本书以华北平原最大的草型浅水湖泊白洋淀为研究对象。根据生态系统演替的基本理论，通过长期对白洋淀生态系统的定位监测、模拟实验和工程实践，以水生植物群落组成结构变化为切入点，识别了白洋淀沼泽化的演替规律；从物理过程、化学过程、生物过程入手，阐明了沼泽化的驱动机制；结合水文连通、水生植物多目标配置、台田格局优化等方法，构建了延缓沼泽化过程的调控模式。
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目录
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1 绪论 1
1.1 草型浅水湖泊及其沼泽化问题 1
1.1.1 草型浅水湖泊的定义及主要特征 1
1.1.2 草型浅水湖泊的沼泽化问题 2
1.2 草型浅水湖泊沼泽化研究进展 5
1.2.1 概念界定 5
1.2.2 演替阶段 6
1.2.3 驱动机制 7
1.2.4 沼泽化研究中的“过程-格局”关系 19
1.2.5 调控手段 23
1.3 草型浅水湖泊沼泽化研究的关键科学问题 29
1.3.1 演替过程的阶段化 29
1.3.2 驱动机制的综合化 29
1.3.3 调控措施的针对性 29
2 白洋淀概况及其沼泽化问题 31
2.1 基本特征 31
2.1.1 地理位置 31
2.1.2 形态结构 32
2.1.3 水文特征 33
2.1.4 生态系统组成结构 33
2.1.5 淀内人类活动 36
2.1.6 当前主要生态环境问题 37
2.2 白洋淀的沼泽化问题 39
2.2.1 地质历史时期的“湖-沼”转化 39
2.2.2 淤积沿革 40
3 研究方法 42
3.1 演替规律的识别方法 42
3.1.1 理论基础 42
3.1.2 识别方法 44
3.2 驱动机制的揭示方法 49
3.2.1 白洋淀沼泽化的物理过程 49
3.2.2 白洋淀沼泽化的化学过程 57
3.2.3 白洋淀沼泽化的生物过程 63
3.3 沼泽化趋势的预测方法 76
3.4 调控模式的构建方法 77
3.4.1 台田区水质调查 77
3.4.2 台田结构数据采集 79
3.4.3 台田结构对水质影响的试验方法 79
3.4.4 “淀泊-水道”网络优化方法 82
4 白洋淀沼泽化演替规律 86
4.1 近三十年来景观格局变化 86
4.1.1 景观类型面积 86
4.1.2 景观格局指数 89
4.2 草型浅水湖泊的沼泽化演替模式 91
4.3 不同淀泊所处的沼泽化演替阶段 93
4.3.1 评价指标 93
4.3.2 阶段划分 98
5 白洋淀沼泽化的物理过程 101
5.1 水文特征 101
5.1.1 降雨量 101
5.1.2 入淀水量 102
5.1.3 水位、面积和容积 105
5.1.4 水量平衡 106
5.2 外源泥沙 108
5.3 淀内坡面侵蚀产沙过程模拟试验 109
5.3.1 侵蚀产沙过程模拟 110
5.3.2 降雨强度对产沙量的影响 112
5.3.3 径流量与产沙量的关系 114
5.4 土壤侵蚀空间模拟 115
5.5 淀底淤积特征分析及空间化 118
5.5.1 回归方程特性 118
5.5.2 淀底淤积现状 120
5.5.3 淤积特征变化 121
6 白洋淀沼泽化的化学过程 126
6.1 沼泽化过程中化学元素的循环转化 127
6.1.1 表层沉积物中的元素分布 127
6.1.2 沉积物的形态结构 129
6.1.3 沉积物柱状样中的生源要素 131
6.1.4 沉积物的其他特征 134
6.1.5 台田土壤中的化学沉积 145
6.1.6 台田土壤的反硝化作用 148
6.2 水生植物在营养盐周转中的作用 151
6.2.1 元素含量变化 151
6.2.2 元素持有量变化 154
6.2.3 元素周转特征 156
6.3 白洋淀富营养化和沼泽化的关系 159
6.3.1 白洋淀富营养化特征 159
6.3.2 淀泊尺度的“富-沼”关系 164
6.3.3 驱动因素和反馈关系 167
7 白洋淀台田格局及其对沼泽化的影响 169
7.1 台田格局在景观尺度上的变化特征 169
7.1.1 台田面积变化趋势 169
7.1.2 影响因素分析 175
7.2 台田对水生植物群落结构的影响 180
7.2.1 台田区水生植物的种类、生物量和丰富度 180
7.2.2 影响因素分析 183
7.2.3 台田沟渠内主要群落类型的划分 188
7.2.4 影响因素分析 193
7.2.5 台田芦苇产量及其残体累积量 195
7.3 台田结构和格局对水体富营养化的影响 197
7.3.1 台田沟渠水体的富营养化特征 197
7.3.2 台田结构指标和水体富营养化水平的关系 200
8 白洋淀水生植物的生长蔓延过程 205
8.1 优势水生植物对环境因子的响应 206
8.1.1 挺水植物对水位的响应 206
8.1.2 不同水位梯度上挺水植物的生长过程模拟 207
8.1.3 沉水植物对营养盐和光照条件的响应 210
8.1.4 不同环境梯度上沉水植物的生长过程模拟 211
8.2 优势水生植物对人类活动强度的响应 213
8.2.1 淀内人类活动的定量评价 213
8.2.2 水生植物对人类活动的响应 217
8.3 水生植物群落的小尺度空间分布格局 219
8.3.1 水生植物群落组成结构特征 220
8.3.2 水生植物群落在小尺度上的变化 224
8.3.3 空间格局定量分析 228
8.4 小尺度分布格局与环境因子的关系 241
8.4.1 物种多样性与环境因子的关系 241
8.4.2 群落分布与环境因子的关系 243
8.4.3 聚集强度与环境因子的关系 245
8.4.4 生物量与环境因子的关系 247
8.5 水生植物生物量控制值及其影响因素 251
8.5.1 样地分类及水生植物群落类型 251
8.5.2 主要群落类型生物量变化特征 252
8.5.3 优势物种生物量变化特征 257
8.5.4 水生植物生物量控制阈值确定 261
8.5.5 优势水生植物生物量的主要影响因子 265
9 白洋淀水生植物的分解累积规律 274
9.1 优势水生植物的分解规律 274
9.1.1 残体化学组成特征和样地水环境条件 275
9.1.2 残体分解速率和质量损失 276
9.1.3 植物种类和样地环境条件对残体分解的影响 278
9.1.4 优势水生植物分解过程的多元逐步回归 281
9.2 混合残体分解的交互作用 283
9.2.1 残体初始自身营养盐特性特征 283
9.2.2 植物种类和样地环境对混合型残体分解的影响 285
9.2.3 混合型分解中植物种类的相互作用特征 288
9.2.4 残体分解中碳、氮、磷含量的动态变化 295
9.3 芦苇根状茎在水体和土壤中的分解 297
9.3.1 芦苇根状茎在水体中的分解和营养盐释放 297
9.3.2 芦苇根状茎在土壤中的分解和营养盐释放 305
9.3.3 芦苇根状茎在水体和土壤中的分解对比及其影响因素 312
9.4 水生植物残体的生物累积 321
9.4.1 沉积物中水生植物残体生物量分布 322
9.4.2 台田格局对生物累积的影响 323
9.4.3 生物累积对淤积量的贡献 327
9.5 水生植物“分解-累积”过程的数学模型 328
9.5.1 生态系统模型概述 329
9.5.2 模型发展 329
9.5.3 主要模块 330
9.5.4 数据准备 337
9.5.5 模型校准 340
9.5.6 敏感性分析 342
9.6 模拟结果 344
9.6.1 白洋淀生物累积过程模拟 344
9.6.2 不同水位情景下水生植物残体累积量预测 347
9.7 模型评价 352
9.7.1 与同类模型的比较 352
9.7.2 主要影响因素 353
9.7.3 模型的改进方向 354
10 白洋淀沼泽化趋势预测与调控模式 355
10.1 不同发展情景下主要淀泊淤积升幅预测 355
10.1.1 发展情景 356
10.1.2 不同情景下主要淀泊的淤积升幅 357
10.2 不同水位情景和淤积情景下主要淀泊水深 360
10.2.1 补水情景 360
10.2.2 不同情景下主要淀泊的水深预测 362
10.3 基于淀泊网络结构优化的沼泽化调控模式 367
10.3.1 白洋淀网络结构概化 368
10.3.2 基于水文连通的网络优化模式 370
10.4 水生植物群落结构的多目标优化配置 373
10.4.1 基本原理 373
10.4.2 计算方法 373
10.4.3 配置结果 375
10.4.4 实际效果 376
10.5 台田格局优化调控水生植物蔓延 378
10.5.1 台田高度H的确定 379
10.5.2 台田长度L的确定 381
10.5.3 台田坡度α的确定 383
10.5.4 台田宽度D及台田沟渠上宽D1、下宽D2的确定 384
10.6 台田区水体营养盐削减 385
10.6.1 水文水动力调控净化效果 385
10.6.2 台田土壤净化潜水 387
10.6.3 利用台田区优势水生植物富集营养盐 389
主要参考文献 393
京公网安备 11010102004214号