2017, 29(6):1279-1299. DOI: 10.18307/2017.0601
摘要:长江是我国第一大河流,全长达6300 km.长江是一条生命之河,它的活力来自于干流、支流、湖泊和湿地的血脉沟通形成的独特生命系统.长江流域是世界生物多样性的热点区域,分布有鱼类400余种,其中纯淡水鱼类350种左右,特有鱼类多达156种.长江中下游是东亚季风气候下形成的洪泛平原区域,湖泊星罗棋布,并与江河相连,生活有珍稀水生哺乳动物——白鱀豚和江豚.1980s初中下游湖泊面积约有23123 km2.19501970年间,沿江大建闸节制,除鄱阳湖(2933 km2)和洞庭湖(2625 km2)等外,绝大多数湖泊失去了与长江的自然联系,江湖阻隔使支撑长江鱼类的有效湖泊面积减少了76%.1981年,长江上建成了第一个大坝——葛洲坝;2003年,三峡大坝开始蓄水.长江干流的渔业捕捞量从1954年的43万t下降到1980s的20万t,最后到2011年的8万t(降幅为81%).与此完全不同的是,1950s以来,洞庭湖和鄱阳湖的渔产量分别在2~4万t之间徘徊.长江干流的饵料生物丰度不足两湖的1/7,因此干流对物种的承载力十分有限,以鱼为生的白鱀豚和江豚种群的衰退属于情理之中,加上酷捕误杀,白鱀豚已经灭绝,江豚也危在旦夕.葛洲坝的建设阻挡了鲟鱼和胭脂鱼等的生殖洄游通道,中华鲟和白鲟的灭绝已近在咫尺.长江上游建有1万多座水坝,大部分鱼类的生存受到威胁.根据对长江生物多样性危机成因的粗略估算,节制闸和水电站等水利工程"贡献"了70%,酷渔乱捕等其它因素"贡献"了30%.所谓的生态调度、鱼道或人工放流等也难以拯救膏肓之疾,即使在长江干流十年禁渔也难有根本改观.如果鄱阳湖和洞庭湖相继建闸,将使长江中下游的渔业资源量进一步衰退,江豚的灭绝在所难免,其它物种的灭绝将难以预料.长江在哭泣,众多的物种需要生态文明的呵护!
张涛 , 陈求稳 , 易齐涛 , 王敏 , 黄蔚 , 冯然然
2017, 29(6):1300-1311. DOI: 10.18307/2017.0602
摘要:在太湖流域上游的宜溧洮滆水系主要河道设置67个监测点,分别于2014年1月(冬季)、4月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)进行水质监测,采用多元统计方法分析了水质的空间差异性和季节性变化,并利用水质标识指数法对水环境质量进行评价.结果表明,宜溧洮滆水系污染程度较严重,总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)浓度年均值分别为4.93、0.26和7.63 mg/L;单因素多元方差分析和聚类分析显示污染物浓度具有显著时空差异性,时间上冬、春季污染程度较高而夏、秋季较低,空间上无锡和常州氮、磷污染较为严重,宜兴和溧阳市有机污染程度较高;水质标识评价结果显示流域内水质基本为IV类或V类,其中TN、TP及CODMn是关键污染指标.
吴玲 , 秦红益 , 朱梦圆 , 韩成 , 朱广伟 , 钟文辉
2017, 29(6):1312-1323. DOI: 10.18307/2017.0603
摘要:微生物参与下的氮循环是富营养化湖泊十分重要的生物地球化学循环过程.采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查秋季太湖不同水体和表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)群落丰度和组成,探讨影响硝化微生物分布的关键环境因子.结果表明,中度富营养化的梅梁湾湖区水体表层、中层和底层水样和表层底泥中AOA amoA基因的丰度分别低于轻度富营养化的湖心区,而不同层水样中AOB amoA基因的丰度分别高于湖心区.梅梁湾湖区和湖心区水样中AOA群落组成基本相似,2个湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,水体中AOA群落组成与表层沉积物中AOA群落组成有差异,AOA群落丰度显著受硝态氮、pH和DO影响;表层沉积物中AOB群落丰度有明显差异且显著受总氮含量影响,表层沉积物中NOB群落丰度也有明显差异且显著受亚硝态氮含量影响.太湖梅梁湾湖区和湖心区水体与表层沉积物AOA群落包括Nitrosopumilium和Nitrosotalea两大属;表层沉积物AOB群落主要包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)两大属,NOB群落主要包括硝化刺菌(Nitrospina)和硝化螺菌(Nitrospira)两大属,其中硝化螺菌属是淡水湖泊中比较少见的亚硝酸盐氧化菌.影响太湖水体和沉积物中AOA和AOB丰度的最主要环境因子为总氮、总磷与铵态氮.研究表明典型富营养指标(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮和硝态氮等)是影响太湖梅梁湾和湖心区水体和沉积物中AOA或AOB丰度以及硝化微生物群落丰度的重要因素.
谭啸 , 段志鹏 , 李聂贵 , 孙玉童 , 戴凯文 , 朱峰
2017, 29(6):1324-1330. DOI: 10.18307/2017.0604
摘要:关注微囊藻群体在超声处理下光合活性变化及超声解除后的浮力恢复情况,可以为超声波控藻技术提供理论依据和数据支撑,具有重要的实践意义.本研究采用处理后水柱中叶绿素a浓度的垂向分布比例和叶绿素荧光变化情况分析微囊藻群体在超声波处理下的光合活性变化和沉降过程.结果表明,适量的超声处理(35 kHz、0.0353 W/cm3)能在避免破裂藻细胞的同时,显著抑制其光合活性;60 s的处理造成了45.5%的光合活性被抑制.然而,在适宜生长条件下,所有实验组藻细胞中受抑制的光合活性均在24 h内恢复至对照组的80%左右.此外,在上述超声条件下,5 s的超声处理能使水柱中叶绿素a浓度在短时间内(0.5 h)的去除率达79.5%.然而,当处理时间小于30 s时,大于90%的沉降藻细胞可在超声解除后的72 h内恢复浮力上浮;而当处理时间延长至60 s以后,藻细胞基本丧失了上浮能力.通过分析发现,超声处理后微囊藻群体的粒径分布对藻细胞沉降及上浮过程起决定性作用,并且还发现微囊藻群体在超声处理时首先表现为藻细胞失去浮力下沉和光合系统受损,进而发生大群体振散.
高宏斌 , 李畅游 , 孙标 , 史小红 , 赵胜男 , 樊才睿
2017, 29(6):1331-1341. DOI: 10.18307/2017.0605
摘要:为了探求内蒙古呼伦湖上覆水体和沉积物间隙水之间溶质运移机制,对呼伦湖的1个沉积物柱芯的间隙水、3个湖泊水体以及湖周边7个地下水体中的氯离子(Cl-),氢、氧稳定同位素(δD和δ18O)分别进行分析测试,并利用其示踪性对沉积物中溶质运移特征进行研究.结果显示,δD、δ18O和Cl-浓度在不同水体中的分布具有相似的分布规律,整体上从底部沉积物到上部湖水浓度分布呈现逐渐递减的抛物线趋势,在间隙水中最大值位于所取沉积物柱芯的最深处,Cl-浓度为306 mg/L,δD和δ18O分别为-58‰和-5.9‰;最小值位于沉积物柱芯上层,并与上覆水体中的值相似,Cl-浓度为159 mg/L,δD和δ18O分别为-66‰和-7.3‰.为了明确沉积物柱芯中间隙水的高浓度Cl-和偏正δD、δ18O的来源,比较不同水体的δ18O-δD关系点分布,表明含有偏正值的δD、δ18O和高浓度Cl-的间隙水与上覆湖水关系密切,可能是由于低水位时期湖水与间隙水相互发生扩散作用而产生的结果.一维对流扩散迁移模型证实扩散作用是控制着沉积物间隙水中溶质浓度在垂向上分布的主要机制,同时湖水水位的变化会影响沉积物间隙水与上覆水体的扩散过程,特别是在水位上升期,富集在沉积物中的溶质可能成为湖水的重要物质来源,影响上覆水体的水质.因此,对于封闭湖泊水位的控制和管理不仅在维持湖泊水量方面有着直接的作用,同时在稳定湖泊水质条件上也有着重要的意义.
左杰 , 季军 , 汪鹏合 , 张惠 , 张文娟 , 赵德华 , 安树青
2017, 29(6):1342-1349. DOI: 10.18307/2017.0606
摘要:针对人工湿地冬季净化能力不足以及不同湿地植物种植方式可能影响其净化效果的湿地构建问题,通过小试实验,研究了沙基法和浮床法种植水芹(Oenanthe javanica(Bl.)DC.)对冬季人工湿地净化富营养水体效果的影响.在整个冬季,4个实验周期中,处理期间总磷(TP)和总氮(TN)去除率表现出显著差异:对照组(CK)、沙基种植组和浮床种植组4个周期对TP的去除率平均值为20.17%±19.23%、59.60%±7.54%和45.44%±29.22%;对TN的去除率平均值依次为:29.83%±19.65%、64.89%±23.01%和60.50%±25.86%.与CK组相比,冬季种植水芹可显著提高湿地对TP和TN的去除率;与浮床种植方式相比,沙基种植方式的TP和TN去除率略有提高.而对于COD的去除率,沙基种植组周期间波动较大(-27.5%~52.92%),浮床种植组组周期间更为平稳(10.83%~40.42%),浮床种植组在全部4个周期的平均去除率(23.13%±14.41%)略高于沙基种植组(19.38%±35.38%).2种种植方式下,水芹均可安全适应冬季温带气候;与沙基种植法相比,浮床种植方式更有利于植物总生物量的增加,特别是根系生物量的增加;相对于浮床种植,传统的沙基种植法能使水芹根系在温带冬季大部分时间内保持较高的活力和泌氧能力.因此,考虑到建设成本,在浅水区域可优选传统的沙基(或底泥)种植方式;在深水区域,使用浮床种植的方式,也能保证耐寒水生植物安全度过冬季和保持较高的净化能力.
2017, 29(6):1350-1358. DOI: 10.18307/2017.0607
摘要:利用芦苇湿地去除农业污水中的氮是博斯腾湖流域控制富营养化的重要手段.但是,污水中的盐分往往会抑制芦苇(Phragmites australis)湿地的除氮效果.为了探索不同盐度对芦苇湿地脱氮效果的影响和机制,研究4个不同的盐度梯度(淡水、2‰、5‰和10‰)对芦苇表流湿地中氮去除的影响,测定不同盐度下湿地表层(0~10.0 cm)和下层土壤(10.0~20.0 cm)中硝化、反硝化作用强度的变化.结果表明,盐度上升显著降低了湿地氮的去除率,但是不同离子形态的氮变化趋势并不一致.5‰和10‰盐度下的芦苇湿地中总氮、铵态氮去除率分别下降了9.03%、31.80%和23.10%、39.20%,亚硝态氮累积率分别上升了190%、690%,而硝态氮并未发生明显变化.相对于参与反硝化作用的菌群,盐度对参与硝化作用菌群的抑制作用更强是产生此现象的主要原因.除此之外,盐度升高导致植物根系泌氧减少也是土壤中的硝化作用强度降低的重要原因之一.
2017, 29(6):1359-1371. DOI: 10.18307/2017.0608
摘要:针对日益严重的流域营养盐污染问题,以珠江流域为例,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建反映农户生产决策实际污染过程的流域氮、磷营养盐排放仿真系统,模拟2000-2030年不同污染源的营养盐产生、排放和进入河流的污染过程,分析其污染特征、影响因素和演变趋势.结果表明:在基准情境下,珠江流域总氮(TN)入河量从2000年的5.79×105 t增加到2030年9.45×105 t,在2027年达到峰值(9.53×105 t);总磷(TP)入河量逐年递增,年均增长率为2.0%,从2000年的7.9×104 t增加到2030年1.4×105 t.在TN入河量中,种植业贡献最多,其次是城镇污水、养殖业和农村污水,20002-030年期间年均贡献率相应为43.5%、32.5%、19.2%和4.9%.在TP入河量中,2000-2030年种植业、养殖业、城镇污水和农村污水的年均贡献比例分别为35.6%、28.8%、21.5%和14.1%;2000-2010年,养殖业为第一污染源,其次是种植业、城镇污水和农村污水;2011年种植业的贡献比例(31.6%)开始超过养殖业(30.8%)成为首要污染.研究显示,流域营养盐排放仿真系统可为营养盐控制提供技术支持和理论依据.
毕婷婷 , 杨本芹 , 罗闹 , 杜娅楠 , 杨金凤 , 任东 , 顾丽鹏 , 潘学军
2017, 29(6):1372-1378. DOI: 10.18307/2017.0609
摘要:自2005年以来,程海水体的化学需氧量(COD)持续升高,而生化需氧量(BOD)却维持不变,高锰酸盐指数(CODMn)升高也较缓慢.为研究程海COD持续升高的原因,选取程海水体中具有代表性的无机阴离子(Cl-、F-、S2-、HCO3-)和溶解性有机质(DOM)中不同浓度的胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和商品化腐殖酸(SHA),研究其对COD和CODMn测定的影响,探讨Cl-和DOM共同存在下对COD测定的影响.结果表明:程海水体中Cl-浓度对COD存在显著影响,产生的COD值为5.42 mg/L,S2-、F-和HCO3-对COD影响较小;各离子对CODMn的影响很小;不同浓度梯度的HA、FA和SHA与COD测定结果呈显著线性相关,氧化1 mg C HA、FA和SHA所产生的COD值分别为2.164、1.964和2.362 mg;氧化1 mg C HA和FA所产生的CODMn值分别为0.646和0.344 mg;DOM对COD测定值的影响显著大于对CODMn测定值的影响;且一定浓度Cl-的存在增强了FA与HA对COD测定的影响.该研究为进一步阐明程海COD逐步升高,CODMn值缓慢升高的内在原因奠定了基础.
2017, 29(6):1379-1385. DOI: 10.18307/2017.0610
摘要:通过梅梁湾和东太湖的四季原位实验,研究CO2浓度升高对不同营养水平淡水生态系统中浮游藻类C、N、P元素计量值的影响.实验设置了270、380和750 ppm共3个CO2浓度,分别代表工业革命前、当前和IPCC预测的21世纪末的CO2浓度.结果表明梅梁湾水体营养盐浓度在四季均高于东太湖水体营养盐浓度,但梅梁湾原位实验中浮游藻类C、N、P含量却普遍低于东太湖原位实验中浮游藻类营养元素含量,并且前者在季节上变化更大.CO2浓度升高使梅梁湾原位实验中浮游藻类C:P比明显增加,N:P比略有增加,这种增加归因于藻细胞内C、N含量的升高,而东太湖浮游藻类化学计量值对CO2浓度变化的响应不显著.因此浮游藻类元素化学计量值对CO2浓度变化的响应程度与水体营养盐的绝对浓度无关,而与浮游藻类的生长是否受营养盐限制有关,只有当藻类生长受到水体营养盐浓度限制时,CO2浓度升高才会显著改变其元素组成.
王金霞 , 孟炜淇 , 李国祥 , 高俊峰 , 蔡永久 , 张庭廷 , 刘坤
2017, 29(6):1386-1397. DOI: 10.18307/2017.0611
摘要:水生植物在浅水湖泊或河流生态系统中具有非常重要的作用.通过2次野外实地调查,对巢湖流域水生植物物种的区系组成和多样性进行初步分析.结果表明:巢湖流域水生植物共有43科85属123种(含种下分类单位,下同),其中蕨类植物有5科6属6种,被子植物38科77属117种,在被子植物中双子叶植物25科39属63种,单子叶植物13科40属54种.水禾(Hygroryza aristata)为安徽省首次记录;以禾本科(Gramineae)、蓼科(Polygonaceae)和莎草科(Cyperaceae)等为优势科;以蓼属(Polygonum)、眼子菜属(Potamogeton)和菱属(Trapa)等为优势属,属的组成比较分散,寡种属和单种属占总属数的96.5%;以喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、芦苇(Phragmites australis)、菹草(Potamogeton crispus)、菱(Trapa sp.)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和黑藻(Hydrilla verticillata)等为优势种;从分布区类型看,在科级水平上有6个类型,科的分布区类型以世界广布最多,达55.81%,热带分布的科(11科)多于温带分布的科(8科);在属级水平上有13个类型,属的分布区类型以世界广布最多(36.47%),其次是泛热带分布(20.0%);从不同流域来看,水生植物物种多样性以白石天河流域最高,店埠河南淝河流域最低,这可能与南淝河水质污染比较严重有一定的关系.
陈桥 , 张翔 , 沈丽娟 , 张小琼 , 周俊 , 张咏 , 牛志春 , 徐东炯
2017, 29(6):1398-1411. DOI: 10.18307/2017.0612
摘要:为探明现阶段太湖流域江苏片区底栖大型无脊椎动物群落结构及物种多样性,于2013年1-3、7-8和10-11月对120个样点开展了调查.共记录6门124科280种,各点位物种数(4~51种)、个体密度(5.5~23363.4 ind./m2)和生物量(0.1~6269.2 g/m2)差异较大.不同水体类型的群落结构存在显著差异,其中溪流以蜉蝣目和毛翅目等水生昆虫为优势,水库以摇蚊为优势,河流以寡毛纲为绝对优势,湖荡以寡毛纲、摇蚊幼虫和软体动物为优势.聚类结果显示,同水体类型点位的群落结构也呈现不同程度的空间差异.结合丰度/生物量曲线、特征种及多样性分析,各聚类组受胁迫程度从轻到重依次为溪流(组Ⅸ),太湖敞水区(组Ⅱ)和东部水草区(组Ⅲ),太湖下游湖荡(组Ⅳ)、河流(组Ⅵ)和水库(组Ⅶ),太湖上游湖荡(组Ⅰ)、其他河流(组Ⅴ)和水库(组Ⅷ)点位.底栖大型无脊椎动物的分布与物理生境和水质条件呈较好的空间一致性,生境的多样性和良好的水质条件是保护和恢复物种多样性的关键因素.
2017, 29(6):1412-1420. DOI: 10.18307/2017.0613
摘要:于2014年10月到2015年5月鄱阳湖退水期,利用密闭箱-气相色谱法对鄱阳湖北部星子县洲滩两种代表性的植被群落——薹草(Carex cinerascens)和藜蒿(Artemisia selengensis)进行CO2通量的对比观测,结果表明:薹草和藜蒿湿地的生态系统呼吸具有明显季节变化模式,其最小值均出现在冬季,最大值均出现在春季,平均值分别为3291.80和2581.89 mg CO2/(m2·h),退水期薹草和藜蒿湿地累积的CO2通量分别为213.71±2.27和176.39±11.48 t CO2/hm2.较高的生物量是薹草湿地CO2通量高于藜蒿湿地的原因.5 cm土温是影响薹草和藜蒿湿地CO2通量季节变化最重要的影响因子,藜蒿湿地生态系统呼吸的温度敏感性指数(Q10)高于薹草湿地.水分、植物生物量和湿地CO2通量之间无显著相关性.
2017, 29(6):1421-1432. DOI: 10.18307/2017.0614
摘要:为探讨非生物因子和生物因子对水体叶绿素a(Chl.a)浓度变动的相对重要性,对芜湖市内的汀棠湖(每半月1次)和镜湖(每4天或7天1次)进行高频采样,分析理化因子及浮游动物密度与Chl.a浓度间的关系.结果表明,从全年来看,2个湖泊的Chl.a浓度均与水温和透明度间分别呈现显著的正相关性和负相关性,与浮游动物密度均无显著相关性;镜湖Chl.a浓度随着总磷浓度和氮磷比的增加分别呈上升和降低趋势.从季节来看,冬季两湖中的Chl.a浓度最低,轮虫密度与此阶段镜湖中藻类Chl.a总浓度和小型藻类的Chl.a浓度间均呈显著负相关,且其对上述两类Chl.a浓度变动的影响程度最大,表明轮虫对藻类的牧食效应降低了冬季镜湖中的Chl.a浓度.从各环境因子对Chl.a浓度变动影响的相对权重来看,除了冬季的镜湖外,2个湖泊中的两类Chl.a浓度均与透明度的关系最密切,且均随着透明度的上升而降低,暗示了透明度可作为预测小型封闭性浅水湖泊中Chl.a浓度的简便指标.
梁迪文 , 王庆 , 魏南 , Miloslav Devetter , 杨宇峰
2017, 29(6):1433-1443. DOI: 10.18307/2017.0615
摘要:轮虫是水体中重要的浮游生物类群,对环境变化敏感,是水生态系统中食物链及微型食物网的关键环节.于2015年夏季(7月)和冬季(12月)对养殖池塘、水库、广州城市湖泊、珠江河口及珠江河段水域的轮虫和理化环境指标进行了调查分析,共发现轮虫26属、76种,其中裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)在7月河流水体占绝对优势,但12月数量明显减少.冬季珠江河段和河口水体群落多样性指数与均匀度指数较夏季高,群落结构较夏季稳定.调查水体轮虫丰度范围为33~2625 ind./L,城市湖泊夏季丰度较高,冬季有所下降,而养殖池塘轮虫丰度在冬季有所上升.群落结构相似性分析(ANOSIM)分析表明,不同类型水体之间差异显著,尤以湖泊与河流差异性最大,广布多肢轮虫(Polyarthra vulgaris)在湖泊贡献率最高,暗小异尾轮虫(Trichocerca pusilla)其次;裂痕龟纹轮虫在河流贡献率最高,优势种丰度差异是造成湖泊与河流群落结构差异的主要原因.统计分析表明,轮虫丰度与叶绿素a浓度呈正相关.冗余分析与ANOSIM分析发现广布多肢轮虫在流花湖等叶绿素a浓度较高的静态水体中易形成优势;裂痕龟纹轮虫和角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)在珠江河段等总氮和总磷浓度高的富营养化流动水体中易形成优势.综合轮虫群落结构和水质特征,广州市水体富营养化严重,耐污性轮虫种类多,应加强城市水生态系统保护和管理.
顾晓昀 , 徐宗学 , 王汨 , 殷旭旺 , 刘麟菲 , 张欣 , 左德鹏
2017, 29(6):1444-1454. DOI: 10.18307/2017.0616
摘要:为全面了解北运河水系的底栖动物群落结构和水环境质量,于2015年5月对北运河水系33个样点的底栖动物和水体理化性质进行了调查,分别采用综合水质标识指数法和底栖动物BI指数法对北运河水系进行水质评价,并通过Kolmogorov-Smirnov检验判断正态性,用Pearson相关分析方法对两种评价结果进行比较和分析.结果表明:北运河水系共采集到底栖动物23种,隶属于3门4纲6目11科11属,以水生昆虫和软体动物为主,整个水系底栖动物群落结构单一;底栖动物BI指数法的评价结果显示,72%的采样点水质为中污染(Ⅳ)或重污染(Ⅴ);综合水质标识指数法的评价结果显示,超过57%的采样点水质为Ⅳ类及以下;根据K-S检验,两组评价得分均符合正态分布;Pearson相关分析显示两种评价结果呈显著正相关.两种评价结果总体上呈现出相同的趋势,均显示北运河水系整体水质状况较差,干流水质状况优于支流,上游水质状况优于下游,温榆河上游、坝河下游、通惠河上游和凉水河的水质状况较差,温榆河源头和坝河上游的水质状况较好.两种评价结果在个别点位存在一定差异,具体表现为基于水体理化因子的评价结果稍优于水质生物评价结果,造成这种差异的原因是两种评价方法在时空尺度上存在差异.针对城市化水平较高、人类活动干扰较强的北运河水系,同时采用这两种评价方法有助于全面了解其复杂的水环境质量.
2017, 29(6):1455-1463. DOI: 10.18307/2017.0617
摘要:比较分析了我国南亚热带湖库7种常见浮游动物,萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、前节晶囊轮虫(Asplanchna priodonta)、颈沟基合溞(Bosminopsis deitersi)、微型裸腹溞(Moina micrura)、中华拟同型溞(Daphnia similoides sinensis)、温中剑水蚤(Mesocyclops thermocyclopoides)和舌状叶镖水蚤(Phyllodiaptomus tunguidus)在温度15~30℃范围内的氮、磷排泄率以及氮、磷含量.氮、磷含量分别为4.9~24.2 μg/mg(DW)和51.2~153.5 μg/mg(DW);氮磷原子比为11.5~43.0.磷含量与个体干重呈显著正相关关系,但氮含量和氮磷比与个体干重相关性不显著.溶解态无机磷(DIP)排泄率为0.31~2.05 μg/(mg(DW)·h),与个体干重呈显著负相关,与温度和个体氮磷含量比值均呈显著正相关.总溶解态氮(TDN)排泄率为24~256 μg/(mg(DW)·h),与温度和个体干重均呈显著相关,但与个体氮磷含量比值相关性不显著.排泄的TDN:DIP原子比为112~352,与温度呈显著正相关,与个体干重和氮磷含量比值均呈显著负相关.结果表明,在高氮磷比的食物条件下,7种浮游动物营养盐排泄均呈现高的氮磷比特征,磷排泄率和排泄的氮磷比的种间差异受个体干重和个体氮磷比影响.
李巧玉 , 刘瑞 , 向蓉 , 喻燚 , 董聪聪 , 张红波 , 施军琼 , 吴忠兴
2017, 29(6):1464-1472. DOI: 10.18307/2017.0618
摘要:以三峡库区重要支流汝溪河为研究区域,分析汝溪河中底栖硅藻功能群季节演替特征,并探讨影响其季节演替的驱动因子.结果表明,3个水情期(平水期、枯水期及丰水期)共鉴定出底栖硅藻168种,隶属8科27属,共划分为B、C、D、LO、MP、P、X3和TB 8个功能群,其中MP在3个水情期中均占主导地位.通过冗余分析(RDA)发现,汝溪河中底栖硅藻功能群季节演替的主要驱动环境因子为亚硝酸盐浓度、电导率、溶解性磷酸盐浓度、高锰酸钾指数和温度.
2017, 29(6):1473-1484. DOI: 10.18307/2017.0619
摘要:下行漫衰减系数(Kd)是描述水下光场的重要参数,决定水体真光层深度,影响着浮游藻类初级生产力及其分布特征.基于2008-2013年太湖4次大规模野外试验数据,分析太湖水体漫衰减系数特征及其影响因素,建立适用于多种卫星数据且较高精度的太湖水体490 nm处下行漫衰减系数估算模型.结果表明:无机悬浮物是太湖水体漫衰减系数的主要影响因素;红绿波段比值(674 nm/555 nm)最适合于太湖Kd(490)估算,模型反演精度较高(N=72,R2=0.72,RMSE=0.89 m-1,MAPE=21.58%);利用实测光谱数据,模拟得到MODIS/EOS、OLCI/Sentinel-3、GOCI/COMS和MSI/Sentinel-2等主要传感器波段的信号,构建适用于多种卫星传感器Kd(490)估算的红绿波段模型,建模精度较高(N=72,R2>0.7,RMSE<0.9 m-1,MAPE<22.0%),且进行了验证(N=37,R2>0.7,RMSE<0.9 m-1,MAPE<22.0%).
2017, 29(6):1485-1490. DOI: 10.18307/2017.0620
摘要:高光谱遥感技术的出现为有效解决湿地植被种类的精细识别和分类提供了可能.通过实地测取鄱阳湖湿地5种植被的高光谱数据,在对数据预处理的基础上,提出一种基于数据误差范围和植被光谱均值差的植被光谱差异波段提取方法.将该方法应用于包络线变换前后的光谱曲线提取植被的光谱差异波段,最后利用马氏距离法检验植被识别效果.结果表明:本文中的方法有效提取了植被光谱差异波段,其中变换前光谱差异波段分别为663~688 nm,变换后为581~636、660~695和1225~1236 nm.在光谱差异波段范围内,同种植被的马氏距离值小于异种植被的马氏距离值,可有效对植被进行识别.研究结果为湿地植被分类识别奠定了理论基础,同时为湖泊湿地植被以及湖泊生态环境的保护决策提供科学依据.
2017, 29(6):1491-1501. DOI: 10.18307/2017.0621
摘要:选择7种水文模型分别在中国北部3个半湿润流域做模拟对比,分析不同水文模型在各流域的适用性,并使用贝叶斯模型平均法对不同模型集合,比较各种集合方法的优势,研究贝叶斯模型平均法的应用效果.研究结果表明,以蓄满产流模式为主的模型在半湿润流域应用效果较好,针对不同流域特点对传统模型进行改进可以提高模拟精度.贝叶斯模型平均法能提供较好的确定性预报结果和概率预报结果,仅对少数模拟效果好的模型进行集合,并不能有效提高预报精度,适当增加参与集合的模型数量能使贝叶斯模型平均法更好地综合各模型优势,提高预报结果的精度.
2017, 29(6):1502-1509. DOI: 10.18307/2017.0622
摘要:南北同枯场景下南水北调中线丹江口水库供水调度是保障水源工程有效供给、优化配置供水水源的重要课题,如何科学制定不同供水对象的供水水量、兼顾水源区及受水区用水需求、充分发挥丹江口水利枢纽的调蓄作用,是南水北调中线工程功能效益发挥的关键.以南水北调中线水源工程丹江口水库为研究对象,深入分析了中线工程通水后丹江口水库供水现状及面临的技术难题,从而提出南北同枯场景的判别标准及相应水库供水调度的方法,揭示了汉江中下游、清泉沟和南水北调中线供水对水库起始供水水位的响应机理,提出"蓄丰补枯、均衡减少"的方法是南北同枯场景下丹江口水库的供水调度方式,不同供水起始水位及供水方式情况下供水调度仿真结果表明,本文所得结论可为丹江口水库在实际运行中制定调度方案提供参考.
2017, 29(6):1510-1519. DOI: 10.18307/2017.0623
摘要:本文旨在将实时监测得到的土壤墒情转化为流域水文模型可以直接使用的土壤含水量,论证将实时土壤墒情资料用于实时预报的可行性;利用实时监测土壤墒情,改进传统的模型结构,设计基于实测土壤墒情的降雨径流水文预报模型.采用土壤含水量误差抗差估计技术以抵御观测资料粗差的影响,提高系统的稳定性;并在此基础上提出了土壤含水量系统响应修正方法,以提高模型计算精度.将该模型应用于实验流域——宝盖洞流域进行应用检验,洪水模拟合格率达到92.3%,整体模拟精度达到甲级.
2017, 29(6):1520-1527. DOI: 10.18307/2017.0624
摘要:以淮河流域吴家渡水文站作为试验站点,采用基于贝叶斯平均法(BMA)的集合预报模型处理来源于马斯京根法、一维水动力学方法、BPNN(Back Propagation Neural Network)的预报流量序列,通过分析BMA的参数以及其预报结果,对各方法在淮河典型站点流量预报中的适用性进行验证与分析.经2003-2016年19场洪水模拟检验可知,BMA模型能够有效避免模型选择带来的洪水预报误差放大效应,可以提供高精度、鲁棒性强的洪水预报结果.通过进一步比较各模型统计最优的频率与BMA权重值之间的相关性,发现权重值不适用于对单场洪水预报精度评定,而适用于描述多场洪水预报中,模型为最优的统计频率;基于大量先验信息,提前获取BMA的权重等参数,将是指导模型选择、降低洪水预报不确定性、改进洪水预报技术的有效手段.
2017, 29(6):1528-1537. DOI: 10.18307/2017.0625
摘要:对降水预报进行性能评估及应用对策研究可以更好地发挥降水预报在水库调度中的决策支持作用.基于大别山库区近10 a汛期(2007-2016年5月1日-9月30日)24~168 h共7个预见期降水预报和地面降水观测资料,采用正确率、TS评分、概率统计、ROC曲线以及CTS等方法评估大别山库区降水预报性能,并以响洪甸水库为重点研究区域分析降水预报在水库调度中的应用对策.结果表明:1)大别山库区各量级的降水预报都有正预报技巧;24~72 h预见期降水预报的TS评分较高且空报率、漏报率也较低,具有较高的预报性能;但96 h及以上预见期降水预报性能明显下降,中雨以上量级空报率、漏报率较大,特别是对大暴雨及其以上量级的降水预报性能显著下降.2)大别山库区预报降水量级与实况降水量级基本符合,预报降水量级大于等于实况降水量级的概率超过75%;虽然降水预报量级上呈现出过度预报的现象,但降水过程预报对水库调度仍有较好的应用价值,应用时要考虑到降水预报量级可能存在偏差.3)转折性天气预报96 h及以上预见期CTS评分较低,但72 h以内预见期的性能明显改进,尤其是24 h预见期CTS评分也提高到了38.2%;水库调度可从长预见期的降水预报获取降水过程及其可能发生转折的信息,根据短预见期的降水预报进行调度方案调整.
王丹丹 , 王伟 , 刘寿东 , 邱新法 , 穆俊宇 , 莫华阳 , 崔丛欣 , 陶潘虹 , 阙宇杰 , 俞乐 , 陈泓宇 , 薛舒航
2017, 29(6):1538-1550. DOI: 10.18307/2017.0626
摘要:小时尺度水面蒸发可影响水面大气边界层热力和动力结构,分析湖泊小时尺度水面蒸发主要影响因素,选取准确模拟其特征的蒸发模型,将有助于改善流域天气预报和空气质量预报.基于太湖避风港站2012-2013年通量、辐射和气象观测数据,分析太湖小时尺度水面蒸发主要影响因子和3个模型(传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型)的模拟效果.结果表明:影响太湖小时尺度水面蒸发的主要因子为水气界面水汽压差和风速的乘积,而非净辐射.传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型模拟值与全年实测值的一致性系数分别为0.92、0.87和0.89,均方根误差分别为28.35、41.58和38.26 W/m2.传统质量传输模型对太湖小时尺度水面蒸发的日变化和季节动态模拟效果最佳,其夜间模拟相对误差小于3%,除秋季外,其他季节的模拟绝对误差均小于4 W/m2.Granger and Hedstrom经验模型系统性地高估太湖潜热通量,在大气较为稳定的午后(高估22~32 W/m2)和冬季(高估72%)高估最为明显,模拟效果最差.DYRESM模型也系统地高估太湖潜热通量,模拟效果居中.考虑水汽交换系数随风速的变化特征将有助于改善传统质量传输模型和DYRESM模型对太湖小时尺度水面蒸发的模拟精度.
2017, 29(6):1551-1560. DOI: 10.18307/2017.0627
摘要:水动力条件是盐湖成盐成矿的必要条件之一.利用研究区各类水体的理化参数(pH、氧化还原电位、电导率和总溶解性固体)、水化学特征、元素比值等参数识别尕斯库勒盐湖成盐元素的来源及水力迁移作用.结果表明:尕斯库勒盐湖成盐元素主要来源于蚀源区岩石风化,其中冰川融水、硅酸盐风化、碳酸盐风化和蒸发盐风化分别占0.04%、0.15%、63.89%和35.92%,在祁漫塔格山前一带,受到深部补给作用.高山区到平原区,水动力条件总体上逐渐降低;而在垂向上随着深度的增大含水层I~Ⅱ之间水动力条件逐渐减弱,含水层Ⅲ~V之间水动力条件变充足.河流与溢出带水体之间存在局部水流系统,与平原区含水层之间存在区域水流系统.水动力条件和水力联系对元素的迁移和富集具有明显的相关性,二者控制着元素的迁移速度以及元素在空间上的富集规律并影响着水化学类型.

