会仙湿地游玩攻略
1. 会仙岩溶湿地水文特征
5.2.1 水文观测点布置
由于本研究区内没有设专门水文观测站,本次研究所用到的水文观测数据,是通过临时设置的站点获取的。这些观测站点主要有地表水观测点、地下水观测点、泉水观测点、地表水水质观测点、地下水水质观测点。各观测点类型、数目及分布见图5.8;表5.4。
图5.8 会仙湿地水文观测点布置图
表5.4 会仙岩溶湿地水文观测点统计表
5.2.2 水位特征
5.2.2.1 地表水水位特征
(1)多峰多谷特征明显
总体上看,会仙岩溶湿地地表水水位在观测期内多峰多谷特征明显。从图5.10~图5.13可以看出,每个观测点在水文观测期水位波动都比较频繁,每次较大的集中降雨后一两天,就会出现一次水位峰值,之后便迅速回落。每个观测点的水位峰值均出现在2007年6月中旬,最低值出现在2007年的10月下旬。原因是2007年6月份是2007年内降雨的集中发生期,而10~12月份为2007年的干旱期,其中,10月份将近一个月都未降雨(图5.9),导致观测点水位连续下降。观测点C1(斗门总闸)、C2(古运河东支出口)、C3(莫家古运河)、C4(睦洞河出口)的最高水位分别为147.76m、147.52m、149.30m、147.60m;最低水位分别为146.44m、146.20m、148.10m、144.6m。
(2)水位变幅较大
地表水水位变幅较大,且不同观测点水位变幅相差也较大。观测点C1(陡门总闸)、C2(古运河东支出口)水位变幅相近,约为1.30m;观测点C3(莫家古运河)位于古运河西支,水位变幅约1.20m;观测点C4(睦洞河出口)水位变幅最大,为3.21m。
观测点C3(莫家古运河)下游出口与会仙河相通,会仙河上游筑有多座水坝,水位动态变化受人为控制影响很大,加上古运河淤堵现象严重,故水位变幅较小;观测点C4(睦洞河出口)为湿地水体主要排泄口,加上与相思江连通,受其汛期洪水顶托作用影响,水位变幅较大。
(3)对降雨响应时间较短
通过图5.9~图5.13比较可以看出,湿地水位对降雨响应时间较短。一次大的集中性降雨后24h左右,地表水水位即可达到最大值。降雨停止后,水位即下降,降幅可达0.20m/d。
图5.9 会仙湿地降雨量过程线
图5.10 C1观测点(陡门总闸)水位变化特征图
图5.11 C2观测点(古运河东支出口)水位变化特征图
图5.12 C3观测点(莫家古运河)水位变化特征图
图5.13 C4观测点(睦洞河出口)水位变化特征图
5.2.2.2 地下水水位特征
(1)多峰多谷特征较明显
会仙岩溶湿地松散层地下水水位多峰多谷特征较明显。总体来看,1~3月份为平水期,地下水水位相对稳定;4~8月份进入雨季,地下水水位达到最高,受降雨频率及强度影响波动较大;9~12月份地下水水位不断降低,波动有所减少。从图5.14可以看出,莫家民井2006年最低水位为150.55m,2007年最低水位为150.26m,均出现在每年的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月中旬水位则略有升高且动态变化较小,一般为150.7~151.10m;2007年3月中旬至8月份,地下水水位抬升及波动增大。从图5.15可以看出,斗门民井地下水水位波动较莫家民井要大,这是因为斗门民井地下水与岩溶地下水有较密切联系。据居民反映,斗门民井井底处有一近南北走向岩溶裂隙,岩溶地下水水量的频繁变化直接影响到上覆松散层地下水水位变化。因此,研究区松散层地下水水位波动与下伏岩溶地下水有着紧密的联系。丰水期降雨频繁,岩溶地下水水量变化较大,导致松散层地下水水位的波动频繁。
(2)地下水水位变幅不均
从表5.5及当地村民介绍分析得出,会仙岩溶湿地内年内地下水水位变幅在0.76~2.20m。其中,松散层地下水水位较低,水位变幅较小,在1.00~1.50m左右,如D1、D2、D4、D6、D9、D14、D15;裸露岩溶区或受岩溶地下水影响较大的覆盖岩溶区的地下水位变幅一般较大,约为2.00m,如D3、D7、D8、D12、D13;另外,D5、D10、D11处地下水与岩溶地下水联系也较密切,水位变幅较小,约为1.00m,原因可能是因为该区位于地下水集中径流或排泄带,地下水补给较充足。
图5.14 观测点D2(莫家民井)地下水水位动态特征图
图5.15 观测点D1(斗门民井)地下水水位动态特征图
表5.5 会仙岩溶湿地地下水水位年内变化统计表(单位:m)
续表
图5.16和图5.17为松散层地下水在洪水期及枯水期地下水等值线及三维图,由该图可以看出地下水的流向,也可以看出其流场受季节影响并不大。部分观测点地下水与岩溶地下水联系密切。因此,该图反映的松散层地下水水位及流场的变化也受到了岩溶地下水的影响。
图5.16 2007年洪水期松散层地下水位等值线及三维图
图中数据单位为m
图5.17 2007年枯季松散层地下水位等值线图及三维图
图中数据单位为m
(3)对降雨响应时间较短
会仙岩溶湿地内,与岩溶地下水联系较为密切的地区,地下水位对降雨响应时间也较短。如2007年4月24日凌晨一点左右降雨58mm,10h 后观测七星村民井水位上涨0.44m,由0.58m上升为0.14m,水质浑浊;12h后观测斗门村民井水位上涨0.40m,由1.55m上升到1.15m,涨幅0.40m。据当地村民反映,七星民井及斗门民井地下水位一般在降雨后10~20 h后即达到峰值。这两个观测点地下水水位上升速度较快,主要是因为该井与岩溶裂隙连通,即孔隙水与岩溶水连通所致。由此可以看出,研究区在丰水期或有集中性的较强降雨时,岩溶地下水对松散层地下水的贡献和影响还是比较大的。
5.2.2.3 水域分布
会仙岩溶湿地内水位的动态变化,直接影响其水域分布。研究区水位动态变化较大,导致湿地水域分布变化较大。图5.18所示为2007年洪水期最高水位及枯水期最低水位时的会仙岩溶湿地水域分布图。2007年,会仙岩溶湿地最大水域面积达到29.5km2,最小水域面积仅为3.8km2。另外,图5.19~图5.23为湿地洪水期与枯水期水情对比照片,更直观地反映了研究区实际情况。从这些资料可以看出,会仙岩溶湿地对洪水的调蓄功能已经变得较弱。影响会仙岩溶湿地调蓄洪水能力的因素主要有:
图5.18 会仙湿地洪水期、枯水期水域分布图
图5.19 睦洞七星村水情变化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
图5.20 睦洞河源头水情变化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
图5.21 分水塘水情变化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
图5.22 睦洞河出口水情变化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
图5.23 渣塘底沼泽区水情变化
(a)洪水期(2007年6月14日);(b)枯水期(2007年10月14日)
(1)下垫面因素
研究区处于平原分水岭上,中部略高于东、西部,导致水体沿东、西两个方向分流,不易于水体的大量及长时间汇集,降低了湿地调蓄洪水的功能。
(2)河流发育
研究区内发育睦洞河,为湿地水体的主要排泄带。此外,区内还筑有相思埭古运河。古运河沿东西向贯穿整个湿地南部及。近代以来,运河西支由于日久失修,多被淤堵,其排水作用不大,但东支水力坡度较大,其排水能力依旧较强。除干旱月份断流外,常年有水从由古运河东支流出。
(3)人为破坏
多年来,当地居民为促进农业、养殖业发展,处处开荒,筑堤围塘,修建沟渠。湿地原有的具有较强蓄水能力的草根层、腐殖层被破坏,不仅调蓄功能进一步降低,其水文循环也遭到了破坏。
(4)岩溶发育
岩溶发育主要影响了湿地对地下水调蓄能力。岩溶发育可以使地下水在较短时间内迅速汇集,转化成地下径流排泄至地表或河道。
会仙岩溶湿地调蓄功能的破坏会导致湿地的衰退,保护湿地就必须要加强湿地的调蓄功能。建议从两方面入手:首先要改变人为活动对其的影响,减少和控制人们对湿地进一步的破坏,并逐步修复以前对湿地所造成的破坏,例如退耕还草等;其次是通过修建水利工程来控制湿地水位及水域淹没范围。
5.2.3 流量特征
5.2.3.1 地表水流量特征
(1)水源补给以雨水补给为主
观测点C2(古运河东支出口)、C4(睦洞河出口)分别为会仙岩溶湿地东、西两向的总出口,其流量变化反映了其内部水量的变化。由图5.24,图5.25可以看出,研究区水源补给以雨水补给为主,在时程上雨水与流量有较好的对应关系,不同强度的降水都会引起河水流量不同程度的增大。
图5.24 观测点C2(古运河东支出口)流量与降雨过程
图5.25 观测点C4(睦洞河出口)流量与降雨过程
湿地水量尽管在平水和枯水期仍以地下水补给为主,但这部分水源占次要地位,雨水补给为其水量的主要补给来源。
(2)对降雨响应时间较短
以雨水补给的河流水量对降雨响应时间都普遍较短。由图5.24和图5.25可以看出,会仙岩溶湿地河流对降雨响应时间范围是1~3d。其中,观测点C2流量与降雨对应关系最紧密,流量达到峰值的滞后时间仅为1d,观测点C3则为2~3d。
观测点C2为古运河东支出口,运河东支的集水区(狮子岩、冯家、黄毛一带)面积较小且地势相对较高,蓄洪能力较差,降雨后水量会很快集中排泄于古运河内,所以古运河流量往往在降雨24 h内会急剧增大;睦洞河发源于睦洞湖,为湿地主要蓄水区,由于蓄水作用影响,睦洞河流量变化往往相对滞后。
(3)径流年内分配不均
径流年内分配主要取决于补给水源。会仙岩溶湿地水源补给主要为雨水补给,导致其径流年内分配不均。研究区径流主要集中在5~7月份,占全年径流量70%。湿地降水主要集中在4~8月,占全年降水量的80%。年内径流分配与降水关系密切。
5.2.3.2 地下水流量特征
(1)泉流量动态变化特征
会仙岩溶湿地内的泉点可以分为三种类型:非岩溶泉、岩溶泉。其中,非岩溶泉出露于覆盖岩溶区,岩溶泉出露于裸露岩溶区。研究区内泉点类型及枯水期流量见表5.6。由于研究区的泉点均位于湿地低洼沼泽区或水渠河流河床上,无法测得洪水期的流量。另外,泉点Q5、Q6及Q10作为补给水源,被当地居民圈围起来用作养殖水塘,泉水流量也已无法测得。
表5.6 会仙岩溶湿地泉点流量统计表
由表5.6可以看出,在平水期及枯水期,研究区岩溶泉的流量均为零;非岩溶泉的流量较小且差别不大,均小于5.0L/s,且常年不干,逢特干旱年份,成为附近居民的主要水源。虽然对会仙岩溶湿地泉点流量未能进行全面和长期观测,但通过对冯家东沼泽岩溶泉(Q4)进行观测得出,枯水期其流量为零,丰水期其流量可达111.0 L/s。这说明研究区内岩溶泉点流量与大气降雨关系密切,年内流量动态变化较大。
(2)伏流流量动态变化特征
伏流发育于狮子岩一带,流量动态变化较大,与大气降雨关系密切。雨季时伏流出水流量较大,最高水位可高于洞底1.50~2.00m;平水期、枯水期流量一般较小,若连续数月不下雨,则会出现断流,一年内断流时间可达1~2月。2007年6月28日测得该伏流最大出水流量1500L/s,2006年10月27日与2007年12月5日两次观测到地下河断流。
5.2.4 水质特征
5.2.4.1 地表水水质特征
(1)评价方法
本次地表水环境质量评价标准按《地表水环境质量标准》GB3838—2002对会仙岩溶湿地内地表水水质进行评价,依据地表水水域环境功能和保护目标,按功能高低依次划分为五类:
Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。
Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、徊游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
Ⅳ类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
地表水水质评价方法采用综合污染指数法,公式如下:
岩溶地区地下水与环境的特殊性研究
式中:P为地表水综合污染指数;Ci为某污染物的实测浓度,mg/L;Si为某污染物的地表水环境标准浓度,mg/L;n为水质评价因子的数量。
地表水综合污染指数分级标准见表5.7。
表5.7 综合污染指数分级标准表
根据地表水环境质量标准基本项目标准限值表1,评价因子选有pH值、COD、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅共12个。鉴于保护会仙岩溶湿地环境的目的,计算时地表水标准浓度按《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的Ⅲ类水体标准取值。
(2)评价结果
地表水取样点共9个,评价结果见表5.8,取样点分布及评价结果分区见图5.26。
图5.26 会仙岩溶湿地地表水水质分区图
评价结果表明:该区9个观测点,均未达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的Ⅲ类水体标准,属轻度污染。水质超标因子主要是为总磷。大部分观测点水质污染指数为0.5左右,略高于标准值0.4,属轻污染范围;督龙养殖场、睦洞河源头个别月份水质综合污染指数分别为0.84、0.97,属中度污染;仅分水塘及七星码头个别月份地表水水质综合污染指数大于1,属重污染。从污染分区来看,研究区中度污染及重污染区多为受人为影响严重的地区。七星码头位于睦洞七星村居民区内,此处地表水受生活污水及生活垃圾污染严重;督龙养殖场为养殖塘,污染也较严重。
表5.8 会仙湿地地表水水质综合污染指数表
综合分析来看,会仙岩溶湿地内地表水不符合生活用水的标准,七星码头及督龙养殖场的水体不适合发展水产养殖业,只符合农业用水、一般工业用水、人体非直接接触的娱乐用水及一般景观的要求。
湿地地表水质与湿地生态系统密切相关,水质恶化会导致湿地水生生物种类及数量的较少。改善会仙岩溶湿地地表水水质可以从以下两个方面进行:首先,禁止当地居民向水体内排放生活污水及农药残留物,倾倒生活垃圾;其次,控制人们大面积围塘养鱼,拆除围塘堤堰,提高保护区居民及周边地区居民保护水资源的环保意识。
5.2.4.2 地下水水质特征
(1)评价方法
根据《地下水质量标准》GB/T14848—93将地下水质分为五级,依次为:
Ⅰ级(优良水)适用于各种用途。
Ⅱ级(良好水)适用于各种用途。
Ⅲ级(较好水)是以人体健康基准为依据,主要适用于集中式生活饮用水及工、农业用水。
Ⅳ级(较差水)以工、农业用水要求为依据,除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作为生活饮用水。
Ⅴ级(极差水)不适用于饮用水,其他用水可根据使用目的选用。
地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础,可分为单项组分评价和综合评价两种。
本次评价按《地下水质量标准》GB/T14848—93对会仙岩溶湿地地下水水质分别进行单项组分评价和综合评价。评价方法系采用各监测点的评价因子对应“标准”中规定的五个类型水赋值范围,以“从优不从劣原则”进行单项组分评分(Fi)(表5.9),从而对水质进行单项组分评价;在此基础上综合各因子单项评价分值,利用公式3.2、3.3得出综合评价指数(F),按照地下水质量划分标准(表5.10)对水质进行综合评价。
表5.9 单项组分各类别对应分值表
表5.10 地下水质量划分标准
根据资料内容及实际情况,参加评价的水化学项目有pH值、总硬度、Cl-、
其中综合评价指数F按下式计算:
岩溶地区地下水与环境的特殊性研究
式中:F为参评因子单项分值Fi的平均值;Fmax为参评因子单项分值中的最大值。
(2)评价结果
按照上述地下水水质评价方法,首先对会仙岩溶湿地4个地下水监测取样点水质状况进行了单项组分评价,在此基础上,进一步进行了综合指数评价(表5.11;图5.27)。
表5.11 会仙湿地地下水水质单项评价与综合评价指数表
图5.27 会仙岩溶湿地地下水水质分区图
研究区地下水水质观测点较少,调查的地下水类型包括岩溶地下水及松散层地下水。评价结果表明:会仙岩溶湿地地下水质评价分值在0.74~7.20 范围内,水质有好有差。其中,文全东北溶潭位于湿地北部裸露岩溶区,综合评价指数为0.74,水质优良,符合Ⅰ类标准;其余各点均位于覆盖岩溶区,综合评价指数均小于4.25,符合Ⅲ类标准,适合作为集中式生活饮用水及工、农业用水,只有七星民井位于覆盖岩溶区,综合评价指数达到了7.17,水质较差,接近Ⅴ类水质标准,已不适用于当地居民饮用。
地下水水质问题就是当地居民生活用水安全问题,因为研究区内居民的饮用水源均为地下水。综合来看,除睦洞七星村附近地区外,研究区绝大部分地区居民的饮水安全是有保障的。当地有关部门应引起重视,并采取相应措施为当地居民寻求符合饮用标准的水源。
2. 会仙岩溶湿地概况
5.1.1 地理位置与交通
桂林会仙岩溶湿地位于桂林市临桂县会仙镇、四塘乡一带,北至文全、黄插塘一带,南至睦洞、毛家、渣塘底一带,西至九头山、莫家,东至冯家。地理坐标为:东经110°09′50″~110°14′30″,北纬25°05′20″~25°06′45″,总面积约35.2km2。区内交通发达,以桂梧高速及良永二级骨干公路为主,并与乡、村连接成网。目前,共有睦洞、四益、新民、文全、竹园、大湾等四级公路,可以直达湿地的大部分地区,交通十分便利(图5.1)
图5.1 会仙岩溶湿地交通位置图
5.1.2 气象水文
5.1.2.1 气象
桂林会仙岩溶湿地所在地区气候温暖湿润,属中亚热带季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,气候变化特征见图5.2。研究区多年平均降雨量为1835.8mm,年最大降雨量为2452.7mm,年最小降雨量1313.3mm。雨季为3~8月,降雨量占全年的80%,其中,4~8月是暴雨多发时期,降雨约占全年的50%。8~9月暴雨次数减少,常出现高温干旱天气,10月份天气晴朗少雨,秋高气爽,气候宜人。
研究区多年平均蒸发量为1569.7mm,蒸发量最大月份为7月,达199mm,占全年总蒸发量的12.67%;年均气温为19.5℃,最冷月份为1月,平均气温为8.6℃,最热月份为7月,月平均气温28.9℃,极端最高、最低气温分别为38.8℃、-3.3℃。
图5.2 会仙岩溶湿地气候变化特征图
5.1.2.2 水文
区内主要河流有睦洞河、相思埭古运河,分别位于湿地中、南部,近东西走向(图5.3)。湿地内主要河流概述如下:
(1)睦洞河
又名神龙溪,源头为睦洞湖,流经凤凰山北部、九头山南部向西注入相思江。睦洞河总长约4.38km,总集雨面积约23.14km2。该流域为湿地主要蓄水区,睦洞河是湿地地表水的主要排泄带。
(2)相思埭古运河
又名古桂柳运河,开凿于唐长寿元年(公元692年)。古运河位于湿地中南部,总长14.54km。古运河以分水塘为分界点分成东西两段,东段经杜门岭在良丰附近蒋家坝注入良丰河;西段经睦洞湖南部在莫家附近注入会仙河。古运河的开凿虽然沟通了漓江与柳江之间的航运,但也破坏了湿地内部的水循环系统。古运河在东西方向上贯穿于整个湿地,其中还穿越湿地的主要蓄水区—睦洞湖、分水塘一带,导致湿地水体向古运河排泄,从而加速了湿地的退化。
除上述主要河流发育外,还遍布许多包括水塘、湖泊、沼泽在内的大小不一水体(图5.3),主要水体有15处,它们分别是:睦洞湖、龙山湖、神龙塘、督龙塘、分水塘、老陡沼、毛家鱼塘沼、水东沼、冯家水田沼、黄塘沼、龙东沼、安龙沼、文全水田沼、神龙桥沼和九头山草地,总面积约6.6km2。
图5.3 会仙岩溶湿地水系、水体分布图
5.1.3 地形地貌
5.1.3.1 地形
会仙岩溶湿地主体位于毛家向斜的轴部,北部位于马面-黄村背斜南部边缘,南部为架桥岭背斜北部倾伏端,中部狮子岩一带为柳江水系与漓江水系分水岭。地势总体为北部较高,其次是南部,中部最低,地面标高147.0~544.3m。
5.1.3.2 地貌
根据会仙岩溶湿地地形特征、成因类型、地表组成物质、下伏基岩古地形及现代地貌的演变过程等,可将其地貌类型划分为峰丛谷地、孤峰平原、残丘平原三种(图5.4)。
各地貌类型主要特征如下:
(1)峰丛谷地
主要分布于湿地北部的大长山-文全-黄插塘一带,面积约3.30km2,地面标高在151.0~544.3m之间,大长山为本区最高点,标高544.3m。该地貌类型受控于地质构造,属于桂林弧形构造带的二级构造黄村-马面背斜的枢纽隆起带与毛家向斜的过渡带。该区地层岩性主要为灰岩,岩溶发育。
(2)孤峰平原
主要分布于湿地东、西部,面积约3.70km2,地面标高在146.2~157.8m之间。该区东部以狮子岩为核心,山峰标高176.8~292.0m;西部以九头山—凤凰山为核心,山峰标高172.6~407.4m。该区地层岩性主要为灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩,岩溶发育相对较弱。其中,东部狮子岩一带发育有一条规模较大伏流。
图5.4 会仙岩溶湿地地貌图
(3)残丘平原
贯穿于凤凰山—督龙—睦洞-斗门一带,面积约28.2km2,地面标高在149.2~155.5m之间。会仙岩溶湿地的主体就位于其中,该区上覆第四系红黄色粘土层,厚度1~5m,下伏石炭系岩关组泥质、炭泥质灰岩,为燕山构造运动期形成的岩溶蓄水构造盆地,构成了会仙岩溶湿地天然的相对隔水底板。
5.1.4 地层岩性与地质结构
5.1.4.1 地层岩性
会仙岩溶湿地出露地层、面积及分布范围见表5.1;图5.5。
图5.5 会仙岩溶湿地地质图
表5.1 会仙岩溶湿地出露地层年代表
5.1.4.2 地质构造
据中国地质科学院岩溶地质研究所20世纪80年代研究成果资料,会仙岩溶湿地分布区位于南岭纬向构造带、湘东-桂东经向构造及广西山字型构造东翼交会处。基于构造形迹与成生组合关系,会仙岩溶湿地跨越三个构造带:桂林弧形构造带、东西向构造带和北西向线性构造带(图5.6)。
(1)桂林弧形构造带
桂林弧形构造带属于会仙岩溶湿地的一级构造带,其构造形迹是南北向褶皱构造的变形,由中、上泥盆系及下石炭系碳酸盐岩地层组成。会仙岩溶湿地北部边界峰丛谷地一带就位于桂林弧形构造带中部的一个二级构造单元——马面背斜的南端。
图5.6 会仙岩溶湿地区域构造略图
(2)东西向构造带
东西向构造带是一个三级构造单元,发育毛家向斜。会仙岩溶湿地主体就位于该构造带内。该向斜构造是在晚三叠纪末期燕山构造运动一幕,由区域南北方向地应力作用下形成的近东西向三级构造盆地,由下石炭统碳酸盐岩组成,该构造盆地为会仙岩溶湿地提供了得天独厚的蓄水条件。
(3)北西向线性构造带
北西向线性构造带由一系列走向290°~330°的断裂带组成,产生于印支构造运动期,后经历燕山、喜马拉雅多期构造运动,是多次活动的新构造活动带。会仙湿地的南部边界一带就位于该构造带的架桥岭背斜北部倾伏端。
5.1.5 水文地质条件
5.1.5.1 含水岩组划分及富水性
会仙岩溶湿地内大致可以分为三个含水岩组,它们分别是:单层结构松散岩类含水岩组(Ⅰ)、连续型纯碳酸岩中—厚层含水岩组(Ⅱ1)、夹层型不纯碳酸岩含水岩组(Ⅱ2)。各含水岩组岩划分、分布及富水性见表5.2、图5.7(a)。
图5.7 会仙岩溶湿地水文地质及剖面略图
(a)会仙岩溶湿地水文地质略图;(b)A—A’剖面略图;(c)B—B’剖面略图
表5.2 会仙岩溶湿地含水岩组岩性及分布特征表
5.1.5.2 地下水补、径、排条件
会仙岩溶湿地地下水的补给、径流和排泄主要受气象水文、地形地貌、地层岩性及地质构造等因素控制,其补给、径流和排泄模式见图5.7(b)、(c)。
(1)地下水补给
会仙岩溶湿地地下水主要补给源为大气降水。补给形式主要有三种:一种是大气降水的直接入渗补给,第二种为沼泽水体的入渗补给,第三种为外源水的侧向补给。其中,前两种为地下水的主要补给形式。
松散层地下水的补给主要为大气降水直接入渗补给及沼泽水体的入渗补给。此外,湿地中部在丰水期还接受下伏岩层的垂向补给,因为该区位于毛家向斜轴部,地下水由南、北两侧汇集至此后,受承压作用会向上补给松散层内的地下水。
岩溶地下水的补给主要是大气降水直接入渗补给及外源水侧向补给,在特殊干旱年份可能还接受上覆松散层的垂向补给。大气降水直接入渗补给主要发生在岩溶裸露区,该区山体受溶蚀、风化作用影响,垂向岩溶裂隙、岩溶管道发育,接受大气降雨后,雨水在重力作用下沿着垂向岩溶裂隙、岩溶管道下渗补给地下水;外源水侧向补给主要是指湿地南、北部边界外围地下水的侧向补给。其中,北部边界侧向补给主要为岩溶地下水补给,南部边界为孔隙水及岩溶地下水补给。
(2)地下水径流
受地形及构造控制,会仙岩溶湿地松散层地下水与岩溶地下水的流向大致相同,总体上为由南、北两个方向呈扇形向湿地西部、中部及东部径流,见图5.7(a)。在凤凰山、狮子岩一带,受逆断层及地形影响,岩溶地下水分别向西部、东部径流。在凤凰山—文全山—冯家一带,由于受到北东向受地层岩性变化影响,部分岩溶地下水径流会也受到阻滞。
(3)地下水排泄
会仙岩溶湿地地下水的排泄区较分散,主要分布于睦洞河、古运河、黄毛—陡门及大长山—文全山—督龙—冯家一带。排泄形式主要有潜流、泉点及伏流。
松散层地下水基本上最终以潜流形式排泄至睦洞河及古运河内,在睦洞河下游及上游九头山附近的水渠内,均发现非岩溶泉点。
岩溶地下水的排泄形式较多。在丰水期,岩溶地下水排泄有潜流、泉及伏流;在枯水期,其排泄形式主要为潜流。在丰水期或出现集中性强降雨时,岩溶地下水可在短时间内汇集,流量剧增,径流至大长山—文全山—督龙—冯家一带,由于地层岩性由纯碳酸盐岩变为夹层型不纯碳酸盐岩,岩溶地下水径流受到阻滞,大部分径流会以岩溶泉的形式排泄至地表。黄毛—陡门一带位于背斜构造带上,岩溶泉也发育;在枯水期或较长时期未出现降雨时,岩溶地下水水量变小,流速变缓,泉点基本上断流。此时,岩溶地下水的排泄以潜流为主。
狮子岩一带发育一条伏流,该区接受大气降雨后一部分降雨沿岩溶裂隙入渗至伏流内,最终由伏流出口排出。但该伏流的大部分水量来自于黄插塘南部的沼泽水体。
5.1.5.3 地下水化学类型
会仙岩溶湿地地下水的水化学特征见表5.3。由表可以看出:岩溶地下水的化学类型以HCO3-Ca型为主,pH值7.18~7.76,总硬度低于150mg/s。其中,夹层型不纯碳酸盐岩区域的总硬度、矿化度及pH值较纯碳酸盐岩区域要高。例如,冯家民井地下水总硬度及矿化度分别为269.97mg/L、415.65mg/L,而督龙北泉点地下水总硬度及矿化度分别为149.40mg/L、222.82mg/L;松散层地下水化学类型以HCO3·Cl-Ca·K型、HCO3-Ca·K型为主,总硬度及矿化度也明显升高。这种化学类型表明,这些地区松散层地下水与岩溶地下水的联系较为密切。一般民井的选址都会考虑有岩溶管道发育的因素,如七星民井,据村民反映,该井底部有岩溶管道发育,孔隙水与岩溶地下水联系密切。因此,本次研究得出的松散层地下水化学类型并能完全代表整个地区的地下水化学类型。
表5.3 会仙岩溶湿地地下水化学特征表
3. 会仙岩溶湿地陆生植物
会仙岩溶湿地位于典型岩溶地区,湿地周边及湿地中广泛分布由碳回酸盐岩组成的石山,土壤以富答钙耐碱性的红色粘土、亚粘土为主,因此,陆生植物带有明显的地区性。根据不完全统计,会仙湿地附近的陆生种类有106科245属395种(表4-14)。其中,苔藓植物2科2属2种,蕨类植物14科20属28种,裸子植物2科2属2种,双子叶植物79科186属313种,单子叶植物9科39属50种(图4-22)。种数大于或等于10的科有菊科(32种)、禾本科(30种)、大戟科(19)、蔷薇科(18种)、唇形科(13种)、茜草科(11种)、蝶形花科(10种)、马鞭草科(10种)、桑科(10种)、百合科(10种);种数为5~9的科有鼠李科(9种)、豆科(8种)、木樨科(7种)、十字花科(6种)、毛茛科(6种)、蓼科(6种)、茄科(6种)、苋科(6种)、葫芦科(5种)、伞形科(5种)、鳞毛蕨科(5种)、芸香科(5种);种数为4的科有凤尾蕨科、卷柏科、石竹科、榆科、紫葳科、五加科、锦葵科、苏木科、葡萄科。
表4-14 会仙湿地附近的陆生植物
续表
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图4-22 石山植物
4. 桂林会仙湿地的景观生态原理求答案!
你那个学校的呀,对会仙那么感兴趣~~~
5. 会仙岩溶湿地的水质评价与水化学循环
一、水化学特征
在会仙湿地及周边补给区共设置了55个水化学监测点(见图3-12),开展湿地水化学的现场调查、监测和研究,并定期进行取样分析。其中10个点进行了枯水、平水和丰水3个不同时期的监测工作,检测内容包含有机物和无机物两个方面的主要指标。
检测结果(表3-4)表明,湿地地表水与地下水水化学类型主要为HCO3-Ca型。
表3-4 会仙岩溶湿地主要水点水化学特征
1)补给区:会仙岩溶湿地南、北部分均为裸露型纯碳酸盐岩溶区,地表落水洞、溶潭,地下岩溶管道、岩溶裂隙发育,大气降水大部分直接入渗补给岩溶地下水,并以快速流的形式补给湿地。除个别地点(如临桂县马面黄铁矿厂附近地下水,,含量较高,水质较差)受人工影响外,地下水属于弱碱性,水中水化学组分含量较低,水质良好。如湿地北部督龙北塌坑、南部李家东北塌坑地下水化学类型主要为 HCO3 -Ca型,pH值为7.16~7.18,矿化度低于230 mg/L,总硬度低于150 mg/L。
2)补给-径流区:该区多为半覆盖型、夹层型碳酸盐岩溶区,地下水主要接受侧向径流和垂向越流渗透补给。该区地下岩溶裂隙、管道发育较平缓,地下水径流相对缓慢。地下水中物质含量及pH值较补给区高,白云石含量虽有所升高,但仍以方解石为主。如九头山东南土坑,pH值为7.04,总硬度、矿化度较补给区都高,分别为194.86mg/L和328.17mg/L,地下水化学类型仍以HCO3-Ca型为主。
3)排泄区:会仙岩溶湿地排泄区多位于覆盖型岩溶区内,主要为孔隙地下水,地下水普遍接受农业灌溉用水回渗补给,无机、有机肥极易随地表水下渗进入地下水,并且地下水流速缓慢,净化能力差。由表3-4 可以看出,除狮子山地下河出口外,七星民井、下渣塘底民井内地下水 pH值、总硬度、矿化度都明显升高,地下水化学类型也变为HCO3 ·Cl-Ca· K型。如睦洞七星村码头湖水中和含量偏高,分别达到0.6 mg/L,0.3 mg/L,水质较差。
二、水质评价
1.地表水水质评价
(1)水质评价标准
本次地表水环境质量评价标准按《地表水环境质量标准》GB 3838—2002对湿地内地表水水质进行评价,依据地表水水域环境功能和保护目标,按功能高低依次划分为5类。
Ⅰ类:主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类:主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。
Ⅲ类:主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、回游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
Ⅳ类:主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类:主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
(2)水质评价方法
采用综合污染指数法,公式:
会仙岩溶湿地生态系统研究
式中:P为地表水综合污染指数;Ci为某污染物的实测浓度(mg/L);Si为某污染物的地表水环境标准浓度(mg/L);n为水质评价因子的数量。
地表水综合污染指数分级标准见表3-5。
表3-5 综合污染指数分级标准
根据地表水环境质量标准,评价因子选有pH值、COD、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、铬、铅共12个。鉴于保护湿地环境的目的,计算时地表水标准浓度按《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅲ类水体标准取值。
(3)水质评价结果
综合污染指数评价结果见表3-6。本次评价的部分地表水点,龙山东出水沟、分水塘、龙山东湿地、督龙北小山(鱼塘)、督龙-龙山湿地及睦洞河源头,均位于湿地中;西官庄清水河及督龙养殖场位于湿地边缘;七星码头位于湿地人口聚集带。由表3-6可以看出,湿地各点地表水体均未达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅲ类水体标准,都已经受到不同程度的污染,超标因子主要是总磷。大部分观测点水质污染指数为0.5左右,略高于标准值0.4,属轻污染范围;其中督龙养殖场、睦洞河源头个别月份水质综合污染指数分别为0.84,0.97,属中度污染;仅分水塘及七星码头个别月份地表水水质综合污染指数大于1,属重污染。
湿地水质污染没有明显规律,原因可能是因为湿地内污染源分布无序。湿地内众多水塘、沼泽地被不同程度开发利用,农业、养殖业的发展都会使湿地水体质量下降(图3-23)。七星码头位于七星村内,生活污水及垃圾排放较多(图3-24);分水塘受附近水田、鱼塘排水影响,水体流动性差,污染也较严重。
表3-6 会仙岩溶湿地地表水水质综合污染指数评价
图3-23 水体不同程度污染
图3-24 七星码头生活污水质
2.地下水水质评价
(1)水质评价方法
根据《地下水质量标准》GB/T 14848—93将地下水质分为5级。
Ⅰ级(优良水):适用于各种用途。
Ⅱ级(良好水):适用于各种用途。
Ⅲ级(较好水):以人体健康基准为依据,主要适用于集中式生活饮用水及工、农业用水。
Ⅳ级(较差水):以工、农业用水要求为依据,除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作为生活饮用水。
Ⅴ级(极差水):不适用于饮用水,其他用水可根据使用目的选用。
地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础,可分为单项组分评价和综合评价两种。
本次评价按《地下水质量标准》GB/T 14848—93对会仙岩溶湿地地下水水质分别进行单项组分评价和综合评价。评价方法系采用各监测点的评价因子对应“标准”中规定的5个类型水赋值范围,以“从优不从劣原则”进行单项组分评分(Fi)(表3-7),从而对水质进行单项组分评价。在单项组分评价基础上,综合各因子单项评价分值,利用公式(3-2)和(3-3)计算综合评价指数(F),按照地下水质量划分标准(表3-8)对水质进行综合评价。
表3-7 单项组分各类别对应分值表
表3-8 地下水质量划分标准
综合评价指数F计算公式:
会仙岩溶湿地生态系统研究
会仙岩溶湿地生态系统研究
式中:F为参评因子单项分值Fi的平均值;Fmax为参评因子单项分值中的最大值。
根据资料内容及实际情况,参加评价的水化学项目有:pH,总硬度,Cl-,,F-,,,Cu,Pb,Zn,Cd,Co,Ni,Mn,Hg,Cr6+,As,共17项。
(2)单项评价结果
选取湿地地下水补给区(1个)、径流区(1个)、排泄区(2个)4个典型水样,按照上述评价方法对地下水监测取样点水质状况进行了单项组分评价(表3-9)。
由表3-9可以看出,所有取样点的pH值,F-,Co,Cr6+的评价分值(Fi)均为0,水质优良;总硬度评价分值中,七星民井为3,属于水质较好类型,其余各点均为0,水质优良;Cl-评价分值中,七星民井为1,水质良好,其余站点的评价分值为0,水质优良;含量评价分值中,除七星民井内地下水在个别月份略有升高外,其余评价分值均为0,水质优良;七星民井水内含量较高,评价分值达到10,水质极差,不适用于饮用,而狮子山地下河出口处地下水评价指数个别月份也达到1,需要关注,其他站点评价分值均为0,水质优良;七星民井、狮子山地下河出口两处的地下水中含量在个别月份大幅升高,水质变差,不适合饮用,其余各点水质优良;湿地内各点地下水中Cu,Pb,Zn的含量都较低,属Ⅰ或Ⅱ类水质,水质良好;除小象山地下河出口水中个别月份Cd含量较高、属Ⅲ类水质外,其余各点均属Ⅰ或Ⅱ类水质;七星民井水中Ni含量较高,个别月份评价分值可达10,水质极差,其余各点含量都较低,属Ⅰ或Ⅱ类水质;金全东北溶潭地下水除在个别月份Mn含量较高、水质较差外,其余各点水质优良;湿地内各点地下水中Hg和As的含量都较低,多为Ⅰ或Ⅱ类水质,水质优良。
表3-9 会仙岩溶湿地地下水水质单项评价与综合评价指数
(3)综合评价结果
综合上述单项组分评分值对会仙岩溶湿地4个地下水监测取样点水质状况进行了综合指数评价(表3-9)。结果显示,会仙岩溶湿地地下水水质评价分值在0.74~7.20之间,水质有好有差。总体来看,F值从地下水补给区至排泄区逐渐增大,由无人区向居民区递增。金全东北溶潭位于湿地北部地下水补给区向排泄区(湿地)过渡地带,其综合评价指数仅为0.74,水质优良;七星民井水点位于湿地中央及居民生活区,故其综合评价指数达到了7.17,个别月份更高,水质较差,已不适用于居民饮用;狮子山地下河出口也位于湿地中央的地下水排泄区,综合评价指数也较补给区高,但由于其为地下河系统,水量交换及地下水流速都较快,所以与七星民井的F值相比,数值相对较低。
另外,通过对狮子山地下河出口、七星民井两取样点不同月份的综合评价指数可以看出,前者差值明显大于后者。原因可能是:狮子山地下河出口位于地下河系统内,对降雨响应迅速,出水流量变幅很大,其内各离子含量也随着水量变化而变化,故F值变化较大;而七星民井位于孤峰平原内,地下水水位及流速相对平缓,故F值变幅较小。
3.有机污染分析
2007年10月15~17日,对湿地内主要水体,包括地表、地下河流、湖泊和鱼塘等水体的有机污染进行了检测和取样分析,其中,Q1—Q9水样采于2007年10月15日,WM1—WM8采于2007年10月17日,有3个样品为地下水水点,分别为Q2(峨底地下河出口)、WM1(上村水井)、WM5(七星码头);其余皆为地表水水体,包括河流、渠道和湖泊、鱼塘的水体。
对地下水水体的有机污染检测采用《地下水质量标准》GB/T 14848—1993进行分析评价,对地表水水体采用《地表水环境质量标准》GB 3838—2002进行分析评价。检测分析结果(表3-10)表明:
1)大部分地表水的大部分单个水质指标达到国家I类水的标准,仅个别水点的少数指标未达到国家标准。
2)未达标的地表水体主要为鱼塘、村庄附近的水体。其中BOD5和COD不合格的有Q5(寺湖中部水体)、Q9(西官庄后头桥养鸭场水体)、WM7(督龙养殖场入口)和WM8(督龙养殖场中央小山北鱼塘水体);COD不合格的有WM4(督龙-龙山间湖泊沼泽水体)、WM5(七星码头水体)。
3)地下水体单个指标评价多为Ⅲ类水质,但总大肠杆菌群和细菌总数均超标。
鱼塘,尤其是养鸭塘的水体水质总体较差,其水体颜色发绿,藻类繁殖快,部分养鸭塘有时甚至会出现“水华”现象,电导率偏低(如督龙鱼塘为190μs/cm),溶解氧偏低(如古运河西段莫家段为2.9mg/L),总大肠杆菌和细胞总数均很高,COD和BOD5超标。以四塘寺湖为例,2005年寺湖水未受污染前,水体清洁、透明,水质良好,湖泊中有较多不同种类的鱼、虾;但自2006年春天寺湖上游部分水体出租成为养殖场(养鸭约60000只鸭)后,湖泊水体迅速变浊并逐渐发黑,同时带有强烈的腥臭味,富营养化程度升高,湖泊中凤眼蓝由最初的少数几棵迅速繁殖,到2006年秋,凤眼蓝已覆盖了大半个湖泊水体,覆盖度达95%以上,造成水体中极度缺氧,水中溶解氧接近零(0.2),水体中鱼、虾、螺类不能生存,水体中多项水质指标超标。污染物质(包括凤眼蓝死亡后)沉积在湖底,分解、腐化,造成水中有机质含量偏高、湖底沉积淤泥厚达1m以上,湖泊逐渐沼泽化。而地下水中的总大肠杆菌和细胞总数超标也主要与周边的地表水体污染有关。
三、湿地水化学循环——水中溶解物质的迁移与转化
水化学循环与水循环或水文过程密切相关。在湿地“三水”转化的过程中,由于地形、地质和水生物的影响,通常湿地水动力条件、水的物理、化学性质会发生改变,从而导致水中化学物质的迁移和重组。会仙湿地及周边地区为典型岩溶区,主要水化学作用是碳酸盐岩的溶解与沉淀(重结晶)。此外,岩石、湿地沉积物吸附作用和生物生态过程在水化学物质的转化中也发挥着重大作用。
1.钙镁循环与湿地的水质净化
湿地周边裸露岩溶石山地区的大气降雨大部分通过岩溶裂隙转化为岩溶地下水,并将地表的矿物质和碎屑物质带入地下。一方面,最初进入地下含水层的雨水含有大量的空气中溶解的液相CO2 ,液相CO2 与水结合成为碳酸,并分解为H+和;另一方面,方解石(CaCO3)在水中被溶解为和,经水解与水中 H+离子结合形成(白云石与此类似,但溶解强度较小),这两种过程都会导致水体中Ca2+,Mg2+,H+,等离子浓度和矿化度的升高[4]。尤其是在以岩溶裂隙为主的碳酸盐岩含水介质中,由于水与岩石的接触面积大、流速相对缓慢,溶蚀过程充分,碳酸盐岩被充分溶解,如果在枯水季节,地下水流速十分缓慢,长时间的溶蚀作用导致水中离子浓度不断升高,一旦水中上述离子浓度达到饱和状态,即与Ca2+等重新组合形成方解石等。而其余以和等形式随地下水(主要是洪水季节)排出并被带到河流、湖泊盆地后,由于水动力条件和环境发生变化,离解为和,后者与结合形成碳酸钙沉淀,导致水体中,,离子浓度和矿化度(包括硬度、盐度等)减少,这一过程也是湿地水化学循环引起的水质净化过程,在每年雨季湿地中反映明显:每年雨季岩溶地下水把大量在枯水季节溶解的矿物质带入湿地,在湿地中央(如龙山附近)相对静止的水体环境中,随着水化学条件发生变化,在沉水植物的叶面形成一层较厚的钙膜,当钙膜厚度超过植物叶面的承受力时,便从叶面脱落并沉积在湿地底部的淤泥中。与此类似的还有硅酸盐岩矿物的水解和湿地中粘土矿物的形成等。随着水体中化学物质含量的减少,水体本身得到了净化。对会仙湿地各主要水体水质的检测表明,从河流(地下河)上游到下游,或者说从湿地外围到湿地中央,水体中的主要化学成分的含量都有明显的降低(图3-25至图3-28),尤其是水中的矿物质含量、Ca2+、H+、总离子浓度、总硬度、总碱度,表明湿地对降解水体中化学物质的作用明显。而处于湿地水循环中下游的冯家古运河古桥边、七星码头和睦洞湖出口的四孔桥等个别检测点的水大部分化学成分含量都比较高,分析其原因有以下几个方面:
表3-10 会仙岩溶湿地各类水体的有机污染检测结果
1)地球化学背景与地下水的补给:从各个化学成分曲线图上可以看出,分布于岩溶石山(碳酸盐岩)分布区的岩溶地下水中的化学成分含量普遍比湿地分布区地表水体中高。冯家古桥位于古运河与冯家岩溶溢流泉域湿地的交汇口,因此,岩溶地下水的补给可能是造成水中化学成分浓度值较高的主要原因。
2)径流区地球化学背景值的影响:如湿地水在流经白云岩裸露、半裸露地区时其中的Mg2+都有不同程度的升高。
3)人类活动的影响:对于水体中含量较低的化学成分,如微量元素、Cl-和等,其浓度值的变化对人类活动的影响反映最为敏感,造成水中这些化学成分空间分布的无序性。其中,Cl-和在湿地水体中偏高可能与湿地内耕地、鱼塘中使用的农药有关。而有机质含量的变化则与湿地、鱼塘的富营养化程度有关。
图3-25 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线(一)
图3-26 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线(二)
图3-27 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线(三)
2.岩石矿物吸附作用对湿地水质的净化
水质污染包括有毒化学物质和有机物质两种。这两污染物质进入水体后,即参与到湿地的水化学循环中。会仙湿地及周边地区工矿企业较少,污染来源主要为小规模的矿山开采(如马面黄铁矿,凤凰山、斗门和四塘四两山等地的白云岩粉的开采)和鱼塘的肥料及农药。其中,马面黄铁矿(图3-29,图3-30)对周边地区的污染最为明显。
图3-28 会仙湿地主要水点水化学浓度曲线(四)
图3-29 马面黄铁矿矿山污染
图3-30 马面黄铁矿矿山对地表水的污染(马面圩)
马面黄铁矿位于会仙镇马面圩以北的上村附近。该矿现已停止规模性开采,但仍有小规模开采活动,其排放的尾水以及雨季雨水冲刷尾矿造成的水质污染(地下水中,Zn2+,Mn2+含量较高,pH值较低,属于弱酸性水,水质较差)对下游上村—马面一带的人民生产、生活影响很大。1999年1月27 日,桂林检测站对广西城市供水水质监测网上村饮用井水的水质检测结果中,井水呈黄色,在12 个检测项目中有6 项严重超过了《生活饮用水卫生标准》GB 5749—85,1项超过《地面水中有害物质最高允许浓度》TJ 36—79的标准要求,而电导率检测结果表明,井水为含盐量极高的矿化水,不能作生活饮用水源。2003年9月26日和2007年10月水质复检结果与此类似(表3-11)。2007年我们进行了对比、验证测试,可以看出,由于矿山停止大规模开采,随着时间的推移,污染程度在缓慢减轻,但每年雨季污染仍然严重(水体呈黄红色),井底淤泥仍呈铁锈黄色。当地村民长期饮用此地下水,曾出现多种病状,甚至死亡;矿山尾水也造成下游数百亩耕地粮食产量和质量下降,对当地人民生产和生活造成重大威胁。
但是,矿山污染尾水进入岩溶地下水循环后,污染物质向下游的浓度逐渐降低。如2007年8月检测流经矿山尾矿的表生岩溶泉的pH值为3.0;进入矿生活区的污染地下水pH值为6.0左右,向下游至上村民井水pH值为6.33~6.8,酸性逐渐减弱,到湿地边缘的冯家、狮子山一带,水中污染物质浓度已经不明显,pH值在7.0以上。分析其原因,可能与岩石(矿物)、土壤对水中离子的吸附有关。
吸附是固相与液相接触面之间产生物质交换的一种普遍现象。在地下水与地层岩石、土壤(沉积物)长期接触的相互作用过程中,吸附对地下水化学成分的形成和演化,对溶质(特别是污染溶质)的迁移有重要的控制作用[5]。吸附的机理十分复杂,归纳起来有物理吸附和化学吸附两种。自然界物理吸附(主要依靠表面静电引力吸附液相异性离子)比化学吸附更为普遍,尤其是对于会仙湿地这样的环境,松散沉积物中含有大量的粘土矿物(表面带负电荷),能够较好地、大量吸附水中阳离子,从而净化水质。但本次硫铁矿矿区水质污染主要是在碳酸盐岩基岩裂隙、管道介质的运移过程中被逐步净化,其原因可能与基岩裂隙表面的胶体和裂隙中土壤、地下河中粘土的综合吸附作用有关。
表3-11 会仙马面北东上村水质检测结果
四、湿地生物生态过程对水土地球化学循环的影响
大多数水生植物具有吸收水、土壤(污泥)中的重金属离子、有机污染和吸收水、空气中二氧化碳并释放氧气、调节气候的功能。但是,不同水生植物(群落)在生态过程中的吸收能力有较大差异。
1.水生植物群落与水中溶解氧的关系
2007年4月24日,在会仙湿地的睦洞湖中央龙山附近水域对无水生植物水域、沉水植物分布区水域和挺水植物群落分布区水域3种生境水体中的溶解氧和电导率进行了对比测试。测试仪器采用YSI6820,测试持续时间约10h,测试结果(图3-31,图3-32)表明:
图3-31 睦洞湖不同植物群落水域中溶解氧
图3-32 不同植物群落水域中矿化度
1)水中溶解氧与水温成正比,反映水温对水生植物的生物活动(释放氧气)或对空气中氧气进入水体的过程有较强的影响,但在时间上有滞后现象。
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,无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体现在对周边空气中氧气的补充。
3)浮水生物群落一般生长在水流速度较慢的准静水环境,一方面其造氧功能主要体现在对周边空气的贡献上;另一方面,静水环境的水质一般较差,多造成浮水生物大量繁殖并覆盖水面(如藻类、凤眼蓝等),因此,水中溶解氧一般较低。如四塘清水江右岸寺湖南部湖面全部被凤眼蓝(又名水葫芦)覆盖(盖度99%),其湖水的溶解氧接近0(表3-12)。
表3-12 浮游植物群落凤眼蓝分布水域的水质参数检测结果(2007年10月)
2.水生植物与电导率(矿化度)的关系
二者关系不明显(图3-32),尤其是挺水植物水域,与无水生植物的水域一样,在中午以后电导率总体呈下降趋势,但沉水植物水域的电导率似乎与温度成反比,是否反映了温度对生物的生物化学活动有影响,还需进一步的观测和试验。
3.几种主要水生植物(群落)的水质净化功能
(1)浮水植物与凤眼蓝群落
湿地水生植物在吸收重金属离子能力方面差异较大。一般说来,吸收重金属离子能力具有沉水植物>浮水植物>挺水植物的规律。但一些浮水植物,如凤眼蓝、紫萍(Spirodela polyrhiza)、喜旱莲子草、菹草(Potamogeton crispus)等有较高的吸收水体中重金属的能力,它们的大量出现也指示水体处于富营养化状态。其中,凤眼蓝因为须根很发达,其吸收重金属离子和有机物质污染的能力比其他各种水生植物都强。
凤眼蓝(又名水葫芦)为湿地外来物种,属于浮水植物。其生长在流速较慢的水体中,如湿地湖湾、湖泊、鱼塘或古运河中,尤其在富营养化水体中生长、繁殖迅速,因此,凤眼蓝也是水体富营养化程度的指示性植物。会仙湿地的凤眼蓝主要分布在古运河和清水河流域的寺湖(图3-33)。叶片宽、窄或个体大小反映了水质富营养化程度的高低。
为研究凤眼蓝的生态功能,2007 年在四塘乡寺湖入湖口、上游湖中心(养珍珠,开阔水面,无凤眼蓝)和下游湖(照片,凤眼蓝覆盖度99%)、寺湖出口和清水江进行了水质检测。检测结果(表3-13)表明,寺湖入口的水质污染较轻,寺湖中部的裸露水面(珍珠养殖场、养鸭场)污染较为严重,其各项有机与无机参数的检测均高,但经过寺湖南部生长密集的凤眼蓝的净化,到寺湖出口处各项水质指标都有明显的改善;尤其是对矿物质有机污染和重金属的吸收功能很明显。
图3-33 古运河东段河中凤眼蓝
同时,凤眼蓝对水体环境的负面影响也相当大。快速繁殖、成片状密集分布的凤眼蓝可以堵塞河道、遮挡阳光和隔离水体中氧气的循环,使水中溶解氧缺乏,进而影响沉水植物以及鱼类的生长,大大降低其覆盖范围内的生物多样性。
水龙也是会仙湿地分布较广的浮水植物之一,其一般是从河岸向河中生长。水龙本身对环境没有负面影响,但其为凤眼蓝的生长繁殖提供了相对稳定的繁殖、依托场所。
(2)香蒲、茭白、苦草与水下沉积物对重金属污染吸附能力的比较
为比较不同水生植物及水下沉积物(淤泥)的重金属吸收能力,对会仙湿地内分布最广的建群优势水生植物苦草(代表沉水植物)、香蒲和茭白(代表挺沉水植物)以及水下沉积物(代表水生植物的生长环境)的化学成分进行了分析,结果(表3-14)表明:
1)水生植物中吸收的重金属组分的浓度值普遍比其生长的水下沉积物中低,表明湿地沉积物在水质净化过程中起主导作用,同时反映了沉积物中重金属组分含量对其上植物离子浓度的控制作用,但是,两者之间浓度没有相关变化规律,其中某些植物中个别指标的浓度(如苦草的Cd)还高于沉积物中相应指标的背景浓度,可能反映某些植物的选择性吸收或其生物地球化学作用对特定重金属组分(污染物)有聚集功能(如生物成矿作用)。如香蒲能大量地吸附水及沉积物中的Fe和Mn物质,苦草不仅可以大量吸收Fe和Mn,还对吸收锌、铬、砷、铌等有偏好。
表3-13 浮游植物群落凤眼莲分布水域的水质参数分析检验结果(2007年10)月
表3-14 几种主要水生植物与水下沉积物对重金属污染吸附能力的比较(2007年11月)
2)沉水植物苦草中吸附的重金属组分比水下沉积物少,但与挺水植物(香蒲、茭白)相比,则一般要强几倍到几十多倍;仅有个别指标(如Mn,Mo)例外;其他沉水植物群落(如狐尾草、竹叶眼子菜等)与此类似,并一般生长在清洁、透明度好和流动的水体中,其本身对环境没有负面影响;只有黑藻夏秋因爆发性生长会堵塞河道,影响其他沉水植物的生长,同时也会在一定程度上对水质造成负面影响。
3)3种水生植物中的Fe和Mn物质浓度都比较高,是否与区域背景值有关,或与流域上游的马面黄铁矿排污有关?需要做进一步的研究。
6. 会仙岩溶湿地沉积环境变化研究
一、沉积物样品采集
我国碳酸盐岩分布广泛,在岩溶地区的碳酸盐岩成土、土地资源利用、岩溶动力系统、喀斯特生态系统、河流水文特征与水化学及相关影响因素的研究,以及利用洞穴次生化学沉积物重建古环境及古气候等方面都取得了显著成果[1—19];但对作为岩溶地区一种独特生态系统的岩溶湿地的生态环境及其形成与演化方面的研究[20—22]并不多见。为研究会仙岩溶湿地在自然与人类相互作用下的生态环境演化过程,重建湿地古气候,2008年3月在会仙岩溶湿地内选择两个典型地点:临桂县会仙镇分水塘北狮子潭和临桂县四塘镇寺湖(图5-9),采用重力采样器分别采集了56cm和77cm的连续柱状沉积物岩心。
在会仙岩溶湿地核心区睦洞湖以东,会仙镇冯家村西的狮子岩,发育有狮子山岩溶地下河,该地下河发源于马面以北的岩溶山地中,地下河出口位于分水塘北端狮子山南部山脚,并将八仙湖、分水塘相互连接成一个统一的岩溶水文系统。狮子山地下河岩溶水直接注入分水塘,不仅是会仙岩溶湿地的重要补给水源,而且也是古代相思埭(古运河)的主要水源。狮子潭采样点即位于狮子岩地下河主通道上,地下河出口上游约100m的山间积水洼地——狮子潭(山间湖泊)内。狮子潭面积约10亩,枯水季节最深处水深约1m。沉积岩心的采样点位于潭中部偏西水深60cm处(地理坐标为:N25°06′06″,E110°12′35″),所采集湖底柱状沉积岩心长56cm(见图2-18)。
图5-9 湖泊沉积物采样点
寺湖位于四塘镇附近,会仙岩溶湿地清水江河湖湿地的核心区。寺湖主要由地表沟溪(包括清水江河水及太平河水)补给。湖泊下游有多个出口,均与清水江连通,湖水排向清水江。近年来,由于湖泊周边湿地不断被开发、蚕食,湖泊水域面积在逐年减少。至2006年,湖泊水域面积仅12hm2。由于周边受农田农药、化肥污染的灌溉水和农村生活废水污染,以及湖泊周边及湖内养殖(尤其是2006年以来湖内养鸭数万只、养殖珍珠几十亩)等造成湖水水质不断恶化,湖水长期处于富营养化状态,湖泊下游湖面几乎完全被疯长的凤眼蓝(水葫芦)所覆盖。2008年调查、取样期间该湖仍处于富营养化状态。沉积物岩心采样点位于湖泊下游出口的湖泊内(图5-9),地理坐标为N25°09′54″,E110°08′37″,采样点水深约1.3m,采集沉积岩心77cm。
二、样品的处理与实验室分析
将寺湖沉积岩心的上部20cm按0.5cm间隔连续取样,20cm以下则按照1cm间隔连续取样。狮子潭沉积岩心上部30cm按0.5cm间隔连续取样,30cm以下则按照1cm间隔连续取样。
将经过上述采样、制作、处理后的样品送至中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境国家重点实验室,对其进行了高精度、高分辨率的沉积年代学、营养盐元素(沉积物TOC(总有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)含量)、地球化学元素等各种环境代用指标的样品测试分析。其中,沉积物年代测定用放射性核素137Cs和210Pb方法,采用美国EG&G Ortec公司生产的由高纯锗井型探测器与Ortec 919型谱控制器以及IBM微机构成的16k多道分析器组成的γ谱分析系统进行核素测定。137Cs标准样品由中国原子能研究院提供。TOC,TN,TP测定方法:TOC用重铬酸钾-硫酸(油浴)氧化-硫酸亚铁滴定法测定;TN用重铬酸钾-硫酸消化-凯氏定氮法测定;TP用重铬酸钾-硫酸酸溶-钼锑钪比色法测定。元素化学分析采用HCl-HNO3-HF微波消化法和ICP-AES测定法,共测得Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,Co,V,Cr,Be,Ba,Sr,Cu,Pb,Zn,Mn,Ni,P等19种元素,平行分析误差小于±5%。
三、会仙岩溶湿地环境变化沉积记录的初步研究
通过对上述样品的测试、分析,获得了寺湖近450年来和狮子潭近200多年来的环境演化记录。结果表明:狮子潭经历了公元1810年以前的沼泽化过程而后又演化成湖泊沉积环境;寺湖在近450年来一直为湖相沉积,但经历了小冰期中的多次冷暖和干湿的气候波动[22];湿地沉积环境变化在过去主要受气候条件变化的制约,在气候的冷湿期有利于湿地的发育,而暖干时期则不利于湿地的发育。最近几十年以来在气候持续变暖的背景下,人类对湿地的过度开发加快了会仙湿地生态环境的退化。
1.沉积岩心年代学分析
137Cs是核爆炸的裂变产物,半衰期为30.2年,其计年是基于该放射性核素在沉积物记录中的层位对比[23]。大量研究证实并公认全球地表大气沉降的137Cs有两个最主要峰值年,一个是初始沉降峰值1952年,另一个是主要峰值年1963年[23—27],可作为近代沉积地层的对比与时间标尺。由寺湖岩心137Cs测年结果(图5-10)可以看出,其有明显的峰值,1952年峰值出现在岩心10.25cm深度,1963年峰值出现在岩心6.75cm深度处。这与210Pb实验数据根据衰变规律计算的整个岩心平均沉积速率1.7mm/a所得到的层位时间基本吻合,由137Cs峰值计算出岩心0~6.75cm段的平均沉积速率为1.5 mm/a,而 6.75~10.25cm段(1952~1963年)的平均沉积速率为3.1 mm/a,0~10.25cm段的平均沉积速率为1.8 mm/a,与由210Pb实验数据获得的整个岩心平均沉积速率1.7mm/a基本相似。由此推算至岩心底部77cm深处的年代为1562年,整个沉积岩心代表的时间为446年。
图5-10 寺湖沉积岩心137Cs 和210Pb垂直分布
狮子潭沉积岩心的137Cs测年结果显示(图5-11):1952年峰值出现在岩心8.75cm深度处,1963年峰值出现在岩心6.25cm深度处。按此推算沉积速率,1963年以来(0~6.25cm段)平均沉积速率约为1.4mm/a,1952年以来(0~8.75cm段)平均沉积速率约为1.6mm/a,而由210Pb测定数据根据衰变规律计算的整个岩心平均沉积速率为1.6mm/a,两者也基本吻合。
图5-11 狮子潭沉积岩心137Cs 和210Pb垂直分布
值得指出的是,寺湖沉积物岩心和狮子潭沉积物岩心137Cs测年结果都显示出上部有一个高值峰,狮子潭岩心位于3cm左右深度处,寺湖岩心位于1~2cm左右深度处,比1963年的主峰还要高,其原因和机制有待进一步探讨。
2.沉积岩心的TOC,TN,TP的垂直变化研究
流域基岩、土壤在经历风化、侵蚀和搬运等作用后进入湖区沉积,沉积物元素特征一般受控于母岩类型、气候和沉积环境,以及人类活动等诸多因素的影响,即沉积物元素变化特征为自然过程叠加人类活动影响的结果。因此湖泊沉积物中元素可分为两种来源:一是来源于流域侵蚀,其变化主要由自然因素控制,与流域降水和径流以及水土流失程度有关,如钙元素含量在南方岩溶湿地非常丰富,然而降水量增加使钙浓度降低,沉积少;二是既来源于流域母质,又受到人为活动的影响,如磷元素在沉积岩心上部的快速增加与人类农业活动关系密切。
湖泊沉积物总有机碳(TOC)由内源和外源有机碳两部分组成。内源有机碳主要是湖泊自身水生生物的贡献,外源有机碳主要是流域内陆生植物的贡献。湖泊沉积物中TOC的高低在一定程度上反映了区域气候条件以及湖泊沉积物的保存条件[28]。寺湖沉积岩心的TOC,TN,TP的垂直分布(图5-12)显示:TOC总体呈增长趋势,但存在几个大的阶段:在53cm以下,TOC和TN处于低值阶段,存在缓慢上升的趋势;在20~53cm段,TOC和TN处于较高值阶段;在53cm附近产生了大的变化,其TOC含量由平均35g/kg增加到40g/kg,并保持缓慢上升;在4~20cm段,TOC和TN含量又降低为一低值阶段;20cm处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与TOC的变化极为相似,二者呈同步变化。TP含量的变化也存在着明显的变化阶段,在20cm以下TP含量基本保持稳定,20cm处开始有一明显的增加。在4cm向上,则出现快速增加。整体来看,寺湖沉积岩心的TOC,TN,TP可分为4个阶段:第一阶段为53~77cm,对应的时间约在1562~1703年;第二阶段是20~53cm,对应时间约在1703~1894年;第三阶段在4~20cm,对应时间约为1894~1987年;第四阶段为0~4cm,对应时间约为1987~2007年。
图5-12 寺湖沉积岩心的碳、氮、磷含量的垂直变化
碳氮比值(C/N)能够较好地指示沉积物中内源和外源有机成分的比例[29]。一般来说,低等水生植物蛋白质含量较高,C/N比值一般小于7;陆生植物大多含维管束,C/N比值一般大于20。因此,湖泊沉积物中有机质的C/N比值反映了有机质的物源状况。寺湖C/N 比值在10左右,且变幅不大。这说明内、外源有机物在湖泊有机物中各占有一定比例,而且有机物源变化不大,情况较稳定。
狮子潭沉积岩心的TOC,TN,TP的垂直分布(图5-13)也显示出几个变化阶段:最大的一个变化是在33cm深度处,在其以下,TOC,TN,TP都处于特别的高值阶段,表现出沼泽相的沉积特征;从岩心底部57cm到33cm,是一个逐步自然富营养化即沼泽化的过程;33cm以上又演变为湖泊的环境,因狮子潭是一个地下水补给的小水潭,TOC和TN含量一直较稳定,没有突然的变化,向上缓慢降低。而TP的含量在14cm深度向上出现缓慢增加的趋势,而在表层2cm增加明显。由于33cm以下为沼泽沉积,其沉积速率无法和上部湖泊沉积相对比,因此在按照上部湖泊沉积速率推算年代时,仅推算到32cm为止,其时代大致为1810年。其底部的年代尚有待于用14C年代测定法确定。
3.元素地球化学特征与特征元素Mg/Ca和Sr/Ca比值垂直变化的环境意义
湖泊沉积是记录湖泊及其流域气候环境信息的有效载体,它记录了气候变化、湖泊生态演化等丰富的信息。元素是湖泊沉积物的重要组成部分,其含量变化真实记录了湖泊水体环境的变化过程。很多学者对湖相沉积物中元素地球化学与古气候环境的关系进行探讨时,把湖相沉积元素地球化学作为恢复和重建古气候环境演化的重要手段之一。对于我国南方岩溶区域,利用洞穴次生化学沉积物反演和重建古环境及古气候等方面已取得了许多成果,但通过岩溶湿地沉积的地球化学元素分析进行环境演变的研究尚还薄弱。因此,在桂林岩溶湿地的寺湖采集沉积岩心,研究其地球化学元素在沉积物中的含量水平、分布与变化规律及元素之间的相互关系等特征,揭示会仙岩溶湿地的环境变化历史与过程,对湿地的水资源保护与开发利用、区域环境质量评价及区域经济发展等具有重要意义。[30]
图5-13 狮子潭沉积岩心的碳、氮、磷含量的垂直变化
按照对象的定性或定量特征将其分组归类的一种现代统计方法——聚类分析法,在研究沉积物物源、湖泊重金属沉积等方面都得到了成功应用。对寺湖沉积岩心元素的地球化学分析所获得的19 种元素含量结果(图5-14)进行聚类分析(图5-15),可以看出,19种元素的变化可首先分为两种类型。第一类型有16种元素,包括Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P,Mg,Ni,Co,Ti,V,Be,Fe,Mn等,这些元素含量在沉积柱4~53cm段从下到上呈增长趋势。将其细分又可分为稳步上升型和波动上升型。稳步上升的元素(Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P)含量在沉积柱状剖面上变化有较好的一致性,元素含量在整个岩心中均呈稳步的增长;波动上升的元素(Mg,Ni,Co,Ti,V,Be,Fe,Mn)含量却呈现出一定的波动,在沉积柱4~53cm段中,这些元素含量波动上升,而在53cm以下及4cm以上段,元素含量自下而上表现为降低。第二类型的元素(Ca,Sr,Na)在湖心垂直剖面的变化与第一类型元素不同,这类元素含量大部分时间(湖心柱在0~53cm之间)处于下降或维持稳定。在湖心53~77cm段中,钙元素含量总体呈上升状态。
图5-14 寺湖湖心沉积物元素含量变化
寺湖沉积岩心19种元素的变化具有明显的阶段性特征,其界线分别位于4cm,20cm,53cm处。在53~77cm段中,第一类型16种元素含量自下而上大部分呈降低趋势,而第二类型元素含量却在稳定增加;在 20~53cm段中,第一类型元素含量稳步增加,而第二类型元素含量却在逐步减小;在4~20cm段中,第一类型元素含量呈波动增加态势,第二类型元素含量仍表现为减小;在0~4cm段中,第一类型有7种元素(Ba,K,Cu,Zn,Al,Pb,P)含量仍呈稳定增加,而另外9种元素与第二类型元素表现相似,含量呈减小趋势。此外,与人类活动关系密切的磷元素含量在20cm以下极为稳定,维持在250mg/kg左右,20cm以上含量开始增加,含量在 450~650mg/kg之间波动,到4cm左右含量迅速增加,达近2000mg/kg。
图5-15 寺湖元素聚类分析
通常岩溶地区的土层和基岩中的微量元素相对稳定,在沉积物中的Mg/Sr 比值可作为古气温的替代指标,即温度升高,Mg/Sr比值增加;Mg/Ca 比值的变化不仅取决于温度,同时也取决于岩溶水的滞留时间。有关研究曾指出,Mg/Ca比值与温度呈正比,与降水呈负相关[31,32];Sr/Ca比值和Mg/Ca比值呈现同步的变化。图5-16显示出寺湖和狮子潭沉积岩心中Mg/Ca和 Sr/Ca 比值的变化。在寺湖沉积岩心中,77~53cm段的下部,Mg/Ca,Sr/Ca比值处于高位,可能意味着降水少、向上含量快速降低;在4~53cm段,Mg/Ca,Sr/Ca比值下降并保持基本稳定,则有降水增多的可能;但在20~30cm间,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,与现有气温升高、降水减少的气象记录是吻合的。狮子潭沉积岩心中仅在33~50cm的沼泽沉积段中Mg/Ca和Sr/Ca比值为高值,反映出降水减少、地下水补给少的特点,在上部湖相沉积中其比值均处于低值。
4.湿地环境变化的讨论
桂林会仙岩溶湿地近几十年来萎缩退化迅速,其中有人为活动的明显影响,也有自然环境变化的制约。从寺湖和狮子潭典型柱状沉积岩心的高精度、高分辨率分析结果来看,寺湖77cm沉积岩心记录了近450年来的沉积环境变化。
从沉积环境变化的记录来看,狮子潭57cm沉积岩心上部记录了近200年的沉积环境变化(下部的年代还有待进一步测定),可分为两个阶段。
第一阶段:57~33cm段沉积岩心(1810年以前)为沼泽相沉积,反映一个沼泽化和逐步再变成湖泊相沉积的过程,指示补给狮子潭的地下水在此阶段可能中断过或者大幅度减少而使其变成沼泽,Mg/Ca和Sr/Ca比值的变化也指示此阶段为较干的环境。
第二阶段:33cm以上沉积岩心(1810年以后),为湖泊相沉积,反映地下水补给增加形成湖泊而开始湖泊沉积。湖相沉积中的TOC和TN含量总体呈逐渐稳定减少的趋势,可能指示了气候逐渐变暖,有利于有机质的分解而不利于湖泊中C和N的积累,这和气候总体呈变暖的趋势是一致的。
图5-16 寺湖和狮子潭沉积岩心的Mg/Ca和Sr/Ca比值变化
与狮子潭沉积环境不同,寺湖由地表水河流补给,450年以来一直处于湖泊沉积环境,尽管其中沉积环境也有多次波动。根据寺湖沉积岩心的地球化学元素含量的变化特征,结合Mg/Sr和Mg/Ca指标与其他资料分析,将寺湖沉积物岩心所代表的近450年来环境变化划分为如下4个阶段:
1)岩心深度53~77cm段(时间约在1562~1703年):TOC,TN,TP的含量较低,C/N比值维持在10左右,尤其是这期间磷元素的含量处于最低且稳定状态,反映出当时的湖泊大体是处于自然演化阶段,人类活动干扰不明显。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),意味着前期(岩心深度65~76cm)温度较高,气候温暖、干燥,降水较少,这和青藏高原冰心高分辨率记录[33]以及高原湖泊沉积记录[34]的小冰期中的暖阶段相对应。一方面可使从流域携带来的有机质减少,另一方面暖干的气候条件也有利于湖泊中有机质的分解而不利于沉积。降水量减少也使流域侵蚀因素降低,造成造岩元素在湖泊沉积中的含量减少。而Na,Sr,Ca等元素含量在该阶段却在上升,这与本地岩溶地质和元素的迁移度有关,尽管降水减少,但水体Ca离子浓度高,带给湖泊丰富的Ca元素等的沉积。这与小冰期中的暖波动相对应,在本区表现为暖干的气候特征。但后期(53~65cm沉积岩心段,相应于约1630~1710年)气候转冷变湿,与小冰期的冷期相对应。
2)岩心深度20~53cm段(时间范围约在1703~1895年):沉积岩心中TOC和TN的含量较前一阶段明显增加,TOC的含量由35g/kg上升到42g/kg,TN也从3.6g/kg上升至4.2g/kg左右,但C/N比值维持在10左右,TP含量略有增加但仍然较低,反映出人类活动仍较弱,没有对湖泊沉积环境产生大的影响,湖泊环境仍处于自然演化状态。Mg/Sr 比值缓慢而略有升高且保持稳定,表示气温变化不大,Mg/Ca比值也呈现缓慢而略有升高之势,意味着降水较多。该时间段又恰好与青藏高原冰心高分辨率记录以及高原湖泊沉积记录[34]的小冰期中的第三冷阶段相对应,这也和南方在较冷的时期不利于有机质分解而有利于有机质的堆积过程相符。该段的Mg/Ca值整体较低,仅在上部20~30cm处升高,反映出小冰期中第三冷阶段的冷干气候波动过程。这种变化也使Fe和Be等元素的含量上升,而降水量较多使水体Ca离子浓度降低,其在沉积物中的含量也在缓慢减少。与小冰期末期气温逐渐回升一致。
3)岩心深度4~20cm段(时间范围约在1895~1987年):在4~20cm段,TOC和TN的含量再次降低,这和19世纪末小冰期结束后20世纪气候变暖相对应,再次反映出暖的气候条件有利于有机质的分解而不利于有机质堆积的事实。但值得指出的是在岩心顶部4cm(20世纪90年代以来)的TOC,TN,TP含量都快速上升,指示了区域内人类活动的加剧,湖泊富营养化的快速发展过程,反映出强烈的人类活动已干扰了湿地自然生态环境演变的过程,这和近20年的该湿地区域内发展过程(围湿造地,增施有机肥料、养殖粪便、人类经济活动加剧了对水体的污染)是吻合的。Mg/Sr 和Mg/Ca比值处于较小波动和基本稳定状态,这与小冰期过后20世纪升温和较多降水相一致。稳定、丰富的降水也使得Ca等元素的沉积较稳定或略有降低。
4)岩心深度0~4cm段(时间在1987~2007年):Mg/Ca比值快速升高,指示降水的减少;Mg/Sr比值增加,与现有气象记录资料气温升高、降水减少的变化是吻合的。此阶段磷元素含量迅速增多,由原来的700mg/kg增加到近2000mg/kg,反映出近20多年人类生产活动更加频繁,农田肥料使用量逐步增大,生活污水和工业废水对地区环境影响加大,湖泊的富营养化程度加重,这与之前400多年沉积含量低而稳定所指示的区域磷元素的自然背景有明显不同。
7. 湿地动物
会仙湿地动物种类较为复杂。本次重点对鸟类和鱼类进行了调查。调查发现有鸟类10目、29科、67种,其中候鸟35种(冬候鸟33种、夏候鸟2种),旅鸟2种,留鸟30种;鱼类7目、13科、30种;其他动物17种。
一、湿地鱼类
会仙湿地人工养殖鱼塘较多,鱼类养殖是当地民众的主要产业之一。鱼类中,养殖的鱼类品种有青鱼(Mylopharyngodon piceus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲤(Cyprinuscarpio)、鲫(Carassius auratus)、鲶鱼(Parasilurus asotus)、胡子鲶(Clarias fuscus)、乌鳢(Ophiocephalus argus)、斑鳢(Ophiocephalus maculatus)等。在自然湖塘、河流分布的野生鱼类,或从养殖鱼塘逃逸出来的鱼的种类也较多,以青鳉(Oryzias latipes)、桂林薄鳅(Leptobotia guilinensis)、中华花鳅(Cobitis sinensis)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、黄鳝(Monopterus albus)等比较常见(图 4-25,图4-26)。此外,由于湿地地处岩溶地区,湿地水体与岩溶地下河相连,因此,在会仙岩溶湿地内或地下河出口,偶尔还可见到各种无眼的洞穴盲鱼。
图4-25 会仙湿地部分鱼类
由于当地水生植物的种类及数量较多较大,目前主要的鱼类种群还相对比较稳定。但是,由于湿地内人口分布密度大,在湖塘、河流等捕鱼又是当地民众常见的生产活动之一,长期对湿地鱼类资源的过度索取,尤其是电鱼、炸鱼和下网捕捞等大规模捕杀,已经对湿地鱼类的生存与繁殖造成了重大影响。随着当地湿地面积的萎缩、湿地环境的恶化、枯水期的延长等,主要鱼类种群已出现严重的衰退,一些过去常见的鱼类甚至消失。目前,在湿地内常见的野生鱼类主要是个体较小、常见的种类,其中许多是人工养殖鱼类,生物多样性较低。
本次在会仙岩溶湿地调查发现的鱼类有7目、13科、30种,种类名录如下:
鲤形目Cypriniformes
鲤科Cyprinidae
雅罗鱼亚科 Leuciscinae
青鱼 Mylopharyngodon piceus
草鱼 Ctenopharyngodon idellus
马口鱼 Opsariichthys bidens
宽鳍鱲 Zacco platypus
大鳞鱲 Zacco macrolepis
鳑鲏亚科 Acheilognathimae
图4-26 会仙湿地睦洞湖野生鱼类
中华鳑鲏 Rhodeus sinensis
点纹鳑鲏 Rhodeus ocellatus
鮈亚科 Gobioninae
麦穗鱼 Pseudorasbora parva
华鳈 Sarcocheilichthys sinensis
鲤亚科 Cyprininae
鲤 Cyprinus carpio
鲫 Carassius auratus
鲢亚科 Hypophthalmichthyinae
鲢 Hypophthalmichthys molitrix
鳙 Aristichthys nobilis
鳅科 Cobitidae
中华花鳅 Cobitis sinensis
桂林薄鳅 Leptobotia guilinensis
泥鳅 Misgurnus anguillicaudatus
鲶形目Siluriformes
鲶科 Siluridae
鲶鱼 Parasilurus asotus
胡子鲶科 Clariidae
胡子鲶 Clarias fuscus
鲿科 Bagridae
黄颡鱼 Pseudobagrus fulvidraco
合鳃目 Symbranchiformes
合鳃科 Symbranchidae
黄鳝 Monopterus albus
鲈形目 Perciformes
鮨科 Serranidae
石鳜 Siniperca whiteheadi
斑鳜 Siniperca scherzeri
塘鳢科 Eleotridae
中华沙塘鳢 Odontobutis sinensis
鰕虎鱼科 Gobiidae
栉鰕虎鱼 Ctenonogobius giurinus
斗鱼科 Belontiidae
圆尾斗鱼 Macropos chinensis
鳢形目 Ophiocephaliformes
乌鳢科 Ophiocephalidae
乌鳢 Ophiocephalus argus
斑鳢 Ophiocephalus maculatus
刺鳅目 Mastacembeliformes
刺鳅科 Mastacembelidae
刺鳅 Mastacembelus aculectus
大刺锹 Mastacembelus armatus
鳉形目 Cyprinodomtiformes
鳉科 Cyprinodontidae
青鳉 Oryzias latipes
二、湿地鸟类
会仙湿地地处湘桂走廊南端,优越的地理位置和良好的生态环境,尤其是宽广的水面和众多的水生植物、鱼类、昆虫等,为鸟类提供了栖息场所和食物,成为各种鸟类理想的栖息地和候鸟迁飞的中转栖息地(图4-27)。根据李汉华等近10年的调查[9],在会仙湿地及周边(含市区和雁山)地区发现了候鸟150种,其中包括国家保护鸟类9种和多种猛禽,包括白鹳、白鹮、白瑟鹭、中华秋沙鸭、鸳鸯、黄嘴白鹭、小鸭鹃、褐翅鸭鹃、蓝翅八色鸫和各种隼形目(Falconiformes)、鸮形目(Strigiformes)的鸟类。本次调查,据不完全统计,共记录有鸟类10目、29科、67种,其中候鸟35种(冬候鸟33种、夏候鸟2种),旅鸟2种,留鸟30种(图4-28)。小白鹭(Egretta garzetta garzetta)、普通翠鸟(Alcedo atthis bengalensis)、小云雀(Alauda gulgula)、家燕(Hirundo rustica gutturalis)、田鹨(Anthus rufulus)、山斑鸠(Streptopelia orientalis orientalis)、普通秧鸡(Rallus aquaticus indicus)等最为多见,分布较广,遇见率较高,数量较多,为优势鸟类。而鸳鸯(Aix galericulata)、雀鹰(Accipiter nisus nisosimilis)、红隼(Falco tinnunculus)为国家二级保护鸟类,遇见率低,种群相当小。
图4-27 桂林市候鸟迁徒路线示意图(据文献[9]改编)
图4-28 湿地鸟类
许多国家保护鸟类种群偏小,一些以前常见的鸟类,如黄鹂属鸟类、新疆歌鸲(Luscinia megarhynchos hafizi)(素称夜莺)、雀形目鸦科鸟类(素称乌鸦)和一些水禽现已经很少见到,其主要原因一是鸟类栖息地遭受严重破坏;其次是人类对鸟类的猎捕,尤其是水域面积较宽的莫家塘地带,过去(20世纪90年代以前)周边村民有在候鸟迁飞季节(每年的3~4月和9~11月)猎捕候鸟的习惯,在池塘内建一隐蔽棚等迁飞的候鸟下塘中觅食时而猎捕。随着枪支的被收缴,这种枪猎候鸟的现象才逐渐消失。对此,应该采取有效措施进行保护。
湿地具体的鸟类名录如下:
鸊鷉目 Podicipediformes
鸊鷉科 Podicipedidae
小鸊鷉 Podiceps ruficollis poggei冬候鸟
鹳形目 Ciconiiformes
鹭科 Ardidae
小白鹭 Egretta garzetta garzetta冬候鸟
池鹭 Ardeola bacchus冬候鸟
大白鹭 Egretta alba modestus冬候鸟
牛背鹭 Bubulcus ibis coromans冬候鸟
苍鹭 Ardea cinerea rectirostris冬候鸟
草鹭 Ardea purpurea冬候鸟
栗苇鳽 Lxobrychus cinnamomeus留鸟
雁形目 Anseriformes
鸭科 Anatidae
绿翅鸭 Anas crecca crecccca冬候鸟
绿头鸭 Anas platyrhynchos platyrhynchos冬候鸟
鸳鸯 Aix galericulata冬候鸟
针尾鸭 Anas acuta
旅鸟
白额雁 Anser albifrons albifrons旅鸟
隼形目 Falconiformes
鹰科Accipitridae
黑翅鸢 Elanus caeruleus留鸟
雀鹰 Accipiter nisus nisosimilis留鸟
普通鵟 Buteo buteo burmanicus留鸟
隼科 Falconidae
红隼 Falco tinnunculus留鸟
鹤形目 Gruiformes
三趾鹑科 Turnicidae
黄脚三趾鹑 Turnix tanki blanfordii冬候鸟
秧鸡科 Rallidae
普通秧鸡 Rallus aquaticus indicus留鸟
白胸苦恶鸟 Amaurornis phoenicurus chinensis冬候鸟
董鸡 Gallicrex cinerea冬候鸟
黑水鸡 Gallinula chloropus indica冬候鸟
骨顶鸡Fulica atra atra冬候鸟
鴴形目Charadriiformes
雉鴴科 Jacanidae
水雉 Hydrophasianus chirurgus冬候鸟
彩鹬科 Rostratulidae
彩鹬 Rostratula benghalensis benghalensis冬候鸟
鴴科 Charadriidae
凤头麦鸡 Vanellus vanellus冬候鸟
灰头麦鸡 Microsarcops cinereus冬候鸟
金眶鴴 Charadrius dominicus fulvus冬候鸟
环颈鴴(白领鴴)Charadrius alexandrinus 冬候鸟
鹬科 Scolopacidae
白腰杓鹬 Numenius arquata冬候鸟
泽鹬Tringa stagnatilis冬候鸟
矶鹬Tringa hypoleucos冬候鸟
黑翅长脚鹬 Himantopus himantopus冬候鸟
三趾鹬 Calidris alba
冬候鸟
扇尾沙鸡 Gallinago gallinago冬候鸟
针尾沙鸡 Gallinago stenura冬候鸟
反嘴鹬科 Recurvirostridae
反嘴鹬 Recurvirostra avosetta冬候鸟
燕鸻科 Glareolidae
普通燕鸻 Glareola maldivarum留鸟
鸥形目Lariformes
鸥科 Laridae
海鸥 Larus canus kamtschatschensis冬候鸟
红嘴鸥 Larus ridibuns冬候鸟
鸽形目 Columbiformes
鸠鸽科 Columbidae
山斑鸠 Streptopelia orientalis orientalis留鸟
佛法僧目 Coraciiformes
翠鸟科 Alcedinidae
普通翠鸟 Alcedo atthis bengalensis留鸟
白胸翡翠 Halcyon smyrnensis留鸟
蓝翡翠 Halcyon pileata留鸟
雀形目Passeriformea
百灵科 Alaudidae
小云雀 Alauda gulgula留鸟
燕科 Hirundinidae
金腰燕 Hirundo daurica japonica夏候鸟
家燕 Hirundo rustica gutturalis夏候鸟
鶺鸰科 Motacillidae
黄鶺鸰 Motacilla flava留鸟
灰鶺鸰 Motacilla cinerea留鸟
白脸鶺鸰 Motacilla alba leucopsis留鸟
田鹨 Anthus rufulus留鸟
水鹨Anthus spinoletta coutellii留鸟
鹎科 Pycnonotidae
白头鹎 Pycnonotus sinensis留鸟
伯劳科 Laniidae
棕背伯劳 Lanius schach留鸟
卷尾科 Dicruridae
黑卷尾 Dicrurus macrocerus留鸟
椋鸟科 Sturnidae
八哥 Acridotheres cristatellus cristatellus留鸟
鸫科 Turdidae
鹊鸲 Copsychus saularis prosthopellus留鸟
北红尾鸲 Phoenicurus auroreus留鸟
红尾水鸲 Rhyacornis fuliginosus留鸟
乌鸫 Turs merula mandarinus留鸟
莺科 Sylviidae
褐头鹪莺 Prinia inornata留鸟
长尾缝叶莺 Orthotomus sutorius longicaus留鸟
雀科 Passeridae
麻雀 Passer montanus留鸟
梅花雀科 Estrildidae
白腰文鸟 Lonchura striata swinhoei留鸟
燕雀科 Fringillidae
金翅雀 Carelis sinica sinica留鸟
鵐科 Emberizidae
小鵐 Emberiza pusilla冬候鸟
黄胸鵐 Emberiza aureola冬候鸟
三、其他动物
根据不完全调查,会仙岩溶湿地尚有其他动物几十种,包括中华鳖(Trionyx sinensis)、石龙子(Eumeces chinensis)、环纹游蛇(Natrix aequifasciata)、草游蛇(Natrix stolata)、虎斑游蛇(Natrix tigrina)、中国水蛇(Enhydris chinensis)、眼镜蛇(Naja)、金环蛇(Bungarus fasciatus)、银环蛇(Bungarus multicinctus)、黑眶蟾蜍(Bufo melanostictus)、沼蛙(Rana guentheri)、泽蛙(Rana limnocharis)、黑斑蛙(Rana nigromaculata)、虎纹蛙(Rana tigrina)、花姬蛙(Microhyla pulchra)、无齿蚌(Anodonta woodiana)、圆田螺(Cipangopaludina chinensis)、福寿螺(Amazonian smail)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)和螯虾(Combarus clarkii)等,其中螯虾、圆田螺、无齿蚌、沼蛙、泽蛙、黑斑蛙、黑眶蟾蜍、草游蛇、福寿螺最为多见。圆田螺、无齿蚌等(图 4-29)数量比较多,是当地民众日常捕获的对象。福寿螺为当地危害较大的外来入侵种,而且福寿螺种群现在正在当地呈现稳步扩大的趋势,对此,应该提高警惕并采取措施进行控制。此外,还有各种蝴蝶、蜻蜓等昆虫数十种(图4-30)。
图4-29 会仙湿地湖塘捕获的底栖动物
图4-30 会仙湿地昆虫和爬行类
8. 桂林会仙湿地公园怎么去怎么玩
1、会仙湿地不叫公园。目前处于村民自理状态。
2、从桂林,坐桂林----会仙的专班车,在睦洞属路口下。然后在路口叫几块钱的那种车进去。
3、不要门票。坐船好像是不超过100块/船。时间是2-3小时,船可以坐4人。
4、乡镇有什么好玩的,只看山和田,山特别多。