會仙濕地遊玩攻略
1. 會仙岩溶濕地水文特徵
5.2.1 水文觀測點布置
由於本研究區內沒有設專門水文觀測站,本次研究所用到的水文觀測數據,是通過臨時設置的站點獲取的。這些觀測站點主要有地表水觀測點、地下水觀測點、泉水觀測點、地表水水質觀測點、地下水水質觀測點。各觀測點類型、數目及分布見圖5.8;表5.4。
圖5.8 會仙濕地水文觀測點布置圖
表5.4 會仙岩溶濕地水文觀測點統計表
5.2.2 水位特徵
5.2.2.1 地表水水位特徵
(1)多峰多谷特徵明顯
總體上看,會仙岩溶濕地地表水水位在觀測期內多峰多谷特徵明顯。從圖5.10~圖5.13可以看出,每個觀測點在水文觀測期水位波動都比較頻繁,每次較大的集中降雨後一兩天,就會出現一次水位峰值,之後便迅速回落。每個觀測點的水位峰值均出現在2007年6月中旬,最低值出現在2007年的10月下旬。原因是2007年6月份是2007年內降雨的集中發生期,而10~12月份為2007年的乾旱期,其中,10月份將近一個月都未降雨(圖5.9),導致觀測點水位連續下降。觀測點C1(斗門總閘)、C2(古運河東支出口)、C3(莫家古運河)、C4(睦洞河出口)的最高水位分別為147.76m、147.52m、149.30m、147.60m;最低水位分別為146.44m、146.20m、148.10m、144.6m。
(2)水位變幅較大
地表水水位變幅較大,且不同觀測點水位變幅相差也較大。觀測點C1(陡門總閘)、C2(古運河東支出口)水位變幅相近,約為1.30m;觀測點C3(莫家古運河)位於古運河西支,水位變幅約1.20m;觀測點C4(睦洞河出口)水位變幅最大,為3.21m。
觀測點C3(莫家古運河)下游出口與會仙河相通,會仙河上游築有多座水壩,水位動態變化受人為控制影響很大,加上古運河淤堵現象嚴重,故水位變幅較小;觀測點C4(睦洞河出口)為濕地水體主要排泄口,加上與相思江連通,受其汛期洪水頂托作用影響,水位變幅較大。
(3)對降雨響應時間較短
通過圖5.9~圖5.13比較可以看出,濕地水位對降雨響應時間較短。一次大的集中性降雨後24h左右,地表水水位即可達到最大值。降雨停止後,水位即下降,降幅可達0.20m/d。
圖5.9 會仙濕地降雨量過程線
圖5.10 C1觀測點(陡門總閘)水位變化特徵圖
圖5.11 C2觀測點(古運河東支出口)水位變化特徵圖
圖5.12 C3觀測點(莫家古運河)水位變化特徵圖
圖5.13 C4觀測點(睦洞河出口)水位變化特徵圖
5.2.2.2 地下水水位特徵
(1)多峰多谷特徵較明顯
會仙岩溶濕地鬆散層地下水水位多峰多谷特徵較明顯。總體來看,1~3月份為平水期,地下水水位相對穩定;4~8月份進入雨季,地下水水位達到最高,受降雨頻率及強度影響波動較大;9~12月份地下水水位不斷降低,波動有所減少。從圖5.14可以看出,莫家民井2006年最低水位為150.55m,2007年最低水位為150.26m,均出現在每年的11月份。莫家地下水9~11月份水位一般保持在150.5~150.75m,2006年12月~2007年3月中旬水位則略有升高且動態變化較小,一般為150.7~151.10m;2007年3月中旬至8月份,地下水水位抬升及波動增大。從圖5.15可以看出,斗門民井地下水水位波動較莫家民井要大,這是因為斗門民井地下水與岩溶地下水有較密切聯系。據居民反映,斗門民井井底處有一近南北走向岩溶裂隙,岩溶地下水水量的頻繁變化直接影響到上覆鬆散層地下水水位變化。因此,研究區鬆散層地下水水位波動與下伏岩溶地下水有著緊密的聯系。豐水期降雨頻繁,岩溶地下水水量變化較大,導致鬆散層地下水水位的波動頻繁。
(2)地下水水位變幅不均
從表5.5及當地村民介紹分析得出,會仙岩溶濕地內年內地下水水位變幅在0.76~2.20m。其中,鬆散層地下水水位較低,水位變幅較小,在1.00~1.50m左右,如D1、D2、D4、D6、D9、D14、D15;裸露岩溶區或受岩溶地下水影響較大的覆蓋岩溶區的地下水位變幅一般較大,約為2.00m,如D3、D7、D8、D12、D13;另外,D5、D10、D11處地下水與岩溶地下水聯系也較密切,水位變幅較小,約為1.00m,原因可能是因為該區位於地下水集中徑流或排泄帶,地下水補給較充足。
圖5.14 觀測點D2(莫家民井)地下水水位動態特徵圖
圖5.15 觀測點D1(斗門民井)地下水水位動態特徵圖
表5.5 會仙岩溶濕地地下水水位年內變化統計表(單位:m)
續表
圖5.16和圖5.17為鬆散層地下水在洪水期及枯水期地下水等值線及三維圖,由該圖可以看出地下水的流向,也可以看出其流場受季節影響並不大。部分觀測點地下水與岩溶地下水聯系密切。因此,該圖反映的鬆散層地下水水位及流場的變化也受到了岩溶地下水的影響。
圖5.16 2007年洪水期鬆散層地下水位等值線及三維圖
圖中數據單位為m
圖5.17 2007年枯季鬆散層地下水位等值線圖及三維圖
圖中數據單位為m
(3)對降雨響應時間較短
會仙岩溶濕地內,與岩溶地下水聯系較為密切的地區,地下水位對降雨響應時間也較短。如2007年4月24日凌晨一點左右降雨58mm,10h 後觀測七星村民井水位上漲0.44m,由0.58m上升為0.14m,水質渾濁;12h後觀測斗門村民井水位上漲0.40m,由1.55m上升到1.15m,漲幅0.40m。據當地村民反映,七星民井及斗門民井地下水位一般在降雨後10~20 h後即達到峰值。這兩個觀測點地下水水位上升速度較快,主要是因為該井與岩溶裂隙連通,即孔隙水與岩溶水連通所致。由此可以看出,研究區在豐水期或有集中性的較強降雨時,岩溶地下水對鬆散層地下水的貢獻和影響還是比較大的。
5.2.2.3 水域分布
會仙岩溶濕地內水位的動態變化,直接影響其水域分布。研究區水位動態變化較大,導致濕地水域分布變化較大。圖5.18所示為2007年洪水期最高水位及枯水期最低水位時的會仙岩溶濕地水域分布圖。2007年,會仙岩溶濕地最大水域面積達到29.5km2,最小水域面積僅為3.8km2。另外,圖5.19~圖5.23為濕地洪水期與枯水期水情對比照片,更直觀地反映了研究區實際情況。從這些資料可以看出,會仙岩溶濕地對洪水的調蓄功能已經變得較弱。影響會仙岩溶濕地調蓄洪水能力的因素主要有:
圖5.18 會仙濕地洪水期、枯水期水域分布圖
圖5.19 睦洞七星村水情變化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
圖5.20 睦洞河源頭水情變化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
圖5.21 分水塘水情變化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
圖5.22 睦洞河出口水情變化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
圖5.23 渣塘底沼澤區水情變化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
(1)下墊面因素
研究區處於平原分水嶺上,中部略高於東、西部,導致水體沿東、西兩個方向分流,不易於水體的大量及長時間匯集,降低了濕地調蓄洪水的功能。
(2)河流發育
研究區內發育睦洞河,為濕地水體的主要排泄帶。此外,區內還築有相思埭古運河。古運河沿東西向貫穿整個濕地南部及。近代以來,運河西支由於日久失修,多被淤堵,其排水作用不大,但東支水力坡度較大,其排水能力依舊較強。除乾旱月份斷流外,常年有水從由古運河東支流出。
(3)人為破壞
多年來,當地居民為促進農業、養殖業發展,處處開荒,築堤圍塘,修建溝渠。濕地原有的具有較強蓄水能力的草根層、腐殖層被破壞,不僅調蓄功能進一步降低,其水文循環也遭到了破壞。
(4)岩溶發育
岩溶發育主要影響了濕地對地下水調蓄能力。岩溶發育可以使地下水在較短時間內迅速匯集,轉化成地下徑流排泄至地表或河道。
會仙岩溶濕地調蓄功能的破壞會導致濕地的衰退,保護濕地就必須要加強濕地的調蓄功能。建議從兩方面入手:首先要改變人為活動對其的影響,減少和控制人們對濕地進一步的破壞,並逐步修復以前對濕地所造成的破壞,例如退耕還草等;其次是通過修建水利工程來控制濕地水位及水域淹沒范圍。
5.2.3 流量特徵
5.2.3.1 地表水流量特徵
(1)水源補給以雨水補給為主
觀測點C2(古運河東支出口)、C4(睦洞河出口)分別為會仙岩溶濕地東、西兩向的總出口,其流量變化反映了其內部水量的變化。由圖5.24,圖5.25可以看出,研究區水源補給以雨水補給為主,在時程上雨水與流量有較好的對應關系,不同強度的降水都會引起河水流量不同程度的增大。
圖5.24 觀測點C2(古運河東支出口)流量與降雨過程
圖5.25 觀測點C4(睦洞河出口)流量與降雨過程
濕地水量盡管在平水和枯水期仍以地下水補給為主,但這部分水源佔次要地位,雨水補給為其水量的主要補給來源。
(2)對降雨響應時間較短
以雨水補給的河流水量對降雨響應時間都普遍較短。由圖5.24和圖5.25可以看出,會仙岩溶濕地河流對降雨響應時間范圍是1~3d。其中,觀測點C2流量與降雨對應關系最緊密,流量達到峰值的滯後時間僅為1d,觀測點C3則為2~3d。
觀測點C2為古運河東支出口,運河東支的集水區(獅子岩、馮家、黃毛一帶)面積較小且地勢相對較高,蓄洪能力較差,降雨後水量會很快集中排泄於古運河內,所以古運河流量往往在降雨24 h內會急劇增大;睦洞河發源於睦洞湖,為濕地主要蓄水區,由於蓄水作用影響,睦洞河流量變化往往相對滯後。
(3)徑流年內分配不均
徑流年內分配主要取決於補給水源。會仙岩溶濕地水源補給主要為雨水補給,導致其徑流年內分配不均。研究區徑流主要集中在5~7月份,佔全年徑流量70%。濕地降水主要集中在4~8月,佔全年降水量的80%。年內徑流分配與降水關系密切。
5.2.3.2 地下水流量特徵
(1)泉流量動態變化特徵
會仙岩溶濕地內的泉點可以分為三種類型:非岩溶泉、岩溶泉。其中,非岩溶泉出露於覆蓋岩溶區,岩溶泉出露於裸露岩溶區。研究區內泉點類型及枯水期流量見表5.6。由於研究區的泉點均位於濕地低窪沼澤區或水渠河流河床上,無法測得洪水期的流量。另外,泉點Q5、Q6及Q10作為補給水源,被當地居民圈圍起來用作養殖水塘,泉水流量也已無法測得。
表5.6 會仙岩溶濕地泉點流量統計表
由表5.6可以看出,在平水期及枯水期,研究區岩溶泉的流量均為零;非岩溶泉的流量較小且差別不大,均小於5.0L/s,且常年不幹,逢特乾旱年份,成為附近居民的主要水源。雖然對會仙岩溶濕地泉點流量未能進行全面和長期觀測,但通過對馮家東沼澤岩溶泉(Q4)進行觀測得出,枯水期其流量為零,豐水期其流量可達111.0 L/s。這說明研究區內岩溶泉點流量與大氣降雨關系密切,年內流量動態變化較大。
(2)伏流流量動態變化特徵
伏流發育於獅子岩一帶,流量動態變化較大,與大氣降雨關系密切。雨季時伏流出水流量較大,最高水位可高於洞底1.50~2.00m;平水期、枯水期流量一般較小,若連續數月不下雨,則會出現斷流,一年內斷流時間可達1~2月。2007年6月28日測得該伏流最大出水流量1500L/s,2006年10月27日與2007年12月5日兩次觀測到地下河斷流。
5.2.4 水質特徵
5.2.4.1 地表水水質特徵
(1)評價方法
本次地表水環境質量評價標准按《地表水環境質量標准》GB3838—2002對會仙岩溶濕地內地表水水質進行評價,依據地表水水域環境功能和保護目標,按功能高低依次劃分為五類:
Ⅰ類 主要適用於源頭水、國家自然保護區。
Ⅱ類 主要適用於集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等。
Ⅲ類 主要適用於集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、徊游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區。
Ⅳ類 主要適用於一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區。
Ⅴ類 主要適用於農業用水區及一般景觀要求水域。
地表水水質評價方法採用綜合污染指數法,公式如下:
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
式中:P為地表水綜合污染指數;Ci為某污染物的實測濃度,mg/L;Si為某污染物的地表水環境標准濃度,mg/L;n為水質評價因子的數量。
地表水綜合污染指數分級標准見表5.7。
表5.7 綜合污染指數分級標准表
根據地表水環境質量標准基本項目標准限值表1,評價因子選有pH值、COD、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛共12個。鑒於保護會仙岩溶濕地環境的目的,計算時地表水標准濃度按《地表水環境質量標准》(GB3838—2002)的Ⅲ類水體標准取值。
(2)評價結果
地表水取樣點共9個,評價結果見表5.8,取樣點分布及評價結果分區見圖5.26。
圖5.26 會仙岩溶濕地地表水水質分區圖
評價結果表明:該區9個觀測點,均未達到《地表水環境質量標准》(GB3838—2002)的Ⅲ類水體標准,屬輕度污染。水質超標因子主要是為總磷。大部分觀測點水質污染指數為0.5左右,略高於標准值0.4,屬輕污染范圍;督龍養殖場、睦洞河源頭個別月份水質綜合污染指數分別為0.84、0.97,屬中度污染;僅分水塘及七星碼頭個別月份地表水水質綜合污染指數大於1,屬重污染。從污染分區來看,研究區中度污染及重污染區多為受人為影響嚴重的地區。七星碼頭位於睦洞七星村居民區內,此處地表水受生活污水及生活垃圾污染嚴重;督龍養殖場為養殖塘,污染也較嚴重。
表5.8 會仙濕地地表水水質綜合污染指數表
綜合分析來看,會仙岩溶濕地內地表水不符合生活用水的標准,七星碼頭及督龍養殖場的水體不適合發展水產養殖業,只符合農業用水、一般工業用水、人體非直接接觸的娛樂用水及一般景觀的要求。
濕地地表水質與濕地生態系統密切相關,水質惡化會導致濕地水生生物種類及數量的較少。改善會仙岩溶濕地地表水水質可以從以下兩個方面進行:首先,禁止當地居民向水體內排放生活污水及農葯殘留物,傾倒生活垃圾;其次,控制人們大面積圍塘養魚,拆除圍塘堤堰,提高保護區居民及周邊地區居民保護水資源的環保意識。
5.2.4.2 地下水水質特徵
(1)評價方法
根據《地下水質量標准》GB/T14848—93將地下水質分為五級,依次為:
Ⅰ級(優良水)適用於各種用途。
Ⅱ級(良好水)適用於各種用途。
Ⅲ級(較好水)是以人體健康基準為依據,主要適用於集中式生活飲用水及工、農業用水。
Ⅳ級(較差水)以工、農業用水要求為依據,除適用於農業和部分工業用水外,適當處理後可作為生活飲用水。
Ⅴ級(極差水)不適用於飲用水,其他用水可根據使用目的選用。
地下水質量評價以地下水水質調查分析資料或水質監測資料為基礎,可分為單項組分評價和綜合評價兩種。
本次評價按《地下水質量標准》GB/T14848—93對會仙岩溶濕地地下水水質分別進行單項組分評價和綜合評價。評價方法系採用各監測點的評價因子對應「標准」中規定的五個類型水賦值范圍,以「從優不從劣原則」進行單項組分評分(Fi)(表5.9),從而對水質進行單項組分評價;在此基礎上綜合各因子單項評價分值,利用公式3.2、3.3得出綜合評價指數(F),按照地下水質量劃分標准(表5.10)對水質進行綜合評價。
表5.9 單項組分各類別對應分值表
表5.10 地下水質量劃分標准
根據資料內容及實際情況,參加評價的水化學項目有pH值、總硬度、Cl-、
其中綜合評價指數F按下式計算:
岩溶地區地下水與環境的特殊性研究
式中:F為參評因子單項分值Fi的平均值;Fmax為參評因子單項分值中的最大值。
(2)評價結果
按照上述地下水水質評價方法,首先對會仙岩溶濕地4個地下水監測取樣點水質狀況進行了單項組分評價,在此基礎上,進一步進行了綜合指數評價(表5.11;圖5.27)。
表5.11 會仙濕地地下水水質單項評價與綜合評價指數表
圖5.27 會仙岩溶濕地地下水水質分區圖
研究區地下水水質觀測點較少,調查的地下水類型包括岩溶地下水及鬆散層地下水。評價結果表明:會仙岩溶濕地地下水質評價分值在0.74~7.20 范圍內,水質有好有差。其中,文全東北溶潭位於濕地北部裸露岩溶區,綜合評價指數為0.74,水質優良,符合Ⅰ類標准;其餘各點均位於覆蓋岩溶區,綜合評價指數均小於4.25,符合Ⅲ類標准,適合作為集中式生活飲用水及工、農業用水,只有七星民井位於覆蓋岩溶區,綜合評價指數達到了7.17,水質較差,接近Ⅴ類水質標准,已不適用於當地居民飲用。
地下水水質問題就是當地居民生活用水安全問題,因為研究區內居民的飲用水源均為地下水。綜合來看,除睦洞七星村附近地區外,研究區絕大部分地區居民的飲水安全是有保障的。當地有關部門應引起重視,並採取相應措施為當地居民尋求符合飲用標準的水源。
2. 會仙岩溶濕地概況
5.1.1 地理位置與交通
桂林會仙岩溶濕地位於桂林市臨桂縣會仙鎮、四塘鄉一帶,北至文全、黃插塘一帶,南至睦洞、毛家、渣塘底一帶,西至九頭山、莫家,東至馮家。地理坐標為:東經110°09′50″~110°14′30″,北緯25°05′20″~25°06′45″,總面積約35.2km2。區內交通發達,以桂梧高速及良永二級骨幹公路為主,並與鄉、村連接成網。目前,共有睦洞、四益、新民、文全、竹園、大灣等四級公路,可以直達濕地的大部分地區,交通十分便利(圖5.1)
圖5.1 會仙岩溶濕地交通位置圖
5.1.2 氣象水文
5.1.2.1 氣象
桂林會仙岩溶濕地所在地區氣候溫暖濕潤,屬中亞熱帶季風氣候,冬無嚴寒,夏無酷暑,氣候變化特徵見圖5.2。研究區多年平均降雨量為1835.8mm,年最大降雨量為2452.7mm,年最小降雨量1313.3mm。雨季為3~8月,降雨量佔全年的80%,其中,4~8月是暴雨多發時期,降雨約佔全年的50%。8~9月暴雨次數減少,常出現高溫乾旱天氣,10月份天氣晴朗少雨,秋高氣爽,氣候宜人。
研究區多年平均蒸發量為1569.7mm,蒸發量最大月份為7月,達199mm,佔全年總蒸發量的12.67%;年均氣溫為19.5℃,最冷月份為1月,平均氣溫為8.6℃,最熱月份為7月,月平均氣溫28.9℃,極端最高、最低氣溫分別為38.8℃、-3.3℃。
圖5.2 會仙岩溶濕地氣候變化特徵圖
5.1.2.2 水文
區內主要河流有睦洞河、相思埭古運河,分別位於濕地中、南部,近東西走向(圖5.3)。濕地內主要河流概述如下:
(1)睦洞河
又名神龍溪,源頭為睦洞湖,流經鳳凰山北部、九頭山南部向西注入相思江。睦洞河總長約4.38km,總集雨面積約23.14km2。該流域為濕地主要蓄水區,睦洞河是濕地地表水的主要排泄帶。
(2)相思埭古運河
又名古桂柳運河,開鑿於唐長壽元年(公元692年)。古運河位於濕地中南部,總長14.54km。古運河以分水塘為分界點分成東西兩段,東段經杜門嶺在良豐附近蔣家壩注入良豐河;西段經睦洞湖南部在莫家附近注入會仙河。古運河的開鑿雖然溝通了灕江與柳江之間的航運,但也破壞了濕地內部的水循環系統。古運河在東西方向上貫穿於整個濕地,其中還穿越濕地的主要蓄水區—睦洞湖、分水塘一帶,導致濕地水體向古運河排泄,從而加速了濕地的退化。
除上述主要河流發育外,還遍布許多包括水塘、湖泊、沼澤在內的大小不一水體(圖5.3),主要水體有15處,它們分別是:睦洞湖、龍山湖、神龍塘、督龍塘、分水塘、老陡沼、毛家魚塘沼、水東沼、馮家水田沼、黃塘沼、龍東沼、安龍沼、文全水田沼、神龍橋沼和九頭山草地,總面積約6.6km2。
圖5.3 會仙岩溶濕地水系、水體分布圖
5.1.3 地形地貌
5.1.3.1 地形
會仙岩溶濕地主體位於毛家向斜的軸部,北部位於馬面-黃村背斜南部邊緣,南部為架橋嶺背斜北部傾伏端,中部獅子岩一帶為柳江水系與灕江水系分水嶺。地勢總體為北部較高,其次是南部,中部最低,地面標高147.0~544.3m。
5.1.3.2 地貌
根據會仙岩溶濕地地形特徵、成因類型、地表組成物質、下伏基岩古地形及現代地貌的演變過程等,可將其地貌類型劃分為峰叢谷地、孤峰平原、殘丘平原三種(圖5.4)。
各地貌類型主要特徵如下:
(1)峰叢谷地
主要分布於濕地北部的大長山-文全-黃插塘一帶,面積約3.30km2,地面標高在151.0~544.3m之間,大長山為本區最高點,標高544.3m。該地貌類型受控於地質構造,屬於桂林弧形構造帶的二級構造黃村-馬面背斜的樞紐隆起帶與毛家向斜的過渡帶。該區地層岩性主要為灰岩,岩溶發育。
(2)孤峰平原
主要分布於濕地東、西部,面積約3.70km2,地面標高在146.2~157.8m之間。該區東部以獅子岩為核心,山峰標高176.8~292.0m;西部以九頭山—鳳凰山為核心,山峰標高172.6~407.4m。該區地層岩性主要為灰岩、白雲質灰岩及泥質灰岩,岩溶發育相對較弱。其中,東部獅子岩一帶發育有一條規模較大伏流。
圖5.4 會仙岩溶濕地地貌圖
(3)殘丘平原
貫穿於鳳凰山—督龍—睦洞-斗門一帶,面積約28.2km2,地面標高在149.2~155.5m之間。會仙岩溶濕地的主體就位於其中,該區上覆第四系紅黃色粘土層,厚度1~5m,下伏石炭系岩關組泥質、炭泥質灰岩,為燕山構造運動期形成的岩溶蓄水構造盆地,構成了會仙岩溶濕地天然的相對隔水底板。
5.1.4 地層岩性與地質結構
5.1.4.1 地層岩性
會仙岩溶濕地出露地層、面積及分布范圍見表5.1;圖5.5。
圖5.5 會仙岩溶濕地地質圖
表5.1 會仙岩溶濕地出露地層年代表
5.1.4.2 地質構造
據中國地質科學院岩溶地質研究所20世紀80年代研究成果資料,會仙岩溶濕地分布區位於南嶺緯向構造帶、湘東-桂東經向構造及廣西山字型構造東翼交會處。基於構造形跡與成生組合關系,會仙岩溶濕地跨越三個構造帶:桂林弧形構造帶、東西向構造帶和北西向線性構造帶(圖5.6)。
(1)桂林弧形構造帶
桂林弧形構造帶屬於會仙岩溶濕地的一級構造帶,其構造形跡是南北向褶皺構造的變形,由中、上泥盆系及下石炭系碳酸鹽岩地層組成。會仙岩溶濕地北部邊界峰叢谷地一帶就位於桂林弧形構造帶中部的一個二級構造單元——馬面背斜的南端。
圖5.6 會仙岩溶濕地區域構造略圖
(2)東西向構造帶
東西向構造帶是一個三級構造單元,發育毛家向斜。會仙岩溶濕地主體就位於該構造帶內。該向斜構造是在晚三疊紀末期燕山構造運動一幕,由區域南北方向地應力作用下形成的近東西向三級構造盆地,由下石炭統碳酸鹽岩組成,該構造盆地為會仙岩溶濕地提供了得天獨厚的蓄水條件。
(3)北西向線性構造帶
北西向線性構造帶由一系列走向290°~330°的斷裂帶組成,產生於印支構造運動期,後經歷燕山、喜馬拉雅多期構造運動,是多次活動的新構造活動帶。會仙濕地的南部邊界一帶就位於該構造帶的架橋嶺背斜北部傾伏端。
5.1.5 水文地質條件
5.1.5.1 含水岩組劃分及富水性
會仙岩溶濕地內大致可以分為三個含水岩組,它們分別是:單層結構鬆散岩類含水岩組(Ⅰ)、連續型純碳酸岩中—厚層含水岩組(Ⅱ1)、夾層型不純碳酸岩含水岩組(Ⅱ2)。各含水岩組岩劃分、分布及富水性見表5.2、圖5.7(a)。
圖5.7 會仙岩溶濕地水文地質及剖面略圖
(a)會仙岩溶濕地水文地質略圖;(b)A—A』剖面略圖;(c)B—B』剖面略圖
表5.2 會仙岩溶濕地含水岩組岩性及分布特徵表
5.1.5.2 地下水補、徑、排條件
會仙岩溶濕地地下水的補給、徑流和排泄主要受氣象水文、地形地貌、地層岩性及地質構造等因素控制,其補給、徑流和排泄模式見圖5.7(b)、(c)。
(1)地下水補給
會仙岩溶濕地地下水主要補給源為大氣降水。補給形式主要有三種:一種是大氣降水的直接入滲補給,第二種為沼澤水體的入滲補給,第三種為外源水的側向補給。其中,前兩種為地下水的主要補給形式。
鬆散層地下水的補給主要為大氣降水直接入滲補給及沼澤水體的入滲補給。此外,濕地中部在豐水期還接受下伏岩層的垂向補給,因為該區位於毛家向斜軸部,地下水由南、北兩側匯集至此後,受承壓作用會向上補給鬆散層內的地下水。
岩溶地下水的補給主要是大氣降水直接入滲補給及外源水側向補給,在特殊乾旱年份可能還接受上覆鬆散層的垂向補給。大氣降水直接入滲補給主要發生在岩溶裸露區,該區山體受溶蝕、風化作用影響,垂向岩溶裂隙、岩溶管道發育,接受大氣降雨後,雨水在重力作用下沿著垂向岩溶裂隙、岩溶管道下滲補給地下水;外源水側向補給主要是指濕地南、北部邊界外圍地下水的側向補給。其中,北部邊界側向補給主要為岩溶地下水補給,南部邊界為孔隙水及岩溶地下水補給。
(2)地下水徑流
受地形及構造控制,會仙岩溶濕地鬆散層地下水與岩溶地下水的流向大致相同,總體上為由南、北兩個方向呈扇形向濕地西部、中部及東部徑流,見圖5.7(a)。在鳳凰山、獅子岩一帶,受逆斷層及地形影響,岩溶地下水分別向西部、東部徑流。在鳳凰山—文全山—馮家一帶,由於受到北東向受地層岩性變化影響,部分岩溶地下水徑流會也受到阻滯。
(3)地下水排泄
會仙岩溶濕地地下水的排泄區較分散,主要分布於睦洞河、古運河、黃毛—陡門及大長山—文全山—督龍—馮家一帶。排泄形式主要有潛流、泉點及伏流。
鬆散層地下水基本上最終以潛流形式排泄至睦洞河及古運河內,在睦洞河下游及上游九頭山附近的水渠內,均發現非岩溶泉點。
岩溶地下水的排泄形式較多。在豐水期,岩溶地下水排泄有潛流、泉及伏流;在枯水期,其排泄形式主要為潛流。在豐水期或出現集中性強降雨時,岩溶地下水可在短時間內匯集,流量劇增,徑流至大長山—文全山—督龍—馮家一帶,由於地層岩性由純碳酸鹽岩變為夾層型不純碳酸鹽岩,岩溶地下水徑流受到阻滯,大部分徑流會以岩溶泉的形式排泄至地表。黃毛—陡門一帶位於背斜構造帶上,岩溶泉也發育;在枯水期或較長時期未出現降雨時,岩溶地下水水量變小,流速變緩,泉點基本上斷流。此時,岩溶地下水的排泄以潛流為主。
獅子岩一帶發育一條伏流,該區接受大氣降雨後一部分降雨沿岩溶裂隙入滲至伏流內,最終由伏流出口排出。但該伏流的大部分水量來自於黃插塘南部的沼澤水體。
5.1.5.3 地下水化學類型
會仙岩溶濕地地下水的水化學特徵見表5.3。由表可以看出:岩溶地下水的化學類型以HCO3-Ca型為主,pH值7.18~7.76,總硬度低於150mg/s。其中,夾層型不純碳酸鹽岩區域的總硬度、礦化度及pH值較純碳酸鹽岩區域要高。例如,馮家民井地下水總硬度及礦化度分別為269.97mg/L、415.65mg/L,而督龍北泉點地下水總硬度及礦化度分別為149.40mg/L、222.82mg/L;鬆散層地下水化學類型以HCO3·Cl-Ca·K型、HCO3-Ca·K型為主,總硬度及礦化度也明顯升高。這種化學類型表明,這些地區鬆散層地下水與岩溶地下水的聯系較為密切。一般民井的選址都會考慮有岩溶管道發育的因素,如七星民井,據村民反映,該井底部有岩溶管道發育,孔隙水與岩溶地下水聯系密切。因此,本次研究得出的鬆散層地下水化學類型並能完全代表整個地區的地下水化學類型。
表5.3 會仙岩溶濕地地下水化學特徵表
3. 會仙岩溶濕地陸生植物
會仙岩溶濕地位於典型岩溶地區,濕地周邊及濕地中廣泛分布由碳回酸鹽岩組成的石山,土壤以富答鈣耐鹼性的紅色粘土、亞粘土為主,因此,陸生植物帶有明顯的地區性。根據不完全統計,會仙濕地附近的陸生種類有106科245屬395種(表4-14)。其中,苔蘚植物2科2屬2種,蕨類植物14科20屬28種,裸子植物2科2屬2種,雙子葉植物79科186屬313種,單子葉植物9科39屬50種(圖4-22)。種數大於或等於10的科有菊科(32種)、禾本科(30種)、大戟科(19)、薔薇科(18種)、唇形科(13種)、茜草科(11種)、蝶形花科(10種)、馬鞭草科(10種)、桑科(10種)、百合科(10種);種數為5~9的科有鼠李科(9種)、豆科(8種)、木樨科(7種)、十字花科(6種)、毛茛科(6種)、蓼科(6種)、茄科(6種)、莧科(6種)、葫蘆科(5種)、傘形科(5種)、鱗毛蕨科(5種)、芸香科(5種);種數為4的科有鳳尾蕨科、卷柏科、石竹科、榆科、紫葳科、五加科、錦葵科、蘇木科、葡萄科。
表4-14 會仙濕地附近的陸生植物
續表
續表
續表
續表
續表
續表
圖4-22 石山植物
4. 桂林會仙濕地的景觀生態原理求答案!
你那個學校的呀,對會仙那麼感興趣~~~
5. 會仙岩溶濕地的水質評價與水化學循環
一、水化學特徵
在會仙濕地及周邊補給區共設置了55個水化學監測點(見圖3-12),開展濕地水化學的現場調查、監測和研究,並定期進行取樣分析。其中10個點進行了枯水、平水和豐水3個不同時期的監測工作,檢測內容包含有機物和無機物兩個方面的主要指標。
檢測結果(表3-4)表明,濕地地表水與地下水水化學類型主要為HCO3-Ca型。
表3-4 會仙岩溶濕地主要水點水化學特徵
1)補給區:會仙岩溶濕地南、北部分均為裸露型純碳酸鹽岩溶區,地表落水洞、溶潭,地下岩溶管道、岩溶裂隙發育,大氣降水大部分直接入滲補給岩溶地下水,並以快速流的形式補給濕地。除個別地點(如臨桂縣馬面黃鐵礦廠附近地下水,,含量較高,水質較差)受人工影響外,地下水屬於弱鹼性,水中水化學組分含量較低,水質良好。如濕地北部督龍北塌坑、南部李家東北塌坑地下水化學類型主要為 HCO3 -Ca型,pH值為7.16~7.18,礦化度低於230 mg/L,總硬度低於150 mg/L。
2)補給-徑流區:該區多為半覆蓋型、夾層型碳酸鹽岩溶區,地下水主要接受側向徑流和垂向越流滲透補給。該區地下岩溶裂隙、管道發育較平緩,地下水徑流相對緩慢。地下水中物質含量及pH值較補給區高,白雲石含量雖有所升高,但仍以方解石為主。如九頭山東南土坑,pH值為7.04,總硬度、礦化度較補給區都高,分別為194.86mg/L和328.17mg/L,地下水化學類型仍以HCO3-Ca型為主。
3)排泄區:會仙岩溶濕地排泄區多位於覆蓋型岩溶區內,主要為孔隙地下水,地下水普遍接受農業灌溉用水回滲補給,無機、有機肥極易隨地表水下滲進入地下水,並且地下水流速緩慢,凈化能力差。由表3-4 可以看出,除獅子山地下河出口外,七星民井、下渣塘底民井內地下水 pH值、總硬度、礦化度都明顯升高,地下水化學類型也變為HCO3 ·Cl-Ca· K型。如睦洞七星村碼頭湖水中和含量偏高,分別達到0.6 mg/L,0.3 mg/L,水質較差。
二、水質評價
1.地表水水質評價
(1)水質評價標准
本次地表水環境質量評價標准按《地表水環境質量標准》GB 3838—2002對濕地內地表水水質進行評價,依據地表水水域環境功能和保護目標,按功能高低依次劃分為5類。
Ⅰ類:主要適用於源頭水、國家自然保護區。
Ⅱ類:主要適用於集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等。
Ⅲ類:主要適用於集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、回遊通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區。
Ⅳ類:主要適用於一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區。
Ⅴ類:主要適用於農業用水區及一般景觀要求水域。
(2)水質評價方法
採用綜合污染指數法,公式:
會仙岩溶濕地生態系統研究
式中:P為地表水綜合污染指數;Ci為某污染物的實測濃度(mg/L);Si為某污染物的地表水環境標准濃度(mg/L);n為水質評價因子的數量。
地表水綜合污染指數分級標准見表3-5。
表3-5 綜合污染指數分級標准
根據地表水環境質量標准,評價因子選有pH值、COD、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛共12個。鑒於保護濕地環境的目的,計算時地表水標准濃度按《地表水環境質量標准》(GB 3838—2002)的Ⅲ類水體標准取值。
(3)水質評價結果
綜合污染指數評價結果見表3-6。本次評價的部分地表水點,龍山東出水溝、分水塘、龍山東濕地、督龍北小山(魚塘)、督龍-龍山濕地及睦洞河源頭,均位於濕地中;西官莊清水河及督龍養殖場位於濕地邊緣;七星碼頭位於濕地人口聚集帶。由表3-6可以看出,濕地各點地表水體均未達到《地表水環境質量標准》(GB 3838—2002)的Ⅲ類水體標准,都已經受到不同程度的污染,超標因子主要是總磷。大部分觀測點水質污染指數為0.5左右,略高於標准值0.4,屬輕污染范圍;其中督龍養殖場、睦洞河源頭個別月份水質綜合污染指數分別為0.84,0.97,屬中度污染;僅分水塘及七星碼頭個別月份地表水水質綜合污染指數大於1,屬重污染。
濕地水質污染沒有明顯規律,原因可能是因為濕地內污染源分布無序。濕地內眾多水塘、沼澤地被不同程度開發利用,農業、養殖業的發展都會使濕地水體質量下降(圖3-23)。七星碼頭位於七星村內,生活污水及垃圾排放較多(圖3-24);分水塘受附近水田、魚塘排水影響,水體流動性差,污染也較嚴重。
表3-6 會仙岩溶濕地地表水水質綜合污染指數評價
圖3-23 水體不同程度污染
圖3-24 七星碼頭生活污水質
2.地下水水質評價
(1)水質評價方法
根據《地下水質量標准》GB/T 14848—93將地下水質分為5級。
Ⅰ級(優良水):適用於各種用途。
Ⅱ級(良好水):適用於各種用途。
Ⅲ級(較好水):以人體健康基準為依據,主要適用於集中式生活飲用水及工、農業用水。
Ⅳ級(較差水):以工、農業用水要求為依據,除適用於農業和部分工業用水外,適當處理後可作為生活飲用水。
Ⅴ級(極差水):不適用於飲用水,其他用水可根據使用目的選用。
地下水質量評價以地下水水質調查分析資料或水質監測資料為基礎,可分為單項組分評價和綜合評價兩種。
本次評價按《地下水質量標准》GB/T 14848—93對會仙岩溶濕地地下水水質分別進行單項組分評價和綜合評價。評價方法系採用各監測點的評價因子對應「標准」中規定的5個類型水賦值范圍,以「從優不從劣原則」進行單項組分評分(Fi)(表3-7),從而對水質進行單項組分評價。在單項組分評價基礎上,綜合各因子單項評價分值,利用公式(3-2)和(3-3)計算綜合評價指數(F),按照地下水質量劃分標准(表3-8)對水質進行綜合評價。
表3-7 單項組分各類別對應分值表
表3-8 地下水質量劃分標准
綜合評價指數F計算公式:
會仙岩溶濕地生態系統研究
會仙岩溶濕地生態系統研究
式中:F為參評因子單項分值Fi的平均值;Fmax為參評因子單項分值中的最大值。
根據資料內容及實際情況,參加評價的水化學項目有:pH,總硬度,Cl-,,F-,,,Cu,Pb,Zn,Cd,Co,Ni,Mn,Hg,Cr6+,As,共17項。
(2)單項評價結果
選取濕地地下水補給區(1個)、徑流區(1個)、排泄區(2個)4個典型水樣,按照上述評價方法對地下水監測取樣點水質狀況進行了單項組分評價(表3-9)。
由表3-9可以看出,所有取樣點的pH值,F-,Co,Cr6+的評價分值(Fi)均為0,水質優良;總硬度評價分值中,七星民井為3,屬於水質較好類型,其餘各點均為0,水質優良;Cl-評價分值中,七星民井為1,水質良好,其餘站點的評價分值為0,水質優良;含量評價分值中,除七星民井內地下水在個別月份略有升高外,其餘評價分值均為0,水質優良;七星民井水內含量較高,評價分值達到10,水質極差,不適用於飲用,而獅子山地下河出口處地下水評價指數個別月份也達到1,需要關注,其他站點評價分值均為0,水質優良;七星民井、獅子山地下河出口兩處的地下水中含量在個別月份大幅升高,水質變差,不適合飲用,其餘各點水質優良;濕地內各點地下水中Cu,Pb,Zn的含量都較低,屬Ⅰ或Ⅱ類水質,水質良好;除小象山地下河出口水中個別月份Cd含量較高、屬Ⅲ類水質外,其餘各點均屬Ⅰ或Ⅱ類水質;七星民井水中Ni含量較高,個別月份評價分值可達10,水質極差,其餘各點含量都較低,屬Ⅰ或Ⅱ類水質;金全東北溶潭地下水除在個別月份Mn含量較高、水質較差外,其餘各點水質優良;濕地內各點地下水中Hg和As的含量都較低,多為Ⅰ或Ⅱ類水質,水質優良。
表3-9 會仙岩溶濕地地下水水質單項評價與綜合評價指數
(3)綜合評價結果
綜合上述單項組分評分值對會仙岩溶濕地4個地下水監測取樣點水質狀況進行了綜合指數評價(表3-9)。結果顯示,會仙岩溶濕地地下水水質評價分值在0.74~7.20之間,水質有好有差。總體來看,F值從地下水補給區至排泄區逐漸增大,由無人區向居民區遞增。金全東北溶潭位於濕地北部地下水補給區向排泄區(濕地)過渡地帶,其綜合評價指數僅為0.74,水質優良;七星民井水點位於濕地中央及居民生活區,故其綜合評價指數達到了7.17,個別月份更高,水質較差,已不適用於居民飲用;獅子山地下河出口也位於濕地中央的地下水排泄區,綜合評價指數也較補給區高,但由於其為地下河系統,水量交換及地下水流速都較快,所以與七星民井的F值相比,數值相對較低。
另外,通過對獅子山地下河出口、七星民井兩取樣點不同月份的綜合評價指數可以看出,前者差值明顯大於後者。原因可能是:獅子山地下河出口位於地下河系統內,對降雨響應迅速,出水流量變幅很大,其內各離子含量也隨著水量變化而變化,故F值變化較大;而七星民井位於孤峰平原內,地下水水位及流速相對平緩,故F值變幅較小。
3.有機污染分析
2007年10月15~17日,對濕地內主要水體,包括地表、地下河流、湖泊和魚塘等水體的有機污染進行了檢測和取樣分析,其中,Q1—Q9水樣采於2007年10月15日,WM1—WM8采於2007年10月17日,有3個樣品為地下水水點,分別為Q2(峨底地下河出口)、WM1(上村水井)、WM5(七星碼頭);其餘皆為地表水水體,包括河流、渠道和湖泊、魚塘的水體。
對地下水水體的有機污染檢測採用《地下水質量標准》GB/T 14848—1993進行分析評價,對地表水水體採用《地表水環境質量標准》GB 3838—2002進行分析評價。檢測分析結果(表3-10)表明:
1)大部分地表水的大部分單個水質指標達到國家I類水的標准,僅個別水點的少數指標未達到國家標准。
2)未達標的地表水體主要為魚塘、村莊附近的水體。其中BOD5和COD不合格的有Q5(寺湖中部水體)、Q9(西官莊後頭橋養鴨場水體)、WM7(督龍養殖場入口)和WM8(督龍養殖場中央小山北魚塘水體);COD不合格的有WM4(督龍-龍山間湖泊沼澤水體)、WM5(七星碼頭水體)。
3)地下水體單個指標評價多為Ⅲ類水質,但總大腸桿菌群和細菌總數均超標。
魚塘,尤其是養鴨塘的水體水質總體較差,其水體顏色發綠,藻類繁殖快,部分養鴨塘有時甚至會出現「水華」現象,電導率偏低(如督龍魚塘為190μs/cm),溶解氧偏低(如古運河西段莫家段為2.9mg/L),總大腸桿菌和細胞總數均很高,COD和BOD5超標。以四塘寺湖為例,2005年寺湖水未受污染前,水體清潔、透明,水質良好,湖泊中有較多不同種類的魚、蝦;但自2006年春天寺湖上游部分水體出租成為養殖場(養鴨約60000隻鴨)後,湖泊水體迅速變濁並逐漸發黑,同時帶有強烈的腥臭味,富營養化程度升高,湖泊中鳳眼藍由最初的少數幾棵迅速繁殖,到2006年秋,鳳眼藍已覆蓋了大半個湖泊水體,覆蓋度達95%以上,造成水體中極度缺氧,水中溶解氧接近零(0.2),水體中魚、蝦、螺類不能生存,水體中多項水質指標超標。污染物質(包括鳳眼藍死亡後)沉積在湖底,分解、腐化,造成水中有機質含量偏高、湖底沉積淤泥厚達1m以上,湖泊逐漸沼澤化。而地下水中的總大腸桿菌和細胞總數超標也主要與周邊的地表水體污染有關。
三、濕地水化學循環——水中溶解物質的遷移與轉化
水化學循環與水循環或水文過程密切相關。在濕地「三水」轉化的過程中,由於地形、地質和水生物的影響,通常濕地水動力條件、水的物理、化學性質會發生改變,從而導致水中化學物質的遷移和重組。會仙濕地及周邊地區為典型岩溶區,主要水化學作用是碳酸鹽岩的溶解與沉澱(重結晶)。此外,岩石、濕地沉積物吸附作用和生物生態過程在水化學物質的轉化中也發揮著重大作用。
1.鈣鎂循環與濕地的水質凈化
濕地周邊裸露岩溶石山地區的大氣降雨大部分通過岩溶裂隙轉化為岩溶地下水,並將地表的礦物質和碎屑物質帶入地下。一方面,最初進入地下含水層的雨水含有大量的空氣中溶解的液相CO2 ,液相CO2 與水結合成為碳酸,並分解為H+和;另一方面,方解石(CaCO3)在水中被溶解為和,經水解與水中 H+離子結合形成(白雲石與此類似,但溶解強度較小),這兩種過程都會導致水體中Ca2+,Mg2+,H+,等離子濃度和礦化度的升高[4]。尤其是在以岩溶裂隙為主的碳酸鹽岩含水介質中,由於水與岩石的接觸面積大、流速相對緩慢,溶蝕過程充分,碳酸鹽岩被充分溶解,如果在枯水季節,地下水流速十分緩慢,長時間的溶蝕作用導致水中離子濃度不斷升高,一旦水中上述離子濃度達到飽和狀態,即與Ca2+等重新組合形成方解石等。而其餘以和等形式隨地下水(主要是洪水季節)排出並被帶到河流、湖泊盆地後,由於水動力條件和環境發生變化,離解為和,後者與結合形成碳酸鈣沉澱,導致水體中,,離子濃度和礦化度(包括硬度、鹽度等)減少,這一過程也是濕地水化學循環引起的水質凈化過程,在每年雨季濕地中反映明顯:每年雨季岩溶地下水把大量在枯水季節溶解的礦物質帶入濕地,在濕地中央(如龍山附近)相對靜止的水體環境中,隨著水化學條件發生變化,在沉水植物的葉面形成一層較厚的鈣膜,當鈣膜厚度超過植物葉面的承受力時,便從葉面脫落並沉積在濕地底部的淤泥中。與此類似的還有硅酸鹽岩礦物的水解和濕地中粘土礦物的形成等。隨著水體中化學物質含量的減少,水體本身得到了凈化。對會仙濕地各主要水體水質的檢測表明,從河流(地下河)上游到下游,或者說從濕地外圍到濕地中央,水體中的主要化學成分的含量都有明顯的降低(圖3-25至圖3-28),尤其是水中的礦物質含量、Ca2+、H+、總離子濃度、總硬度、總鹼度,表明濕地對降解水體中化學物質的作用明顯。而處於濕地水循環中下游的馮家古運河古橋邊、七星碼頭和睦洞湖出口的四孔橋等個別檢測點的水大部分化學成分含量都比較高,分析其原因有以下幾個方面:
表3-10 會仙岩溶濕地各類水體的有機污染檢測結果
1)地球化學背景與地下水的補給:從各個化學成分曲線圖上可以看出,分布於岩溶石山(碳酸鹽岩)分布區的岩溶地下水中的化學成分含量普遍比濕地分布區地表水體中高。馮家古橋位於古運河與馮家岩溶溢流泉域濕地的交匯口,因此,岩溶地下水的補給可能是造成水中化學成分濃度值較高的主要原因。
2)徑流區地球化學背景值的影響:如濕地水在流經白雲岩裸露、半裸露地區時其中的Mg2+都有不同程度的升高。
3)人類活動的影響:對於水體中含量較低的化學成分,如微量元素、Cl-和等,其濃度值的變化對人類活動的影響反映最為敏感,造成水中這些化學成分空間分布的無序性。其中,Cl-和在濕地水體中偏高可能與濕地內耕地、魚塘中使用的農葯有關。而有機質含量的變化則與濕地、魚塘的富營養化程度有關。
圖3-25 會仙濕地主要水點水化學濃度曲線(一)
圖3-26 會仙濕地主要水點水化學濃度曲線(二)
圖3-27 會仙濕地主要水點水化學濃度曲線(三)
2.岩石礦物吸附作用對濕地水質的凈化
水質污染包括有毒化學物質和有機物質兩種。這兩污染物質進入水體後,即參與到濕地的水化學循環中。會仙濕地及周邊地區工礦企業較少,污染來源主要為小規模的礦山開采(如馬面黃鐵礦,鳳凰山、斗門和四塘四兩山等地的白雲岩粉的開采)和魚塘的肥料及農葯。其中,馬面黃鐵礦(圖3-29,圖3-30)對周邊地區的污染最為明顯。
圖3-28 會仙濕地主要水點水化學濃度曲線(四)
圖3-29 馬面黃鐵礦礦山污染
圖3-30 馬面黃鐵礦礦山對地表水的污染(馬面圩)
馬面黃鐵礦位於會仙鎮馬面圩以北的上村附近。該礦現已停止規模性開采,但仍有小規模開采活動,其排放的尾水以及雨季雨水沖刷尾礦造成的水質污染(地下水中,Zn2+,Mn2+含量較高,pH值較低,屬於弱酸性水,水質較差)對下游上村—馬面一帶的人民生產、生活影響很大。1999年1月27 日,桂林檢測站對廣西城市供水水質監測網上村飲用井水的水質檢測結果中,井水呈黃色,在12 個檢測項目中有6 項嚴重超過了《生活飲用水衛生標准》GB 5749—85,1項超過《地面水中有害物質最高允許濃度》TJ 36—79的標准要求,而電導率檢測結果表明,井水為含鹽量極高的礦化水,不能作生活飲用水源。2003年9月26日和2007年10月水質復檢結果與此類似(表3-11)。2007年我們進行了對比、驗證測試,可以看出,由於礦山停止大規模開采,隨著時間的推移,污染程度在緩慢減輕,但每年雨季污染仍然嚴重(水體呈黃紅色),井底淤泥仍呈鐵銹黃色。當地村民長期飲用此地下水,曾出現多種病狀,甚至死亡;礦山尾水也造成下游數百畝耕地糧食產量和質量下降,對當地人民生產和生活造成重大威脅。
但是,礦山污染尾水進入岩溶地下水循環後,污染物質向下游的濃度逐漸降低。如2007年8月檢測流經礦山尾礦的表生岩溶泉的pH值為3.0;進入礦生活區的污染地下水pH值為6.0左右,向下游至上村民井水pH值為6.33~6.8,酸性逐漸減弱,到濕地邊緣的馮家、獅子山一帶,水中污染物質濃度已經不明顯,pH值在7.0以上。分析其原因,可能與岩石(礦物)、土壤對水中離子的吸附有關。
吸附是固相與液相接觸面之間產生物質交換的一種普遍現象。在地下水與地層岩石、土壤(沉積物)長期接觸的相互作用過程中,吸附對地下水化學成分的形成和演化,對溶質(特別是污染溶質)的遷移有重要的控製作用[5]。吸附的機理十分復雜,歸納起來有物理吸附和化學吸附兩種。自然界物理吸附(主要依靠表面靜電引力吸附液相異性離子)比化學吸附更為普遍,尤其是對於會仙濕地這樣的環境,鬆散沉積物中含有大量的粘土礦物(表面帶負電荷),能夠較好地、大量吸附水中陽離子,從而凈化水質。但本次硫鐵礦礦區水質污染主要是在碳酸鹽岩基岩裂隙、管道介質的運移過程中被逐步凈化,其原因可能與基岩裂隙表面的膠體和裂隙中土壤、地下河中粘土的綜合吸附作用有關。
表3-11 會仙馬面北東上村水質檢測結果
四、濕地生物生態過程對水土地球化學循環的影響
大多數水生植物具有吸收水、土壤(污泥)中的重金屬離子、有機污染和吸收水、空氣中二氧化碳並釋放氧氣、調節氣候的功能。但是,不同水生植物(群落)在生態過程中的吸收能力有較大差異。
1.水生植物群落與水中溶解氧的關系
2007年4月24日,在會仙濕地的睦洞湖中央龍山附近水域對無水生植物水域、沉水植物分布區水域和挺水植物群落分布區水域3種生境水體中的溶解氧和電導率進行了對比測試。測試儀器採用YSI6820,測試持續時間約10h,測試結果(圖3-31,圖3-32)表明:
圖3-31 睦洞湖不同植物群落水域中溶解氧
圖3-32 不同植物群落水域中礦化度
1)水中溶解氧與水溫成正比,反映水溫對水生植物的生物活動(釋放氧氣)或對空氣中氧氣進入水體的過程有較強的影響,但在時間上有滯後現象。
2)沉水植物群落水域的水中溶解氧值最高,挺水植物群落水域的水中溶解氧值次之,無水生植物水域的水中溶解氧值最低。水中溶解氧值的高低反映了植物的造氧功能,但是,挺水植物群落的造氧作用可能更多地體現在對周邊空氣中氧氣的補充。
3)浮水生物群落一般生長在水流速度較慢的准靜水環境,一方面其造氧功能主要體現在對周邊空氣的貢獻上;另一方面,靜水環境的水質一般較差,多造成浮水生物大量繁殖並覆蓋水面(如藻類、鳳眼藍等),因此,水中溶解氧一般較低。如四塘清水江右岸寺湖南部湖面全部被鳳眼藍(又名水葫蘆)覆蓋(蓋度99%),其湖水的溶解氧接近0(表3-12)。
表3-12 浮游植物群落鳳眼藍分布水域的水質參數檢測結果(2007年10月)
2.水生植物與電導率(礦化度)的關系
二者關系不明顯(圖3-32),尤其是挺水植物水域,與無水生植物的水域一樣,在中午以後電導率總體呈下降趨勢,但沉水植物水域的電導率似乎與溫度成反比,是否反映了溫度對生物的生物化學活動有影響,還需進一步的觀測和試驗。
3.幾種主要水生植物(群落)的水質凈化功能
(1)浮水植物與鳳眼藍群落
濕地水生植物在吸收重金屬離子能力方面差異較大。一般說來,吸收重金屬離子能力具有沉水植物>浮水植物>挺水植物的規律。但一些浮水植物,如鳳眼藍、紫萍(Spirodela polyrhiza)、喜旱蓮子草、菹草(Potamogeton crispus)等有較高的吸收水體中重金屬的能力,它們的大量出現也指示水體處於富營養化狀態。其中,鳳眼藍因為須根很發達,其吸收重金屬離子和有機物質污染的能力比其他各種水生植物都強。
鳳眼藍(又名水葫蘆)為濕地外來物種,屬於浮水植物。其生長在流速較慢的水體中,如濕地湖灣、湖泊、魚塘或古運河中,尤其在富營養化水體中生長、繁殖迅速,因此,鳳眼藍也是水體富營養化程度的指示性植物。會仙濕地的鳳眼藍主要分布在古運河和清水河流域的寺湖(圖3-33)。葉片寬、窄或個體大小反映了水質富營養化程度的高低。
為研究鳳眼藍的生態功能,2007 年在四塘鄉寺湖入湖口、上游湖中心(養珍珠,開闊水面,無鳳眼藍)和下游湖(照片,鳳眼藍覆蓋度99%)、寺湖出口和清水江進行了水質檢測。檢測結果(表3-13)表明,寺湖入口的水質污染較輕,寺湖中部的裸露水面(珍珠養殖場、養鴨場)污染較為嚴重,其各項有機與無機參數的檢測均高,但經過寺湖南部生長密集的鳳眼藍的凈化,到寺湖出口處各項水質指標都有明顯的改善;尤其是對礦物質有機污染和重金屬的吸收功能很明顯。
圖3-33 古運河東段河中鳳眼藍
同時,鳳眼藍對水體環境的負面影響也相當大。快速繁殖、成片狀密集分布的鳳眼藍可以堵塞河道、遮擋陽光和隔離水體中氧氣的循環,使水中溶解氧缺乏,進而影響沉水植物以及魚類的生長,大大降低其覆蓋范圍內的生物多樣性。
水龍也是會仙濕地分布較廣的浮水植物之一,其一般是從河岸向河中生長。水龍本身對環境沒有負面影響,但其為鳳眼藍的生長繁殖提供了相對穩定的繁殖、依託場所。
(2)香蒲、茭白、苦草與水下沉積物對重金屬污染吸附能力的比較
為比較不同水生植物及水下沉積物(淤泥)的重金屬吸收能力,對會仙濕地內分布最廣的建群優勢水生植物苦草(代表沉水植物)、香蒲和茭白(代表挺沉水植物)以及水下沉積物(代表水生植物的生長環境)的化學成分進行了分析,結果(表3-14)表明:
1)水生植物中吸收的重金屬組分的濃度值普遍比其生長的水下沉積物中低,表明濕地沉積物在水質凈化過程中起主導作用,同時反映了沉積物中重金屬組分含量對其上植物離子濃度的控製作用,但是,兩者之間濃度沒有相關變化規律,其中某些植物中個別指標的濃度(如苦草的Cd)還高於沉積物中相應指標的背景濃度,可能反映某些植物的選擇性吸收或其生物地球化學作用對特定重金屬組分(污染物)有聚集功能(如生物成礦作用)。如香蒲能大量地吸附水及沉積物中的Fe和Mn物質,苦草不僅可以大量吸收Fe和Mn,還對吸收鋅、鉻、砷、鈮等有偏好。
表3-13 浮游植物群落鳳眼蓮分布水域的水質參數分析檢驗結果(2007年10)月
表3-14 幾種主要水生植物與水下沉積物對重金屬污染吸附能力的比較(2007年11月)
2)沉水植物苦草中吸附的重金屬組分比水下沉積物少,但與挺水植物(香蒲、茭白)相比,則一般要強幾倍到幾十多倍;僅有個別指標(如Mn,Mo)例外;其他沉水植物群落(如狐尾草、竹葉眼子菜等)與此類似,並一般生長在清潔、透明度好和流動的水體中,其本身對環境沒有負面影響;只有黑藻夏秋因爆發性生長會堵塞河道,影響其他沉水植物的生長,同時也會在一定程度上對水質造成負面影響。
3)3種水生植物中的Fe和Mn物質濃度都比較高,是否與區域背景值有關,或與流域上游的馬面黃鐵礦排污有關?需要做進一步的研究。
6. 會仙岩溶濕地沉積環境變化研究
一、沉積物樣品採集
我國碳酸鹽岩分布廣泛,在岩溶地區的碳酸鹽岩成土、土地資源利用、岩溶動力系統、喀斯特生態系統、河流水文特徵與水化學及相關影響因素的研究,以及利用洞穴次生化學沉積物重建古環境及古氣候等方面都取得了顯著成果[1—19];但對作為岩溶地區一種獨特生態系統的岩溶濕地的生態環境及其形成與演化方面的研究[20—22]並不多見。為研究會仙岩溶濕地在自然與人類相互作用下的生態環境演化過程,重建濕地古氣候,2008年3月在會仙岩溶濕地內選擇兩個典型地點:臨桂縣會仙鎮分水塘北獅子潭和臨桂縣四塘鎮寺湖(圖5-9),採用重力采樣器分別採集了56cm和77cm的連續柱狀沉積物岩心。
在會仙岩溶濕地核心區睦洞湖以東,會仙鎮馮家村西的獅子岩,發育有獅子山岩溶地下河,該地下河發源於馬面以北的岩溶山地中,地下河出口位於分水塘北端獅子山南部山腳,並將八仙湖、分水塘相互連接成一個統一的岩溶水文系統。獅子山地下河岩溶水直接注入分水塘,不僅是會仙岩溶濕地的重要補給水源,而且也是古代相思埭(古運河)的主要水源。獅子潭采樣點即位於獅子岩地下河主通道上,地下河出口上游約100m的山間積水窪地——獅子潭(山間湖泊)內。獅子潭面積約10畝,枯水季節最深處水深約1m。沉積岩心的采樣點位於潭中部偏西水深60cm處(地理坐標為:N25°06′06″,E110°12′35″),所採集湖底柱狀沉積岩心長56cm(見圖2-18)。
圖5-9 湖泊沉積物采樣點
寺湖位於四塘鎮附近,會仙岩溶濕地清水江河湖濕地的核心區。寺湖主要由地表溝溪(包括清水江河水及太平河水)補給。湖泊下游有多個出口,均與清水江連通,湖水排向清水江。近年來,由於湖泊周邊濕地不斷被開發、蠶食,湖泊水域面積在逐年減少。至2006年,湖泊水域面積僅12hm2。由於周邊受農田農葯、化肥污染的灌溉水和農村生活廢水污染,以及湖泊周邊及湖內養殖(尤其是2006年以來湖內養鴨數萬只、養殖珍珠幾十畝)等造成湖水水質不斷惡化,湖水長期處於富營養化狀態,湖泊下游湖面幾乎完全被瘋長的鳳眼藍(水葫蘆)所覆蓋。2008年調查、取樣期間該湖仍處於富營養化狀態。沉積物岩心采樣點位於湖泊下游出口的湖泊內(圖5-9),地理坐標為N25°09′54″,E110°08′37″,采樣點水深約1.3m,採集沉積岩心77cm。
二、樣品的處理與實驗室分析
將寺湖沉積岩心的上部20cm按0.5cm間隔連續取樣,20cm以下則按照1cm間隔連續取樣。獅子潭沉積岩心上部30cm按0.5cm間隔連續取樣,30cm以下則按照1cm間隔連續取樣。
將經過上述采樣、製作、處理後的樣品送至中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊沉積與環境國家重點實驗室,對其進行了高精度、高解析度的沉積年代學、營養鹽元素(沉積物TOC(總有機碳)、TN(總氮)、TP(總磷)含量)、地球化學元素等各種環境代用指標的樣品測試分析。其中,沉積物年代測定用放射性核素137Cs和210Pb方法,採用美國EG&G Ortec公司生產的由高純鍺井型探測器與Ortec 919型譜控制器以及IBM微機構成的16k多道分析器組成的γ譜分析系統進行核素測定。137Cs標准樣品由中國原子能研究院提供。TOC,TN,TP測定方法:TOC用重鉻酸鉀-硫酸(油浴)氧化-硫酸亞鐵滴定法測定;TN用重鉻酸鉀-硫酸消化-凱氏定氮法測定;TP用重鉻酸鉀-硫酸酸溶-鉬銻鈧比色法測定。元素化學分析採用HCl-HNO3-HF微波消化法和ICP-AES測定法,共測得Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,Co,V,Cr,Be,Ba,Sr,Cu,Pb,Zn,Mn,Ni,P等19種元素,平行分析誤差小於±5%。
三、會仙岩溶濕地環境變化沉積記錄的初步研究
通過對上述樣品的測試、分析,獲得了寺湖近450年來和獅子潭近200多年來的環境演化記錄。結果表明:獅子潭經歷了公元1810年以前的沼澤化過程而後又演化成湖泊沉積環境;寺湖在近450年來一直為湖相沉積,但經歷了小冰期中的多次冷暖和干濕的氣候波動[22];濕地沉積環境變化在過去主要受氣候條件變化的制約,在氣候的冷濕期有利於濕地的發育,而暖干時期則不利於濕地的發育。最近幾十年以來在氣候持續變暖的背景下,人類對濕地的過度開發加快了會仙濕地生態環境的退化。
1.沉積岩心年代學分析
137Cs是核爆炸的裂變產物,半衰期為30.2年,其計年是基於該放射性核素在沉積物記錄中的層位對比[23]。大量研究證實並公認全球地表大氣沉降的137Cs有兩個最主要峰值年,一個是初始沉降峰值1952年,另一個是主要峰值年1963年[23—27],可作為近代沉積地層的對比與時間標尺。由寺湖岩心137Cs測年結果(圖5-10)可以看出,其有明顯的峰值,1952年峰值出現在岩心10.25cm深度,1963年峰值出現在岩心6.75cm深度處。這與210Pb實驗數據根據衰變規律計算的整個岩心平均沉積速率1.7mm/a所得到的層位時間基本吻合,由137Cs峰值計算出岩心0~6.75cm段的平均沉積速率為1.5 mm/a,而 6.75~10.25cm段(1952~1963年)的平均沉積速率為3.1 mm/a,0~10.25cm段的平均沉積速率為1.8 mm/a,與由210Pb實驗數據獲得的整個岩心平均沉積速率1.7mm/a基本相似。由此推算至岩心底部77cm深處的年代為1562年,整個沉積岩心代表的時間為446年。
圖5-10 寺湖沉積岩心137Cs 和210Pb垂直分布
獅子潭沉積岩心的137Cs測年結果顯示(圖5-11):1952年峰值出現在岩心8.75cm深度處,1963年峰值出現在岩心6.25cm深度處。按此推算沉積速率,1963年以來(0~6.25cm段)平均沉積速率約為1.4mm/a,1952年以來(0~8.75cm段)平均沉積速率約為1.6mm/a,而由210Pb測定數據根據衰變規律計算的整個岩心平均沉積速率為1.6mm/a,兩者也基本吻合。
圖5-11 獅子潭沉積岩心137Cs 和210Pb垂直分布
值得指出的是,寺湖沉積物岩心和獅子潭沉積物岩心137Cs測年結果都顯示出上部有一個高值峰,獅子潭岩心位於3cm左右深度處,寺湖岩心位於1~2cm左右深度處,比1963年的主峰還要高,其原因和機制有待進一步探討。
2.沉積岩心的TOC,TN,TP的垂直變化研究
流域基岩、土壤在經歷風化、侵蝕和搬運等作用後進入湖區沉積,沉積物元素特徵一般受控於母岩類型、氣候和沉積環境,以及人類活動等諸多因素的影響,即沉積物元素變化特徵為自然過程疊加人類活動影響的結果。因此湖泊沉積物中元素可分為兩種來源:一是來源於流域侵蝕,其變化主要由自然因素控制,與流域降水和徑流以及水土流失程度有關,如鈣元素含量在南方岩溶濕地非常豐富,然而降水量增加使鈣濃度降低,沉積少;二是既來源於流域母質,又受到人為活動的影響,如磷元素在沉積岩心上部的快速增加與人類農業活動關系密切。
湖泊沉積物總有機碳(TOC)由內源和外源有機碳兩部分組成。內源有機碳主要是湖泊自身水生生物的貢獻,外源有機碳主要是流域內陸生植物的貢獻。湖泊沉積物中TOC的高低在一定程度上反映了區域氣候條件以及湖泊沉積物的保存條件[28]。寺湖沉積岩心的TOC,TN,TP的垂直分布(圖5-12)顯示:TOC總體呈增長趨勢,但存在幾個大的階段:在53cm以下,TOC和TN處於低值階段,存在緩慢上升的趨勢;在20~53cm段,TOC和TN處於較高值階段;在53cm附近產生了大的變化,其TOC含量由平均35g/kg增加到40g/kg,並保持緩慢上升;在4~20cm段,TOC和TN含量又降低為一低值階段;20cm處TOC和TN含量由45g/kg快速降低到40g/kg左右;而0~4cm段,TOC和TN含量快速上升,短短4cm,其含量由40g/kg升高到80g/kg。TN與TOC的變化極為相似,二者呈同步變化。TP含量的變化也存在著明顯的變化階段,在20cm以下TP含量基本保持穩定,20cm處開始有一明顯的增加。在4cm向上,則出現快速增加。整體來看,寺湖沉積岩心的TOC,TN,TP可分為4個階段:第一階段為53~77cm,對應的時間約在1562~1703年;第二階段是20~53cm,對應時間約在1703~1894年;第三階段在4~20cm,對應時間約為1894~1987年;第四階段為0~4cm,對應時間約為1987~2007年。
圖5-12 寺湖沉積岩心的碳、氮、磷含量的垂直變化
碳氮比值(C/N)能夠較好地指示沉積物中內源和外源有機成分的比例[29]。一般來說,低等水生植物蛋白質含量較高,C/N比值一般小於7;陸生植物大多含維管束,C/N比值一般大於20。因此,湖泊沉積物中有機質的C/N比值反映了有機質的物源狀況。寺湖C/N 比值在10左右,且變幅不大。這說明內、外源有機物在湖泊有機物中各佔有一定比例,而且有機物源變化不大,情況較穩定。
獅子潭沉積岩心的TOC,TN,TP的垂直分布(圖5-13)也顯示出幾個變化階段:最大的一個變化是在33cm深度處,在其以下,TOC,TN,TP都處於特別的高值階段,表現出沼澤相的沉積特徵;從岩心底部57cm到33cm,是一個逐步自然富營養化即沼澤化的過程;33cm以上又演變為湖泊的環境,因獅子潭是一個地下水補給的小水潭,TOC和TN含量一直較穩定,沒有突然的變化,向上緩慢降低。而TP的含量在14cm深度向上出現緩慢增加的趨勢,而在表層2cm增加明顯。由於33cm以下為沼澤沉積,其沉積速率無法和上部湖泊沉積相對比,因此在按照上部湖泊沉積速率推算年代時,僅推算到32cm為止,其時代大致為1810年。其底部的年代尚有待於用14C年代測定法確定。
3.元素地球化學特徵與特徵元素Mg/Ca和Sr/Ca比值垂直變化的環境意義
湖泊沉積是記錄湖泊及其流域氣候環境信息的有效載體,它記錄了氣候變化、湖泊生態演化等豐富的信息。元素是湖泊沉積物的重要組成部分,其含量變化真實記錄了湖泊水體環境的變化過程。很多學者對湖相沉積物中元素地球化學與古氣候環境的關系進行探討時,把湖相沉積元素地球化學作為恢復和重建古氣候環境演化的重要手段之一。對於我國南方岩溶區域,利用洞穴次生化學沉積物反演和重建古環境及古氣候等方面已取得了許多成果,但通過岩溶濕地沉積的地球化學元素分析進行環境演變的研究尚還薄弱。因此,在桂林岩溶濕地的寺湖採集沉積岩心,研究其地球化學元素在沉積物中的含量水平、分布與變化規律及元素之間的相互關系等特徵,揭示會仙岩溶濕地的環境變化歷史與過程,對濕地的水資源保護與開發利用、區域環境質量評價及區域經濟發展等具有重要意義。[30]
圖5-13 獅子潭沉積岩心的碳、氮、磷含量的垂直變化
按照對象的定性或定量特徵將其分組歸類的一種現代統計方法——聚類分析法,在研究沉積物物源、湖泊重金屬沉積等方面都得到了成功應用。對寺湖沉積岩心元素的地球化學分析所獲得的19 種元素含量結果(圖5-14)進行聚類分析(圖5-15),可以看出,19種元素的變化可首先分為兩種類型。第一類型有16種元素,包括Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P,Mg,Ni,Co,Ti,V,Be,Fe,Mn等,這些元素含量在沉積柱4~53cm段從下到上呈增長趨勢。將其細分又可分為穩步上升型和波動上升型。穩步上升的元素(Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P)含量在沉積柱狀剖面上變化有較好的一致性,元素含量在整個岩心中均呈穩步的增長;波動上升的元素(Mg,Ni,Co,Ti,V,Be,Fe,Mn)含量卻呈現出一定的波動,在沉積柱4~53cm段中,這些元素含量波動上升,而在53cm以下及4cm以上段,元素含量自下而上表現為降低。第二類型的元素(Ca,Sr,Na)在湖心垂直剖面的變化與第一類型元素不同,這類元素含量大部分時間(湖心柱在0~53cm之間)處於下降或維持穩定。在湖心53~77cm段中,鈣元素含量總體呈上升狀態。
圖5-14 寺湖湖心沉積物元素含量變化
寺湖沉積岩心19種元素的變化具有明顯的階段性特徵,其界線分別位於4cm,20cm,53cm處。在53~77cm段中,第一類型16種元素含量自下而上大部分呈降低趨勢,而第二類型元素含量卻在穩定增加;在 20~53cm段中,第一類型元素含量穩步增加,而第二類型元素含量卻在逐步減小;在4~20cm段中,第一類型元素含量呈波動增加態勢,第二類型元素含量仍表現為減小;在0~4cm段中,第一類型有7種元素(Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P)含量仍呈穩定增加,而另外9種元素與第二類型元素表現相似,含量呈減小趨勢。此外,與人類活動關系密切的磷元素含量在20cm以下極為穩定,維持在250mg/kg左右,20cm以上含量開始增加,含量在 450~650mg/kg之間波動,到4cm左右含量迅速增加,達近2000mg/kg。
圖5-15 寺湖元素聚類分析
通常岩溶地區的土層和基岩中的微量元素相對穩定,在沉積物中的Mg/Sr 比值可作為古氣溫的替代指標,即溫度升高,Mg/Sr比值增加;Mg/Ca 比值的變化不僅取決於溫度,同時也取決於岩溶水的滯留時間。有關研究曾指出,Mg/Ca比值與溫度呈正比,與降水呈負相關[31,32];Sr/Ca比值和Mg/Ca比值呈現同步的變化。圖5-16顯示出寺湖和獅子潭沉積岩心中Mg/Ca和 Sr/Ca 比值的變化。在寺湖沉積岩心中,77~53cm段的下部,Mg/Ca,Sr/Ca比值處於高位,可能意味著降水少、向上含量快速降低;在4~53cm段,Mg/Ca,Sr/Ca比值下降並保持基本穩定,則有降水增多的可能;但在20~30cm間,Mg/Ca,Sr/Ca比值又有所增高;4cm以上段Mg/Ca和Sr/Ca比值又升高,與現有氣溫升高、降水減少的氣象記錄是吻合的。獅子潭沉積岩心中僅在33~50cm的沼澤沉積段中Mg/Ca和Sr/Ca比值為高值,反映出降水減少、地下水補給少的特點,在上部湖相沉積中其比值均處於低值。
4.濕地環境變化的討論
桂林會仙岩溶濕地近幾十年來萎縮退化迅速,其中有人為活動的明顯影響,也有自然環境變化的制約。從寺湖和獅子潭典型柱狀沉積岩心的高精度、高解析度分析結果來看,寺湖77cm沉積岩心記錄了近450年來的沉積環境變化。
從沉積環境變化的記錄來看,獅子潭57cm沉積岩心上部記錄了近200年的沉積環境變化(下部的年代還有待進一步測定),可分為兩個階段。
第一階段:57~33cm段沉積岩心(1810年以前)為沼澤相沉積,反映一個沼澤化和逐步再變成湖泊相沉積的過程,指示補給獅子潭的地下水在此階段可能中斷過或者大幅度減少而使其變成沼澤,Mg/Ca和Sr/Ca比值的變化也指示此階段為較乾的環境。
第二階段:33cm以上沉積岩心(1810年以後),為湖泊相沉積,反映地下水補給增加形成湖泊而開始湖泊沉積。湖相沉積中的TOC和TN含量總體呈逐漸穩定減少的趨勢,可能指示了氣候逐漸變暖,有利於有機質的分解而不利於湖泊中C和N的積累,這和氣候總體呈變暖的趨勢是一致的。
圖5-16 寺湖和獅子潭沉積岩心的Mg/Ca和Sr/Ca比值變化
與獅子潭沉積環境不同,寺湖由地表水河流補給,450年以來一直處於湖泊沉積環境,盡管其中沉積環境也有多次波動。根據寺湖沉積岩心的地球化學元素含量的變化特徵,結合Mg/Sr和Mg/Ca指標與其他資料分析,將寺湖沉積物岩心所代表的近450年來環境變化劃分為如下4個階段:
1)岩心深度53~77cm段(時間約在1562~1703年):TOC,TN,TP的含量較低,C/N比值維持在10左右,尤其是這期間磷元素的含量處於最低且穩定狀態,反映出當時的湖泊大體是處於自然演化階段,人類活動干擾不明顯。Mg/Sr 和Mg/Ca比值由最高值0.48和0.13(岩心深度65~76cm)降低到最低值0.03和0.07(岩芯深度53cm),意味著前期(岩心深度65~76cm)溫度較高,氣候溫暖、乾燥,降水較少,這和青藏高原冰心高解析度記錄[33]以及高原湖泊沉積記錄[34]的小冰期中的暖階段相對應。一方面可使從流域攜帶來的有機質減少,另一方面暖乾的氣候條件也有利於湖泊中有機質的分解而不利於沉積。降水量減少也使流域侵蝕因素降低,造成造岩元素在湖泊沉積中的含量減少。而Na,Sr,Ca等元素含量在該階段卻在上升,這與本地岩溶地質和元素的遷移度有關,盡管降水減少,但水體Ca離子濃度高,帶給湖泊豐富的Ca元素等的沉積。這與小冰期中的暖波動相對應,在本區表現為暖乾的氣候特徵。但後期(53~65cm沉積岩心段,相應於約1630~1710年)氣候轉冷變濕,與小冰期的冷期相對應。
2)岩心深度20~53cm段(時間范圍約在1703~1895年):沉積岩心中TOC和TN的含量較前一階段明顯增加,TOC的含量由35g/kg上升到42g/kg,TN也從3.6g/kg上升至4.2g/kg左右,但C/N比值維持在10左右,TP含量略有增加但仍然較低,反映出人類活動仍較弱,沒有對湖泊沉積環境產生大的影響,湖泊環境仍處於自然演化狀態。Mg/Sr 比值緩慢而略有升高且保持穩定,表示氣溫變化不大,Mg/Ca比值也呈現緩慢而略有升高之勢,意味著降水較多。該時間段又恰好與青藏高原冰心高解析度記錄以及高原湖泊沉積記錄[34]的小冰期中的第三冷階段相對應,這也和南方在較冷的時期不利於有機質分解而有利於有機質的堆積過程相符。該段的Mg/Ca值整體較低,僅在上部20~30cm處升高,反映出小冰期中第三冷階段的冷干氣候波動過程。這種變化也使Fe和Be等元素的含量上升,而降水量較多使水體Ca離子濃度降低,其在沉積物中的含量也在緩慢減少。與小冰期末期氣溫逐漸回升一致。
3)岩心深度4~20cm段(時間范圍約在1895~1987年):在4~20cm段,TOC和TN的含量再次降低,這和19世紀末小冰期結束後20世紀氣候變暖相對應,再次反映出暖的氣候條件有利於有機質的分解而不利於有機質堆積的事實。但值得指出的是在岩心頂部4cm(20世紀90年代以來)的TOC,TN,TP含量都快速上升,指示了區域內人類活動的加劇,湖泊富營養化的快速發展過程,反映出強烈的人類活動已干擾了濕地自然生態環境演變的過程,這和近20年的該濕地區域內發展過程(圍濕造地,增施有機肥料、養殖糞便、人類經濟活動加劇了對水體的污染)是吻合的。Mg/Sr 和Mg/Ca比值處於較小波動和基本穩定狀態,這與小冰期過後20世紀升溫和較多降水相一致。穩定、豐富的降水也使得Ca等元素的沉積較穩定或略有降低。
4)岩心深度0~4cm段(時間在1987~2007年):Mg/Ca比值快速升高,指示降水的減少;Mg/Sr比值增加,與現有氣象記錄資料氣溫升高、降水減少的變化是吻合的。此階段磷元素含量迅速增多,由原來的700mg/kg增加到近2000mg/kg,反映出近20多年人類生產活動更加頻繁,農田肥料使用量逐步增大,生活污水和工業廢水對地區環境影響加大,湖泊的富營養化程度加重,這與之前400多年沉積含量低而穩定所指示的區域磷元素的自然背景有明顯不同。
7. 濕地動物
會仙濕地動物種類較為復雜。本次重點對鳥類和魚類進行了調查。調查發現有鳥類10目、29科、67種,其中候鳥35種(冬候鳥33種、夏候鳥2種),旅鳥2種,留鳥30種;魚類7目、13科、30種;其他動物17種。
一、濕地魚類
會仙濕地人工養殖魚塘較多,魚類養殖是當地民眾的主要產業之一。魚類中,養殖的魚類品種有青魚(Mylopharyngodon piceus)、草魚(Ctenopharyngodon idellus)、鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassius auratus)、鯰魚(Parasilurus asotus)、鬍子鯰(Clarias fuscus)、烏鱧(Ophiocephalus argus)、斑鱧(Ophiocephalus maculatus)等。在自然湖塘、河流分布的野生魚類,或從養殖魚塘逃逸出來的魚的種類也較多,以青鱂(Oryzias latipes)、桂林薄鰍(Leptobotia guilinensis)、中華花鰍(Cobitis sinensis)、泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)、黃鱔(Monopterus albus)等比較常見(圖 4-25,圖4-26)。此外,由於濕地地處岩溶地區,濕地水體與岩溶地下河相連,因此,在會仙岩溶濕地內或地下河出口,偶爾還可見到各種無眼的洞穴盲魚。
圖4-25 會仙濕地部分魚類
由於當地水生植物的種類及數量較多較大,目前主要的魚類種群還相對比較穩定。但是,由於濕地內人口分布密度大,在湖塘、河流等捕魚又是當地民眾常見的生產活動之一,長期對濕地魚類資源的過度索取,尤其是電魚、炸魚和下網捕撈等大規模捕殺,已經對濕地魚類的生存與繁殖造成了重大影響。隨著當地濕地面積的萎縮、濕地環境的惡化、枯水期的延長等,主要魚類種群已出現嚴重的衰退,一些過去常見的魚類甚至消失。目前,在濕地內常見的野生魚類主要是個體較小、常見的種類,其中許多是人工養殖魚類,生物多樣性較低。
本次在會仙岩溶濕地調查發現的魚類有7目、13科、30種,種類名錄如下:
鯉形目Cypriniformes
鯉科Cyprinidae
雅羅魚亞科 Leuciscinae
青魚 Mylopharyngodon piceus
草魚 Ctenopharyngodon idellus
馬口魚 Opsariichthys bidens
寬鰭鱲 Zacco platypus
大鱗鱲 Zacco macrolepis
鰟鮍亞科 Acheilognathimae
圖4-26 會仙濕地睦洞湖野生魚類
中華鰟鮍 Rhodeus sinensis
點紋鰟鮍 Rhodeus ocellatus
鮈亞科 Gobioninae
麥穗魚 Pseudorasbora parva
華鰁 Sarcocheilichthys sinensis
鯉亞科 Cyprininae
鯉 Cyprinus carpio
鯽 Carassius auratus
鰱亞科 Hypophthalmichthyinae
鰱 Hypophthalmichthys molitrix
鱅 Aristichthys nobilis
鰍科 Cobitidae
中華花鰍 Cobitis sinensis
桂林薄鰍 Leptobotia guilinensis
泥鰍 Misgurnus anguillicaudatus
鯰形目Siluriformes
鯰科 Siluridae
鯰魚 Parasilurus asotus
鬍子鯰科 Clariidae
鬍子鯰 Clarias fuscus
鱨科 Bagridae
黃顙魚 Pseudobagrus fulvidraco
合鰓目 Symbranchiformes
合鰓科 Symbranchidae
黃鱔 Monopterus albus
鱸形目 Perciformes
鮨科 Serranidae
石鱖 Siniperca whiteheadi
斑鱖 Siniperca scherzeri
塘鱧科 Eleotridae
中華沙塘鱧 Odontobutis sinensis
鰕虎魚科 Gobiidae
櫛鰕虎魚 Ctenonogobius giurinus
斗魚科 Belontiidae
圓尾斗魚 Macropos chinensis
鱧形目 Ophiocephaliformes
烏鱧科 Ophiocephalidae
烏鱧 Ophiocephalus argus
斑鱧 Ophiocephalus maculatus
刺鰍目 Mastacembeliformes
刺鰍科 Mastacembelidae
刺鰍 Mastacembelus aculectus
大刺鍬 Mastacembelus armatus
鱂形目 Cyprinodomtiformes
鱂科 Cyprinodontidae
青鱂 Oryzias latipes
二、濕地鳥類
會仙濕地地處湘桂走廊南端,優越的地理位置和良好的生態環境,尤其是寬廣的水面和眾多的水生植物、魚類、昆蟲等,為鳥類提供了棲息場所和食物,成為各種鳥類理想的棲息地和候鳥遷飛的中轉棲息地(圖4-27)。根據李漢華等近10年的調查[9],在會仙濕地及周邊(含市區和雁山)地區發現了候鳥150種,其中包括國家保護鳥類9種和多種猛禽,包括白鸛、白䴉、白瑟鷺、中華秋沙鴨、鴛鴦、黃嘴白鷺、小鴨鵑、褐翅鴨鵑、藍翅八色鶇和各種隼形目(Falconiformes)、鴞形目(Strigiformes)的鳥類。本次調查,據不完全統計,共記錄有鳥類10目、29科、67種,其中候鳥35種(冬候鳥33種、夏候鳥2種),旅鳥2種,留鳥30種(圖4-28)。小白鷺(Egretta garzetta garzetta)、普通翠鳥(Alcedo atthis bengalensis)、小雲雀(Alauda gulgula)、家燕(Hirundo rustica gutturalis)、田鷚(Anthus rufulus)、山斑鳩(Streptopelia orientalis orientalis)、普通秧雞(Rallus aquaticus indicus)等最為多見,分布較廣,遇見率較高,數量較多,為優勢鳥類。而鴛鴦(Aix galericulata)、雀鷹(Accipiter nisus nisosimilis)、紅隼(Falco tinnunculus)為國家二級保護鳥類,遇見率低,種群相當小。
圖4-27 桂林市候鳥遷徒路線示意圖(據文獻[9]改編)
圖4-28 濕地鳥類
許多國家保護鳥類種群偏小,一些以前常見的鳥類,如黃鸝屬鳥類、新疆歌鴝(Luscinia megarhynchos hafizi)(素稱夜鶯)、雀形目鴉科鳥類(素稱烏鴉)和一些水禽現已經很少見到,其主要原因一是鳥類棲息地遭受嚴重破壞;其次是人類對鳥類的獵捕,尤其是水域面積較寬的莫家塘地帶,過去(20世紀90年代以前)周邊村民有在候鳥遷飛季節(每年的3~4月和9~11月)獵捕候鳥的習慣,在池塘內建一隱蔽棚等遷飛的候鳥下塘中覓食時而獵捕。隨著槍支的被收繳,這種槍獵候鳥的現象才逐漸消失。對此,應該採取有效措施進行保護。
濕地具體的鳥類名錄如下:
鸊鷉目 Podicipediformes
鸊鷉科 Podicipedidae
小鸊鷉 Podiceps ruficollis poggei冬候鳥
鸛形目 Ciconiiformes
鷺科 Ardidae
小白鷺 Egretta garzetta garzetta冬候鳥
池鷺 Ardeola bacchus冬候鳥
大白鷺 Egretta alba modestus冬候鳥
牛背鷺 Bubulcus ibis coromans冬候鳥
蒼鷺 Ardea cinerea rectirostris冬候鳥
草鷺 Ardea purpurea冬候鳥
栗葦鳽 Lxobrychus cinnamomeus留鳥
雁形目 Anseriformes
鴨科 Anatidae
綠翅鴨 Anas crecca crecccca冬候鳥
綠頭鴨 Anas platyrhynchos platyrhynchos冬候鳥
鴛鴦 Aix galericulata冬候鳥
針尾鴨 Anas acuta
旅鳥
白額雁 Anser albifrons albifrons旅鳥
隼形目 Falconiformes
鷹科Accipitridae
黑翅鳶 Elanus caeruleus留鳥
雀鷹 Accipiter nisus nisosimilis留鳥
普通鵟 Buteo buteo burmanicus留鳥
隼科 Falconidae
紅隼 Falco tinnunculus留鳥
鶴形目 Gruiformes
三趾鶉科 Turnicidae
黃腳三趾鶉 Turnix tanki blanfordii冬候鳥
秧雞科 Rallidae
普通秧雞 Rallus aquaticus indicus留鳥
白胸苦惡鳥 Amaurornis phoenicurus chinensis冬候鳥
董雞 Gallicrex cinerea冬候鳥
黑水雞 Gallinula chloropus indica冬候鳥
骨頂雞Fulica atra atra冬候鳥
鴴形目Charadriiformes
雉鴴科 Jacanidae
水雉 Hydrophasianus chirurgus冬候鳥
彩鷸科 Rostratulidae
彩鷸 Rostratula benghalensis benghalensis冬候鳥
鴴科 Charadriidae
鳳頭麥雞 Vanellus vanellus冬候鳥
灰頭麥雞 Microsarcops cinereus冬候鳥
金眶鴴 Charadrius dominicus fulvus冬候鳥
環頸鴴(白領鴴)Charadrius alexandrinus 冬候鳥
鷸科 Scolopacidae
白腰杓鷸 Numenius arquata冬候鳥
澤鷸Tringa stagnatilis冬候鳥
磯鷸Tringa hypoleucos冬候鳥
黑翅長腳鷸 Himantopus himantopus冬候鳥
三趾鷸 Calidris alba
冬候鳥
扇尾沙雞 Gallinago gallinago冬候鳥
針尾沙雞 Gallinago stenura冬候鳥
反嘴鷸科 Recurvirostridae
反嘴鷸 Recurvirostra avosetta冬候鳥
燕鴴科 Glareolidae
普通燕鴴 Glareola maldivarum留鳥
鷗形目Lariformes
鷗科 Laridae
海鷗 Larus canus kamtschatschensis冬候鳥
紅嘴鷗 Larus ridibuns冬候鳥
鴿形目 Columbiformes
鳩鴿科 Columbidae
山斑鳩 Streptopelia orientalis orientalis留鳥
佛法僧目 Coraciiformes
翠鳥科 Alcedinidae
普通翠鳥 Alcedo atthis bengalensis留鳥
白胸翡翠 Halcyon smyrnensis留鳥
藍翡翠 Halcyon pileata留鳥
雀形目Passeriformea
百靈科 Alaudidae
小雲雀 Alauda gulgula留鳥
燕科 Hirundinidae
金腰燕 Hirundo daurica japonica夏候鳥
家燕 Hirundo rustica gutturalis夏候鳥
鶺鴒科 Motacillidae
黃鶺鴒 Motacilla flava留鳥
灰鶺鴒 Motacilla cinerea留鳥
白臉鶺鴒 Motacilla alba leucopsis留鳥
田鷚 Anthus rufulus留鳥
水鷚Anthus spinoletta coutellii留鳥
鵯科 Pycnonotidae
白頭鵯 Pycnonotus sinensis留鳥
伯勞科 Laniidae
棕背伯勞 Lanius schach留鳥
卷尾科 Dicruridae
黑卷尾 Dicrurus macrocerus留鳥
椋鳥科 Sturnidae
八哥 Acridotheres cristatellus cristatellus留鳥
鶇科 Turdidae
鵲鴝 Copsychus saularis prosthopellus留鳥
北紅尾鴝 Phoenicurus auroreus留鳥
紅尾水鴝 Rhyacornis fuliginosus留鳥
烏鶇 Turs merula mandarinus留鳥
鶯科 Sylviidae
褐頭鷦鶯 Prinia inornata留鳥
長尾縫葉鶯 Orthotomus sutorius longicaus留鳥
雀科 Passeridae
麻雀 Passer montanus留鳥
梅花雀科 Estrildidae
白腰文鳥 Lonchura striata swinhoei留鳥
燕雀科 Fringillidae
金翅雀 Carelis sinica sinica留鳥
鵐科 Emberizidae
小鵐 Emberiza pusilla冬候鳥
黃胸鵐 Emberiza aureola冬候鳥
三、其他動物
根據不完全調查,會仙岩溶濕地尚有其他動物幾十種,包括中華鱉(Trionyx sinensis)、石龍子(Eumeces chinensis)、環紋游蛇(Natrix aequifasciata)、草游蛇(Natrix stolata)、虎斑游蛇(Natrix tigrina)、中國水蛇(Enhydris chinensis)、眼鏡蛇(Naja)、金環蛇(Bungarus fasciatus)、銀環蛇(Bungarus multicinctus)、黑眶蟾蜍(Bufo melanostictus)、沼蛙(Rana guentheri)、澤蛙(Rana limnocharis)、黑斑蛙(Rana nigromaculata)、虎紋蛙(Rana tigrina)、花姬蛙(Microhyla pulchra)、無齒蚌(Anodonta woodiana)、圓田螺(Cipangopaludina chinensis)、福壽螺(Amazonian smail)、日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)和螯蝦(Combarus clarkii)等,其中螯蝦、圓田螺、無齒蚌、沼蛙、澤蛙、黑斑蛙、黑眶蟾蜍、草游蛇、福壽螺最為多見。圓田螺、無齒蚌等(圖 4-29)數量比較多,是當地民眾日常捕獲的對象。福壽螺為當地危害較大的外來入侵種,而且福壽螺種群現在正在當地呈現穩步擴大的趨勢,對此,應該提高警惕並採取措施進行控制。此外,還有各種蝴蝶、蜻蜓等昆蟲數十種(圖4-30)。
圖4-29 會仙濕地湖塘捕獲的底棲動物
圖4-30 會仙濕地昆蟲和爬行類
8. 桂林會仙濕地公園怎麼去怎麼玩
1、會仙濕地不叫公園。目前處於村民自理狀態。
2、從桂林,坐桂林----會仙的專班車,在睦洞屬路口下。然後在路口叫幾塊錢的那種車進去。
3、不要門票。坐船好像是不超過100塊/船。時間是2-3小時,船可以坐4人。
4、鄉鎮有什麼好玩的,只看山和田,山特別多。