【摘 要】
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水生植被是湖泊生态系统的重要组成,在维持湖泊生态系统的稳定中起着至关重要的作用。由于围湖造田、工业发展、人口激增等人类频繁活动导致了滇池水生态环境的恶化,自上世纪60年代以来,滇池水生植物一直处于种类与数量减少的状态,直到2010年才出现沉水植物群落的小面积恢复,分布区域内水生植被结构开始偏向于逐步稳定趋势。然而,水生植物修复效果不佳、修复效率不高的问题依然存在,甚至出现局部修复范围内水生植被大面
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水生植被是湖泊生态系统的重要组成,在维持湖泊生态系统的稳定中起着至关重要的作用。由于围湖造田、工业发展、人口激增等人类频繁活动导致了滇池水生态环境的恶化,自上世纪60年代以来,滇池水生植物一直处于种类与数量减少的状态,直到2010年才出现沉水植物群落的小面积恢复,分布区域内水生植被结构开始偏向于逐步稳定趋势。然而,水生植物修复效果不佳、修复效率不高的问题依然存在,甚至出现局部修复范围内水生植被大面积死亡现象。本研究独立构建AEM3D模型,基于滇池现状水文-水质水生态数据,率定验证后确保模型精度。模拟阶段通过改变气象参数模拟水生植被的不同生境条件变化,同时辅以实地采样分析验证模拟结果准确性,筛选适宜水生植被修复的区域;基于现状滇池外流域调水数据,模拟平、丰、枯三种年型下未来长期调水对沉水植物分布及生物量的影响情况。本文为未来滇池水生植物修复提供数据支撑,主要研究内容及结论如下:（1）构建与率定AEM3D模型。主要为四步:（1）对搜集到的历年数据进行整理分类,了解滇池水质水生态演变趋势;（2）将历年数据转换为模型中各模块匹配格式;（3）模型测试启动后,如果运行结果为报错代码,则需对模型进行调试;（4）使用蒙特卡洛自动率定和手工率定相结合对模型进行率定及验证。在模型建立及调试后,采用远期数据（2016.06-2018.06）进行率定,近期数据（2018.06-2019.06）进行验证,相关系数（R）评价模型精度。结果表明:模型能很好地模拟滇池水温变化,率定、验证后R值分别达到0.98、0.99;与实测数据相比,溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）三个指标模拟精度较高,R值均不低于0.68,其中,验证前后,DO的R值由0.58上升到0.75,TN由0.42上升到0.68、TP由0.62上升到0.70;氨氮和叶绿素在率定后R值均在低于0.3,通过验证调整后R值达到0.5以上。总体来看,模型能够模拟滇池水文、水质变化,模拟效果良好、具有较高的可信度,可用于滇池情景模拟。（2）筛选适宜水生植物修复区。模型预测结果与实地采样结果相互印证,确定最适宜水生植物修复区。首先根据滇池流域气象资料和水生植物情况,设定模拟参数。其中,设置春夏两季为5 m/s的西南风,持续30天,模拟水下光合有效辐射（PAR）、流速、藻类聚集、悬浮物四个因素的分布情况。模拟结果表明:外海南部的东南沿岸为最适宜水生植物修复区,该区域PAR均值高于30 W/m~2,保证光合作用所需要的能量;流速均值低于0.1 m/s,该流速不会影响植物形态及营养盐吸收;藻类聚集和悬浮物浓度分别为20μg/L、20 mg/L,低于湖体均值,不影响水生植物生长繁育。其次,实地采样获得的种子库、沿岸带沉积物浓度数据,发现外海南部的东南沿岸沉积物中TN浓度4700～4800 mg/kg、TP为1700～5900 mg/kg、TC占比为3.6%～4.1%、Hg为0.15～0.3 mg/kg。最后,综合模拟结果与实测数据,外海南部的东南沿岸与其他区域相比更适宜水生植被修复,为最适宜水生植物修复区域。（3）模拟长期调水对沉水植物影响。根据滇池气象数据、出入流、调水数据调整模型参数,模拟丰、平、枯三种年型下连续调水15年,滇池外海沉水植物的覆盖度分布及生物量变化情况。丰、平、枯三种年型下第一年沉水植物分布没有明显差别,覆盖度均低于5%,南部沿岸生物量均值分别为300 g/m~2、350g/m~2、400 g/m~2,其余区域均低于南部沿岸;第三年三种年型均出现北部及东南沿岸沉水植物覆盖度及水生生物量的减少情况,其中枯水年减少情况最轻,这是因为持续调水使水位升高,从而导致沉水植物的衰败;第五年时,沉水植物覆盖度及水生生物量恢复到第一年的水平,第三年衰退最少的枯水年的覆盖度及东南沿岸生物量分别达到7%和450 g/m~2;在第十年和第十五年丰平枯年型的模拟中,沉水植物覆盖度上升到15%左右,东南区域沉水植物生物量均值也由500 g/m~2上升到700 g/m~2,其中枯水年作为沉水植物修复效果最好的年型,覆盖度达到了20%,东南沿岸带沉水植物生物量均值达到了800 g/m~2左右。模拟结果表明:短期调水会影响沉水植物生长,而长期调水影响较小,从第五年起,沉水植物生长范围逐渐恢复,生物量渐渐增加。
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