摘要:当今在气候变化和人类活动等多重压力影响下,作为地表过程重要组成部分的湖泊生态系统正遭受着巨大威胁,其服务功能急剧退化.如何客观地评价湖泊生态系统服务的现状,并科学地预测其发展趋势,是当前亟待解决的问题.开展长期生态系统服务变化过程与机理的分析,有助于未来生态系统服务变化趋势的预测.然而,现有的观测数据往往时间较短(通常小于50年).连续的湖泊沉积记录为研究生态系统服务变化的长期过程提供了可能.本文结合前人研究成果,列举了可反映湖泊生态系统服务变化的一些古湖沼学指标,依据这些指标相对明确的生态和环境指示意义,将其与各项服务关联起来.最后,结合巢湖实例分析来说明这些指标在评估湖泊生态系统服务方面的具体应用,研究表明当今巢湖生态系统服务供应能力的持续增加是以调节服务的丧失为代价的.尽管目前的研究尚处于起步阶段,但古湖沼学手段无疑为今后湖泊生态系统服务历史状况的评估提供了途径,为古湖沼学的应用提供了一种新的思路,并为今后生态系统的保护和可持续利用提供重要的决策依据.

摘要:以长江中下游湖泊为对象,研究了水位波动对湖滨带底质环境的影响.结果表明,底质环境参数沿高程梯度变化明显.底质含水率沿高程梯度增加而减小,pH值沿高程梯度变化不大,有机质、总氮和总磷沿高程梯度呈先增大后减小的趋势.底质环境参数的季节变化也较大.分析表明,水位波动幅度、淹没深度、高水位持续时间等对湖滨带底质环境有较大影响.在中等波动幅度下,底质参数沿高程的变异系数最大,表明此时湖滨带底质异质性较高.夏季湖滨带淹没时间越长、淹没深度越大,底质养分流失越快.高水位持续时间越长,底质pH值变化就越大、营养盐流失越快.本研究结果可为湖滨带生态修复及管理提供依据.

摘要:水体富营养化导致水生植被衰退、蓝藻水华暴发、水质恶化和水生生态系统崩溃.恢复水生植被被认为是改善受损水体水质和提高其生态系统稳定性的重要手段.本研究通过构建大型围隔,根据水生植物的耐污程度及其对水质和底质等条件的需求,选取几种适宜的水生植物在围隔内进行移栽与群落构建,并以不移栽水生植物的围隔和围隔外水体作为对照.实验期间(2011年4月至2012年6月),围隔内移栽的几种水生植物全部存活,并建立了相对稳定的群落.同时还跟踪监测了3个处理组的水质情况,结果显示,移栽水生植物的围隔内水质明显优于围隔外,与未移栽水生植物围隔相比,也有很大程度的改善,其中移栽水生植物围隔内水体的总氮、铵态氮、总磷、水下消光系数相比于围隔外水体分别低30.55%、44.09%、36.04%和42.13%,相比于未移栽水生植物围隔内水体分别低5.96%、13.40%、6.70%和7.60%,透明度分别比围隔外水体和未移栽水生植物围隔水体高74.59%和8.70%,浮游植物生物量也大大低于围隔外,而浮游动物生物量却明显高于后者.此外,实验后移栽水生植物围隔内沉积物氮、磷含量及其间隙水总氮、总磷、铵态氮浓度明显低于围隔外和未移栽水生植物围隔.研究表明,在富营养化浅水湖泊中通过建立围隔进行合理的群落配置,进而逐步恢复水生植物是完全可行的,而水生植物恢复后加强对其管理和维护至关重要.

摘要:采用原位观测平台,研究分析了太湖竺山湾风速、湖流流速、波高以及藻类水平漂移特征及其影响因素,结果表明日间藻类水平漂移速率呈锯齿式交替特征,日内藻类水平漂移速率变化幅度大;藻类水平漂移速率与风速之间呈显著线性正相关;当0.02 m < 有效波高 < 0.1 m时,藻类水平漂移速率与有效波高呈显著线性负相关,当有效波高 > 0.1 m时,波浪会显著改变藻类运动方式,破坏藻类表层聚集形态;湖流对藻类水平漂移速率无显著性影响;藻类水平漂移方向受湖流流向和风向的共同作用;藻类水平漂移速率与风速、波高、湖流流速间关系可用多元线性方程表达,且拟合度良好,可为藻类水华预测模型构建提供依据.

摘要:以巢湖湖底有机碎屑为研究对象,基于对有机碎屑中总有机碳的测定,研究了利用好氧强化降解湖底有机碎屑.研究了有机碎屑的可生化性及好氧强化降解湖底有机碎屑的效果,并讨论了有机碎屑的浓度及曝气量对其降解效果的影响.结果说明,处理的有机碎屑具有较好的可生化性,在反应30 h左右,降解达到了平衡,总去除率达到了50.69%,降解速率常数K₂₅为0.19 h^-1.有机碎屑的浓度以及曝气量对降解效果具有一定的影响.强化好氧法与传统的对底泥处理的方法相比具有更快、更好的效果,为预防及治理水体黑臭现象提供了新的途径.

摘要:2008年夏季,香溪河库湾自三峡水库建库以来第1次暴发蓝藻水华,水华波及整个库湾,持续时间达1个月之余.为了解这次水华暴发特性及发生原因,本文对蓝藻水华的发生发展过程进行了跟踪调查,6-7月水华发生期间每周采样1次.调查表明本次蓝藻水华的优势种为鱼腥藻(Anabaena sp.)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)等,细胞密度高达3.82×10⁸ cells/L,蓝藻相对密度达到90%以上.本文将2008年5-7月与2007年同期理化指标比较发现,2007年5月的N:P为18.6,而2008年5月的N:P较低,为6.2,据文献报道N:P < 8有利于微囊藻的复苏,因此2008年水华前期的低N:P利于微囊藻的复苏,为微囊藻在适宜条件下的大量增殖提供了种源基础.方差分析表明,2008年5-7月各采样点真光层深度显著高于2007年同期,使得底泥中的微囊藻获得一定强度的光照而复苏,这可能是2008年蓝藻水华在香溪河库湾暴发的原因之一.综上所述,在具备充足的营养盐基础、较强的水体稳定性以及较高水温的前提下,香溪河库湾水华发生前期较低的N:P以及较高强度的光照可能是微囊藻复苏的诱导因子,为蓝藻水华暴发提供了种源基础.

摘要:微囊藻(Microcystis)是最常见的淡水水华蓝藻,它们对磷营养盐的竞争力是其成为优势种的最主要影响因素.本文以太湖水华中的3种优势微囊藻(Microcystis flos-aquae,Microcystis wesenbergii和Microcystis aeruginosa)为材料,比较研究了它们对正磷酸盐(K₂HPO₄)、三聚磷酸盐(Na₅P₃O₁₀)、小分子溶解态有机磷(葡萄糖-6-磷酸,G-6-P)和大分子溶解态有机磷(卵磷脂)的吸收和利用能力.结果发现,3种微囊藻对4种磷形态有明显的嗜好.当磷浓度为0.2 mg/L时,M. flosaquae只在正磷酸盐下生长最快,M. wesenbergii在三聚磷酸盐和大、小分子有机磷下生长最快,M. aeruginosa在所有磷形态下生长都最慢.而当磷浓度为2.0 mg/L时,M. flos-aquae在所有形态磷下生长都最快.在2种磷浓度下M. wesenbergii都表现出最高的溶解态无机磷比例和光合活性F_v/F_m.以上结果说明,3种藻在磷形态利用方面存在明显的互补性差异,即低磷浓度下M. wesenbergii适宜利用的磷形态更多,高磷浓度下M. flos-aquae适宜利用的磷形态更多,而不论磷浓度高低,M. aeruginosa对4种形态磷的适应性最差.由此可知,可利用磷形态的丰富性只是部分优势微囊藻的竞争策略.

摘要:为研究底泥生态疏浚对太湖东部不同类型湖区水生生态系统的影响,2012年8月于东太湖养殖湖区和胥口湾草型湖区采集沉积物和生物样品,分析疏浚对底泥污染控制、水质改善以及各生物群落结构的影响.结果表明,底泥疏浚能有效去除表层沉积物中的营养物质,降低底泥重金属含量及其潜在生态风险,但底泥疏浚对不同类型湖区水质和生物群落结构的影响存在明显差别.在富营养化较严重的东太湖养殖湖区,底泥疏浚达到了一定的改善水质的效果,浮游植物密度、生物量均不同程度降低,且群落中蓝藻所占比例下降;水生植物和底栖动物群落也在较短时间内得到恢复;胥口湾草型湖区的底泥疏浚则破坏了原先良好的水生植物群落,造成湖区整体水质下降,各主要生物类群的恢复相对缓慢.

摘要:基于EFDC模型构建了深圳水库三维水动力和富营养化定量模拟模型.分别用2009年和2010 2011年流量、水位和水质等观测数据对模型进行了校正和验证,准确地反映了深圳水库的水动力和水质变化过程.在此基础上,假定支流污染截排、水库调度和降低东江引水污染负荷3种情景进行深圳水库富营养化数值模拟,3种情景下库中Chl.a峰值浓度分别降低1.0%、16.4%和46.3%,平均浓度分别降低1.3%、29.8%和29.9%.深圳水库具有良好的交换能力,尚未出现水华暴发,但入库营养盐负荷高,存在较大的富营养化风险;在目前沙湾河污水已经截排的基础上再实施支流污染控制,对水质改善和藻类控制作用已不明显;水库调度和削减东江引水污染负荷对深圳水库水质和富营养化改善明显,能够有效降低水华发生的风险.

摘要:采用七步连续提取法,探讨了东湖子湖(郭郑湖、庙湖)及南湖柱状沉积物中的水环境特征、不同赋存形态磷的垂向分布特征及所占的百分比,并分析了各形态磷之间的相关性.结果表明:通过分析采样点水环境特征,发现郭郑湖和南湖间隙水中总磷含量均高于上覆水体,并有较强的释放趋势;而庙湖间隙水中总磷含量小于上覆水,有较大的沉积趋势.通过分析不同赋存形态磷的垂向分布特征,发现可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷这几种生物活性磷含量随着深度的增加逐渐减少,并且15 cm以下含量变化不大;而闭蓄态磷、碎屑磷和自生钙磷这几种相对惰性的磷含量随着深度的增加变化趋势不明显.从不同形态磷的百分含量的变化幅度发现,南湖的变化范围最大,郭郑湖其次,庙湖的变化范围最小.各形态磷相关分析表明,郭郑湖总磷的增加主要来自于无机磷,其次来自于有机磷;庙湖总磷的增加主要来自于无机磷中的生物有效磷,有机磷对其贡献并不大;南湖无机磷和有机磷与总磷的关系都非常密切.

摘要:通过加标回收和野外水样测定,对用于淡水可溶性硅测定的4种比色法进行比较,同时研究了实验过程中玻璃容器对4种方法测定结果的影响以及磷酸根离子对显色的干扰.结果表明:1,2,4氨基萘酚磺酸还原硅钼蓝法的灵敏度和准确性高,适合常规水样中可溶性硅的测定,最适检测浓度范围为0.05~20 mg/L;米吐尔还原硅钼蓝法和抗坏血酸还原硅钼蓝法灵敏度高但准确性低;硅钼黄法操作简单但灵敏度低.测定过程所使用的玻璃容器对4种方法的测定结果没有影响,磷酸根离子的干扰能被消除.

摘要:为将捞取的微囊藻水华资源化,用作重金属生物吸附剂,本文研究了在不同金属离子浓度和不同pH条件下微囊藻水华对重金属Cu²⁺、Cd²⁺和Ni²⁺的吸附效果.研究结果显示,重金属离子浓度分别为20.00、60.00、100.00和140.00μg/ml时,150 mg干重微囊藻水华对Cu²⁺的去除率分别为67.79%、37.47%、35.93%和34.70%,对Cd²⁺的去除率分别为73.31%、65.87%、60.09%和42.37%,对Ni²⁺的去除率分别为47.89%、31.87%、28.46%和21.61%.在较低的重金属浓度(20.00μg/ml)下,微囊藻对3种重金属的去除率最高.但从单位微囊藻生物量吸附重金属量来看,金属离子初始浓度越高,吸附重金属的总量越高;在相同金属浓度下,微囊藻水华对3种金属的吸附效率:Cd²⁺ > Cu²⁺ > Ni²⁺.微囊藻吸附Cu²⁺的最适pH为5.0,Cd²⁺和Ni²⁺均为6.0,20.00μg/ml浓度时去除率分别达到了71.90%、85.67%和55.43%.微囊藻裂解释放的可溶性物质对重金属吸附影响不大.研究结果显示微囊藻水华可作为重金属吸附剂有效地运用于重金属污水处理.

摘要:以组织培养的菹草无菌苗为实验材料,研究了外源Ca(NO₃)₂的添加对汞(Hg)胁迫下菹草体内Hg积累、矿质元素、光合色素、活性氧、丙二醛(MDA)、维生素C(V_C)、维生素E(V_E)、谷胱甘肽(GSH)以及多胺(PAs)代谢产生的影响效应机制.结果表明:(1)Hg胁迫下,菹草体内Hg大量积累,达165.79μg/g(FW),并伴随矿质元素P、K、Fe、Mg和Na含量的明显降低.外源Ca(NO₃)₂的添加很大程度上可抑制菹草体内Hg积累,使其降至110.15μg/g(FW),并减轻Hg胁迫所造成的元素失衡;(2)Hg胁迫使菹草体内光合色素含量及叶绿素a/b值大幅降低,并诱导积累大量超氧阴离子、过氧化氢及MDA,同时V_C、V_E和GSH含量显著提升.外源Ca(NO₃)₂的添加则减缓了菹草体内光合色素的分解,降低活性氧水平,减轻了膜脂过氧化程度,更使V_C、V_E及GSH含量在一定程度上恢复到正常水平;(3)Hg胁迫下,伴随着多胺氧化酶、二胺氧化酶和精氨酸脱羧酶活性的显著提升以及鸟氨酸脱羧酶活性的降低,导致菹草体内腐胺(Put)、精胺(Spm)含量明显降低,亚精胺(Spd)含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值轻微增加.而外源Ca(NO₃)₂添加后,菹草通过调节体内PAs代谢酶活性,改变了Hg胁迫下PAs含量变化,主要表现为Put、Spm含量回升显著,游离态(Spd+Spm)/Put比值进一步升高.综上所述,外源Ca的添加可抑制Hg的吸收并参与调节多胺代谢,通过内源多胺含量的改变抑制了植物体内活性氧的积累、膜脂过氧化、光合色素及抗氧化物质的分解,增强菹草无菌苗对重金属Hg的耐受力,对减轻植物Hg胁迫有重要作用.

摘要:以铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及梅尼小环藻为研究对象,分析了春季藻类演替期间主要门类藻对温度波动的响应,实验在恒温(20℃)和昼夜波动(20±5℃)2种温度模式下测定了3种藻的生长和不同形态多糖含量的变化.结果表明,蛋白核小球藻的生长曲线在不同处理条件下没有显著性差异,铜绿微囊藻和梅尼小环藻的生长曲线在波动温度组显著低于恒定温度组,而且温度波动对梅尼小环藻的生长抑制明显强于铜绿微囊藻.随着实验的进行,3种藻在2个温度处理组中的生长速率逐渐趋近,无显著差异,但是在实验中段3种藻的生长速率对2个温度处理的响应差异显著,其中温度波动对蛋白核小球藻的生长速率起到了显著的抑制作用,对梅尼小环藻起到短暂的显著抑制作用,而对铜绿微囊藻的生长速率无显著性影响,表明铜绿微囊藻对短期(3~6 d)的温度波动表现出较强的适应能力.铜绿微囊藻的游离多糖含量在温度波动条件下显著增加,而固着多糖和总多糖的含量显著减少;蛋白核小球藻和梅尼小环藻多糖的含量没有显著性变化,表明温度波动可能不利于铜绿微囊藻固着多糖的积累.因此,相对短期的温度波动有利于铜绿微囊藻生长优势的确立与维持,而相对长期的温度波动可能会通过影响铜绿微囊藻固着多糖的积累而影响其生长优势的维持.

摘要:以从南亚热带水库中分离的拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii N8)为材料,研究了不同温度(12、16、20、24、28、32℃)、光照强度(6.6、12.4、21.5、30.7、62.9、106.4μmol/(m²·s))和硝态氮浓度(0.5、1、2、4、8、16、32、64、128 mg/L)下拟柱孢藻的生长特性.结果表明:在实验设置的温度范围(16~32℃)内拟柱孢藻能够正常生长;最适温度范围为24~28℃,在28℃条件下,具有最大比生长速率,为0.189 d^-1;当温度为12℃时,拟柱孢藻叶绿素a浓度一直降低,显著低于其他温度组(16~32℃).在6.6~106.4μmol/(m²·s)光照强度范围内,拟柱孢藻均呈指数增长趋势,最适光照强度为30.7μmol/(m²·s),其比生长速率达到最大值,为0.156 d^-1;高光照强度(62.9~106.4μmol/(m²·s))下拟柱孢藻的比生长速率显著大于低光照强度(6.6~12.4μmol/(m²·s))处理组.拟柱孢藻开始指数增长的最低硝态氮浓度为4 mg/L;硝态氮浓度为8 mg/L时,拟柱孢藻达到最大比生长速率(0.155 d^-1);当硝态氮浓度高于16 mg/L时比生长速率增加不显著.高硝态氮浓度组(16~128 mg/L)拟柱孢藻的叶绿素a浓度和比生长速率显著高于低硝态氮浓度组(0.5~2 mg/L).研究结果说明拟柱孢藻对温度、光照和氮源均有较宽的生态位,有利于在较大空间尺度上进行扩散.

摘要:利用2012年1-12月在新安江水库(千岛湖)6个点位的每月一次的水温及其他环境因子的周年观测资料,分析了水库水温逐月变化、季节变化、垂直分布及温跃层的形成与变化,探讨了温跃层特征量(温跃层深度、厚度、强度)与表层水温、水体透明度的关系.新安江水库表层和中层水温与气温存在显著的线性相关,又以表层水温线性关系最好,而下层水温与气温没有显著相关性,说明下层水温受气温的影响很小,全年处于相对恒温状态.水库表层和中层水温逐月变化明显,呈现夏季最高、春秋季次之、冬季最低的变化趋势,其中中层水温最高值出现的季节较表层水温明显后延,下层水温没有明显的逐月变化和季节变化.水温垂直分布显示,4个季节均存在不同程度的温跃层和温度分层现象,其中水深最深的大坝前水温分层最明显.小金山、三潭岛和大坝前3个典型点位从春季的4月份到冬季的2月份温跃层深度由1.61±0.47 m逐渐增加至39.37±5.35 m,而温跃层厚度和强度则在夏季最高、冬季最低,温跃层随着季节的变化呈现增强稳定减弱消失的周期变化.温跃层深度与水体透明度存在显著正相关,与表层水温存在显著负相关,并基于透明度和表层水温建立温跃层深度的多元线性回归模型.

摘要:利用Landsat系列卫星的MSS、TM和ETM+遥感数据,计算了研究区的归一化植被指数(NDVI),并以此为湿地植被活动的指标,研究1973 2011年间该湿地植被变化特征及年内季节变化特征,揭示植被活动在年内和年际变化的控制因子以及湿地植被对于气候变化、人类活动和极端干旱事件的响应特征.结果表明:(1)近40年来南四湖湿地植被各个季节的变化特征不尽相同.春季NDVI呈现先降低后增加的特征,主要先后受到研究区围垦、渔业养殖等人为活动和气候变化(增温)的影响;夏季和冬季的NDVI呈现显著降低趋势,主要受到围垦、渔业养殖等人类活动的影响;秋季NDVI的变化不显著.(2)年内季节变化方面,湿地植被面积和NDVI都呈现单峰的变化特征,从春季开始增加,在夏季末(全年的第202和205 d)达到最大值,然后开始下降,到冬季降至最低.植被的年内季节变化特征主要受到月均温度的控制.(3)干旱在一定程度上不是湖泊湿地NDVI增加的限制因子.干旱导致湖泊水位下降,滨湖滩地及湖底露出,可能会促进湿地植被生长和植被面积的扩大,使得湿地NDVI增加.

摘要:末次冰期以来陆地植被中C₃/C₄植物相对丰度变化及其驱动因素是当前古生态古气候研究中的重要内容.本文利用雷州半岛北部下录和屋山两处泥炭沉积有机碳同位素组成(δ¹³C_org)重建了该区域末次冰期以来C₃/C₄植物相对丰度演化历史,并探讨了其可能的驱动因素.结果表明,在MIS-3阶段初期,屋山地区的植被以C₃和C₄混合植被为主,在此后的MIS-3阶段绝大部分时期,下录和屋山地区的植被主要为C₃植被,在个别时段C₄植物也曾一度有所扩张;在MIS-2阶段,下录地区C₃植物含量显著降低,区域植被以C₄植物为主;在全新世初期,下录地区的C₃植物含量呈现出增加趋势,气候环境变得有利于C₃植物生长.对比研究表明,由于在末次冰期乃至冰期最盛期阶段,雷州半岛地区的气温下降幅度可能仅在5~8℃左右,温度足以满足C₃/C₄植物的生长需要,从而使得受东亚夏季风强度直接影响的降水增多或减少成为控制本区域C₃/C₄植物相对丰度变化的主导因素.此外,大气CO₂浓度可能对该地区C₃/C₄植物相对丰度变化也具有一定的影响.

摘要:石梁河水库是江苏省最大的人工湖泊.开展水库沉积速率研究,对认识水库环境变化具有重要意义.本文对石梁河水库沉积物岩芯粒度组成特征进行了分析,表明沉积物以黏土质粉砂和粉砂质黏土为主,从底部向上呈明显的变细趋势,并记录了1970年的强降雨事件.采用¹³⁷Cs同位素测年分析,得到1963年和1986年两个时标.通过石梁河水库的沉积年代序列,推算出平均沉积速率:1963 1970年为10.85 cm/a,1970 1986年为3.81 cm/a,1986 2005年为1.32 cm/a.对比粒度沉积特征和流域降水记录,粗颗粒物质和降雨量的变化趋势基本相同,沉积物粒度组成特点直接反映了沉积时的降水、水动力搬运强度等信息.在河川来水来沙、坝前水位变化和地形等条件下,石梁河水库表现为三角洲淤积,且沉积速率逐渐变缓,符合水库淤积的一般规律.此外,石梁河水库上游建设的众多大型水库,拦截了大量泥沙,也使得沉积速率呈现减小趋势.

摘要:水网藻水华在国外出现较多,在国内鲜有报道.2013年5月对鄱阳湖进行采样时首次发现水网藻水华;结合现场观测及遥感影像确定其分布范围为老爷庙至落星墩水域,分布面积约为26 hm²,推测水网藻可能是由上游稻田等静止水体迁移至鄱阳湖,在相对静水区进行聚集生长,加上合适的理化条件(温度及营养盐),从而形成水华.在此基础上,本文进一步分析了水网藻水华对鄱阳湖水生态环境可能产生的影响.