藻类是湖泊生态系统中重要的初级生产者,物种多样性高且对水环境变化敏感,其生产力水平与群落构建模式是反映湖泊环境梯度和生态系统特征的可靠指标。其中硅藻优势属种的演替模式及其环境条件识别,是开展湖泊生态健康和环境质量评价的重要内容。本文选择亚热带地区浅水湖泊异龙湖开展季节调查,对20个采样点的叶绿素a和硅藻群落组成等指标开展分布特征及其驱动因子的定量评价,系统分析藻类变化的时空模式、驱动因子及其指标异同。2020年12月一2021年9月,异龙湖水环境特征的季节波动明显,综合营养指数TSI平均为74.76,总体处于富营养水平。在80个水体样品中共发现硅藻21属68种,群落结构以浮游类型(平均占比79.33%±20.69%)的耐中富营养种为主;在4个季节的调查中,膜糊直链藻Aulacoseira ambigua(61.62%±20.26%)为优势种。主成分分析显示,硅藻群落组成存在明显的空间差异和季节变化。冗余分析和方差分解等结果表明,水体营养因子(TN、TP和N:P)是影响叶绿素a浓度空间变化的重要因子(解释方差为19.08%±11.4%),水温和水深梯度的影响较小(9.63%±11.31%);空间分布上水体营养因子(TN、TP、N:P和SiO_3~(2-))是影响硅藻群落构建的主要因子,共解释群落方差的27.55%±15.83%,水温和水深对硅藻群落结构的空间变化影响较小(2.53%±3.78%),但其与营养水平的相互作用较强(15.95%±11.45%)。多元回归分析进一步表明,水温对藻类生物量和硅藻群落分布的季节变化影响显著(56.4%和20.1%),而水体营养因子(TN、TP、N:P和SiO_3~(2-))的驱动强度相对较弱(6.5%和19.2%)。由此可见,影响异龙湖藻类空间分布的关键因子是营养盐梯度,在季节尺度上水温是控制水体藻类变化的重要梯度,同时群落结构和生产力指标在指示藻类分布的驱动过程上存在显著的季节差异。因此,亚热带浅水湖泊环境特征和生态过程存在明显的季节波动和空间差异,需要结合藻类等生物的多指标调查开展水环境质量与生态健康的综合分析和科学评价。

选取博斯腾湖3个不同点位岩芯,在~(210)Pb和~(137)Cs年代序列基础上,利用沉积物中的各理化指标,分析了该湖碳沉积的时空变化特征,结合各指标的相关性、沉积速率、C/N、同位素特征等,探讨了该湖1860年以来碳沉积环境的变化过程,为干旱区湖泊碳埋藏研究提供了依据.结果表明:1860-1910年,沉积速率相对较小,受人类活动影响较小,磁化率、中值粒径、总无机碳(TIC)较为稳定,总有机碳(TOC)含量相对较低,此时该湖有较多陆源有机质的输入; 1910-1950年,湖泊西部浅水域沉积速率明显高于东部深水区,西北湖区水域有大量外源物质的输入,而湖泊初级生产力较低,内源贡献相对较小; 1950-1980年,全湖TOC、TIC含量均呈现升高的趋势,尤其是西北近黄水沟水域升高最快,湖泊内源贡献在增加,陆源组分的输入相对前一阶段要少; 1980-2002年,沉积速率快速升高,尤其湖泊东部水域最为明显,TOC含量均呈现升高的趋势,湖泊西部水域初级生产力要高于东部深水区,湖面蒸发较强,气候比较温暖; 2002年以来,全湖沉积速率相对较高,外源有机质贡献较小.过去150年博斯腾湖沉积物碳累积速率整体上呈现出升高的趋势,尤其是近50年来快速升高,东部湖区碳累积速率比西部湖区高.

三峡水库蓄水引起库区水位抬升,水面面积显著增加,对区域水文循环过程产生了一定影响。为揭示三峡水库蓄水前后水面面积及蒸发损失变化规律,选取三峡库区坝前至寸滩区间作为研究区,利用Landsat影像数据提取1982—2021年水面面积,分区建立水位与面积关系曲线,进而推求库区逐日水面面积。在估计三峡库区水面面积的基础上,结合站点潜在蒸发资料推求水面蒸发损失量。研究结果表明:2010年三峡水库全面运行后,坝前至寸滩库区平均水面面积由蓄水前的372.96km~2,增加到761.31km~2,较蓄水前增加了1.04倍。同时,三峡水库的蓄泄调节改变了库区河段原有的水文节律,使得库区水面面积的季节性变化特征较蓄水前发生了显著变化。蓄水后,冬季水面面积最大,平均为843.81km~2,较蓄水前增加了1.89倍;秋季、春季次之,水面面积分别为818.73和735.28km~2,较蓄水前分别增加了97.17%和1.28倍;夏季水面面积最小,为653.03km~2,较蓄水前仅增加了39.06%。水库全面运行后,蒸发损失量随水面面积扩大而急剧增加,多年平均蒸发损失量由蓄水前的2.68亿m~3增加到5.65亿m~3。库区水面蒸发损失量的季节性节律较蓄水前并未发生实质性变化,春季蒸发损失量为1.26亿m~3,较蓄水前增加了1.4倍;夏季仍是蒸发损失最大的季节,其蒸发损失量为2.11亿m~3,较蓄水前增加了61.14%,但其占全年总蒸发损失的比重却由蓄水前的48.80%减少至37.32%;秋季蒸发损失量为1.49亿m~3,较蓄水前增加了1.23倍;而冬季水面蒸发损失量为0.80亿m~3,较蓄水前增加了3.34倍,其占全年总蒸发损失的比重也由蓄水前的6.85%增加至14.11%,该季节水面面积虽然最大,但其蒸发量仍然最小。本文研究结果有助于更加全面地揭示三峡水库运行对库区水文循环要素的影响。

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.

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.

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.

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.

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.

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.

基于实测和数值模拟方法分析了台风"摩羯"和"温比亚"过境巢湖流域时的影响.台风"摩羯"和"温比亚"过境时,在巢湖产生较大的风速和风浪过程,其中对东巢湖的影响最大,中巢湖次之,西巢湖最小.东巢湖、中巢湖、西巢湖在台风"摩羯"过境时出现了0.68、0.67和0.48m的最大有效波高和2.25、2.33和1.95s的最大平均波周期;而台风"温比亚"过境时则最大有效波高可达1.50、1.47和1.18m,最大平均波周期可达2.99、3.04和2.74s.影响较大的区域位于东巢湖与中巢湖连接的湖心水域,总体对东巢湖的影响最为显著,中巢湖次之,西巢湖最小.不同湖区湖心水域由于水深、风区长度大,往往是出现最大风浪强度的区域.

通过2019年4、7、10月对网围拆除后东太湖原网围养殖区和非养殖区鱼类资源的调查监测,构建“营养-运动”复合功能群,分析探讨鱼类功能群的时空分布特征及其与环境因子的关系.结果表明:网围拆除后东太湖鱼类群落监测到39种,鲤科鱼类占比66.67%,与太湖相当(66%).采集到的鱼类可构建为4个营养功能群和5个运动功能群,共计11个复合功能群,其中“杂食性-纺锤体型且运动能力强”功能群占比最大,比例为41.34%;其次为“初级肉食性-纺锤体型且运动能力强”、“植食性-纺锤体型且运动能力强”、“次级肉食性-纺锤体型且运动能力强”功能群,占比分别为28.70%、13.46%、13.40%,其他功能群占比较少.在季节变化上,4—10月,原网围养殖区一直以“杂食-强纺锤”鱼类功能群为主,非养殖区则是从“杂食性-纺锤体型且运动能力强”+“植食性-纺锤体型且运动能力强”功能群为主向“初级肉食性-纺锤体型且运动能力强”功能群为主演变;空间分布上原网围养殖区杂食性、次级肉食性、植食性鱼类功能群密度大于非养殖区,初级肉食性功能群密度小于非养殖区.环境因子中氨氮是影响原网围区鱼类功能群结构分布的显著影响因子,且与所有鱼类功能群分布呈负相关.pH、总磷、总氮、溶解氧等也是影响鱼类功能群分布的主要环境因子,但其影响并未达到显著水平.鱼类功能群分析表明网围拆除对东太湖鱼类群落恢复及生态系统修复具有积极作用,但仍需对网围拆除后鱼类群落及自然环境的演变规律进一步探讨和分析.

为研究乌伦古湖矿化度和氟化物浓度与各水量因子间的定量关系,本研究以水量平衡和物质平衡为基础,把影响湖水水质的原因分为降雨、蒸发、河流补给、地下水补给以及地下水流出5个水量因子,定量分析湖水矿化度和氟化物浓度与各水量因子之间的关系,并且预测了湖水矿化度和氟化物浓度的动态变化.结果表明,地下水输出流量决定了湖水中矿化度和氟化物浓度,地下水输出流量越大,湖水中的矿化度和氟化物浓度越小.2010年至今乌伦古湖水位的升高导致了地下水输出流量增大,乌伦古湖内的矿化度和氟化物浓度均呈缓慢下降趋势,模型预测新的稳态下湖水中矿化度为1.68 g/L,氟化物浓度为1.70 mg/L,在地下水输出流量不变的情况下达到新的稳态所需时间大约为50 a.

白洋淀位于雄安新区腹地，是雄安新区重要的生态屏障与后花园，生态补水与植被恢复是白洋淀生态修复的重要内容.本文运用遥感影像资料，对比分析了雄安新区设立以来（2017年和2020年）白洋淀挺水植被、沉水植被、陆生植被、开阔水域、建设用地和裸地6种土地利用类型的变化趋势，深入剖析了挺水植被、沉水植被和陆生植被的时空分布格局、生长期内逐月生物量变化及其演替规律，探讨了水位变化对挺水植被和沉水植被生物量的影响，分析了雄安新区设立以来生态补水对淀区植被恢复的整体效果.结果表明：白洋淀水生植被主要分布在淀区北部、西北、西南和沿岸水深较浅的区域，相比2017年雄安新区设立之初，生态补水作用下，2020年淀区水位平均上涨0.63 m，沉水植被、陆生植被分布面积分别扩大了7.5%和21.4%，挺水植被和裸地面积则缩减了19%；挺水植被在8月生物量达到最大值，其分布面积和生物量随水位的增加整体呈减小趋势，同时受季节演替影响，温度升高则会显著促进挺水植被生长；与之相反，沉水植被随季节演替，其年内生物量最大出现在5、9和10月，但分布面积未有明显变化，且其生物量变化受水位影响不明显.总体而言，雄安新区设立以来，白洋淀年内植被生物量明显增加，为淀区水环境质量和水生态安全提供保障.

基于鄱阳湖流域五河水文站1960-2013年逐日径流量和14个国家级气象站的日气象数据,本文利用长短记忆模型框架构建神经网络模型来开展鄱阳湖流域的径流过程模拟,结合生态赤字与生态盈余等生态径流指标,定量分析了鄱阳湖流域的水文变异特征.同时,利用差异化的情景模拟方式,定量区分了人类活动和气候变化对鄱阳湖流域生态径流变化的贡献分量.研究结果表明:(1) 5个站点的夏季径流贡献率达到40%以上,年内的生态盈余主要发生在夏季,基准期的夏季径流贡献率大于实测期和模拟期,可能的原因是水利工程的蓄水调水在时间上分摊了夏季的径流压力.(2)生态径流指数与降水在年尺度上有较好的一致性,相关系数均在0.7以上,但各生态流量指标与春、秋、冬季降水的一致性较差,相关系数均小于0.6,降水最多的夏季与年际变化最相似.(3)年内变化上,气候变化引起生态赤字的减少,春、冬季节减少最为强烈;人类活动引起生态赤字的增加,在秋、冬季节增加最多,而在冬季引起生态盈余的减少.(4)年际上,生态盈余的变化中,除了赣江以外(气候变化的影响贡献为26%),其他河流中气候因素是影响生态盈余的主要原因(60%～85%),对生态赤字而言,除了饶河(25%)和抚河(52%),赣江、信江和修水气候因素的影响贡献都达到了95%以上.研究结果为更好地了解气候变化与人类活动对流域水文变化的影响提供了一种新的研究方法,为鄱阳湖流域水资源管理提供了理论支持.

陆地水储量是赋存在陆地上各种形式水的综合体现,研究其时空变化对认识区域水循环过程和水资源调控等具有重要意义。然而现有陆地水储量变化数据实际分辨率较低,限制了其在中小流域或地区中的应用。针对这一问题,本文基于GRACE重力卫星和其后续卫星GRACE-FO反演的陆地水储量变化数据,首先采用随机森林模型,分别基于格点、区域(流域)和区域(全国)3种空间降尺度思路将GRACE数据降尺度至0.25°×0.25°,后结合GLDAS模型数据,基于水量平衡原理计算得到地下水储量变化数据,最后基于降尺度模型模拟效果和实测地下水位数据评估3种降尺度思路在全国的适用性。结果表明:随机森林模型能够较好地模拟驱动数据(降水、气温、植被条件指数和土壤水储量)与GRACE数据的统计关系,验证期格点降尺度思路的平均相关系数总体在0.6左右,区域降尺度思路的平均纳什效率系数、相关系数和均方根误差分别>0.5、>0.75和<6.6 cm,3种空间降尺度思路的模拟精度均满足基本要求;2003—2021年间,GRACE数据、格点降尺度、区域降尺度(流域)和区域降尺度(全国)得到的我国陆地水储量亏缺量分别约为119.5×10~8、62.4×10~8、121.1×10~8和121.8×10~8 m~3/a,地下水储量亏缺量分别约为230.0×10~8、171.8×10~8、235.6×10~8和236.4×10~8 m~3/a,受制于样本数较少等原因,格点降尺度结果精度较差;两种区域降尺度思路得到的水储量变化速率均和原始GRACE数据基本一致,模拟结果均优于格点降尺度,且细化到流域的区域降尺度对地下水储量变化验证精度有一定的改善。区域降尺度具有适用性强、模拟精度高、计算效率高的优势,研究结果可为流域水资源可持续利用以及水资源规划等提供精细化的水储量变化数据。

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区.为探究白洋淀不同植物群落区表层沉积物碳(C)氮(N)磷(P)化学计量特征,采集了96组表层沉积物样品开展对比分析.研究表明:白洋淀湿地表层沉积物总有机碳(TOC)含量均值为39.64g/kg,范围为14.4～136.82 g/kg,总氮(TN)和总磷(TP)均值分别为2.62和0.75 g/kg,范围分别为0.72～10.57和0.46～1.38 g/kg;不同植物群落区表层沉积物C、N、P化学计量特征存在显著差异,挺水植物分布区表层沉积物TOC和TN含量高于其他区,水田区沉积物TP含量最高;表层沉积物C:N:P比例平均值为141:8:1,C:N比值相对稳定,C:P和N:P比值空间分异性较大;不同水生植物群落区沉积物C、N、P化学计量特征存在差异,挺水植物区沉积物C:P和N:P比值显著高于其他各分区,沉水植物区表层沉积物C:N最大,挺水植物区和沉水植物区C:N:P比例平均值分别为222:13:1和129:6.5:1;白洋淀表层沉积物C、N、P化学计量特征受植物群落生物量、磷氮磷化学计量特征、枯落物分解速率以及人类活动等多个因素影响;与我国东部主要湖泊相比,白洋淀表层沉积物C、N、P含量均处于较高水平,建议在水生植物生长末期收割打捞运出淀外,减少淀内N、P营养盐累积,减缓白洋淀富营养化和沼泽化进程.

本文利用有机硫硫同位素组成(δ~(34)S_(org))及活性铁的黄铁矿化度(DOP)和硫化度(DOS)研究了南极阿德雷岛受企鹅活动影响的Y2湖和未受影响的菲尔德斯半岛燕鸥湖YO沉积物中有机硫的来源组成及其与铁硫化物的联系.结果表明,Y2沉积物1～15 cm较低的δ~(34)S_(org)指示有机质硫化形成的贫~(34)S成岩有机硫(S_(diag))占比较高,其中在8～15 cm较高的DOS指示铁硫化物形成和有机质硫化同时发生,源于该层位高含量的活性铁供给.Y2剖面48～56 cm沉积物有机硫富集~(34)S显著,对应于企鹅数量高峰期,表明大量企鹅粪的外部输入使沉积物中富~(34)S的生物有机硫(S_(bio))快速增加,并超过了内部硫转化过程中成岩有机硫的增加.YO沉积物在28 cm处δ~(34)S_(org)显著降低,主要是由于该层位硫酸盐异化还原强,有机质硫化形成的大量S_(diag)成为有机硫的主要成分,同位素质量平衡计算结果显示该层位S_(diag)占比高达95.4%;同时,28cm处较高的DOP指示沉积物黄铁矿的形成与有机质硫化同时发生,主要源自沉积物中高硫酸盐还原强度产生了足够多的硫化氢前体.本研究表明,有机硫组分的来源转化与有机质、活性铁紧密耦合,对区域湖泊有机质成岩埋藏及潜在的气候环境效应具有重要的指示意义.

太湖流域及湖区经过一系列综合治理之后,截至2015年,水华面积逐渐减少,治理效果初见成效.然而,2017年太湖出现了前所未有的大面积水华(1403 km2),其原因成为各方面关注的热点问题. 2011-2017年,在太湖贡湖湾和梅梁湾布置的6个采样点,每月2次分层采集水质和微囊藻密度数据、全太湖的营养盐和微囊藻密度数据、气象数据和水华面积数据,进行了水华面积偏大的原因分析.结果显示,2011-2017年期间,全太湖总氮(TN)的7年平均浓度为1.89 mg/L,总磷(TP)为0.076 mg/L,而2017年TN浓度为1.60 mg/L,TP浓度为0.083 mg/L,比7年平均TP浓度回升了9.0%.气温方面,2011-2017年7年平均气温为17.3℃,2017年比7年平均气温高出0.7℃.全太湖7年平均微囊藻密度为0.53×108cells/L,而2017年为1.18×108cells/L,比7年平均值高出1.21倍.在这样一个数据背景下,全太湖年均值和风速区间比例冗余分析表明TP的回升、气温的偏高与水华面积也表现出明显的正相关关系,且5-9月1～2 m/s弱风天数与水华面积呈显著正相关,而风速超过4 m/s则会显著造成水华的消失.综合以上数据及分析,2017年出现巨大面积水华是由于全湖TP浓度的上升和气温偏高使微囊藻密度增长,为微囊藻聚集形成水华提供了丰富的物质基础,而在微囊藻大量繁殖季节风力较弱,1～2 m/s左右风速易于使微囊藻聚集形成薄层大面积水华.

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.

柴达木盆地是我国和世界重要的钾盐产地,目前对地表浅层盐湖钾盐研究颇多,但对深部碎屑孔隙钾盐研究较少.本文以昆特依凹陷为例,总结柴达木盆地钾盐成矿的时空变化规律,通过对该区地质、水文、古环境及卤水储层特征等分析建立"双层钾盐"成矿模式:上层为赋存在Qp2-h盐湖相化学盐类晶体裂隙间的晶间卤水,下层是Qp1冲洪积相砂砾孔隙卤水.采用聚类分析、特征系数、介稳相图、piper三线图及氢氧同位素等数理、地球化学手段分析上、下层卤水离子含量,探讨"双层钾盐"模式成因和上、下层卤水的内在联系.研究认为,昆特依凹陷内"双层钾盐"赋存卤水均为陆相沉积环境中的盐岩溶滤水,其中上层晶间卤水更多表现为盐岩溶解,但也不乏溶滤作用,下层砂砾孔隙卤水则着重表现为石盐的溶解;上层晶间卤水表现出下层砂砾孔隙卤水深度演化的特征,下层砂砾孔隙卤水具有对深部古盐岩层及上层晶间层的继承性;昆特依凹陷周边的新近纪背斜构造区油田水在成因上也与"双层钾盐"卤水密切相关.

洪涝灾害是世界主要自然灾害之一，优化洪水预报方案对防洪决策至关重要，然而传统水文模型存在参数多、调参受人为因素影响，泛化能力弱等问题。针对上述问题，本文提出基于改进的鲸鱼优化算法和长短期记忆网络构建自动优化参数的WOA-LSTM模型，通过优化神经网络结构进一步增强该模型的稳定性和精确度，并且建立不同预见期下的洪水预报模型来分析讨论神经网络结构与预报期之间的关系。以横锦水库流域1986-1997年洪水资料为例，其中以流域7个雨量站点的降雨以及横锦站水文资料为输入，不同预见期下洪水过程作为输出，以1986-1993年作为模型的率定期，1994-1997年作为模型的检验期，研究结果表明:(1)以峰现时差、确定性系数、径流深误差和洪峰流量误差作为评价指标，相比较于LSTM模型和新安江模型对检验期的模拟结果表明WOA-LSTM模型拥有更高的精度、预报结果更稳定;(2)结合置换特征值和SHAP法分析模型特征值重要性，增强了神经网络模型的可解释性;(3)通过改变神经网络结构在一定程度避免由于预见期增加和数据关联性下降而导致的模型预报精度下降的问题，最终实验表明该模型在预见期1～6 h下都可以满足横锦水库的洪水预报要求，可以为当地的防洪决策提供依据。

根系功能性状体现了植物细根的生长状况及其对外部环境的适应性，然而根系功能性状响应环境变化的时间稳定性如何仍不清楚。苦草(Vallisneria natans)是水体沉水植被修复的先锋种类，细根在其种群重建初期起着重要作用。该研究设计了草垫、草垫+沙子、草垫+黄泥及草垫+底泥4种生长基质和100株/m~2以及200株/m~2两种种植密度并将其两两组合，以模拟自然生境不同的基质和密度情况，并在不同时期对苦草功能性状指标进行取样测定，通过重复测量二元方差分析研究基质和密度对根系功能指标的影响，并通过线性拟合模型探讨个体水平的生长表现(生物量分配、营养吸收、个体定植)与具体的根系功能性状之间的关系对环境变化的响应。结果表明:所有测量指标均受到基质条件的显著影响，部分根系功能性状指标如根冠比(RSR)、根干重、比根长(SRL)、根比表面积(SRA)、根组织密度(RTD)、根系锚定力和根体积受密度的影响显著。苦草生物量的分配主要受基质条件的影响，对营养的吸收、运输及根系固着能力受基质和密度的共同影响。线性拟合模型表明SRA、RTD、根直径、根表面积以及根体积在个体水平上能一定程度地预测RSR对环境变化的响应，且RTD的预测效果最好;根冠比、SRA、生根数、总根长、根表面积以及根体积在个体水平上能一定程度地预测SRL对环境变化的响应，其中生根数的预测效果最好; SRA、根直径、根表面积以及根体积在个体水平上能一定程度地预测根系锚定力对环境变化的响应，并且SRA的预测效果最好。但是基质和密度在不同时期对苦草根系功能性状的影响方向会发生改变，当用根系功能性状预测植物个体表现时，需要考虑种群重建所处的时期。

针对以往三峡水库气候效应数值模拟研究中,水库参数化方案简约及模拟时段未涉及成库以来高水位运行阶段等不足,在中尺度气象模式中,通过扩宽水体面积和抬升水位高度的方式对三峡水库引起的陆面参数变化进行描述,进而采用敏感性数值试验及统计分析等手段,评估了三峡水库成库以来高温干旱(2013年)和低温洪涝(2020年)年景下,关键气象要素对水库运行的响应特征。结果表明:两种典型年景下水库运行均会造成近地层气温降低(0.98～1.27℃)、相对湿度增加(3.9%～5.5%)和风速增大(0.43～0.68m/s),同时响应强度的日变化导致近地层气温和相对湿度的日较差减小、平均风速的日较差增大;尽管上述变量的变化幅度与该地区气候的自然变率相当,但水库运行对气温和相对湿度的影响范围基本限制于水库周边约2 km,垂直方向则大多低于200 m,对风速的影响范围可扩展至水库周边约12 km,垂直方向延伸至200 m左右,且响应强度均随水平距离和垂直高度的增加而显著减小。尽管数值试验放大了三峡水库的气候效应,但作为典型的河道型水库,三峡水库成库以来的不同气候年景下,水库运行产生的气候效应基本限制在近地层、局地范围内,未对区域气候产生明显影响。

吡虫啉是一种新烟碱类杀虫剂，环境中吡虫啉的残留会对水生生物产生潜在的慢性毒害作用，然而我国目前尚缺乏吡虫啉的淡水水生生物基准。为了构建吡虫啉的水质基准以及评估其对本土水生物种的生态风险，搜集筛选了吡虫啉对我国本土淡水水生生物的急慢性毒性数据，获得了来自5门14科的共21种急性毒性数据和来自5门11科的共15种慢性毒性数据。选取Log-normal和Log-logistic两种分布模型分别对毒性数据进行拟合以得到吡虫啉的物种敏感性分布。拟合优度检验结果表明Log-normal分布对急性和慢性数据均有更好的拟合效果。吡虫啉对我国本土水生物种的短期水质基准为6.95μg/L，长期水质基准为0.47μg/L，可作为保护我国水生生物的水质基准。采用风险商值法评估了吡虫啉在我国主要流域地表水的生态风险，结果显示研究区所包括流域地表水中78.95%的水体为低风险水体，15.79%的水体为中风险水体。本研究结论可为吡虫啉水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。

淡水湖库富营养化与蓝藻水华是全球性的突出水环境问题,尤其是滨岸带严重蓝藻水华堆积甚至造成了水体黑臭、威胁饮用水安全等严重危害,科学评估滨岸带蓝藻水华堆积风险、精准识别蓝藻水华易堆积区域是水环境管理与研究中亟待解决的关键科学问题.本研究以我国长江中下游的大型浅水富营养化湖泊巢湖为研究对象,依托流域水文与湖泊水动力模拟、遥感反演、GIS空间分析等技术,综合考虑藻类生物量、岸线形态、湖泊水动力、风速和风向等要素,创新构建了蓝藻水华堆积风险评估指标体系,量化评估了2018-2019年的巢湖滨岸带的蓝藻水华堆积风险,并将滨岸带蓝藻水华堆积风险等级划分为5级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),绘制了蓝藻水华滨岸带堆积风险的空间分布,识别了蓝藻水华的易堆积区域.评估结果表明:巢湖滨岸带蓝藻水华堆积的高风险区域呈连续片状分布于西巢湖西岸与西北岸,占巢湖沿岸区域的12.1%,是巢湖蓝藻水华应急处置管理的关键区域,评估结果与调研结论总体一致.研发的蓝藻水华堆积风险评估方法可应用于其他大型富营养化湖库,为蓝藻水华应急处置管理提供关键技术支撑.

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.

于2014年10-12月,采集厦门溪东水库浮游动物、浮游植物、浮游细菌与悬浮物样品,分析浮游动物群落与食物质量和食物浓度的关系,探讨桡足类营养级变化对浮游动物的影响.结果表明,空间上后生浮游动物群落结构在水库不同水层间的差异不显著;时间上桡足类在水华期和非水华期的差异不显著,枝角类和轮虫在水华期和非水华期的差异显著.桡足类群落组成受食物质量的影响较大,枝角类群落组成受食物浓度的影响较显著,轮虫群落组成受食物质量和食物浓度的共同影响.进一步分析表明,食物质量和食物浓度与水温显著相关,枝角类生物量受食物浓度的影响,桡足类生物量与轮虫生物量呈显著相关.为了探究桡足类与食物质量的关系,我们以优势种舌状叶镖水蚤(Phyllodiaptomus tunguidus)为对象分析化学计量特征,发现舌状叶镖水蚤体内的磷含量与水柱总磷平均浓度和水温呈显著正相关,其营养级变化范围为1.28～2.84,且营养级随着水温下降而显著增加.非水华期的食物磷含量增加可能是舌状叶镖水蚤丰度升高的原因之一,降温和种群繁殖的共同影响导致非水华期舌状叶镖水蚤体内磷含量逐渐下降,营养级增加.研究结果可为揭示浮游动物在富营养化内陆水体中的群落演变过程机制提供基础数据.

湿地植物群落结构及其动态变化特征是反映湿地生态系统健康状况的重要指标，对预测湿地生态系统演变方向和生态恢复至关重要。本文基于融合Landsat和MODIS数据获得的30 m、8 d分辨率的NDVI数据集，结合物候特征构建决策树分类方法，解译了2000 2020年鄱阳湖洪泛湿地植被空间分布格局，分析不同植物群落时空动态特征及转移变化过程。结果表明：遥感时空融合为鄱阳湖湿地植被精细化分类提供了良好的数据基础，基于物候特征的决策树分类方法将研究区解译为水体、泥滩、浮叶植物群落、蓼子草（Polygonum hydropiper）-虉草（Phalaris arundinacea）群落、苔草（Carex cinerascens）群落、芦荻（Phragmites australis-Triarrhena lutarioriparia）群落、蒌蒿（Artemisia selengensis）群落和林地8种景观，总体分类精度达89.36%。从全湖范围来看，湿地植被总面积虽有波动，但整体呈显著增加趋势，其中蓼子草-虉草群落的增加最为明显，而分布最广的苔草群落先增加后有微弱减小，次优势种的芦荻群落面积在300～500 km2之间波动；从不同区域的对比来看，苔草群落在北部和东部湖区的变化趋势较明显，而次优势种的分布存在空间差异，北部和东部湖区主要为蓼子草-虉草群落，南部湖区以芦荻群落为主。此外，在2000 2020年间，鄱阳湖湿地景观演变趋势呈现出从水体→泥滩→低滩地植被（苔草群落、蓼子草-虉草群落）到苔草群落与芦荻群落相互转化的过渡性特征，整体表现出高滩地的芦苇、南荻等植被向低滩地扩张，而低滩地的苔草、虉草、蓼子草等向湖心扩张的态势。

入出湖总磷负荷变化是影响太湖湖体磷收支平衡的关键因素.基于2012-2018年水质水量监测资料,计算全湖及各水资源分区河流入出湖总磷负荷,并以水量加权计算其总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法分析不同分区水污关系的变化规律;以月为时间尺度,利用Pearson相关系数,揭示入湖总磷负荷分别与入湖水量、入湖总磷浓度的相关关系;通过讨论分析,明确适用于太湖的入湖总磷平均浓度计算方法、总磷负荷影响因素及控制途径.研究结果表明:(1)水量加权法比算术平均法更加适用于太湖入湖总磷平均浓度的削减管理;环太湖河流入湖总磷浓度多年平均值为0.189 mg/L,明显高于出湖的0.079 mg/L,入湖总磷负荷多年平均值为2206.51 t,也高于出湖的873.73 t;2016年丰水年入、出湖及净入湖总磷负荷均最高,分别为2993.9、1341.1、1652.8 t.(2)湖西区河流入湖总磷浓度多年平均高于所有其他分区,其值为0.226 mg/L,浙西区、武澄锡虞区河流出湖总磷浓度多年平均分别为0.114和0.109 mg/L,均高于其他分区.不同水资源分区的水污关系呈现不同的年际变化规律,但除杭嘉湖区外,其他分区均未表现出入湖总磷得到有效控制的迹象.(3)湖西区和浙西区入湖总磷年负荷多年平均值分别为1748.71和278.61 t,两区各年入湖总磷负荷占总入湖负荷的比重位居前二,湖西区的都在67.88%以上;而浙西区在7%～19%之间变化;太浦河出湖总磷年负荷多年平均值为272.27 t,自2014年起其占出湖总磷年负荷的比重均在30%以上.(4)不同水资源分区月入湖总磷负荷均与入湖水量存在较好的相关关系,且除阳澄淀泖区外,其他分区月尺度入湖总磷负荷变化主要受入湖水量控制.(5)2016年丰水年湖西区入湖河流总磷浓度较高、入湖水量大的共同作用导致了其入湖总磷负荷的显著增加.研究成果可为太湖的磷外源负荷控制提供科学依据.

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站1961—2020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1) 1961—2020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4～5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55～56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改变。该研究可为进一步解析洞庭湖水文情势演变规律以及为长江中下游通江湖泊水资源合理利用和水生态环境保护提供参考依据和数据支撑。

河口是连接陆地-海洋的一个关键区域,具有重要的生态系统服务价值。然而,随着经济快速发展,河口接纳了越来越多来自于流域等地的营养物质,导致河口生态系统的富营养化潜力大大增加。本研究利用沿海富营养化潜力指数(index of coastal eutrophication potential,ICEP)量化河流输入对九龙江河口所产生的影响,特别是对富营养化指标的年度和季节性变化动态进行了分析。结果表明,九龙江河口区溶解性无机氮(DIN)和溶解性无机磷(DIP)浓度年均值均呈波动性增长,自1980s以来九龙江河口营养负荷发生了较显著变化,1980s—2006年期间DIN通量平均值为3.967×10~3 t/a,而2006—2020年期间增加到2.924×10~4 t/a,增长了637.14%,其中最高值达8.279×10~4 t/a。两个时期DIP通量平均值分别为1.131×10~2和2.282×10~2 t/a,增长了101.87%,其中最高值达6.128×10~2 t/a。河流的营养通量和营养结构均发生了明显变化。2006年以后,超过90%的年份N-ICEP处于正值区间,而P-ICEP均处于负值。在季节变化上,河口生态系统的富营养化风险冬季低,夏季高。河口叶绿素a浓度与N-ICEP、P-ICEP均呈显著正相关,河口的硅藻丰度与N-ICEP和P-ICEP呈负相关关系,但P-ICEP对叶绿素a浓度的贡献高于N-ICEP,表明河口生态系统初级生产力总体上受到磷限制,但具有季节性差异,其中夏、秋季受P、Si共同限制。在应对处理富营养化问题时需要考虑季节因素,ICEP直接反映了N、P、Si比例平衡状态和生态效应,在未来可持续管理目标下,可以考虑将该指数作为生态目标纳入河口和流域的管理决策中。

磷是太湖富营养化的关键性指标,为了解太湖总磷内、外源变化趋势及特征,从总磷污染负荷动态平衡角度分析太湖总磷主要来源与总磷浓度高位波动的原因,本研究基于2007年以来长时序水量水质监测资料和调查数据,开展了太湖进出各途径的总磷负荷质量平衡估算及分析。结果表明,2007—2020年入湖河道输入总磷负荷为1835～2799 t,占太湖总磷负荷的55%～73%,是外源输入最主要的途径;大气干湿沉降输入353～1380 t,占太湖总磷负荷量的12%～38%,是太湖总磷外源输入的第二大途径;太湖水体中总磷负荷量约占8%～15%。出湖河道输出总磷负荷量为516～906 t,占太湖总磷负荷量的13%～30%;水生动植物捕捞总磷负荷量为115～312 t,占太湖总磷负荷量的4%～12%,水厂输出占2%～3%左右;约41%～74%的总磷负荷量滞留于太湖湖体中,成为影响太湖总磷浓度的重要内源。同时,太湖地区气温升高、太湖水体流动速度加快一定程度上又加速了内源污染释放,使其成为总磷改善的限制性因素。

千岛湖(新安江水库)是我国大水面生态渔业发展的典型湖库,其渔业主要以鲢、鳙等滤食性鱼类增殖为主,对鱼食性鱼类资源的研究和关注相对匮乏。而鱼食性鱼类是水生食物网的顶级捕食者,对维持水生态系统结构和功能具有重要作用。近年来,受过度捕捞、生境退化等影响,千岛湖鱼食性鱼类资源下降明显。鉴于此,2021年3月—2022年12月,逐月在千岛湖收集4种同域共存的鱼食性鱼类样品1032尾,包括翘嘴鲌(Culter alburnus)、蒙古鲌(Culter mongolicus)、大眼鳜(Siniperca knerii)和斑鳜(Siniperca scherzeri),系统研究并比较了4种鱼食性鱼类年龄、生长、繁殖等生活史策略的分化特征。结果表明,千岛湖4种鱼食性鱼类优势年龄组均未超过3龄,说明其种群呈现低龄化现象。生长式型上,翘嘴鲌和蒙古鲌属正异速生长,而大眼鳜和斑鳜属负异速生长,说明4种鱼食性鱼类具有不同的生长策略。条件系数(CF)的变化趋势与繁殖活动密切相关,其中大眼鳜的条件系数最高(1.92%±0.03%),其次为斑鳜(1.72%±0.02%)和蒙古鲌(1.14%±0.01%),翘嘴鲌的条件系数最低(0.97%±0.03%)。繁殖时间上,斑鳜最早进入繁殖期(3月),其次为大眼鳜(4月)、蒙古鲌(5月),翘嘴鲌最晚(6月)。大眼鳜和斑鳜均出现了2次繁殖高峰(5月和7月),翘嘴鲌的繁殖高峰相对持久(6—7月),蒙古鲌繁殖高峰则最为集中(7月)。繁殖力上,翘嘴鲌((254±16)粒/g)和蒙古鲌((192±10)粒/g)的相对繁殖力较高,显著高于大眼鳜((88±19)粒/g)和斑鳜((88±10)粒/g)。翘嘴鲌和蒙古鲌卵径为单峰分布,推测为单批次产卵类型;而大眼鳜和斑鳜卵径为双峰分布,推测为多批次产卵类型。综上,千岛湖4种鱼食性鱼类在生长速率、生长式型、条件系数等生长策略以及性比、繁殖力、繁殖时间、繁殖方式等繁殖策略均出现了分化,支撑其实现了同域共存。研究结果对进一步理解鱼类同域共存机制,保护、恢复和科学利用千岛湖鱼食性鱼类资源,优化和完善鱼类群落结构具有重要意义。

生物多样性的形成与维持(即群落构建)一直是生态学研究的重要论题。有关亚热带季风区大型河流生物多样性格局及维持机制的认识仍十分有限。以汉江上游(南水北调中线水源地)为研究区域,以大型无脊椎动物为研究对象,系统开展群落多样性时空格局及其维持机制的研究。于2015—2017年间共采集到大型无脊椎动物333个分类单元,隶属6门10纲25目110科279属,包括水生昆虫278种(83.5%),环节动物门25种(7.5%),软体动物门19种(5.7%),软甲纲7种以及其它动物4种。物种多样性在时间和空间尺度上差异显著:时间上,春季物种数最多(227种),夏季(140种)、秋季(141种)和冬季(144种)较少;空间上,自然河流金水河物种数最多(179种),而金钱河(163种)、月河(149种)、淇河(140种)和泗河(112种)等人类干扰河流相对较少。db-RDA分析表明,尽管不同季节所筛选出的关键因子有所差异,但环境因子和空间因子均显著影响着大型无脊椎动物的群落结构。变差分解分析显示,环境过滤是流域内大型无脊椎动物群落多样性维持的主导因素,而空间过程(扩散限制)则起着次要的作用。本研究对南水北调中线水源地河流生态环境及水生生物多样性的评估和保护具有重要意义。

针对降雨输入不确定性对实时洪水预报影响的问题,本文采用不考虑未来预报降雨、考虑未来预报降雨、考虑预报降雨的降雨量误差和降雨时间误差4种方法,以陕西省两个半湿润流域(陈河流域和大河坝流域)为研究区域,分析不同预见期和不同降雨输入情况下洪水预报的精度.研究表明:相对于不考虑未来降雨情况,考虑未来降雨后在预报预见期较长时对预报结果精度提升较大,在预见期较短时对预报结果精度提升不显著;暴雨中心位置不同对预报精度影响也不同,当暴雨中心位于流域下游时降雨量误差对流量预报误差影响更大;降雨量误差主要影响洪量相对误差和洪峰相对误差,且这种影响是线性的,对确定性系数的影响是非线性的二次函数,降雨时间误差主要影响峰现时间误差.

洪泛湿地是位于水生系统和陆生系统之间的过渡带，在河流和陆地之间的水文生态方面起着纽带作用，受气候变化和人类活动的叠加影响，其水文过程改变很大程度上影响了湿地生态系统循环、结构和功能的稳定。本文以鄱阳湖洪泛区湿地为研究区，应用湖泊水动力和洪泛区地下水数值模型，评估鄱阳湖拟建水利枢纽工程对洪泛区地下水系统的影响。模拟结果表明，拟建水利枢纽工程将会遵循调度方案使得湖泊水位明显提高，但同时导致洪泛区地下水位的整体抬升，且东部主湖区附近的地下水位受到的影响（约1～3 m）要明显强于洪泛区其它区域（约小于1 m）。地下水位的变化同时导致不同典型时期洪泛区地下水流速的减小及地下水流向的改变，表现为枢纽建设后地下水流向的逆转和流速基本小于0.1 m/d。鄱阳湖涨水-丰水期总体为湖水补给洪泛区地下水模式，枯水-退水期主要为地下水补给湖水模式，但水利枢纽可能导致洪泛区地下水系统水均衡状态发生转变，影响了地下水系统的补给和排泄状态，最终形成了长期稳定的湖泊补给地下水的作用模式。从地下水-生态系统响应变化的角度分析，拟建水利枢纽建设引起的地下水位上升，可能会给湿地生物地球化学元素的迁移转化、植被群落的演变与退化等带来潜在风险。本文研究结果可为枢纽建设背景下的湿地水资源评价、生态系统修复与保护等提供科学依据。

周期性水文节律是影响洪泛湖泊洲滩湿地植物群落物种组成与生物多样性的重要驱动力。本研究以鄱阳湖中低滩典型植物群落为研究对象，通过实地样方调查与统计方法分析植物群落的生物多样性格局及其关键环境因子。结果表明：鄱阳湖中低滩代表性群落分别是灰化薹草群落和虉草群落；植物群落的Shannon-Wiener多样性指数均值为1.5,Pielou均匀度指数均值为0.55，生物多样性与物种均匀度偏低。虉草群落的均匀度、多样性指数高于灰化薹草群落，但二者物种丰富度差异不明显。土壤铵态氮、总磷及土壤含水量和高程是影响植物群落结构与生物多样性的关键因子，其中灰化薹草的物种多样性与土壤铵态氮高度相关，而虉草的均匀度则与土壤总磷关系更密切。此外，鄱阳湖中低滩环境下，灰化薹草群落的均匀度随土壤总磷含量的升高呈现U型响应曲线，虉草则是倒U型，这表明，鄱阳湖中低滩环境下，灰化薹草群落和虉草群落生物多样性对单个、同一的环境因子存在不同的适应机制。

溶解性有机质(DOM)在流域水环境中广泛存在,参与各种生物地球化学循环过程。快速的城镇化过程和人类活动显著改变了流域水体DOM含量和特性,从分子层面上解析DOM在流域尺度上的时空分异特征对流域水质管控具有重要的理论和应用价值。以长三角地区樟溪流域为研究对象,依据土地利用和人类活动强度布设采样点,于2022年7月采集水样。结果表明,樟溪流域水体溶解性有机物主要的分子式元素组成为CHO、CHON、CHOS,其中木质素/富羧酸脂环分子类有机物相对占比最高。在子流域空间分布上,人类活动强的子流域CHON、CHONS类型化合物含量更高。选取采样点距城镇距离、距源头距离以及土地利用类型所占采样点缓冲区的比例来表征人类活动的影响。结果表明,流域内DOM杂原子受人类活动强度影响,距源头的距离与水体DOM分子中氮原子的强度加权平均值(N_(wa))和CHON化合物百分呈显著正相关,与碳、氢原子和荷质比的强度加权平均值(C_(wa)、H_(wa)、m/z_(wa))呈显著负相关。CHON分子的相对丰度与林地面积比例呈显著负相关,与农业用地比例呈显著正相关。比较具有典型土地利用类型的水体DOM:典型农田、城镇土地利用类型DOM含有更多独特的CHON分子式,农田DOM在木质素/富羧酸脂环分子区域出现CHON分子式的富集,城镇DOM在脂肪类和木质素/富羧酸脂环分子区域均出现了CHON分子式富集。研究表明在城郊流域中,人类活动显著改变了水体DOM的分子特征,增加了分子多样性,促进了特定分子式的富集。

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.

湖沼学是研究内陆水体的多学科交叉综合性科学,自从Forel F.A.于1892年首次对湖沼学做出定义以来已有近130年历史.湖沼学的主要分支学科包括地质湖沼学(包括古湖沼学)、物理湖沼学、化学(生物地球化学)湖沼学和生物湖沼学.湖沼学的关键自然属性是通过跨学科的整合,从水生态系统水平综合分析相关过程与机理,并对生态系统变化进行预测.因此,湖泊学也是支撑水资源与生态系统保护、管理与修复的核心科学.然而,目前我国湖沼学发展面临分支学科发展不平衡、研究碎片化等问题,而人类活动加剧和气候变化对内陆水体生态系统的影响及管理对策是湖沼学研究面临的挑战与机遇.我国湖沼学研究亟需围绕人类活动、气候变化的影响,重点开展以下几个方面的工作:1)水动力与水文地貌特征变化及其环境生态效应; 2)营养盐和有机质生物地球化学循环及其环境生态效应; 3)食物网结构与功能; 4)外来入侵物种的影响与控制对策; 5)与水环境有关的传染病防治; 6)地表水生态评价; 7)生态系统演变机理与退化生态系统修复等.