EN中文

过刊目录

  • 2019年, 31卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
    |
  • 湖泊沉积物—水界面研究进展与展望
    范成新
    2019, 31(05): 1191-1218.
      可视化   收藏
    湖泊沉积物—水界面是以水层/沉积层物相为基础、具有一定立体尺度的交接面,界面上所发生的由生物积极参与的物理、化学和生物学微小反应和微环境变化,都会对界面附近物质的状态和迁移转化行为产生着复杂影响.本文首先回顾了沉积物—水界面研究100多年来的发展历程及国内外近20年发展.然后系统介绍了国际上对沉积物—水界面的物理尺度与结构的宏观和微观认识;重点综述了沉积物间隙水的取样、物化性质的多维测定与结构表征、过程的静态和动态模拟等湖泊沉积物—水界面研究技术与方法;分析和展示了氮磷等营养物、重金属和持久性有机污染物在湖泊沉积物—水界面迁移转化过程的研究进展;总结和归纳了在沉积物—水界面过程的模型研究、沉积物—水界面物质交换的定量化、界面过程与湖泊生态环境灾害关系等模型与过程效应方面的研究成果.最后对沉积物—水界面信息获取技术的研发方向、界面物质交换定量化研究的关注点,以及加强模型的应用和构建等方面进行了展望.
  • 镧改性膨润土对浅水湖泊水体磷浓度和沉积物磷形态的影响
    甘磊, 钟萍, 苏玲, 刘正文
    2019, 31(05): 1219-1228.
      可视化   收藏
    分析湖泊沉积物磷形态的变化是揭示控制沉积物磷释放机理的关键.本研究分析了暨南大学南湖加镧改性膨润土前后水体磷浓度和沉积物磷形态变化,以探讨镧改性膨润土对削减水体磷浓度的效果.结果显示,镧改性膨润土添加后,上覆水磷浓度波动较大,总体呈下降趋势;至60 d时,水体总磷、颗粒态磷、总溶解磷和溶解性反应磷分别比添加前下降了45.1%、44.1%、48.2%和85.3%;沉积物中的弱结合态磷和氧化还原敏感性磷含量减少,更稳定的磷灰石结合态磷和残渣磷含量增加,而金属氧化物磷和有机磷含量变化较小.本研究表明镧改性膨润土能改变沉积物磷形态,使活性磷转化为稳定的磷形态,从而提高沉积物对磷的滞留能力、降低湖水磷含量,改善水质.
  • 改性黑臭河道沉积物对营养盐去除的研究
    刘星, 柳文莉, 陈星, 姜霞, 郭冀峰, 陆莹, 黄威
    2019, 31(05): 1229-1238.
      可视化   收藏
    为研究黑臭河道沉积物资源化利用方式,评估沉积物资源化以后对营养盐去除效果和研究其去除机制,以北京市某黑臭河道沉积物(S)为供试样品,对其进行氧化并负载金属离子改性,最终得到氧化—载钠改性沉积物(MS).选取S和MS两种材料,评估其对氮和磷的去除效果,通过采用动力学、热力学等手段,进一步阐明改性材料对氮、磷去除机制.结果表明,在环境温度为35℃,固液比1∶50(g∶ml)的条件下,经氧化—载钠联合改性材料对氮(初始浓度20 mg/L)的去除效果均达到90%以上,其中对磷(初始浓度10 mg/L)的去除率最高可达98%;准二级动力学模型能更好的描述改性材料的吸附动力学行为(R2>0.93),且动力学和吸附等温分析结果显示,Langmuir模型可以更好地描述两种材料的吸附等温线,改性材料对氮和磷的最大吸附量分别达到0.891和0.474 mg/g;热力学研究结果表明,吸附过程中,标准反应焓变(ΔH0)、标准反应熵变(ΔS0)均为正值,标准吉布斯自由能变(ΔG0)为负值,且随着温度的升高,ΔG0呈下降趋势.研究显示,MS具有更高的吸附性能,对氮、磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用,并且吸附过程是个吸热、自发进行的过程,更高的温度更有利于吸附.在同一温度下,随着氮、磷初始浓度的增加,MS对氮、磷的解吸比吸附过程更容易发生.
  • 水体氮、磷营养盐水平对蓝藻优势形成的影响
    许海, 陈洁, 朱广伟, 秦伯强, 张运林
    2019, 31(05): 1239-1247.
      可视化   收藏
    以江苏省南京市富营养化程度不同的清溪、护城河、玄武湖、月牙湖、琵琶湖和前湖为研究对象,调查各水体浮游植物的群落特征和优势种,并结合藻类生长潜力试验,探究不同氮、磷营养水平的自然水体对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长与竞争的影响.野外调查发现不同营养水平水体浮游植物优势种不同,按水体富营养化程度从高到底依次以绿藻、蓝藻、硅藻和隐藻分别占优势.单一藻种培养时,铜绿微囊藻在清溪、护城河和玄武湖水体中生长均较好,而斜生栅藻仅在高氮、磷浓度的清溪和护城河水体中有较大生长量,说明斜生栅藻对氮、磷的需求高于铜绿微囊藻;两种藻共培养时,清溪水体中斜生栅藻占优势,护城河和玄武湖水体中铜绿微囊藻占优势,但其他水体中两种藻均不能生长,说明氮、磷浓度过高或过低都不利于蓝藻形成优势.对低营养水平的玄武湖、琵琶湖、月牙湖和前湖水体进行氮、磷加富后,两种藻均能较好地生长,且各组没有显著差异,说明藻类在这些水体中生长受到氮、磷的限制,氮、磷浓度升高会增加水华发生的风险.本研究将野外调查和藻类生长潜力实验相结合,深入探究了蓝藻优势形成与水体氮、磷营养水平的关系,揭示了蓝藻水华是湖泊富营养化发展到特定阶段的产物,水体氮、磷浓度过高或过低均不易产生蓝藻优势.
  • 太湖富营养化条件下影响蓝藻水华的主导气象因子
    罗晓春, 杭鑫, 曹云, 杭蓉蓉, 李亚春
    2019, 31(05): 1248-1258.
      可视化   收藏
    利用2004—2018年卫星遥感解译的太湖蓝藻水华信息构建蓝藻综合指数,采用随机森林机器学习算法分析同期气象因子与蓝藻水华综合指数的关系,定量评估影响蓝藻水华的主要气象因子特征变量的重要性度量和贡献率.结果表明,在光、温、水、风等主要气象要素中,气温对蓝藻水华综合指数起着主导的作用,其次是风速和降水,日照时间的影响或可忽略.其中气温条件中重要性度量最大的是年平均气温,其次是冬、春季节的平均气温;风速因子中影响较大的是7月份的平均风速;水分条件中主导因子是9月累计降水量.优选的随机森林模型模拟值与实际蓝藻水华综合指数的变化趋势基本一致,拟合优度为0.91,通过0.01显著性检验,随机森林模型模拟效果较好.用随机森林模型模拟值对太湖蓝藻水华分等级评估,模型模拟精度达到了86.7%,其中5个重度等级年份模型模拟结果完全一致,中度等级的6个年份模型模拟值有5年与之相符,中度以上等级的模拟精度达90.9%,模型能够反映气象因子对蓝藻水华综合指数的综合影响,对中、重度蓝藻水华的模拟效果更好.随机森林模型有助于理解富营养化状态下影响蓝藻水华的主导气象因子,利用气象因子的可预测性可以促进蓝藻水华预测预警能力的提升.
  • 2006—2017年乌梁素海夏季水体营养状态及影响因子
    全栋, 史小红, 赵胜男, 张生, 刘晶晶
    2019, 31(05): 1259-1267.
      可视化   收藏
    为探明草型湖泊乌梁素海水体营养状态及演变趋势,明确水体富营养化的关键影响因子,本文采用2006—2017年每年7月份湖泊水质监测数据,利用综合营养指数法评价了湖泊不同区域监测点的水体营养状态,模拟分析了湖泊水体营养状态的演变过程及趋势特征,定性分析了湖泊富营养的关键影响因子.研究结果表明:乌梁素海湖区北部、西部和南部监测点处于轻度富营养状态的极限概率分别为0.588、0.633和0.329,而湖泊的中部和东部监测点处于中营养状态的极限概率分别为0.810和0.536,说明乌梁素海湖区北部、西部和南部区域夏季水体营养状态将呈现向轻度富营养化演变的趋势,而湖区中部和东部区域则呈现向中营养化演变的趋势.水环境因子中水体理化指标对湖泊富营养化起决定性作用,且盐度指标响应概率高达55%,是水体理化指标中第1位影响因子,同时pH值与水深指标也是影响乌梁素海水体富营养化程度的重要因子.
  • 沉水植物附植生物膜藻类组成及重金属累积特征
    宋旭, 林陶, 夏品华, 严定波, 杨羽, 马莉, 汤向宸
    2019, 31(05): 1268-1278.
      可视化   收藏
    沉水植物表面常富集水体中有机质、泥沙、菌胶团、藻类、微生物等形成附植生物膜,在湖泊生物地球化学循环过程中具有重要作用.在草海选取金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)和光叶眼子菜(Potamogeton lucens L.) 3种不同叶形的沉水植物,研究附植生物膜的形貌结构、理化特征、藻类及其重金属镉(Cd)、铅(Pb)累积特征.结果表明:3种沉水植物附植生物膜上共鉴定出藻类6门8纲17目29科65属81种,主要为蓝藻、绿藻和硅藻,不同附植生物膜藻类功能群组成不同,冗余分析表明,水环境因子能解释藻类功能群变化的88.3%; 3种沉水植物附植生物膜铁(Fe)、锰(Mn)、总氮(TN)、总磷(TP)含量变化规律一致,均为:金鱼藻>微齿眼子菜>光叶眼子菜;附植生物膜中重金属的累积具有选择性,Pb大量累积(11.41～41.31 mg/kg),Cd累积含量较低(0.59～5.76 mg/kg)且与植物相当(0.44～5.56 mg/kg),附植生物膜中Pb累积含量与生物膜中隐藻门、硅藻门藻类生物量、Fe、Mn及TN含量呈显著相关,但Cd累积与生物膜各指标均无显著相关性.附植生物膜在草型湖泊污染物归趋转化中的作用值得关注.
  • 太湖流域湖荡湿地生态系统健康评价
    徐红玲, 潘继征, 徐力刚, 路学军, 赵敏, 杨鸿山, 吴晓东
    2019, 31(05): 1279-1288.
      可视化   收藏
    太湖流域湖荡湿地影响着整个流域生态系统的健康运转,是湖泊水体与陆地之间的过渡带,对周边城市的生态环境起到重要的净化调节作用,对太湖流域湖荡湿地生态系统健康进行评价,有利于湖荡湿地的科学管理,从而实现湖荡湿地资源的可持续利用.本文选择太湖流域11个典型的湖荡湿地为研究对象,于2012—2015年开展周年湿地观测季度调查.利用主客观组合赋权方法,结合太湖流域自然条件和社会功能,提出了基于生态可修复性指标的太湖流域湖荡湿地生态系统健康评价体系和方法.结果表明:太湖流域湖荡湿地中生态系统健康等级为优的占27.27%,分别是傀儡湖、尚湖和钱资荡;生态系统健康等级为良的湖荡湿地占9.09%,为长荡湖;中等生态系统健康水平的湖荡湿地居多,占36.36%,分别是阳澄湖、昆承湖、元荡和淀山湖;生态系统健康等级为差的湖荡湿地占18.18%,分别是滆湖、澄湖和宜兴三氿.本研究建立的湖泊生态健康评估体系和湖泊生态健康评价结果对太湖流域湖荡湿地的后续有效管理具有重要的现实意义.
  • 快速城镇化进程中太湖流域产水量变化的时空分布特征
    李伶杰, 胡庆芳, 王银堂, 刘勇, 朱琰, 王磊之, 崔婷婷
    2019, 31(05): 1289-1298.
      可视化   收藏
    快速城镇化进程中太湖流域下垫面的剧烈变化对流域产水量时空分布产生了深刻影响.在分析太湖流域城镇化进程及土地利用变化的基础上,采用太湖流域模型对3种典型降雨过程(1991、1999和2009年)与5种下垫面(1985、1995、2000、2005和2010年)的组合情景进行模拟,综合分析了城镇化进程中全流域和各水利分区在全年期、汛期、涨水期产水量变化的时空分布特征.结果表明:时程上,太湖流域和所有水利分区的各统计时段产水量增幅伴随城镇化进程推进均呈现增加趋势,2005年后产水量增幅进一步加大,且全年产水量增幅主要集中在汛期;空间上,东、中部城市集聚区的产水量增长率明显高于西部山丘区与太湖湖区,这主要是由于西部山丘区、太湖湖区不透水率增幅较小所致.产水量变化的时空非均匀分布特征为城镇化背景下太湖流域防洪除涝格局演变及流域—区域—城市防洪除涝协调性研究提供了重要的先验认识.
  • 金佛山世界遗产地岩溶地下河系统硝酸盐来源与转化
    明晓星, 杨平恒, 谢世友, 盛婷, 罗丹
    2019, 31(05): 1299-1309.
      可视化   收藏
    地下水硝酸盐污染已成为一个普遍的环境问题.为研究重庆金佛山水房泉岩溶地下河系统的硝酸盐来源与转化,于2017年4—10月每24 d左右对地下河系统内的某酒店自来水、化粪池、1#落水洞、水房泉4个采样点开展监测,进行水化学和δ15Nnitrate、δ18Onitrate同位素分析.某酒店污水经化粪池处理后,由1#落水洞排入地下河,最后在水房泉排泄.结果表明:①水房泉NO3-浓度范围为4.65～10.20 mg/L,相对于我国生活饮用水标准处于较低水平;化粪池、1#落水洞、水房泉3个采样点电导率和NO3-、Cl-浓度的高值期与游客人数增多对应关系较好.②某酒店自来水δ15Nnitrate值为3.7‰～5.8‰、δ18Onitrate值为1.6‰～2.7‰,说明硝酸盐主要来源为土壤有机氮,处于自然背景值; 1#落水洞δ15Nnitrate值为14.4‰～21.1‰、δ18Onitrate值为3.5‰～11.2‰,显示硝酸盐主要来源为粪肥污水;化粪池和水房泉的δ15Nnitrate值为3.7‰～17.0‰、δ18Onitrate值为-9.0‰～7.3‰,表明硝酸盐主要来源为土壤有机氮与粪肥污水,显示其硝酸盐主要污染源是酒店生活废污水.③某酒店自来水、水房泉地下水的硝酸盐转化过程以同化作用为主;化粪池污水以硝化作用为主,是岩溶地下河系统硝酸盐的重要来源之一; 1#落水洞污水表现为反硝化作用.④基于SIAR模型对水房泉的硝酸盐来源进行定量解析,发现大气降水、土壤有机氮和粪肥污水的贡献率分别为28%、36%和36%左右.
  • 水体富营养化改善过程中浮游植物群落对非生物环境因子的响应:以武汉东湖为例
    赵思琪, 范垚城, 代嫣然, 王飞华, 梁威
    2019, 31(05): 1310-1319.
      可视化   收藏
    针对武汉东湖存在营养状态梯度的5个子湖(郭郑湖、汤菱湖、团湖、庙湖、水果湖),结合"空间换时间"理论,研究湖泊富营养状况改善过程中浮游植物群落对环境因子的响应.全年调查期间,各子湖综合营养状态指数分布范围为45.4～76.8,浮游植物密度及生物量变化范围分别为2.03×106～245×106cells/L和0.819～19.9 mg/L.冗余分析结果显示,浮游植物的物种分布与水温、总氮、透明度、总溶解性固体、氨氮呈显著相关.采用多元逐步回归分析构建浮游植物密度、生物量与环境因子之间的最优响应方程,结果显示,总氮、水温是影响浮游植物密度的主要因子;对于浮游植物生物量而言,总磷、总氮浓度降低能够降低浮游植物生物量.通过对富营养程度改善进程中浮游植物群落组成的动态变化进行分析,发现浮游植物密度及生物量显著下降,但物种组成及生物多样性并未发生明显转变.此外,浮游植物物种多样性与水体富营养水平梯度并不呈现简单的线性相关.因此,在对富营养化湖泊进行修复时,应制定短期修复与长期维护双重措施,同时应重视生物多样性的重建,进而达到理想的修复效果.
  • 2002—2017年千岛湖浮游植物群落结构变化及其影响因素
    笪文怡, 朱广伟, 吴志旭, 黎云祥, 许海, 朱梦圆, 兰佳, 郑文婷, 张运林, 秦伯强
    2019, 31(05): 1320-1333.
      可视化   收藏
    为认识大型水库中浮游植物群落结构的演替特征及其驱动机制,以钱塘江流域新安江水库(下称"千岛湖")为例,基于2002—2017年16年的水库浮游植物数据,结合同期千岛湖水质与水文气象资料,分析了千岛湖浮游植物结构及优势属的长期变化特征,探讨了影响浮游植物群落结构变化的主要因素.结果表明:2002—2017年千岛湖共鉴定出浮游植物7门93属,主要由硅藻门、绿藻门、蓝藻门及隐藻门种类组成.16年间,浮游植物年均丰度和群落结构经历了4个阶段:2008年前丰度持续低值且蓝藻不是主要类群,2009—2012年丰度较高且蓝藻成为主要类群,及2013—2015丰度降低且蓝藻占比降低,2016—2017年丰度增加且蓝藻再次成为主要类群.浮游植物门类变化的同时伴随着优势属的变化:浮游植物年优势属从2002—2008年的小环藻属(Cyclotella)、隐藻属(Cryptomonas)和蓝隐藻属(Chroomonas)转变为2009—2012年的颤藻属(Oscillatoria)、小球藻属(Chlorella)、小环藻属和蓝隐藻属,2013—2017年又转变为鱼腥藻属(Anabaena)、束丝藻属(Aphanizomenon)、小环藻属、针杆藻属(Synedra)、直链藻属(Melosira)、栅藻属(Scenedesmus)和蓝隐藻属.冗余分析表明,气温、风速、水位、入库流量等气象水文因子和总氮浓度、电导率、氮磷比、透明度等水质因子与浮游植物群落结构变化关系密切.研究结果表明,在千岛湖这种大型贫—中营养水库,浮游植物群落结构不仅受来水营养盐负荷的影响,还在很大程度上受水文、气象条件的影响,给水库藻类水华等生态风险的预测以及水库水质管理带来了挑战.
  • 内蒙古达里诺尔湖水体稳定同位素空间分布特征指示的区域补给差异
    李文宝, 杜蕾, 王旭阳, 杨旭, 史小红
    2019, 31(05): 1334-1343.
      可视化   收藏
    基于内蒙古寒旱区达里诺尔湖(简称"达里湖")无河流外泄、冬季湖面冰封、水体流动缓慢等典型区域水文气象特征,对夏、冬季湖泊底层、表层水(冰)、入湖河水、浅层地下水(井水、泉水)等样品中稳定氢、氧同位素(δD、δ18O)值的变化进行对比分析,结果显示湖区不同水体δD和δ18O平均值均存在湖泊水体(水、冰体)>大气降水>入湖河水>浅层地下水的变化特征.在达里湖,夏、冬季底层水δD、δ18O值均比表层水(含湖冰)中δD、δ18O值偏负且季节变化幅度较小.此外,冬季不同采样点底层水δD、δ18O平均值的区域差异性比夏季明显,这反映了湖泊底层水体相对封闭、稳定的储存环境,也说明地下水补给过程存在一定程度的区域差异.而基于不同区域底层水δD、δ18O值及氘盈余指数(d)值和水深变化间相互关系的分析,发现水深变化可能是影响达里湖底层水δD、δ18O值分布区域差异及补给过程的主要因素之一:东北部水体较浅(水深小于8 m)区域采样点水体δD、δ18O平均值多数比达里湖整体平均值偏负且d值偏正,指示浅层地下水输入及二次蒸发作用的影响;西南部水体较深(水深超过8 m)区域采样点水体δD、δ18O平均值多数比达里湖整体平均值偏正且d值偏负,说明水体相对稳定,受二次蒸发作用的影响较弱.
  • 山东省周村水库季节演替中沉积物上覆水溶解性有机物的紫外—可见与三维荧光光学特征
    周石磊, 孙悦, 张艺冉, 战江, 王函, 黄廷林, 丛海兵, 崔建升, 李再兴
    2019, 31(05): 1344-1356.
      可视化   收藏
    运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外—可见光谱技术(UV-vis),对周村水库季节演替过程中沉积物上覆水溶解性有机物(DOM)的紫外—可见以及三维荧光光谱特征进行分析.结果表明:周村水库上覆水的总氮、溶解性总氮、总有机碳和溶解性有机碳的季节性差异显著,并且冬季总氮浓度最高、夏秋季总有机碳浓度较高;夏秋季上覆水DOM的吸收系数a254和a355均高于冬春季,与有机物的分布相一致; 4个季节上覆水DOM的E3/E4均大于3.5,说明DOM以富里酸为主,E2/E3(富里酸占DOM的比例)在夏秋季低于冬春季,而且各季节SR均大于1,表明DOM主要为生物源;三维荧光通过PARAFAC解析出3种组分:类腐殖质(C1)、可见区富里酸(C2)和类蛋白(C3);对3个组分进行相关性分析,结果显示C1、C2、C3之间具有显著的相关性; DOM的总荧光强度以及各组分的荧光强度均呈现出夏秋季高、冬春季低的特征,且各季节间差异显著;周村水库4个季节的DOM生物源指数(BIX)在0.8～1.0之间,表明水库DOM具有较强的自生源特征,与腐殖程度指标(HIX)的结果相吻合;主成分分析显示周村水库上覆水DOM的光谱特征差异明显,夏秋季的DOM光谱特征相近、冬春季的水体DOM特征相似;并且组分C1、C2、C3与DOM特征参数(a254、SUVA280、HIX、FI、BIX)以及溶解性有机碳呈显著相关.各荧光组分与水质参数(溶解性总氮和溶解性有机碳)的多元线性回归呈现很好的拟合,通过建立回归方程可以为以后研究周村水库水体四季的DOM光谱特征,分析水库水体的有机物污染特征,并为水库水质管理提供技术支持.
  • 抚仙湖有色可溶性有机物的来源组成与时空变化
    陈乐, 周永强, 周起超, 李凯迪, 张运林, 赵玉伟, 陆轶峰, 常军军
    2019, 31(05): 1357-1367.
      可视化   收藏
    基于2017年1—12月在抚仙湖开展的逐月观测,利用紫外—可见吸收光谱和三维荧光光谱技术探讨该湖有色可溶性有机物(CDOM)的来源组成及时空变化特征.12个月CDOM吸收值a(254)的均值为3.47±0.57 m-1,范围为1.82～5.22m-1,说明CDOM丰度较低.平行因子分析结果给出了2种类酪氨酸荧光组分(C1和C3)、1种类色氨酸荧光组分(C2)、1种类腐殖质荧光组分(C4),12个月内源组分(C1+C3)对总荧光强度的平均贡献为65.81%±15.38%,外源组分(C2+C4)的平均贡献为34.19%±15.38%;荧光指数FI的均值为1.73±0.14,腐殖化指数HIX的均值为1.02±0.37,生源化指数BIX的均值为1.23±0.27,说明CDOM主要为微生物内源产生.时空变化方面,春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)和冬(1、2、12月)季的a(254)分别为3.20±0.47、3.76±0.64、3.67±0.50和3.23±0.38 m-1,夏季和秋季均显著高于冬季和春季; CDOM丰度及内外源组分的空间分布具有季节异质性,可能与流域土地利用、河流输入、降雨、温度、光辐射等因素有关.
  • 太湖悬浮颗粒物细菌碱性磷酸酶编码基因的分布特征
    章婷曦, 卢小然, 魏超, 李德芳, 秦梦瑶, 张利民
    2019, 31(05): 1368-1378.
      可视化   收藏
    颗粒态有机磷的碱性磷酸酶矿化是水生态系统磷循环的重要环节,对细菌碱性磷酸酶编码基因的解析有利于揭示浅水富营养化湖泊有机磷矿化的微生物驱动机制.本文以太湖不同生态类型湖区悬浮颗粒物为研究对象,运用荧光定量PCR技术,探究太湖水体中悬浮颗粒物细菌碱性磷酸酶pho X和pho D基因的时空分布特征,以及影响两类基因丰度的主要环境因子.结果表明:太湖不同生态类型湖区中pho D基因丰度是phoX基因的6～42倍,且二者均存在显著的时空分布差异.6月,河口区phoX(9.18×104copies/L)和phoD (1.88×106copies/L)基因丰度均最高,其次分别为草型区、湖心区和藻型区.与6月相比,9月各湖区pho D基因丰度显著降低,而pho X基因丰度在藻型区和草型区则有所升高.9月,草型区phoX基因丰度最高(5.70×104copies/L),河口区最低(1.49×104copies/L).水生植物对pho X和phoD基因丰度具有重要贡献.悬浮颗粒物细菌pho X基因丰度可能被低估.溶解氧、总氮和总磷是影响太湖pho X和phoD基因丰度的主要环境因子.
  • 滇池、抚仙湖、阳宗海长期水位变化(1988—2015年)及驱动因子
    贺克雕, 高伟, 段昌群, 朱远高, 潘瑛, 刘嫦娥, 张唯, 杨桂英
    2019, 31(05): 1379-1390.
      可视化   收藏
    水位变化影响湖泊水质、水量和生态系统功能,是研究湖泊演变的重要内容,但目前针对滇中高原湖群水位变化特征还少见系统报道.本文选择滇池、抚仙湖、阳宗海3个滇中高原湖泊作为研究对象,基于1988—2015年实测水位数据和Mann-Kendall趋势检验法评估了3个湖泊水位变化特征;运用RClimDex模型获得了流域极端降水指标,结合其他指标构建了基于极端气象因子的湖泊水位驱动力指标体系;采用主成分—多元回归模型,解析了极端降水、蒸发等气象因子对滇中高原湖泊水位变化的贡献.结果表明:①滇池、抚仙湖、阳宗海水位年际波动不突出.滇池的年平均水位总体略呈上升趋势,年均上升0.025 m.阳宗海和抚仙湖水位无明显变化.②滇中高原湖泊流域的极端降水指数年际变化趋势不明显.滇池的蒸发量呈明显减小趋势,年均减小21.05 mm.抚仙湖蒸发量呈明显增加趋势,平均每年增加5.52 mm.阳宗海蒸发量的变化不明显.③气象指标可解释滇池水位变化的49.7%,滇池水位变化受气候变化和人类活动的综合影响;阳宗海和抚仙湖水位变化主要受气象条件控制,蒸发量、综合降水指标和连续降水指标对阳宗海水位变化的解释率高达93.3%;综合降水指标和干旱状况指标可以解释抚仙湖水位变化的64.5%.极端降水指标对解释高原湖泊水位变化具有重要作用.
  • 全新世以来东北地区沼泽湿地发育过程及其对气候变化的响应
    邢伟, 鲍锟山, 韩冬雪, 王国平
    2019, 31(05): 1391-1402.
      可视化   收藏
    沼泽湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域环境稳定中起着重要作用.随着社会经济的发展,人类活动导致湿地大面积退化和消失,严重影响了区域生态安全;恢复退化湿地已成为各国政府和学者关注的焦点.而了解历史时期沼泽湿地发育过程及影响因素则是建立合理湿地恢复目标的重要前提.东北地区是我国最大的沼泽湿地集中分布区,其中70%的湿地面临不同程度的退化威胁;但由于数据的缺乏,东北地区沼泽湿地发育过程及其与气候变化的关系仍不清楚.基于此,本研究系统分析了全新世以来东北地区沼泽湿地形成发育的动态变化过程,并探讨了东北地区不同区域沼泽湿地的发育规律及其对气候变化的响应机理.研究发现东北地区沼泽湿地约从12 ka(1 ka=1000 cal.)开始发育,在距今8.6 ka以后开始广泛形成,约有35%的沼泽湿地形成于全新世暖湿期(8.0—4.0 ka);而沼泽湿地发育的高峰期则集中在全新世晚期.这种发育趋势与全球北方主要区域沼泽湿地大规模发育趋势显著不同.古气候重建表明,全新世早期东北地区气候温暖湿润,处在有利于沼泽发育的时期,促进了沼泽湿地的形成;而在全新世晚期,东北地区呈现冷湿的气候组合特征,冷湿的气候条件不利于有机质的分解,进而促进了沼泽湿地的大规模形成和发育.此外,研究结果也表明全新世以来东北地区不同区域沼泽湿地发育的时间和规模呈现显著的空间差异,而温度和降水则是影响不同区域沼泽湿地发育的最重要因素.本研究将为我国东北地区沼泽湿地的保护和恢复提供一定的理论和数据支持.
  • 水位洪枯变化对菜子湖江湖过渡带鱼类物种和功能多样性的影响
    王朝, 周立志, 戴秉国, 古辰, 蒋忠冠
    2019, 31(05): 1403-1414.
      可视化   收藏
    水位的洪枯变化通过江湖连通影响泛滥平原湖泊鱼类的组成和分布,因而江湖过渡带是反映泛滥平原生态系统鱼类交流和多样性变动的关键区域.尽管如此,针对江湖过渡带鱼类群落随水位洪枯变化的研究十分匮乏.本研究以菜子湖江湖过渡带为例,分别在洪水和枯水期选取包括静水和流水生境的样点对鱼类群落进行系统的调查采样,探讨水位洪枯变化对菜子湖江湖过渡带鱼类物种和功能多样性的影响.共采集到鱼类6目12科37属52种,其中,洪水期和枯水期物种数差异显著,分别采集到鱼类50和42种,而静水生境和流水生境物种数差异不明显,分别采集到鱼类47和48种.与洪水期相比,枯水期山溪河流性鱼类的物种数、重量、尾数和优势度百分比分别减少了7.3%、6.3%、14.4%和12.0%;与静水生境相比,流水生境山溪河流性鱼类的物种数、重量、尾数和优势度百分比分别增加了5.3%、14.6%、18.0%和22.3%.SIMPER分析结果显示,麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、蛇鮈(Saurogobio dabryi)、?(Hemiculter leucisculus)、鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)、短颌鲚(Coilia brachygnathus)、似鳊(Pseudobrama simoni)、翘嘴鲌(Culter ilishaeformis)、达氏鲌(Culter dabryi)、光唇蛇鮈(Saurogobio gymnocheilus)和无须鱊(Acheilognathus gracilis)是引起水位洪枯变化以及不同生境类型鱼类群落结构差异的主要物种.优势度分析结果表明枯水期和静水生境的优势种鱼类相似,重要值较高的优势种鱼类为鲤、鲫、?和似鳊;而洪水期和流水生境的优势种鱼类同样相似,重要值较高的优势种鱼类为麦穗鱼、蛇鮈、光唇蛇鮈和短颌鲚.通过双因素方差分析解析了水位洪枯变化和不同生境类型对鱼类物种和功能多样性的影响.发现洪枯水位变化仅对物种多样性指数中的物种数(Richness)产生显著差异,而对功能多样性的3个指数(功能丰富度指数(FRic)、功能离散指数(FDiv)和功能分散指数(FDis))均有显著影响.洪水期鱼类的Richness、FRic、FDiv和FDis指数均显著高于枯水期.同时,静水生境条件下的FRic指数要显著高于流水生境.本研究发现,与传统的物种多样性相比,基于功能性状的功能多样性对水位的洪枯变动更为敏感,河流周期性洪泛是泛滥平原生态系统中鱼类功能补充的重要方式.
  • 东洞庭湖4种濒危鹤类近30年种群动态及栖息地景观格局变化
    周延, 靖磊, 贾亦飞, 雷刚, 姚毅, 吕偲, 陈安平, 雷光春
    2019, 31(05): 1415-1423.
      可视化   收藏
    东洞庭湖是4种濒危鹤类:白头鹤(Grus monacha)、白枕鹤(G. vipio)、白鹤(G. leucogeranus)和灰鹤(G. grus)的越冬地,但尚无东洞庭湖越冬鹤类种群动态及栖息地变化的系统研究.本研究调查收集了近30年来东洞庭湖4种鹤类的种群状况,并选取相应越冬季的东洞庭湖卫星图片,提取不同时期东洞庭湖湿地景观格局数据,分析鹤类种群动态与湿地景观格局之间的关联.结果表明:近30年来,东洞庭湖4种濒危鹤类种群数量均呈不同程度的下降.目前4种鹤类集中分布于采桑湖、丁字堤一带,灰鹤种群数量尚维持有二百余只,而白头鹤、白枕鹤和白鹤仅有不足10只的零星分布.1999—2000年后东洞庭湖水域及泥滩面积迅速下降并快速破碎化是导致鹤类种群下降的重要原因.未来应从保护及恢复东洞庭湖鹤类栖息地入手,加大鹤类保护,逐渐恢复东洞庭湖鹤类种群.
  • 云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子
    黄立成, 周远洋, 周起超, 王玮璐, 董云仙, 李凯迪, 常军军
    2019, 31(05): 1424-1436.
      可视化   收藏
    2016年4月—2017年2月,采用黑白瓶法研究了云南程海单点(码头点位)浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化,同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型(VGPM)估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示,码头点位的年均(均值±标准误)水柱(0～3 m)总初级生产力(GPPC)、净初级生产力(NPPC)和呼吸消耗量(RC)分别为5.40×103±0.64×103、2.36×103±0.63×103和3.06×103±0.82×103mg O2/(m2·d);不论春夏季(4—8月)、秋冬季(9月—次年2月)还是全年,码头点位的单位生物量GPP (GPP/Chl. a)和单位生物量NPP(NPP/Chl.a)的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算,程海全湖的初级生产力(PPeu)年均值为6.54×103±0.30×103mg C/(m2·d)(2.74×103～18.62×103mg C/(m2·d)). PPeu的时空变化方面,春夏季是PPeu快速上升的时节,秋冬季PPeu的月变化则呈波动状态,春夏季与秋冬季PPeu无显著性差异; PPeu整体空间异质性较弱,仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性,这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现,虽然程海PPeu的主要影响因子具有季节异质性,但不论春夏季、秋冬季还是全年,浮游植物生物量均是重要的影响因子,水温亦是春夏季的重要影响因子.
  • 转轮虫(Rotaria rotatoria)生活史策略对温度和食物密度变化的响应
    汪婵, 李猛, 夏梦宁, 席贻龙, 项贤领
    2019, 31(05): 1437-1446.
      可视化   收藏
    温度和食物密度一直是浮游动物生长和繁殖过程中的重要影响因子,而有关两者对蛭态类轮虫生活史策略的影响研究鲜有报道.本研究基于生命表,探究了温度(24、28和32℃)和食物密度(0.5×106、1.0×106、2.0×106和4.0×106cells/ml)对蛭态类转轮虫(Rotaria rotatoria)生长、存活和繁殖的影响.结果表明,温度对转轮虫的所有生活史参数均具有极显著影响,食物密度以及温度和食物密度的交互作用显著地影响轮虫的主要发育阶段历时和生命期望.无论食物密度如何,随着温度的升高,轮虫的发育速度加快,繁殖期缩短,寿命减小,特定年龄存活率开始下降的时间逐渐前移,下降的速度也逐渐加快,但内禀增长率增加,这是转轮虫在不利条件下的生活史策略——能量分配权衡.在较低温度下(24和28℃),转轮虫的各主要发育阶段历时随着食物密度的增加而减小,但在高温下(32℃)高食物密度却对轮虫有利,轮虫的繁殖期和寿命随食物密度的增加而增加;可见,在适宜培养温度下,较低的藻浓度有利于轮虫的生长和繁殖,而高温下则需要高食物密度以保证轮虫对物质和能量的需求.在较低食物密度下,温度对转轮虫生活史参数的影响更加显著,这表明食物密度是重要的限制因子,其在量上的限制或不足会增加轮虫对基础代谢生理调节的代价,从而对其他因子的耐受能力可能随之缩小.
  • 三峡工程运用后城陵矶—武汉河段河床调整及崩岸特点
    孙启航, 夏军强, 周美蓉, 邓珊珊
    2019, 31(05): 1447-1458.
      可视化   收藏
    为研究近期城汉河段河床调整及崩岸特点,利用实测水沙及地形等资料,采用河段平均的方法,计算了城汉河段断面形态的调整过程,主要包括平滩河槽形态调整及其与前期水沙条件之间的关系.计算结果表明:城汉河段平滩河宽由2003年的1710 m增加至2016年的1732 m,增幅为1.28%,平滩水深由2003年的16.47 m增加至2016年的17.95 m,增幅为9.0%;白螺矶、界牌、簰洲及武汉等河段河床调整以纵向冲深为主,但陆溪口河段河床调整横向展宽与纵向冲深同步发展; 2006—2016年城汉河段多年平均崩退速率为5.5 m/a,崩岸总长19.6 km,占岸线总长的8.3%,右岸占55.3%.簰洲河段岸线崩长占城汉河段岸线崩退总长的75.9%.此外还分析了河床边界与水沙条件等因素对重点河段(簰洲河段)崩岸过程的影响,来水来沙条件占主导地位,局部区域崩岸的发生依赖于河床边界条件;建立了典型断面平滩河宽与前期水沙条件之间的经验关系,较好地反映了水沙条件变化对崩岸过程的影响.
  • 筑坝拦截对黑河河道沉积物粒度空间分布的影响
    王昱, 连运涛, 冯起, 王之君, 赵维俊, 刘娟娟, 卢世国, 张昕雨
    2019, 31(05): 1459-1467.
      可视化   收藏
    河流沉积物对流域环境变化具有敏感响应,其粒度参数能反映沉积环境中物质来源和水动力环境.本文以黑河流域上中游为研究区域,探究河流沉积物粒度对流域环境变化的响应.从黑河上中游干流22个主要控制断面采集河床沉积物样品,采用筛分法和吸管法对沉积物样品粒度参数进行测定,并分析其空间分布规律对筑坝拦截为主的环境改变响应.研究结果表明:受梯级水库建设影响,黑河上中游泥沙粒径大小差异显著.干流库区泥沙粒径较自然河段明显减小,分选很好,呈正偏或极正偏尖锐分布,而且在库区不同沉积高度上表现出分层沉积特征;坝下游河段因遭受强烈冲刷,较自然河段泥沙粒径粗化显著,分选变差,偏态趋向极正偏,峰态尖锐化;水库回水区受水库壅水及下泄清水的双重制约,泥沙粒度参数介于自然河段和坝下游河段之间,整体分选中等,呈极正偏尖锐分布;沉积环境分析表明,上游支流河段沉积物粒度特征受泥沙供给和物源特征的影响较水动力条件显著,干流河段沉积物粒度特征主要受水动力条件控制.研究结果既符合河流上中游沉积物粒度分布规律,也反映了河流环境变化对沉积物粒度组成的影响.
  • 不同时间尺度青海湖沉积物总有机碳对气候变化的敏感性
    张姚, 吴铎, 张欢, 周爱锋, 王苏民, 陈发虎
    2019, 31(05): 1468-1478.
      可视化   收藏
    湖泊沉积物总有机碳(TOC)含量通常作为表征流域和湖泊生产力的指标,在亚洲季风区也常常被当作夏季风的代用指标,被广泛应用于气候与环境变化研究.本文梳理了过去千年、全新世以及冰期—间冰期时间尺度上青海湖沉积物TOC的变化特征,并探讨了其指示气候变化的敏感性与有效性.结果表明,过去千年青海湖沉积物TOC含量与区域暖季温度和降水表现出较为一致的周期性波动.通过对比全新世区域夏季温度、基于孢粉的降水定量重建结果,以及湖泊水位、风沙活动反映的湿度状况等,发现不能简单地将青海湖沉积物TOC含量或沉积通量作为夏季风强度或者季风降水强度的代用指标.青海湖沉积物TOC含量在冰期和间冰期表现出巨大的差异,指示了冰期—间冰期时间尺度上较大的温度与降水变幅.因此,不同地域条件及不同时间尺度下,湖泊沉积物TOC对气候变化的敏感性不同,将湖泊沉积物TOC含量作为亚洲夏季风的代用指标需要特别谨慎,特别是在高寒气候区.
  • 水库温室气体净通量评估模型(G-res Tool)及在长江上游典型水库初步应用
    张斌, 李哲, 李翀, 陈永柏, 郭劲松
    2019, 31(05): 1479-1488.
      可视化   收藏
    目前准确量化温室气体排放量已成为气候变化研究和政策制定的关键.在IPCC水库温室气体净通量的概念性框架下,国际水电协会汇总分析了全球223座水库的CO2和CH4研究成果,构建了G-res Tool,其可以用于评估已建或待建水库在长时间尺度下的温室气体净通量.本文介绍了G-res Tool模型的基本原理与模型框架,利用模型内置数据库中所涉及的中国长江上游12座典型水库数据进行初步应用分析,12座水库温室气体净通量平均值为88.17 g CO2e/(m2·a),在全球约7000座水库中所处水平为11.67%,处于低阈值范围.在水库温室气体净通量分析结果中,其他非相关人类活动产生的水库温室气体通量(UAS)在蓄水后总通量(Post)中所占比重远高于蓄水前温室气体通量(Pre).长江上游水库蓄水后的CH4和CO2通量对于温室效应的贡献量相当.通过将G-res Tool模型蓄水后的温室气体通量评估结果和所涉及到的12座水库中已发表的数据对比分析发现,G-res Tool具有简便、适用面广等特点.但G-res Tool毕竟仍为经验性模型,其基本原理和模块设计上的内在缺陷在很大程度上限制了其应用范围并造成了一定的不确定性.对个案水库而言,长期跟踪观测与机理研究仍是未来减少水库温室气体净通量不确定性的关键.