近30年长江下游升金湖湿地不同季节景观生态风险时空分析

以安徽省升金湖湿地为研究对象,使用1989年、1996年、2003年、2010年和2017年四季Landsat系列遥感数据,构建景观生态风险评价模型,计算不同季节景观生态风险指数,分析风险空间分布及其变化特征,并使用Pearson相关系数分析季节间、季节与年度间景观生态风险相关性.结果显示:(1)不同季节景观生态风险指数有显著差异,生态风险从高到低依次为夏季、冬季、秋季和春季,夏、冬季风险指数平均高出春、秋季37.03%.(2) 1989—2017年升金湖湿地景观生态风险指数明显增加,湖区内泥滩、草滩等重要景观类型极易受人类活动影响,逐渐由中风险、较高风险区转变成较高风险、高风险区,且人造表面与草滩面积与较高风险和高风险区面积呈现出一定的协同变化特征.总体上,升金湖湿地以较低景观生态风险和中景观生态风险为主,较高景观生态风险与高景观生态风险主要位于上、下湖区.(3)季节间景观生态风险相关性最高的为秋季与冬季;年度生态风险与冬季生态风险高度相关.因此,近30年升金湖不同季节湿地景观生态风险时空演变趋势体现了该湿地景观格局变化对景观生态系统干扰的压力响应,且秋季与冬季湖区湿地需引起高度重视.     

典型湖泊天然有机质与四环素的相互作用

采用荧光滴定法研究四环素(tetracycline,TC)与太湖溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)和玄武湖DOM的相互作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示,2个湖泊的DOM含有3个荧光组分:类富里酸组分C1、类色氨酸组分C2和类络氨酸组分C3.其中C2的荧光强度远高于C1和C3,是DOM的主要荧光组成.3个荧光组分与TC发生了不同程度的静态猝灭,特别当TC浓度为45.5μmol/L时,类蛋白组分的荧光强度完全被猝灭(100%),并且猝灭作用改变了DOM分子的微环境极性.同步荧光光谱联合二维相关图谱进一步表明类色氨酸组分优先和TC发生猝灭作用,其次为类络氨酸组分和类富里酸组分.Ryan-Weber方程适于拟合DOM与TC的猝灭过程,2个湖泊的DOM中3个荧光组分的络合常数lg K值范围为5.05~5.85,大小顺序为C2C3C1.因此,类蛋白组分为主的DOM对TC的络合作用大于类腐殖组分为主的DOM,影响抗生素在湖泊水体中的生物有效性和生态毒性.     

基于TM影像的水体透明度反演模型——以鄱阳湖国家自然保护区为例

以江西鄱阳湖国家自然保护区为例,研究基于Landsat TM 5影像的水体透明度反演模型.结合6个时期的影像与对应的13个实测塞氏盘深度(SDD)数据建立了SDD的自然对数变换值与蓝、红波段的自然对数变换值的线性组合之间的回归模型,即ln(SDD)=-4.016-0.722ln(blue)-0.587ln(red).此模型能够解释88%的水体透明度变化.利用另外12个样点进行模型的检验.检验结果显示实际量测值与模型反演值之间的相关系数为0.93,误差标准差等于0.22 m.因此我们认为此模型获得了可以接受的结果.     

溯河洄游长江刀鲚(Coilia nasus)摄食虾类的调查

刀鲚(Coilia nasus)是长江的名贵经济鱼类.虽然传统上认为其溯河生殖洄游全过程不会摄食,但该问题一直尚未完全弄清.作为有效解明这一问题的第一步,本研究在前期长江流域干流和湖泊刀鲚资源调查的基础上,先利用耳石微化学技术筛选出长江河口区、江苏江段、安徽江段和鄱阳湖水域溯河洄游型的刀鲚个体,再对其胃、肠容物的大型游泳动物(鱼、虾类)进行调查分析.结果发现,在河口区、江苏和安徽江段所有刀鲚个体胃充塞度为0级,均未发现摄食有游泳动物;而鄱阳湖水域刀鲚个体的胃充塞度达4~5级,均发现有摄食淡水虾类的日本沼虾(Macrobrachium nipponense)和秀丽白虾(Exopalaemon modestus)的情况.其中29%和71%的刀鲚胃中分别含有1只和2只虾.所有刀鲚个体肠内均未发现有内容物.鉴于鄱阳湖已被确定为溯河洄游型刀鲚的产卵场之一,结果表明长江刀鲚在经河口,通过长江江苏和安徽江段干流到达鄱阳湖产卵场的过程中应该不会摄食大型游泳动物;而进入鄱阳湖产卵场后会开始摄食日本沼虾和秀丽白虾.这种两阶段的现象可能反映出了刀鲚的一种在洄游通道上节约能量,以利长距离溯河;而在产卵场补充能量,以利于性腺最终成熟的生存策略.     

滇池生态系统退化成因、格局特征与分区分步恢复策略

选取生态系统中重要的组成成份:浮游植物、底栖动物、水生植物的历史演变和现在分布状况数据,结合水质变化情况,揭示了滇池生态系统退化原因:在外因上,污染物持续输入以及围湖造田、直立堤岸和水量交换缓慢等外力干扰加剧系统组分失衡是直接原因;在内因上,由于滇池所处的地理位置、气候等原因,蓝藻生物量对营养盐增加的响应远高于其他湖泊(太湖、巢湖),草型向藻型湖泊的转换进程更快;与太湖和东湖的生态系统比较,高原湖泊滇池生态系统相对脆弱,如物种的同域分化、窄生态位,导致系统的稳定性差、自我修复能力弱.通过对滇池生态格局特征、湖岸带结构的分析,将滇池划分为5个生态区:草海重污染区、藻类聚集区、沉水植被残存区、近岸带受损区和水生植被受损区,并提出"五区三步,南北并进,重点突破,治理与修复相结合"的滇池生态系统分区分步治理的新策略和"南部优先恢复;北部控藻治污;西部自然保护;东部外围突破"的总体方案.     

坦噶尼喀湖东北部入湖河流表层沉积物中磷的形态和分布特征

磷是坦噶尼喀湖生态系统中必不可少的营养元素,直接决定湖体初级生产力的高低,进而影响到周边居民对于动物蛋白的获取来源.为了解坦噶尼喀湖磷的外源输入,选择湖泊东北部的入湖河流,对表层沉积物(16个样点)中总磷(TP)和各形态磷含量及其分布特征进行分析,并探讨磷的形态分布特征与土地利用方式之间的相关关系.结果表明,入湖河流沉积物TP含量为73.05~239.94 mg/kg,平均含量为152.64±55.37 mg/kg,其中最高值出现在马拉加拉西河口.采用Psenner法对磷进行连续浸提并比较不同形态磷含量,由高及低依次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P)钙结合态磷(CaP)有机磷(Org-P)残渣态磷(Res-P)弱吸附态磷(Labile-P).土地利用类型对TP及各形态磷含量影响较大,其中TP含量表现为河口湿地城镇附近林草地区,表明地表径流和人类活动会对TP含量产生影响,而对于不同形态磷含量,Laible-P、Fe/Al-P、Org-P含量均表现为河口湿地林草地城镇附近,Ca-P、Res-P含量均表现为城镇附近河口湿地林草地.分析沉积物理化性质与各磷形态之间的相关性,发现沉积物总氮(TN)、有机质和总有机碳与Fe/Al-P、LabileP和TP相关性较好,与Org-P、Ca-P和Res-P相关性较差,表明TN和有机质的输入,会伴随沉积物中磷含量的升高,其增量的赋存形态主要为氧化还原敏感态磷和Labile-P.沉积物粒径组成与各磷形态含量存在相关性,细粒径沉积物与各形态磷含量呈显著正相关,粗粒径沉积物与各形态磷呈显著负相关,表明细小颗粒更易吸附磷.     

乌梁素海大气重金属沉降入湖通量初步估算

重金属元素以大气颗粒物为载体,最终以沉降的方式进入湖泊水体,会引起湖泊的重金属污染.为调查大气沉降对乌梁素海重金属污染的贡献,于2013年7月1日至30日围绕乌梁素海进行大气沉降样品采集,分别测定Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As 7种重金属元素的含量,并在此基础上估算7月大气重金属沉降通量及入湖量.结果表明,乌梁素海重金属元素大气沉降通量大小依次为:ZnPbCuCrAsHgCd.结合社会调查情况及数据分析显示,大气微粒携带重金属借助风力迁移,较大的沉降通量出现在主风向的下风向区域,说明风向是影响乌梁素海大气重金属沉降通量的主要因素之一.排干输入与大气沉降方式下的乌梁素海重金属入湖量比较发现,大气沉降是除排干输入外湖泊的另一重要重金属污染源.Zn、Pb、Cu、Cr、As、Hg、Cd等重金属元素月入湖量分别为10.6、1.04、1.02、0.833、0.342、0.00514、0.00281t/月.通过估算底泥重金属增量来评价大气沉降对湖泊重金属的贡献表明,大气Hg、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr等重金属沉降对湖泊贡献率分别为46.4%、44.7%、14.1%、12.0%、8.48%、4.75%、4.03%.     

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子,研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础,作为中国最大的淡水湖泊系统,鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成,识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源,并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比,湖水和湿地土壤水同位素较为富集,地下水同位素较少发生分馏;（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给,土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给,夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给,并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输;（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水,且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月）,主要利用0~40 cm浅层土壤水,利用率约49%~68%;当浅层土壤含水量较低时（6—8月）,主要利用40~80 cm深层土壤水,利用率高达74%~95%;当植物进入生长后期（9—10月）,主要利用0~15 cm表层土壤水,利用率介于41%~70%.总体发现,湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源,优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度,具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.     

湖泊沉积物中微量金属二次迁移过程中微生物作用的实验研究

蓄积在湖泊沉积物中污染物质某些情况下可以成为威胁上覆水体水质安全的二次污染源．根据贵州省阿哈湖季节性缺氧的特性,通过控制氧化还原状况,设计了对该湖沉积物-水柱的原样／抑菌条件的培养实验．实验发现,微生物活动对界面附近氧化还原反应具有控制作用;改变水体的含氧状况可以显著影响上覆水体水质,包括表观性状和水体中污染物含量．聚类分析结果表明,早期成岩过程中Mn,Ga,SO4 2-,Cu,Cr,Pb和Co,Ni,Fe,Sc,V,Rb两大类分别具有相似的地球化学行为．根据实验结果,计算了厌氧培养过程中,微量元素的最大释放量,发现铁、锰在厌氧过程中可以大量向水体释放．     

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.