大型浅水湖泊中浮游细菌群落的空间格局及其驱动机制——以太湖为例

浮游细菌在驱动湖泊物质循环、指示湖泊水环境质量等方面发挥重要作用,探明其在湖泊中的空间分布格局及其驱动机制,是揭示湖泊物质循环过程及水环境状况的关键。浅水湖泊具有水动力扰动强烈的生境特点,其中的浮游细菌群落空间格局的形成机制尚未明晰。本研究以大型浅水湖泊——太湖为研究对象,通过对全湖开展系统的野外调查,结合高通量测序技术、多元统计分析方法及生态学模型构建,系统探明太湖浮游细菌的空间分布格局,并揭示格局形成的驱动机制。结果显示：（1）太湖西北部湖区（藻型湖区）与东南部湖区（草型湖区）之间浮游细菌群落结构存在显著差异,而这两个区域内各湖区间及湖心区与周边湖区间之间的浮游细菌群落结构差异不显著,太湖浮游细菌群落结构整体上呈现较弱的距离衰减规律;（2）太湖草、藻型湖区及湖心区中浮游细菌群落结构分别与叶绿素a、透明度及总悬浮物显著相关,总体上环境变量对太湖浮游细菌群落空间格局的相对贡献率大于空间变量;（3）尽管确定性过程中的异质化选择、随机过程中的非主导性过程以及扩散限制对太湖浮游细菌空间格局的形成均产生重要影响,但总体上随机过程对格局形成的相对贡献更大;（4）太湖无序风场驱动的水力混合作用导致...     

丰水期鄱阳湖水体中氮、磷含量分布特征

以2011年7月份鄱阳湖实测数据为参考,对鄱阳湖丰水期总氮(TN)、总磷(TP)空间分布特征及其影响因素进行了分析,并就鄱阳湖氮、磷营养盐结构特征及其与叶绿素a的相关性进行了探讨.结果表明:鄱阳湖氮、磷含量已经达到了发生富营养化的条件,且TN含量呈现由东向西、由南向北逐渐降低的趋势;TP在几个主要的采砂区,尤其是南北湖交界处污染最严重.鄱阳湖以磷限制为主,氮污染相对比较严重,且氮、磷不是鄱阳湖藻类生长的限制性因素.TN同时受悬浮泥沙和水流作用的影响,在上游航道受水流影响较大,在入江水道则主要受陆源污染的影响.TP含量则主要受悬浮泥沙和采砂活动的影响,受水流作用影响相对较小.     

鄱阳湖小天鹅越冬种群数量动态与空间分布格局

2003-2015年,本研究采用地面同步调查法开展了鄱阳湖越冬小天鹅种群监测,分析了鄱阳湖小天鹅越冬种群数量动态和空间分布格局.结果表明13年来鄱阳湖越冬小天鹅平均数量为69417±31309只,虽然种群数量的年际波动较大,但是并无明显的变化趋势.2004年冬季记录到最小种群数量27016只,2013年冬季记录到最大种群数量115710只.每年冬季小天鹅在鄱阳湖呈聚集型空间分布格局,大湖池、珠湖和大汊湖是越冬小天鹅主要活动区.自然保护区系统涵盖了小天鹅重要的越冬湖泊,50.1%±38.2%的越冬小天鹅分布在保护区内.小天鹅在保护区内和保护区外湖泊中的数量并无显著差异,但是小天鹅对保护区外湖泊的利用频次显著高于对保护区内湖泊的利用频次.     

东洞庭湖保护区大型底栖动物空间分布格局及水质评价

2001年9月对东洞庭湖保护区大型底栖动物进行调查,共记录动物4门8纲20科51种.其中,寡毛类2科18种(35.3%),软体动物8科15种(29.4%),水生昆虫7科14种(27.5%),其他动物4种(9.1%).软体动物是东洞庭湖底栖动物的最主要类群(占总丰度的71.1%).其中,腹足类的长角涵螺(Alocinma longicornis)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、中华沼螺(Parafossarulus sinensis)、纹沼螺(P.striatulus)和寡毛类的苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)为该保护区的优势种.样点间平均物种丰富度6.3,三种多样性指数(Margalef,Simpson和Shannon)平均值分布为1.38、4.05和1.47.刮食者和直接收集者为底栖动物最重要的摄食类群(占总密度的66.7%和19.9%).结合GPS,将野外调查数据构建GIS数据库.基于GIS软件平台,运用Kringing插值法,构建动物丰度、生物多样性及污染生物指数(BI)等的空间分布格局,较为直观地反映了保护区底栖动物的分布情况及污染状况.提取出主要生物类群(软体动物、寡毛类和摇蚊幼虫)和5种优势种分布的高浓度块,显示寡毛类与其它两类的分布基本不重叠,主要分布在保护区的东南和西北的深水区域.进一步分析检验各主要分布区域的16种水体理化指标,发现水深是影响保护区底栖动物分布的关键因子,而硫酸盐则主要制约寡毛类的分布格局,硬度是影响软体动物分布的主要因子.全湖平均Hilsenhoff生物指数(BI)值8.18,指示保护区承受较高的有机污染,模拟生成的BI分布图显示,西南部的深水区域、北部及东南部的局部区域水质相对较好,而东北部的沿岸带大部分水体及南部近六门闸的部分区域水体水质相对较差.     

丰水期鄱阳湖超微型浮游植物空间分布特征及其影响因子

2014年夏季对鄱阳湖进行采样调查,以探究超微型浮游植物在鄱阳湖中的空间分布特征及其与环境因子的关系.结果表明,丰水期鄱阳湖超微型浮游植物细胞丰度较高,平均值为1.04×108cells/L,超微蓝藻是超微型浮游植物的优势种群,尤其在北部通江湖区,占总超微藻丰度的比例超过80%.超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量(以叶绿素a浓度表示)贡献率的均值分别为44%和46%.鄱阳湖超微藻在空间分布上存在差异,超微藻丰度和叶绿素a浓度在南部湖区最高,其次是北部湖区,在东部和中部湖区相对较低.北部湖区超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量的贡献率全湖最高,分别能达到60%和50%.相关性分析表明,营养盐对超微型浮游植物生长的作用表现不明显,超微藻对总浮游植物净初级生产力的贡献率与水体透明度呈极显著负相关,水体p H值对超微真核藻丰度有显著影响.     

鄱阳湖夏季极端水位条件下越冬水鸟多样性、空间分布及其保护对策

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,也是具有国际意义的候鸟越冬地. 近年来,鄱阳湖水文情势异常使得候鸟越冬环境更加复杂. 本文以2020年鄱阳湖出现夏季极端水位为背景,基于2019和2020年鄱阳湖越冬水鸟同步调查数据,探讨了夏季极端水位对越冬水鸟丰富度和空间分布的影响. 研究结果表明：夏季极端水位条件下鄱阳湖越冬水鸟的总数量、群落结构和优势物种组成相对稳定,水鸟数量由597307只下降至572358只,主要是鸭科、鸥科、鹳科、鸬鹚科和鹮科鸟类数量明显下降;食块茎、食种子和食鱼集团水鸟数量均有所下降. 水鸟的整体空间分布格局变化不大,主要栖息地仍为鄱阳湖保护区和上饶湿地的碟形湖及人控湖汊,越冬水鸟向人工湿地扩散加剧. 2019年在人工湿地主要记录到灰鹤926只、白鹤3只;2020年则记录到白鹤2215只、灰鹤7294只、白头鹤88只、白枕鹤378只、豆雁550只、鸿雁3100只、灰雁3200只和小天鹅1543只. 2020年冬季人工湿地中的越冬水鸟数量比2019年增加显著. 鄱阳湖夏季极端水位导致沉水植物群落崩溃,造成植食性水鸟在天然湿地中的越冬食物短缺,从而导致种群空间分布格局出现明显变化,这也是鹤类和雁类水鸟前往人工湿地觅食的主要原因. 因此,在夏季洪水频发的背景下加强人工湿地管理,是当前解决越冬水鸟天然湿地食物资源短缺的重要措施.     

鄱阳湖水体氧化亚氮排放特征及影响因素

于2014年4、7和10月以及2015年1月(分别代表春、夏、秋和冬季)对鄱阳湖13个常规监测点表层水体中氧化亚氮(N_2O)浓度进行测定,并选择合适的模型估算其释放量.结果表明,鄱阳湖全年N_2O平均浓度为32.57±17.35 nmol/L,总体处于过饱和状态,平均饱和度为256.83%±129.05%.鄱阳湖N_2O年平均交换通量为0.83±0.69μmol/(m2·h).鄱阳湖水体N_2O季节性释放规律为春季最高,平均交换通量为1.71μmol/(m2·h),其次是夏季和冬季,秋季最低.从空间上来看,春季北部湖区交换通量显著高于南部湖区.相关性分析表明,铵态氮浓度是影响夏季和冬季鄱阳湖水体N_2O产生的主要因素.结合水域面积初步估算出全年释放N_2O约1.29×107mol,其中春季和夏季是鄱阳湖水体N_2O释放的高峰期,总释放量约占全年的80.40%.全年通过N_2O输出氮素约为361.93 t,对鄱阳湖流域内N_2O分布及质量平衡具有一定影响.     

鄱阳湖都昌自然保护区浮游甲壳动物群落时空分布特征及其驱动因子

江西省都昌候鸟省级自然保护区作为鄱阳湖流域内占地面积最大的自然保护区,承担着保护世界性和国家重点保护濒危越冬候鸟资源等重要责任。探究都昌候鸟自然保护区浮游甲壳动物群落结构及其主要影响因子,可为都昌保护区内鸟类栖息地的生境保护与动态评估提供科学依据。2019—2021年1、4、7和10月对都昌保护区内4个区域的浮游甲壳动物的密度、生物量和水环境因子进行采样调查,运用多样性指数、Pearson相关性和冗余分析(RDA)等对都昌保护区水质情况以及浮游甲壳动物与水环境因子和叶绿素a之间的关系进行解析。结果显示,调查期间共鉴定出浮游甲壳动物31种,其中枝角类(20种)和桡足类(11种)。都昌保护区浮游甲壳动物年均密度213.81 ind./L,年均生物量为1.51mg/L。都昌保护区浮游甲壳动物群落结构时空变化较大,季节上,夏季或秋季浮游甲壳动物的生物量达到峰值,冬季浮游甲壳动物种类最少;空间上南矶一般区(D4)浮游甲壳动物密度和生物量较大,其次是撮箕湖一般区(D3),小矶山核心区(D1)和三山核心区(D2)差异较少。根据多样性指数和均匀度指数分析都昌保护区水质情况,结果表现为撮箕湖一般区(D3...     

鄱阳湖流域南昌市城市湖泊水体抗生素污染特征及生态风险分析

采用固相萃取-超高效液相色谱-质谱法对南昌市5个城市湖泊——艾溪湖、瑶湖、青山湖、象湖和东西湖水体的抗生素进行监测,并分析其污染来源和生态风险.结果表明,南昌市5个城市湖泊水体中四环素类、磺胺类、喹诺酮类、林可霉素及大环内酯类5类抗生素的检出浓度范围分别为ND~6.3、ND~32.0、ND~97.2、ND~54.7和ND~98.4 ng/L;红霉素和林可霉素是5个城市湖泊水体中的主要抗生素类型;相比于其他湖泊,南昌市城市湖泊水体中主要检出抗生素浓度总体处于中等水平,其中恩诺沙星的检出浓度高于其他对比湖泊.南昌市城市湖泊中6种主要抗生素的风险商均小于0.1,表明均为最低生态风险;5个城市湖泊的主要生态风险因子分别是艾溪湖为红霉素,瑶湖为磺胺二甲嘧啶,青山湖为罗红霉素,象湖为红霉素,东西湖为磺胺嘧啶.本研究可为南昌市城市湖泊水环境管理,特别是新型污染物的环境管理提供基础依据.     

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...     

鄱阳湖沉积物中磷的赋存形态及分布特征

利用分级提取法对鄱阳湖沉积物进行了磷形态的分级提取和测定,系统研究了沉积物中磷的赋存形态及分布特征.结果表明,鄱阳湖表层沉积物中磷的赋存形态主要包括铁磷(Fe-P)、钙磷(Ca-P)、铝磷(Al-P)、可溶性磷(DP)等无机磷(IP)及有机磷(OP),各形态磷的空间分布基本具有从河口地区监测点向湖区监测点方向升高的趋势,垂向分布上总磷及各形态磷含量随深度增加而降低.表层沉积物(0-2cm)中总磷含量为578.36-813.55mg/kg,主要由无机磷组成,无机磷中以Fe-P含量最高,最大值达350.24mg/kg,占总磷的40%以上,Ca-P、Al-P含量相当,约占总磷含量的20%左右,而以DP的含量最低,含量在5%以下.有机磷含量约占总磷含量的15%左右.另外,沉积物中TP含量与Fe-P、Al-P、Ca-P及OP均具有较好的相关性,且OP含量与Fe-P、Al-P也具有较好的正相关关系,而与Ca-P的相关性较弱.     

鄱阳湖丰水期着生藻类群落空间分布特征

着生藻类一般生长位置相对稳定,其群落分布主要受环境因素的影响,同时,着生藻类还是重要的水环境指示生物.本研究对鄱阳湖丰水期5个典型湖区(主航道、西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊)着生藻类的群落结构特征进行调查,包括生物量、优势种及生物多样性,分析影响着生藻类群落区域分布的环境因子,以期为鄱阳湖水环境保护和水资源合理利用提供基础资料.结果表明:鄱阳湖着生藻类群落以硅藻、绿藻和蓝藻为主;鄱阳湖着生藻类总生物量有着明显的区域差异:主航道区域的生物量相对最高,平均为419 mg/m^2;其次是东南湖汊,平均为322 mg/m^2;南矶湿地和西部湿地分别为172和52 mg/m^2;而撮箕湖的总生物量相对最低,为9 mg/m^2.主航道的着生藻类优势种群为绿藻和硅藻,西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊4个区域的优势种群为硅藻.冗余分析结果显示鄱阳湖丰水期着生藻类群落分布与总磷、电导率、pH值、总氮、硝态氮和悬浮物等理化因子关系较为密切.鄱阳湖主航道与长江连通,水体流速高;西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊为季节性连通湖泊,丰水季节与主湖区水体连为一体,枯水季节独立蓄水.5个湖区的区域差异是导致其着生藻类群落结构差异的重要原因之一.着生藻类的多样性指数分析表明鄱阳湖水体处于中度污染状态.     

西洞庭湖沉水植物分布格局对环境因子及水文情势差异的响应

沉水植物是湖泊生态系统的重要组成部分,其生产力和分布格局受环境因子特别是水文情势决定.洞庭湖是长江流域重要的大型通江湖泊,近年来受人为干扰和气候变化影响,水文节律与水质等环境因子发生改变,导致沉水植物出现衰退现象,急需开展科学恢复,因此有必要对洞庭湖沉水植物深入研究.本研究选取西洞庭湖为研究区域,于2018年和2019年夏季调查了12处典型生境、98个样点的沉水植物与水深、透明度等11个环境因子,采用独立样本T检验和冗余分析方法对沉水植物与环境因子的关系进行分析,对比年际水文情势变化的影响.结果表明：1）西洞庭湖沉水植物主要在水深较浅、水质更优、水体更为稳定的半阻隔子湖和自由连通的湖湾区分布,在河道及水位波动较大的区域分布较少,有、无沉水植物分布样点间存在显著差异的环境因子为水深、透明度、底泥总磷和pH;2）在有沉水植物分布的样点,沉水植物生物量与pH、水深和水体总磷呈显著相关关系;3）自然连通的季节性淹没湖泊沉水植物生物量在2018年高于2019年,可能与2019年5—8月沉水植物关键生长期出现的涨水过程有关,持续的高水位对沉水植物的生长产生了不利影响.维持自然水文节律、湖泊生境异质性与自由连通性、健康的水质等是恢复西洞庭沉水植物的关键,建议在水深低于3 m、营养盐浓度适中、流速及风浪较小的湖湾区或半阻隔湖泊开展沉水植物恢复.     

基于SD模型分析的环鄱阳湖地区发展模式探讨

系统动力学(SD)模型在模拟复杂的区域发展问题中具有明显优势,本文在深入分析环鄱阳湖地区区域发展各子系统、各要素之间关系的基础上,构建了区域发展SD模型,并通过设立4种发展情景模拟了不同发展模式下区域发展特征.结果表明,惯性发展不仅发展速度较慢,同时将带来严重的生态与环境问题;高经济增长低环保投入发展尽管保持了经济的高速增长,但对生态环境将造成较大程度的破坏;高经济增长高环保投入方式通过加大环保投入,能较好地解决经济高速增长所带来的污染问题;而强调经济结构调整的产业优化升级发展方式在保证经济较高速发展的同时,较好地维持了区域生态环境的良性循环.充分考虑环鄱阳湖地区区域特征,本文综合各模式优劣势,提出了推荐发展模式,以实现经济增长与生态环境保护之间的平衡.     

鄱阳湖通江水道鱼类空间分布特征及资源量评估

于2014年9月24至26日在鄱阳湖通江水道湖口至屏峰段使用SIMRAD EY60回声探测仪对鱼类资源进行水声学调查.结果显示,鄱阳湖通江水道鱼类目标强度平均值为-56.4±6.4 d B,范围为-69.9~-32.1 d B;估算的平均全长为7.6 cm,范围为1.2~98.0 cm;鱼类资源的平均密度为53.7 ind./1000 m3,范围为0~441.7 ind./1000 m3.在水平分布上,鱼类主要分布在湖口县、鞋山和屏峰附近3个水域.区域Ⅰ和区域Ⅲ的鱼类密度显著高于区域Ⅱ的鱼类密度;区域Ⅲ的鱼类个体大小显著小于区域Ⅰ和区域Ⅱ.在垂直分布上,多数鱼类栖息于主河槽的深水区,且大个体更倾向于深水区.在此基础上,利用Arc GIS地统计插值方法估算鄱阳湖通江水道湖口至屏峰山水域鱼类总数量约为6.2×107ind.,总生物量约620 t.结果表明,鄱阳湖通江水道是鱼类重要的栖息地,建议加强该水域的保护,保持鄱阳湖与长江的自然连通.     

东洞庭湖沉积物覆水后磷形态变化及其释放量

研究干燥覆水后低流速条件下东洞庭湖沉积物中磷的形态变化及释放量,可以为轻度富营养化湖泊中磷的生物地球化学循环提供基础数据,为季节性湖泊內源营养盐的迁移转化规律研究、內源营养盐的释放风险评价提供理论依据.本文采集处于干湿交替状态的东洞庭湖表层沉积物,利用室内模拟装置,研究风干沉积物低流速条件下覆水后沉积物及上覆水中磷的形态变化.结果表明,低流速覆水后东洞庭湖沉积物中的磷向上覆水及大气中迁移释放,上覆水中磷的释放量随覆水时长增大,释放速率随覆水时长减小,上覆水流速和磷释放量相关性显著.上覆水循环过程中释放到上覆水中的溶解态有机磷比溶解态活性磷更容易吸附于颗粒物而转化为颗粒态磷.覆水后沉积物中各形态有机磷、无机磷及磷的生物有效性均发生转变,覆水初期沉积物中无机磷向有机磷转化,磷的生物可利用性增大;上覆水循环过程中有机磷向无机磷转化,磷的生物可利用性减小;覆水后沉积物的无机磷的主要组分由铝磷转变为铁磷,有机磷的主要组分有从中活性有机磷向活性有机磷转变的趋势.