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  • 2020年, 32卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 我们能拯救长江中正在消逝的鲟鱼吗?
    谢平
    2020, 32(04): 899-914.
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    鲟鱼在地球上已生存了数亿年,体型变化小,有"活化石"之称,是鱼类中最濒危的类群之一.长江分布有3种鲟鱼:白鲟(Psephurus gladius)、中华鲟(Acipenser sinensis)和达氏鲟(Acipenser dabryanus).白鲟已经功能性灭绝,中华鲟的灭绝也难以阻挡,而达氏鲟也处于极危的状态.干流大坝的建设对繁殖行为的影响是最大的原因,虽然酷鱼滥捕也起到了推波助澜的作用.之前主流专家关于大坝建设对鲟鱼的影响出现了严重误判,大坝建成后实施的救鱼措施也收效甚微,因为白鲟早已不见踪影,中华鲟的野生种群也已经到了绝灭的边缘.近年来流行水库温水下泄使中华鲟产卵推迟并导致其无法产卵的观点,但推迟并不能推论到无法产卵的结论,因此依此所建议的水库联合调度即便能够实施也未必能够奏效.中华鲟体型巨大,生命周期长,生态可塑性小,完成生活史需要跨越近海和长江的巨大空间,对产卵的条件要求苛刻,因此,如它无法自然产卵,灭绝就是迟早的事情.在过去的近40年,虽然人工放流了数百万尾中华鲟,但成效不容乐观,对野生种群的补充微乎其微.因此,对鲟鱼濒危机制(特别是自然繁殖条件的丧失)以及人工放流效果的重新评估以及对救鱼对策的重新调整已刻不容缓.
  • 葛洲坝下中华鲟(Acipenser sinensis)性腺退化严重吗?
    黄真理, 王鲁海
    2020, 32(04): 915-923.
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    葛洲坝对中华鲟(Acipenser sinensis)性腺发育的影响,是一个存在争议的问题,其影响程度直接关系到中华鲟的种群生存.利用中华鲟洄游动力学模型和性腺发育模型,我们揭示了中华鲟在长江的种群结构特点、时空分布和性腺发育过程以及葛洲坝的影响.通过对相关文献的分析和评价,我们认为,在葛洲坝救鱼过程中,长江水产研究所柯福恩等(1985)对葛洲坝下中华鲟性腺退化的研究工作是扎实的,他们关于中华鲟性腺退化十分严重,产卵规模相当有限,若干年后资源要下降的结论是可靠的,也得到了1990s以来中华鲟持续衰退事实的证明.作为葛洲坝救鱼的重要专业机构,中国科学院水生生物研究所的相关成果否认中华鲟性腺退化的方法和材料,是不充分和不可靠的.利用新理论重新分析历史调查数据,我们给出中华鲟性腺发育严重退化的其他证据.研究表明,葛洲坝的阻隔效应导致中华鲟性腺退化率为75%左右;该问题被长期忽视或轻视,对中华鲟保护产生了严重影响.
  • 中华鲟(Acipenser sinensis)生存危机的主因到底是什么?
    王鲁海, 黄真理
    2020, 32(04): 924-940.
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    野生中华鲟(Acipenser sinensis)种群正面临灭绝的风险,一个重要原因是长期以来对其生存危机的主因缺乏共识,导致缺乏针对性保护措施.基于中华鲟种群模型,我们把主流专家提出的五个主因——捕捞、污染、航运、全球气候变化、水利工程与中华鲟种群衰退的影响因子进行对比,归并为繁殖群体损失、补充群体损失、存活率降低和长江水坝累积影响四种可能因子,在此基础上进行单因子和多因子情景计算和分析,并评估这些情景发生的可能性.结果表明:长江水坝的累积影响是中华鲟生存危机的主因.捕捞、污染、航运等其他因素对种群数量有一定不利影响.我们的定量情景计算和分析,验证了1982年中央批准把中华鲟列为葛洲坝救鱼唯一对象的共识和观点-葛洲坝对中华鲟影响最大;揭示了长江水坝对中华鲟种群衰退和灭绝风险的影响机制;厘清了各影响因素的主次关系,否定了长期存在的、把中华鲟生存危机主因归咎于非法捕捞、污染、航运、全球气候变化等传统主流观点.我们认为,要挽救野生中华鲟种群,必须采用针对性措施减缓长江水坝的影响,恢复野生群体的自然繁殖是中华鲟保护的当务之急.
  • 城市富营养化湖泊的外源污染负荷与贡献解析——以武汉市后官湖为例
    杨水化, 彭正洪, 焦洪赞, 许静, 王永桂
    2020, 32(04): 941-951.
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    为探究城市湖泊富营养化的污染负荷来源及其贡献率,选择长江流域中下游典型富营养化湖泊(武汉后官湖)为研究对象,结合实测法、平均浓度法与排污系数法,解析了后官湖的外部污染来源(包括点源和面源,面源又进一步划分为农村生活、农业种植、水产养殖、畜禽养殖和城市径流).结果表明:化学需氧量(COD)主要来源于点源,入湖贡献为54%;总磷主要来源于面源,入湖贡献为71%.进一步筛选面源中污染物的主要来源发现,总磷主要来自农业种植和水产养殖,入湖贡献分别为41%和30%;面源中COD、氨氮和总氮贡献最大的是城市径流,入湖贡献率分别为61%、53%和37%.行政区污染排放贡献率中,COD、氨氮、总氮和总磷排放贡献率最大的分别为沌口街办(25. 24%)、蔡甸街办(23.28%)、永丰街办(24.04%)和大集街办(26.15%).开展沌口街办和永丰街办的点源治理可有效消减入湖COD与氨氮负荷,而大集街办的农业面源污染防治则是后官湖流域总磷治理的重点.
  • 雄安新区—白洋淀冰封期水体污染特征及水质评价
    孙悦, 李再兴, 张艺冉, 周石磊, 战江, 王函, 尹璐, 郭朋朋
    2020, 32(04): 952-963.
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    为明确白洋淀冬季冰封期水污染特征,于2019年1月对白洋淀原始区、旅游区、生活区、养殖区和入淀区5个特征区域25个代表性采样点进行水样采集,选取温度、溶解氧(DO)、氨氮(NH_3-N)、亚硝态氮(NO_2--N)、硝态氮(NO_3--N)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数作为评价因子,采用单因子评价法、综合污染指数(K)法和主成分分析法对水质进行综合评价.结果表明:白洋淀冰封期不同功能区水体温差波动较小、DO浓度变化幅度大,TN和TP浓度较高.单因子评价表明,TN参与评价时,25个采样点中,Ⅲ类水体占28%,其余为Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类; TP参与评价时,Ⅲ类水体占16%,其余为Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类,综合看,白洋淀水质整体状况较差;综合污染指数法表明,生活区水质最好,入淀区河流水质最差,其中白沟引河、府河和瀑河3条入淀口河流水质状况最差,为重度污染,主要污染物为TN、TP;主成分分析法表明,入淀区的6条河流彼此间偏差较大,所受污染的影响因子存在较大差异,与主成分1和主成分2高度相关的理化指标是TN、TP.通过3种评价方法定性定量的有机结合,得出白洋淀冬季冰封期水质限制因子为TN、TP且该时期水体污染较严重,冰封期作为湖泊水体的重要时期,探明污染源并治理可显著改善湖泊水质,不仅为白洋淀水体治理提供最佳时机,也为治理和修复淀区水体污染提供指导意义.
  • 结合主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)的鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属源解析
    匡荟芬, 胡春华, 吴根林, 陈苗
    2020, 32(04): 964-976.
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    为识别表层沉积物重金属的来源以及量化源贡献,选取鄱阳湖丰水期表层沉积物为研究对象,测定14种重金属(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Cd、Sb、W、Pb、Hg和As)的含量,分析其污染及空间分布特征,并利用主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)对沉积物重金属进行源解析.结果表明:除V和Cr外,Cd、Mo、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sr、As、Ni、Co和Sb的平均含量分别为江西省土壤背景值的5.7、2.2、1.9、1.8、1.5、1.5、1.4、1.3、1.3、1.2、1.0和1.0倍; Cd、Hg、Cu、Mo、Pb、Sr和Zn超出江西省土壤背景值的比例相对较高,分别为100%、100%、100%、100%、97%、97%和93%,所有沉积物样品中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值的比例为51%; V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Sb、W、Pb、Hg和As含量呈未污染至弱污染水平,而Cd含量属于中等污染水平,接近于重污染水平.总体而言,Cd的污染相对较严重.重金属的分布具有显著的区域特征,其中Cr、Cu、Zn、Sr、Pb、Hg和As的空间分布十分相似,表现为在赣江、抚河、信江和饶河入湖口附近区域含量较高,而Co、Ni、Mo和Sb明显在湖区南部、东北部和修水入湖附近这3个区域聚集,Cd和W的空间变异性相对较大,V的含量分布相对较均匀.PCA和PMF解析结果都表明鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属受4种来源的共同影响,其中,矿业和工业活动的影响最大,相对贡献率为38%,其次是尾矿和废渣,相对贡献率为28%,再是农业活动,相对贡献率为19%,最后是自然来源的相对贡献率为14%.
  • 1970s以来巢湖流域水环境保护区景观生态脆弱性时空特征及驱动解析
    黄木易, 仲勇, 冯少茹, 张嘉晖
    2020, 32(04): 977-988.
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    加强流域生态核心区的景观生态脆弱性评价及驱动机制研究对于生态系统功能优化调控具有重要意义.以巢湖流域水环境保护区为主体,基于网格单元尺度,应用空间数据探索及地理加权回归(GWR)等工具,对1970-2015年间的研究区景观生态脆弱性时空演变特征及驱动机制进行分析.结果表明:1970-2015年间,巢湖流域水环境保护区内的土地景观类型表现为"两降三升"的变化趋势,其中,农地景观下降6.62%,建设用地景观增加6.26%;近45 a来,景观生态脆弱性均值从1970年的2.9347下降为2000年的2.6720,2015年又上升为2.7989,整体呈波动式下降趋势,景观生态脆弱性的空间分布具有显著的集聚特征; GWR回归系数显示各驱动因子对研究区景观生态脆弱性作用力不同,依次表现为:农地破碎度(FN)>植被指数(NDVI)>坡度(SLOP)>土地利用程度(LUI),各因子的回归系数均存在空间非平稳性.其中,FN因子回归系数呈现由西向东逐渐增强趋势; NDVI因子回归系数的空间分布表现出从中部向两侧递减趋势; SLOP因子回归系数分布则由西向东依次递减; LUI因子回归系数表现出从东、南向西北逐渐减弱趋势.回归系数的空间分布特征显示出不同因子对景观生态脆弱性的影响作用具有各向异性.研究结果可为巢湖流域水环境保护区的生态恢复与土地利用及景观格局优化实践等提供决策支持.
  • 基于水化学和氮氧同位素的贵州草海丰水期水体硝酸盐来源辨析
    殷超, 杨海全, 陈敬安, 郭建阳, 王敬富, 张征, 唐续尹
    2020, 32(04): 989-998.
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    为明确草海湖水及其入湖河流硝酸盐污染的主要来源,定量分析各来源的贡献率,对草海湖水与入湖河流水化学特征和水体硝酸盐的氮氧同位素组成进行了系统研究.通过对草海湖水、河水、井水丰水期水体理化参数和同位素分析发现:湖水的NO_3~-/Cl~-比值和Cl-浓度表明其主要受牲畜粪便和城镇污水输入的影响,而河水与井水则受农业活动和城镇污水的共同影响.δD-water与δ~(18)O-water显示草海水体主要源于大气降水,并有较强的蒸发作用.湖水δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-值分别为-5.56‰～11.30‰和0.02‰～25.40‰,较河水偏负而较井水偏正.稳定同位素混合模型(SIAR)计算结果表明草海湖水及其入湖河流硝酸盐主要源于化肥、土壤有机氮、牲畜粪便相关的农业活动,其贡献率在50%以上;城镇污水贡献率在22%左右;大气降水的贡献主要体现在湖水中.
  • 硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物苦草(Vallisneria spiralis)生长的促进效应
    骆凤, 张义, 韩帆, 刘云利, 王坚, 孙坚, 刘子森, 邹羿凌云, 吴振斌
    2020, 32(04): 999-1007.
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    沉水植物恢复是富营养化湖泊生态系统重建的关键措施.沉水植物的生长受到很多因素的影响.本文通过考察生长和生理生态指标研究了硅酸盐矿物麦饭石对苦草生长的影响,为其进一步应用于水生生态修复提供理论依据.结果表明,麦饭石可以显著促进苦草的生长.添加了麦饭石处理组的苦草的生物量、株高、叶数、根长等生长指标明显高于对照组.且改性麦饭石组优于麦饭石原石组.1 cm麦饭石处理组的苦草在生长旺盛期时,其光和色素、根系活力和过氧化氢酶酶活等生理生态指标的活力均较对照组有一定程度的提高,而丙二醛含量有所降低.检测结果发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素,可见麦饭石可进一步应用于富营养化湖泊的生态修复中.
  • 土地利用结构与景观格局对鄱阳湖流域赣江水质的影响
    徐启渝, 王鹏, 王涛, 舒旺, 张华, 齐述华
    2020, 32(04): 1008-1019.
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    于2015年1月和7月采集赣江干流及支流34个采样点水样,测定电导率、水化学离子、无机氮等水质指标.利用赣江流域2014年30 m分辨率的土地利用数据,以流域景观类型占比表征土地利用结构,景观指数表征景观格局;采用Pearson相关分析、Bioenv分析、Mantle检验与方差分解等方法分析流域土地利用结构与景观格局对赣江水质的影响.结果表明:上游Cl~-、Na~+浓度最高,中游电导率、Cl~-、Na~+、K~+、Ca~(2+)等水质指标最低,下游电导率、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)、NO_3~--N等水质指标最高.居民建设用地是对水质影响最显著的单一土地利用类型.林地、水田与居民建设用地是对水质影响最显著的土地利用类型组合.平均最近邻体指数是对水质影响最显著的单一景观指数,斑块个数、斑块聚集度指数、平均最近邻体指数是对水质影响最显著的景观指数组合.枯水期土地利用结构和景观格局对水质的贡献率分别为41.1%和17.2%,景观格局对水质的贡献率(17.2%)均为和土地利用结构的交互作用,无独立贡献部分;丰水期二者对水质贡献率分别为51%、53%,交互作用部分为37%.以上结果表明,土地利用结构与景观格局都对赣江水质有较大影响,二者的交互作用在该影响中占有重要地位,且枯水期景观格局对水质的影响涵盖在与土地利用结构的交互作用中.
  • 三峡库区不同城镇化梯度下河流pCO_2动态及驱动因素
    易子涵, 李思悦, 唐薇, 李玉英
    2020, 32(04): 1020-1028.
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    为研究河流溶解性CO_2(二氧化碳)对城镇化的响应,于2018年8月对三峡库区3条具有不同城镇化强度的河流——汝溪河、南河和桃花溪进行野外在线监测及取样分析,测定了样品有机质(溶解性有机碳DOC)、营养元素(溶解性总氮DTN、溶解性总磷DTP);利用Arc GIS解译各流域的土地利用组成,并利用碳酸盐平衡方程,通过p H、Alk(碱度)、水温计算不同城镇化梯度河流的p CO_2(CO_2分压).结果表明:建设用地占比从低到高依次为:汝溪河<南河<桃花溪,河流p CO_2依次为1790±1210、2006±3546、4094±4218μatm,与河流的城镇化梯度变化一致,河流水-气界面呈现为CO2源;DOC、DTN浓度、Alk、电导率在各河流间呈现显著性差异.DOC、DTN、DTP浓度和Alk的变化规律与河流的城镇化梯度一致.研究发现城镇化进程增加水体的p CO_2,引起区域城镇扩张进程中河流CO_2释放通量的增加,结论支持强人为活动影响增加河流碳释放的假设.
  • 鄱阳湖水体溶解有机质分子量分布、荧光特征及对重金属分布的影响
    李雅妮, 徐华成, 江和龙
    2020, 32(04): 1029-1040.
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    溶解有机质(DOM)在环境水体中广泛存在,具有连续的分子量分布特征,并可显著影响水体中污染物的迁移转化和归趋行为.于2019年春季采集鄱阳湖全湖水样,采用超过滤技术将DOM样品分为低分子量(LMW,<1 kDa)和高分子量(HMW,1 kDa～0.45μm)组分,通过三维荧光光谱结合平行因子分析(EEM-PARAFAC)和ICP-MS分析不同分子量区间有机组分和重金属含量.结果表明,鄱阳湖水体DOM中LMW-DOM占比为43%～55%,HMW-DOM占比为45%～57%.平行因子模型提取出3个相互独立的荧光组分,分别为类富里酸组分C1、C2和类腐殖酸组分C3. 60%～73%的C1分布在LMW中,77%～93%的C2分布在HMW中,而C3几乎平均分布在LMW-和HMW-DOM中,可能与C1、C2、C3组分分别含有的传统荧光峰有关.通过对荧光参数FIX(<1.4)、BIX(<0.8)的计算发现鄱阳湖DOM陆源特征显著,且HMW组分具有比LMW组分更高的陆源特征和芳香度.重金属检测结果表明Cr、Mn、Fe、Pb则主要分布在HMW中(63%～94%),As、Cd、Ba、Se、Sb主要分布在LMW中(63%～84%),Cu、Zn、Ni、Co几乎均匀分布在LMW-和HMW-DOM中.重金属与DOM的相关性结果表明大多数金属与C2占比呈负相关,与C3占比呈正相关,说明重金属离子与水体中DOM的络合可能主要通过腐殖类组分C3进行.且重金属含量的分布受HMW-DOM的影响较大,说明人类活动也对鄱阳湖水体的重金属分布有着重要影响.
  • 针铁矿对湖泊草、藻来源可溶有机质的非均质吸附
    章奇, 居琪, 李健欣, 曹驰程, 江和龙, 张晖
    2020, 32(04): 1041-1049.
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    为探究富营养化湖泊中自生源可溶有机质(DOM)在泥水界面的吸附行为,以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放的DOM为代表,考察针铁矿对草、藻源DOM中不同组分的吸附特征.三维荧光平行因子分析表明类富里酸组分C1和类胡敏酸组分C4的含量很低,而类蛋白物质(类酪氨酸组分C2和类色氨酸组分C3)分别占草、藻源DOM荧光组成的70%和93%. 2种DOM均可被针铁矿吸附,吸附过程符合伪一级动力学.通过等温线拟合发现针铁矿吸附藻源DOM的非线性更强,饱和吸附量(23.77 mg/g)高于草源DOM(19.10 mg/g).特别地,类蛋白组分呈现非线性吸附,而类腐殖物质的吸附近似线性,且针铁矿对于DOM各荧光组分的吸附量顺序为:C3>C2> C4> C1,此非均质吸附特征与DOM组分的初始含量、分子大小、芳香性及有效吸附位点有关.红外光谱证实氨基、羧基和羟基是吸附过程中的重要官能团.因此,草、藻源DOM显著改变了针铁矿表面的有机物质组成,影响湖泊沉积物的生物地球化学行为.
  • 太湖蓝藻碎屑对水质及附着藻和水丝蚓生物量的影响
    夏曼莉, 于谨磊, 何虎, 关保华, 陈非洲, 刘正文
    2020, 32(04): 1050-1059.
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    富营养化是现今各国面临的主要水环境问题,其中蓝藻水华暴发是全球富营养化水体最常见的现象之一.蓝藻水华将产生大量的蓝藻碎屑,其对水质及生物的影响还尚不清楚.本研究通过向中宇宙系统添加微囊藻碎屑,分析其对水体不同形态营养盐及水生生物生物量的影响.结果表明:微囊藻碎屑加入后,水体不同形态的营养盐浓度均在短期内迅速增加,其中水体总氮和总磷平均浓度最高分别达到3.86和0.36 mg/L;浮游植物生物量(用叶绿素a表示)在前9天随营养盐浓度的升高而增加,随后逐渐下降至实验初始水平.此外,附着藻类生物量在微囊藻碎屑加入后呈逐渐下降趋势,这可能与浮游植物快速增殖引起的水体透明度下降有关.微囊藻碎屑加入后,水丝蚓生物量随微囊藻碎屑的分解持续增长,在第20天达到生物量最大值.本研究通过模拟太湖梅梁湾生态系统,探讨微囊藻碎屑对水质及水生生物生物量的影响,结果有助于进一步了解蓝藻水华对水生态系统影响的途径及机理,为富营养化湖泊管理提供理论依据.
  • 富营养深水水库底栖动物群落与浮游生物相关性分析
    池仕运, 韦翠珍, 胡俊, 王瑞, 周连凤, 胡菊香
    2020, 32(04): 1060-1075.
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    底栖动物和浮游生物通过食物网发生复杂的交互作用,是水库生态系统物质循环的重要组分.南湾水库和汤浦水库均为存在富营养化现象的深水水库,具有较长时间的水温分层期.本文选取这两座供水水库为对象,比较其水体营养状态、底栖动物的群落结构、现存量和多样性.通过群落状态指数(IICS)定量评估底栖动物群落状态,并采用PLS模型、Spearman秩相关以及回归图探讨浮游生物各类群密度与IICS的关系.研究结果显示,南湾水库富营养程度高于汤浦水库,寡毛类在南湾水库占据优势地位,摇蚊类在汤浦水库数量上占优.南湾水库以收集者为主,其数量占比远高于汤浦水库.深水水库通常存在较强的热分层,富营养化会加重水库底部的缺氧或厌氧状态,导致底栖动物遭受周期性的缺氧扰动,影响种类多样性和现存量,改变浮游生物类群与底栖动物群落的相关性,因此底栖动物群落与浮游生物的相关性能够提供判断水库富营养化程度的重要信号,进而为水库管理方提供更多有价值的参考信息.
  • 江西柘林湖水华蓝藻——长孢藻(Dolichospermum)的形态多样性及其分子特征
    张毅鸽, 王一郎, 杨平, 戴国飞, 耿若真, 李守淳, 李仁辉
    2020, 32(04): 1076-1087.
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    长孢藻是具有产多种蓝藻毒素及异味物质潜在能力的丝状异形胞蓝藻.为了探究长孢藻的生物学特性,我们从江西柘林湖分离24株长孢藻,经形态鉴定分成4个种类,分别为浮游长孢藻(Dolichospermum planctonicum)、近亲长孢藻(D. affine)、卷曲长孢藻(D. circinale)、螺旋长孢藻(D. spiroides). 16S rRNA基因序列表明柘林湖长孢藻与日本等地区的长孢藻高度相似,但只有近亲长孢藻与日本近亲长孢藻在分子系统进化树上聚为一支.基于16S-23S rRNA之间高变异性的ITS序列分析,4种长孢藻的D1-D1'螺旋结构相同,藻丝为直型的浮游长孢藻、近亲长孢藻与藻丝为弯型的卷曲长孢藻、螺旋长孢藻的Box-B、V3螺旋结构差异较大.通过对毒素和异味的分子生物学检测显示24株长孢藻均不产毒,但是4株浮游长孢藻及1株卷曲长孢藻含有土腥素合成基因.本研究不仅对柘林湖水华蓝藻的多样性以及潜在生态风险提供科学的基础资料,也在流域层面上为鄱阳湖的水生态系统研究和保护提供了一定的科学基础.
  • 九寨沟国家级自然保护区长海夏季浮游植物群落结构及生态评价
    邢冰伟, 徐季雄, 曹玥, 邓贵平, 庞婉婷, 王全喜
    2020, 32(04): 1088-1099.
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    高山湖泊对于全球气候变化及人类影响是一个极为敏感的参照系统.九寨沟国家级自然保护区长海作为一个独特的高山湖泊,研究其浮游植物群落结构及其与环境的关系,评估其水质现状及影响因素,有着重要的意义.本文于2014年7月对长海浮游植物群落结构进行了研究.全湖共布设12个采样点,并在中心采样点进行了垂直分层采样.本次调查共发现浮游植物6门38属63种,平均丰度为6.98×10~5cells/L,平均生物量为0.31 mg/L.浮游植物的水平分布差异不大;在垂直分布上,浮游植物的丰度从表层0.5 m至水下50 m呈现先增加后减少的趋势,在20 m水深处达到最大.长海浮游植物的优势种是长海小环藻(Cyclotella changhai)和飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella),长海小环藻数量较多,飞燕角甲藻生物量较大.长海浮游植物多样性指数较低,综合各类水质评价方法,可以得出九寨沟长海处于贫-中营养状态.
  • 乌梁素海沉水植物群落光谱特征及冠层水深影响分析
    杜雨春子, 青松, 曹萌萌, 袁瑞强, 顺布日, 郝艳玲
    2020, 32(04): 1100-1115.
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    沉水植物对于改善富营养化水体和重建水生生态系统起着至关重要的作用.应用遥感技术可以实时、大面积监测沉水植物的分布和生长情况,而冠层水深直接影响沉水植物在湖泊、河流中的准确遥感解译.本研究基于实测光谱数据,分析了乌梁素海沉水植物光谱特征,并研究了冠层水深对乌梁素海沉水植物反射光谱的影响,建立了乌梁素海沉水植物冠层水深反演模型.结果表明:1)挺水植物在短波红外1662 nm和2223 nm附近分别有一个反射峰,这是挺水植物区别于沉水植物和漂浮藻类的重要波段; 0深度沉水植物(WDC=0)与漂浮藻类的光谱反射率非常接近,但是在绿波段(550～690 nm)有明显差异,因此,可以利用绿波段和短波红外波段的光谱特征来区分挺水植物、沉水植物和漂浮藻类.2)沉水植物群落的光谱反射率随冠层水深的增加而降低,在700～900 nm波段范围内变化最为明显,且在700～735 nm波段附近,沉水植物群落光谱反射率与冠层水深呈显著负相关.3)在建立的单波段/波段比沉水植物冠层水深反演模型中,波段比反演模型要优于单波段反演模型,波段比反演模型的决定系数R2> 0.70,均方根误差<13.70 cm,平均相对误差<28%,反演精度较好,适用于10～60 cm沉水植物冠层水深的反演.4)利用波段响应函数,将实测光谱反射率积分到Landsat-8 OLI波段上,建立OLI了冠层水深反演模型,其中,波段比幂函数模型反演效果最好,R2为0.49,均方根误差为18.17 cm,平均相对误差40.05%.可用于精确大气校正后乌梁素海沉水植物冠层水深的反演.
  • 2016—2018年长江下游安庆江段四大家鱼仔稚鱼资源调查分析
    丁隆强, 何晓辉, 李新丰, 方弟安, 徐东坡
    2020, 32(04): 1116-1125.
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    为探究长江安庆江段四大家鱼仔稚鱼资源现状及其丰度变化与水文因子之间的关系,于2016-2018年4-8月对该江段进行早期资源调查.调查期间共采集到四大家鱼仔稚鱼3178尾,其中以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为主,分别占家鱼捕捞总数的67.97%和23.03%.估算2016-2018年通过安庆江段的四大家鱼仔稚鱼径流量分别为21.70×10~8、14.62×10~8、12.05×10~8尾,呈现出逐年减少的趋势.家鱼仔稚鱼丰度自4月中旬呈波动性上升趋势,在7月中上旬达到高峰期.Kruskal-Wallis检验表明采样断面空间分布存在显著性差异,平均漂流密度为北岸(16.09 ind./100 m~3)>南岸(5.40 ind./100 m~3)>江心(3.43 ind./100 m~3). GAM模型结果显示,对四大家鱼仔稚鱼丰度影响显著的水文因子为水温、透明度、水位日上涨率和径流量日上涨率,各因子相对重要性依次为水位日上涨率>透明度>水温>径流量日上涨率.其丰度与透明度呈负相关,与水温(24.0～27.3℃)、水位日上涨率和径流量日上涨率均呈正相关关系.本研究中GAM模型累积偏差解释率达到69.8%,较高程度上揭示了水文条件对家鱼仔稚鱼资源丰度的影响,为长江下游四大家鱼的苗汛预测及资源保护策略的制定提供科学依据.
  • 洞庭湖流域常德柳叶湖及其邻近水体轮虫群落结构变化及其对环境因子的响应
    叶晓彤, 梁迪文, 王庆, 魏南, 杨宇峰
    2020, 32(04): 1126-1139.
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    城市河-湖连通使不同水文特征的水体连通构成多样化水环境,环境异质性为提高浮游动物多样性提供了多样性生境条件.为了解湖南常德柳叶湖及其邻近水体轮虫群落结构变化对不同水体连通性和异质性的响应,于2018年对柳叶湖、穿紫河和沅江常德市区河段共15个站点进行了每季度1次的轮虫群落结构和环境特征调查分析.调查期间,不同水体的营养水平呈现:穿紫河>柳叶湖>沅江,穿紫河和柳叶湖呈富营养化状态,沅江呈中营养状态.本研究共检出轮虫88种(包括亚种8种和变种1种),其中,长肢多肢轮虫(Polyarthra dolichoptera)为水系第一优势种.轮虫最高丰度为2535ind./L,全年平均丰度空间分布呈现:柳叶湖>穿紫河>沅江;季节分布呈现:6月> 9月> 3月> 12月.轮虫群落对水体连通性的响应表现为:柳叶湖、穿紫河和沅江3个水体轮虫种类组成具有一定的相似性且第一优势种相同.对异质性的响应表现为:不同水体轮虫群落年平均丰度和多样性指数存在空间差异.典范对应分析表明水温是影响轮虫群落结构变化的主要环境因子.
  • 汉江上游干流和秦岭南麓典型支流的底栖动物群落特征及水质生物评价
    侯易明, 潘保柱, 蒋小明, 蒋万祥, 朱朋辉, 张磊, 杨海强
    2020, 32(04): 1140-1153.
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    汉江上游是丹江口水库的水源区,其生态环境状况对保障汉江全流域及南水北调中线生态安全起着举足轻重的作用.本研究于2017年11月和2018年4月对汉江上游干流及源于秦岭南麓的5条典型支流开展了系统调查,旨在摸清汉江上游干支流的底栖动物群落特征,以及评价其水质状况.共采集到大型底栖动物240种,其中水生昆虫209种,软体动物13种,环节动物9种,其他类群9种.其中四节蜉Baetis sp.在各条河流中均为优势种,此外其他优势种还有拟细裳蜉Paraleptophlebia sp.、细蜉Caenis sp.、扁蜉Heptagenia sp.、花翅蜉Baetiella sp.、直突摇蚊Orthocladius sp.、纹石蛾Hydropsyche sp.、蜉蝣Ephemera sp.、带肋蜉Cincticostella sp.、高翔蜉Epeorus sp.、似波摇蚊Sympotthastia sp.和真开摇蚊Eukiefferiella sp..从各类群的密度来看,水生昆虫在汉江及五条支流中均占有绝对优势,占总密度的90.8%～98.9%,而在生物量上,除汉江干流中软体动物占绝对优势外,水生昆虫在各支流中均占绝对优势,占总生物量的47.0%～98.9%.就功能摄食类群的密度而言,直接收集者在汉江干支流中均为最主要功能摄食类群,而从生物量方面来看则表现出差异性,捕食者是金水河和旬河中最主要功能摄食类群,刮食者为汉江干流和月河中最主要功能摄食类群,直接收集者是金钱河中最主要功能摄食类群,滤食者为湑水河中最主要功能摄食类群.冗余分析结果表明,流速、总磷和电导率为影响汉江干支流底栖动物分布的关键环境因子.采用底栖动物生物指数(BI)和Shannon-Wiener指数进行水质生物评价,结果显示除汉江的极个别断面、湑水河和月河下游及旬河的中下游河段处于轻-中度污染状态外,其他调查河段均处于清洁状态.本研究结果可为汉江上游流域生态管理和科学保护提供依据.
  • 基于微卫星标记的长江江苏段鲢(Hypophthalmichthys molitrix)增殖放流资源贡献率的评估
    杨习文, 刘熠, 薛向平, 王邢艳, 文红, 王小豪, 徐东坡, 周彦锋, 方弟安
    2020, 32(04): 1154-1164.
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    近年来,长江下游进行了大规模鲢(Hypophthalmichthys molitrix)增殖放流活动,而增殖放流对鲢资源的贡献如何,成为亟待探究的科学问题.本研究基于已开发的11对微卫星引物,标记8个主要原良种场(为江苏省各地政府放流工作提供苗种的单位)鲢繁殖亲本群体,利用微卫星亲子鉴定技术,评估2016-2017年长江江苏段鲢增殖放流对鲢在江群体的资源贡献率.研究结果显示,621尾繁殖亲本群体和475尾长江捕捞鲢群体共检测出191种等位基因,每个座位的等位基因种类数、观测杂合度、期望杂合度范围分别为9～36、0.536～0.793、0.597～0.941;对应平均值分别为17.36、0.656、0.794.11个座位均表现出高度的多态性,每个座位的多态信息含量范围为0.560～0.938,平均值为0.771,证明选用的11对微卫星引物可作为亲子鉴定的有效工具.亲子鉴定结果表明,在亲本性别未知的情况下,非亲排除率(NEP)范围为2.4%～42.4%,累积非亲权排除率(CEP)在99.99%以上; 475尾长江鲢群体中,鉴定出39尾鲢个体来自于原良种场鲢亲本群体所繁殖的后代,即回捕率为8.21%.综合分析可见,2016-2017年,长江江苏段增殖放流对鲢资源量有较好的补充作用.
  • 白格堰塞湖对金沙江水沙及梯级水库运行的影响
    朱玲玲, 李圣伟, 董炳江, 许全喜, 袁晶
    2020, 32(04): 1165-1176.
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    2018年金沙江上游白格滑坡造成了近百年来最为严重的干流堵江事件,堰塞湖的形成和溃决给下游金沙江干流河道的水沙条件及梯级水电站运行造成影响.本文依据堰塞湖附近临时观测和金沙江干流河道控制性水文站的相关资料,研究堰塞体泄流对下游河道水沙输移的影响,同时结合梯级水库调度情况,计算了梯级水库的拦沙量.结果表明,堰塞湖溃决在金沙江中游形成了超历史的水沙过程,金沙江中游梯级电站开展应急调度后,堰塞湖溃决造成的特大洪水被削减为一般洪水.金沙江中游梯级梨园、阿海和金安桥电站累积拦截泥沙约1400万t,龙开口、鲁地拉和观音岩电站共计拦截泥沙约43万t,滑坡体产生的泥沙仍有约74%滞留在堰塞体附近.若滑坡体泥沙全部输移至金沙江中游梯级水库内,梨园电站的有效库容极有可能不满足水库所需调节库容的要求.
  • 2018年巢湖风浪特征分析
    张怡辉, 胡维平, 彭兆亮
    2020, 32(04): 1177-1188.
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    基于实测数据,利用验证良好的SWAN风浪模型开展了2018年巢湖风浪变化及分布特征研究.巢湖2018年平均有效波高和波周期分别为0.16 m和1.22 s,整体春季风浪大,秋季风浪小.月均最大值出现在4月,分别为0.22 m和1.36 s,月均最小值出现在11月,分别为0.11 m和1.06 s,变化幅度分别为最大值的52%和22%.月均值整体中巢湖最大,东巢湖次之,西巢湖最小.巢湖月最大有效波高和波周期主要出现在东巢湖或中巢湖,各值月间差异显著,最大变化幅度分别为最大值的61%和27%.不同湖区计算的月均有效波高和波周期较大值分布范围所占湖区的比例不同,中巢湖与东巢湖较大,西巢湖最小.不同月份及湖区较大有效波高出现的时间占比是不一致的,9-11月份时间占比较小,将有利于蓝藻水华的出现.
  • 大型浅水湖泊水体对流混合速率分析
    肖启涛, 段洪涛, 张弥, 刘寿东, 胡正华, 李旭辉
    2020, 32(04): 1189-1198.
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    湖泊水体的对流混合是最基本的物理过程,其能显著影响湖泊生态系统温室气体等循环,但浅水湖泊水体对流混合的研究鲜有报道.本研究基于太湖(面积2400 km2,平均水深1.9 m)中尺度通量网的原位、高频、连续和多点的观测数据,分析该大型浅水湖泊水体对流混合速率w*的时空特征.结果表明太湖水体w*的均值为2.49 mm/s,因太湖的风速、水温和辐射等物理参数无空间变化,w*也无明显的空间变化.但是研究表明w*呈现显著的昼夜变化和季节变化,且昼夜变化幅度强于季节变化.总体上夜间w*是白天的4倍多,冬季w*(均值1.79 mm/s)明显低于春季(均值2.42 mm/s)、夏季(均值2.91 mm/s)和秋季(均值2.82 mm/s).太湖w*主要受风速和能量收支影响,白天风速是主要驱动因子,夜晚能量收支是主要驱动因子.
  • 中国西部湖泊水体δD与δ~(18)O的空间变化特征及其影响因素
    冯盛楠, 刘兴起, 李华淑
    2020, 32(04): 1199-1211.
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    湖泊水体的氢氧同位素(δD、δ~(18)O)是研究区域大气降水和水文循环的重要手段之一,目前对其的研究主要以单一湖泊为主.以2016年夏季在中国西部地区采集的33个湖泊水体为研究对象,分析其氢氧同位素的变化特征,并结合当地夏季大气降水、湖水盐度、海拔与纬度等资料,探讨中国西部33个湖泊水体δD、δ~(18)O的空间分布特征及其影响因素.结果表明:33个湖泊水体的δD与δ18O组成主要受控于大气降水,但受蒸发分馏的影响,湖水线的斜率与截距低于大气水线.湖泊水体与夏季大气降水氢氧同位素存在明显的空间分异,这种分异与湖水盐度无关,主要受到区域降水水汽来源不同的影响.青藏高原南北两侧由于水汽来源及蒸发条件的不同,使得青藏高原湖泊水体的氢氧同位素呈现出"北高南低"的特点,新疆西北部受西风影响,湖泊水体的氢氧同位素明显偏负,内蒙古及邻近地区受东南季风的影响,湖水受到蒸发分馏作用使其δD与δ~(18)O偏正.不同区域湖泊水体的氘盈余(d_excess)反映了不同的水汽源地的湿度状况而不能指示湖水的蒸发状况.受降水影响,青藏高原地区湖水氢氧同位素组成与海拔高度呈负相关,与纬度呈正相关.
  • 逸度模型在湖泊流域农药多介质归趋研究中的应用与展望
    覃一帆, 孔祥臻, 李一龙, 武睿琳, 徐福留
    2020, 32(04): 1212-1226.
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    农药的施用在促进农业经济发展的同时,也带来了诸多环境问题.农药由农业活动排放进入到环境后会通过不同的途径在各介质之间进行迁移和转化,最后由径流作用汇聚于湖泊中,破坏生态环境,影响人类健康.因此,研究湖泊流域生态系统中农药的多介质归趋具有重要意义.使用基于逸度的多介质模型模拟农药在环境中的行为是一个十分有效的方法.逸度模型利用"逸度"的概念描述污染物在各个环境介质之间的迁移和转化过程趋势,其结果建立在化学物质自身物化性质和环境系统性质之上,不仅适用于预测农药在环境各介质中的残留水平,还可以揭示区域内污染的空间分布特征,是湖泊流域生态系统管理中一个重要的工具.本文综述了逸度模型的理论基础,对近年来国内外逸度模型的发展现状、相关环境模型及其在农药归趋研究和湖泊流域生态系统管理中的运用进行了总结,并展望了逸度模型在农药多介质研究中的应用前景,以期对我国农药的管理、合理施用方面提供科学与技术支持.