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科研成果

1、人工湿地生态净化技术体系构建

 以芦苇和小叶章为湿地植物,炉渣、砾石和土壤为基质,构建不同植物与基质组合的潜流人工湿地系统,系统考察了人工湿地在不同运行参数条件下对稻田退水中N、P等污染物的净化能力与净化机制,提出了适合三江平原稻田退水处理的最优人工湿地设计与运行方案,为集约化水田开发区农业面源污染控制提供了新的技术途径。

2、基于面源污染控制和湿地保育的湿地与农田优化布局

 以人工湿地对水田退水的净化能力为依据,提出将三江平原退化湿地及低洼易涝地改造为水田退水处理区,收集并净化水田退水、补给湿地生态需水的水资源合理利用建议;以地表水环境质量标准Ⅳ类水为依据,估算了水田与所需净化湿地的面积比例为55:1,提出了基于面源污染控制和湿地保育的三江平原湿地与农田空间最优布局方案,对三江平原农业开发中合理利用水资源、强化湿地保育具有重要参考价值。

3、三江平原土地利用方式变化对露水凝结的影响

 首次提出了监测沼泽湿地及农田生态系统露水的研究方法(监测器的选择、露水样品收集器的研发及露水计算方法构建等);揭示了影响露水形成的因素。湿地开垦为旱田后,植物/作物茎叶表面凝结的露水量变化不明显,年露水量为10~15mm;水田作物茎叶上的年露水量为旱田、湿地的2~3倍。分析了湿地和农田系统露水的水质,阐明了露水的生态意义;应用氢氧稳定同位素技术辨析了露水的水汽来源,生长季约30%的水田露水来自于作物蒸腾的水汽冷凝和叶面吐水,约70%的水田露水来源于空气中的水汽和田面水蒸发后的水汽再凝结;湿地露水主要为地表积水蒸发后水汽的冷凝。

4、水田面源污染物输出机理与途径

 将15N稳定同位素示踪技术应用于水田面源污染研究,定量研究了三江平原水田面源污染物氮素的输出过程,揭示了水田氮素通过暴雨径流、人工排水和侧渗等途径输出的负荷及贡献;发现侧渗是三江平原水田面源污染物输出的重要途径,为水田面源污染负荷估算提供了新的依据。

5、湿地水环境过程及其效应

 研究了湿地地表-大气界面水分交换通量,指出沼泽湿地生长季蒸散发大于降水量,蒸散发是沼泽湿地水分损失的主要通道;非生长季大气降水是沼泽湿地生态用水的重要来源; 50年来三江平原冬春季气温上升明显,气温年较差减小,降水呈弱减少趋势;人类活动是导致三江平原地区径流减少的重要驱动力。