热带浅水湖泊后生浮游动物群落结构对生态修复的响应

热带浅水湖泊后生浮游动物群落以轮虫和小型枝角类为主,往往缺乏大型浮游动物,其影响因子还存在争议,因此通过减少鱼类,提高大型后生浮游动物密度,从而增强对浮游植物的下行控制、修复热带富营养化湖泊的方法受到质疑.暨大南湖位于广州暨南大学校园内,是热带富营养化浅水湖泊,于2014年1—2月实施以鱼类去除和水生植被重建为主的生态系统修复工程,以期改善水质.通过对南湖修复前后水质、后生浮游动物以及修复后鱼类群落的调查分析,研究了后生浮游动物群落对修复的响应.结果表明:与修复前相比,总氮、总磷和叶绿素a浓度显著降低,透明度显著上升.枝角类丰度和生物量显著增加,修复后初期出现较高密度的大型枝角类蚤状溞(Daphnia pulex),桡足类丰度和生物量没有显著变化,轮虫丰度下降而生物量上升;后生浮游动物体长和生物多样性显著增加.随着鱼类密度的增加,蚤状溞丰度快速降低,后期鱼类减少后蚤状溞丰度又有所升高.因此,本研究显示鱼类是控制热带浅水湖泊大型浮游动物种群的主要因素,由于控制鱼类密度以维持较高大型浮游动物密度较为困难,因此单纯生物操纵在热带浅水湖泊修复中难以取得显著效果.     

长江中下游典型湖泊营养盐历史变化模拟

湖泊营养盐变化在自然条件下受到气候水文因素控制,同时受到湖泊生态系统生物群落作用和反馈.作为动力机制探讨,本文试图基于水文和生态动力学方法,分别构建气候-流域水文作用于湖泊营养盐的外源模式和湖泊生物群落作用于湖泊营养盐的內源模式.针对长江中下游典型湖泊,经过控制实验和率定,发现营养盐模拟与观测数据在时间序列上达到90%百分位的正相关,因此用来模拟1640 1840 A.D.期间的营养盐演变历史.研究表明:(1)模拟的湖泊营养盐变化与沉积钻孔揭示的历史营养盐变化基本一致,沉积记录与模式模拟的7个湖泊的营养盐变化均显著相关;(2)气候因素是湖泊营养盐历史演变的主控因子,来自于湖泊生物群落的反馈作用贡献约占40%;(3)在温度和降水因子的驱动下,湖泊营养盐历史变化主要受降水控制,在极端干旱时期,60%的营养盐变化同步响应于降水变化.同时,面积在400 km2以下的湖泊营养盐对气候变化的响应比2000 km2以上的大湖更为敏感.研究结果对长江中下游湖泊营养状态的长期变化机理认识和趋势控制提供科学依据.     

湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响:以洪泽湖为例

湖滨带是湖泊与陆地生态系统间非常重要的生态过渡带,能够保障周围生态系统结构的完整以及功能的正常发挥.随着湖滨带被持续开发与利用,人为干扰对湖滨带的影响逐渐增强.大型底栖动物是淡水生态系统的重要生物类群之一,也是物质循环和能量流动的主要环节,起着承上启下的关键作用.为了解湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响,2020年8月对洪泽湖湖滨带49个样点的大型底栖动物进行调查.共采集到大型底栖动物49种,隶属3门7纲17目26科44属,各样点大型底栖动物的密度差别较大,介于6.67~1386.67 ind./m²之间,整体上呈现西北高,东南低的趋势.相似性分析结果表明,河口型湖滨带和大堤型湖滨带与其他类型湖滨带差异显著,而围网型、圈圩型和光滩型3种湖滨带类型之间的大型底栖动物群落差异均不显著.相似性百分比分析结果表明,腹足纲的环棱螺属是造成不同湖滨带类型差异的主要物种.典范对应分析结果表明,悬浮物（SS）、溶解态总氮、pH、透明度（SD）、浊度、水生植物盖度和扰动指数对大型底栖动物群落有显著影响.考虑不同湖滨带宽度的开发利用情况,发现湖滨带开发利用200 m范围内,物种-环境解释率最高,说明200 m湖滨带范围内的开发利用情况对大型底栖动物的影响最大,对湖滨带200 m范围内的开发利用应该加强管控.结构方程模型表明湖滨带开发利用主要通过影响水生植物盖度、总氮、硝态氮、叶绿素a、SS、SD等进而影响大型底栖动物,且围网也会直接影响大型底栖动物群落结构.     

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.     

基于筛分水平浓度法的洞庭湖沉积物质量基准初步分析

基于2013 2015年调查获取的129个洞庭湖表层沉积物和底栖生物的调查数据,应用筛分水平浓度法初步探讨了洞庭湖沉积物几种重金属沉积物质量基准的推荐值.结果表明,洞庭湖沉积物砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)和锌(Zn)含量均值为17.2、2.63、56.9、32.4、38.4和96.3 mg/kg(DW);筛分水平浓度法获取的洞庭湖沉积物As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn质量基准分别为11.97、1.13、42.03、19.17、23.63和67.54 mg/kg(DW).通过与不同国家及地区指定的重金属质量基准推荐值以及本地区采用其他方法推导的重金属基准推荐值进行比较,推算出本研究获取的6种重金属沉积物质量基准推荐值接近所有数据的中间值.对于洞庭湖流域,不同方法获取的沉积物重金属质量基准具有可比性.然而,鉴于用于推导沉积物质量基准的数据采集涉及的区域较为有限,且除了重金属污染外,影响底栖生物分布的因素较为复杂,导致获取的沉积物重金属质量基准推荐值存在一定的不确定性.     

近40年洞庭湖区内湖水面面积变化及其驱动因素

选择1979-2016年间多时期、多类型、多光谱遥感数据,分析评价洞庭湖区内湖近40年的面积变化.结果表明,最近40年洞庭湖区内湖面积保持相对稳定,丰水期间呈上升趋势,枯水期间波动下降,2016年内湖总面积比1980s初减少3.94%.随着湖泊面积增加,湖泊水面面积变化的比例和幅度逐渐减小,大型湖泊（>10 km²）和中型湖泊（5~10 km²）面积相对稳定,小型内湖（<5 km²）面积变化尤为剧烈.内湖水面面积主要受降雨、蒸发等气候因素和生产生活取水、防洪排涝和退田还湖等人为活动调控.1980-2000年和2001-2015年两个时期,洞庭湖区多年平均降雨量呈现不同程度的下降趋势,多年平均蒸发量明显上升.三峡工程运行后,三口分流衰减,但水资源需求量不断增长,退田还湖和留蓄雨洪作为水资源使得丰水期间内湖水面面积增长,气候变化和水资源开发利用导致枯水期水面面积趋于减少.有必要加强洞庭湖区内湖的研究和保护,适当退田还湖提高湖泊率,优化三口水系格局,实施河湖水系连通工程,缓解洞庭湖区季节性水资源紧张问题.     

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.     

长江中下游湖泊沉积物氮磷形态与释放风险关系

运用聚类分析、主成分分析和相关矩阵的统计分析手段,对长江中下游湖群共18个湖泊的沉积物氮磷释放风险以及湖泊沉积物、间隙水和上覆水中氮磷形态以及其他相关地球化学参数进行分析。草型和藻型湖泊的环境差异是造成氮磷释放风险的主要原因。氮磷释放风险与铁磷、藻类可利用磷、总氮、总磷、上覆水氮磷含量、间隙水氮含量、孔隙度和有机质含量间的关系最为密切。决定磷酸盐释放风险的主要形态磷是藻类可利用磷和铁磷,其他形态磷或者含量较低或者不易被转化释放,对磷酸盐释放风险影响较小。有机磷含量对磷的释放风险没有直接决定作用,但它与有机质含量间呈显著正相关。     

河西走廊花海古湖泊全新世白云石的发现及其环境意义

通过对河西走廊花海古湖泊沉积物的X衍射分析发现,全新世期间有明显的白云石沉积.岩性、沉积过程、石膏以及Fe3+含量的变化表明,花海湖全新世白云石沉积环境以还原环境为主,即还原环境利于白云石的形成,为白云石的成因研究提供了新的证据.白云石作为碳酸盐矿物,可以反映湖水盐度,但并非直接指示了湖水的咸化.随着湖水盐度的进一步增加,在硫酸盐型湖泊中,白云石含量随盐度的增加而相应减少,表明利用白云石分析湖水盐度时需要结合其他矿物进行分析.结合石膏含量的变化,花海湖全新世时期白云石含量的变化可以揭示该区域湖水盐度的变化.在10.478.87 cal ka B.P.早全新世时期,湖水的盐度较高,气候由干向湿转变;8.87 cal ka B.P.时期,有大量石膏沉积,显示了湖水盐度的进一步升高,气候干旱;随后湖水相对淡化,气候湿润;5.50 cal ka B.P.至今,沉积出现间断,气候逐渐干旱.     

Outburst susceptibility assessment of moraine‐dammed lakes in Western Himalaya using an analytic hierarchy process

Glacier retreat results in the formation and expansion, and sometimes outburst, of moraine‐dammed lakes worldwide. Sudden outburst floods from such lakes have caused enormous damage to settlements and infrastructure located downstream. Such lakes located in the Himalayan region are highly prone to outburst floods due to climatic conditions and geotectonic settings. In this study, multi‐temporal Landsat images from 2002–2014, digital elevation models (DEMs), geomorphic analysis and modelling were used to assess the changes in glacial lakes and the outburst susceptibility of moraine‐dammed lakes in the Chandra–Bhaga basin of the north‐western Indian Himalaya. An inventory of lakes was developed using satellite data, thematic maps and ground‐based investigations for the Chandra–Bhaga basin. The total area of all glacial lakes (size >5000 m²) increased by 47% from 2002 to 2014, with a pronounced increase of 57% for moraine‐dammed lakes. Sixteen moraine‐dammed lakes were identified and assessed for outburst susceptibility using the analytic hierarchy process (AHP). Forty‐one reported glacial lake outburst flood (GLOF) events from moraine‐dammed lakes in Himalayan regions were analysed, culminating in the identification of 11 critical factors for assessing outburst susceptibility using the AHP, including those related to the lake area and change, surrounding terrain characteristics, dam geometry, regional seismicity and rainfall history. The past three GLOF events in the Himalayan region were used to validate the method and to classify moraine‐dammed lakes as having very high, high, medium or low outburst susceptibility. Eight lakes classified as very high and high outburst susceptibility should be further investigated in detail. The proposed AHP‐based approach is suitable for first‐order identification of critical lakes for prioritising future detailed investigation and monitoring of moraine‐dammed glacial lakes in the Himalayan region. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.