抚仙湖不同污染来源沉积物微生物解磷能力分析

以云南抚仙湖为研究对象,分析了不同污染来源沉积物微生物量、碱性磷酸酶活性(APA)和微生物解磷能力的垂向分布特征和水平分布特征.结果表明,抚仙湖各采样点沉积物微生物生物量与APA垂向分布趋势相似,总体上随着深度增加逐渐降低,微生物作用主要表现在表层.在空间分布上,富营养化星云湖以泄水为主的南岸隔河口微生物生物量和APA最高,其次为以农业面源污染为主的北岸梁王河口和以磷矿开发为污染来源的北岸东大河口,再次为受人类活动影响较小、以自生有机污染为主的湖心和东岸老凹嘴,以自然水土流失为主的西岸尖山河口微生物生物量和APA最低.沉积物微生物生物量和APA体现了不同外源污染对抚仙湖各湖区的影响不同.抚仙湖沉积物微生物对有机磷和无机磷均有解磷能力,并且无机磷解磷能力大于有机磷.沉积物解无机磷细菌数量和APA决定了抚仙湖沉积物磷释放强度,造成了抚仙湖较高强度的内源磷污染负荷.     

利用210Pb、137Cs和241Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的210Pb、137Cs和241Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年137Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用137Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm2·a)、0.052g/(cm2·a)和0.039g/(cm2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于241Am 的1963年蓄积峰可以提高137Cs计年的准确性。根据210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。     

抚仙湖沉水植物分布及其碳、氮和磷化学计量学特征

目前对于沉水植物碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量学的野外研究主要集中在中营养或富营养化水体,而对于贫营养水体中沉水植物C、N和P的积累特征研究较少.基于对贫营养湖泊抚仙湖沉水植物的调查,研究抚仙湖9种常见沉水植物C、N和P化学计量学特征及其种间和种内差异.结果表明:1)抚仙湖沉水植物主要分布在湖岸浅水区域,分布水深范围为0.5~14.0 m,平均分布水深为3.6 m;2)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量平均值分别为381.89、18.59和2.13 mg/g,N∶P比平均值为9.21,且C、N和P含量之间呈显著正相关;3)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量及C∶N比和C∶P比值种间差异大于种内差异,而N∶P比种内差异大于种间差异;4)抚仙湖沉水植物C含量和N:P比平均值要大于长江中下游一些富营养化湖泊的沉水植物,抚仙湖沉水植物的生长可能潜在地受到P的限制.     

利用~(210)Pb、~(137)Cs和~(241)Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的~(210)Pb、~(137)Cs和~(241)Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年~(137)Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用~(137)Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm~2·a)、0.052g/(cm~2·a)和0.039g/(cm~2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于~(241)Am的1963年蓄积峰可以提高~(137)Cs计年的准确性。根据~(210)Pb CRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与~(137)Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。     

过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质碳同位素的古环境指示意义

通过测定抚仙湖沉积物全有机样品的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(org))、总氮、总有机碳含量指标并计算碳氮比值,对过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质来源、δ~(13)C_(org)的影响因素及其所指示的古环境意义进行分析.结果表明:在过去的5000 cal a BP里,抚仙湖沉积物有机质主要来源发生明显变化,沉积物有机质输入由内源水生生物和陆生C_3植物共同输入(5000-2300 cal a BP阶段)转变为以内源沉水植物、浮游植物和藻类等输入为主(2000 cal a BP至今阶段);有机质来源发生变化是造成抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值变化的主要原因;2000 cal a BP以来,陆源有机质输入的锐减与人类活动的影响密切相关;在2300-2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值的快速变化可能指示了抚仙湖流域的古环境在这一时期经历了快速变化的气候事件.     

抚仙湖近60年来沉水植物群落变化趋势分析

自1960s以来,抚仙湖沿岸带沉水植物群落发展迅速,而监测频率相对不足.为了解抚仙湖沉水植物群落现状及过去60年内的变化趋势,于2016年7月,对抚仙湖全湖沉水植物进行调查,并结合以往多次调查数据进行趋势分析.本次调查设置了36条样带共41个样点.在实测数据验证后,使用卫星多光谱相机数据基于归一化植被指数(NDVI)计算全湖沉水植物分布面积.此外,计算了物种在沿岸带植被区的平均生物量、优势度和群落多样性指数.结果表明:抚仙湖沉水植物2016年夏季分布面积为5.14 km2,平均生物量(鲜重)密度为9.8 kg/m2,最高48.7 kg/m2,全湖总现存量(鲜重)5.02×104t;共采集到沉水植物13种(类),隶属于5科6属.其中,生物量最高的物种是金鱼藻(Ceratophyllum demersum),其次是黑藻(Hydrilla verticillata)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum);出现频度最高的物种是穗花狐尾藻,其次是苦草(Vallisneria natans)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus);物种优势度最大的物种是穗花狐尾藻,其次是金鱼藻和黑藻;抚仙湖各样点沉水植物香农-威纳多样性指数介于0.05～1.28之间,全湖平均值为0.75;除轮藻类外,沉水植物群丛的冠层在1.5～4 m之间,其中金鱼藻群丛冠层最高.丝状附着藻大量出现,附着在高大的沉水植物冠层上的生物量远远多于附着在基质上的;丝状附着藻主要附着在群落上层沉水植物100 cm以内的植冠上.在过去的60年来,抚仙湖沉水植物分布面积、全湖总生物量和物种丰富度呈增加的趋势;低矮的草甸型物种如轮藻类、苦草等优势度下降,高大的冠层型沉水植物如穗花狐尾藻、金鱼藻等成为优势种;外来物种伊乐藻在最近几年出现并成为次优势种;丝状附着藻生物量增加.以上结果表明,目前抚仙湖沉水植物群落处于生物量、分布面积和多样性最高的阶段,是维持和保护的关键时期.但相比于国外类似湖泊,抚仙湖沉水植物丰富度一直较低,目前冠层型植物占优势、外来物种快速发展和丝状附着藻增殖的态势,将会引起群落结构不稳定,如果不加以保护和管理,可能会朝着富营养化湖泊的群落结构方向发展,进而对沿岸带水质产生不利影响.除了进一步控制抚仙湖入湖营养负荷外,我们建议对群落上层高大的冠层型沉水植物进行收割,收割深度为100 cm,从而控制冠层型沉水植物以及附着在其上的丝状附着藻,为草甸型沉水植物的发展创造条件,引导抚仙湖沉水植物群落向贫营养化湖泊的群落结构方向发展,但其可行性尚需开展研究.     

抚仙湖历史水位反演与未来30年水位变化预测

在极端气候事件频发和人类活动加剧的背景下,抚仙湖水位波动显著,尤其是2009—2012年极端干旱事件的发生,使抚仙湖平均水位（1721.31 m）低于法定最低水位（1721.65 m）,给生态环境安全带来严重威胁.因此,找到合适有效的湖泊水位模拟方法,对气候变化影响下的未来水位进行预测,并做好相应的应对准备,对湖泊生态系统的保护至关重要.本文运用DYRESM水动力模型对抚仙湖1959—2050年水位进行了模拟.因抚仙湖流域尚无长时间序列的历史水文观测数据,故利用模型和水量补偿法对抚仙湖入湖水量进行反推,构建了降水量-入湖水量的回归方程,并通过有效的实测入湖水量和水位数据,对回归方程的精度进行了检验.利用全球气候模式BCC-CSM2-MR中SSP245和SSP585两种情景提供的未来气候预估数据,运用DYRESM预测了抚仙湖2021—2050年水位变化趋势.结果表明：（1）构建的DYRESM水动力模型和降水-入湖水量回归方程精度较高,模型结果能很好地反映抚仙湖水位的年际和年内变化趋势,且能有效捕捉到抚仙湖的水位峰值.（2）在SSP245和SSP585两种情景下,抚仙湖2021—2050年多年平均水位分别为1722.98和1723.93 m,较1959—2017年平均水位1721.77 m分别升高1.21和2.16 m.两种情景下抚仙湖未来水位均有部分时段超过法定最高蓄水位（1723.35 m）,但均高于法定最低水位.因此,未来气候变化对抚仙湖水量的影响有限,并不会导致水位过低,当水位超过法定最高蓄水位时,可通过控制出流闸门将水位调节在合理范围内.     

长江口中华绒螯蟹亲体捕捞量现状及波动原因

对二十多年来抚仙湖表层湖水中藻类的第一手监测资料做了比较系统的分析研究,以揭示其发展趋势与成因.结果表明,抚仙湖浮游植物生物量增长了10.5倍,种群结构从45种增加到78种,主要原因是入湖TN、TP滞留率高达88.5%和93%,星云湖泄水高浓度藻量,为抚仙湖藻类增长提供了种源及营养源.     

抚仙湖北部沉水植被演变规律及其生态指示意义（1987—2020年）

抚仙湖有近210亿m³的优质淡水资源,具有重要战略价值,但是近年来出现水质退化的现象.沉水植被是湖泊生态系统功能维持的重要生物门类,其演变过程能反映和影响整个生态系统的变化,目前还缺乏对抚仙湖沉水植被长期连续地观测记录.本文基于Landsat遥感数据分析了抚仙湖北部沉水植被面积的动态变化,结合气候变化和水质水文要素分析发现：抚仙湖北部湖区沉水植物在1987—2020年间存在先减少后增加的变化趋势;1987—1995年,沉水植物分布面积约占北部湖区面积的1.64%;1996—2010年北部湖区沉水植被分布面积缩减,湖泊处于高水位低营养状态,水位上升是此时期沉水植物面积减少的主要原因;2011—2020年,水位降低,营养增加,营养和水位的共同作用导致抚仙湖北部湖区沉水植物面积显著增加.沉水植物覆盖度变化伴随着沉水植被以苦草为优势种群转为以穗花狐尾藻为优势种群,沉水植被结构转向耐污染性更强的属种.通过抚仙湖北部湖区沉水植被发育与营养、水位等驱动因子的关系分析,建议现阶段需要严格限制入湖氮磷排放,强化水生植被的长期动态监测,构建水量、水质、水生态一体化监测体系,并开展抚仙...     

云南高原湖泊抚仙湖酵母菌空间分布及其与环境因子的关系

开展高原湖泊酵母菌多样性研究,能够为湖泊生态系统的保护提供理论依据,并为其中特殊酵母菌资源的开发及利用奠定基础.结合经典分类法及26S rDNA D1/D2区域序列分析,对分离自云南抚仙湖湖水中的553株酵母菌进行系统分类,运用SPSS 19.0软件比较不同区域酵母菌多样性,并采用多元统计方法定量分析酵母菌空间分布特征及其与理化因子之间的关系.结果显示:抚仙湖水体中分布22属52种和1个潜在新分类单元的酵母菌.理化因子差异性分析表明,北沿岸区总有机碳浓度明显高于南沿岸区.Pearson分析则表明,抚仙湖湖水总有机碳浓度与酵母菌丰度呈显著正相关.另外,酵母菌-环境冗余分析显示,抚仙湖酵母菌种群结构与总有机碳浓度存在明显相关.研究显示云南抚仙湖酵母菌资源比较丰富,人类活动对其中酵母菌空间分布具有一定影响.     

滇池、抚仙湖、阳宗海长期水位变化(1988-2015年)及驱动因子

水位变化影响湖泊水质、水量和生态系统功能,是研究湖泊演变的重要内容,但目前针对滇中高原湖群水位变化特征还少见系统报道.本文选择滇池、抚仙湖、阳宗海3个滇中高原湖泊作为研究对象,基于1988-2015年实测水位数据和Mann-Kendall趋势检验法评估了3个湖泊水位变化特征;运用RClimDex模型获得了流域极端降水指标,结合其他指标构建了基于极端气象因子的湖泊水位驱动力指标体系;采用主成分-多元回归模型,解析了极端降水、蒸发等气象因子对滇中高原湖泊水位变化的贡献.结果表明：①滇池、抚仙湖、阳宗海水位年际波动不突出.滇池的年平均水位总体略呈上升趋势,年均上升0.025 m.阳宗海和抚仙湖水位无明显变化.②滇中高原湖泊流域的极端降水指数年际变化趋势不明显.滇池的蒸发量呈明显减小趋势,年均减小21.05 mm.抚仙湖蒸发量呈明显增加趋势,平均每年增加5.52 mm.阳宗海蒸发量的变化不明显.③气象指标可解释滇池水位变化的49.7%,滇池水位变化受气候变化和人类活动的综合影响;阳宗海和抚仙湖水位变化主要受气象条件控制,蒸发量、综合降水指标和连续降水指标对阳宗海水位变化的解释率高达93.3%;综合降水指标和干旱状况指标可以解释抚仙湖水位变化的64.5%.极端降水指标对解释高原湖泊水位变化具有重要作用.     

用环境磁学磁化率方法研究历史地震--抚仙湖地区重要历史地震事件的检验与发现

首次将环境磁学磁化率特征方法应用于历史地震研究,阐明了云南抚仙湖沉积物磁化率突变与地震事件的相关性。所建立的时限近１０００年,对应０～１６８ｃｍ沉积物的磁化率－地震剖面与近５００年以来有记载的重大历史地震事件检验相吻合。发现距今５００～１０００年抚仙湖地区的８次未被记载的地震事件,指出发震的年代范围,对抚仙湖地区近千年的历史地震进行回溯。     

抚仙湖沉积物多指标记录的过去5000年湖泊环境变化

我国西南地区湖泊众多,利用湖泊沉积物已开展了大量全新世植被、降水、温度和水位等的重建工作.然而,代用指标的季节性差异和气候演变的区域差异使得不同代用指标和地区重建的古气候结果存在较大差异,需要更多可靠记录来相互佐证和构建我国西南地区气候变化的详细图景.本文以云南抚仙湖FXH-6钻孔沉积物为研究对象,对正构烷烃和色度指标作了分析,在厘清其来源及环境指示意义的基础上,重建过去近5000年抚仙湖有机质的来源和湖泊水位的变化,探讨了湖泊环境变化与区域气候变化的关系.结果表明,抚仙湖沉积物中正构烷烃n-C₂₃和n-C₃₁可有效指示内源沉水植物和外源陆生植物.近5000年抚仙湖湖泊环境经历了3个阶段:在5000—2300 cal a BP阶段,沉水植物广泛分布,湖泊水位处于高位;在2300—2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积环境快速变化,内源沉水植物生物量锐减,水位快速下降;2000 cal a BP至今,沉水植物生物量持续减少,湖泊水位保持低水位;同时,人类活动也影响了该阶段(2000 cal a BP至今)陆源植物的输入.本研究重建的抚仙湖持续降低的水位变化和湖泊生产力趋势与过去5000年西南地区的年平均温逐渐降低、年平均降水量逐渐减小的总体趋势相对应,表明区域气候变化是湖泊沉积环境变化的主要驱动力.     

云南抚仙湖透明度的时空变化及影响因子分析

根据2005年的综合调查资料和1980年以来的常规监测资料,分析了云南高原深水湖泊抚仙湖透明度的空间分布、年际变化及影响因子.2005年6-7月抚仙湖水体透明度范围为0.5-6.2 m,平均值为4.6 m,透明度分布的总体格局是:南区>北区,湖心区>沿岸区,河口区较低.藻类和悬浮物是影响透明度空间分布的主要因子,随着水体中藻类和悬浮物的增加,透明度下降.近20多年来,抚仙湖透明度呈下降趋势,藻类增加是直接影响因子,水体总氮、总磷的增加促进了藻类的增殖,是重要的间接影响因子.     

抚仙湖富营养化初探

近二十年的水质监测资料研究分析表明,抚仙湖生态系统相当脆弱,出现了加速富营养化趋势,浮游藻类数量增加了2．6倍,Chl．a含量增加了3倍,透明度减小了将近一半,综合营养状态指数呈急剧上升,揭示了发生富营养化的危险性。促进因素主要有外来污染增加,氮、磷等营养盐在湖内迅速积累,湖泊生态系统过于简单、脆弱等因素,呼吁加大对抚仙湖污染防治的力度,防患于未然。     

高效净化氮磷污水的湿地水生植物筛选与组合

抚仙湖流域未进行生态修复的磷矿废弃地面积142×10^4m^2,对磷矿废弃地污染物流失量和区域内径流污染物含量进行调查观测,并提出磷矿废弃地水污染防治对策．富磷矿石剖面和堆土场在风化作用和降雨淋溶作用下,大量氟、磷等元素释放,造成磷矿区内地表径流和地下渗流污染结合实测的磷矿废弃地面积和土柱淋溶实验得到的污染物淋溶量,估算得到磷矿废弃地每年F和TP的淋溶流失量为60．65t／a和2734t／a,随地表径流迁移进入抚仙湖的F和TP分别为22．58t／a和7．27t／a由此可见,磷矿开采是抚仙湖的一个持久污染源,对湖泊营养化演变进程起了推动作用。     

中华绒螯蟹病原鳗利斯顿氏菌生物学特性

2004年3月-2005年7月对抚仙湖鱼类资源进行了调查,共采集到鱼类33种,隶属于13科30属,其中土著鱼类14种,特有鱼类4种．渔获物种类主要为:太湖新银鱼、云南倒刺鲃、抚仙鲇、黄颡鱼和鲫等．抚仙湖鱼类群落结构发生了显著变化,鱇浪白鱼等土著鱼类资源严重衰竭．与1995年相比,11种土著鱼类未采到,其他鱼类增加5种．     

抚仙湖集水域地表径流入湖水量模拟

采用适用于无资料流域、参数较少的SCS模型计算抚仙湖集水域地表径流量.模型考虑了集水域下垫面条件的空间差异,利用Maplnfo/Arc view软件按照土地利用方式与土壤类型的不同,把集水域划分为若干个水文响应单元,分别计算产流量,较准确地模拟了入湖径流量.通过对梁王河流域和大鲫鱼沟流域实测降雨径流资料的分析与反演,提出了适合该区域的产流计算CN值.在对CN值作坡度修正后再应用到其它无观测数据区域.通过模型计算得到的抚仙湖集水域2005年3月1日-2006年2月28日地表径流量为1.74×108 m3,陆面径流系数为0.395.模型为指导抚仙湖集水域径流观测及入湖污染物负荷的计算提供依据.     

云南滇池和抚仙湖沉积物-水界面营养盐通量及氧气对其的影响

采用间隙水连续采集法考察滇池和抚仙湖沉积物-水界面营养盐通量,并比较在氧气缺乏及氧气充足条件下界面的氮磷行为.结果表明,滇池草海沉积物-水界面营养盐通量显著高于滇池湖心及抚仙湖.对云南滇池及抚仙湖沉积物进行好氧和厌氧处理对照比较,结果显示,好氧组上覆水pH显著大于厌氧组,而间隙水pH在两处理组之间差异不显著;这可能与厌氧呼吸途径过程中产生酸性物质有关;而在两种处理条件下,间隙水均处于厌氧状态.较好氧条件而言,厌氧条件下间隙水磷和铵氮浓度的增加,与有机质矿化增强有关;而间隙水磷还可能受FeOOH-P模型控制.由分子扩散模型计算获得的界面磷或者铵氮扩散通量均高于表观通量,而且好氧条件下的扩散通量与表观通量之间的差异较厌氧条件下的大;这表明两种营养盐均存在释放潜力,但这种潜力的发挥受氧气的影响.较好氧条件而言,厌氧条件下使用分子扩散模型得到的界面营养盐扩散通量更接近于表观通量.     

滇池流域点源污染控制与存在问题解析

采用间隙水连续采集法考察滇池和抚仙湖沉积物-水界面营养盐通量,并比较在氧气缺乏及氧气充足条件下界面的氮磷行为.结果表明,滇池草海沉积物-水界面营养盐通量显著高于滇池湖心及抚仙湖.对云南滇池及抚仙湖沉积物进行好氧和厌氧处理对照比较,结果显示,好氧组上覆水pH显著大于厌氧组,而间隙水pH在两处理组之间差异不显著;这可能与厌氧呼吸途径过程中产生酸性物质有关;而在两种处理条件下,间隙水均处于厌氧状态.较好氧条件而言,厌氧条件下间隙水磷和铵氮浓度的增加,与有机质矿化增强有关;而间隙水磷还可能受FeOOH-P模型控制.由分子扩散模型计算获得的界面磷或者铵氮扩散通量均高于表观通量,而且好氧条件下的扩散通量与表观通量之间的差异较厌氧条件下的大;这表明两种营养盐均存在释放潜力,但这种潜力的发挥受氧气的影响,较好氧条件而言,厌氧条件下使用分子扩散模型得到的界面营养盐扩散通量更接近于表观通量.