2025, 37(6):1871-1882. DOI: 10.18307/2025.0601
摘要:内陆水体是大气中温室气体甲烷的一个重要自然来源。沉积物在厌氧条件下的产甲烷潜势是决定水体甲烷排放规模的一个关键指标。然而,截至目前尚缺乏针对内陆水体沉积物产甲烷潜势的跨系统比较研究,对其驱动因子的认识尚不清晰。本研究收集了我国内陆水体(包括水库、湖泊、河流和湿地)的沉积物产甲烷潜势数据,结合部分未发表自有数据(共210条数据),探索了4种不同水体沉积物产甲烷潜势的时空分布,并识别了其关键水环境驱动因子。研究发现,沉积物产甲烷潜势季节性明显,呈现雨季显著大于旱季态势(约3.5倍);拦河筑坝会导致沉积物的产甲烷潜势增加十倍以上,水库、湖泊沉积物产甲烷潜势显著大于河流或湿地。相关分析表明,人类活动引起的水体富营养化对沉积物产甲烷潜势驱动作用显著,水温、水深、沉积物有机质含量均对沉积物产甲烷潜势有显著促进作用,而水体盐度对沉积物产甲烷潜势存在显著抑制作用。本研究表明,在全球气候变化背景下,预测未来内陆水体的碳排放,除了全球升温这一自然过程,一些强人类活动干扰(如拦河筑坝、水体富营养化等过程)也必须给予充分考虑。
李敏讷,王妍,包春鹏,郭志杰,徐勖,陈小龙,柯森繁,林晨宇,谭均军,石小涛
2025, 37(6):1883-1896. DOI: 10.18307/2025.0602
摘要:随着水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动的加剧,鱼类多样性及数量呈现严重下降趋势,如何系统监测鱼类应对变化环境时的运动行为及内在生理响应,科学解析其行为响应与环境要素之间的关联,塑造以鱼类生态需求为核心的生境要素条件,对于鱼类资源可持续性保护至关重要。声电标记系统的发展为鱼类保护研究提供了科学的技术手段,不同功能的标记可通过植入鱼体内或附着于体表,实现对鱼类运动行为或生境信息的系统监测。本文系统梳理了目前应用于鱼类保护研究中常见的声电标记信息,按照其不同的功能分为短程编码识别计数、空间寻踪定位、生理状态测定及环境信息采集4类标记。首先介绍了不同功能标记的基本信息,然后分别阐述了不同功能声电标记在过鱼设施效果监测、鱼类运动追踪、生理状态测定及生境信息调查中的具体应用及其研究进展,最后基于目前的应用现状,对声电标记技术在鱼类保护中亟待解决的技术难题及未来发展方向进行了展望。本文旨在总结梳理声电标记技术在鱼类保护研究中的应用现状与发展趋势,以期为水生态系统保护提供科学技术指导。
鲍航通,李一平,赵国理,李荣辉,朱雅,余敏,潘海平,王亚宁,王璨,王楚尔,黄旭升
2025, 37(6):1897-1909. DOI: 10.18307/2025.0611
摘要:大王滩水库是南亚热带地区典型的大型饮用水水源地,因富营养化导致的蓝藻优势及水华对供水安全构成主要威胁,明确水库浮游植物群落特征以及蓝藻优势的驱动因子,对水华防控和水库供水安全管理具有重要意义。于2021年对大王滩水库水环境和浮游植物群落开展季度调查,探讨浮游植物群落季节动态及丝状蓝藻优势形成的驱动因子。结果表明,水库浮游植物由7门127种组成,种类上以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主,归属于26个功能群;浮游植物细胞密度范围为1.2×106~430×106 cells/L,表现为秋季>春季>冬季>夏季,生物量在0.14~51 mg/L之间,表现为秋季>冬季和春季>夏季;优势属为蓝藻门的泽丝藻(Limnothrix)和假鱼腥藻(Pseudanabaena),S1功能群为长期优势功能群。水库综合营养状态指数介于36.02~49.57之间,表明水库处于中营养状态。Mantel检验和冗余分析(RDA)表明,水温、透明度和氮浓度是影响丝状蓝藻优势形成的显著解释变量,丝状蓝藻绝对优势出现在透明度和氮浓度较低而水温较高的秋季,为泽丝藻和假鱼腥藻水华高风险时期。结合功能群分析表明,大型水库浑浊环境是丝状蓝藻优势形成的重要原因,秋季水温及营养条件处于泽丝藻和假鱼腥藻的生长适宜范围,是其大规模增殖的关键驱动因素。在泽丝藻和假鱼腥藻等丝状蓝藻的威胁下,我们应关注水库水体浊度、色度升高的原因,以提高水体透明度限制丝状蓝藻的优势形成。
2025, 37(6):1910-1917. DOI: 10.18307/2025.0612
摘要:为定量评估太湖藻源性磷浓度以及藻类群落结构对其影响,更好地了解藻类生消与湖泊内源磷循环之间的关系,本文基于2021-2023年太湖藻类、水质监测资料和实验分析,测算了太湖藻源性磷浓度及其占总磷的比例。结果表明,2021- 2023年期间,太湖总藻密度年均值由6.3×107 cells/L降至4.4×107 cells/L,微囊藻密度占比由79.8%降至35.6%,隐藻、绿藻、硅藻的密度及占比则显著上升,藻类群落结构明显改变;同期的总磷浓度在0.053~0.062 mg/L之间波动,颗粒态总磷平均占比为60.4%,其中藻源性颗粒态磷(藻源性磷)占颗粒态总磷、总磷的比例分别为49.4%、29.6%,表明藻源性磷是颗粒态磷的重要组成部分。从藻类群落组成对藻源性磷的贡献来看,太湖的藻源性磷主要来源于蓝藻、硅藻、绿藻。2021-2022年,蓝藻门对藻源性磷的贡献率在65%以上,随着蓝藻密度在2023年迅速下降,其贡献的藻源性磷占比也明显减少,硅藻门的藻源性磷占比则由23.9%上升至56.1%。2023年的总藻、蓝藻密度相比2021年明显下降,但由于硅藻、绿藻等门类的占比有所上升,它们提供的藻源性磷增量补偿了蓝藻藻源性磷减量,最终导致全湖总藻源性磷不降反升。尽管硅藻等门类的藻类密度增量不及蓝藻密度减量,但其更大的细胞体积带来更高的单体磷含量,因而对藻源性磷补偿效应较为显著。
2025, 37(6):1918-1925. DOI: 10.18307/2025.0613
摘要:甲基膦酸(Methylphosphonate,MPn)作为具有C—P键特征的典型有机膦酸盐,其生物合成与降解过程深刻影响着水生生态系统的磷循环和甲烷(CH4)产生机制。然而,目前关于水体MPn变化及藻类MPn蓄积能力却鲜见报道。本研究采用液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱联用(LC-MS/MS)技术,对21个水体样本及15株水华藻种进行MPn定量分析,并结合野外连续监测、室内藻类培养及原水培养实验(添加MPn/Pi(无机磷)、产甲烷古菌抑制剂2-溴乙烷磺酸钠处理、过滤除藻、避光处理),揭示MPn动态变化与CH4生成的关联。结果显示,52.4%(11/21)的水体样本检出MPn((1.50±0.24)~(6.99±0.59) μg/L),93.3%(14/15)的藻株胞内蓄积MPn((1.87±0.57)~(22.24±5.81) μg/L),其中微囊藻FACHB-3602胞内MPn在7 d培养中呈现动态积累(峰值为(8.63±0.85)μg/L),表明藻类是水生态系统MPn的重要生物源。在水样和藻类中,MPn-P对溶解性有机磷的贡献率(分别为0.70%~37.85%、0.21%~0.90%)均显著高于MPn-C对溶解性有机碳的贡献率(分别为0.00%~0.05%、0.00%~0.01%),凸显MPn生态化学计量特征以磷循环为主导。原水培养实验显示,添加MPn使CH4产量较对照组提升157.43%,同时添加Pi则抑制CH4生成;过滤除藻使水体产CH4平均浓度降低23.96%,避光处理则促进CH4积累,推测藻菌互作影响水体MPn周转与有氧CH4生成,且该过程受无机磷调控。本研究可为进一步探索MPn在水体磷循环中的作用以及有氧产CH4机制提供重要的理论支撑。
莫露清,杨扬,邰义萍,戴玉女,陶然,张晓萌,余佰伦,张杰,区廷哲,李明,禤倩红,朱文玲,周新民,黄家俊
2025, 37(6):1926-1937. DOI: 10.18307/2025.0614
摘要:对附着藻类群落构建机制的研究是深入了解河流生态系统结构与功能恢复的关键。本研究以广州市实施低水位运行策略的代表性穿城河流——车陂涌(自然生境)、猎德涌(高度渠道化)和沙河涌(混合生境)为研究对象,系统分析了修复后连续4年(2020-2023年)丰水期附着藻类群落结构与功能响应的动态变化过程,探讨近自然修复措施影响下附着藻类群落恢复及环境驱动机制。结果显示:本研究共记录到193种附着藻类,隶属于6门53科90属,其中硅藻门占主导(51.26%)。附着藻类现存量在空间变化上均无显著差异,年际间均有显著差异,时间异质性高于空间异质性。空间上,车陂涌附着藻类总物种数最高(184种);猎德涌附着藻类丰度(2.17×109 cells/m2)、生物量(3.16×103 mg/m2)、香农多样性指数(3.14)及均匀度指数(0.66)均值最高。时间上,猎德涌附着藻类的物种数和香农多样性指数年际增幅最大,分别为41.43%和15.58%;沙河涌附着藻类丰度和生物量年际增幅最高,分别为92.62%和96.53%,均匀度指数为0.6左右,年际变化较为平稳,反映所研究河流附着藻类恢复的有效性。基于生态位宽度与重叠指数的分析表明,所研究河流间的附着藻类群落生态位宽度总体保持稳定,且大部分物种间生态位重叠度低于竞争阈值(0.6),反映出资源利用效率高、种间竞争压力较低,群落整体处于相对稳定的状态。校正随机率结果显示,在修复过程中确定性与随机性过程均可能占主导,其相对贡献受环境异质性调控。冗余分析进一步识别总氮、总磷、溶解氧、水深和流速是驱动河流附着藻类群落恢复的关键环境因子。研究结果为城市河流的近自然修复措施的有效实施提供了数据支撑与科学依据。
2025, 37(6):1938-1947. DOI: 10.18307/2025.0615
摘要:叶绿素a是湖泊生态系统初级生产力的重要指标,其浓度变化反映湖泊的营养状态和生态健康。本研究基于2011-2024年查干淖尔水质及环境数据,采用相关性和冗余分析等方法,揭示叶绿素a浓度年际与年内变化特征及其关键驱动因子。结果表明:2011-2024年间,查干淖尔叶绿素a浓度的年际变化稳定,主要受水文条件、营养盐输入和人类活动的影响。在季节变化上,叶绿素a浓度呈现夏季>冬季>秋季>春季。春季水体稀释导致叶绿素a浓度下降,夏季气温升高促进浮游植物增殖,秋季温度降低抑制繁殖,冬季结冰导致营养物质向水体迁移以及冰下光合作用保持了较高的叶绿素a浓度。本研究进一步发现,春季和秋季,叶绿素a浓度与总氮呈正相关、与总磷呈负相关;而在夏季和冬季,叶绿素a浓度与总氮呈负相关、与总磷呈正相关,这反映了水体营养盐变化对浮游植物生长的季节性影响。冗余分析进一步表明叶绿素a浓度的季节性变化不仅受当季气候和环境因素的影响,还受到前后季节交互作用的影响,形成跨季节的连锁效应。未来的研究应关注季节间的相互关系及环境效应,以进一步揭示湖泊生态系统的复杂性,为湖泊管理和保护提供科学依据。
宋增辉,姚学杏,Muhammad Waqas Yonas,杨光琅,孔烨梅,白果鑫,张晓楠,张磊
2025, 37(6):1948-1961. DOI: 10.18307/2025.0616
摘要:三峡大坝已经蓄水20余年,库区超过50%的一级支流持续暴发水华,其中主要以蓝藻、绿藻和甲藻为优势藻类。研究水华与内源营养积累的相互关系,将有助于预警预测库区水华的发生和生态环境变化。河流泥芯无疑是研究河流内源生态和水华影响的适宜对象。为此选择同位于三峡库区云阳县的两条一级支流——水华频发的澎溪河和水华偶发的磨刀溪,采集中游泥芯,对比分析在相似的气候和地理条件下水华对底泥沉积的影响。通过210Pb定年法测定,澎溪河蓄水后的泥芯沉积深度为45 cm,沉积速率为2.25 cm/a,而磨刀溪的沉积深度约为30 cm,沉积速率为1.50 cm/a,仅为澎溪河同期沉积速率的65%。泥芯数据显示,蓄水前澎溪河底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、有效磷(AP)和有效氮(AN)的沉积通量分别为13.35、0.81、0.61、0.01和0.02 g/(m2·a);磨刀溪分别为12.90、0.79、0.54、0.01和0.01 g/(m2·a)。截至2023年采样时,澎溪河和磨刀溪蓄水后OM沉积通量分别为25.95和14.32 g/(m2·a),后者仅为前者的55.18%。澎溪河底泥中OM、TN、TP、AP和AN较蓄水前分别增加了94.38%、53.09%、31.15%、77.78%和55.56%,而磨刀溪的增幅仅分别为11.01%、13.92%、16.67%、7.19%和-2.17%。对澎溪河和磨刀溪泥芯上部20 cm段按5 cm间隔分样的样品进行16S和18S DNA高通量测序,结果显示两河泥芯中的原核生物群落组成无显著差异,而真核生物群落方面,澎溪河泥芯表现出更高的生物多样性和物种丰富度。将泥芯定年、营养盐和测序数据结合分析,结果显示2010-2023年期间,澎溪河泥芯0~5 cm处的甲藻和绿藻相对丰度较15~20 cm处分别增加了208%和9%;而同期磨刀溪泥芯的甲藻和绿藻相对丰度分别减少了50%和70%。相关分析显示,泥芯中甲藻相对丰度与OM呈显著正相关,绿藻相对丰度与TP和AP均呈显著正相关,表明甲藻水华是蓄水后两河内源有机质沉积差异的主要原因,而绿藻水华则与内源磷的累积有关。结合已有沉积物与水华关系研究表明,库区蓄水为澎溪河提供了丰富的营养盐,显著促进其水华的发生频率和规模,进而显著影响内源营养的积累。内源有机质的持续累积也预示着三峡库区一级支流水华风险将增加,尤其是甲藻水华的暴发。沉积物中有机质和内源磷可作为预测库区支流水华规模的关键指标。
张昊,史小红,卢俊平,赵胜男,孙标,崔志谋,全栋,卢宗福,孙嘉乐
2025, 37(6):1962-1977. DOI: 10.18307/2025.0617
摘要:浮游植物在维持生态系统稳定性和功能中发挥着关键作用。然而,目前针对湖泊冰封期冰中浮游植物群落结构及其与环境因子关系的研究仍然较少。为揭示湖冰中浮游植物群落特征及其影响因素,于2023年2月对东居延海、乌梁素海、哈素海和查干淖尔冰中浮游植物和理化指标进行取样调查。结果显示:(1)在乌梁素海、东居延海、查干淖尔和哈素海冰层中,共鉴定出132种浮游植物,蓝藻门在丰度上占主导地位,达50.01%;而在物种数上,绿藻门和硅藻门分别占34.85%和33.33%。(2)东居延海冰中鉴定出26种浮游植物,以小球藻属一种(Chlorella sp.)为优势种;乌梁素海冰中鉴定出80种,以泽丝藻属一种(Limnothrix sp.)为优势种;哈素海冰中鉴定出54种,以微囊藻属一种(Microcystis sp.)为优势种;查干淖尔冰中鉴定出34种,以环离浮鞘丝藻(Ulothrix zonata)为优势种。(3)东居延海冰中的生态系统较为单一,浮游植物多样性较低;乌梁素海冰中的浮游植物多样性较高;哈素海和查干淖尔冰中的浮游植物多样性处于中等水平。不同湖泊间藻类的相似性差异显著,乌梁素海与哈素海的相似性最高,东居延海与乌梁素海的差异最大,查干淖尔则表现出一定的独特性。(4)不同湖泊冰层中,浮游植物优势种的生存受盐度、温度、总氮和总磷等环境因子的综合影响,不同物种对这些因素的响应差异显著。未来应深入研究冰层中浮游植物优势种与环境因子的动态关系,以更好地指导湖泊生态保护。
2025, 37(6):1978-1987. DOI: 10.18307/2025.0618
摘要:随着经济快速发展,湖泊等淡水生态系统出现了不同程度的富营养化现象,并引发一系列水生态问题,如水质恶化、生物多样性下降等。富营养化浅水湖泊生态修复最关键的步骤是实现初级生产者从浮游植物向大型水生高等植物的转换。目前的湖泊生态修复工程实践往往只强调水质改善,缺乏对温室气体通量影响方面的研究。本研究通过对南京玄武湖修复区与未修复区进行采样调查,比较了两类区域水体理化参数与水-气界面的CO2和CH4通量。结果表明,玄武湖未修复区叶绿素a(Chl.a)浓度在4个季节均显著高于修复区,夏季最高可达修复区Chl.a的5倍之多。未修复区的总氮(TN)、总磷(TP)浓度同样显著高于修复区。修复区内CO2通量在各季节均远低于未修复区。就水-气界面CH4扩散通量而言,未修复区的CH4扩散通量在各季节均比修复区的CH4扩散通量高。在未修复区内,浮游植物生物量与TP、pH、Chl.a有较强的正相关性,而与硝态氮、溶解性无机碳等有较强的负相关性。此外,含碳温室气体通量(CO2、CH4)与TN、TP有较强的正相关关系,与溶解氧有较强的负相关关系。在修复区内,沉水植物生物量与盐度、电导率具有较强的正相关性,与氨氮、磷酸盐以及CO2、CH4通量均呈负相关关系。总体而言,生态修复既改善了富营养化浅水湖泊水质,也降低了含碳温室气体通量。本研究将为提高湖泊固碳增汇功能提供科学参考。
2025, 37(6):1988-1995. DOI: 10.18307/2025.0620
摘要:以2016-2023年太湖8条主要入湖河流监测断面的6项污染指标数据为基础,深入剖析了这些河流污染的时空分异特征,并采用正定矩阵因子分析模型(PMF)对污染来源进行了定量解析。结果表明,入湖河流各项污染指标浓度整体呈逐年下降趋势。在时间分布上,氨氮、总氮浓度在冬季(1-2月、12月)相对较高,高锰酸盐指数、化学需氧量、总磷浓度在夏季(6-9月)较高,五日生化需氧量浓度一年有两个峰值,分别出现在3-5月和8-9月。从空间分布来看,太湖北部湖区的望虞河、小溪港以及西南山区的大港河,各项污染指标浓度相对较低;而西部湖区的武进港、太滆运河、太滆南运河、大浦港、乌溪港污染物浓度较高,对太湖的氮、磷贡献较大 。进一步研究发现,太湖主要入湖河流的污染源主要有生活源、水产养殖源、畜禽养殖和农田种植源、工业源4类,贡献率分别为32.5%、19.8%、40.3%、7.4%。其中,武进港、太滆运河、太滆南运河、大浦港、乌溪港5条高污染河流的污染源贡献占比和时间变化趋势基本一致,汛期主要受农业面源影响,冬季主要受生活源影响。近年来,水产养殖源对太滆运河、太滆南运河汛期污染物贡献突出,畜禽养殖和农田种植源对大浦港、乌溪港水质影响较大,生活源则是影响武进港水质的重要因素。因此,削减畜禽、水产养殖及农田退水的污染物入河量,并持续推进环境基础设施建设,实现污水全收集、全处理,对改善太湖水质至关重要。
2025, 37(6):1996-2008. DOI: 10.18307/2025.0621
摘要:研究基于白洋淀5个站点近30年水质监测数据,运用多元统计分析方法,结合文献调研,系统揭示了白洋淀水质演变趋势、影响因素和控制对策。结果表明,(1)2005年和2015年前后为近30年白洋淀水质较差时段,2022-2023年淀区水质稳定在Ⅲ类,2023年水质为近30年最好水平,淀区主要污染指标为化学需氧量(COD)和总磷(TP)。(2)Mann-Kendall趋势检验结果显示,2009-2023年淀区COD、总氮(TN)和TP浓度均呈明显下降趋势,年变化速率分别为-0.611 mg/(L·a)(α=0.05)、-0.212 mg/(L·a)(α=0.01)和-0.013 mg/(L·a)(α=0.05)。(3)各站点水质指标空间上聚为3类,西部的南刘庄站点水质最差;富营养化指标可聚为2类,呈现出北部站点高于南部站点的特征;近年白洋淀整体为磷限制特征,但为氮污染型湖泊。(4)入淀水量和水位是近年影响白洋淀水质的关键因素;分区域看,西部南刘庄站点应重点关注外源输入,北部站点应重点降低TN浓度,南部站点应重点治理COD和TP污染。下一步,应进一步结合多站点多要素观测数据,应用水动力-水质耦合模型进行模拟溯源分析,多方位保障淀区水质综合决策,为生态补水和底泥等内源污染控制及流域协同污染治理提供支撑。
2025, 37(6):2009-2023. DOI: 10.18307/2025.0622
摘要:为探究农业种养模式变化对平原水网区河湖水量水质的影响,以江汉平原四湖总干渠为研究对象,基于2010-2023年观测数据分析了年际年内水量水质变化特征,利用遥感影像、统计年鉴等数据识别了不同土地利用类型的年际变化,并探究了近10年不同类型氮磷污染负荷的变化趋势,运用冗余分析(RDA)和相关性热图(correlation)重点探讨了农业种养模式变化下总干渠水量水质的响应规律。结果表明:①2010-2023年,四湖总干渠水体总氮、总磷浓度在年际上呈现出先增加再减小后趋于稳定的变化趋势,年内表现为冬春季低、夏秋季高的特征,而在空间上则表现为出入渠口低、中间高;总干渠年内排水量主要集中在4-9月,约占全年的65.7%。②近10年,四湖流域农业种养模式变化显著,主要表现为旱地耕作面积缩减约15%,稻田种养面积增加约19%,淡水养殖面积在2010-2016年增加了约2%,而在2016-2022年缩减了4%以上。③四湖总干渠水量变化特征除受降雨量影响外,还与流域内不同土地利用类型的降雨径流量变化相关,其中水田和旱地是主要影响因素,其贡献分别占总水量变化的366%和-236%。④近10年,四湖总干渠总氮、总磷浓度与流域内氮磷污染负荷呈显著正相关(解释度为79.7%),而引起流域内氮磷污染负荷变化的主要影响因素是淡水养殖和畜禽养殖;此外,稻田种养对氮磷负荷的贡献近10年从6%增至26%,氮磷污染负荷占比逐渐凸显,未来水环境污染风险不容忽视。
2025, 37(6):2024-2035. DOI: 10.18307/2025.0623
摘要:湖泊沉积物中磷形态是影响其在水生态系统中迁移转化的关键内因。本研究采集了呼伦湖36个样点的表层与柱芯沉积物样品,系统分析了沉积物中磷的形态特征,探究了其与沉积物粒度、pH、有机碳及同步提取的铁、铝、钙、锰等元素的关联机制。结果表明,呼伦湖沉积物总磷含量呈西北向东南递减的趋势;沉积物中的磷与同步提取的铝(Al)、钙(Ca)、铁(Fe)和锰(Mn)等金属元素呈显著正相关关系,与磷在这些金属氧化物或氢氧化物表面的吸附和共沉淀有关;同时,磷与沉积物平均粒径和pH值呈显著负相关,平均粒径与铁磷(Fe-P)和铝磷(Al-P)呈显著负相关,这主要归因于铁铝矿物有在细颗粒物中富集的趋势,以及细颗粒物更大的比表面积所提供的丰富吸附点位;Fe-P、Al-P和钙磷对pH的变化响应较为敏感。路径分析表明,有机质、吸附、氧化还原、微生物及沉积物粒度等均是磷含量及其形态特征的重要影响因子,总有机碳(TOC)是呼伦湖沉积物中磷形态分布的首要影响因子;沉积物粒径虽然对沉积物磷含量的直接影响较小,但可通过影响TOC含量对磷产生间接影响。本研究积累了我国北方湖泊沉积物中磷迁移转化的基础数据,为从全国尺度上理解不同湖区沉积物中磷的地球化学特征对流域自然和人为过程的响应机制提供新的视角。
2025, 37(6):2036-2049. DOI: 10.18307/2025.0624
摘要:挺水植物在生长期不仅可以作为“汇”从水体及底泥中吸收养分,在衰亡期还可以作为“源”不断向水环境中释放氮、磷等营养物质,如果生物量过高则可能引起水体“二次污染”。为探究衡水湖典型挺水植物养分释放规律及影响植物分解的微生物学机制,以优势种芦苇(Phragmites australis)和水烛(Typha angustifolia)为研究对象,于2023年2月底在河北衡水湖采用分解袋法开展原位分解实验,以水面上未接触水体的实验组模拟植物的“立枯分解”,水面下淹水实验组模拟挺水植物在水体中的腐烂分解。结果表明:①芦苇与水烛在淹水与非淹水条件下分解速率具有极显著差异,淹水分解更有助于芦苇与水烛腐烂分解,但长时间淹水可能会导致元素积累。②水烛比芦苇分解快,是由于分解速率与初始氮、磷含量及氮、磷循环总基因相对丰度呈正相关,与初始纤维素、木质素、可溶性糖含量呈负相关。③固氮基因丰度随分解程度的增加而逐渐增加,芦苇(分解中后期)与水烛凋落物氮含量的增加与固氮微生物的固氮基因呈正相关关系。
2025, 37(6):2050-2065. DOI: 10.18307/2025.0625
摘要:有机微污染物的治理已成为全球高度关注的环境问题,结合流域水环境特点,建立有效的筛选方法识别高风险污染物,是实现有机微污染物有效控制的关键。本研究以浅水湖泊(太湖)为关注区域,以水和沉积物中有机微污染物浓度和毒理数据为基础,开发了基于暴露风险和危害风险为指标组别的优控污染物筛选方法,通过2/3累计秩法对检出的123种污染物进行优控评分,氟胺氰菊酯、氯菊酯和磷酸三苯酯等33种污染物确定为优控对象,其中31种污染物是通过水相数据评估确定,炔雌醇和全氟十二酸是结合沉积物暴露风险评估数据后的增补对象,沉积物介质中污染物暴露数据是优控体系评分的重要补充。在33种优控物质中有17种物质在不同国家的管控清单中出现,16种物质未受足够重视。优控物质筛选体系的不确定性主要源于部分污染物毒性数据或相关阈值的缺失,以及监测数据的时效性和同步性不足,建议后期重点开展有机微污染物监测标准建立、毒性数据完善等工作。本研究可以为全国河湖区域的有机微污染物有效控制工作提供支撑。
邹妍慜,邢新丽,李歆,余悦,刘力,张雅,张原,刘威杰,祁士华
2025, 37(6):2066-2076. DOI: 10.18307/2025.0626
摘要:为探究长江中游典型郊野型湖泊——鲁湖中有机氯农药(OCPs)的赋存特征与传输规律,在鲁湖40个点位采集水体和沉积物样品,用气相色谱法(GC-ECD)测定24种OCPs,并对其污染特征、来源和多介质传输规律进行分析。结果表明,研究区24种OCPs均有检出,水体溶解相、颗粒相和表层沉积物中OCPs总量范围分别为0.64~6.97 ng/L、0.06~5.61 ng/L、0.47~14.16 ng/g(dw),与国内外其他湖泊相比,OCPs含量较低。水体溶解相以六六六类(HCHs)占比最大,颗粒相和沉积物中的主要污染物是HCHs、滴滴涕(DDTs)和艾氏剂。特征比值溯源结果表明,研究区HCHs和DDTs均以历史残留为主,HCHs在水体和沉积物中主要来源分别为农业林丹施用和混合来源,DDTs主要在厌氧环境中发生降解。采用余弦相似度、分配系数和逸度法进行OCPs多介质传输分析,溶解相-颗粒相间的分配系数(Kd)表明,水体中OCPs随辛醇-水分配系数(KOW)升高而更易被悬浮颗粒物吸附,水体-沉积物间的逸度分数(ffSW)随KOW的增加而减小,表明研究区沉积物是HCB、艾氏剂等高KOW OCPs的汇。
2025, 37(6):2077-2089. DOI: 10.18307/2025.0627
摘要:白洋淀是中国华北平原重要的浅水湖泊。历史上白洋淀周边分布大量制药厂和水产养殖场,抗生素污染较为普遍。近年来白洋淀流域实施了强有力的污染治理工作,水环境质量明显改善,但水体中长期累积的抗生素的空间分布变化及其潜在生态风险研究甚少。本研究利用超高效液相色谱-串联质谱技术对白洋淀不同功能区上覆水体和沉积物中的喹诺酮类、磺胺类和大环内酯类3类13种抗生素进行检测,通过科学赋权方法——G1评价法计算了抗生素污染指数,利用生态风险熵方法评价了典型抗生素的潜在生态风险。结果表明,白洋淀上覆水抗生素浓度范围为15.52~256.72 ng/L,沉积物中抗生素含量范围为0.63~58.56 ng/g,大环内酯类及喹诺酮类抗生素为主要的抗生素污染类型。上覆水中主要抗生素种类为环丙沙星、恩诺沙星、罗红霉素和磺胺嘧啶,沉积物中的主要抗生素种类为氧氟沙星。从抗生素在白洋淀的空间分布来看,府河入淀区上覆水和沉积物中的抗生素含量显著高于其他区域。停止水产养殖后,白洋淀水体和沉积物中的抗生素污染情况改善明显,白洋淀上游的城镇污水处理厂尾水等再生水为淀区抗生素的主要污染来源。生态风险评价结果表明,环丙沙星、恩诺沙星和氧氟沙星对白洋淀生态环境具有较高风险。
2025, 37(6):2090-2103. DOI: 10.18307/2025.0628
摘要:溶解性有机质(DOM)在水生生态系统和生物地球化学过程中起着至关重要的作用。解析我国北方典型湖库水体溶解性有机质组分特征、来源及影响因素对湖泊水体有机物污染及防治具有十分重要的意义。本研究共采集了北方8个典型湖库130个点位的表层水样,采集区域如下:小兴凯湖、松花湖、大伙房水库、官厅水库、于桥水库、白洋淀、衡水湖、南四湖。结果显示:①采用平行因子分析(PARAFAC)从北方8个湖库水体的DOM中分离出3个组分:类腐殖质(C1)、类色氨酸(C2)、类酪氨酸(C3)。其中东北地区湖库的DOM具有较强的腐殖化和较弱的自生源特征,华北地区湖库的DOM具有较强的自生源特征;相较于其他湖库,白洋淀的DOM具有强烈的自生源特征,且DOM含量和类蛋白质占比偏高。②人类活动等外源带来的类腐殖质输入与CODMn、腐殖化指数(HIX)呈显著正相关;类蛋白质组分C2、C3含量与溶解性有机碳浓度、荧光指数、生物源指数显著正相关,以及与HIX指数呈显著负相关;DOM各组分与氮营养盐的相关性比磷营养盐高。③较大的流域面积会延长DOM在湖内的滞留时间,并促进内源DOM组分的积累;较深的水体有利于DOM组分的保存。温度升高会增强DOM的湖内转化,增强内源特征,减弱外源特征。降水量较多的地区,雨水径流会将陆源腐殖质输入水体,增强外源DOM特征。水生植被和微生物主要通过内源过程来影响DOM的动态变化,共同调节水体的营养循环和生态功能。人类活动会向水体中输入大量有机质,改变水体DOM特征。农业活动通过促进微生物代谢增强DOM的内源特征;高植被覆盖度地区会增加陆源类腐殖质组分的输入;而城市用地则会向水体输入大量有机物和污染物,改变DOM的组成特征。
2025, 37(6):2104-2117. DOI: 10.18307/2025.0629
摘要:水体溶解性有机物(DOM)是湖泊生态系统中碳循环的重要组成部分。为了解城市化建设对湖泊DOM特征的影响,本文以目前国内最大城市人工湖——上海滴水湖为例,采用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,研究冬季到夏季(1月、3月和7月),滴水湖及周围水系中有色可溶性有机物(CDOM)组成的时空变化特征,初步探究上海临港新城城市化建设对水体CDOM组成和来源的影响。结果表明:①平行因子分析法(PARAFAC)解析CDOM三维荧光图谱发现,滴水湖及相连河道水体主要有类酪氨酸C1、类色氨酸C2和陆源类腐殖质C3三类CDOM物质,其中类蛋白质组分(C1和C2)的荧光强度贡献占比降低,C3的贡献占比升高;②自生源指数(BIX)绝大多数位点都大于或接近1.0,荧光指数(FI)均值在1.4~1.9之间,说明从冬季到夏季过程中受到内源和外源输入的双重影响,以生物活动产生(微生物源)为主,且具较强的自生源特征;春、夏季受到降雨量/地表径流的外源输入影响,CDOM相对浓度被稀释降低,1月a(254)显著高于3月和7月,且CDOM分子量较小;③滴水湖周围河道的用地类型以居民区和新建公园为主,以及建设中的建筑工地,0.8<BIX<1.0或BIX>1,表明水体生物代谢活性较高,CDOM受人为活动影响较大,而C3荧光强度呈现河道至湖区逐渐降低,表明陆源类腐殖质主要经河道进入滴水湖;④荧光参数BIX、FI分别与类蛋白组分、水体氮浓度呈显著相关,可以作为滴水湖后续水质监测的潜在指标。本研究发现降雨量、径流输入、用地类型和快速城市化建设等因素共同影响着滴水湖水系的CDOM特征,相关结果可为进一步了解城市化发展背景下,城市水体溶解性有机物的组成特征和水环境的科学管理提供基础支撑。
2025, 37(6):2118-2131. DOI: 10.18307/2025.0651
摘要:腐殖酸(HA)通过与产甲烷过程竞争电子抑制甲烷产生,是一种湖泊温室气体减排的自然策略。目前关于湖泊不同生境类型中腐殖酸结构特征及其对产甲烷过程的影响还缺乏系统性的认识。本研究旨在系统分析太湖不同区域沉积物中腐殖酸的结构特征及其对产甲烷的影响。采样区域涵盖东太湖、梅梁湾、湖心区和大浦口,分别采集表层沉积物进行定量分析。通过傅里叶红外光谱、分光光度法、元素分析、电子转移能力测量和醌类基团的定量测量,表征了HA含量、结构特征及氧化还原特性(包括电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC))。结果表明,太湖4个区域的HA含量及其氧化还原特性存在显著空间差异。草型湖区(如东太湖)沉积物HA含量最高,而藻型湖区沉积物HA的EAC最强。相关性分析显示,HA的EAC与沉积物碳氮比呈显著负相关,与HA的芳香缩合度呈显著正相关。为了进一步明确太湖HA对产甲烷过程的影响,本研究在产甲烷菌富集体系中探究不同EAC的HA对产甲烷过程的影响,并通过测定甲烷累积量和辅酶F420相对活性来检测产甲烷过程。结果表明,随着HA的EAC增加,HA对产甲烷过程的抑制作用越显著,辅酶F420相对活性越低。这一发现表明湖泊HA的EAC通过抑制产甲烷菌活性,进而抑制甲烷的产生。未来的研究应进一步关注不同基质对湖泊HA形成机制的影响,以及影响HA的EAC的关键因素,以全面理解湖泊HA在气候变化调控中的潜在作用。
2025, 37(6):2132-2145. DOI: 10.18307/2025.0652
摘要:冒泡作为湖库等淡水生态系统中温室气体甲烷(CH4)排放的主要方式,具有高度时空异质性。水库库尾浅水区沉积物易产生CH4,并以冒泡的形式释放,但在开放水体中很难捕捉到CH4冒泡的排放热点区域。冰封水库在冰的生长过程中会冻结捕捉由沉积物产生并上浮富含CH4的气泡,在冰面上形成一定规模的“冰封气泡”,这使得基于冰封气泡特征识别CH4冒泡分布热点区域的规模、空间分布成为可能。本研究以我国东北地区大型水库——东风水库为调查对象,基于冬季水库冰面的无人机影像与现场冰封气泡特征调查,结合面向对象的图像分析,构建了冰封气泡影像提取分割方法,利用空间自相关分析探究冰封气泡空间分布模式,识别冰封气泡聚集的热点区域。研究结果表明:(1)东风水库库尾冰封气泡直径范围为1~10 cm,无人机15 m飞行高度空间分辨率为0.4 cm,能够满足识别冰封气泡的质量要求;形态学顶帽变换方法能够有效改善光照不均的图像,显著提高正射影像图片资料的合成质量。(2)利用气泡、冰裂纹在长宽比、亮度、密度等特征值的差异性能够进行冰封气泡的有效提取分类,受调查的3个气泡区分类总体提取精度均为0.8以上,显示了较高的冰封气泡提取效果。(3)3个冰封气泡密集区域总气泡面积占库尾总面积的0.24%,3个区域内部共10个调查样带的气泡面积占比分布范围为2.6%~7.8%。冰封气泡空间分布均呈现显著的聚集模式,被划分为冒泡分布热点区域占库尾总面积的0.9%,说明在整个水库范围内,CH4冒泡热点可能仅存在于有限的区域内。研究成果对揭示湖库甲烷排放热点区域分布特征具有重要指示意义。
2025, 37(6):2146-2159. DOI: 10.18307/2025.0653
摘要:湖泊、水库等内陆水域近年来被认为是碳排放热区,其中发生在水-气界面的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)等温室气体扩散释放是水域碳排放的最重要途径。水-气界面交换系数(KL)是计算温室气体扩散释放通量的关键参数,而风速通常被认为是造成湖泊、水库水面水体湍动的最重要因素,也是影响KL大小的主要因子。目前温室气体KL与风速的定量关系大多是基于六氟化硫(SF6)等示踪气体的野外监测数据,易受到其他野外影响因素干扰,然而目前尚缺乏单一风速对CO2、CH4等温室气体KL的影响研究,给定量评估水域温室气体扩散释放通量带来不确定性。探究不同风速影响下水体CO2和CH4的浓度变化及其在水-气界面释放规律的试验结果表明,CO2与CH4的k600(施密特数为600时的KL)大小随着风速的增大而增大,分析表明风可促进水面湍动,且风生成的水面波增大了气液接触面积,从而促进水-气交换。对比相同风速条件下CO2和CH4的k600发现,CH4的k600值平均约为CO2的1.29倍,且CO2和CH4的k600差异与风速呈正相关关系。这表明除分子扩散差异外,气体溶解度不同导致的微气泡传输通量等作用也会影响气体的水-气界面交换,且气体间水-气界面交换差异受水体紊动影响。此外,基于试验结果分别建立了风速影响下CO2与CH4的k600取值公式,应用我国三峡水库实测CO2与CH4浓度数据对该公式与国际水电协会(IHA)推荐的淡水水库温室气体k600经验公式进行通量计算结果对比,表明不同公式的通量计算结果具有较好的一致性。与推荐公式相比,本研究公式计算得到的CO2和CH4通量分别是推荐公式通量计算结果均值的0.55倍和0.72倍。建议采用多个k600计算公式的结果进行对比分析,以减少人为选择不同公式带来的结果偏差。研究结果将深化对不同温室气体水-气交换规律及其差异的认识,有助于揭示湖泊、水库等水域温室气体扩散通量的影响机制,从而为提升碳排放评估的准确性提供科学依据。
2025, 37(6):2160-2172. DOI: 10.18307/2025.0631
摘要:长江中下游是东亚-澳大利西亚迁飞通道的重要水鸟栖息地,但气候变化和人类活动加剧了栖息地的退化与破碎,严重威胁水鸟多样性。本研究基于公民科学数据,利用MaxEnt模型模拟了123种水鸟的潜在栖息地,识别出水鸟多样性热点区作为生态源地;结合电路理论和生态阻力面分析,构建了生态廊道并确定生态“夹点”;同时,将生态源地和生态夹点所构成的关键水鸟栖息地与现有保护区叠加,评估了保护空缺。研究结果表明:(1)长江中下游潜在的关键水鸟栖息地总面积为30322 km2,其中生态源地面积为27669 km2,生态夹点面积为2653 km2;(2)关键水鸟栖息地的保护率为26.85%,但生态夹点的保护率仅为12.24%,表明高连通性栖息地保护的不足;(3)重要栖息地的保护空缺面积为9417.5 km2,其中44块栖息地部分得到保护,仍有19块未受到保护。根据保护空缺栖息地的空间分布,提出4项保护建议:建立食物资源补给带、优化保护区多目标管理、修复关键河段的生态连通性以及将高生物多样性的保护空缺地纳入保护体系。结合其他有效的区域保护措施(other effective area-based conservation measures, OECMs)等灵活保护理念,弥补传统保护体系的不足,为提升水鸟多样性保护成效提供科学依据和实践路径。
2025, 37(6):2173-2188. DOI: 10.18307/2025.0632
摘要:城市湿地发挥着越来越重要的作用,对其生态系统健康进行评价有助于了解湿地的当前状况并采取相应的保护措施。为探究西藏拉萨拉鲁湿地生态系统健康状态及其与水环境因子的关系,于2021年7月(夏季)、10月(秋季)和2022年5月(春季)在拉鲁湿地主要水系采集浮游植物样品并测定水环境因子,鉴定浮游植物物种并计算其细胞丰度和生物量,利用浮游植物形态功能群(MBFG)、水质指数(WQI)和浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价该湿地生态系统健康状态,分析水质及形态功能群的时空分布特征,并探讨了P-IBI值与水环境因子的相关关系。结果表明:(1)基于WQI值评价,拉鲁湿地水质总体为“良好”~“中等”,水质存在时空差异,春季最好、秋季次之、夏季最差,东部优于西部。(2)基于P-IBI值评价,拉鲁湿地3个季节整体的水生态健康状态为“健康~亚健康”,春季水生态健康状态优于秋季和夏季,中东部样点普遍优于西南部和东北部。(3)P-IBI值与WQI值呈现显著的正相关关系,基于P-IBI评价拉鲁湿地水生态健康状态与WQI评价结果基本一致。溶解氧是影响拉鲁湿地水生态健康状态的主要水环境因子,气温、水量、人类活动和土地利用类型是影响拉鲁湿地水质和水生态健康状态的重要影响因素。(4)春季浮游植物Ⅰ和Ⅲ类功能群丰度随拉鲁湿地水生态健康状况的下降而上升,夏季水体生态健康状况与功能群丰度变化关系不大,秋季Ⅲ和Ⅶ类功能群丰度的增加与水体生态健康状况的下降有显著关联。
2025, 37(6):2189-2201. DOI: 10.18307/2025.0633
摘要:浮叶/挺水植被是重要的湖泊水生植被类群,其面积/覆盖度是湖泊生态健康评估及固碳潜力核算的重要参数,大面积、精确获取湖泊中浮叶/挺水植被面积/覆盖度及其变化信息,对湖泊生态修复及碳汇核算至关重要。卫星遥感是获取湖泊浮叶/挺水植被面积/覆盖度最有效的手段。然而,传统的卫星监测方法只能判别卫星像元内是否存在水生植被,无法定量估算像元内植被的覆盖度,进而无法定量、精准地获取湖泊中浮叶/挺水植被的面积/覆盖度。围绕该问题,本研究利用无人机、Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI遥感数据,基于XGBoost建模方法,采用逐步升尺度的思路,分别构建了基于Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI像元尺度的浮叶/挺水植被覆盖度定量估算模型,并成功地应用于四大淡水湖泊。结果表明:基于Sentinel和Landsat的估算模型测试集R2分别为0.95和0.97,均方根误差分别为7.85%和4.80%,平均绝对误差分别为5.35%和3.35%。1990-2022年,鄱阳湖和洞庭湖浮叶/挺水植被面积呈显著的增加趋势,太湖呈先增后减的趋势,洪泽湖增加趋势不显著。本研究利用Sentinel和Landsat影像构建的估算模型在四大淡水湖中实现了覆盖度定量化、长时序监测,展现出较好的稳健性和应用潜力,有望为湖泊生态系统的碳汇核算和固碳潜力评估提供方法和数据支撑。
2025, 37(6):2202-2211. DOI: 10.18307/2025.0634
摘要:克氏原螯虾(Procambarus clarkii)和小管福寿螺(Pomacea canaliculata)是全球广泛入侵的底栖动物,对入侵地水生态系统破坏严重。两者共同出现在同一水生态系统的现象越来越普遍,其对土著底栖动物的影响尚缺乏深入研究。本文通过脂肪酸生物标志物的检测,分析了外来入侵物种克氏原螯虾和小管福寿螺及土著物种铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)在自然水体的食性、生态位宽度及营养级差异,结合两种入侵物种对土著物种的受控捕食实验,探讨克氏原螯虾和小管福寿螺共入侵对铜锈环棱螺的影响。利用主成分分析方法对脂肪酸进行分析,结果显示克氏原螯虾和小管福寿螺的生态位宽度均大于铜锈环棱螺,表明两种入侵物种的食谱更广,在营养资源利用上具有竞争优势;克氏原螯虾的C18∶1n-9+C22∶6n-3质量百分比显著高于小管福寿螺和铜锈环棱螺,表明其肉食性特征更强;铜锈环棱螺的C15+C17质量百分比显著高于两种入侵物种,表明细菌对其碳源的贡献更高;两种入侵物种的脂肪酸C18∶2+C18∶3质量百分比显著高于铜锈环棱螺,表明二者的食物来源主要是维管束植物;此外,入侵物种克氏原螯虾的多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值高于铜锈环棱螺,说明入侵物种克氏原螯虾的营养级高于土著物种铜锈环棱螺,因此在生态位上克氏原螯虾比铜锈环棱螺具有更强的竞争能力。受控捕食实验显示,克氏原螯虾对铜锈环棱螺幼螺的捕食量显著高于对小管福寿螺幼螺的捕食量,而成年小管福寿螺也能捕食铜锈环棱螺幼螺,但捕食量较低。结果表明,克氏原螯虾的生态位宽度高于小管福寿螺,而小管福寿螺的生态位宽度高于铜锈环棱螺,二者共入侵对土著螺的生存负面影响可能更大。
2025, 37(6):2212-2223. DOI: 10.18307/2025.0641
摘要:随着气候变化和城镇化影响的加剧,极端复合水文事件频发,威胁人民生命财产安全,揭示极端水文事件的联合频率特征及其变化机制对水安全保障至关重要。本研究基于联合分布理论分析了太湖平原地区极端雨洪、洪潮和雨潮复合事件的联合频率变化特征,揭示了不同城镇化阶段极端水文事件遭遇概率的变化规律。结果表明:相比城镇化早期,城镇化高速期极端水位、潮位和降雨等水文要素均有所增加,年最大1日降水增幅达15%以上,年最大1日水位增幅达6%以上;武澄锡虞区各水文要素的均值均大于阳澄淀泖区。武澄锡虞区遭遇极端雨洪复合事件的风险较大,而阳澄淀泖区遭遇极端雨潮和洪潮复合事件的风险相对较大。太湖平原地区极端水文复合事件受到城镇化程度的显著影响,城镇化高速期遭遇复合极端水文事件的概率均增大约2倍,其中武澄锡虞区重现期变化率大于阳澄淀泖区。研究结果可为太湖平原及类似快速城镇化地区的工程水文设计和防洪减灾提供科学参考。
2025, 37(6):2224-2236. DOI: 10.18307/2025.0642
摘要:支流库湾温差异重流特性是研究其水华生消机制的重要基础。干支流水体温差引起的密度差导致干流水体在春夏季、秋季、冬季分别通过中层、表层和底层异重流倒灌进入支流库湾。三峡水库正常运行每年要经历汛前消落期、汛期、汛后蓄水期和枯水期4个阶段,水位最大日变幅可达3.0 m/d。基于经率定验证的香溪河库湾三维水动力水温数学模型,通过对不同水位波动工况进行模拟分析,揭示了库湾温差异重流的变化特性。结果表明:随着水库水位上升,长江干流异重流的倒灌流速和倒灌厚度增大,上游来流异重流的潜入流速减小;随着水库水位下降,长江干流异重流的倒灌流速和倒灌厚度减小,而上游来流异重流的潜入流速增大。水位日升幅增大,长江干流异重流的倒灌距离也随之增大,但增幅较小;水位日降幅增大,长江干流异重流的倒灌距离显著减小,2.0 m/d的水位日降幅使得长江干流倒灌距离减少40%。水位周期性波动会引起库湾水流周期性运动。较高的水位波动频率(每6 h变动1.0 m)使得干支流水体在库湾中下游区域充分混合,降低水力停留时间,有利于限制藻类的生长和聚集。短时间(≤4 d)、小幅度(≤2.0 m/d)的水位波动难以改变库湾稳定的水温分层状态,温跃层平均深度基本不超过5.0 m。
2025, 37(6):2237-2247. DOI: 10.18307/2025.0643
摘要:三峡水库蓄水运行后,长江中下游崩岸强度增强,而崩岸具有隐蔽性和突发性,使得崩岸界定与评估具有一定难度。选取长江中下游的向家洲、七弓岭和成德洲作为3个典型河段,基于多源遥感影像和实测地形资料,分析了崩岸界定的主要指标(岸坡坡比、滩槽高差、坡脚侵蚀度、主流贴岸距离和岸线变化),确定5个指标的阈值,并使用模糊层次分析法确定指标的权重。结果表明:主流贴岸距离和岸线变化是影响崩岸的主要原因,其权重分别达到0.40和0.25;岸坡坡比、滩槽高差和坡脚侵蚀度次之,三者的权重在0.10~0.15之间。向家洲的岸坡坡比和坡脚侵蚀度分别为0.04和0.10,七弓岭分别为0.50和0.16,成德洲则均为0.20。这3个河段的滩槽高差均大于15 m,岸线变化阈值为0~0.5 m,主流贴岸距离与河宽之比的阈值为0.3~0.4。
2025, 37(6):2248-2259. DOI: 10.18307/2025.0644
摘要:全球增温导致青藏高原湖泊热力学特征发生显著变化,对湖泊生态系统和水质变化产生重要影响。本研究以西藏第一大湖泊色林错为研究对象,开展了连续的湖泊水温和气象观测,揭示了色林错年内热力学动态变化特征及其对气象条件的响应过程。结果表明:基于2021年6月-2022年12月水温剖面的连续观测,色林错属于双对流混合型湖泊,热力学状态可分为冬季结冰期(12月初-次年4月底)、春季混合期(4月中下旬-5月中旬)、夏季分层期(5月中旬-11月中旬)和秋季混合期(11月中旬-12月中旬)四个阶段。色林错于结冰期(3月中旬)开始进入热力学分层状态。随着冰面融化,进入湖水的辐射增强以及高盐度导致冰下水体快速稳定分层,表层水体得以快速升温。但色林错可能由于盐度梯度的存在,整个水柱在春季未发生完全混合,混合现象只局限在表层0~30 m的水体,底部水体一直保持缓慢的增温现象。色林错湖泊稳定度指标施密特稳定度变化范围为0~520 J/m2。从温跃层的变化特征来看,2021年和2022年温跃层的变化规律非常相似,夏季分层期温跃层最大深度在17 m左右。风速和净辐射对色林错热分层不同时期的驱动机制不同:风力和净辐射在形成期共同主导了热分层的形成,而净辐射减弱是导致热力学分层消失的主要原因。通过对比分析发现,气温变化幅度较表层水温变化更大,表层水温滞后于气温21 d左右。本研究首次对色林错开展了湖水热力学特征及其影响因素的研究,为深入理解青藏高原内陆湖泊水温变化及其对区域气候变化的响应机制以及湖泊模型研究提供了科学依据。
黄林生,翟金龙,孙喆,徐颖,高健,辛逸豪,秦海涛,赵晋陵,阮超,徐亚田,罗菊花
2025, 37(6):2260-2272. DOI: 10.18307/2025.0645
摘要:湖泊围网养殖是内陆淡水渔业的主要养殖方式之一,为粮食安全、就业和经济增长做出了重要贡献。然而,随着养殖规模和强度的增加,湖泊生态平衡逐渐被破坏。因此,明确湖泊围网的空间分布及其演变特征对湖泊生态保护具有重要意义。相比于实地调查,卫星遥感技术具有大尺度、可追溯性和经济性等优势,是监测湖泊围网的有效方式。本研究基于Sentinel-1 SAR数据和U-Net模型构建了湖泊围网自动监测算法。利用该算法对10个典型围网养殖湖泊的验证数据进行测试,像素准确率均超过80%;同时,基于长时序随机样点的验证结果显示,总体分类精度达到95%以上。此外,本研究将该算法应用于江淮流域围网养殖湖泊监测,获取了2016-2023年江淮流域湖泊围网养殖的时空演变特征。结果表明:江淮流域共有48个湖泊(面积大于10 km2)进行养殖活动,2016-2023年江淮流域湖泊围网养殖面积呈现大幅减少趋势,总面积由2118.72 km2减少至462.94 km2,其中34个(约71%)湖泊已完全拆除围网。研究成果为围网拆除前后湖泊水环境与水生态变化及其成效评估提供了数据支撑,也为湖泊生态环境保护修复与可持续发展措施的制定提供了科学依据。

