硅藻群落指示的近50年来大理西湖湖泊生态系统演变规律

近年来,增强的人类活动使得云南部分湖泊生态系统发生退化,由草型清水态向藻型浊水态转变.全球变化背景下,了解湖泊生态系统演变规律是进行有效管理的前提,具有重要的科学意义.本研究以云南大理州小型浅水湖泊西湖为例,通过对沉积物硅藻群落和理化指标的分析,探讨了20世纪60年代中期以来大理西湖环境演变历程.结果表明,大理西湖生态系统在近50年发生了明显的稳态转换,以2000年为节点,硅藻群落从2000年前偏好贫营养环境的底栖附生种Cocconeis placentula、Staurosira construens、Gomphonema angustum和Achnanthidium minutissimum为优势种的状态,逐渐演替为偏好中营养环境的底栖附生硅藻Encyonopsis microcephala和Navicula cryptocephala及偏好富营养环境的浮游硅藻Cyclotella atomus、Cyclotella meneghiniana、Stephanodiscus hantzschii和Aulacoseira granulata为主导的状态.时间序列的主成分分析表明,硅藻群落主要响应了营养的变化.冗余分析结果也证实营养盐富集是大理西湖硅藻群落长期演化的主要驱动因素.本文论述了近50年来大理西湖流域气候变化和开发活动（农业围垦、化肥施用、畜牧养殖和渔业养殖等）促使湖泊营养盐持续积累,浮游藻类大量繁殖,湖泊内部生产力显著提高,湖泊生态系统逐渐向藻型浊水态转变的演化特征.     

人类活动在武汉东湖沉积物中的记录

研究了武汉东湖Ⅰ站90cm和Ⅱ站150cm沉积物柱芯TOC、TN、TP和硅藻的垂向分布,探讨了在东湖的发展演化中尤其是富营养化的过程中人类活动的影响.在350aBP(清朝康熙雍正年间)和20世纪60年代,由于人口增长、农业耕作发展和湖泊富营养化使区域内TOC、TN等营养物质向湖内大量输入.东湖I站沉积物中TP在0～5cm的高值区主要与建国以来东湖周围的人类活动作用加强有关,是湖泊营养程度逐步提高的结果.随着湖泊富营养化的加剧,湖泊藻类大量繁衍,沉积物中保存的硅藻也相应大量增加.     

我国湖泊水质恶化趋势及富营养化控制阶段划分

自20世纪70年代末至今30年间,我国的湖泊在人类活动的强烈干扰下,由贫-中营养状态为主逐步向富营养状态转变,富营养化湖泊的数量和面积呈现逐年增加的趋势,尤其是在东部平原湖区和云贵高原湖区,以太湖、巢湖和滇池等三湖为主的富营养化问题,更是引起了广泛的关注.伴随着湖泊富营养化的发展,我国在湖泊富营养化的防治上进行了不懈的...     

南京市主要湖泊浮游植物群落结构分析

2008年春季,对南京市7个主要湖泊浮游植物及水质进行了调查。结果表明,南京市主要湖泊处于中营养状态到中富营养状态,其中城市湖泊富营养化较为严重,作为饮用水源地的固城湖、金牛湖处于中营养状态,但固城湖浮游植物群落结构表现出富营养化特征。富营养湖泊中出现的种类以硅藻为主,数量以硅藻为主;中营养湖泊中出现的种类以硅藻为多;数量以隐藻、蓝藻为主。各湖泊浮游植物数量与营养状态呈显著正相关。     

于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.      

恢复湖泊的正常生态系统

由外部污染源来的超负荷营养份,经常会引起湖泊的长期富营养化问题。即使外来的过量营养份减少到正常水平,湖泊底泥中所富集的内部负荷还会继续起着有害的作用。因此,恢复湖泊正常的生态系统,     

网湖沉积物正构烷烃分布特征及其记录的环境变化

通过对网湖沉积岩芯中正构烷烃含量和组成特征的分析,探讨了网湖近百年来的湖泊环境变化.结果表明,网湖沉积岩芯中正构烷烃的碳数范围在n-C14~n-C33之间,其中以高碳数组分为主,并具有明显的奇偶优势,反映了沉积物有机质以大型水生植物和陆生植物贡献为主,较低的2n-C31/(n-C27+n-C29)比值指示陆源输入中以木本植物输入为主.根据正构烷烃参数指示的沉积物有机质来源变化特征,近百年来网湖水体环境变化具有如下3个阶段:20世纪50年代以前,网湖与长江水体交换频繁,湖泊水体处于低营养环境状态,沉积物正构烷烃高/低分子量正构烷烃比值(H/L)和陆/水生类脂物比值(TAR)较高,沉积物有机质主要来源于陆生植物和大型水生植物,湖泊浮游藻类贡献少;20世纪50~80年代,H/L和TAR值明显下降,中、短链正构烷烃的比例略有升高,表明陆源植被对沉积物有机质的贡献降低,水生植物和浮游藻类贡献的有机质增加,但较低的2n-C17/(n-C23+n-C25)值表明浮游藻类有机质较低,此时湖泊水体较为稳定,湖泊受长江水位影响减小,湖泊营养水平有所升高;1980s以来,总体上湖泊受流域人类活动影响明显,湖泊水体营养水平升高,沉积物正构烷烃表现为H/L和TAR值升高后下降,正构烷烃总量和2n-C17/(n-C23+n-C25)比值显著升高,2000年后尤其明显,表明湖泊沉积物有机质输入增加,其中湖泊浮游藻类贡献明显增加.     

淡水湖泊营养状态监测新方法——叶绿素比值模型

选取铜绿微囊藻、鱼腥藻、蛋白核小球藻、汉氏菱形藻、薄甲藻和小定鞭金藻作为湖泊水体从富营养状态到贫营养状态的代表藻种,用热乙醇-反复冻融-分光光度法测定其叶绿素a、b、c的浓度,通过分析叶绿素(chl)的比值、藻类种群组成和水体营养水平之间的响应关系,建立了叶绿素比值模型作为评价水体营养状态的一种新方法.在计算单种藻类chlb/chla、chlc/chla比值的基础上,结合目前我国湖泊水体不同营养水平藻类种群组成的统计数据,得到不同营养状态下多种藻类同时存在时水体chlb/chla和chlc/chla比值的变化曲线.结果表明,在中营养和贫营养水体中,chlc/chla值随营养水平的降低呈明显单调上升的趋势;在富营养化水体中,chlb/chla值随营养水平的降低而呈明显单调上升的趋势.根据这个规律,提出了判断水体营养水平的新标准,即:当chlc/chla0.30时,水体为贫营养;当0.18chlc/chla0.30时,水体为中营养;当chlc/chla0.18时,水体为富营养,此时,需要借助chlb/chla的值进行进一步的判断:当chlb/chla0.14时,水体为轻度富营养化;当0.08chlb/chla0.14时,水体为中度富营养化;当chlb/chla0.08时,水体为重度富营养化.以白洋淀为研究案例,分析结果表明,叶绿素比值模型判断和综合营养状态指数法判断结果相符.因此,叶绿素比值模型可以作为简单、快捷、准确的评价我国淡水湖泊营养状态的方法.     

长江中下游湖泊超微型真核藻类遗传多样性研究

用流式分选结合末端限制性片段长度多态性的方法对长江中下游30个湖泊中超微型真核藻类的遗传多样性进行了研究,以了解不同环境条件下超微型真核藻类多样性的分布规律及其影响的主要因子.长江中下游湖泊大都已富营养化,但超微藻的群落组成差异仍然很大,T-RFLP分析共发现197个T-RFs,有45%的T-RFs(89个)仅在不到3个湖泊中检测到,聚类分析中各湖相似度均低于80%.中营养水平湖泊中多样性指数较高,总氮浓度与超微型真核藻类群落结构显著相关(P=0.006),CCA分析中,第一轴与第二轴共解释了10.0%的超微型真核藻类群落组成的变化.本研究表明,湖泊中超微型真核藻类群落组成的环境异质性明显,其多样性与湖泊营养水平密切相关,此外其它非生物因素对其群落组成也可能存在重要影响.     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.      

云贵高原典型湖泊富营养化演变过程及特征研究

选取滇池、洱海和抚仙湖3个云贵高原不同营养水平的湖泊,通过对其不同发展阶段的植物群落结构、水质类别、营养水平及流域人口和经济活动等进行研究,总结了云贵高原湖泊发展演化过程中的特征及差异性.结果表明：滇池、洱海和抚仙湖的植物群落结构、水质类别和营养状态均耦合良好,流域人口和经济活动是湖泊富营养化的重要影响因素.流域人口和...     

鄱阳湖重金属Cu的运动足迹研究

选取我国典型的通江湖泊--鄱阳湖作为研究区域,采用MIKE21水动力模型耦合粒子追踪模型,模拟在重力型、顶托型、倒灌型3种不同湖流形态下鄱阳湖中重金属Cu的运动足迹.结果显示：（1）1月（重力型）,长江下游处重金属运动速率最快,为2.111km/d,粒子一直沿着由北向南的方向运动至湖区中心的西北方向,之后突然改变运动方向;5月（顶托型）,长江上游处重金属运动速率最大,达到2.901km/d;8月（倒灌型）,与顶托型类似,长江上游处重金属运动速率最快,为3.287km/d.（2）从各支流重金属整体的运动情况来看,鄱阳湖水位受到五河来水及长江倒灌的影响,各点源重金属在湖区的运动足迹受顶托型和倒灌型湖流形态作用的影响较大,长江上、下游处重金属在不同湖流的影响下流速均较大,受湖流形态影响最小的是抚河的2个支流,粒子运动速率表现为：倒灌型 > 顶托型 > 重力型.     

洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究

水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程,对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响.以长江中游典型通江湖泊洞庭湖为研究对象,着眼于“江湖”“河湖”“人湖”三重作用关系变化,从水文情势、水质、富营养化3个层面剖析了近30年洞庭湖水环境演变态势及主控因素.结果表明:①“江湖”关系变化影响了洞庭湖水沙交换及其年内分配,是湖泊枯水期提前和延长、水沙关系突变等现象的主控因素;“河湖”“人湖”关系变化协同加剧了该现象.②“河湖”关系的失衡和“河湖”统筹管理措施缺位,造成入湖河流长期输送大量营养物质,是湖体氮磷污染较重的根源;“江湖”“人湖”关系变化协同影响着营养盐分布格局,但影响范围及程度有限.③在“江湖”“河湖”作用关系复合影响下,藻类生长条件更为有利,增加了洞庭湖富营养化及水华风险.为保障洞庭湖水环境安全,建议:针对“江湖”作用主导的低枯水位问题,以水资源调控为核心,推进长江与流域上游水库联合生态调度,保障湖泊生态流量;针对“河湖”作用主导的水质恶化问题,以水污染防治为核心,强化流域污染控制,统筹“河湖”一体化监测管理模式,保障湖泊水环境质量;对于“人湖”作用主导的生态破坏问题,以生态空间管控为核心,划定并坚守生态红线,保障生态空间.      

长江中下游湖泊水体氮磷比时空变化特征及其影响因素

为弄清长江中下游浅水湖泊水体氮磷比(TN/TP)对湖泊富营养化状况及水系连通性的指示意义,对该区域26个湖泊开展了春、夏两季的水质调查,比较了不同水文、水质状况湖泊之间TN/TP差异,探讨了影响湖泊TN/TP的主要因素.结果发现,长江中下游湖泊TN/TP存在较大的时空差异性,春季TN/TP平均值为21.52±14.28,过水性湖泊、深水湖泊以及富营养化湖泊3种类型水体中,富营养化湖泊的TN/TP较低,为14.38±7.40,深水湖泊的TN/TP最高,为40.97±33.37;夏季调查湖库的TN/TP平均值为21.73±23.78,其中深水湖泊的TN/TP仍为最高,达96.38±45.91,富营养化湖泊的TN/TP仍为最低,达10.91±4.44.春、夏相比,过水性湖泊和深水湖泊夏季的TN/TP显著上升,而富营养化湖泊却明显下降,且降幅随富营养化程度升高而加大.相关性分析发现,无论是春季还是夏季,湖泊TN/TP都与水体深度显著正相关.此外,湖泊富营养化程度越高,TN/TP与浮游植物生物量的关系就越弱,富营养化程度越低,TN/TP越高,磷对浮游植物生长的限制越明显.研究表明,长江中下游湖泊富营养化治理营养盐策略上,多数湖泊控磷更为重要,在一些富营养化较为严重的湖泊,局部疏浚、合理挖深、外源控制和调整渔业生产方式等是值得探索的修复途径.     

沉积物中磷形态与湖泊富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,3个湖泊钙磷的百分含量比较接近,占总磷的30%左右,太湖和巢湖铁磷的百分含量显著高于龙感湖,而龙感湖有机磷的相对含量较高,可达40%~50%.这3个湖泊沉积物中有机磷形态差别十分明显,其中太湖沉积物中的有机磷主要以酸可提取有机磷形式存在,巢湖沉积物中酸可提取有机磷约占总有机磷的一半,而龙感湖的有机磷大部分与腐殖酸结合.沉积物中酸可提取有机磷的释放可能又是一个导致湖泊富营养化的重要过程.     

洞庭湖区灾后重建的流域生态管理学思考

洞庭湖中上游水土流失加剧,导致湖区调蓄能力下降,垸高田低,灾害频率上升。为抗御洪水,堤防越筑越高,造成洪水位抬高等副作用。对此,提出流域生态管理对策：①将长江流域生态安全列为国家安全战略体系的重要内容之一；②将非蓄洪性质的围垦调整为蓄洪性质的围垦,正常年份耕种,大洪水时用其蓄洪；将封闭式围垦种植改造成为半封闭型的养殖与留湖调蓄；③环境移民城镇安置,缓解人口对土地、湖泊的压力；④进行避洪、耐渍型生态设计,建立适应水体、湖洲和低湖渍害田的复合高效生态工程；⑤调整丘岗地利用结构与重建山区植被是减灾的治本措施。量大、面广的水土流失发生在丘陵坡地     

长江中下游浅水湖泊紫外辐射的衰减

基于对长江中下游22个浅水湖泊有色可溶性有机物吸收的测量,运用经验模式估算了紫外辐射(UV-B、UV-A)在长江中下游湖泊的衰减及对应的穿透深度,并利用在武汉东湖实测的紫外辐射衰减进行了检验.结果表明,UV-B波段的320nm和UV-A波段的380nm衰减系数变化范围分别为2.05～21.00m^-1,1.07～12.85m^-1,对应的1%穿透深度分别为0.22～2.25m,0.36～4.29m.估算得到的紫外辐射衰减系数与DOC浓度均存在显著性正相关,但UV-B波段要高于UV-A波段.武汉东湖实测的紫外辐射衰减检验发现,基于CDOM吸收系数估算UV-B辐射衰减较为精确,而由于浮游植物吸收和悬浮物散射等影响对UV-A波段估算精度则明显下降.     

Response of community composition and biomass of submerged macrophytes to variation in underwater light, wind and trophic status in a large eutrophic shallow lake

Light climate is of key importance for the growth, community composition of submerged macrophytes in lakes and, they, in turn, are affected by lake depth and the degree of eutrophication. To test the relationships between submerged macrophyte presence and the ratio of Secchi disk depth (SDD) to water depth, i.e. SDD/depth, nutrients and wind, we conducted an extensive sampling campaign in a macrophyte-dominated area of the eastern region (n = 36) in 2016 in Lake Taihu, China, and combined the data gathered with results from extensive physico-chemical monitoring data from the entire lake. We confirmed that SDD/Depth is the primary factor controlling the community composition of macrophytes and showed that plant abundance increased with increasing SDD/Depth ratio (p < 0.01), but that only SDD/Depth > 0.4 ensured growth of submerged macrophytes. Total phosphorus and total nitrogen also influenced the growth and community composition of macrophytes (p < 0.01), while Chla was an indirectly affecting factor by reducing underwater light penetration. Wave height significantly influenced plant abundance (p < 0.01), whereas it had little effect on the biomass (p > 0.05). The key to restore the macrophyte beds in the lake is to reduce the nutrient loading. A decrease of the water level may contribute as well in the shallow bays but will not bring plants back in the main part of the lake. As the tolerance of shade and nutrients varied among the species studied, this should be taken into account in the restoration of lakes by addition of plants.     

Assessment of heavy metal enrichment and its human impact in lacustrine sediments from four lakes in the mid-low reaches of the Yangtze River, China

Sediments from four lakes in the mid-low reaches of the Yangtze River, Taibai Lake, Longgan Lake, Chaohu Lake and Xijiu Lake, were chosen to evaluate their enrichment state and history. The state of heavy metal enrichment was at a low level in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake. The enrichment state of Co, Cr and Ni was also low in the sediment of Chaohu Lake and Xijiu Lake, while Cu, Pb and Zn enrichment reached a higher level. Mass accumulation fluxes were calculated to quantitatively evaluate the anthropogenic contribution to heavy metals in the sediment. The anthropogenic accumulation fluxes were lower in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake compared with the other two lakes, where heavy metals, especially Cu, Pb and Zn, were mainly from anthropogenic sources. Heavy metal accumulation did not vary greatly in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake, while that in Chaohu Lake and Xijiu Lake increased since the 1950s and substantially increased since the 1980s, although a decrease occurred since 2000 AD in Xijiu Lake. Heavy metal enrichment was strongly related to human activities in the catchment. The development of urbanization and industrialization was much more rapid in the catchments of Chaohu Lake and Xijiu Lake than of the other two lakes, and thus large amounts of anthropogenically sourced heavy metals were discharged into the lakes, which resulted in a higher contamination risk. However, human activities in the Longgan Lake and Taibai Lake catchments mainly involved agriculture, which contributed a relatively small portion of heavy metals to the lakes.     

九龙江流域上游浅水湖泊富营养化机制

基于对九龙江上游龙潭湖富营养化水体和沉积物现状的监测结果,通过与国内富营养化深水湖库和流域下游大型富营养化浅水湖泊进行对比,深入探讨了流域上游浅水湖泊富营养化发生的原因及主导机制.流域上游浅水湖泊具有外源污染物输入较少的特点,较下游大型浅水湖泊更易受温度等气候条件和沉积物氧化还原状态的影响,以及外源输入总磷控制具有较强的滞后效应,因此对流域上游浅水湖泊富营养化的控制必须重视内源营养盐释放,特别是结合态磷的内源释放问题.