyd

47、rilla verticillata (linn. f.) royl）、水蓼（polygonum hydropiper）等水生植物，它們對與水質(zhì)的凈化起到了關(guān)鍵的作用，所以自然河道去除率要高于人工河道。3.3不同河道tp方差分析與去除率比較在天然水和廢水中，磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分為正磷酸鹽，縮合磷酸鹽（焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和多磷酸鹽）和有機結(jié)合的磷酸鹽，它們存在于溶液中，腐殖質(zhì)粒子中或水生生物中。 天然水中磷酸鹽含量較微?；省⒁睙?、合成洗滌劑等行業(yè)的工業(yè)廢水及生水污水中常含有較大量磷。磷是生物生長的必需的元素之一。但水體中磷含量高（超過0.2mg/l）可造成藻類的過量繁殖，直至

48、數(shù)量上達到有害的程度（稱為富營養(yǎng)化），造成湖泊、河流透明度降低，水質(zhì)變壞。對相關(guān)數(shù)據(jù)進行方差分析， 河道類型 n 均值 標準差 均值標準誤差tp1（自然河道） 9 32.91502 1.830599 3.351tp2(人工河道) 9 32.68673 1.90998 3.648tp3(均值) 9 32.816100 1.746400 3.050表五 tp含量方差分析表試驗中，根據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境，測得在各種不同的生態(tài)環(huán)境下tp含量的平均值如下河 性道質(zhì) 河道周圍環(huán)境 a農(nóng)田 b公路或鐵路 c園地自然河道34.2005mg/l31.2398 mg/l33.8912mg/l人工河道33.5641 m

49、g/l32.1965 mg/l32.9768 mg/l表6：不同生態(tài)環(huán)境下tp含量平均值類似于tn，tp的方差波動呈現(xiàn)出同樣的形勢：自然河道總磷含量為32.915024mg/l，人工河道tp含量為32.696734mg/l，自然河道的tp含量高于人工河道。但是，與tn不同的是，自然河道的標準差低于人工河道，也就是說，人工河流受月份降水量等因素的影響程度大于自然河道。說明在人工河道較為不穩(wěn)定，在枯水季對污染物的濃度較高，容易沉積于河道中，自然河道自身具有一定的自凈能力，而人工河道自凈能力較弱。tp的去除率也是在河流廊道生態(tài)研究中的一個重要指標，如下tp去除率趨勢圖圖5：不同河流廊道對tp去除率圖

50、6 不同月份tp去除率比較圖從該圖中，可以看出，人工河流廊道對tp的去除率明顯小于自然河流廊道。隨著降雨量的增多，溶解氧含量增加，兩種河流對tp的去除率都有所上升，但是，自然河流廊道的去除率仍然略高于人工河流廊道。3.4不同河道氨氮方差分析與去除率比較根據(jù)不同環(huán)境下氨氮含量的平均值，做出方差分析表如下：河段 n 均值 標準差 均值標準誤差氨氮1（自然河道） 9 1.24182 1.14966 1.322氨氮2（人工河道） 9 1.22264 1.14124 1.302 氨氮3(均值) 9 1.28022 1.04696 1.096表7氨氮含量方差分析河 性道質(zhì) 河道周圍環(huán)境 a農(nóng)田 b公路或鐵

51、路 c園地自然河道（高）1.32659mg/l1.11595mg/l1.38956mg/l人工河道1.23165 mg/l1.20236 mg/l1.25525 mg/l表8不同生態(tài)環(huán)境氨氮平均含量圖7：不同河段氨氮去除率分析圖同樣，為了表示不同河道在不同月份里，氨氮的去除率分析，做出如下分析圖表：圖8不同月份氨氮去除率在枯水季，氨氮去除率較低，表明體溶解氧較低低， 氨氮難以氧化形成硝態(tài)氮相關(guān)。高濃度溶解氧條件下有利于去除氨氮一般而言，自然河道有植被等天然“除塵機”，對一些常見的影響水質(zhì)的污染物有很好的凈化效果，例如tp，氨氮等，本文的研究結(jié)果恰好論證了這一點。從另外一方面講，由于自然河道靠近

52、農(nóng)田等，農(nóng)藥等有機污染物會隨著地表徑流進入到自然河道，而人工河道由于河流兩旁修葺的護岸，阻礙了地表徑流的農(nóng)藥滲入，使得在雨季雨量充足的時候，人工河流廊道中農(nóng)藥的含量少于自然河流廊道，或者說，tn 、tp，氨氮等污染物含量低于自然河流廊道。雨季過后，自然河流廊道中植被和微生物的凈化會降低這些物質(zhì)的含量，但是，人工河流廊道缺乏植被微生物等，凈化效果不理想。因為，人工河流廊道的季節(jié)敏感程度低于自然河流廊道。通過這四種污染物質(zhì)在水中的含量測定數(shù)據(jù)分析可以看出，自然河道和人工河道的生態(tài)意義，就在于對這四種物質(zhì)的不同去除效果和含量影響。因此，正確選取河流廊道是對入湖河流水質(zhì)影響的一個重要因素3.4 不同河

53、流廊道有機質(zhì)方差分析參照本文水質(zhì)四個指標的研究方法，對有機質(zhì)的含量做出類似研究。選取相同的采樣地點，采取河流底部淤泥，測定含有的有機質(zhì)含量。 從這些測定數(shù)據(jù)來看，無論是自然河道，還是人工河道，其有機質(zhì)含量均偏高，對其進行方差處理如下：河段 n 均值 標準差 均值標準誤差有機質(zhì)1（自然河道）9 225.692 0.95635 0.98666有機質(zhì)2（人工河道）9 223.5445 0.86222 0.933652有機質(zhì)3（平均值） 9 224.5665 0.913353 0.98335 表9 有機質(zhì)含量方差分析通過該方差分析結(jié)果，我們可以看出，對于河流底部的有機質(zhì)平均含量，自然河流的平均值要高于人工河