三峡水库和长江中下游通江湖泊(洞庭湖和鄱阳湖)草鱼、鲢的孵化日期及早期生长特征

三峡水库以及上游江段形成的河—库生态系统与长江中下游洞庭湖和鄱阳湖的江湖生态系统都是四大家鱼的重要栖息地,有相似性也有差异.2017年7—8月在三峡水库、洞庭湖和鄱阳湖利用地笼、虾笼、高网和迷魂阵采集草鱼和鲢幼鱼样本,观测耳石日轮,分析三峡水库和通江湖泊草鱼和鲢幼鱼的繁殖时间和早期生长特征及差异,探讨相应的保护措施.结果显示,三峡水库、洞庭湖和鄱阳湖采集草鱼幼鱼的孵化日期分别为4月24日—5月25日、5月21日—6月26日和5月4日—5月28日;鲢幼鱼的孵化日期分别为4月10日—6月12日、5月25日—6月19日和5月9日—6月12日.三峡水库、洞庭湖和鄱阳湖草鱼样本的体长增长率分别为1.04、1.84和1.64 mm/d,微耳石的沉积率分别为3.41、5.41和4.77μm/d;鲢幼鱼的体长增长率分别为1.10、2.87和1.96 mm/d,微耳石沉积率分别为2.96、7.17和4.57μm/d.洞庭湖草鱼和鲢的体长增长率和耳石沉积率均显著大于三峡水库;鄱阳湖鲢的体长增长率和耳石沉积率均显著大于三峡水库,而草鱼的体长增长率和耳石沉积率则与三峡水库没有显著差异.结果表明,三峡水库蓄水后长江中游干流草鱼和鲢的繁殖时间明显滞后;洞庭湖和鄱阳湖的草鱼和鲢幼鱼生长更快.目前,长江全面禁渔正在逐步实施,预期将对恢复鱼类资源起到重要的作用.除了全面禁渔之外,还建议保护和修复鱼类栖息地;减少江湖阻隔,灌江纳苗;增殖放流亲鱼;开展生态调度,促进鱼类繁殖.     

基于CMIP5模式鄱阳湖流域未来参考作物蒸散量预估

预测未来气候情境下鄱阳湖流域参考作物蒸散量(Reference crop Evapotranspiration,ET0)的时空分布可为流域水资源的优化管理,为科学应对气候变化对农业生产的影响提供基础数据支撑.利用鄱阳湖流域14个气象站点1961-2014年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式计算出历史ET0;基于同期美国环境中心(NCEP)再分析数据及2006-2100年CMIP5中CNRM-CM5模式在RCP4. 5和RCP8. 5情景下的预测数据,经统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)模拟和偏差校正,预测流域未来ET0;通过Mann-Kendall检验、普通克里金插值和空间自相关法分析了流域1961-2100年ET0的时空演变特征.结果表明:NCEP再分析资料与流域ET0建立的逐步回归降尺度模型模拟效果较好,CNRMCM5模式降尺度模拟结果经偏差校正后,精度明显提高,适宜流域未来ET0的预估.鄱阳湖流域在基准期1961-2010年ET0整体上呈减小趋势,空间分布上呈南北高、中间低的特点,表现出明显的空间差异性.RCP4.5、RCP8.5情景下未来3个时期鄱阳湖流域ET0较基准期均呈不同程度的增加趋势,其空间分布整体表现为东高西低、局地略有突出;无论是在基准期或是未来情景下的3个时期,ET0均具有较强的空间自相关性.在RCP8.5情景下,鄱阳湖1961-2100年干旱指数呈现出较为明显的上升趋势,流域的干旱状况随时间加剧,2011-2100年间流域绝大部分地区由湿润区转为半湿润区,干旱指数自南向北递减,赣江流域将是鄱阳湖流域未来干旱风险的重点防范区.     

太湖不同生态型湖区枝角类组成和丰度长期变化的差异性

枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程.     

水分条件对藜蒿(Artemisia selengensis)富集湿地土壤重金属的影响

基于鄱阳湖南矶山湿地土壤及藜蒿Cd、As污染风险评价,利用盆栽实验研究水分条件对区域土壤理化性质、砷镉形态及其上生长的藜蒿(Artemisia selengensis)重金属富集能力的影响.结果表明:土壤Cd含量超标,存在生态风险,藜蒿茎中As含量达食品污染限量标准,存在食用风险;藜蒿对Cd、As的富集能力受土壤水分环境影响,水分增加会造成土壤pH与有机质含量上升,抑制藜蒿富集Cd的同时促进富集As.线性回归计算显示土壤有效态As含量与藜蒿As富集量呈显著正相关,可以用来评价藜蒿As富集情况,而土壤有效态Cd含量与藜蒿Cd富集量间无显著相关性.结合区域土壤Cd、As污染情况,适宜控制水分为缺水或旱湿交替条件,可以降低藜蒿等湿地植物中Cd的富集量;适宜控制水分为淹水条件,可以减少土壤Cd、As有效态含量.     

1850年以来呼伦湖沉积物无机碳埋藏时空变化

湖泊沉积物碳埋藏及其驱动机制是陆地生态系统碳循环及全球变化研究的热点问题之一,但以往湖泊碳循环的研究大多局限于有机碳,较少考虑无机碳的地位和作用.我国干旱-半干旱地区湖泊众多、无机碳储量丰富,在区域碳循环过程中的作用日益突出,因此探讨这些地区湖泊沉积物无机碳埋藏变化对深入理解区域碳循环具有重要意义.本研究通过对内蒙古高原呼伦湖15个沉积岩芯样品无机碳含量(TIC)的测定,结合沉积岩芯210Pb、137Cs年代标尺,分析了1850年以来呼伦湖无机碳埋藏速率时空变化,并揭示了影响呼伦湖无机碳埋藏的主要因素.结果表明,1980s之前,呼伦湖无机碳含量总体维持在相对稳定的低值,1980s之后开始快速增加,且近百年来呼伦湖平均无机碳含量在不同湖区差异不显著.1850年以来呼伦湖无机碳埋藏速率变化范围约为7.10～74.29 g/(m2·a),平均值约为36.15 g/(m2·a),且大体上可分为3个阶段,即1900s以前相对稳定的低值阶段、1900s-1950s期间的快速增加阶段以及1950s以来的波动增加阶段,各阶段无机碳埋藏速率平均值分别约为10.40、26.29和41.00 g/(m2·a).空间上,呼伦湖无机碳埋藏速率整体表现为中部高、南北两端低的分布格局,这可能与湖心水动力条件相对稳定,有利于碳酸盐沉积有关.此外,呼伦湖无机碳埋藏速率与湖区温度变化呈显著正相关,而与周边人类活动影响关系不明显,表明在未来全球变暖背景下,呼伦湖无机碳埋藏速率将进一步增加,湖泊在区域碳循环中的作用将更加显著.     

太湖流域降雨和湖水酸根阴离子长期变化及其环境意义

为揭示太湖流域降雨和湖水酸根阴离子长期变化特征及环境意义,通过历史数据收集和采样分析,对太湖流域降雨和湖水中的SO₄^2-、NO₃^-变化特征和来源进行了研究.结果表明：自1990s以来太湖流域降雨中SO₄^2-呈显著下降趋势,年平均下降率为0.28 mg/（L·a）;NO₃^-浓度却呈显著上升趋势,年平均增长率为0.05 mg/（L·a）,降雨中氮污染呈现加重的趋势.与之相反,湖水中SO₄^2-呈显著上升趋势,年平均增长率为1.24 mg/（L·a）;NO₃^-浓度却呈显著下降趋势,年平均下降率为0.02 mg/（L·a）.30年以来,太湖水体SO₄^2-/NO₃^-比值不断升高,远高于降水SO₄^2-/NO₃^-比值.研究认为：流域SO₂排放引起的酸沉降是湖水SO₄^2-浓度增长的最重要原因,但氮氧化物排放并未引起湖水NO₃^-浓度升高,说明太湖流域对大气沉降的氮氧化物有滞留作用,而太湖水体是流域大气沉降硫酸盐的重要汇.综合治理太湖流域酸性物质排放对防止太湖水体酸化和治理富营养化都具有重要意义.     

白洋淀超微真核藻的空间分布特征及关键影响因子

超微真核藻个体微小、比表面积大,具有高效的碳吸收速率,对水体初级生产力具有重要的贡献.目前对淡水超微真核藻的认知还非常有限.于2017年5月对白洋淀进行采样调查,结合流式细胞术和高通量测序技术探究了白洋淀超微真核藻群落结构的空间分布特征及关键环境影响因子.结果表明,白洋淀超微真核藻的平均丰度为7.59×104cells/ml,且随着营养水平的升高呈现先增加后降低的变化趋势.回归分析表明,超微真核藻丰度在中营养水平水域主要受溶解性总磷和TN/TP影响,在富营养水域主要与盐度有关.测序比对结果表明在纲水平上白洋淀超微真核藻主要以绿藻纲Chlorophyceae、硅藻纲Bacillariophyceae、中心硅藻纲Coscinodiscophyceae、金藻纲Chrysophyceae为主,不同区域差异不大.但在操作分类单元(Operation Taxonomy Units,OTU)水平上,超微真核藻群落结构在白洋淀不同营养状态湖区存在显著差异,中营养水域主要类群为栅列藻科Scenedesmaceae,近囊胞藻属Paraphysomona sp.,定鞭藻纲Haptophyceae和甲藻纲Dinophyceae为主,而富营养水域主要类群为红球藻科Haematococcaceae,金藻纲的Chromulinale sp.和Chrysophycea sp..Bioenv分析表明,对超微真核藻群落组成影响最大的环境因子是溶解性总氮、溶解性总磷、TN/TP、硝态氮、溶解氧.本研究表明超微真核藻的群落结构存在较明显的环境异质性,对白洋淀水体富营养化状态有很好的指示.     

三峡水库175 m试验性蓄水期调度运行对洞庭湖蓄水量变化的影响

长江干流与洞庭湖存在复杂的并联型分汇关系,当三峡水库调度改变长江径流过程时,会引起洞庭湖年内槽蓄量的变化,对于洞庭湖地区防洪、水资源配置和水环境保护产生显著的影响.本文建立了枝城至螺山站的荆江-洞庭湖水流模型,利用2008-2017年的三峡水库实际调度日数据,分析有、无三峡水库调度两种情况下洞庭湖槽蓄量的变化过程,同时利用建库前和近期的水位流量关系反映河道过流能力,分析了河道调整的影响.结果表明:由河道调整引起的槽蓄量变化在汛前消落期、汛期、汛末蓄水期和枯水期分别为-3.06%、0.12%、-0.01%和-13.31%.有三峡水库影响情况下,汛前消落期由于荆江"三口"进入洞庭湖的多年平均总径流增加23.94%,洞庭湖出口处城陵矶多年平均水位升高0.53 m,阻碍了洞庭湖出流,洞庭湖多年平均槽蓄量增长13.30%;汛期由于荆江"三口"分流量减少3.54%,城陵矶水位降低0.02 m导致出湖流量增多,因此洞庭湖多年平均槽蓄量减少0.20%;在汛末蓄水期,荆江"三口"分入洞庭湖的多年平均总径流量减少37.18%,城陵矶多年平均水位降低1.33 m,导致出湖流量增多,因而洞庭湖多年平均槽蓄量减少27.74%;在枯水期,荆江"三口"多年平均总径流量增加5.61%,城陵矶多年平均水位上升0.07 m,最终洞庭湖多年平均枯期槽蓄量增加2.96%.     

人为干扰对越冬后期稻田中小天鹅(Cygnus columbianus)昼间能量消耗的影响

能量的消耗模式是动物适合度的重要体现,动物的日常行为和栖息地特征共同影响日能量消耗.稻田生境是越冬水鸟重要的觅食场所之一,同时又容易受到人为干扰,越冬水鸟应对日间不同的人为干扰因素而合理进行能量消耗配置,对于在越冬后期为迁徙而贮备能量的水鸟来说尤为迫切和重要.本文采用焦点动物取样法,观测越冬后期稻田中小天鹅（Cygnus columbianus）在干扰和非干扰环境中昼间行为的时间分配,推算其能量消耗.结果表明,小天鹅在干扰环境中警戒行为的时间分配和能量消耗、单次警戒时间和警戒频次均显著大于非干扰环境,游泳频次也是如此;在稻田中的昼间警戒能耗随干扰时间增加而增加,随干扰距离增加而降低.干扰造成小天鹅减少高能耗的取食行为,增加低能耗的警戒行为,降低昼间总能量的消耗.     

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm,实验第17天时为59.00 μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm,实验第17天时减小至13.95 μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38 μm,实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.