2018, 30(5):1177-1186. DOI: 10.18307/2018.0501
摘要:自三峡工程论证以来,其建设和运行可能引发的问题成为相关领域研究的热点.2003年6月,三峡水库开始一期蓄水.检索发现,2002年之前有关三峡的研究绝大部分集中于移民和工程建设风险等方面,与水环境相关的论文数量不足5%,相对较少.因此,本文重点对2002-2017年期间,在SCI-E/SSCI上刊发的520篇研究型英文论文和在中国核心期刊上刊发的777篇中文论文进行计量分析.结果表明:关于三峡水库水环境的研究论文数量整体呈逐年递增趋势,中国在三峡水库水环境研究中占据主导地位;ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH和《环境科学》分别是刊发英文论文和中文论文最多的期刊;中国科学院、重庆大学和三峡大学是三峡水库水环境研究最活跃的机构;"消落带"、"水华"、"浮游植物"、"营养盐"和"水温分层"等方面是三峡水库水环境近几年研究的热点.分析关键词还发现,来自不同学科背景的学者关注的兴趣点和重点不同.一方面,这有利于更全面的研究和多学科之间的碰撞交流;另一方面,即使是表达同一事实,由于学科差异而采用了不同的学术术语和关键词,又妨碍了学科之间的顺畅交流.因此,从科学凝炼不同类型水域共性问题和整合及运用多尺度、多维度的研究手段两个方面着手,不仅可以深度融合不同学科的理论和学术思想,还能深化三峡水环境的研究并提升我国在水库环境生态学研究领域的国际影响力.
胡恩 , 张振文 , 王文科 , 孙长顺 , 苏雅玲 , 刘正文
2018, 30(5):1187-1195. DOI: 10.18307/2018.0502
摘要:传统理论认为,支撑水生态系统食物网的碳主要来自于系统内部的初级生产者,如藻类、大型水生植物等,或者来自陆源输入的新鲜且容易分解的有机质;而部分生物或非生物生产的有机碳,在冰川、冻土等环境中可停留数百年至数千年(定义为老碳),由于储存环境稳定、物理化学性质顽固,难以参与水生生态系统有机碳循环.近年来这一观念不断被挑战.研究表明老碳能够参与水生态系统食物网碳循环:可以被微生物分解利用;被浮游动物、无脊椎动物直接或者间接摄取、或沿着营养级传递至鱼类、水禽等高级消费者.这意味着除了内部初级生产,老碳是支撑水生态系统重要的碳源.本文概述了当前老碳与水生态系统食物网关系研究最新进展和所取得的研究成果,介绍放射性14C同位素技术在水生态学领域的应用,同时提出研究中存在的问题以及未来研究应关注的方向,以期促进我国水生态系统碳循环研究的进一步发展.
刘俊杰 , 陆隽 , 朱广伟 , 高鸣远 , 闻亮 , 姚敏 , 聂青
2018, 30(5):1196-1205. DOI: 10.18307/2018.0503
摘要:湖泛是太湖蓝藻水华较为独特的灾害表征形式,也是危害湖泊生态服务功能的主要因素,认知其发生机制、演变特征对湖泊蓝藻水华灾害防控具有重要作用.本文基于2009-2017年江苏省水文部门逐年4-10月对太湖湖泛易发区现场巡查获得的湖泛发生状况数据,结合期间水质、入湖水量、营养盐负荷等环境条件变化监测,分析了太湖水域湖泛发生的时空变化特征,研究了湖泛发生前后的环境因子变化规律,探讨了湖泛强度年际波动成因.结果表明,2009-2017年太湖共发现面积超过0.01 km2的湖泛61起,年发生次数3~17次不等;湖泛发生位置主要集中在太湖湖西沿岸带,9年发生了32次,占总频次的一半以上;其次为梅梁湾;贡湖相对较少,而巡查的东部湖区未发现湖泛事件.通过对湖泛发生日与前10日的环境条件对比分析发现,湖泛发生前5天持续的高温、低压和低风速等气象条件有利于湖泛发生:气温连续高于25℃、气压低于101.0 kPa,有利于诱发湖泛;主导风向为东南风也有利于太湖西北部蓝藻水华严重区域的湖泛发生;大量蓝藻水华物质是湖泛发生的重要物质基础:湖泛发生前10日,湖体平均藻密度基本在1500万cells/L以上.湖泛发生强度还受前一年营养盐外源负荷的影响,湖泛发生频次较高的年份,前一年总磷和总氮营养盐入湖负荷也均处于较高水平.研究表明,尽管2007年无锡贡湖水厂发生饮用水危机以来太湖流域已经开展了大量的水环境治理工程,但是截至目前,太湖的湖泛发生风险仍处于较高水平,在营养盐还未控制到较低水平之前,太湖的湖泛巡查与防控仍是十分必要和艰巨的任务.
刘昔 , 王智 , 王学雷 , 杨超 , 宋辛辛 , 吕晓蓉 , 李珍
2018, 30(5):1206-1217. DOI: 10.18307/2018.0504
摘要:为总体了解我国主要湖泊水体重金属污染现状与生态风险,本文通过历史数据收集,利用物种敏感性分布(SSD)模型与主成分分析法,分析了我国18个湖泊或水域中6种重金属(Zn、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb)的分布情况以及其对湖泊淡水生物的潜在生态风险(PAF)和联合生态风险(msPAF).结果表明:在18湖泊中,6种重金属在湖泊水体中的浓度由高至低依次为Zn(均值为17.06 μg/L,范围为4.03~29.33 μg/L)、Pb(均值为9.33 μg/L,范围为0.04~33.7 μg/L)、Cr(均值为5.56 μg/L,范围为0.65~40.0 μg/L)、Cu(均值为3.71 μg/L,范围为0.02~10.2 μg/L)、Cd(均值为1.17 μg/L,范围为0.01~13.6 μg/L)和Hg(均值为0.19 μg/L,范围为0.03~1.04 μg/L);18个湖泊中重金属的分布情况由3个主成分反映,F1(Cu、Zn、Hg)、F2(Pb、Cd)和F3(Cr、Cu)的贡献率分别为28.50%、24.17%和18.40%,其分布情况受经济和地域差异影响较小;SSD模型显示,不同重金属对全部淡水生物的HC5值不同,从小到大依次为Cu > Cr > Hg > Cd > Pb > Zn,淡水生物对重金属Cu的敏感性最高,对重金属Zn的敏感性最低;将选取的18个湖泊按msPAF排序,由高到低依次为呼伦湖(67.0%) > 鲁湖(56.7%) > 洱海(52.7%) > 金银湖(52.3%) > 太湖(40.5%) > 墨水湖(39.3%) > 滆湖(30.2%) > 鄱阳湖(26.8%) > 洪泽湖(23.1%) > 高宝卲伯湖(22.4%) > 巢湖(20.7%) > 乌梁素海(19.7%) > 东湖(19.1%) > 梁子湖(4.0%) > 汤逊湖(2.0%) > 洞庭湖(1%) > 洪湖(0)=骆马湖(0).研究结果对于了解我国淡水湖泊水质现状和环境安全风险具有重要意义,为湖泊的进一步保护与管理提供了一定的科学依据.
章萍 , 相明雪 , 马若男 , 刘强 , 葛刚 , 钱光人
2018, 30(5):1218-1224. DOI: 10.18307/2018.0505
摘要:在实验室模拟静态湖泊体系条件下,通过向实际底泥中投加零价铁(Fe0),考察反应前后底泥中有机物数量、种类、总有机质含量以及上覆水体溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(Eh)、pH和化学需氧量(CODCr)浓度等指标的变化,探讨Fe0对底泥有机物的降解效果以及对上覆水体水质的影响.结果表明,投加Fe0处理80 d后,①经GC-MS检测出底泥中易被降解的小分子有机物(分子量小于200)数量明显增多,底泥总有机去除率为44%.②上覆水体的DO浓度、Eh和pH都有不同程度的变化.DO浓度从6.6 mg/L迅速下降至0.2 mg/L,Eh从150 mV左右下降至74 mV,pH升高至8.4,此体系易形成厌氧环境;且上覆水体中CODCr低于纯底泥水体系,上覆水中DO浓度、Eh及pH与CODCr浓度具有一定相关性.综上,底泥中投加Fe0可有效降解有机物,且不会对上覆水体产生持久、较大的影响.
2018, 30(5):1225-1234. DOI: 10.18307/2018.0506
摘要:本文首先运用频度分析法构建湖泊生态系统健康评价指标体系;其次,应用变异系数法与信息熵权法相结合的组合赋权法计算指标权重;在此基础上提出了基于生态-社会服务功能协调发展度的湖泊生态系统健康评价方法,并给出从湖泊综合发展水平和湖泊协调发展度两方面度量湖泊生态系统健康水平的等级划分标准.应用此评价方法,以白洋淀生态系统为研究对象,开展其健康状况及协调发展状况的模型实证研究.结果显示:白洋淀生态系统综合发展水平处于不健康病态萎缩状态,湖泊协调发展度属于临界协调发展.该方法综合考虑了生态完整性和社会服务功能两个方面的协调性和发展性进行湖泊健康评价,从协调、发展的角度为湖泊管理建设提供建议.同时研究表明协调发展度湖泊健康评价法具有计算简单、适用性强的特点,同样适用于其他湖泊健康评价.
2018, 30(5):1235-1245. DOI: 10.18307/2018.0507
摘要:水文改变指标(IHA)能够较为全面地描述水文状况,在评估水文情势改变及其生态系统影响方面具有广泛的应用.尽管该指标体系较为完善,但是数量众多的水文变量仍然存在信息冗余问题.根据洞庭湖城陵矶水文站1955-2014年的径流量数据,采用主成分分析(PCA)筛选了生态最相关水文指标(ERHIs),结合ERHIs改进了用于估算环境流量的变化范围法(RVA),并将其应用在洞庭湖出口的环境流量估算中.基于PCA选取了年最大90日流量、年最小3日流量、年最小流量出现时间、3月流量、6月流量、流量逆转次数和低流量年内平均历时7个变量作为洞庭湖出口的ERHIs.纵向和横向的对比分析都表明选取的ERHIs是合理的.ERHIs不仅有效缓解了IHA的冗余性问题,还有利于抓住最关键的生态水文变量.根据ERHIs改进的RVA方法在设定洞庭湖出口环境流量时,极大地简化原来的众多管理目标,对生态水文研究、水资源管理和生态保护都具有重要的参考价值和借鉴意义.
王昊 , 冉祥滨 , 臧家业 , 刘军 , 曹磊 , 刘森 , 马永星
2018, 30(5):1246-1259. DOI: 10.18307/2018.0508
摘要:根据长江与黄河各一个完整水文年的调查数据,并结合历史资料分析了我国这两条大型河流活性硅((RSi,RSi=溶解硅(DSi)+生物硅(BSi))的入海通量及长时间序列的变化规律与影响因素.结果表明,长江与黄河RSi的组成存在显著的差异,二者水体中BSi/RSi的平均比值分别为0.22和0.49;黄河DSi的年平均浓度为长江的74%,而BSi年平均浓度却是长江的3倍.黄河水体中相对较高的BSi浓度反映了黄河流域水体浑浊度与土壤侵蚀程度较高,源自黄土高原高的泥沙输送量是导致黄河水体中BSi浓度较长江高的主要原因.长江与黄河下游RSi通量在丰水期、平水期与枯水期的比值分别为5.3:3.1:1.6与3.8:3.4:2.8,长江半数以上的RSi入海通量是在丰水期输出的,而黄河在3个时期的差异不明显.相比于径流的变化,1958-2014年间长江DSi通量变化主要是由DSi浓度的变化引起的,流域气候变化(如温度变化)是其浓度及其通量年代际变化的重要原因;而黄河1985-2001年间DSi通量下降是由于径流量与DSi浓度降低的双重原因引起的.气候变化,特别是温度的变化会对流域硅的风化速率与硅的产出产生重要影响,但其具体的影响有待进一步揭示.
2018, 30(5):1260-1270. DOI: 10.18307/2018.0509
摘要:水文节律是影响湖泊湿地土壤碳循环的重要因素."堑秋湖"是鄱阳湖传统的渔业生产方式,对鄱阳湖碟形湖水文节律具有显著影响.因此,本文研究了"堑秋湖"对鄱阳湖洲滩土壤碳循环的影响.结果表明,"堑秋湖"围堤内外洲滩土壤总有机碳含量无显著差异,但围堤内土壤轻组有机碳含量比围堤外低35.03%.围堤内土壤有机碳(SOC)矿化速率明显高于围堤外.围堤内SOC矿化的平均Q10为2.72,比围堤外低4.83%,但两者SOC矿化的水分敏感性没有显著差异.围堤内外SOC矿化速率分别与土壤可溶性有机碳和土壤轻组氮含量相关关系最为显著.综上所述,"堑秋湖"围堤已经改变了鄱阳湖洲滩的土壤碳循环过程.模拟湖泊湿地土壤碳循环时需要充分考虑当地渔业生产的影响.
2018, 30(5):1271-1283. DOI: 10.18307/2018.0510
摘要:由于人类活动的影响大量未经处理的废污水汇入城市河流,高浓度的污染物影响了河流中微生物对生物地球化学物质迁移和转化的介导作用.本文选取典型的城市河流——北运河作为研究区域,分析了北运河沉积物中氮素形态以及含量的空间和季节差异性,并结合克隆文库分子生物学的方法,探讨了氮素形态和含量的差异对好氧甲烷氧化菌(aerobic methane-oxidizing microorganisms,MOB)群落特征的影响.结果表明:北运河沉积物中铵态氮(NH4+-N)为氮素的主要存在形态,存在显著的空间差异,其含量在下游显著高于上游,但季节差异不显著.NH4+-N含量的空间差异对MOB的群落结构和群落分布有显著影响,对群落多样性影响不显著.NH4+-N含量的空间分布特征与MOB的群落聚类特征一致,NH4+-N对MOB群落分布的影响显著高于其他形态的氮素,其含量越高,则与MOB群落分布的响应关系越紧密.北运河中NH4+-N的来源影响了沉积物中MOB的主要来源,MOB高同源性菌群的来源与NH4+-N等主要污染物的来源一致.沉积物中MOB物种之间联系的紧密程度依赖于氮素的主要存在形态及其含量水平.NH4+-N含量较高的下游沉积物中微生物彼此之间关系及集聚程度更强,受外界环境变化的干扰程度更强,受人类活动引起环境变化的敏感程度更高.城市河流中氮素的形态和含量差异对甲烷的氧化过程有显著影响.探究城市河流沉积物中高含量的NH4+-N对甲烷产生及消耗的影响过程是控制河流温室气体排放的关键.
秦镕聪 , 肖艳 , 郭劲松 , 李哲 , 方芳 , 刘静 , 杨梅
2018, 30(5):1284-1294. DOI: 10.18307/2018.0511
摘要:本文通过选取水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、空球藻(Eudorina sp.)和湖北小环藻(Cyclotella hubeiana)为三峡库区流域中典型的优势藻,在澎溪河进行原位培养试验,跟踪监测了三峡水库不同运行时期4种典型优势藻细胞氮(Cell-N)、磷(Cell-P)浓度以及环境水体中的总氮(TN)、总磷(TP)浓度,并且结合团队之前的研究成果,根据临界(供应)N/P摩尔比、细胞N/P摩尔比和Guildford的TN/TP摩尔比评价标准对库区水体的营养限制状态进行了评价,为进一步揭示三峡水库运行下支流水域富营养化过程与生理特征的限制性评价提供研究基础.原位试验结果表明:3个评价标准下水体的营养(氮或磷)限制状态基本相同,低水位时期水体无机磷营养盐比较贫乏,在试验初期没有显著的营养盐限制而在末期受到了磷的相对限制;高水位试验初期和末期均未呈现显著的营养盐限制;泄水期营养盐变动频繁,试验初期表现为氮限制而末期表现为磷限制.虽然各藻种在不同时期会表现出不同的营养盐限制性,但总的来看,临界N/P比和细胞N/P比的阈值范围具有一定指示作用,能够从藻类细胞生理的角度对水体的营养状况作出初步评价.
彭宁彦 , 戴国飞 , 张伟 , 葛刚 , 杨平 , 郭春晶 , 方媛瑗
2018, 30(5):1295-1308. DOI: 10.18307/2018.0512
摘要:在平水期、丰水期和枯水期对鄱阳湖典型天然碟形湖、人控湖汊和主湖区进行了水质、藻类和蓝藻毒素等对比调查,结果表明鄱阳湖各个湖区的水质与藻类种群等差异较大,蓝藻毒素浓度和底泥中铁含量的分布具有一定关联性.在各水文季节蓝藻均为人控湖汊藻类的主要优势种之一.平水期鄱阳湖藻类生物量(叶绿素a浓度)与水体的pH呈正相关关系,与采样点的水深呈负相关关系,碟形湖区水体营养盐浓度和藻类细胞密度均较其他湖区水体低.丰水期各湖区的水质差异相对较小,碟形湖藻类细胞密度仍低于其他湖区,但蓝藻已成为各湖区的优势种,该时期藻类生物量与水体总磷浓度及浊度呈正相关关系.枯水季鄱阳湖各水体藻类生物量与水体总氮浓度、铵态氮浓度及电导率呈正相关关系,碟形湖与主湖区发生了完全分离,水体流动性差,暴发蓝藻水华的风险较高.高温丰枯季节鄱阳湖水体蓝藻毒素浓度与底泥铁含量呈现一定的相关分布关系,底泥铁含量高的地方,其水体蓝藻毒素浓度通常比较高,应警惕鄱阳湖流域富铁红壤流失带来的湖区蓝藻水华风险加剧后果.上述研究结果将为鄱阳湖水环境的预警和污染控制提供科学指导.
2018, 30(5):1309-1318. DOI: 10.18307/2018.0513
摘要:利用自行研制的光生物反应器,以水库中典型的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,研究了两种藻类在光照强度周期性波动条件下的抑制特性.结果表明,相对恒定时平均光照强度6100 lx而言,在光照强度周期性波动条件下,在培养至24天时,铜绿微囊藻生物量降低14%、颜色稍黄,斜生栅藻生物量降低24%、藻体严重泛黄;铜绿微囊藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低12.7%和55.5%,斜生栅藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低78%和74%;模拟内波的周期性波动光强下,两种藻的光合作用参数Fv/Fm、YⅡ和ETR下降,热耗散量NPQ增高,且光合作用受到抑制,生长代谢能力减弱,这为内波控藻提供了理论依据.
雷欢 , 谢文星 , 黄道明 , 谢山 , 唐会元 , 陈金生 , 杨钟 , 常秀岭 , 陈锋
2018, 30(5):1319-1331. DOI: 10.18307/2018.0514
摘要:2014年对丹江口水库上游四大家鱼等产漂流性卵鱼类进行早期资源的现状调查,结果表明丹江口水库上游现有产漂流性卵鱼类共14种,以银鮈、蛇鮈、花斑副沙鳅、、蒙古鲌等鱼类为主,四大家鱼卵64粒,仅占卵数的1.02%.与1977年、1993年历史调查的产漂流性卵鱼类早期资源数据相比,产卵场数量减少6处,产卵场的规模和位置发生显著变化.丹江口水库上游产漂流性卵鱼类产卵总量下降明显,从1977年的近1745.86亿粒(尾)下降到2014年的455502.76万粒(尾);其中四大家鱼卵苗径流量下降幅度最为显著,从171.27亿粒(尾)下降到4295.22万粒(尾),四大家鱼卵苗径流量占鱼类卵苗总径流量的比例也从9.81%下降到了0.94%以下.
2018, 30(5):1332-1342. DOI: 10.18307/2018.0515
摘要:2012-2016年,每年的春、夏、秋季对汾河太原河段进行浮游植物样品采集.通过对样品的形态观察和描述,共鉴定出5种水华优势种,5月发生的裸藻水华优势种为裸藻属的膝曲裸藻(Euglena geniculata)和血红裸藻(E.sanguinea).而7-9月发生的微囊藻水华优势种为微囊藻属的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、挪氏微囊藻(M.novacekii)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii).分离纯化共得到11株单克隆水华藻,其中铜绿微囊藻8株,挪氏微囊藻2株,血红裸藻1株.运用cpcBA-IGS、gyrB和cpSSU基因序列构建分子系统发育树,进一步确定水华藻的系统分类地位,结果表明cpcBA-IGS是研究汾河太原河段铜绿微囊藻分类很好的分子标记,而cpSSU基因可很好地区分血红裸藻和其他裸藻种.
张嗣萍 , 贾楠楠 , 王红兵 , 张晓辉 , 罗锋 , 李仁辉
2018, 30(5):1343-1350. DOI: 10.18307/2018.0516
摘要:蓝藻水华在全球范围频繁暴发,鱼腥藻(Anabaena)水华出现频度仅次于微囊藻(Microcystis)水华,其中的一些鱼腥藻种类能产生多样的藻毒素或异味物质,鱼腥藻水华去除技术的研发备受关注.本研究以从武汉市新洲区土壤中分离筛选到的一株细菌WP为材料,通过分析其生理生化特征及16S rDNA序列对其进行分类地位鉴定,考察了该菌株对真紧密鱼腥藻(Anabaena eucompacta)CHAB 1799的溶藻特性.结果表明,菌株WP与Lysinibacillus fusiformis NRS-350的同源性达到了99.6%,故鉴定WP属于Lysinibacillus属.菌株WP对真紧密鱼腥藻CHAB 1799发生溶藻作用的细菌阈值为6×103 cfu/ml,其生理状态不会明显影响溶藻效果,且对不同生长时期的藻液均有较强的溶藻作用.该菌株的溶藻方式为间接溶藻.本研究结果丰富了溶藻细菌的资源库,也为治理鱼腥藻水华提供了更多的技术支持.
2018, 30(5):1351-1367. DOI: 10.18307/2018.0517
摘要:地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.
2018, 30(5):1368-1378. DOI: 10.18307/2018.0518
摘要:周转(一个集合体中的物种在另一个集合体中被其他物种代替)和嵌套(物种贫乏的集合体是物种丰富集合体的严格子集)是形成β多样性的两种途径.本文采用Baselga提出的β多样性加法分解方法,对云南高原湖泊软体动物β多样性及其周转和嵌套组分进行了研究.利用多位点方法计算,结果表明云南高原湖泊软体动物总β多样性为0.8903(Sørensen指数法)和0.9419(Jaccard指数法),周转组分分别占总β多样性的80.93%(Sørensen指数法)和88.92%(Jaccard指数法).总β多样性为瓣鳃类 > 腹足类,金沙江水系 > 南盘江水系 > 澜沧江水系 > 元江水系,浅水型 > 深水型.周转组分占总β多样性的比例为瓣鳃类 > 腹足类,元江水系 > 南盘江水系 > 澜沧江水系 > 金沙江水系,深水型>浅水型.采用配对的方法计算结果表明,不同湖泊对软体动物总β多样性及其周转、嵌套成分的值分布形式不同.周转的成分分布比较均匀,嵌套成分呈现一种单峰的分布.周转成分最大值为1,最小值为0,表明湖泊对间β多样性存在着完全的周转和完全的嵌套形式,所以相应地要采取多区域保护和重点保护相结合的策略保护云南高原湖泊软体动物.
周宇 , 袁雪颖 , 杨子轩 , 刘雄军 , 欧阳珊 , 吴小平
2018, 30(5):1379-1387. DOI: 10.18307/2018.0519
摘要:福寿螺(Pomacea spp.)严重破坏了农业生产和生态系统,并且对人类健康形成致命的威胁.其中小管福寿螺(Pomacea canaliculata)是世界100种恶性外来入侵物种之一.通过收集福寿螺分布数据绘制分布动态图,重建福寿螺在我国的扩散动态,明晰福寿螺的扩散方向和扩散速度.扩散过程表明福寿螺在中国南方的分布区将会继续扩大范围,有进一步向北扩散的趋势,扩散速度持续增长,未来可能在南方形成全面入侵格局.使用气候和海拔数据变量构建最大熵模型,预测福寿螺的潜在分布区和影响福寿螺分布的关键环境变量,结果显示:浙江、福建、江西、广东、广西、海南和台湾等省已成为福寿螺的高分布区,其危害十分严重;上海、湖北、湖南、四川、西藏、贵州、重庆和云南为中分布区,但也具有较高的潜在暴发风险.环境变量分析显示:年均温度是影响福寿螺分布的最重要环境变量.受试者工作曲线(ROC)检测了模型预测结果的准确度,AUC平均值为0.97,说明预测结果准确,可信度高.这些结果可为进一步开展福寿螺在我国的扩散趋势预测、建立风险评估体系以及制定有效的防治措施提供依据.
刘琪 , 何平 , 彭水秀 , 张婷婷 , 孙雨琛 , 邓道贵
2018, 30(5):1388-1399. DOI: 10.18307/2018.0520
摘要:本文研究了典型的鄱阳湖阻隔湖泊——军山湖沉积物(0~36 cm)中溞属枝角类卵鞍密度的长期变化.1#和2#采样点36 cm沉积层对应的年代分别为1839和1857年.1958年前,军山湖沉积物的沉积速率呈现较高的水平,而1959年建坝后的沉积速率明显减小.1958年前,军山湖沉积物中总氮和总磷含量相对稳定,但建坝后总氮含量呈现明显增加的趋势.在军山湖沉积物中,鉴定出中华拟同形溞(Daphnia similoides sinensis)、盔形溞(D.galeata)和蚤状溞(D.pulex)的卵鞍.1#和2#沉积柱中3种溞属种类总卵鞍和含休眠卵卵鞍的累积速率和密度呈现较一致的变化.1958年前,3种溞属种类总卵鞍和含休眠卵卵鞍的累积速率和密度均处于较低水平(1#沉积柱:0~1.51×103 ind./(m2·a)和0~0.63 ind./(g·dw);2#沉积柱:0~0.70×103 ind./(m2·a)和0~0.22 ind./(g·dw));1959年建坝后,10~1 cm的沉积层中3种溞属种类总卵鞍和含休眠卵卵鞍的累积速率和密度呈现逐步增加的趋势,尤其是在3~1 cm(2009-2015年)的沉积层.Pearson相关性显示,军山湖1#沉积柱中的总氮含量与3种溞属种类的总卵鞍和含休眠卵卵鞍的累积速率之间均存在极显著相关性.2#沉积柱中的总氮和总磷含量均与3种溞属种类总卵鞍的累积速率之间存在显著相关性.2#沉积柱的总氮和总磷含量还与中华拟同形溞的含休眠卵卵鞍的累积速率之间均存在显著相关性.结果表明,沉积物中营养盐含量和溞属种类卵鞍(或休眠卵)的长期变化能够反映湖泊富营养化和溞属种群的历史演变过程.
梁红 , 黄林培 , 陈光杰 , 康文刚 , 刘园园 , 王教元 , 朱庆生 , 刘术 , 邓颖
2018, 30(5):1400-1412. DOI: 10.18307/2018.0521
摘要:稳定同位素示踪方法是研究生态系统组成与功能的重要手段,有助于认识湖泊食物网的基本组成与生物地球化学循环的主要过程.本研究选择了云南省东部地区营养水平不同的10个湖泊,开展了高等水生植物(沉水植物、漂浮植物)、浮游植物与浮游动物的空间调查,分析了不同生物在碳、氮稳定同位素信号与元素组成上的分布模式.在碳稳定同位素信号的分布上,漂浮植物在4种生物类型中最为偏负且变化幅度最小,为-28.99‰±0.86‰;浮游动物碳稳定同位素(-20.85‰±2.70‰)的分布特征与浮游植物(-21.88‰±2.97‰)显著相似;而沉水植物的碳稳定同位素显著偏正且变化范围较大,平均值为-12.04‰±4.57‰.结果表明,碳源及其传输途径的差异是导致湖泊生物体内碳同位素信号不同的主要驱动过程.在氮稳定同位素信号上,同为初级生产者的沉水植物(5.43‰±5.84‰)、漂浮植物(5.58‰±7.38‰)与浮游植物(7.26‰±3.83‰)较为相似,而浮游动物氮同位素信号(11.02‰±3.18‰)显著高于浮游植物且平均富集约3.46‰,反映了湖泊生物随着营养级的增加出现较为明显的同位素分馏效应.在空间分布上,湖泊生物碳同位素信号受到水温、水深等因素的明显影响,氮同位素信号则随湖泊营养水平的增加而逐渐偏正.与长江中下游等地区相比,云南湖泊生物的碳、氮元素含量总体偏高;同时,代表内源有机质组分的水生植物和浮游生物C/N质量比值都小于20.因此,本研究揭示的生物碳、氮同位素信号与元素组成特征可为评价高原湖泊食物网组成与生物地球化学循环提供重要的科学依据.
何亮 , 陈晓希 , 李威 , 朱天顺 , 吴耀 , 张欢 , 张霄林 , 曹特 , 葛刚 , 倪乐意 , 谢平
2018, 30(5):1413-1419. DOI: 10.18307/2018.0522
摘要:水深与水体的多个环境要素(如光照、温度等)密切关联.因而水深会影响沉水植物的生长、繁殖和生理生化特征,包括叶片的光合色素组成和C、N、P化学计量特征.本研究通过对洱海4种沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、光叶眼子菜(Potamogeton lucens)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)在不同水深梯度的叶片色素组成和C、N、P化学计量特征进行分析,以阐明水深对这些指标的影响规律和机制.结果表明:水深对4种沉水植物叶片光合色素组成和C、N、P化学计量特征的影响具有种间差异性;苦草、微齿眼子菜和光叶眼子菜叶片N含量,苦草和光叶眼子菜叶片P含量都与叶片叶绿素含量呈显著正相关;苦草叶片N含量随水深增加而增加,可能是由苦草为应对深水弱光胁迫而加强光合色素和蛋白的合成导致的,而磷含量的增加可能还受其他因素的影响.
闫兴成 , 张重乾 , 季铭 , 王明玥 , 冉珊珊 , 许晓光 , 王国祥
2018, 30(5):1420-1428. DOI: 10.18307/2018.0523
摘要:为研究富营养化湖泊水体温室气体浓度及其影响因素,以太湖西岸和竺山湾为例,共调查研究了27个点位,采用顶空平衡法对其表层水体中溶解的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)浓度进行测定.结果表明,太湖近岸带蓝藻水华堆积区表层水体中CH4和N2O两种温室气体浓度远远高于开阔湖区点位,CH4和N2O最高浓度分别为3.79±0.095和0.078±0.003 μmol/L.蓝藻水华堆积区和开阔湖区CH4平均浓度分别为2.33±1.46和0.14±0.059 μmol/L,N2O的平均浓度分别为0.054±0.024和0.023±0.012 μmol/L.两种气体在水中均呈现过饱和状态,其中蓝藻水华堆积区表层水体中CH4和N2O饱和度远远高于开阔湖区点位.此外,入湖河流河口区域表层水体溶解性N2O浓度较高.将水中CH4和N2O浓度与水体环境因子之间进行相关性分析,表明水体总氮、总磷、铵态氮和溶解性有机碳浓度与CH4和N2O浓度呈显著正相关,CH4浓度与硝态氮浓度呈显著负相关.研究结果揭示了太湖蓝藻水华堆积区是CH4和N2O两种温室气体重要的潜在排放源,蓝藻水华暴发对湖泊温室气体的排放具有重要影响,但该过程的驱动机制及影响因素仍需要进一步研究.
2018, 30(5):1429-1437. DOI: 10.18307/2018.0524
摘要:以博斯腾湖流域为研究区,基于2001-2016年时间序列的MODIS NDVI数据分析了研究区植被的时空变化趋势,并结合流域气象站点的气温、降水、日照时数和相对湿度数据分析了植被生长季累积NDVI和16天NDVI与气候因子之间的响应特征.结果表明:(1)流域植被覆盖变化呈改善趋势,生长季累积NDVI年变化率为0.014 a-1,16天NDVI变化率均为正值,植被改善趋势显著区域主要分布在高山草原湿地和农业灌溉区边缘的新增农田.(2)植被生长季累积NDVI主要受降水和相对湿度影响,植被总体生产力与水分条件关系最密切,生长季逐16天NDVI与同期气温和日照时数在植被生长初期和末期关系显著,而与降水没有显著的相关性,说明植被短期瞬时长势对热量条件更为敏感.(3)在植被生长不同阶段对气候变化具有不同的滞后效应,其中植被生长初期和末期对气温有0.5~1个月的滞后,生长盛期对降水有0.5~3个月的滞后、日照时数有1.5~2.5个月的滞后、相对湿度有0.5~2.5个月的滞后,揭示了植被不同生长阶段水热条件对其生长韵律的控制差异.
邱玉宝 , 王星星 , 阮永俭 , 解鹏飞 , 钟钰 , 杨素萍
2018, 30(5):1438-1449. DOI: 10.18307/2018.0525
摘要:湖冰物候影响着区域及全球气候,是全球变化的敏感因子,青藏高原湖泊众多,冻融现场监测数据缺乏,而微波具有对冰水相变敏感、时间分辨率高、历史存档数据长等特点,这对于长时间序列湖冰物候研究具有重要意义.然而,被动微波遥感空间分辨率低、湖泊亮温的精准定位难.论文通过获取AMSR-E/Aqua和AMSR-2/Gcom-W1的亮温数据,构建了基于轨道亮温数据的阈值判别法,通过对青藏高原不同区域和不同大小的青海湖、色林错、哈拉湖以及阿其克库勒湖进行测试研究:与青海湖现场观测对比,湖泊完全冻结日期与开始融化日期最大误差小于3天;与无云光学遥感判别结果相比,4个湖泊的冻融参数误差为2~4天.结果表明,被动微波轨道亮温数据可实现青藏高原地区亚像元级中大型湖泊冻融信息的获取,历史卫星资料可为湖冰物候的监测提供重要的支撑.
2018, 30(5):1450-1457. DOI: 10.18307/2018.0526
摘要:引入两个负指数型差值函数,估计降雨量的概率分布,以此描述流域降雨空间变异性问题.将降雨量空间统计分布与垂向混合产流模型耦合进行产流量计算,即对地表径流,采用超渗产流模式,根据降雨与土壤下渗能力的联合分布推求其空间分布;对地面以下径流,采用蓄满产流模式,以地表渗入量的均值作为输入,进行简化处理以提高其实用性;最终推导出总产流量概率分布函数计算公式.将流域概化成一个线性水库,并根据随机微分方程理论,推导任一计算时段洪水流量的概率分布,从而构建了一个完整的随机产汇流模型.以淮河支流黄泥庄流域为例进行应用研究,结果表明,该模型可提供洪水过程的概率预报,可用于防洪风险分析,若以概率分布的期望值作为确定性预报,亦具有较高精度.
王宗志 , 谢伟杰 , 王立辉 , 刘克琳 , 程亮 , 王坤
2018, 30(5):1458-1470. DOI: 10.18307/2018.0527
摘要:南四湖是中国北方最大的淡水湖泊,由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖4个湖区串联而成,地形复杂,洪水易涨难消,与滨湖区涝水交换频繁,建立兼顾效率和精度的洪水演算模型复杂困难.基于1960s提出的用"三湖"和"两河"来概化模拟南四湖洪水的理念与"三湖两河"半图解法洪水演算模型,采用四阶龙格库塔法代替半图解法,改进"三湖两河"洪水演算模型,对比分析计算精度、效率和灵活性,"三湖两河"洪水演算数值解模型优于半图解法;分析了滨湖排水模数、"两河"传播历时等模型经验参数的敏感性,以及韩庄闸水位-流量关系变动对湖泊高水位的影响,据此提出了南四湖洪涝治理的若干建议.南四湖"三湖两河"洪水演算数值解模型可作为南四湖洪水管理的基础工具,因地制宜的建模思路对类似湖库具有重要参考价值.