洞庭湖洲滩土壤种子库对土壤水分变化的响应

由于三峡大坝及上游水库群的运行,长江中下游水域水文节律随之发生了改变,导致洞庭湖枯水期提前,进而影响洞庭湖洲滩植被及其土壤种子库的分布格局.本研究在洞庭湖4个自然保护区内选取共11个典型洲滩湿地,沿由水到陆方向根据植被类型将洲滩分为泥沙洲滩、泥沙—湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草—南荻洲滩过渡带、南荻洲滩5种洲滩类型.通过样带—样方法调查和采样,并结合湿润和水淹两种条件下的土壤种子库萌发实验,分析了土壤水分变化对洲滩种子库萌发特征的影响及土壤种子库与地表植被的关系.结果显示:①土壤含水量沿水到陆方向由泥沙洲滩向南荻洲滩递减;②不同类型洲滩土壤种子库密度没有显著差异;③温室萌发实验中,水淹条件下土壤种子库物种丰富度和种子库密度显著降低,东洞庭湖自然保护区土壤种子库物种丰富度和种子库密度较高;④地表植被物种丰富度高于土壤种子库,泥沙洲滩土壤种子库与地表植被物种组成的Jaccard相似性指数最低.此外,虉草(Phalaris arundinacea)、芦苇(Phragmites communis)、南荻(Miscanthus sacchariflorus)等只在地表植被中存在,而陌上菜(Lin...     

鄱阳湖湿地中低滩典型植物群落的生物多样性及影响因子

周期性水文节律是影响洪泛湖泊洲滩湿地植物群落物种组成与生物多样性的重要驱动力。本研究以鄱阳湖中低滩典型植物群落为研究对象,通过实地样方调查与统计方法分析植物群落的生物多样性格局及其关键环境因子。结果表明：鄱阳湖中低滩代表性群落分别是灰化薹草群落和虉草群落;植物群落的Shannon-Wiener多样性指数均值为1.5,Pielou均匀度指数均值为0.55,生物多样性与物种均匀度偏低。虉草群落的均匀度、多样性指数高于灰化薹草群落,但二者物种丰富度差异不明显。土壤铵态氮、总磷及土壤含水量和高程是影响植物群落结构与生物多样性的关键因子,其中灰化薹草的物种多样性与土壤铵态氮高度相关,而虉草的均匀度则与土壤总磷关系更密切。此外,鄱阳湖中低滩环境下,灰化薹草群落的均匀度随土壤总磷含量的升高呈现U型响应曲线,虉草则是倒U型,这表明,鄱阳湖中低滩环境下,灰化薹草群落和虉草群落生物多样性对单个、同一的环境因子存在不同的适应机制。     

洞庭湖南荻(Triarrhena lutarioriparia)腐解对水质的影响

洞庭湖区南荻下游产业造纸行业于2019年整体退出,使得大量南荻无法被刈割利用而滞留于湖区腐解.为评估未刈割南荻残体腐解对洞庭湖水环境影响,本研究探究了沉积物湖水模拟体系内不同生物量南荻腐解过程水质变化特征.实验结果表明:在90 d腐解过程中,不同南荻生物量下(0～2 g/L)腐解体系上覆水COD、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)水质指标浓度均呈现"急速上升快速下降缓慢恢复"趋势,其中,COD和TP浓度均在腐解第5天时急速上升至最高值.腐解体系内南荻生物量对水质影响显著,相同腐解时间下,随着南荻投加量增加,上覆水溶解氧(DO)浓度越低,NH3-N、TN、TP、COD水质指标浓度越高.当南荻投加量为2 g/L时,上覆水COD、NH3-N、TN和TP水质指标浓度可分别高达46.00、4.11、6.84和1.14 mg/L,分别是空白组的2.60、1.58、1.42和8.14倍.当腐解时间为90 d时,南荻投加量为0～1 g/L条件下,腐解系统上覆水水质基本恢复至未腐解时水平;当南荻投加量增加至2 g/L,上覆水NH3-N、TN和TP浓度仍分别为未腐解时的0.59、0.35和2倍,DO仅为初始浓度的16.6%.总体上,南荻腐解可造成短期内营养盐及有机组分浓度显著上升,且其腐解对水质的影响程度随着其生物量的增加而显著增强,以上结果可为造纸业退出后洞庭湖南荻管控提供科学依据.     

洞庭湖不同水位高程下南荻(Triarrhena lutarioriparia)种群分布格局及生长动态

通过野外不同水位高程固定样地多次调查,结合方差/均值比率法研究了不同水位高程下洞庭湖湿地南荻(Triarrhena lutarioriparia)种群分布格局及生长动态.结果表明:(1)低程区土壤含水量显著高于高程区;低程区土壤颗粒组成与高程区相比有显著差异,低程区土壤为黏砂壤土,高程区为粉砂土;低程区土壤总有机碳、全氮、铵态氮和pH值等与高程区相比无显著差异,而其硝态氮、有效磷、全钾和速效钾含量低于高程区,全磷含量却恰好相反.(2)调查期间,南荻的分布格局随着植物的生长由均匀分布逐渐变为聚集分布,低程区聚集强度更大;(3)南荻的生物量和高度均随时间增长而迅速增加,且低程区的总生物量和增长量均高于高程区;南荻的密度和基径随时间增长而增加,之后趋于平稳,且低程区均高于高程区.结果分析表明,水位高程差异引起的土壤含水量的显著变化可能是影响南荻分布格局和生长动态最重要的因素.因此,适度地调控水位、增加土壤水分含量可能是控制南荻群落扩张的重要措施.     

洞庭湖湿地柳属木本植物与薹草属草本植物群落土壤与水环境特征

木本与草本是植物存在的两种主要生活型,生态功能差异明显,尤其在植物被周期性洪水淹没的湿地生态系统中.为此,以洞庭湖湿地二门闸、五门闸、藕池河口、白沙大桥4个研究点的原生柳属木本植被与薹草属草本植被为研究对象,通过对枯水期土壤理化性质与汛期水流速度、水环境的对比监测,揭示两者生态防护功能的差异.对土壤粒径组成而言,在二门闸与白沙大桥2个研究点,木本与草本植物群落土壤样本之间无显著差异;而在五门闸与藕池河,与草本植物相比,木本植物导致土壤上层(0~30 cm)与下层(60~90 cm)粉粒含量降低,砂粒含量增加,中层(30~60 cm)黏粒与粉粒含量增加,砂粒含量降低.对土壤化学性质而言,木本植物总体上导致土壤有机质与全氮含量升高,而对全磷与全钾含量无显著影响.与草本植物相比,木本植物能显著减缓水流速度,提高水体氧化还原电位与溶解氧浓度,而对水温与p H值无明显影响.可见,洞庭湖湿地木本与草本植物生活型的差异,是导致二者土壤与水环境特征差别的主要原因,与草本植物相比,木本植物具有更强的生态防护功能.     

1988-2016年洞庭湖大型底栖动物群落变化及驱动因素分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖泊,其水文条件对湖泊湿地生态系统健康的维系发挥着不可替代的作用.近年来,水环境恶化日益威胁湖区水生态系统健康.然而,有关底栖动物水生态健康评价的研究仍然停留在物种群落结构方面,缺乏底栖动物群落功能对水污染响应的研究,尤其在较长时间尺度上.因而,本研究分析了19882016年近30 a来洞庭湖的水质和底栖动物群落数据,探寻底栖动物群落功能对水环境恶化的响应规律.结果表明,洞庭湖水体总氮浓度是威胁底栖动物物种和功能群落变动的主要因素.此外,不断恶化的水环境驱动底栖动物物种和功能群落结构改变,表现为敏感水生昆虫的比例下降,寡毛类、小型软体动物比例的上升,并伴随着体长为1.00~1.99 cm、背扁型、侧扁型、不移动等功能性状类别比例的下降.同时,水环境恶化降低物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵多样性.基于距离的冗余分析结果显示,水体氮营养盐、重金属离子和有机污染物共同驱动底栖动物物种群落结构的变异,而营养盐类与无/有机污染物决定着其功能群落结构的变异.鉴于洞庭湖水质不断恶化的状况,本研究建议采取一系列措施,包括合理管控湖区周边废水直排入湖、取缔湖区内的非法采砂以及调控枯水季洞庭湖水位等.生物监测和评价方面,建议将底栖动物物种和功能群落一并纳入评价体系,且优先选用物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵指数评估换水周期较短的大型浅水湖泊水质变化对底栖动物物种和功能多样性的影响.     

洞庭湖大型底栖动物群落结构和水质评价

2014年4个季度对洞庭湖大型底栖动物进行调查,共记录底栖动物4门7纲58种,其中寡毛类7种,软体动物28种,水生昆虫19种,线虫1种,蛭类2种,钩虾1种.洞庭湖底栖动物平均密度为187.4 ind./m~2,软体动物是最主要的类群,平均密度为88.7 ind./m~2,占总密度的47.3%,寡毛类和水生昆虫的密度分别为24.1和27.8 ind./m~2,分别占总密度的12.9%和14.9%.河蚬(Corbicula fluminea)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)、指突隐摇蚊(Cryptochironomus digitatus)和钩虾(Gammaridae sp.)为洞庭湖的优势种.典范对应分析表明,水温和溶解氧是影响洞庭湖底栖动物分布的关键环境因子.采用Shannon-Wiener多样性指数和BI生物指数对洞庭湖各样点的水质状况进行评价,总体上评价结果分别为轻污染和良好,结果表明二者具有一定的差异,结合洞庭湖各样点的综合营养状态指数可以看出,BI指数的评价更加适合洞庭湖水质评价.     

论洞庭湖区钉螺孳生环境与生态灭螺防病

洞庭湖区的钉螺面积广布,血吸虫病流行,是我国血吸虫病流行最严重的地区之一,分析表明,血吸虫病是湖区的一大生态环境灾害;它的中间宿主钉螺孳生环境是入湖泥沙沉积恶性循环的结果,频繁的洪溃灾害,扩散了垸内钉螺;水利工程为钉螺的传播提供了多种途径,急需采取生态灭螺防病的科学对策。     

基于DNA条形码技术的浮游动物休眠卵种类鉴定:以洞庭湖流域常德柳叶湖为例

以洞庭湖流域的典型城市湖泊常德柳叶湖表层沉积物中浮游动物休眠卵为研究对象,采用DNA条形码技术进行种类鉴定,从191个休眠卵中成功获得101条有效序列,鉴定成功率约为53%.根据NCBI数据库比对成功鉴定休眠卵9科12属11种,另有6个样品鉴定到属或科;-3个类群的种间遗传距离平均为种内遗传距离的68倍,表明可以利用线粒体细胞色素c氧化酶第一亚基编码基因(COⅠ)对休眠卵进行有效物种鉴定.通过Neighbor-Joining树进行系统发育分析,发现所鉴定的物种与其参比序列聚类为一支,所有物种分别聚为独立的一个支系,不同物种可有效区分.研究结果均表明,COⅠ基因作为DNA条形码可以实现沉积物中浮游动物休眠卵的物种鉴定.     

水丝蚓生物扰动对东洞庭湖沉积物氮释放的影响

研究了不同投放密度和不同环境条件下水丝蚓的生物扰动对东洞庭湖沉积物氮释放的影响.研究表明:水丝蚓的生物扰动作用对沉积物氮释放有明显的促进作用,水丝蚓生物扰动促进下的NH4+-N释放构成沉积物氮释放的主要动因.与未投放水丝蚓的空白组相比,当水丝蚓密度为1和2 ind./cm2时,上覆水中总氮的浓度分别增加了15％和32％...     

西洞庭湖天然和人工改造湿地中克氏原螯虾(Procambarus clarkii)与日本沼虾(Macrobrachium nipponense)的食性差异

栖息地退化和外来物种入侵都是淡水生态系统中的主要威胁因素,因此,量化不同人类活动干扰强度下外来入侵生物和本土生物的食性组成差异,对于明确种间竞争强度,制定适合的管理对策至关重要.本研究应用碳、氮稳定同位素分析技术,比较了长江中下游西洞庭湖湿地受人类活动干扰程度不同的天然湿地和人工改造湿地中的入侵种克氏原螯虾(Procambarus clarkii)与本土种日本沼虾(Macrobrachium nipponense)的食性组成及差异.2017年8月8-18日在西洞庭湖区不同人类干扰强度的栖息地中采集了两种消费者和5种潜在食物来源样品,共计91个.测定碳氮稳定同位素含量后,使用贝叶斯混合模型,估算不同食物来源对消费者的贡献.研究发现:在两种栖息地中克氏原螯虾与日本沼虾食性均有重叠,且在改造湿地中重叠度更大.与克氏原螯虾相比,日本沼虾消费更多的动物性食物.与天然湿地相比,在改造湿地中由于克氏原螯虾数量更多,与本土种竞争食物资源,克氏原螯虾和日本沼虾δ¹³ C比值都显著升高,食性组成均发生了变化,植物性食物来源比重增加.由于食性改变,在改造湿地中仅日本沼虾δ¹⁵ N比值显著下降,克氏原螯虾在两种栖息地中δ¹⁵ N比值无显著变化.本研究证明,随着人类干扰强度增大,受干扰湿地中外来入侵生物对本土生物的影响增大.