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过刊目录

  • 2019年, 31卷, 第02期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 太湖2007-2016十年水环境演变及“以渔改水”策略探讨
    谷孝鸿, 曾庆飞, 毛志刚, 陈辉辉, 李红敏
    2019, 31(02): 305-318.
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    太湖水环境是国内外关注的焦点,其生态环境质量影响到流域经济社会发展. 2007年太湖水危机事件,催生了对太湖的综合整治.本文基于2007-2016十年对太湖水质与蓝藻水华面积等的监测,分析了太湖水环境的演变趋势.太湖十年水质变化阶段性明显,2008-2012年各项水质指标下降明显,而后趋于平缓,近3年个别指标如总磷、叶绿素a浓度等呈现快速上升的反弹趋势;另外,水质指标在空间上的差异性逐步缩小,原来污染严重的西北部水域水质改善效果较为显著,其正从"污水湖"向"自然湖"状态过渡,而原来水质相对较好的东南部水域水质却逐步下降.本文也综述分析了太湖鱼类群落结构变化与水质环境变化的相关性,基于太湖局部水域的鱼类调控实践,提出了太湖现阶段"以渔改水"的鲢鳙控藻非经典生物操纵与鱼类结构调控的经典生物操纵结合的渔业途径.湖泊富营养化治理需要充分关注到鱼类对湖泊浮游生物和水质变化的重要驱动效应,需要充分考虑到鱼类群落结构优化和食物网调控对环境的改善作用.
  • 湖、库水体N_2O排放研究进展
    刘婷婷, 王晓锋, 袁兴中, 龚小杰, 侯春丽, 杨华
    2019, 31(02): 319-335.
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    湖、库水体是重要的N_2O排放源,在全球氮素循环及全球气候变化中具有重要作用.本文综述了目前有关湖、库水体N_2O排放研究进展,重点介绍湖、库水体N_2O产生和排放的过程、不同时空尺度的排放特征、N_2O排放的影响因子框架及监测方法.湖、库水体N_2O不仅源于内部微生物硝化作用、反硝化作用、硝化-反硝化耦合作用、脱氮作用以及极少数底栖无脊椎动物代谢过程,同时流域上游河流汇入、地表径流输入、污水排放以及地下水排泄等构成湖、库水体N_2O的重要外源,但目前对内源/外源的相对贡献的定量化研究不足;湖、库水体N_2O排放方式包括扩散、植物传输及少量气泡排放,对水库而言,大坝下游水电涡轮机形成的脱气作用可能是N_2O排放的潜在途径.对文献综合分析表明,湖、库水体N_2O排放通常呈现明显的季节变化(夏季>冬季)和日变化,同时在全球(一般低纬度>高纬度)、区域及水体内部等不同尺度上表现出显著的空间变异性;这种时空变异特征主要受到湖、库自身理化因子(温度、营养盐、溶解氧、C/N、水文)、生物因子(水生植物、藻华)以及陆域人类活动(污水排放、农业活动以及城市化等)的影响;湖、库N_2O排放不同监测方法的差异也是潜在的影响因素,传统的漂浮箱法和薄边界层法均可能低估水体N_2O排放通量,未来需将传统的监测方法与新型的涡度相关法相结合,减小监测方法的不确定性.结合当前湖、库水体N_2O排放的研究不足,建议未来可以从湖、库N_2O产生的微生物机制,区域尺度上人类活动与湖、库群N_2O排放的耦合关系,水陆交错带的产、排过程,变化环境下的湖、库N_2O排放以及监测方法等方面深入研究.
  • 太湖蓝藻水华的扩张与驱动因素
    张民, 阳振, 史小丽
    2019, 31(02): 336-344.
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    蓝藻水华表征指标及驱动因子的多样性增加了研究人员、湖泊管理部门对于蓝藻水华扩张驱动因素的困惑,本研究通过整合太湖蓝藻水华长尺度研究的成果,将蓝藻水华扩张区分为时间扩张、空间扩张和生物量扩张3个方面,分析各自的驱动因子,系统阐述了当下太湖蓝藻水华的扩张和驱动因素.太湖蓝藻水华的时间扩张呈现由夏季集中发生向春季和秋冬季节扩张的趋势,导致春季蓝藻水华发生的提前,以及年度峰值的推迟;空间扩张呈现由西北太湖向湖心和东部湖区、乃至全湖扩张的趋势;太湖蓝藻生物量自2003年以后一直呈现缓慢增加的趋势.蓝藻水华时间扩张的驱动因素相对独立,主要受气象因子的影响,风速和日照时间是主要驱动因子,风速降低和日照时间延长均有助于蓝藻水华时间的扩张;空间扩张和生物量扩张则受气象因子和富营养化的双重影响,其中影响水华空间扩张的因子较多,富营养化和气象因素的主次难以确定,一般偶发性大面积蓝藻水华受气象因子驱动,而频发性大面积蓝藻水华主要受营养盐空间分布影响;影响蓝藻生物量扩张的主要驱动因素为总磷,另外氮磷比、水下可利用光和风速的变化也在一定程度上驱动了太湖蓝藻生物量的扩张.目前表征蓝藻水华强度通常利用空间扩张或生物量扩张指标,但是均具有一定局限性,相互间也缺乏可比性,各指标用于长尺度趋势研究更为可靠,短尺度比较受方法缺陷影响较大,应进一步开发表征水华蓝藻总存量的指标以统一空间扩张和生物量扩张.
  • 基于通径分析法的太湖蓝藻水华定量气象评估模型
    杭鑫, 李心怡, 谢小萍, 李亚春
    2019, 31(02): 345-354.
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    利用2005-2017年太湖周边区域气象观测资料和基于遥感解译的蓝藻水华信息,基于信息量权数法构建太湖蓝藻水华影响程度指数(简称为蓝藻指数),应用通径分析法,分析年平均气温(T_y)、1-3月平均气温(T_(1-3))、年降水量(R_y)、6-7月降水量(R_(6-7))和年高温日数(D_(Tmax)) 5个气象因子对蓝藻水华影响的直接效应和间接效应,在此基础上构建太湖蓝藻水华气象评估模型.结果表明,2007年蓝藻指数值最大,为0.759,2017年其次,为0.709,2009年最小,仅为0.113,蓝藻指数与实际情况基本相符;直接通径系数中Ty和T1-3为正值,其余为负值,表明T_y和T_(1-3)对蓝藻水华的发生发展具有正效应,而R_y、R_(6-7)和D_(Tmax)具有负效应,总通径系数绝对值排序为:T_y> T_(1-3)>R_y> R_(6-7)>D_(Tmax),由此可以反映各气象因子对蓝藻水华影响程度的权重.根据模型计算的综合气象指数与蓝藻指数之间的相关系数达0.826,通过0.01显著性检验,根据百分位法将蓝藻指数和气象指数进行等级划分,分类总精度为84.6%,其中中度以上达90.9%,表明模型能够较好地反映综合气象因子与蓝藻水华发生发展程度的关系,在水体富营养化程度没有明显改善的情况下,可用于太湖蓝藻水华定量气象评估.上述研究结果有助于更好地理解环境因子、尤其是气象因子在蓝藻生长和水华形成机制中所起的作用,从而为太湖蓝藻水华的监测、预测预警和精细化防控提供理论依据.
  • 扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响
    芮政, 杨桂军, 刘玉, 韩丽华, 秦伯强, 杨宏伟, 钟春妮
    2019, 31(02): 355-364.
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    风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式(持续扰动和间歇扰动)对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09μm迅速增大至43.73μm,实验第17天时为59.00μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07μm增大到43.51μm,实验第17天时减小至13.95μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38μm,实验第17天时为33.67μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度(1.675×10~6cells/ml)显著高于持续扰动组(0.344×10~6cells/ml)和不扰动组(1.461×10~6cells/ml).研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.
  • 种植不同植物的人工湿地深度处理城镇污水处理厂尾水的中试研究
    岑璐瑶, 陈滢, 张进, 刘敏, 吴庆明
    2019, 31(02): 365-374.
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    利用种植不同植物的人工湿地对污水厂尾水进行深度处理以达到更严格的排放标准.利用5块尺寸一致的中试规模人工湿地,以潮汐流作为运行方式,研究不同植物对尾水的处理效果.经过一年的实验,结果表明:5块人工湿地出水各指标均能达到提升标准的排放要求.在不同植物的去污效果对比实验中,种植芦苇(Phragmites communis)的人工湿地对化学需氧量(COD)、氨氮和总氮(TN)的平均去除率均为最高,分别为24.01%、68.15%和92.70%;种植风车草(Cyperus alternifolius)的人工湿地对TP的平均去除率最高,为71.68%.在不同季节的去污效果对比实验中,春季芦苇湿地对COD、氨氮和TN的去除效果最好,平均去除率分别为52.51%、76.06%和92.04%,美人蕉(Canna indica)湿地对TP去除效果最好,平均去除率为66.72%;夏季对COD、氨氮、TP和TN处理效果最好的分别是种植丝带草(Phalaris arundinacea)、菖蒲(Acorus calamus)、风车草和芦苇的人工湿地,平均去除率分别为15.83%、78.11%、67.30%和91.73%;秋季对COD、氨氮、TP、TN处理效果最好的分别是种植芦苇、丝带草、风车草、美人蕉的人工湿地,平均去除率分别为12. 19%、58. 82%、83.16%和94.01%;冬季对COD去除效果最好的是种植丝带草的人工湿地,平均去除率为33.39%,对氨氮、TP处理效果最好的是种植美人蕉的人工湿地,平均去除率分别为76.33%和79.43%,对TN处理效果最好的是种植芦苇的人工湿地,平均去除率为94.97%.在以后的实际工程中,可以考虑用种植不同季节、不同指标对应的最佳去污植物为主,并且搭配种植其他植物的人工湿地进行污水厂尾水的深度处理.
  • 水源水库季节性分层及悬浮物行为对铁锰迁移的影响——以辽宁省碧流河水库为例
    姜欣, 朱林, 许士国, 谢在刚
    2019, 31(02): 375-385.
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    铁和锰是氧化还原敏感的元素,水源水库热分层引起的底层水体缺氧造成了沉积物中铁和锰的释放,对城市供水造成了极大的影响.以往鲜有悬浮物行为对铁和锰在水库水-沉积物界面迁移影响的研究,于2014年2月-2015年2月对碧流河水库深水区的水、悬浮物以及沉积物铁和锰的垂向分布特征进行综合调查分析,并进一步分析铁和锰的季节性变化规律及悬浮物行为对其的影响. Spearman相关分析结果表明铁浓度与总悬浮固体、总氮和总磷的相关性较大;锰浓度与总悬浮固体、溶解氧、pH和总氮的相关性较大.进一步讨论分析表明碧流河水库的热分层、底层缺氧以及沉积物再悬浮是影响铁和锰浓度的重要因素,水库铁和锰的季节变化规律存在差异.分层期溶解态的锰在底层累积,平均浓度达到0.18 mg/L,而沉积物中溶解态的铁释放很少.混合期水库的中上层锰浓度升高,达到了0.07 mg/L.沉积物的再悬浮是水库底层水体中铁的主要来源,底层颗粒态铁的平均浓度约为0.3 mg/L.絮凝的颗粒物以及其吸附的锰在水库长期悬浮,难以沉积到水库底部,使得悬浮物中Mn的含量显著高于表层沉积物,约为沉积物的7倍.建议应在碧流河水库采用分层取水、水库曝气以及联合供水等措施,以减少铁和锰的浓度升高对供水产生的影响,保障大连市城市供水安全.
  • 富营养化初期湖泊放养鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)控藻生态效果的初步评估
    杨姣姣, 过龙根, 尹成杰, 陈晓希, 倪乐意
    2019, 31(02): 386-396.
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    放养鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys mobilis)控制富营养化湖泊蓝藻水华暴发是当前最有效的手段之一.为评估富营养化初期湖泊鲢、鳙控藻的生态效果,2016年在洱海红山湾开展原位围栏鲢、鳙控藻实验,对围栏内外的浮游生物群落结构及水环境因子的变化进行对比分析,同时测定了围栏内鲢、鳙的生长及摄食节律.结果表明:围栏内鲢、鳙呈现匀速生长,围栏生存环境适宜.根据Egger's模型估算鲢、鳙的日摄食量分别为24.96%和18.18%,鲢的日粮高于鳙;滤食率结果表明,鲢对浮游植物的摄食率高于鳙(分别为3.01和2.19 L/(g·h),而鳙对浮游动物的滤食率高于鲢(分别为18.61和13.54 L/(g·h)).研究期间,围栏内外水体理化因子无显著差异;但围栏内外微囊藻生物量差异明显,并且在7月达到生物量峰值(围栏内为1.7 mg/L,围栏外为2.4 mg/L).鲢、鳙对浮游植物的优势种类——微囊藻和隐藻有明显的削减效果,6-8月逐渐上升并在8月达到最高(64%);当浮游植物优势种由微囊藻替换为硅藻门和绿藻门的种类时,鲢、鳙的削减效率不明显(10-11月为负值).此外,鲢、鳙放养显著降低了浮游甲壳动物的总生物量和枝角类生物量.因此,结合实验结果得出,鲢具有更高的控藻能力,尤其对微囊藻水华,但同时具备了较高对浮游甲壳动物的削减能力,需要进一步分析富营养化初期湖泊——洱海中实施非经典生物操纵的适宜性.
  • 鄱阳湖“五河”入湖口沉积物中微塑料污染物的特征及其时空分布
    李文华, 简敏菲, 余厚平, 周隆胤, 刘淑丽
    2019, 31(02): 397-406.
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    微塑料作为新型环境污染物正日益受到人们密切关注,为探索微塑料在鄱阳湖流域的污染状况,以鄱阳湖流域"五河"入湖口的沉积物为研究对象,分别在3个水文周期(平水期、丰水期和枯水期)选择6个典型区域采集沉积物进行分析.采用浮选分离方法及金相显微鉴定技术,分析鄱阳湖"五河"入湖口沉积物中微塑料的类型、丰度和表面形貌等特征,旨在揭示鄱阳湖沉积物中微塑料的空间分布规律及不同水位期的动态变化.研究结果显示微塑料的类型有碎片类、发泡类、薄膜类和纤维类,其中主要以碎片类微塑料为主,所占百分比为51.95%; 70%的微塑料粒径<1 mm,微塑料(<5mm)的平均丰度为811.11 n/kg,6个样点的微塑料丰度值表现为朱港>吴城>渡头乡>龙口>瑞洪镇>南矶山. 6个样点的微塑料丰度值与鄱阳湖水位动态均具一致性,在枯水期所占比例最高,达到44.41%;平水期次之,达到31.52%;丰水期所占比例最低,仅占24.07%.不同水期、不同样地存在不同程度的微塑料污染问题警示人们要重视塑料垃圾的排放及其污染问题,以减少对湖泊、河流等湿地生态环境的影响.
  • 贵州草海不同水位梯度下沉积物氮赋存形态及分布特征
    吴胜利, 夏品华, 林陶, 杨杰, 王汝斌, 陈彦明
    2019, 31(02): 407-415.
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    利用分级浸取分离法,分析贵州草海湿地沉积物总氮(TN)与可转化态氮(TF-N)含量及分布特征,试图揭示水位抬升对草海湿地沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明,草海湿地沉积物TN含量在1.94～14.07 g/kg之间,均值为7.76 g/kg; TF-N含量较高,在1.70～7.59 g/kg之间,占TN的68.7%;不同形态氮含量依次为有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>离子交换态氮(IEF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>弱酸可浸取态氮(WAEF-N);不同水位梯度下各形态氮含量变化规律不同,OSF-N、IMOF-N含量沿着水位升高呈逐渐增加趋势,IEF-N含量呈先增加后降低的趋势,WAEF-N含量变化不大; TN和总非可转化态氮(NTF-N)与有机质(SOM)含量之间呈显著正相关,可能具有相似的来源.总之,草海沉积物TF-N含量及比例较高,潜在释放风险较大,而水位抬升抑制氮的转化,促进沉积物氮积累,增加释放风险.该研究揭示了不同水位梯度下沉积物氮形态分布特征,丰富了水文条件对氮迁移转化影响的理解,为湿地生态补水工程的管理决策提供了科学依据.
  • 旅游酒店排污影响下的岩溶地下水水化学变化
    杨平恒, 詹兆君, 明晓星, 陈峰, 任娟, 邓书金, 洪爱花
    2019, 31(02): 416-428.
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    岩溶地下水系统具有高度的开放性和脆弱性,使得地下水极易遭受污染.为探究旅游酒店排污对岩溶地下水水化学变化的影响,以金佛山世界自然遗产地水房泉流域为例,对水房泉地下水的水化学进行自动化监测,对流域内雨水、土壤水、某酒店自来水、污废水进行定期采集,结合流域硝酸盐氮氧同位素分析.结果表明,监测期间水房泉水化学变化随酒店入住游客量总体表现为3个阶段:前期受降雨影响显著,旅游高峰期间水质急剧恶化,后期水质明显好转.酒店生活污废水的排放成为水房泉水化学演变的重要因素,硝酸盐氮氧同位素表明水房泉的NO_3~-主要来自粪便、污废水以及土壤N的混合. H_2SO_4及污水中HCl、有机酸等可能参与了碳酸盐岩的溶蚀,使水房泉Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-浓度增加明显.流域岩溶管道发育,地下水流速快,使污染物质扩散迅速,故在研究期间水房泉主要离子的浓度高峰对污废水排放高峰的响应仅滞后约4 d.
  • 浙江舟山定海护城河浮游植物优势种生态位与种间联结性季节性分析
    吴佳梦, 徐娜娜, 张文珺, 许丽, 胡婧, 朱旭辉
    2019, 31(02): 429-439.
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    以舟山定海护城河为例,分析浮游植物四季优势种生态位与种间联结性,探讨水生态系统浮游植物群落中优势种间相互作用的生态关系,对环境资源共用的季节性变化,为富营养化污染水体浮游植物群落结构特征研究提供重要依据. 2016年5月至2017年2月4个季节共出现优势种4门12属14种,其中尖肘杆藻、颗粒沟链藻、绿色颤藻、铜绿微囊藻、四尾栅藻和吻状隐藻6种为富营养化指示种.优势种种类具有明显的季节变化,蓝藻细小隐球藻4个季节均为优势种,并在春、秋、冬季为绝对优势种.根据优势度和生态位宽度,14个优势种可以划分为3个类群.生态位重叠值最大值和最小值分别为0.984和0.004,季节性差异较大,冬季≈秋季>夏季>春季.方差比率法求出的各季节优势种VR值均大于1,统计量W检验结果显示,浮游植物优势种间联结性总体上呈显著正相关.基于2×2联列表的χ~2检验,54对优势种对仅有11对有显著联结性,负关联种对多于正关联.总体而言,优势种种间关联程度与生态位重叠程度并不完全一致,可能是浮游植物群落物种多样性高及物种组成季节变化明显所导致.
  • 大型过水性湖泊——洪泽湖浮游植物群落结构及其水质生物评价
    吴天浩, 刘劲松, 邓建明, 戴小琳, 唐荣桂, 彭凯, 邹伟, 蔡永久, 龚志军
    2019, 31(02): 440-448.
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    大型过水性湖泊——洪泽湖是南水北调东线工程重要的调蓄湖泊,在气候调节、防洪抗旱、旅游休闲、水资源和水产品供应等方面都有着重要的作用.为了解其浮游植物群落结构和水体健康状态,于2015年8月-2016年7月,对洪泽湖浮游植物进行了逐月野外采样.共鉴定浮游植物147种,隶属于8门,其中绿藻门、硅藻门、蓝藻门物种最多.浮游植物细胞丰度全湖年平均值为5.35×10~7±4.67×10~7cells/L,生物量平均值为14.24±8.52 mg/L.洪泽湖浮游植物分布存在明显的时空差异,空间格局上,北部成子湖区浮游植物细胞丰度最高,绿藻门为优势门类;西部溧河洼湖区丰度次高,蓝藻门为优势门类;湖心区及南部丰度较低,大部分点位蓝藻门或绿藻门为优势门类.季节动态上,夏季浮游植物细胞丰度高,蓝藻门是主要的优势门类;冬季细胞丰度较低,硅藻门是主要的优势门类.与1980s的调查相比,近年来浮游植物种(属)数有所下降,丰富度、均匀度等也低于早期调查结果.利用浮游植物进行水质生物评价的结果显示,洪泽湖总体上处于β-中污带,与周边水体相比,洪泽湖富营养化水平低于骆马湖,但高于淮河、高邮湖.
  • 基于~(15)N稳定同位素示踪技术的太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学研究
    杨柳, 刘正文
    2019, 31(02): 449-457.
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    浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用~(15)N稳定同位素示踪技术研究了浮游植物对铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和尿素态氮(Urea-N)吸收的动力学特征.结果表明,太湖梅梁湾浮游植物群落除了秋季对NH_4~+-N的吸收不符合米氏方程外,其余均符合.冬季和春季3种形态氮最大吸收速率(V_(max))的大小依次为:NH_4~+-N> NO_3~--N>Urea-N,而夏季为:NH_4~+-N>Urea-N>NO_3~--N. 3种形态氮Vmax的季节变化规律为夏季>秋季>春季>冬季. V_(max)在不同季节以及不同形态氮之间的差异性可能与浮游植物群落组成以及水体中NH_4~+-N浓度不同有关.浮游植物对NH_4~+-N吸收的KS值在冬、春季高于夏季,对Urea-N吸收的K_s值则在夏、秋季高于冬、春季,而对NO_3~--N吸收的K_s值则在夏季显著高于其他3个季节.冬季和春季梅梁湾浮游植物群落最容易受到NO_3~--N限制,而最不容易受到Urea-N的限制;而夏季,则最容易受到NO_3~--N限制,而最不容易受到NH_4~+-N的限制,且浮游植物群落对NH_4~+-N的亲和力最高.与NO_3~--N相比,秋季浮游植物更容易受到Urea-N的限制.不同季节,容易对浮游植物产生限制作用的氮的形态不同.
  • 基质类型对耳萝卜螺(Radix auricularia)-苦草(Vallisneria spiralis)牧食关系的影响
    吕超超, 王家安, 马徐发, 夏成星
    2019, 31(02): 458-468.
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    沉水植物和螺类都是水生生态系统的重要组成部分,两者的牧食关系也是水生食物网中重要的一环,而不同的基质类型可能会影响两者的生长和改变沉水植物对螺类牧食的防御策略.以耳萝卜螺(Radix auricularia)和苦草(Vallisneria spiralis)为对象,研究基质类型、螺类牧食对沉水植物的生长及防御策略的影响,以及基质类型及沉水植物对螺类生长和生理特征的影响.研究发现,螺类牧食和基质类型对苦草生长和元素特征具有显著的影响,存在螺类牧食时,泥沙基质和沙基质苦草的相对生长速率显著降低,泥沙、沙和泥基质苦草地上生物量分别减少了67.74%、58.58%和17.84%,根冠比分别升高了177.51%、217.23%和1.44%;且泥沙基质中苦草的叶片数显著低于无牧食组.不同基质类型下,牧食对苦草总碳含量无显著影响,但泥和泥沙组中,螺类牧食使苦草的总氮含量均显著降低,碳氮比均显著升高;沙基质下,螺类牧食使苦草总酚含量显著降低.基质类型对螺类的形态特征(除壳宽外)、生长及元素含量均无显著影响.总体来看,基质类型对耳萝卜螺牧食和苦草防御策略具有一定程度的影响,但对螺类的生长及元素特征基本无影响.本研究可以为牧食理论的研究提供基础数据支持,也可为沉水植被恢复、水生生态系统稳定提供参考,但基质类型对螺草牧食关系的长期影响,仍需进一步深入研究.
  • 高坝对乌江下游底栖动物群落结构的影响
    池仕运, 陈胜, 李嗣新, 汪红军, 周连凤, 赵先富, 郑金秀, 胡俊, 胡菊香
    2019, 31(02): 469-481.
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    基于2006-2016年近10年的长期监测数据,对乌江下游两座高坝的修建对底栖动物群落结构的影响效应进行研究.结果表明:大坝蓄水前后底栖动物群落结构发生显著变化,不同时期的群落结构差异明显.蜉蝣目稚虫对生境的剧烈变动不适应,软体动物田螺科和觹螺科的一些种类对生境的剧烈扰动较为适应,生活史较短的机会主义物种在水库淹没区和坝下河段逐渐定殖下来.建坝以及大坝的运行调度对乌江下游底栖动物的群落结构产生了重大影响,底栖动物群落结构随着时间发生一定程度的演替.在底栖动物所有类群中,软体动物对栖息地的丧失以及流量的剧烈波动具有较高的耐受性,水生昆虫相对较不耐受环境的剧烈变化,而甲壳动物的适应性极强.百分比模式相似性指数(Percent Model Affinity,PMA)的变动趋势可有效地反映大坝对底栖动物群落的影响效应,其均值随离坝距离的增加而呈现逐步增加的趋势,表明大坝调度对水生态造成的负面影响会随着离坝距离的增加而逐步弱化,这与河流不连续体理论(Serial Discontinuity Concept,SDC)的预测趋势基本一致.根据长期监测成果,蜉蝣目扁蜉科、四节蜉科、细裳蜉科以及毛翅目纹石蛾科的种群恢复状况以及PMA指数可作为评估大坝不利影响减缓措施效果的依据.
  • 黄河伊洛河中下游鱼类多样性及群落结构
    林鹏程, 李淑贞, 秦祥朝, 程卫习, 刘焕章
    2019, 31(02): 482-492.
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    为了解伊洛河中下游鱼类多样性、群落结构及其与环境因子的关系,于2016年2-12月对伊洛河中下游5个河段开展鱼类多样性及环境调查.共采集鱼类12361尾,43种,隶属于4目9科37属.伊洛河中下游鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson指数变化范围分别为1.75～2.38、2.44～3.63、0.59～0.76和0.73～0.86.各指数均以西草甸河段最高.各河段优势种以(Hemiculter leucisculus)、似鳊(Pseudobrama simoni)、鲫(Carassius auratus)、兴凯鱊(Acheilognathus chankaensis)和鳑鲏属(Rhodeus)等小型或广适性鱼类为主.丰度/生物量比较(ABC)曲线显示,除西草甸河段外,各河段优势鱼类群落均受到不同程度的干扰.其中七里铺和黑石关鱼类群落处于严重干扰状态,以小型鱼类或大型鱼类的幼鱼为主.采用冗余分析方法分析了鱼类群落结构与环境因子的关系,发现除了河床、水流、捕捞等因子以外,氨氮、总磷浓度与pH是导致伊洛河中下游鱼类群落结构差异的主要影响因子.针对伊洛河鱼类多样性现状,建议加强流域水质监管,恢复河流连通性,推进保护区全面禁渔,开展生态修复等以恢复伊洛河河流健康.
  • 周村水库汛期暴雨中溶解有机物(DOM)的光谱特征及来源解析
    周石磊, 张艺冉, 黄廷林, 罗晓, 岳琳, 李再兴
    2019, 31(02): 493-506.
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    运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC),对周村水库夏季两场暴雨不同降雨历时以及分子量的溶解有机物光谱特征和来源进行分析.结果表明:周村水库不同暴雨荧光光谱中出现了5种组分,分别为类腐殖质(C1、C2)、可见区富里酸(C3)和类蛋白(C4、C5);相关性分析显示C1与C2、C3、C4以及C5具有显著的相关性,C2与C3具有显著的相关性,C3与C4以及C5具有显著的相关性;同一分子量下的雨水有机质总荧光强度以及各组分荧光强度随着降雨历时的增加均呈下降趋势,并且在各个历时和分子量间差异明显;同一降雨历时下,第一场暴雨总荧光强度随着分子量的减少而增加,第二场暴雨总荧光强度随着分子量的减少而减少;两场暴雨都呈现自生源的特征,其中第一场暴雨具有以陆源输入为主的特征;组分C1和C3与水质参数硝态氮、氨氮、总氮以及有机碳呈显著相关性.通过对暴雨在不同降雨历时以及分子量DOM光谱特征研究,可以进一步分析水库外源输入的天然有机质特征,为水库水质管理提供技术支持.
  • 洱海沉积物有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光空间分布特性及指示意义
    赵海超, 李艳平, 王圣瑞, 焦立新
    2019, 31(02): 507-516.
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    采用荧光光谱区域体积积分法定量研究洱海沉积物有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光空间分布特性,结果表明,洱海沉积物CDOM中类腐殖酸组分占比最高(44.5%～74.2%),其次为溶解性微生物代谢产物(10.7%～20.4%)和类富里酸物质(8.19%～19.7%),而类蛋白组分占比最低,类腐殖酸占比与H/C和N/C均呈显著负相关;南部湖心平台区域沉积物类富里酸和类蛋白组分占比较高,其CDOM自生源占比较高;北部水生植物分布区溶解性微生物代谢产物占比较高,CDOM陆源性较强;中部深水区及南北湖湾区域类腐殖酸占比较高,随水深增加沉积物CDOM自生源特征增强.随沉积物深度增加类腐殖酸和溶解性微生物代谢产物占比呈下降趋势,类富里酸占比呈上升趋势,CDOM自生源特征增强,脂肪化程度增高.随湖泊富营养化程度增加沉积物CDOM受微生物代谢产物影响增强,陆源性增加,而自生源性降低,湖泊沉积物CDOM具有富营养化指示意义.
  • 基于无人机和卫星遥感影像的升金湖草滩植被地上生物量反演
    高燕, 梁泽毓, 王彪, 吴艳兰, 刘诗雨
    2019, 31(02): 517-528.
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    湿地植被地上生物量是衡量湿地生态系统健康状况的重要指标,对于珍稀水禽越冬繁殖、全球碳循环、生态净化具有重要意义,是生态学与遥感解译的研究热点之一.针对于地上生物量的测算,卫星遥感数据覆盖范围广但其空间分辨率较低,无人机遥感数据空间分辨率高但采集范围小,同时受湿地面积、观测系统及外界环境等条件的影响,使得遥感影像地上生物量反演更加复杂和困难.本研究基于无人机和高分一号数据对升金湖草滩植被地上生物量反演进行研究,结合升金湖保护区4个样区无人机可见光影像与相应样区实测样本数据,建立地上生物量与可见光波段、多种可见光植被指数的线性、幂函数、多项式、对数回归模型,并通过可决系数(R~2)、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)对模型进行精度评价,选择最优模型对无人机影像进行地上生物量反演;通过可见光波段反演得到的生物量,与高分一号WFV归一化差分植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)影像相结合进行回归建模,获取整个升金湖草滩植被地上生物量分布.结果表明,利用无人机红光波段建立的多项式方程对地上生物量反演有着最高模拟精度,R~2=0.86、预测精度MAE=111.33 g/m~2、RMSE=145.42 g/m~2,且红光波段生物量反演方法得到的结果与实际生物量分布一致性较高,高分一号WFV NDVI与无人机反演生物量构建的多项式模型为最优模型,R~2为0.91.本研究利用无人机和高分一号数据进行生物量反演研究,整合多源遥感数据优点,以获取更加丰富和准确的信息,进而提高地上生物量反演精度,为湿地监测和湿地恢复管理提供数据和技术支撑,具有重要研究意义和应用价值.
  • 基于时序NDVI的东平湖菹草(Potamogeton crispus L.)遥感提取及时空格局
    梁莉莉, 于泉洲, 邓焕广, 刘恩峰, 张保华, 牛振国, 刘加珍
    2019, 31(02): 529-538.
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    东平湖是国家南水北调东线工程的重要枢纽.但近年来,东平湖菹草(Potamogeton crispus L.)大量繁殖引起河道阻塞、鱼类死亡等事件频发,导致湖区面临很多生态风险.为维护区域生态安全,迫切需要了解菹草群落在东平湖的时空演变特征及驱动因素.利用MODIS植被指数时序数据结合野外调研,建立菹草群落独特的物候曲线,并结合Landsat数据进行了1985-2017年东平湖菹草识别分析.结果表明:32年间菹草群落不断扩张,生境由1991年前零星分布于湖岸发展到2013年蔓延至全湖且连片式分布.菹草群落的增长分为3个阶段:1996年之前,面积增长缓慢,1996年其面积仅10.34km~2; 1996-2001年菹草呈暴发式增长,菹草变为区域优势种; 2001-2017年,菹草面积继续增长,到2017年达49.07 km~2,约占湖区水域面积的40%.经Spearman秩相关分析,菹草面积与湖水营养化水平显著正相关.南水北调东线工程的通水虽使水质有所改善,但东平湖菹草群落仍呈增长态势,应引起足够重视.
  • 内蒙古高原达里诺尔湖夏季水体稳定同位素变化特征
    李文宝, 刘志娇, 杨旭, 李畅游
    2019, 31(02): 539-550.
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    基于内蒙古高原寒-旱区达里诺尔湖(简称"达里湖")相对集中的夏季大气降水、强烈的蒸发作用等典型区域气候环境特征,结合湖泊水体温度、盐度等理化指标变化,对夏季达里湖湖水、入湖河水、区域大气降水等样品中稳定氢、氧同位素(δD、δ~(18)O)值变化进行了对比分析.结果显示:虽然整体上达里湖夏季水体并没有形成明显的物理性质"跃层"(如温跃层、盐跃层等),水体理化指标的空间分布相对稳定,但是夏季湖水中δD、δ~(18)O值却随着水深增加逐渐偏负:δD值由表层水体(0～1 m)到底层水体(7～9 m)偏负约1.40‰,δ~(18)O值由表层水体到底层水体偏负约0.27‰.达里湖夏季"大气水线"为δD=8.22δ~(18)O+6.82,显示大气降水中δD、δ~(18)O值受季风降水效应影响的同时受到区域蒸发作用影响.特别是7、8月大气降水同位素变化受降水效应的影响比6、9月更明显,而6、9月大气降水同位素变化受蒸发作用的影响比7、8月更明显.这也导致达里湖夏季上层水体受大气降水的稀释作用影响显著;伴随水深的增加,降水效应及蒸发作用的混合影响逐渐减弱,底层水体受区域地下水补给过程等因素的影响则可能更加明显,即达里湖夏季上层水体和底层水体中稳定同位素组成变化的影响因素存在差异.
  • 鄱阳湖湿地土壤微生物活性对年际水文变化的响应
    邹锋, 李金前, 韩丽丽, 马燕天, 王滨花, 葛刚, 吴兰
    2019, 31(02): 551-559.
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    湿地自然水文节律的改变影响着湿地生态系统的稳定与安全.为探究湿地水文变化对土壤微生物活性的影响,以鄱阳湖洲滩湿地3种典型植被狗牙根(Cynodon dactylon)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和苔草(Carex cinerascens)下表层土壤(0～20 cm)为研究对象,对湿地土壤微生物呼吸、微生物生物量和水解酶等土壤活性特征进行连续3年的实验监测,分析年际水位变化对不同植被湿地土壤微生物活性的影响.结果表明:丰水年显著提高土壤中养分的可利用性(有机质、总磷、速效磷),提高土壤微生物生物量、微生物熵、水解酶活性,表明丰水年有利于湿地生态系统的物质循环转化.水文条件也能通过影响湿地植被生长改变土壤养分状况,进而对植被下土壤微生物活性产生显著影响.诸多土壤理化因子中,可溶性有机碳是驱动微生物活性变化最关键的因子.进一步分析表明,由植被类型所代表的长期水文累积效应对湿地土壤理化及微生物活性的调节作用大于单纯的年际水文变化.
  • 全球降水计划多卫星降水联合反演IMERG卫星降水产品在中国大陆地区的多尺度精度评估
    任英杰, 雍斌, 鹿德凯, 陈汉清
    2019, 31(02): 560-572.
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    以中国气象局逐小时地面降水数据集为参考基准,采用8种统计评价指标综合评估对比了美国NASA研发的全球降水计划(GPM)多卫星降水联合反演IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)卫星降水产品的三个不同版本的Final数据,分析了三套卫星降水在中国大陆地区多时空尺度下的反演精度,探讨了IMERG最新版本V5数据的改进情况及反演中仍然存在的问题.结果表明:IMERG数据能够准确地捕捉到中国大陆地区的降水区域特征,但是在中国西北部地面站点稀疏地区误差较大,精度较低,难以精确估测该地区的实际降水值.最新版本V5数据精度整体上优于先前的V3和V4数据,V5与地面观测数据的相关系数为0.75,均方根误差为7.03 mm/d,较V3、V4有明显提高,改善了V3、V4在中国西北部出现的降水低估问题;但是V5在冬季表现较差且没有解决前期版本存在的高估问题,整体上相对实际降水仍处于高估状态;同时V5在对高雨强事件的捕捉监测能力方面还存在一定的不足,因此建议在强降雨事件监测中需谨慎使用卫星降水IMERG数据集.目前V5系统中的校正算法还存在部分缺陷:为消除全球降水系统性低估问题,目前的校正算法整体性抬升了卫星降水值,从而导致卫星降水反演在中国地区高雨强事件下出现高误报以及高估问题,进而影响到IMERG数据回推以及后续再生数据的精度.
  • 2000年以来青藏高原湖泊面积变化与气候要素的响应关系
    闾利, 张廷斌, 易桂花, 苗加庆, 李景吉, 别小娟, 黄祥麟
    2019, 31(02): 573-589.
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    青藏高原星罗密布的湖泊对气候变化十分敏感,在自然界水循环和水平衡中发挥着重要作用.以MODIS MOD09A1和SRTM DEM为数据源,提取了2000-2016年青藏高原丰水期面积大于50 km~2的湖泊边界,从内外流分区、湖泊主要补给来源和湖水矿化度三个方面对2000年以来湖泊面积变化进行分析,并结合青藏高原近36年气象数据,根据气象要素变化趋势分区,初步探讨青藏高原湖泊面积变化与气候要素的关系.结果表明:青藏高原面积大于50 km~2的138个湖泊整体扩张趋势显著,总面积增加2340.67 km~2,增长率为235.52 km~2/a.其中,扩张型湖泊占67.39%,萎缩型湖泊占12.32%,稳定型湖泊占20.29%.内流湖扩张趋势显著,外流湖扩张趋势较明显;以冰雪融水为主要补给来源的湖泊整体扩张趋势明显,以地表径流和河流补给为主要补给源的湖泊也呈扩张趋势;盐湖和咸水湖以扩张为主,淡水湖的扩张、萎缩和稳定三种类型较均衡.在青藏高原气候暖湿化方向发展背景下,湖泊面积变化与气候要素具有显著的区域相关性.气温和降水变化趋势分区结果表明,气温增加、降水增加强趋势的高原Ⅰ区湖泊扩张程度(78.18%)依次大于气温降低、降水量呈增加趋势的Ⅴ区(66.67%),气温、降水量呈增加趋势的Ⅱ区(60.78%),气温呈降低、降水量呈增加强趋势的Ⅳ区(58.83%)和气温呈增加、降水量呈减少趋势的Ⅲ区(50.00%).湖泊面积变化对气候变化响应研究表明,升温引起的冰雪融水补给对Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区湖泊面积扩张的影响显著,加之降水量的增加,湖泊扩张速率明显;Ⅳ区和Ⅴ区湖泊面积扩张主要受降水量增加影响显著.整体而言,气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湖泊,降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湖泊.
  • 柴达木盆地一里坪盐湖卤水水化学及夏季蒸发中钾、锂、硼行为
    时历杰, 王敏
    2019, 31(02): 590-608.
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    本文综合利用Na~+,K~+,Mg~(2+)//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O五元体系干基图、水图、钠图,研究柴达木盆地一里坪盐湖硫酸盐型卤水水化学特征受外来淡水补给掺杂、选择性溶解、年温差等多因素影响产生的季节性变化,其中温度为主要因素.当卤水温度降低至0℃,开始析出芒硝,水化学变质系数MgSO_4/MgCl_2比值急剧下降,水化学特征由硫酸镁亚型向氯化物型转化过渡.通过20～25℃晶间卤水L10和L20蒸发实验研究,确定了一里坪卤水蒸发路线、液固相组成、物相鉴定、水化学特征系数、离子行为等变化及成盐特征,并与25℃Na~+,K~+,Mg~(2+)//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O五元体系介稳相图理论预测计算综合对比,二者吻合性比较好,整体相对误差能控制在5%范围内,利用相图理论计算能够很好地指导实际硫酸盐型卤水蒸发析盐.利用水化学特征系数KCl/MgCl_2、MgSO_4/MgCl_2,研究了25℃硫酸盐型盐湖卤水钾盐成盐特征,当变质系数MgSO_4/MgCl_2高于0.13时,卤水钾盐矿物析出的同时,伴随有泻利盐共同析出.利用含Li~+、borate、Mg~(2+)水盐体系相图,研究一里坪老卤水深度蒸发中Li、B的行为,理论预测计算结果,剩余老卤水Mg~(2+)/Li~+比值降至27时,卤水中的Li、B始终以离子形式赋存于卤水中继续富集,此时卤水的累积成卤率仅为2.50%～3.20%,须引入新的工艺技术进行Li、B提取.研究结果为极高镁锂比、高镁硼比的硫酸盐型卤水的综合开发利用提供了理论支持.