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  • 2020年, 32卷, 第02期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
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  • 如何对濒危物种进行评估与拯救?
    谢平
    2020, 32(02): 281-293.
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    物种的灭绝本是一个自然过程,但人类的繁荣使数以百万计的生物物种的栖息地被蚕食,很多物种以惊人的速度灭绝了(如长江中的白鱀豚和白鲟)或正在绝灭之中(中华鲟),但却未伴随新物种的自然产生世界自然保护联盟虽然确定了物种濒危的等级标准,但定量划分标准的象征意义大于实际意义,因为不可能所有生物物种都能通过同一种种群动态模式去预测它们未来的命运关于物种的濒危机制,人们提出了许多基于种群数量变动的理论概念(如最小生存种群、有效种群大小、种群瓶颈、奠基者效应、"阿利"效应、灭绝漩涡等),但可操作性不强,对保护生物学的实际指导意义不大本文提出了物种生存状态转化的概念模型,物种生存状态主要取决于物种对外在环境的综合生存适合度f(s)和灭绝风险R,受到①物种生存空间的完整性、②生态过程的适宜性、③食物的可得性、④对人为致死或自然灾害的抵抗力等的影响f(s)由物种对若干决定性生存因子s1、s2、s3…的适合度之乘积所决定:f(s)=f(s1)f(s2)f(s3)……,f(s)取值0～1,1表示最大的适合度(理想生存状态),0表示彻底丧失了适合度,因此,任何一个决定性生存因子的趋零,都会导致该物种的灭绝(木桶效应)物种的生存状态指数H(f,R)由f(s)和R联合决定可用f(s)来评估与预测物种的灭绝风险(譬如,可区分为3～4个风险等级),突变临界点之前的动态过程可作为物种濒危的早期预警信号,物种拯救临界点可作为保护性干预的最低目标当然,这里只是提出了一个概念模型,各个决定性生存因子的适合度函数f(s)有待确定,并需要以真实的物种为对象进行验证.
  • 白洋淀生态需水:进展及展望
    杨薇, 赵彦伟, 刘强, 孙涛
    2020, 32(02): 294-308.
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    采用文献计量、统计分析等手段收集了国内外关于白洋淀生态需水核算的研究成果,系统梳理了15种白洋淀生态需水核算方法,获得了白洋淀不同时间尺度、不同等级生态需水核算结果,并结合雄安新区规划对白洋淀生态需水核算存在的问题及未来的需求提出了展望统计结果表明,白洋淀最小生态水位为7.45±0.66 m,适宜水位为8.61±0.52 m,最大水位为9.46±0.51 m;各等级生态需水月际变化趋势大致相同,8 9月最大,5月最小,但各月不同等级生态需水量的变幅较大;白洋淀最小生态补水量为1.35亿m~3,适宜补水量2.40亿m~3,最大生态补水量6.20亿m~3从支撑雄安新区规划建设的角度来看,目前白洋淀生态需水核算中面临的不足主要集中在生态管理目标和方法选择导致核算结果差异较大、缺乏淀区生态需水机制的阐释、生态需水核算时间尺度较粗略、未考虑淀区空间异质性的需水差异以及忽略河湖水文连通关系与过程5个方面;最后,以恢复白洋淀良性生态系统为导向,从分级分区开展白洋淀生态需水精细核算、分时分段淀区生态需水量质耦合模拟和考虑河湖沼连通的淀区水动力过程恢复3个方面提出了未来研究的建议与展望.
  • 持久性有机污染物在中国湖库水体中的污染现状及分布特征
    陶玉强, 赵睿涵
    2020, 32(02): 309-324.
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    持久性有机污染物(POPs)在环境中广泛且持久存在,多数具有致畸、致癌、致突变等危害中国是全球湖泊密度较大的国家之一,湖泊在供水、渔业、维护生态系统多样性等众多方面发挥了重要作用湖泊是POPs的重要归宿之一湖泊水体中的POPs可被水生生物吸收利用并传递,对生态系统及人体健康构成较大危害因此湖泊水体中POPs的分布水平对周围的生态系统及人体健康有非常重要的影响本文收集、分析了2003年至2019年2月公开发表的80篇文献中的中国湖泊水体POPs数据,包括多环芳烃(PAHs)、六六六类农药(HCHs)、滴滴涕类农药(DDX)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)、多氯联苯醚类(PCDEs)、全氟化合物(PFCs)及邻苯二甲酸酯类(PAEs),发现:目前中国已有水体POPs研究数据的湖泊共有49个,涉及19个省、直辖市、自治区,研究区域主要在东部地区(n=32),云贵高原(n=14)和青藏新疆湖区(n=3)少有研究,其它地区鲜有研究; PAHs、HCHs和DDX是研究最多的三类POPs,在中国湖泊水体中平均浓度分别为360.0±433.8 ng/L(n=26)、12.8±23.5 ng/L(n=30)、12.8±24.6 ng/L(n=24);不同湖区间、不同种类POPs以及不同时间相同POPs检出值差距均较大,东部湖区水体POPs浓度高于其它湖区;从时间角度看,虽然这三类POPs各自占总污染物量比例在2010年前后无较大变化,但2010年后的浓度与2010年以前相比有所下降,说明中国履行《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》内容以及对PAHs的管控减排已显成效; POPs在中国湖泊水体中的浓度与季节、水体深度(上覆水与间隙水)、采样点位置(入湖口、湖心及出水口)以及人为活动(农业耕作、生活排污、工业污水及码头船只往来等)存在一定关系,但并非完全受这些因素影响,还与POPs种类、所处区域的地理位置等诸多因素有关本文基于大量已发表文献中的研究数据,揭示了中国湖泊水体POPs的污染现状及分布特征,可为中国POPs的污染控制及湖泊保护提供一定的科学依据.
  • 特大洪水对浅水湖泊磷的影响:以2016年太湖为例
    朱伟, 胡思远, 冯甘雨, 章元明, 翟淑华, 薛宗璞, 赵帅, 陈怀民, 王若辰
    2020, 32(02): 325-336.
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    2016年太湖发生特大洪水,水位达到历史第二,入湖水量比平均年多60.8亿m3而从2016年开始太湖磷指标改变了2010年以来平缓下降的趋势出现回升,也就是出现所谓"磷反弹"的问题为了研究磷反弹和特大洪水之间的关系,本研究从2016年入湖水量、水质、磷通量、水中磷存量以及磷在太湖中的迁移过程出发,对大洪水前后太湖磷的变化进行分析结果表明:洪水期间入湖河道带来大量的磷是引起磷反弹的主要原因由于洪水的影响,2016年磷净入湖通量比往年平均水平多出579.2 t,约达到1683.0 t其中,两次洪水贡献极大,约占全年水平的50%(6 7月和10月的洪水分别带入580.5和268.2 t磷)磷反弹的另一个原因在于太湖存在较高的磷滞留率,磷在入湖后很难经由出湖河道排出从入湖后磷的归趋上看,洪水过程中高磷浓度水块尽管存在由太湖西北部向东、南部迁移的过程,但途中水体磷浓度出现显著降低(即滞留现象),导致高磷浓度水块未能到达出湖排泄区(太浦港、望虞河等)全年净入湖磷通量中仅有小部分(205.3 t)直接引起水体磷浓度上升,而其余的大部分则滞留于底泥之中,明显高于往年水平2016年滞留在太湖内的磷很可能破坏了往年底泥上覆水的磷平衡,对后续水质的变化产生间接的影响.
  • 千岛湖(新安江水库)表层水中全氟化合物的残留水平及分布特征
    张明, 唐访良, 程新良, 徐建芬, 张伟, 俞雅雲, 王立群
    2020, 32(02): 337-345.
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    为查明千岛湖水体中全氟化合物(PFCs)的污染特征,于2017年丰水期和枯水期分别采集13个监测断面的表层水样品,采用固相萃取净化、富集水样,超高效液相色谱串联质谱联用法测定水中16种PFCs,研究其残留水平和分布特征监测结果表明,千岛湖表层水共检出5种中短链PFCs,包括C_4全氟烷基磺酸以及C_4、C_5、C_6和C_8 4种全氟烷基羧酸ΣPFCs浓度范围为1.70～6.21 ng/L,以全氟辛酸(PFOA)为主要污染物,其浓度范围为0.52～3.61 ng/L,全氟辛烷磺酸(PFOS)则未检出与国内外同类水体相比,PFOA和PFOS浓度水平均处于低污染水平枯水期千岛湖水中PFCs污染程度高于丰水期,整体上呈现点源污染特征各断面水体中ΣPFCs浓度枯水期差异较大,而丰水期基本处于同一浓度水平空间分布上主要入湖河流新安江上游断面街口和威坪的PFCs浓度明显高于其他主要入湖河流断面以及湖区断面.
  • 蓝藻水华衰亡对沉积物碳库有机碳组分的影响
    汪旋, 李致春, 李翔, 许晓光, 张思远, 王慧敏, 厉荣强, 王国祥
    2020, 32(02): 346-356.
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    湖泊沉积物碳库作为湖泊生态系统的重要组成部分,对湖泊碳循环起重要作用,而蓝藻水华衰亡过程对湖泊碳库稳定性影响研究较少本研究采集太湖蓝藻、湖水、沉积物样品,建立蓝藻水沉积物室内模拟实验系统,分析蓝藻水华衰亡过程中沉积物碳库易氧化有机碳(EOC)、惰性有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)的变化规律,探究蓝藻水华衰亡过程对湖泊碳库稳定性的影响结果表明,蓝藻水华衰亡前期(1～9天),ROC缓慢下降,EOC和LFOC快速下降,MBC有所增加;衰亡中期(10～45天),沉积物TOC和ROC含量升高;衰亡末期(46～63天),HFOC和ROC等稳定有机碳进入一个从缓慢分解逐渐趋于稳定的阶段周期性的蓝藻水华暴发、衰亡和湖泊稳定性有机碳的日渐累积,最终会对沉积物碳库有机碳组分及其稳定造成显著影响.
  • 鄱阳湖流域饶河龙口入湖段优势淡水鱼类对微塑料及重金属污染物的生物累积
    李文华, 简敏菲, 余厚平, 阳文静, 刘淑丽, 倪才英, 江玉梅
    2020, 32(02): 357-369.
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    水体生态环境中的微塑料与重金属污染问题正日益受到热切关注为探讨微塑料与重金属对水产品的复合生态效应,选择鄱阳湖饶河段优势淡水鱼为研究对象,对鱼体内微塑料及重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素的生物累积作用进行分析与评价结果表明:调查区域水环境中微塑料的丰度范围10～64 items/L,平均值38.56 items/L. 8种淡水鱼消化道微塑料丰度范围为1.21～9.11 items/g,平均丰度为5.40 items/g;鳃部丰度范围0.61～5.00 items/g,平均丰度为2.87 items/g;微塑料类型主要有碎片类、纤维类、薄膜类和颗粒类4种,其聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS);颜色以透明及彩色为主;微塑料粒径范围为0.01～9.5 mm,粒径>0.5 mm的微塑料所占比例为79.07%,鱼体内与其生存水环境中微塑料的丰度特征(形态、粒径、颜色和聚合物类型组分比例)具有一定相似性各鱼类对微塑料的累积系数(BAF)平均值为178.29,不同鱼类累积微塑料的能力大小次序为:乌鳢(Channa argus)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)>鲦鱼(Hemicculter leuciclus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲶鱼(Silurus asotus)>鲤鱼(Cyprinus carpio)、刀鱼(Coilia ectenes)、鲫鱼(Carassius auratus)鱼体肌肉组织内重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的平均含量分别为4.27、0.13、0.28、11.73、0.53 mg/kg,均符合无公害水产品的要求且低于人体消费卫生标准,属于安全食用范围;鱼类对5种不同重金属的累积能力大小次序为Zn>Cu>Cd>Pb>Cr,不同鱼类对不同重金属的累积能力具有差异性通过扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)检测到各类型微塑料表面均有上述5种重金属元素,证实微塑料可能成为重金属的附着载体,相关性分析表明微塑料与Cu呈极显著相关,与Cd、Pb均呈显著相关;微塑料的存在一定程度上会增强Cu、Cd与Pb的累积效应,并可能产生复合污染效应.
  • 引水结构变化对天津于桥水库磷滞留的影响分析与生态水量估算
    张晨, 宋迪迪, 廉铁辉
    2020, 32(02): 370-379.
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    2014年南水北调中线一期工程通水后,天津市的水源结构发生变化,由单一滦河水源变为双水源.引水结构变化导致于桥水库入库水量变化,从而影响水库的总磷(TP)滞留.一般认为,入库总磷负荷随入库水量减少而降低,且水力停留时间越长,将越有利于总磷滞留,从而水库TP浓度降低.但根据统计数据发现,南水北调通水后于桥水库入库水量降低,TP负荷反而升高,水库TP浓度升高.何种TP滞留机制造成了这样的结果?本文通过分析2001-2018年间入库水量(W_(IN))、入库总磷负荷(TPL_(IN))在南水北调通水前后的变化规律,采用Vollenweider模型推求水库TP浓度和磷滞留量(R_P),探讨水力停留时间(T)对库区总磷滞留量的影响机制,并估算双水源新情势下控制于桥水库磷滞留量的生态水量.结果表明:TPL_(IN)随W_(IN)呈先降低后升高趋势;引水期τ与R_P之间存在显著的正相关关系,随着τ增加,正相关性下降,但同时考虑非引水期和引水期τ时,R_P受较小的TPL_(IN)影响与τ呈负相关.根据上述关系推算,在双水源新情势下,为保持于桥水库中贫营养状态,控制磷滞留量为南水北调通水前水平,建议每年入库生态水量大于5亿m~3,出库生态水量约为入库水量的80%,配合新建前置库工程运行将有效保障水库水源功能.
  • 珠江下游浮游细菌群落结构的时空分布特征
    杜宛璘, 孙金辉, 麦永湛, 赖子尼, 贾慧娟, 葛大艳, 王超
    2020, 32(02): 380-394.
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    浮游细菌群落对河流变化具有高度响应性,并可能影响河流生境的生物地球化学过程.因此,了解浮游细菌群落的时空特征,阐明其在河流生态系统中的生态功能具有重要科学意义.于2016年6月和12月对珠江下游浮游细菌群落结构的时空特征进行调查研究,并采用16S rRNA高通量测序技术对样品组分进行分析.结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、抗微菌门(Verrucomicrobia)和蓝细菌门(Cyanobacteria)组成.其中变形菌门相对丰度最高,主要包括β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria).季节上,丰水期Shannon-Wiener和Chao 1多样性指数高于枯水期其中芽孢杆菌纲(Bacilli)和黄杆菌纲(Flavobacteriia)差异显著;空间上,珠江下游可分为西江沿线、珠三角河网中部和广州市周边3个区域.采用RDA分析表明水温(WT)、溶解氧(DO)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、硅酸盐(SiO_4--Si)、总磷(TP)和透明度(SD)是驱动细菌群落变化最显著的环境因子,可影响细菌的增殖代谢.其中WT和SD是影响季节差异的重要因素将丰水期和枯水期区分开;而DO、化学需氧量(COD)和营养盐(PO_4~(3-)-P、SiO_4~(2-)-Si、TP)是影响空间差异的重要因素将西江沿线、珠三角河网中部和广州市周边区分开.PICRUSt功能预测分析表明,转运体(Transporters)、ABC转运体(ABC transporters)、DNA修复和重组蛋白(DNA repair and recombination proteins)等是珠江下游浮游细菌群落所表达的主要功能其中转运体和ABC转运体功能丰水期明显高于枯水期.研究结果可为珠江下游生态环境保护提供科学参考依据.
  • 土壤动物对鄱阳湖湿地冬季凋落物分解过程的影响
    肖玲, 马燕天, 甘志伟, 蔡润发, 李卓琳, 葛刚, 吴兰
    2020, 32(02): 395-405.
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    为了研究湿地土壤动物对凋落物分解速率以及对土壤养分归还的影响,于2017年11月份在鄱阳湖湿地收集苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和芦苇(Phragmites australis) 3种植物的凋落物,利用凋落物袋法开展原位的模拟实验研究中使用了网孔大小分别为4.5 mm(大)和0.1 mm(小)的分解袋来对比分析土壤动物的影响结果表明:不同物种之间凋落物分解速率有差异,苔草的分解速率显著大于南荻和芦苇,南荻与芦苇的分解速率差异不明显;凋落物的分解速率与凋落物总有机碳和总氮的积累量(NAI_(TOC)/NAI_(TN))呈负相关,与残余凋落物质量呈负相关,与凋落物总磷含量呈正相关;凋落物总氮含量在不同物种凋落物中差异明显,表现为苔草>芦苇>南荻,并且与分解速率的大小关系相对应,因此高氮植物凋落物的分解速率较快;土壤动物能够提高分解速率,促进凋落物营养元素的释放,进而调节凋落物中C、N、P元素向土壤养分库的归还过程本研究将为湿地生态系统的营养元素循环研究提供科学数据.
  • 钙离子添加对沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)富集水体磷的影响
    陈琦, 王和云
    2020, 32(02): 406-416.
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    沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO_3-P共沉淀,从而将水体中的磷永久性去除,避免植物腐烂后的二次污染但不同的沉水植物种类形成CaCO_3-P共沉淀的能力不同本文以沉水植物菹草(Potamogeton crispus L)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)为实验对象,研究水体中添加钙离子(0、100 mg/L)对水体磷(磷浓度:0、0.2、2 mg/L)的去除和植物富集磷的差异,并通过植物灰分磷的组分分析,聚焦植物钙磷的变化,为生态修复中沉水植物的选择提供理论依据结果表明:(1)菹草和金鱼藻体系中总磷(TP)和溶解性反应磷(SRP)浓度显著下降,添加钙离子使降幅升高,且菹草体系中水体TP和SRP降幅均高于金鱼藻TP和SRP降幅;(2)菹草的干重全磷在高磷低钙(2-0)水平最高,灰分总磷在高磷高钙(2-100)水平最高,而金鱼藻干重全磷在高磷高钙(2-100)水平最高,灰分总磷在中等磷低钙(0.2-0)水平最高;(3)在2 mg/L的磷浓度下,添加钙离子使菹草的钙磷(HCl-P)和水溶性磷(H_2O-P)含量升高,有机磷(NaOH-P)含量降低,结果使灰分总磷含量升高,而金鱼藻NaOH-P升高,HCl-P和H_2O-P含量均降低,结果使灰分总磷降低这表明菹草通过提高吸附性磷和钙磷含量增强磷的富集,而金鱼藻则只显著升高了灰分中有机磷的含量显然,水体富营养化背景下,相较于金鱼藻,菹草具有更强的形成CaCO_3-P共沉淀的能力,具备竞争优势.
  • 三峡建库后东洞庭湖适宜生态水位需求分析
    黄宇云, 余明辉, 陆晶, 孙昭华, 田浩永
    2020, 32(02): 417-427.
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    三峡水库的修建改变了水库下游的水沙条件,影响了洞庭湖湖区的生态平衡,进而引发相关生态问题本文以城陵矶站水位代表东洞庭湖水位,基于其1953 2018年的逐日水位资料,采用滑动t检验法对年平均水位序列进行突变检验,发现因强人类活动导致城陵矶水位发生突变的时间为2004年,考虑为三峡蓄水的影响借鉴IHA(Indicators of Hydrological Alteration,水文变化指标)及RVA(Range of Variability Approach,变化范围法)方法提出了一种同时考虑年内月平均水位过程、水位波动范围、高低水位发生情况以及水位涨落情况的适宜生态水位计算指标体系,能够直观和全面地描述生态系统健康发展对水位的要求,包括1 12月水位分别为:17.07～18.34、17.15～18.89、17.65～22.23、20.25～22.15、22.85～24.90、24.31～26.44、26.88～29.16、25.79～28.32、25.12～27.56、23.59～25.88、20.65～22.81、18.58～19.88 m;年最低水位:16.21～17.86 m,发生时间为第16～51天(年积日);年最高水位:28.54～31.48 m,发生时间为第187～211天(年积日);高水位平均持续时间为32.62～81.32 d/次,低水位平均持续时间为52.13～107.65 d/次;涨水次数为21.9～26.45次,涨水速率为0.17～0.21 m/d;落水次数为23.17～27.6次,落水速率为0.12～0.14 m/d基于上述结果分析三峡建库后城陵矶水位发现,其在1、2月月平均水位分别较适宜生态水位需求高0.83、0.27 m; 10月月平均水位较需求低0.83 m;年最低水位高出需求0.39 m,发生时间先于需求6天;涨水次数高于阈值要求4次,涨水速率低于阈值要求0.01 m/d;落水次数高于阈值要求2次研究成果可为三峡及上游梯级水库群联合调度提供依据.
  • 高邮湖、南四湖和东平湖有色可溶性有机物来源组成特征
    张柳青, 杨艳, 李元鹏, 石玉, 周蕾, 周永强, 张运林
    2020, 32(02): 428-439.
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    高邮湖、南四湖和东平湖作为南水北调东线枢纽湖泊,其水质状况对保障调水安全起到关键性作用本文运用三维荧光光谱平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)分析了3个湖泊在不同水文情景下有色可溶性有机物(CDOM)吸收、荧光光谱特征以及荧光组分与主要水质参数的相关性,以探究3个湖泊CDOM来源组成特征结果表明,平行因子分析法解析CDOM三维荧光图谱,得到陆源类腐殖质C1、类色氨酸C2和类酪氨酸C3不同水文情景对高邮湖CDOM来源与结构组成影响较明显,丰水期其类腐殖质荧光强度显著大于枯水期(t-test,P<0.01),并且与a(254)呈正相关(R~2=0.85,P<0.01),表明类腐殖质是CDOM主要部分,该荧光组分贡献率可达50%[F_(max)C1/(F_(max)C1+F_(max)C2+F_(max)C3)×100%],高邮湖受到入湖河流来水的影响较大,丰水期入湖口附近荧光强度明显高于其他水域东平湖和南四湖CDOM来源组成特征相似,丰水期东平湖和南四湖组分C2和C3显著低于枯水期(t-test,P<0.01),两湖泊枯水期工农业等人为污染源影响较大相关性分析表明高邮湖中类腐殖质荧光特征在一定程度是能反演DOC浓度,并且类腐殖质的输入会增加湖泊总磷、总氮和叶绿素a浓度而东平湖和南四湖CDOM荧光特征与主要水质参数的相关性较差,这与高邮湖水体存在较大差异.
  • 草源型可溶性有机物降解过程中活性氧物种产生过程
    刘新, 吴定桂, 江和龙, 宋娜
    2020, 32(02): 440-449.
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    活性氧物种(ROS)参与天然水体系统中的光化学反应、氧化还原反应,是影响水体中有机污染物的迁移、转化、环境归宿及生态效应的重要因素.然而目前对草源型可溶性有机物(DOM)分解过程中ROS的产生过程并不清楚.本文通过室内模拟实验首先构建了室内测定3种ROS(~3CDOM~*、~1O_2、·OH)的方法,进而分析草源植物——苔草(Carex tristachya)残体浸出液中DOM光降解过程中ROS的产生过程.结果表明:ROS累积含量的产生随着DOM的降解逐渐升高在3种自由基含量中,~3CDOM*的产生含量最多,·OH产生含量低于另外2种ROS两个数量级.CDOM含量与~3CDOM~*、~1O2、·OH浓度呈现正相关关系,尤其与~3CDOM~*和~1O_2浓度的显著性水平最高,·OH次之.ROS浓度与水质指标呈现出不同的线性相关关系,与硝态氮浓度呈负相关关系,而与亚硝态氮浓度呈现正相关关系,并且亚硝态氮对ROS浓度影响效果极显著.同时类蛋白荧光峰值强度的衰减与ROS累积含量呈现极显著负相关关系,脱明在DOM的光降解过程中蛋白质小分子的降解是产生ROS很重要的一个部分.综上通过对草源型DOM光降解过程中ROS产生过程的研究,增加了对湖泊生态系统中水生植物产生ROS的过程、迁移、转化、归宿及其作用机制的认识.
  • 冻融期包头南海湖浮游植物群落及优势种生态特征
    杨文焕, 申涵, 周明利, 王志超, 李卫平, 潘彤
    2020, 32(02): 450-461.
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    为了探究包头南海湖浮游植物群落特征和物种与生境之间的关系,于2018年11月和2019年1月、3月分别对南海湖浮游植物群落结构进行调查分析,得出南海湖冻融期浮游植物群落结构为绿藻硅藻蓝藻型使用改进的Levins公式和Petraitis指数测定了南海湖冻融期优势种的生态位量度结果显示:在不同生境条件下,物种生态位宽度存在季节性变化,同样,生态位重叠也随季节变化而变化随着湖面冰冻,多数浮游植物生态位宽度有所下降;结冰期生态位重叠程度最高,融冰期生态位重叠程度最低综合冻融过程优势藻种生态特征,绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)是冻融过程中最主要优势种,优势度、密度、生态位量度均优于其他优势藻种,能充分利用环境资源,更具竞争力优势种与环境因子的灰关联分析显示,p H是影响浮游植物优势种数量的主要相关因子.
  • 环境胁迫对水生植物根系分泌小分子量有机酸(LMWOAs)的影响特征
    张治宏, 杨诗卡, 韩超, 许笛, 王兆德, 柯凡, 申秋实
    2020, 32(02): 462-471.
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    本文首次对马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、苦草(Vallisneria natans)、芦苇(Phragmites australis)、菖蒲(Acorus calamus)、荇菜(Nymphoides peltatum)和菱角(Trapa incisa) 6种水生植物根系小分子量有机酸(Low Molecular Weight Organic Acids,LMWOAs)分泌差异性及其对环境胁迫(温度、缺磷和高铵态氮)响应特征进行研究结果证实6种受试植物根系分泌LMWOAs组成和含量具有明显的物种差异性;其中,甲酸、乳酸和草酸为主要有机酸温度可显著影响水生植物根系LMWOAs分泌量而对种类影响不大,高温(30℃)刺激莕菜根系LMWOAs分泌量增加,但却明显抑制苦草和菖蒲根系LMWOAs分泌; 25℃时马来眼子菜、芦苇和菱角根系LMWOAs分泌量最多缺磷和高铵态氮胁迫均会显著影响水生植物根系LMWOAs分泌量和种类缺磷胁迫促进苦草、菖蒲和莕菜根系LMWOAs分泌量增加68.68%、55.30%和257.82%,并刺激乙酸和苹果酸等有机酸分泌;而缺磷胁迫可导致马来眼子菜、芦苇和菱角根系LMWOAs分泌量降低38.72%、13.79%和58.99%,且乳酸、甲酸和丁二酸分泌完全被抑制;这表明苦草、菖蒲和莕菜三者能较好的适应缺磷环境高铵态氮胁迫下苦草根系LMWOAs分泌量和种类增加明显;而其余5种受试植物在高铵态氮胁迫下根系LMWOAs分泌量被明显抑制,尤其是乳酸、苹果酸和酒石酸含量显著降低综上所述,水生植物分泌LMWOAs特征差异性显著,可在一定程度上反映其耐逆境胁迫能力,本文结果将为水生植物生态修复机理和实践提供重要理论依据.
  • 基于回声探测监测沉水植物盖度的插值方法研究:以杭州西湖沉水植物盖度监测为例
    彭雪, 张璐, 黄素珍, 蔺庆伟, 刘碧云, 张义, 吴振斌
    2020, 32(02): 472-482.
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    沉水植物作为水生态系统的重要组成成分,在水生态系统物质循环和能量流动中发挥着重要作用,其覆盖度和生物量是评价湖泊等浅水水体系统稳定性的关键参数随着高效和无损伤监测的回声探测仪在沉水植物盖度监测中的应用,其精确度算法也受到了越来越多的关注本研究以成功恢复沉水植物的浅水湖泊杭州西湖为研究对象,利用BioSonics便携型回声探测仪——MX采集沉水植物回声样本同时结合人工样方设置,采集与回声探测对应位点的沉水植物样本,验证回声探测结果的精确性通过建立回归模型分析回声探测得到的沉水植物体积百分比(PVI)与人工样方获得的对应平均鲜重关系,结果表明二者具有较好的相关性分别采用普通克里金法、反距离权重法、径向基函数法3种插值方法对同一季节的不同湖泊和同一湖泊的不同季节未采集区域沉水植物的盖度数据进行插值分析,并对插值结果进行交叉验证,以确定方法的精确度交叉验证结果表明,插值精确度反距离权重法>径向基函数法>普通克里金法研究结果为回声探测与插值分析方法结合在大尺度浅水水体中沉水植物监测应用提供了技术支撑.
  • 新疆艾比湖流域枯、丰水期三维荧光光谱特性及其与水质的关系
    王迪, 张飞, 张兆永, 张海威, 朱世丹, 张贤龙
    2020, 32(02): 483-495.
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    以艾比湖流域主要入湖河流为研究对象,在5月(丰水期)和8月(枯水期)分别沿博尔塔拉河(博河)和精河进行采样,采用平行因子模型(PARAFAC)和三维荧光区域积分法对水体三维荧光特性进行研究并对其与水质的关系在枯、丰水期下的变化进行探讨结果表明①河流DOM在枯水期与丰水期都含有C1(240、425 nm) UVC类腐殖质,C2(225、290 nm)紫外区内络氨酸类有机物,C3(230/280、330 nm)蛋白类有机物,C4(265、260 nm)腐殖质类共4种组分通过对水体三维荧光进行区域积分可以看出DOM荧光成分的占比在不同时期的变化博河在枯水期时EEM光谱中的区域Ⅲ富里酸含量低于丰水期,枯水期时区域Ⅱ芳香类蛋白质、区域Ⅳ可溶性微生物代谢物以及区域Ⅴ类腐殖质酸高于丰水期;对于精河来说,区域Ⅱ芳香类蛋白质和区域Ⅳ可溶性微生物代谢物在枯水期的含量高于丰水期,区域Ⅲ富里酸和区域Ⅴ类腐殖质酸的含量枯水期低于丰水期,这表明水体腐质化程度较高②本研究选取了一些常规的荧光指数来描述枯、丰水期水体的荧光指数特性经研究发现,精河的荧光指数、自生源指数和腐殖化指数在不同时期的变化幅度较小,而博河的变化幅度较大③将荧光指数与水质参数进行相关性分析并建模,结果表明枯水期自生源指数(BIX)与化学需氧量呈显著正相关,相关系数R=0.688;丰水期时BIX与铵态氮浓度呈显著负相关,相关系数R=-0.493通过对比分析艾比湖主要入湖河流的三维荧光光谱特性与水质在枯、丰水期时的关系进一步表明水体中DOM的特性以及在枯、丰水期下的差异,为艾比湖流域的治理改善提供一定的理论支持和参考依据.
  • 鄱阳湖湿地豆雁(Anser fabalis)越冬种群的春季迁徙路线及其活动特征
    曹开强, 李言阔, 王强, 周学红, 钟毅峰, 缪泸君
    2020, 32(02): 496-505.
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    了解迁徙路线和迁徙前后活动规律对候鸟的保护具有重要意义2019年2 3月,在鄱阳湖对20只豆雁(Anser fabalis)佩戴了卫星跟踪器,研究了鄱阳湖豆雁越冬种群的迁徙路线和活动特征结果表明,最早的个体在3月12日开始北迁,较晚的个体4月25日北迁,截至6月20日仍有部分个体没有迁徙豆雁卫星追踪时间为60.5±15.6天(n=19),迁徙距离为1349.5±1004.9 km(n=18),迁徙时间为34.7±16.1天(n=18),停歇地的数量为6±3(n=18)豆雁的春季迁徙路线可以分为东线和中线两部分,东线经过我国安徽、江苏、山东、辽宁、吉林、黑龙江,进入俄罗斯;中线经过我国湖北、安徽、河南、河北、内蒙古,进入蒙古豆雁在30°～40°N之间较少做长时间的停留,而在40°～50°N之间会做2.7±1.1次(n=9)较长时间的停歇,每次停歇长达12.7±7.2天(n=24),东北平原和内蒙古高原东部是豆雁重要的中途停歇地豆雁日间的活动量显著高于夜间,迁徙前期的活动量显著高于迁徙期,迁徙前期在8:00 9:00和18:00 19:00两个时段为活动高峰,迁徙期每天7:00 8:00和18:00 19:00两个时段为活动高峰在不同环境温度区内豆雁的活动距离存在显著差异(n=8827,df=9,P=0.000),在0～5℃时的平均活动距离最大,为4.9±14.4 km/h.
  • 长江下游刀鲚(Coilia nasus)仔稚鱼的时空分布
    刘熠, 任鹏, 杨习文, 李新丰, 徐东坡, 方弟安
    2020, 32(02): 506-517.
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    刀鲚(Coilia nasus)是长江下游重要的经济鱼类之一,具有溯河洄游型和淡水定居型两种生态类型本研究于2016年5 8月在刀鲚繁殖高峰期内同时对长江下游湖口、安庆和靖江江段进行刀鲚早期资源调查,研究分析对比了长江下游江段刀鲚仔稚鱼的丰度情况、时空格局及其与主要环境因子的关系结果表明:在调查期间,靖江江段刀鲚仔稚鱼平均密度最高;刀鲚仔稚鱼在调查各江段于6月下旬至7月上旬之间均出现一段较短时间的高峰期,这与刀鲚的产卵类型有关;湖口刀鲚仔稚鱼的爆发时间早于安庆和靖江江段,这种现象可能是由于湖口江段存在的定居型刀鲚产卵造成的;推测长江江水倒灌的特殊环境现象刺激了刀鲚性腺的发育,使得湖口江段8月产卵群体较多;各江段断面空间上的刀鲚仔稚鱼密度差异可能是沿岸地形和水体动力学差异所产生的现象;各江段刀鲚仔稚鱼密度最高峰时的水流量均处于较低水平,水温分别为25.87、25.27和21.67℃,均达到了刀鲚产卵所需条件研究结果初步反映了长江下游刀鲚仔稚鱼的时空特征,为长江下游刀鲚资源的保护提供了参考依据.
  • 长江中下游流域刀鲚(Coilia nasus)生态表型的划分
    姜涛, 刘洪波, 轩中亚, 陈修报, 杨健
    2020, 32(02): 518-527.
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    长江流域是我国刀鲚(Coilia nasus)分布的重要水域传统意义上认为,刀鲚存在长颌鲚和短颌鲚2种表现型,其上颌骨的长或短是区分刀鲚溯河洄游、淡水陆封(湖鲚)和淡水定居3种生态型的关键外形指标然而这种主观分型经验尚需要野外调查数据验证本研究基于以往研究所获溯河洄游和淡水栖息刀鲚不同的耳石微化学图谱技术,首先对采集自长江中下游及附属湖泊的刀鲚群体共566尾个体有无溯河洄游"履历"进行了分析确认;再对其上颌骨长、头长、全长进行方差分析和回归分析结果发现长颌鲚、短颌鲚在早期发育阶段,长、短颌特征分化并不明显当发育至幼鱼阶段时,前者上颌骨长会长于头长;而后者全生活史过程中上颌骨长均短于头长发育至幼鱼阶段可能是刀鲚长、短颌鲚分型的临界生活史阶段此外,长颌鲚中同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,其上颌骨长/头长比值(S/H)分别为1.170±0.075和1.165±0.064,两者S/H比值与形态上同为长颌的湖鲚比值(1.178±0.087)无显著性差异短颌鲚亦同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,两者的S/H比值分别为0.922和0.918±0.062,与上述3类长颌鲚的S/H比值均差异极显著因此,建议把长江干流及太湖、鄱阳湖、洞庭湖等水域内3种传统生态型的刀鲚细分为溯河洄游型、淡水定居型长颌鲚,溯河洄游型、淡水定居型短颌鲚以及陆封型湖鲚5种生态表型.
  • 降雨动态系统响应曲线修正方法在黄土区域水沙模拟中的应用
    包为民, 顾雨薇, 司伟, 侯露, 卢金利, 落全富
    2020, 32(02): 528-538.
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    采用水沙模型对流域水沙过程进行计算是目前分析和研究黄土地区水土流失、水沙锐减等问题的有效途径由于降雨的时段均化和缺测、漏测、误测等问题,导致水沙模型的重要输入项和动力因子——降雨资料存在误差,进而影响水流和泥沙过程模拟精度因此,本研究将降雨动态系统响应曲线的误差修正方法与概念性水沙模拟模型相结合以提高水沙过程模拟精度此方法将水沙模型的水流模拟部分看作响应系统,通过修正水沙模型的重要输入项——面平均雨量,利用修正之后的面平均雨量系列,通过模型重新计算以提高模型对产汇流和产汇沙过程的模拟精度通过理想案例验证该方法可行性后,选择黄土地区曹坪流域进行检验,结果表明修正后的水流和泥沙过程模拟精度均有显著提高,平均提高幅度分别为17.56%和15.86%.
  • 洪水概率预报评价指标研究
    蒋晓蕾, 梁忠民, 胡义明, 王军, 李彬权
    2020, 32(02): 539-552.
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    在分析现有洪水概率预报评价指标的基础上,建立了洪水概率预报的"精度-可靠度"联合评价指标体系"精度"指标用于评价倾向值预报的准确性,包括确定性系数、相对误差等指标;"可靠度"指标用于评价区间预报的合理性,包括覆盖率、区间离散度等指标其中,在"可靠度"评价指标中,提出了一个新的评价指标,即覆盖率判定系数,用以评价多个区间预报结果的整体合理性以淮河王家坝区间流域为例进行应用研究,结果表明:"精度-可靠度"联合评价指标体系可以对洪水概率预报结果的合理性做出更全面的评价.
  • 太湖流域城市化对平原河网水系结构与连通性影响
    魏蓥蓥, 李一平, 翁晟琳, 徐芸蔚, 朱立
    2020, 32(02): 553-563.
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    太湖流域的快速城市化使河流形态发生了改变,影响了平原河网水系结构与连通性本文以近几年城市化发展较为迅速的张家港地区为例,基于景观生态学和图论的相关理论,利用2002与2015年的水系数据,对全区以及各行政分区水面率、河网密度、河频率等指标进行研究,旨在揭示该地区河网水系结构与连通性参数变化及城市化对其影响结果表明:研究区2015年与2002年相比全区各水系结构指标都呈减小趋势,水面率、河网密度、河频率的衰减率分别为15.7%、12.6%、33.3%,河网有主干化趋势,干流面积与长度发育的同步性较好;不同行政区的水系变化有明显的空间分异,张家港南部水系较北部水面率、河频率衰减更剧烈;东北部地区河网密度与河网复杂度变化明显;张家港全区河网连通性略有提高,但地区分异明显,沿江的西北部地区河网连通能力有所加强,而东南部内河区域河网畅通程度减弱,被圩区、水闸与泵站切断的水系需要更合理的调度方案才能增强并维持水体的连通度;水面率、河网密度与人口、GDP之间相关水平较高,各地区水系结构参数与其变化率的空间分异和该地区人口、经济发展水平密切相关;河网河链数、节点数受城市化影响较大,线点率、实际连通度的变化与城市化指标相关性较弱本研究可以为后期张家港地区优化水系结构及防洪排涝建设提供基础,并帮助基于各片区的特点开展因地制宜的管理.
  • 三峡工程运用后坝下游河道泥沙输移变化规律
    郭小虎, 渠庚, 刘亚, 刘心愿
    2020, 32(02): 564-572.
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    三峡工程蓄水后"清水"下泄,坝下游河段将会长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起坝下游长距离冲刷,本文根据三峡工程蓄水前、后的实测资料分析了坝下游河道泥沙输移变化规律,探索不同粒径组沙量沿程恢复对河床冲刷的影响,得到以下结论:在蓄水初期d≤0.031 mm沙量恢复主要受河床补给与江湖入汇共同的影响,随着水库下泄该粒径组沙量递减,使得各站该粒径组年均输沙量均远小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给与江湖入汇的影响,这是造成坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一;在蓄水初期0.031 mm0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,蓄水初期该粒径组沙量在宜昌监利河段沿程恢复速率较快,且在监利站达到蓄水前的水平,随着时间推移,在宜昌监利河段沿程恢复且速率仍较快,在监利站达到最大值,其数值逐渐小于蓄水前的水平,这是造成坝下游河道冲刷重点集中在宜昌监利河段的主要原因.
  • 1973—2018年青海湖岸线动态变化
    祁苗苗, 姚晓军, 刘时银, 朱钰, 高永鹏, 刘宝康
    2020, 32(02): 573-586.
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    青海湖独特的地理位置使得其不仅对环湖周边区域气候起着天然调节器的作用,而且还拥有丰富的湖岸线资源,准确、及时地掌握青海湖岸线动态变化对保护沿湖生态环境有重要意义因此本文基于1973 2018年Landsat MSS/TM/OLI遥感影像和1961 2017年实测水位资料,对青海湖岸线动态变化及对鸟类栖息地的影响进行研究,同时结合面积、水位及气象数据讨论了影响岸线变化的主要因素研究表明:1)近45年来青海湖岸线发生变化最大的区域是东岸的沙岛,西岸的鸟岛、铁布卡湾及北岸沙柳河入口区域尤其自2004年以来,鸟岛地区岸线后退距离最大(5.52 km),鸟类栖息地扩张约97.94 km~2,为鸟类提供了较好的栖息环境(2) 1973 2018年青海湖岸线长度以0.88 km/a的速率逐渐延长1997年之前岸线长度呈较为平稳的上升趋势,1997 2004年呈波动下降趋势,2004年之后呈剧烈波动增加趋势,岸线曲折性也表现出相同的变化趋势(3)总体上岸线长度和曲折性受水位和面积的影响并不显著,但在不同的水位情况下,二者对青海湖动态变化做出不同的响应尤其当水位小于3193.3 m或面积小于4249.3 km~2时,岸线曲折性会随着水位和面积变化呈现相同的变化趋势,而水位高于3193.3 m时,岸线曲折性一直在增加,且水位上升速率越大则曲折性年际变化越大(4) 1973 2004年间青海湖水位下降和土地沙漠化是造成湖岸线变化的直接成因,人类活动及草场退化加速了湖泊岸线的变迁2004年之后,随着青海湖水位回升与面积扩张,岸线逐渐后退,尤其在2017 2018年岸线后退距离最大.
  • 太湖流域西氿摇蚊亚化石群落对湖泊生态系统稳态转换的响应
    张楚明, 倪振宇, 唐红渠
    2020, 32(02): 587-595.
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    探究湖泊生态系统稳态转换机制对科学管理湖泊环境具有重大的意义本文通过西氿沉积岩芯XJ2018中的生物指标(摇蚊亚化石)及地球化学指标(总氮和总磷),探讨了其环境演变历程以及生态系统的稳态转换摇蚊亚化石群落变化和系统突变指数(RSI)结果均表明,西氿生态系统在近40年内经历了明显的稳态转换1990s前,湖泊营养状态较低,水生植被覆盖度较高,摇蚊群落以附植型摇蚊(Cricotopus trifasciatus、Dicrotendipes spp)为主,广食性的长足类摇蚊丰度最低,此时西氿为草型-清水态湖泊;以1990年为节点一直到2000年前后,由于宜兴市围网养鱼以及农业发展迅速,湖泊营养状态在较短的时间内,发生了一次显著的转变,附植型类群逐步减少,广食型类群(Tanypus chinensis、Microchironomus tabarui)暴发且逐步占据统治地位,湖泊营养化程度逐渐加剧,由草型逐步向藻型过渡; 2000 2010年,湖泊生态系统进一步恶化,附植型类群几乎消失,广食型长足亚科(Tanypus chinensis、Procladius choreus)占绝对优势,2010年以后,附植型摇蚊类群的恢复和广食型摇蚊数量的下降,表明随着生态保护的重视和生态治理的实施,西氿环境略有改善,但藻型富营养湖泊的状态仍未改变.
  • 关于科技论文中规范使用“氨氮”等相关术语的探讨与建议
    黄清辉
    2020, 32(02): 596.
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    <正>《湖泊科学》编辑部:在文献中经常可以见到氨氮、氨态氮、铵氮、铵态氮等术语在中国知网CNKI检索《湖泊科学》已发表论文,发现这些术语的使用频率依次如下:氨氮(293篇)、铵态氮(189篇)、铵氮(30篇)和氨态氮(25篇),有些论文在使用相关术语上存在不规范甚至错误的现象