镧改性膨润土对浅水湖泊水体磷浓度和沉积物磷形态的影响

分析湖泊沉积物磷形态的变化是揭示控制沉积物磷释放机理的关键.本研究分析了暨南大学南湖加镧改性膨润土前后水体磷浓度和沉积物磷形态变化,以探讨镧改性膨润土对削减水体磷浓度的效果.结果显示,镧改性膨润土添加后,上覆水磷浓度波动较大,总体呈下降趋势;至60 d时,水体总磷、颗粒态磷、总溶解磷和溶解性反应磷分别比添加前下降了45.1%、44.1%、48.2%和85.3%;沉积物中的弱结合态磷和氧化还原敏感性磷含量减少,更稳定的磷灰石结合态磷和残渣磷含量增加,而金属氧化物磷和有机磷含量变化较小.本研究表明镧改性膨润土能改变沉积物磷形态,使活性磷转化为稳定的磷形态,从而提高沉积物对磷的滞留能力、降低湖水磷含量,改善水质.     

秀丽白虾(Exopalaemon modestus)对亚热带湖库春夏季水体营养水平和浮游生物群落的影响——基于微宇宙模拟实验

秀丽白虾(Exopalaemon modestus)是我国大型淡水湖库的重要经济渔获对象,也是水体中浮游动物的捕食者之一.以往的研究从渔业的角度揭示了秀丽白虾的生物学特征与食性,但少有研究探讨秀丽白虾这一无脊椎动物捕食者对春、夏季浮游生物群落的影响.本研究设计了一个单因素户外微宇宙实验,比较了春季—初夏(4-6月)时期,有无秀丽白虾条件下水体氮、磷浓度以及浮游生物生物量和群落结构的变化.结果 表明:1)秀丽白虾的存在显著降低了春季水体总氮(TN)浓度,增加了水体总磷(TP)浓度,降低了水体TN∶TP比值;2)秀丽白虾的捕食减少了大型枝角类Daphnia pulex和浮游动物总生物量,D.pulex在浮游动物群落中的优势度被轮虫取代,浮游动物群落趋于小型化;3)秀丽白虾显著增加了春季水体叶绿素a浓度,但对浮游植物群落结构的影响不明显.研究表明在大型湖库中,秀丽白虾等无脊椎动物捕食者可能是影响浮游生物群落变化的因素之一,在春季浮游生物研究中应予以关注.     

长江中下游浅水湖泊沉积物再悬浮对水下光场的影响研究--以龙感湖和太湖为例

基于2003年7月在龙感湖、太湖梅梁湾以及2004年7月在太湖站栈桥的连续不同风浪条件下水下光场原位观测资料,分析风浪作用引起的沉积物再悬浮对PAR衰减,吸收系数及真光层深度的影响.结果表明,在龙感湖,小风浪、中风浪和大风浪的PAR衰减系数分别是1.74,2.02,2.45 m-1,400～700 nm光谱衰减系数变化范围分别为0.98～2.97,1.34～3.95,1.82～5.40 m-1;在太湖梅梁湾,小风浪、中风浪和大风浪PAR衰减系数分别是2.63,3.72,4.37 m-1,从小风浪到、中风浪、大风浪衰减系数分别增加了41％,66％;太湖站栈桥边PAR波段积分CDOM吸收系数在中风浪和大风浪的值分别为0.26,0.28 m-1,浮游植物吸收系数从中风浪到大风浪反而由0.76降低到0.49m-1,沉积物再悬浮引起非藻类颗粒物的吸收则由0.94增加到1.73 m-1,增加了84％,总悬浮物颗粒物吸收由1.70增加到2.22 m-1,增加了30.6％.非藻类颗粒物吸收对总吸收系数贡献最大,中风浪、大风浪下贡献率分别达44.14％,65.05％.龙感湖,梅梁湾,栈桥边3站点从中风浪到大风浪,PAR真光层深度分别降低0.40,0.19,0.20 m.透明度、PAR衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度、风速、波高等均存在显著性线性相关,并且与悬浮物中无机颗粒物相关性最好,而与叶绿素a、脱镁叶绿素及溶解性有机碳相关性很低.由此可见,在龙感湖和太湖等长江中下游浅水湖泊,风浪扰动引起悬浮物浓度的增加尤其是无机颗粒物的增加是影响水下光场的主导因素.     

利用湖泊内源性饵料饲喂中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)的养殖与净水效应

在东太湖网围养殖区进行不同放养密度(3000、6000、9000只/hm²)饲喂太湖水草与螺蛳的中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)养殖实验,各处理组均设投喂鱼肉与玉米等外源性饵料的对照,以获得不同养殖模式对中华绒螯蟹生长、品质及养殖水环境的影响,以及利用浅水草型湖泊内源性饵料养殖中华绒螯蟹的适宜放养密度.结果表明,规格和增肉倍数虽然均显著小于相同养殖密度下投喂外源性饵料的对照组,但是各实验组商品蟹体重均能达到150 g;低密度养殖组(3000只/hm²)的产量与对照组无显著差异,其余两组显著低于对照组;而低密度养殖组的河蟹回捕率显著低于对照组,其余两组则无显著差异.实验养殖区水质状况优于投喂外源性饵料的对照区,其TP含量显著低于对照区,投喂外源性饵料会增加水体N、P含量,导致水体富营养化.投喂太湖水草与螺蛳等内源性饵料进行中华绒螯蟹养殖不但可以有效地抑制浅水湖泊水草的疯长,还可通过中华绒螯蟹收获从水体输出N、P营养盐,起到净化水质的作用.不同密度养殖的生态与经济效益对比结果显示,利用草型湖泊内源性饵料养殖中华绒螯蟹的适宜放养密度为6000只/hm²左右.     

不同时期菰(Zizania latifolia)幼苗对短期淹没的形态学响应

菰(Zizania latifolia)是长江中下游流域常见的挺水植物.为了解菰在野外的扩张和退化机制,本研究通过模拟实验分析了不同时期菰幼苗对短期淹没的形态学响应.实验共选择株高36和70 cm两种幼苗,设计不淹没、50%淹没和100%淹没3个处理.研究结果表明:两组菰幼苗地上部分的形态学响应有一定差异.在100%淹没处理下,36 cm幼苗组株高最低,茎粗和最大叶宽均显著低于其他两个处理;而70 cm幼苗组在不淹没处理下株高最低,茎粗和最大叶宽在50%和100%淹没处理下均无显著差异.两组菰幼苗根系的形态学响应也不一致.36 cm幼苗组,100%淹没处理组的所有6个根系指标均与其他两种处理有显著差异;70 cm幼苗组,不淹没处理组的6个根系指标均与其他两种处理有显著差异.随着淹没深度的增加,两组菰幼苗总生物量和根茎比均逐渐下降;但36 cm幼苗组在100%淹没处理下总生物量和根茎比均显著低于其他两个处理,而70 cm幼苗组在50%和100%淹没处理下却无显著差异.综合以上分析,本研究结果表明随着菰幼苗的生长,其对淹没的形态学响应能力增强.本研究结果对长江中下游湖泊菰的生态调控具有重要意义.     

富营养化浅水湖泊生态修复中背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对水质改善的影响

滤水速率的快慢是决定滤食性河蚌对水质改善与否的关键,但受蚌龄大小、食物多少和季节变化的影响.以背角无齿蚌（Anodonta woodiana）为研究对象,设置幼龄蚌组、成年蚌组和无蚌对照组,在惠州西湖生态修复后的清水态和未修复的富营养化水体同时进行中型系统原位实验,测定了各处理组水层中氮、磷、总悬浮物（TSS）浓度和浮游藻类生物量（用叶绿素a（Chl.a）浓度表示）的季节变化,以研究蚌龄、食物和季节变化对背角无齿蚌水质改善的影响.结果表明,与对照组相比,背角无齿蚌提高了清水态水体总磷（TP）和铵态氮浓度,但对总氮（TN）、TSS和浮游藻类Chl.a浓度的影响不显著,表明其不能有效改善清水态水体水质;富营养化水体中,背角无齿蚌虽对水中TN浓度影响不显著,但显著降低了TP浓度、浮游藻类Chl.a浓度和TSS浓度;表明背角无齿蚌可改善富营养化水体水质;且富营养化水体中幼龄蚌的滤水速率显著高于成年蚌;幼龄蚌的滤水速率春季最大（0.132±0.018 L/（g·h））,夏季最小.因此,在富营养化水体修复前期,可通过放养本地滤食性河蚌,如背角无齿蚌,以改善水质,春季放养幼龄蚌更佳,为接下来的修复创造有利条件;而在生态修复后期的清水态水体中,单独的河蚌对水质改善效果不明显.本研究可为水生态系统保护和富营养化水体生态修复提供参考.     

上行与下行效应对浮游动物的长期影响评价——以滇池与抚仙湖沉积物象鼻溞(Bosmina)为例

近年来云南高原湖泊面临富营养化、渔业活动增强等多重环境压力的叠加影响,对湖泊的有效治理与生态修复急需对多重压力下生态系统的响应模式进行系统了解.现有研究表明在系统生产力和捕食压力的不同配置下,湖泊系统主要组成(如浮游动物)的响应特征可能出现差异且捕食压力可能随营养水平的变化而改变,目前对云南湖泊生态系统的研究主要集中于单一环境压力下的生态响应.本研究以目前分别处于重富营养和中-贫营养水平的滇池和抚仙湖为研究对象,应用湖泊沉积物记录进行多指标分析,探讨受外来鱼类影响下两个大型湖泊浮游动物长期响应模式的异同.通过象鼻溞生物量与个体大小等指标,重建了近百年来滇池与抚仙湖典型浮游动物的变化历史,结果表明随着湖泊生产力水平(如沉积物色素生产量)的增加,2个湖泊中象鼻溞生物量显著增加,同时物种相对组成出现明显变化(如Bosmina longispina被B.longirostris取代),指示湖泊上行效应对浮游动物的控制作用.同时象鼻溞的生物量、壳长与触角长度的变化在1960s与1980s有明显降低的趋势,与同期外来鱼类(如银鱼)引入与渔业产量增加的时间一致.进一步应用多变量回归分析与方差分解方法来定量评价上行与下行效应对象鼻溞生物量变化的驱动强度,结果表明富营养化(沉积物色素)和捕食作用(象鼻溞壳长)对浮游动物长期变化的驱动强度比较相似(分别解释了生物量变化的77.25%和83.59%),然而在滇池下行效应对象鼻溞生物量的独立影响比在贫营养的抚仙湖中更强(分别为15.46%和10.39%),上行效应对象鼻溞生物量的影响在抚仙湖要明显强于滇池(分别为69.74%和19.67%),而在滇池上行与下行效应的相互作用强度明显强于抚仙湖(分别为42.12%和3.46%).结果表明随着湖泊营养水平的升高,浮游动物的生物量在2个湖泊中均显著增加,而外来鱼类(如太湖新银鱼)的引入和经济鱼类数量的增加加剧了对浮游动物的捕食压力,造成了浮游动物的生物量降低和个体减小.但在快速富营养化的滇池,对浮游动物的捕食压力随营养水平的变化出现较强的依赖性,而在总体处于中-贫营养水平的抚仙湖中此相互作用较弱.结果表明在不同营养水平的大型湖泊中,营养水平的变化幅度可以导致鱼类捕食压力的差异性变化,指示了对鱼类捕食压力的评价和浮游动物长期变化的特征分析需要考虑湖泊的营养水平与富营养化过程的差异.总之,富营养化和外来鱼类的引入导致了高原湖泊生态系统的快速响应与结构变化,因此对高原湖泊的生态修复需要考虑湖泊营养水平对生态系统结构与食物链作用的影响.     

苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)对沉积物各形态磷垂直分布的影响

采用沉水植物苦草(V.natans)和黑藻(H.verticillata)作为研究对象,在其旺盛生长期测定群落内外上覆水及沉积物各形态磷的含量,以探究不同根系特点的沉水植物对沉积物中各形态磷垂直分布的影响.结果表明:实验进行30 d后苦草和黑藻组沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)和氢氧化钠提取磷(NaOH-P)含量在垂直方向均呈现不同程度的降低.苦草和黑藻组沉积物TP的含量在4.5 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别下降了58.91和36.46 mg/kg;IP含量分别在沉积物6.0和3.0 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别降低了85.41和57.41 mg/kg.总体来看,沉水植物苦草对沉积物各形态磷含量降低的影响大于黑藻.     

沉水植物苦草(Vallisneria natans)对沉积物中磷赋存形态的影响

湖泊富营养化是世界面临的重大环境问题,磷在沉积物-水界面的循环在富营养化过程中起关键作用,因此,研究沉水植物对沉积物-水界面磷循环的作用及其机理具重要的理论和实践意义.本实验通过在水泥池中(4.0 m×7.0 m×1.5 m)种植苦草(Vallisneria natans),并采用定期更换原位上覆水的方式模拟自然状态下的水体交换,研究了沉水植物苦草从定植到生长末期沉积物中不同形态磷含量的变化,以期揭示期间苦草对沉积物中磷赋存形态的影响.结果表明,本实验条件下苦草经历了两个生长阶段,在约1个月的快速生长期内能显著降低沉积物中的总磷(TP)含量,TP含量降低了78.79 mg/kg,其中有机磷(Org-P)含量降低49.99 mg/kg,对TP降低的贡献度为62.67%,而钙结合态磷(Ca-P)比对照组减少2.20%,因此,苦草可能主要通过促进Org-P的矿化向水柱和间隙水中释放磷的方式降低沉积物中TP含量,其次苦草可促进Ca-P的分解;此外,苦草为满足植株生长,所吸收的沉积物铁结合态磷(Fe-P)和铝结合态磷(Al-P)分别为2.99和4.10 mg/kg,但苦草对沉积物中闭蓄态磷(Oc-P)含量没有显著影响.在缓慢生长阶段,苦草促进有机物的沉降以及Fe-P和Oc-P的形成,Fe-P和Oc-P含量分别增加14.82和101.53 mg/kg.苦草对Al-P的形成也略有促进作用,其含量升高7.39%.研究结果表明,苦草在不同生长阶段对沉积物中磷形态的转化以及各形态磷的迁移方向具有不同的影响.在快速生长期苦草转化吸收高活性磷,将其固定到植株体内;缓慢生长阶段则促进水体中的磷转化成沉积物中难分解态的磷,对磷的沉降表现出积极促进作用.     

铵胁迫对狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)生物量分配和形态的影响

选取了两种常见的沉水植物狐尾藻和金鱼藻,通过测定其单株生物量、株高、根生物量/单株生物量、茎生物量/单株生物量和叶生物量/单株生物量,研究这两种沉水植物在2 mg/L的铵态氮持续处理4 d以及铵态氮胁迫解除后的生长情况.结果表明:铵胁迫阶段,与对照组相比,处理对狐尾藻各测定参数均无显著影响,而使金鱼藻株高显著增加.在铵胁迫解除阶段,与对照组相比,处理组狐尾藻单株生物量增加不显著,而金鱼藻单株生物量显著增加;处理组2种沉水植物株高均显著增加;处理组狐尾藻叶生物量/单株生物量显著增加,而根生物量/单株生物量显著减少,茎生物量/单株生物量保持不变.认为高光照环境下(约400μmol/(m²·s)),水体中铵态氮浓度短时间内(4 d)适当增加对沉水植物生长没有抑制作用;金鱼藻对高铵态氮浓度水体的适应能力较狐尾藻强.     

Estimation of internal nutrient release in large shallow Lake Taihu, China

Based on field investigation of wave, sediment suspension and the changes in nutrient concentration of the water column in Lake Taihu, China, we proposed two release models to quantify nutrient release under static and dynamic conditions, respectively. Under static conditions, nutrient release from sediments to the overlying water mainly depends on chemical diffusion induced by concentration gradient, in which the nutrient release is controlled by the temperature, dissolved oxygen concentration in the sediment-water interface, oxidation-reduction potential and the concentration difference between porewater and overlying water. Under dynamic condition (or disturbed condition), both dissolved and particulate nutrients in sediments are released into the water column because of wind-induced sediment suspension. The amount of nutrient release under dynamic conditions is larger than that under the static condition. The release of dissolved nutrients, however, does not increase because the wind induced turbulence made oxidation of metallic elements such as Fe (ferric iron), Mn which are capable of precipitating soluble reactive phosphate (SRP). Under dynamic conditions, therefore, the release of total phosphorus (TP) increases dramatically but the release of SRP is close to those under static conditions. In sediments of Lake Taihu, high Fe content leads to a high ratio of Fe to P contents in sediments (Fe:P ratio). Under dynamic conditions, therefore, nutrient release is controlled by the intensity of disturbance, sediment consolidation and nutrient content in sediments. As for dissolved nutrients, especially SRP, the release is also controlled by the intensity of dynamic re-oxidation, Fe content in sediments and nutrient concentration gradient between porewater and overlying water. Based on these two release modes, the release flux in Lake Taihu has been estimated. In the static condition (i.e. laboratory experimental condition), total release of NH4 -N for whole lake is ca. 10,000 ton/a, and PO43--P is ca. 900 ton/a. In the dynamic condition, nutrient release following sediment suspension was estimated according to three different intensities of wind forcing which were defined as "calm" (wind speed is less than 2 m/s), "gentle" (wind speed is greater than 2 m/s and less than 6 m/s) and "gust" (wind speed is greater than 6 m/s). The release rate in the condition of "calm" was estimated in terms of the nutrient release in the laboratory experimental static condition; whereas the release rate in conditions of "gentle" and "gust" was estimated in terms of measurement during sediment resuspension conducted in flume experiments. With the observation of wind velocity and frequency in 2001, each type of wind forcing took the frequency of 12%, 82% and 6% for "calm", "gentle" and "gust", respectively. The yearly release of nitrogen was 81,000 ton and phos- phorus was 21,000 ton, which is about 2-6 folds of annual external loading, respectively.     

中等实验规模下不同营养环境对苦草(Vallisneria natans)生长的影响

本实验分别选用武汉东湖中营养和富营养湖区的湖水和底泥,并在水柱中添加氮或磷以设置高营养、中营养、中营养添加磷、中营养添加氮等四种营养环境.测定这四种营养条件下栽培苦草(Vallisneria natans)的生长和生化指标变化,探讨不同营养环境对苦草生长的影响机制.实验结果表明,苦草的生物量、叶数和新芽数等生长指标在中营养环境最高,中营养环境添加磷次之,中营养环境添加氮较低,在高营养环境最低;苦草可溶性糖和游离氨基酸含量在高营养环境中最高,在中营养环境、中营养环境添加磷和中营养环境添加氮等处理间没有明显差异.结果分析表明,高营养环境影响苦草的碳氮代谢水平并抑制苦草生长,这可能是由于苦草过量富集高营养环境中的氮素造成的;中营养环境中氮的升高会在一定程度上抑制苦草的生长,而磷的升高对苦草生长没有明显抑制作用.     

Missing role of groundwater in water and nutrient cycles in the shallow eutrophic lake Kasumigaura,Japan

A process‐based model was developed, NICE‐LAKE (NIES (National Institute for Environmental Studies) Integrated Catchment‐based Ecohydrology), which includes interactions between surface water, canopy, unsaturated water, aquifer, lake and rivers, and used it to model the shallow eutrophic Lake Kasumigaura in Japan. By estimating the spatial distribution of the hydrological cycle, the model shows that groundwater withdrawal greatly affects groundwater distribution and seepage and indirectly influences lake water level. The simulated seepage agrees excellently with the budget‐derived value calculated from the observed groundwater level, lake level and isotope analyses. The model showed that groundwater seepage and groundwater concentrations are important contributors to the eutrophication of Lake Kasumigaura, an important contribution not recognized in previous studies of the lake. Groundwater entering the lake from the north side is contaminated with high concentrations of nitrate and ammonia from intensive pig and cattle raising and cultivated fields. The simulation showed that this high nitrogen load plays an important role in the eutrophication of the lake (the nitrogen load in inflowing groundwater is 30% of river inflow and 4 times that from wastewater treatment plants) in spite of government policies to prevent overland flow of nutrients into the lake. Our results show that NICE‐LAKE is a powerful tool for forecasting how the water quality of the lake will be affected by the (illegal) disposal of animal excreta in the surrounding open fields. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

我国大、中草型浅水型湖泊渔业综合开发技术进展

长江中下游湖大多属浅水草型湖泊,长期以来渔业利用处于薄后状态,1986－1990年国家在江苏鬲湖,湖北保定湖和安徽花园湖等地组织了大,中型浅水草型的湖泊的综合开发技术,包括水大面鱼病害控制,围养区层鱼捕捞技术,水体农业模式在内的科技攻关,本文以这五年取得的成果为主,概述了我国大,中型浅水草型湖泊渔业综合开发技术方面的进展。     

太湖鲫鱼数量变化的规律及与环境间关系的分析

通过食物组成分析和渔获物组成调查,并结合历年渔获量统计和环境监测资料,研究了太湖鲫鱼数量变化的规律、机制及与环境间的相互关系.渔获物调查和渔获量统计资料均表明:近年鲫鱼数量不断增加,已成为太湖仅次于鲚鱼的重要鱼类2004年渔获物调查中,鲫鱼占鱼类总重量的8.40%±2.69%,占鲤、鲫鱼渔获量的65.08%±15.47%;历年渔获量统计显示,1952-1998年鲤、鲫鱼渔获量相对稳定在1010.1±367.2 t、占鱼类总量8.89%±5.33%,1999年上升达到2547.4 t、占9.45%,2000年达到3708.7 t,占12.18%;年龄组成分析表明,鲫鱼低龄化趋势在加剧.食性分析表明:在7-12月,微囊藻占鲫鱼食物体积的83.65%-93.99%.分析认为:太湖鲫鱼以微囊藻为主要食物;富营养化加重为其提供了充足饵料,实施禁渔期、禁渔区等措施使其繁殖得到保障,捕捞强度过高导致其年龄组成低龄化、个体小型化.而太湖鲫鱼以蓝藻为主要食物,可能对蓝藻有抑制作用.     

地下水补给型湖泊表层沉积物矿物组成及其形成机制——以巴丹吉林沙漠湖泊群为例

盐湖中的矿物沉积记录着丰富的环境气候变化信息,是古环境研究的重要对象.在无地表径流补给的盐湖中,其矿物组成及沉积特征与有地表径流补给的湖泊相比是否有一定的特殊性,是值得探讨的问题.采集巴丹吉林沙漠33个不同矿化度地下水补给型湖泊的表层沉积物和10个地表风积砂样品,通过X衍射的方法,分析样品的矿物组成.结果显示:湖泊表层沉积物主要为石英、长石、辉石、云母等碎屑矿物,部分湖泊含有少量的碳酸盐和氯化物盐类矿物.湖泊沉积物的矿物组成与湖水矿化度的关系较为密切,淡水湖仅分布碎屑矿物,微咸水湖含有碎屑矿物和碳酸盐类矿物,盐湖含有碎屑矿物、碳酸盐类矿物和氯化物.风积砂样品中主要为碎屑矿物,占总矿物含量的90%,对湖泊沉积物的矿物组成影响较大,但对湖泊沉积物中的盐类矿物没有贡献,表明湖泊表层沉积物中盐类矿物主要是自生作用形成的.虽然本地区湖泊边缘的沉积物中盐类矿物种类相对较少并且含量较低,但其盐类矿物组成与分布能够响应湖水矿化度的变化,其环境指示意义与有径流补给的盐湖相同,可以指示其湖水的盐度.因此,可以从巴丹吉林沙漠地下水补给型湖泊沉积的盐类矿物中提取相应的古环境信息,用于恢复古气候和古环境的研究.