摘要:查干湖：位于吉林省西北部、松嫩平原霍林河末端与嫩江交汇处，面积372km2，为浅水淡水湖。已被列入中国重要湿地和国家级自然保护区名录，同时查干湖冬捕也是国家级非物质文化遗产（摄影：杨敬爽）。

摘要:湖 泊 科 学（Hupo Kexue）2023年第35卷第6期11月6日 目次 专稿 青藏高原水体碳源汇过程的重新认知与挑战（1853） 高扬，罗飚，沈迪，贾珺杰，陆瑶，王朔月 研究论文 ——富营养化与水华防控 高温干旱背景下太湖藻情变化特征及机制（1866） 康丽娟，朱广伟，邹伟，朱梦圆，国超旋，许海，肖曼，李娜，张运林，秦伯强 环境因子及生态补水对乌梁素海“黄苔”年际暴发面积的影响（19862021年）（1881） 芦津，杨瑾晟，罗菊花，张民，阳振，霍轶珍，兰海今，谷孝鸿，史小丽 水体叶绿素a和硅藻群落时空分布及影响因子的对比分析——以云贵高原异龙湖为例（1891） 周起，陈光杰，李蕊，陈小林，张涛，韩桥花，王露 洱海南部近岸微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子（1905） 邹艳兰，王玮璐，秦江，余志荣，万国帅，刘琪，周起超 硝态氮对库区水体藻类和细菌群落的影响（1917） 郑鑫,王文静,盛彦清 基于高频高光谱近感观测量化风对蓝藻水华的影响（1927） 杨华音，张运林，李娜，张毅博，孙晓，王玮佳 ——生物地球化学与水环境保护 基于长时间序列乌梁素海水环境变化趋势及生态补水等关键驱动因子分析(20112020年)（1939） 刘莹慧,卢俊平,赵胜男,史小红,孙标,张晓晶,石震宇,米家辉 19902018年于桥水库流域氮磷浓度变化趋势及影响因素（1949） 张晨，周雅迪，宋迪迪 邛海入湖河流水质及其湖区响应特征（2011-2021年）（1960） 冉蛟，肖克彦，向蓉，郑丙辉 2022年极端干旱下洞庭湖区水体营养状态变化及改善对策（1970） 王丹阳，韩锦诚，黎睿，汤显强 耦合营养负荷的查干湖全季节适宜生态水位阈值研究（1979） 葛裕豪，刘雪梅，杨敬爽，陈立文，吴燕锋，章光新，杨旭 河流营养物质输入及结构变化对河口富营养化潜力的影响（1990） 林玲，许文锋，刘丽华，王飞飞，杨盛昌，曹文志 巢湖水-气界面N2O通量排放特征及影响因素（2000） 杨帆，苗雨青，叶爱中，崔乾，孙奕琳，罗浩，洪炜林，孙方虎 应用底栖动物完整性指数评价北京市河流水生态环境质量（2010） 张宇航，颜旭，姜兵琦，渠晓东，张敏，张海萍，荆红卫，刘保献，彭文启 ——淡水生态与生物多样性保育 长江中下游湖泊群不同生活型水生植物分布的时空变化(19862020年)（2022） 刘兆敏，张玉超，关保华，曹振，来莱，杨启铎 三峡工程运用后长江中游典型江心洲植被动态变化趋势及机制探析（2036） 石希，夏军强，周美蓉，邓珊珊 后三峡工程时代的鄱阳湖湿地淹没动态演变（2048） 戴雪，钱心月，朱昱腾，郭润言，秦大千，万荣荣，游海林 南水北调中线水源地河流大型无脊椎动物物种多样性及其维持机制（2059） 李正飞，蒋小明，王军，刘振元，张君倩，熊雄，谢志才 禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及影响因子（2071） 孟子豪，杨德国，胡飞飞，陈康，刘璐，向邈，李学梅 三峡水库香溪河鱼类群落结构特征及历史变化（2082） 王佳成，廖传松，连玉喜，林小满，张闫涛，毕永红，刘家寿，叶少文 北京两个水库的桃花水母及其发生条件初探（2092） 王东霞，熊志明，侯新觉，郭伟，黄振芳，王忠锁 洞庭湖区域黑线姬鼠（Apodemus agrarius）种群迁入湖滩后的繁殖特征（2101） 何佳凝，张琛，杨桂燕，徐正刚，张美文,王勇，李波，周训军，黄华南 ——流域水文与水资源安全 21世纪以来泛北极湖泊水位变化时空特征及原因探讨（2111） 梁新歌，王涵，赵爽，宋春桥 城市化背景下年最大日径流演变及影响因素研究——以长江下游秦淮河流域为例（2123） 罗爽，许有鹏，王强，于志慧，林芷欣，唐仁，江如春 极端降雨事件对南方红壤区径流和输沙的影响——基于赣江支流濂江上游流域的长序列分析 （19842020年）（2133） 赵利祥，郭忠录，聂小飞，廖凯涛，郑海金 基于多波束地形测量的上荆江典型河段沙波形态特征分析（2144） 夏军强，曹玉芹，周美蓉，刘鑫，邓宇 ——河湖沉积与全球变化响应 青藏高原东南缘高山湖泊藻类响应气候变化和大气沉降的长期特征（2155） 朱云，陈光杰，孔令阳，李静，陈小林，李平，马欠，周起，黄林培，任雁 滇西北地区高山湖泊沃迪错近两百年来环境变化及枝角类群落响应（2170） 李静，陈光杰，黄林培，孔令阳，索旗，王旭，朱云，张涛，王露 术语规范 中国小蚓类中文名与拉丁名之对照（附分布及生境）（2185） 崔永德,王洪铸

摘要:陆地-大气和陆地-水体的碳输送与碳交换共同决定了陆地生态系统的碳平衡,但长期以来青藏高原水体由于缺乏有效的观测数据,导致青藏高原水体一直是全球碳循环研究中被忽视的碳汇功能区。本研究聚焦青藏高原水体,重新认知水体碳侵蚀与碳沉积对青藏高原固碳的重要作用,系统分析河湖库-大气间的碳运移与交换时空格局与驱动机制。通过归纳总结发现:(1)青藏高原河流岩石风化速率以及CO₂消耗速率较高,强烈的侵蚀作用对地球系统吸收和平衡CO₂浓度起着重要的调控作用;(2)青藏高原湖泊是内陆生态系统的重要碳库,12 ka 以来湖泊沉积物碳储量约为73 kg C/m²;(3)青藏高原湖泊浮游植物和水生植物影响内陆水体C沉积,年均初级生产力达(553±36) mg C/(m²·d)。(4)青藏高原湖泊目前为“碳源”,碳排放量约为2.27 Tg C/a。此外,本文还阐明青藏高原水体碳源汇过程评估的不确定性,以及从方法学角度分析如何加强其水体的碳循环研究,厘清全球变化下青藏高原水体的碳源汇机制,并展望了青藏高原水体碳源汇功能未来研究所面临的挑战,从而为深入理解全球变化下青藏高原生态系统在碳中和过程中的作用提供科学依据。

摘要:2022年我国长江流域经历了长期的高温干旱,对湖泊水生态环境和湖内藻情态势产生了深远影响。但目前关于干旱环境下湖泊水华的响应特征研究较少。以太湖为例,基于2005—2022年湖体营养盐与叶绿素a浓度的长期监测数据,结合卫星遥感影像反演的蓝藻水华面积变化,探讨了2022年高温干旱对太湖蓝藻的影响特征及驱动机制。结果表明,2022年蓝藻水华高发季节(5—9月),太湖蓝藻水华的平均面积和最大面积均明显下降,其中5月的水华面积仅为近5年同期平均面积的20%;水样采集分析获得的水体叶绿素a浓度和微囊藻生物量在春季也明显下降。营养盐方面,2022年太湖的总氮和总磷均值分别为1.41和0.084 mg/L,较近5年均值分别下降了30.6%和27.3%,均为2005年以来的最低值。氮磷浓度空间分布的克里金插值显示,除西北湖区(竺山湾)受河流入湖影响外,大部分湖区的溶解态氮磷也都处于较低状态,冬季溶解性总磷浓度小于0.02 mg/L 的水域面积占全湖面积的79%。随机森林分析表明,总磷、水温和风速是影响春季微囊藻和藻类生物量的关键因子。冬季湖体磷水平低,加上春季外源负荷较少,致使2022年春季太湖大范围湖区磷浓度较低,对微囊藻的生物量产生了限制作用。此外,在随后夏季连续高温的背景下,太湖蓝藻水华面积虽然发生了反弹,但并未明显高于往年,这与极端干旱导致外源磷补给低、湖体仍能维持大范围低氮低磷条件有关。综上表明,目前太湖部分湖区的藻类生物量对氮磷浓度变化敏感,外源营养盐负荷开始对蓝藻水华情势产生调控作用。坚持外源负荷削减,关注湖泊氮磷内源效应,调控湖体的生态系统结构,是有效降低太湖蓝藻水华强度,应对未来多变气候带来生态风险的重要途径。

摘要:“黄苔”是丝状绿藻大量增殖并漂浮聚集在水面的一种藻类水华,是乌梁素海面临的重大水环境问题之一。本研究基于文献数据整合和Landsat TM/OLI系列卫星影像反演,追溯了乌梁素海近35年(1986—2021年)的水质变化和“黄苔”暴发历程,通过相关性分析和多元线性回归等方法,分析了乌梁素海“黄苔”暴发的年际影响因子。乌梁素海水体化学需氧量、总氮(TN)、总磷(TP)浓度在年尺度上呈下降趋势,但仍处于富营养状态(TLI(Σ)>50)。相关性分析结果表明,乌梁素海“黄苔”暴发面积与TP、TN、氨氮、气温呈显著正相关,与出水量、风速、沉水植被面积、入水量呈显著负相关;多元线性回归结果表明,沉水植被面积和出水量是影响乌梁素海“黄苔”暴发面积的主要因子。生态补水工程的实施增加了乌梁素海出入水量,降低了水体TP、TN浓度,也造成沉水植被退化,使“黄苔”暴发的扩张趋势得以遏制。然而,乌梁素海现有营养条件、基质条件仍适宜附着藻生长和“黄苔”暴发。在全球气候变化背景下,气温升高和风力减弱可能会加剧这一现象。建议采取多种措施以防控乌梁素海“黄苔”暴发,如生态补水、外源营养盐管控、沉水植被调控、引水活化等。

摘要: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-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^2-₃)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^2-₃)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。

摘要:2017年7月-2018年4月在洱海南部近岸开展了4个季度的野外调查,利用细胞分裂频率法研究微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子,结果显示:微囊藻细胞分裂频率的变化范围为6.13%~29.23%,白天显著大于夜间,但两个点位间和表中底3层间的差异均不显著;经计算,微囊藻原位生长速率的均值为(0.36±0.06) d^-1,总体高于其它有相关研究的湖泊。同时,微囊藻细胞分裂频率和原位生长速率具有显著的季节变化,表现为冬季最大(1月,19.65%±4.10%、(0.39±0.01) d^-1),秋季(10月,14.48%±4.73%、(0.36±0.02) d^-1)和夏季(7月,12.77%±3.81%、(0.37±0.07) d^-1)次之,春季(4月,10.37%±2.64%、(0.30±0.06) d^-1)最小,其中营养盐浓度的作用不明显,而地表太阳辐射和水温等影响较大。进一步分析发现,除地表太阳辐射外,影响细胞分裂频率昼夜变化的其它因子具有一定的季节异质性。研究结果可为深入研究洱海微囊藻水华发生机制及预测预警提供参考。

摘要:水体富营养化极易引起湖泊水库如藻类水华等水生态系统环境问题。氮素作为初级生产力的限制性生源要素之一,认识其在水华形成过程中潜在作用至关重要。本研究选取胶东半岛低碳高氮水库水体进行模拟实验,通过添加不同剂量硝态氮,探究高硝态氮输入对库区水体藻类和细菌群落结构的影响。结果表明:(1)当硝态氮作为唯一氮源,随着培养时间延长,硝态氮浓度显著下降,亚硝态氮和氨氮浓度逐渐升高,表明微藻和细菌共同作用可能将硝态氮转化为亚硝态氮和氨氮;(2)当硝态氮浓度为6 mg/L时,藻类叶绿素a浓度达到最高值,随着硝态氮浓度升高,叶绿素a浓度则会降低;(3)添加硝态氮后,蓝藻门成为优势藻类,绿藻门次之;变形菌门相对丰度显著升高。研究结果为低碳高氮类水体暴发蓝绿藻水华及有效防控提供理论依据和技术支撑。

摘要:全球气候变化显著影响湖泊理化环境和生态系统演化,对生态系统服务造成负面影响甚至引发生态系统灾变,其中风速下降可能促使富营养化湖泊蓝藻水华的暴发和水面漂浮集聚。以往由于较低的观测频次,往往很难精细量化风对蓝藻水华的影响。利用陆基高光谱近感观测技术,基于分钟小时尺度开展周年高频观测,通过对6—10月蓝藻生长期太湖表层水体叶绿素a浓度统计分析,量化蓝藻水华高频动态变化特征,确定蓝藻水华漂浮集聚的风速阈值。研究发现,随着风速的下降,水体表层叶绿素a浓度随之增加,蓝藻水华出现概率也随之增加。概率分析显示,当近地面风速小于2.5 m/s时,湖泊表层比较容易形成明显肉眼可见的蓝藻水华,藻华发生概率为55.1%。长时间持续的低风速容易诱发蓝藻水华形成和漂浮集聚,强风浪事件后低风速出现1~2天叶绿素a往往就能恢复以往较高水平,这为管理者有效防控蓝藻水华提供了新视角。长期气象观测显示,气候变化影响下太湖地区风速呈现显著下降趋势,增加了蓝藻竞争优势和发生概率,有助于其在表面漂浮集聚。在未来的气候变化情景下,如果风速继续呈现下降趋势,在营养盐条件不变情况下湖泊表层蓝藻水华发生概率可能还会上升,增加蓝藻水华防控难度,也对流域和湖体营养盐管控来缓解蓝藻水华提出更高要求。

摘要:基于2011—2020年乌梁素海水质监测数据,将综合营养指数法、PCA排序法和ArcGIS克里金插值法有机结合,综合评价2011—2020年乌梁素海水体富营养化程度年际时空变化特征,厘清引起水体富营养化发生变化的关键性驱动因子。研究结果表明:(1)乌梁素海水体总磷和总氮的峰值出现在平水期,氨氮的峰值在枯水期,COD_Mn的峰值在丰水期,水质整体以地表Ⅲ类水为主。(2)2011—2020年湖体水质经历了由轻度富营养-中营养-轻度富营养-中营养的变化过程,综合营养状态指数在60~70(中度富营养)的湖区面积占比由21.49%逐渐消失,综合营养状态指数在30~50(中营养)的湖区面积占比由23.84%扩增到44.87%。(3)乌梁素海生态补水量与总氮、总磷、COD_Mn和综合营养状态指数呈负相关,是影响湖泊水体营养化的另一个关键性驱动因子。

摘要:基于1990—2018年于桥水库流域入库河流与水库的逐月总氮(TN)和总磷(TP)监测数据,整理并分析了1990—2002、2003—2014和2015—2018年3个时段TN、TP浓度和氮磷比(TN/TP)的时空变化特征,探究流域内点面源污染削减、调水、氮磷滞留等对营养盐浓度变化的影响。结果表明,1990—2018年于桥水库TN浓度年均值在1.14~3.74 mg/L之间,水库TP浓度年均值在0.025~0.131 mg/L之间,多年TN/TP平均值为45,远高于淡水磷限氮磷比,是磷限水库。于桥水库流域5个测点中,沙河TN浓度最高,黎河TP浓度最高,入库TN、TP浓度大于库区,水库TP滞留率略大于TN。水库TN、TP浓度在2000s中后期下降,之后出现反弹。原因是2003年水源保护工程实施后,入库营养物浓度降低;2014年底南水北调中线一期工程通水后,于桥水库的引滦水量减少,TN的稀释效应弱化,上游来水TP浓度上升与水库内夏秋两季浮游植物的增殖,导致第三时段水库内TP浓度上升。基于月尺度水质分析,夏季水库TN浓度最低,TP浓度达到峰值,主成分分析表明,历年6—10月的水库Chl.a浓度与TP浓度呈显著正相关。后续富营养化治理应当控制沙河及库周面源的TN输入,同步削减流域内TP负荷,并通过建设和完善前置库、截污沟等工程措施降低入库氮磷浓度。

摘要:邛海是云贵高原水域面积>25 km²的11个天然湖泊之一。基于邛海入湖河流与湖区水质监测数据,揭示入湖河流水质特征,并探究其湖区响应。结果表明:2021年,邛海入湖河流水质空间异质性显著,且分为自然型、农业型和城镇型3种类型河流。官坝河等3条自然型河流水质优良,而高仓河等8条城镇型和农业型河流(R4~R11)水质较差,污染物浓度超标严重。2011—2021年,邛海主要入湖河流(官坝河、鹅掌河、小青河)的营养盐浓度呈下降或先增加后下降趋势,水质逐渐改善。流域土地利用变化是导致邛海入湖河流水质空间异质性的主要因素,同时也是河流水质在2011—2021年改善的原因之一。受湖泊水文环境与入湖河流污染类型影响,2017—2021年邛海湖区水环境及其与河流水质响应关系差异性明显:高枧湾水域(L5)水深浅、水环境容量小,主要受纳城镇污水,因而湖区营养盐与叶绿素a浓度高,在2021年达富营养状态;官坝河、鹅掌河与小青河入湖影响区(L1~L3)与小渔村(L4)水域湖水深、水环境容量大,污染物浓度与营养状态指数低,但因汇入的河流污染类型不同,湖区营养水平与河流水质响应存在季节性差异。另外,从污染治理区域来看,入湖河流R4~R11和湖区L5水域应是目前邛海流域水环境修复的重点。

摘要:2022年夏季长江流域遭受极端干旱,在此背景下,围绕长江荆江河段(松滋-城陵矶),东、西、南洞庭湖,松滋河、虎渡河、藕池河三口水系,湘江、资水、沅江、澧水四水尾闾河段,以及环洞庭湖主要垸区,开展了原位监测和采样工作,测定了湖泊、河道、沟渠、池塘等各类水体中氮、磷、碳等生源要素和叶绿素a浓度,以及浮游植物种类和丰度。结果显示,东、西、南洞庭湖中,总氮、总磷、溶解态有机碳和叶绿素a浓度均值分别为0.57 mg/L、0.45 mg/L、38 mg/L和5.38 μg/L,氮、磷分别以溶解态和颗粒态为主;浮游植物共检出6门37种,以硅藻和绿藻为主,藻类生物量约1.337 mg/L。就综合营养状态指数而言,洞庭湖处于中营养状态,并不显著高于长江和三口四水。极端干旱导致荆江-洞庭湖的水文连通削弱,洞庭湖来自三口的生源要素通量减少,来自四水和湖内自源生产的比重增加;洞庭湖垸区与外部自然河湖的阻隔限制垸内水体自由流动,导致生源要素累积,造成富营养化。2022年极端干旱气象条件下,洞庭湖总磷、叶绿素a、浮游植物数量相比历史阶段数据处于高位,但总氮浓度低于历史水平。恢复水文连通,改善江湖关系,削减内源污染释放,并在垸内通过主动蓄洪建设储备水库,是应对未来极端干旱下湖泊水生态环境问题的可行对策。

摘要:适宜生态水位作为反应湖泊水文情势的重要指标,是维持湖泊生态系统稳定的关键要素。已有研究大多集中于水文过程对生态系统影响,缺乏耦合考虑湖泊营养负荷的全季节生态水位阈值研究。本研究在刻画恢复天然水位情势的基础上,综合考虑了人类活动导致湖泊营养负荷的季节性波动以及冰封期的最小生态水位,构建了适用于季节性冰封湖泊全季节的适宜生态水位阈值获取的综合框架,确定了年内不同时期适宜生态水位阈值。结果表明,查干湖入湖口非冰封期的总氮(TN)浓度与平均水位均呈上升趋势,总磷(TP)浓度呈下降趋势;6月湖内TN和TP滞留量最高,分别达到1044.36和23.61 t;确定了查干湖全季节不同时期的适宜生态水位,冰封期(11月-次年4月)为129 m,汛期(6—9月)为130.15~130.86 m,非汛期(5和10月)为130.08~130.57 m。研究结果可为季节性冰封湖泊的适宜生态水位研究提供方法支撑,也可为湖泊的水环境管理提供理论支撑。

摘要: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3.967×10³ t/a,而2006—2020年期间增加到2.924×10⁴ t/a,增长了637.14%,其中最高值达8.279×10⁴ t/a。两个时期DIP通量平均值分别为1.131×10²和2.282×10² t/a,增长了101.87%,其中最高值达6.128×10² 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。

摘要:湖泊是温室气体氧化亚氮(N₂O)的潜在排放源,但由于自然环境以及人类活动的差异,其N₂O排放规律也存在特殊性和地域性。为探究巢湖N₂O排放通量的时空特征,利用静态暗箱-气相色谱法于2018年3月至2019年12月对巢湖不同区域(东、中、西)N₂O的排放进行观测。结果表明,巢湖水体N₂O年均排放通量为(25.14±55.01)μg/(m²·h),表现为N₂O的“源”,且具有较为明显的时空分布规律。在时间分布上,季节变化趋势呈现“M”形模式,7月出现最小值且表现为N₂O的“汇”((-12.97±16.32)μg/(m²·h)),在6月和8月为峰值,全年最大值出现在8月((68.25±78.05)μg/(m²·h)),极值均出现在夏季。在空间分布上,东、中、西3个湖区N₂O排放通量差异显著(P=0.03),N₂O排放通量最大值((43.32±79.96)μg/(m²·h))出现在西巢湖,最小值(10.37±19.31)μg/(m²·h)出现在东巢湖,整体上呈现从湖岸向湖中心逐渐降低的趋势,但从不同湖区来看仅西巢湖呈现出相似的规律,中巢湖和东巢湖在距湖岸4 km时分别出现最大值和最小值,主要受外源输入影响。巢湖N₂O排放通量总体上与pH呈显著负相关,但在不同季节及不同湖区,环境因子与N₂O排放通量的相关性不同,营养盐输入及温度变化对N₂O的产排都会产生不同程度影响。湖泊N₂O排放并不只受单一或固定环境因子控制,而是多种环境因素综合作用的结果。

摘要:利用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价河流生态环境状况已成为水生态健康评估和管理的重要方法。基于2020年秋季至2021年夏季对北京市五大水系115个样点的大型底栖动物、水体理化因子以及栖息地质量4个季度的调查数据,分别构建了北京市山区、平原区河流底栖动物完整性指数,并对其生态状况进行了评估。指标筛选结果显示:山区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、EPT相对丰度、BMWP指数、粘附者相对丰度、Shannon-Wiener多样性指数;平原区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、摇蚊科相对丰度、EPTO相对丰度、耐污类群相对丰度。根据各参数值随干扰增强的变化趋势,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。结果显示:在空间上,北京市山区河流处于良好状态,其中以潮白河水系生态状况最好,处于良好状态,蓟运河水系生态状况最差,处于很差状态;平原区河流处于中等状态,其中永定河、大清河水系处于良好状态,蓟运河、北运河以及潮白河水系均处于中等状态。在时间上,不同季节的B-IBI值无显著性差异,整体生态状况不受季节变化的影响,表明构建的北京市B-IBI评价体系在时间上具有良好的稳定性。多元回归分析显示:栖息地质量是限制北京市山区、平原区河流生态状况的主控因子,其次,高锰酸盐指数和化学需氧量是影响平原区河流生态状况的主要因子。本研究构建的B-IBI评价体系对于北京市河流的栖息地状况和水体污染状况具有较好的指示作用,参照点的B-IBI值整体上显著高于受损点,表明B-IBI评价体系在北京市河流的适用性良好。

摘要:不同生活型水生植物对水环境的影响和碳固持能力不同,开展大尺度范围内不同生活型水生植物的时空分布和动态变化研究,是全面掌握湖泊水生态环境变化趋势、准确核算水生生态系统碳源/碳汇的前提。以长江中下游10 km²以上(共131个)的湖泊为研究对象,基于野外调查和先验知识,通过光谱分析,研发了不同生活型水生植物遥感高精度机器学习识别算法,解析了长江中下游湖泊群不同生活型水生植物的时空变化规律。研究表明,长江中下游湖泊群不同生活型水生植物遥感监测精度为0.81,Kappa系数为0.74;1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积为2541.58~4571.42 km²,占湖泊总面积的15.99%~28.77%,沉水植物是优势类型(Max_1995年=2649.21 km²,Min_2005年=921.38 km²),其次是挺水植物(Max_2005年=1779.44 km²,Min_2020年=569.05 km²)和浮叶植物(Max_2015年=685.68 km²,Min_2000年=293.04 km²);水生植物主要分布在长江干流流域湖泊群,其次是鄱阳湖流域、洞庭湖流域、太湖流域和汉江流域;变化趋势上,1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积呈现先增长(1986—1995年)、后下降(1995—2010年)、再增加(2010年后)的趋势。本研究可为长江中下游湖泊群生态环境调查及水环境管理提供重要参考。

摘要:受三峡工程运用的影响,长江中游水沙情势剧变,江心洲生境结构发生变化,洲上植被密度、活力和分布情况也随之改变。因此亟需开展针对江心洲植被的长期观测以厘清其对三峡调控的响应机制,从而制定有效的洲滩植被保护和修复策略。卫星遥感技术是开展长时间、长河段地貌观测的常用手段。目前应用卫星遥感技术监测江心洲植被动态的研究,主要聚焦于三峡工程运用对江心洲植被面积和覆盖度的影响,而较少深入探讨植物长势和分布模式的变化趋势。因此,本文以长江中游4个典型江心洲为研究对象,提出了一系列可用于反演江心洲淹没范围和滩面上植被动态的方法,并量化分析三峡工程运用对植被动态的影响。结果表明:(1)三峡工程运用后,江心洲整体淹没频率降低,部分原有边滩逐步满足耐水植物的生长条件,促使江心洲植被面积呈现增长的趋势;原分布在高滩上的不耐水植物逐步蔓延至低滩,导致江心洲植被茂密程度整体上升;(2)三峡工程运行前,2002年含沙量较大的漫滩洪水有促进植物第二年生长的趋势;而三峡工程运行后,2016年具有同样规模但含沙量减少近80%的漫滩洪水则有抑制植物生长的作用;(3)部分形态稳定的江心洲,其高、低滩植被分布模式之间的异质性受三峡工程运用的影响逐渐减弱,并在约10年后彻底消失。而形态产生明显调整的江心洲,其高低滩植被分布模式随地形产生一定的改变。

摘要:周期性的淹没或出露是洪泛型湖泊湿地的重要物理特征,湖泊湿地的淹没动态对其生态过程有显著影响。三峡工程运行以来,鄱阳湖湿地淹没动态发生了显著变化并引发了剧烈生态效应,而目前研究尚未对后三峡工程时代的鄱阳湖淹没动态演变进行系统量化,也制约了对其驱动下湖泊湿地生态系统演变原因与机制的了解。鉴于此,本研究结合水文站实测数据与遥感观测资料,以淹没开始时间、淹没结束时间以及淹没历时3个变量共同表征湖泊湿地淹没动态,从站点及全湖尺度分别对三峡工程运行后鄱阳湖湿地淹没动态的变化趋势、量级及显著性进行定量分析。结果表明:(1)2000—2020年间,鄱阳湖湿地淹没开始时间在64%的湖区被推迟,推迟速率约为1.10天/年;仅在入江水道及碟形湖小幅提前,且提前趋势并不显著;(2)鄱阳湖湿地淹没结束时间在72%的湖区显著提前,提前速率约为1.46天/年;仅在有闸控工程的碟形湖因延迟泄水而有所延迟;(3)受淹没开始时间推迟而结束时间提前的影响,鄱阳湖湿地淹没历时在70%的湖区显著缩短,缩短速率约为2.19天/年,而在有闸控工程的碟形湖则有所延长。本文从站点与全湖尺度分别给出了基于实测而非模型模拟的鄱阳湖淹没动态量化评估结果,从空间尺度揭示了淹没动态在碟形湖与主体湖区的巨大差异。同时,研究结果从淹没动态角度深化了当前对三峡工程水文影响的认识,为鄱阳湖湿地后续的水资源管理及生态水文过程调节提供了理论与数据基础。

摘要: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。

摘要:为了解长江十年禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及其影响因子,于2020年9月(秋季)、12月(冬季)和2021年4月(春季)、7月(夏季),采用渔获物抽样和水声学探测相结合的方法对柘林水库鱼类群落和资源密度的时空动态进行调查,并利用广义可加模型(generalized additive model, GAM)识别了影响鱼类资源变化的关键因子。调查期间共采集鱼类5目12科36属54种,鲤形目鱼类占比最高为70.38%,鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、(Hemiculter leucisculus)和黄尾鲴(Xenocypris davidi)为优势种。水声学探测结果表明,鱼类密度(ind./1000 m³)具有明显的时空异质性,春、夏季(10.42±17.57和16.34±11.89)显著高于秋、冬季(2.74±3.33和2.02±5.07),中游(3.18±4.76)则显著低于上、下游(11.20±15.66和5.37±9.33)。GAM模型对鱼类密度的总偏差解释率为84.6%,其中经纬度、季节、叶绿素a浓度和溶解氧对鱼类密度的影响效应显著,水深和总氮的影响不显著。鱼类主要分布在29.12°~29.30°N,115.05°~115.15°E区域,显著影响鱼类分布的溶解氧和叶绿素a浓度范围分别为9~12 mg/L和5~15 μg/L。柘林水库鱼类呈现小型化趋势,为维护生态系统稳定性和鱼类多样性,后续需加强对鱼类群落结构和时空分布格局影响的机制方面的相关研究。

摘要:由于自然和人为因素的影响,三峡水库鱼类资源一直在发生变化,为掌握三峡水库蓄水后典型支流香溪河鱼类群落的现状及历史变化,于2020年7月-2021年4月使用多网目复合刺网和地笼对香溪河鱼类群落进行实地采样,并结合历史数据进行比较分析。研究期间共采集到鱼类55种,隶属于7目14科,鲤科鱼类种类数最多,以杂食性鱼类和湖泊定居性鱼类为主,优势种为贝氏(Hemiculter bleekeri)、短颌鲚(Coilia brachygnathus)、似鳊(Pseudobrama simoni)和翘嘴鲌(Culter alburnus),其相对重要性指数(IRI)分别为5502、3828、2567和1109。鱼类物种多样性指数在春季最高,夏季最低。刺网单位捕捞努力量渔获个体数和单位捕捞努力量渔获量在夏季最高,冬季最低。与三峡水库蓄水前相比,香溪河鱼类中长江上游特有鱼类减少4种,外来鱼类增加3种。湖泊定居性种类持续增加,喜流水性种类减少,鱼类优势种发生较大变动。2020—2021年香溪河鱼类组成与1987年的相似性指数为0.29,与2012—2013年的相似性指数为0.53,反映三峡水库蓄水前后香溪河鱼类群落结构差异明显。建议加强河流自然生境修复、保护土著鱼类并严格防控外来鱼类,以促进鱼类资源多样性恢复,维护水域生态系统稳定。

摘要:为鉴定北京怀柔水库和黄松峪水库发生的桃花水母并检验其水环境质量相关性,对2022年9月9日和10日采自2个水库的桃花水母进行形态学和遗传结构分析,并结合常规水生态监测数据,初步探究桃花水母发生的水环境条件。结果显示,怀柔水库和黄松峪水库桃花水母形态结构较为相似,依据其伞径、触手数目、主辐触手长于其它触手、管状平衡囊数、刺丝囊疣圆锥状环状排列及囊状性腺等形态特征初步鉴定为索氏桃花水母和嘉定桃花水母。ITS序列分析结果显示怀柔水库样本与索氏桃花水母遗传相似性100%,黄松峪水库样本与嘉定桃花水母遗传相似性100%,佐证了形态学鉴定结果。2个水库桃花水母发生前后库区pH、溶解氧、总氮和总磷浓度以及生化需氧量等因子无明显差异,而水温和食源浮游动物生物量变动明显,水质处于中营养-轻度富营养状态。9月上旬,2个水库水温快速下降到25℃以下,而适口食源浮游动物生物量增长至1.2 mg/L以上。推断:1)桃花水母环境耐受力较强,偏爱食物丰富的中营养水体;2)水温骤变(骤升或骤降)和适口食物充裕可能是刺激桃花水母启动有性生殖的重要生态因子。据此分析了温变胁迫和营养限制对桃花水母发生的可能驱动效应,以期为桃花水母发生机理的研究提供参考。

摘要:黑线姬鼠(Apodemus agrarius)是广泛分布于我国的主要农田害鼠之一,2003年三峡工程开始蓄水后洞庭湖湖滩鼠类群落结构发生了演变,黑线姬鼠已大量侵入湖滩,且逐步成为湖滩生境鼠类群落的优势鼠种。动物在新生境中的繁殖状况是了解其对环境适应的关键指标。为掌握黑线姬鼠种群侵入湖滩生境后的适应情况,为其种群动态的预测预报提供科学依据,本文对2003—2020年洞庭湖湖滩和农田生境中捕获的黑线姬鼠繁殖状况进行比较分析,并结合季节动态和生境差异等因子分析了该鼠在繁殖方面对湖滩生境的适应。结果表明:(1)湖滩生境中黑线姬鼠平均繁殖指数(0.71±0.27)低于农田生境(1.21±0.47),在2016—2020年湖滩上黑线姬鼠的繁殖指数为0.99,略高于农田的0.96;(2)湖滩生境较农田生境中的孕鼠在繁殖中偏向有更多的胎仔数,有6只以上胎仔数的孕鼠占比(65.59%)高于农田生境(49.10%);(3)湖滩生境中发现有幼年组的黑线姬鼠参与繁殖,其繁殖指数、参产率、怀孕率及雄鼠的睾丸下降率随年龄递增;(4)春季和秋季是湖滩生境中黑线姬鼠的主要繁殖季节,其繁殖指数、参产率、怀孕率都显著高于夏季和冬季,而雌雄比显著低于夏季;(5)湖滩生境不同植被结构对黑线姬鼠的繁殖有影响,黑线姬鼠在苔草+南荻的湖滩生境中繁殖能力较强,在南荻地和林地的繁殖力较弱。上述结果表明,黑线姬鼠已经适应了湖滩生境,且可能形成稍异于传统农田生境的繁殖特征。

摘要:在全球气候变暖和极端气候事件增加的背景下,流域水文循环过程受到的影响越来越强烈,导致湖泊水位变化表现出复杂的时空特征。而泛北极地区是地球上湖泊数量与面积分布最为集中的区域之一,该地区湖泊对气候变化响应非常敏感。因此,了解这些湖泊近期水文变化特征十分必要。本研究共搜集了36个泛北极大型湖泊(>500 km²)基于遥感或站点观测的近20年水位数据,分析其时空变化特征。本文使用线性回归模型来估算湖泊水位的变化趋势,进而利用皮尔逊相关分析了其主要水文影响变量和大气环流机制,并运用Mann-Kendall突变检验法探讨了水位突变的原因。结果表明,泛北极湖泊的水位整体上呈现不同程度上升(平均速率为0.013 m/a),有23个(64%)湖泊的水位呈上升趋势;研究湖泊中有10个通过90%统计显著性检验。其中,水位上升速率最大的湖泊是位于哈萨克斯坦的腾吉兹湖,上升速率为0.078 m/a。泛北极湖泊水位的波动主要与径流有关,有19个(53%)湖泊的水位波动与径流的增加更为相关;相比而言,位于亚洲的极地湖泊水位的上升与流域蒸发的降低显著相关,尤其是库苏古尔湖。从区域大气环流影响来看,泛北极湖泊水位变化主要与厄尔尼诺-南方涛动有关,其次是北极涛动和北大西洋涛动。本研究有助于加深对泛北极湖泊近20年水位变化规律及气候影响特征的科学理解。

摘要:随着气候变化和人类活动的加剧,城市化地区水文过程受到较大影响,极端水文事件发生频率显著加大,探究城市化地区洪水演变和驱动机理对于防洪减灾具有重大意义。本文以长江下游快速城市化地区的秦淮河流域为例,分析了1987—2018年期间该流域年最大日径流的演变特征,构建多元线性回归模型和广义可加GAMLSS模型识别了关键驱动因子并量化其贡献作用。结果表明:(1)城市化背景下秦淮河流域年最大日径流呈现显著上升趋势,平均增长速率为14.77 m³/(s·a),并于2001年发生显著突变。(2)汛期降水量和不透水面率是年最大日径流变化的关键驱动因素,最优模型显示前者贡献率超过了70%,表明了降水改变的决定性作用,而不透水面率贡献率超过20%则表明了下垫面的改变对年最大日径流演变存在显著影响。(3)不透水面的增加对年最大日径流和汛期降水量响应关系的影响程度从突变前的6.7%增加到突变后的10.4%,快速城市化已显著改变了流域降水-径流响应过程。研究表明,随着城市发展秦淮河流域的年最大日径流受到人类活动显著影响,洪涝威胁日趋增大,研究结果可为城市化地区防洪减灾提供一定参考。

摘要:为探究极端降雨对南方红壤区流域水沙的影响,本文基于江西省鄱阳湖水系赣江上游濂江流域1984—2020年逐日降雨量、径流量和输沙量数据,使用95百分位法计算极端降雨,并采用最小事件间隔时间法分割降雨事件,综合应用Pettitt检验和线性回归方法对水沙突变、影响因子进行定量分析。结果表明:(1)发生极端降雨事件的时期是流域泥沙输出的关键时期,极端降雨对输沙量的贡献率达85.58%~87.79%,而对径流量的贡献为38.33%~43.42%。(2)在极端降雨情景下,年径流量从1984—1995年的209.21×10⁶ m³下降到1996—2020年的165.23×10⁶ m³,而年输沙量从1984—1995年的3.65×10⁴ t增加到1996—2020年的12.8×10⁴ t,相比于1984—1995年,1996—2020年的极端降雨所产生的径流量和输沙量占比有缩小趋势,分别表现为从43.42%到38.33%和从87.79%到85.58%。(3)极端降雨情景下影响流域水沙变化的主要因子是降雨量,其标准化回归系数为0.39~0.57,而普通降雨情景下水沙变化主要受前期降雨量的影响,其标准化回归系数为0.10~0.29。(4)仅对极端降雨而言,相比于1984—1995年,1996—2020年前期降雨量对径流量和输沙量的标准化回归系数均有所上升,分别从0.33提高到0.36、从0.12提高到0.17,即前期降雨量的作用在“径流减少,输沙增多”时期对水沙变化的影响更明显。因此,在制定流域管理策略时应重视极端降雨对水沙变化的影响,以确保措施切实可行。

摘要:沙波形态影响水流结构、泥沙输移及动床阻力。本研究采用多波束测深系统首次精细测量了上荆江典型河段的床面地形,采用改进后的沙波形态量化算法统计了各类沙波形态参数,分析了不同水流强度下沙波形态的变化特征。计算结果表明:(1)测量河段小型与大型沙波的平均波高分别为0.16~0.81和0.96~2.31 m,波长分别为13~27和16~41 m;沙波尺度相较于水深较小,小型与大型沙波的波高分别不超过水深的0.045和0.150倍;(2)沙波背流面坡度基本不超过14°,小于泥沙水下休止角,其与陡度之间的关系可以用线性方程描述;(3)中洪水流量对沙波形态尺度的塑造作用强于枯水流量,且对浅水区大型沙波形态尺度的塑造作用强于深水区。本研究量化了天然河流的沙波形态,较好地反映了沙波形态特征,能为大型冲积河流沙波形态的量化及特征参数的统计分析提供参考。

摘要:高山湖泊远离人类活动直接影响,通常具有面积小、寡营养、食物网单一等特点,对气候变化和营养输入具有较高的敏感性。我国青藏高原东南缘地区氮沉降通量较高、增温幅度显著,已有研究显示该地区可能受湖泊类型、流域特征等影响存在差异性的湖泊响应模式。本研究选择该区域位于树线以下、具有不同水深的3个小型湖泊(盖公错纳、沃迪错、碧沽天池)开展沉积物调查和对比研究,通过钻孔样品测年、理化特征和藻类(硅藻群落、藻类色素)等多指标分析,结合区域气候定量重建和氮沉降等数据收集,评价了过去300年来藻类演替模式的异同特征及湖泊水深的调节作用。结果显示,3个湖泊中硅藻的优势物种与群落组成差异明显。深水型湖泊盖公错纳(最大水深39.4 m)的硅藻群落以浮游种为主(占比达82%),优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiella ocellata)、科曼小环藻(Pantocsekiella comensis);深水型湖泊沃迪错(最大水深20.7 m)的硅藻群落中浮游种和底栖种约各占50%,优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiella ocellata)、连结脆杆藻(Staurosira construens);浅水湖泊碧沽天池(最大水深1.7 m)的硅藻群落以底栖种为主(约99%),优势种为极细微曲壳藻(Achnanthidium minutissimum)、小头桥弯藻(Encyonopsis microcephala)。近300年来,2个深水型湖泊(盖公错纳和沃迪错)中硅藻群落变化没有显著的阶段性特征,但初级生产力呈持续上升的趋势;而浅水湖泊(碧沽天池)的硅藻群落出现了明显转变,自1968年开始极细微曲壳藻相对丰度上升且成为优势种,而其沉积物色素浓度呈总体下降趋势。进一步分析发现,驱动3个湖泊硅藻群落变化的环境因子存在差异,盖公错纳主要受到水文波动影响、沃迪错和碧沽天池主要与总氮(TN)有关;与深水湖泊相比,TN对浅水湖泊硅藻群落的驱动作用有所增强。湖泊初级生产力的驱动因子上,盖公错纳中水文和气温变化的影响明显,沃迪错主要受到TN和气温控制,而碧沽天池中水文波动和TN的影响显著。由此可见,位于树线下的高山湖泊藻类演替特征与水深等湖泊类型显著相关,出现了区域增温、大气沉降等相同背景下藻类响应模式的湖泊差异。

摘要:区域增温和大气氮沉降作用已成为高山湖泊面临的重要环境胁迫,已有高山湖泊生物群落响应的长期模式研究主要集中于藻类而缺乏更高营养级生物(如浮游动物)的系统调查。本研究选择滇西北地区深水型的高山湖泊沃迪错开展沉积物调查,通过多指标分析(总氮、总磷、叶绿素a、氮稳定同位素等)并结合区域气候重建记录,识别近两百年来该湖泊及流域环境的变化历史,进一步利用枝角类群落指标(物种组成、生物量等)定量评价了湖泊生物群落的响应模式与驱动因子。结果表明,湖泊营养水平(如总氮浓度)和初级生产力(叶绿素a浓度等)在过去近两百年总体呈上升趋势。相关分析显示,大气氮沉降和流域外源输入是影响总氮上升的主要因素,同时区域增温和营养盐富集促进了湖泊初级生产力的不断上升。自1960s以来区域升温明显,湖泊营养水平和叶绿素a浓度呈现加速上升的趋势。钻孔中枝角类群落以浮游属种(Daphnia longispina等)为优势种,在1900AD以前D. longispina相对丰度较为稳定(40.83%±8.02%),之后出现下降趋势且在1948—1965年间明显下降,之后再次明显上升并成为主要优势种。排序分析显示,气温、叶绿素a和总氮是影响枝角类群落演替的主要因子,且在1960s前温度和营养水平对枝角类群落结构的独立影响显著,之后水体营养水平(总氮)和初级生产力的上升则成为影响枝角类群落结构变化的主要因素。本研究揭示了区域增温、大气沉降与流域地表过程对高山湖泊浮游动物群落的长期影响及其与藻类耦合作用增强的近现代模式,有助于识别全球变化背景下高山湖泊生态环境演化的关键过程并预测其未来变化的主要方向。

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