湿地生态系统监测

 

湿地生态系统

湿地生态系统是陆地与水域之间水陆相互作用形成的特殊的自然综合体。湿地包括了所有的陆地淡水生态系统，如河流、湖泊、沼泽，以及陆地和海洋过渡地带的滨海湿地生态系统，同时还包括了海洋边缘部分咸水、半咸水水域。

湿地生态系统通过物质循环、能量流动以及信息传递将陆地生态系统与水域生态系统联系起来，是自然界中陆地、水体和大气三者之间相互平衡的产物。湿地这种独特生境使它具有丰富的陆生与水生动植物资源，是世界上生物多样性最丰富、单位生产力最高的自然生态系统。湿地在调节径流、维持生物多样性、蓄洪防旱、控制污染等方面具有其他生态系统不可替代的作用。湿地是地球上淡水的主要蓄积地，湿地也是地下水的主要来源。湿地由于其特殊的生态特性，在植物生长、促淤造陆等生态过程中积累了大量的无机碳和有机碳，起到了固定碳的作用。
　  湿地是自然生态系统中自净能力最强的生态系统。湿地水流速度缓慢，有利于污染物沉降。在湿地中生长的植物、微生物和细菌等通过湿地生物地球化学过程的转换，包括物理过滤、生物吸收和化学合成与分解等，将生活和生产污水中的污染物和有毒物质吸收、分解或转化，使湿地水体得到净化。

 

 

 

 

 

 

 

湿地至少有一至几个以下特征：(1)至少周期性地以水生植物为植物优势种；(2)底层土主要是湿土；(3)在每年的生长季节，底层有时被水淹没。主要包括以下类型：沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、滨海湿地和人工湿地。　　

 

大气组分调节功能

湿地内丰富的植物群落，能够吸收大量的二氧化碳气体，并放出氧气，湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能，能有效调节大气组分。沼泽还能吸收空气中粉尘及携带的各种菌，从而起到净化空气的作用。另外，沼泽堆积物具有很大的吸附能力，污水或含重金属的工业废水，通过沼泽能吸附金属离子和有害成分。

水分调节功能

湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用，是蓄水防洪的天然“海绵”，在时空上可分配不均的降水，通过湿地的吞吐调节，避免水旱灾害。
沼泽湿地具有湿润气候、净化环境的功能，是生态系统的重要组成部分。　

净化功能

沼泽湿地象天然的过滤器，它有助于减缓水流的速度，当含有毒物和杂质（农药、生活污水和工业排放物）的流水经过湿地时，流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀和排除。一些湿地植物能有效地吸收水中的有毒物质，净化水质。沼泽湿地能够分解、净化环境物，起到“排毒”、“解毒”的功能，因此被人们喻为“自然之肾”。

调节局部小气候

湿地水分通过蒸发成为水蒸汽，然后又以降水的形式降到周围地区，保持当地的湿度和降雨量。

 

湿地生态系统监测

湿地是最富生物多样性、高生产力的生态系统，富有多种资源，利用价值和潜力巨大，经济潜值高；具有涵养水源、均化洪水、调节气候、净化环境、提供野生动植物生存环境、提供资源和休闲观光场所等生态环境和社会服务功能。
    湿地是水、土壤和生物等要素在空间结构上的有机耦合系统，是大气圈、水圈、土壤圈和生物圈相互作用的敏感地带，与其他生态系统存在明显差异。这也就决定了湿地生态系统的生态脆弱性，水文、土壤、气候，形成了湿地生态系统环境主要素，进而影响生物群落结构,改变湿地生态系统。本系统就立足湿地生态系统，对湿地系统的变化做出监测，为湿地研究、保护、利用提供有效的技术支撑。

监测目的：

建设湿地综合监测系统，研究外部环境对湿地系统的影响。

输出数据：

·         地表水位：湿地储水功能。

·         水质：包含温度、溶解氧、pH、电导、浊度、叶绿素、蓝绿藻、氨氮等，监测湿地水系统的扩散污染和湿地对水系的净化处理功能。

·         流量：湿地对地表水径流的影响。

·         地下水位：反映湿地的涵养水源作用。

·         土壤湿度：反映湿地的涵养水源作用。

·         空气质量：空气负氧离子、大气成分。

·         局部小气候：风、温、湿、降水、蒸发、气压等。

·         湿地生物观测：湿地动植物观测。

·         湿地环境监测：太阳辐射、土壤环境等。

以及上述数据所需的总量分析、单项分析、重点分析等。

湿地生态自动监测系统主要包括以下方面：
1、水质、水量监测
2、通量观测
3、小气候观测
4、常规气象观测
5、湿地蒸散监测
6、湿地生态环境监测
7、湿地涵养水源监测

1、水质、水量监测

非点源污染是湿地水环境的重要污染源，在这里主要监测的是在降水径流的溶淋和冲刷作用下，从非特定地点进入收纳水体的污染。它具有广泛性、时空异质性和随机性等特点。
　　对其扩散影响的监测也要与之相对应，从上图中我们可以看出，在扩散过程中，距离点源的远近，水系受影响是不同的，中间存在一个量化关系。我们根据对扩散数据的要求，由源心到四周区域布设监测系统，形成一个监测分析网络。
　　

 

 

 

 

在扩散的过程中，湿地系统它有助于减缓水流的速度，当含有毒物和杂质的流水经过湿地时，流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀和排除。湿地系统能有效地吸收水中的有毒物质，净化水质。
　　地表径流产生后，势必对河道产生冲刷、抬高，直接引起地表水位的变化，从而影响到湿地的整个生物环境，如果地表水位上涨过高的话还会产生洪涝等灾害，因而对地表水位的监测是十分必要的。
　　湿地能起到对污染水源起到净化作用，在湿地水源入口处做流量监测，可以对湿地的生态净化做到量化监测。

监测指标：地表水位、水质、流量等。

选用站型：水文监测站

水文监测站系统主要用于无人值守、长期性、恶劣环境下的水文监测场合，依靠其高可靠性和高通用性等特点，水文监测站可广泛应用于江河、溪流、水源地、生态湿地、大坝、污水处理、水产养殖等各种领域，系统的整体性能丝毫不会受监测环境的盐碱度、污染程度等各类恶劣环境。

2、通量观测

通量观测利用直接测算下垫面显热和潜热的湍流脉动值，而求得植被蒸散量的观测方法，可以进行原地长期连续观测，并不影响和干扰植物冠层周围的环境，相关技术在国外已广泛应用生态领域物质和能量传输和交换的研究。

测量要素：三维风、二氧化碳浓度、水汽浓度、湿度、温度

选用站型：通量观测站

通量观测站直接测定观测区域的三维风、二氧化碳浓度、水汽浓度及湿度温度，从而获得各种陆地生态系统和大气之间CO2，H2O等物质的传输和能量交换相关数据，为土壤-植被-大气之间的物质、能量交换模型提供一种直接验证手段，为全球气候变化研究提供有效的通量观测数据。

 

 

 

 

3、小气候观测

目的在于通过观测，揭示各种小气候形成过程中的特点及其变化规律，如时空分布、能量收支和输送等，为利用、调节和改善各种类型的小气候特征提供依据。小气候观测按其测定方式可分为定位观测和流动观测、垂直梯度观测和水平分布观测等。

测量要素：温度、湿度、风向、风速、降水、 总、净、反、紫外、热通量、光合有效辐射、土壤温度

选用站型：小气候站

小气候站是针对农田、森林、草地、湿地、海洋、荒漠、城市等典型生态系统进行气候监测应用而设计的全天候自动监测设备。通过在不同生态特点地区建立对大气、水、土壤、辐射的监测站网，为气候变化监测预警预报提供基础数据，为天气气候生态评价及农林、城市气象服务提供科学依据。

4、常规气象观测

常规气象观测系统主要测量除包括常规的气象六要素外，还可以监测土壤含水量，土壤温度，土壤热通量（这些要素也可以形成独立的土壤观测系统）、能见度、蒸发等要素。

测量要素：温度、湿度、风向、风速、降水、 总、净、反、紫外、热通量、光合有效辐射、土壤温度

选用站型：气象服务站

气象服务站是针对农业、林业、牧业、建筑、能源等各类应用气象服务监测而设计的灵活组配的小型气象参数监测站。其安装设计结构根据需求的变化而针对性建模组合，可靠性高、模块标准化、性价比好、针对性强是行业气象服务的理想选择

5、湿地蒸散监测

蒸散量是影响生态系统的非常重要的因子,波纹比能量平衡法是从能量平衡的角度研究下垫面的蒸散作用，其理论基础是地面能量平衡方程与近地层梯度扩散理论。

测量要素：风向、风速、温度、湿度、降水、土壤温度、净辐射、土壤热通量

选用站型：土壤蒸渗站

安装方法：土壤温度计监测土壤2cm和6cm深度处的土壤温度； 土壤热通量板测土壤中8cm深度处的土壤热通量。

6、湿地生态环境监测

除了全球气候变暖，造成湿地退化的原因还在于人类活动的破坏。不断的开荒，抽取湖水灌溉庄稼，在草原上放牧过多的牛羊，过度的捕杀野生动物等行为，成为湿地生命力的“终结者”。
一些环保人士认为，中国目前在湿地基础研究方面相当薄弱。家底不清、对湿地的许多特征尚不甚了解。

监测要素：负氧离子、紫外线、日照、光合有效、太阳总辐射等

选用站型：湿地生态站

 

 

湿地生态站通过对空气环境、全类型降水、日照和辐射、二氧化碳浓度等湿地生态环境关键指标的长期连续监测，数据化反应湿地对生态环境改变的大气组分调节功能、水分调节功能、净化功能和局部小气候调节作用，为气候生态环境评价及湿地生态环境监测服务提供科学依据。

7、湿地涵养水源监测

森林与水的关系非常密切，森林水文学的迅速发展说明了人们对其间关系的重视。随着水危机的加剧，森林涵养水源的生态功能引起了高度关注。所谓的森林涵养水源，通常指森林生态系统对降水的拦截和滞蓄。森林涵养水源价值核算是森林资源核算组成部分之一，具有重要的理论和实践意义。 涵养水源监测主要是采集森林环境地下水位和土壤水分指标，对某些特定地点进行监测，就可以反映出整个森林环境涵养水源状况。

监测指标：地下水位、土壤水分

选用站型：涵养水源站

　　涵养水源站是龙控公司专门为森林、湿地等涵养水源地水土保持功能监测而设计的一款专用水文环境监测站。涵养水源站通过对地下水位、水质和土壤水势的长期连续监测，数据化反应涵养水源地的蓄水功能、调节径流功能、削洪抗旱功能和水质净化等功能指标及森林-水源-水土之间的生态环境变化。