澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

梯级水电开发虽然可以最大程度地利用河流的水能资源,但同时也是对河流生态系统的大规模扰动.大型底栖动物被认为是开展梯级水坝水生态系统变化和演替研究的指示生物类群.本文选取澜沧江中下游水电基地为研究区,于2016年开展漫湾和大朝山梯级水坝库区大型底栖动物群落采样调查,分析梯级库区大型底栖动物的群落结构和分布格局,基于生物指数(BI)开展水质生物学评价.结果表明:大型底栖动物物种组成以寡毛纲、软体动物门及昆虫纲的摇蚊类为主,优势种则以软体动物门的河蚬占绝对优势;群落密度和生物量分布格局表现为静水区显著高于过渡区;静水区功能摄食群密度组成以收集者(GC)和滤食者(FC)占优势,生物量组成则以滤食者(FC)占优势;ABC曲线和生物指数分析表明,上游漫湾库区群落稳定性及水质优于下游大朝山库区,反映了梯级水坝沿着河流纵向梯度水环境逐渐变差的趋势,澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构、分布格局和库区水质状况受梯级水坝运行影响表现为明显的累积效应和富营养化效应.     

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

澜沧江硅藻的地理分布模式与关键驱动因素

硅藻作为重要的初级生产者,在水域生态系统中发挥重要作用,然而目前对于大型河流中硅藻的地理分布特征和驱动因素知之甚少.本文以我国西南地区典型大河澜沧江干流1200 km河段为研究区域,基于真核微生物高通量测序数据集,探究浮游硅藻和底栖硅藻在不同河段的分布特征和关键驱动因子.结果表明,澜沧江浮游硅藻和底栖硅藻的物种多样性在上游自然河段较高,两类硅藻的群落结构在不同河段间存在显著差异,建坝对两类硅藻的优势属相对丰度均产生显著影响.方差分解分析结果表明,扩散限制是浮游硅藻和底栖硅藻地理分布的主导驱动因子,解释率分别为16.7%和29.8%.共现网络分析结果表明,相比底栖硅藻,浮游硅藻的种间竞争关系和网络连通性较强;梯级库区段两类硅藻的网络连通性均高于上游自然河段.本研究补充了大型河流硅藻地理生态分布的认知不足,同时揭示了河流硅藻群落对水电开发的响应.     

澜沧江梯级水坝库区沉积物重金属和营养盐污染特征及评价

为研究梯级水坝运行条件下沉积物中重金属和营养盐的污染状况,于2016年对澜沧江漫湾和大朝山梯级水坝库区表层沉积物中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)和营养盐(总有机碳TOC、总氮TN)的污染特征展开了调查,并采用潜在生态风险指数(RI)、有机指数(OI)、有机氮百分数(ONP)、TOC/TN和Pearson相关分析评价了梯级水坝库区沉积物污染状况及空间分布特征.结果表明,沿着库区河流纵向梯度,重金属和营养盐污染均表现为坝前静水区相对较高的空间分布格局.重金属潜在生态风险指数(RI)评价结果表明,上游漫湾库区重金属生态风险(I～III级)总体高于下游大朝山库区(I～II级);而营养盐污染程度则表现为下游大朝山库区高于上游漫湾库区的分布格局.两库区沉积物有机质主要由水库水体产生,漫湾库区坝前静水区雨季有机质来源主要为陆源.Pearson相关分析表明,沉积物重金属生态风险与营养盐污染的来源具有一定的空间差异性.梯级水坝工程对沉积物的重金属和营养盐污染具有显著的累积和拦截效应.     

排放生活污水对红树林底栖动物群落季节变化的影响

经过两年的试验,研究了福田红树林中底栖大型动物群落的季节变化特征以及生活污水的排灌对其造成的可能影响。结果表明,红树区底栖大型动物群落总平均生物量的季节变化是不显著的（P>0.05）。总平均栖息密度明显地在1月和7月出现两个高峰,总体和软体动物的栖息密度出现显著的季节变化（P<0.01）。红树林断面经60m³/周的生活污水处理16个月,与对照断面相比,排污对底栖动物群落总的及其组成成份生物量和栖息密度的季节变化未造成显著影响（P>0.05）。但在排放污水断面的前端出现了一些污水性生物种类。     

梯级电站作用下牡丹江底栖动物沿程变化规律

水电站运行影响河流的栖息地环境,进而影响底栖动物群落结构,从而对河流生态健康造成影响.基于牡丹江镜泊湖电站至石岩电站江段的底栖动物采样数据,分析该江段的底栖动物沿程变化规律以及梯级水电站群对水生态环境的影响.结果表明,梯级电站的运行对研究江段的多种生境因子造成了影响,改变了江段内底栖动物的群落结构.在电站的上游和下游,底栖动物群落结构差别明显,其中,电站下游环境敏感种的数量多于上游.相比坝式水电站,引水式水电站对底栖动物的影响较小.空间上来看,电站运行影响沿程逐渐减弱,底栖动物的密度和丰度呈现沿程增加的趋势.     

不同互花米草(Spartina alterniflora Loisel)密度生境中大型底栖动物群落格局

为了解不同互花米草入侵密度下滩涂大型底栖动物群落结构与差异,评价互花米草入侵对滩涂大型底栖动物资源的影响后果,于2008年7月在浙江省中部沿岸潮间带上区选择互花米草浓密区、稀疏区和光滩进行大型底栖动物群落与互花米草密度调查。对各生境大型底栖动物群落结构与差异进行比较分析,结果显示：①浓密区大型底栖动物种数、栖息密度、生物量、分类多样性指数(Taxonomic diversity index)和分类差异指数(Taxonomic distinctness)均低于其他两种生境,且以上各项参数与互花米草密度呈负相关关系;②稀疏区大型底栖动栖息密度和生物量高于光滩,种数相等,但稀疏区种间的差异程度高于光滩;③浓密区大型底栖动物群落与稀疏区和光滩差异均较大,而稀疏区与光滩差异较小,此外,群落差异程度与互花米草密度差呈正相关关系。     

玛瑙河干流大型底栖动物群落结构特征分析及水生态评价

为探究玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其影响因素,于2021年1月(枯水期)和2021年7月(丰水期)分别对其进行水质监测和大型底栖动物样品采集,调查并记录生境状况和环境特征,采用FBI (family biotic index, 科级生物指数)评价法和冗余分析法(RDA)探究不同水情期水环境状况及大型底栖动物群落结构的主要影响因子. 结果表明:①玛瑙河干流大型底栖动物群落结构时空差异显著,丰、枯水期共采集到大型底栖动物691个,隶属于2门4纲10目26科28种,优势物种共18种,个体数量、丰富度及优势物种数均呈现丰水期>枯水期,其中枯水期以双壳纲种类最多,丰水期以昆虫纲种类最多;②玛瑙河干流枯水期FBI评价结果以一般和轻度污染为主,丰水期以很清洁和极清洁为主,上游和中游河段水体污染较为严重,水质状况总体较2020年有所提升;③影响枯水期大型底栖动物群落结构的主要环境因子为水温、流速和PO₄3?浓度,丰水期为COD_Mn. 研究显示,玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其主要环境影响因子在不同水情期存在显著差异,丰水期水质状况良好,枯水期部分河段水体存在污染,需引起重视.      

雅砻江下游大型底栖无脊椎动物群落结构及与环境因子的关系

为了解雅砻江下游梯级水电开发对底栖动物的群落结构的影响,22个样点的调查分别于2020年春季(5月)和秋季(10月)开展.对不同类型河段(自然河段、坝上库区段和坝下河段)样点的底栖动物群落结构特征及其与环境因子的关系进行分析.结果表明:2020年雅砻江下游共鉴定底栖动物82种(属),优势种为摇蚊属Chironomus sp.和四节蜉属Baetis sp.,与历史研究相比,雅砻江下游在梯级水电开发后,底栖动物优势类群不再包含适应急流生境的类群,仅有适应静缓流的类群.春、秋季的底栖动物现存量和Shannon-Wiener多样性指数在不同河段间(自然河段、坝上库区段和坝下河段)均无显著性差异,春季底栖动物密度显著小于秋季(n=42,P<0.05).PCoA和Adonis配对检验分析表明,空间上,春、秋季的底栖动物群落在自然河段、坝上库区段和坝下河段间均无显著差异;时间上,春、秋季底栖动物群落整体上具有显著性差异(n=42,P<0.01),主要贡献者为摇蚊幼虫.CCA和Envfit拟合分析表明,底栖动物群落在春季的主要影响因子为Chl-a、COD_Mn;在秋季的...     

水电梯级开发对乌江流域浮游植物分布的影响

调查研究了乌江流域贵州段5个水库上游来水、库区、坝下浮游植物的种类、密度和生物量,结果显示,库区较电站上游来水浮游植物种类增加,其中绿藻门、蓝藻门种类增加较多,硅藻门种类仍然是水库库区的主要种类,库区浮游植物密度和生物量分别为上游来水的2.06倍和1.77倍。库区浮游植物数量的增加幅度与水库调节能力、水体营养负荷及库区周边环境等因素有关。索风营水库为日调节型水库,水文情势较原河流变化较小,库区浮游植物增加幅度较小,而洪家渡水库为多年调节水库,水文情势的变化差异很大,库区浮游植物密度和生物量较上游来水显著增加。     

淮河流域典型河流夏秋季底栖动物群落特征及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,对水生态环境的变化极为敏感,其群落结构特征可有效指示河流水质及生态健康状况.为掌握淮河流域主要河流强人为干扰下水生态健康状况,分别于2014年夏季和秋季对淮河干流及其主要支流上27个站点进行水质、沉积物及底栖动物采样分析,运用统计方法分析了该区域底栖动物组成、优势种、生物多样性、群落结构时空特征以及与环境因子的关系.结果表明两季共获62个分类单元,4297个底栖动物,主要以软体动物门(Mollusca)和昆虫纲(Insecta)为主,其中昆虫纲主要为双翅目(Diptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata),分别占昆虫纲分类单元数的33.33%、21.21%和18.18%.其次,夏季平均密度为74.21 ind·m~(-2),平均生物量为7.89 g·m~(-2),优势种为米虾属(Caridina)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);秋季平均密度为27.53 ind·m~(-2),平均生物量为1.13 g·m~(-2),优势种则为米虾属、直突摇蚊属(Orthocladius)、四节蜉属(Baetis)和环足摇蚊属(Cricotopus),但t检验差异分析发现,夏秋两季生物密度无显著空间差异(p=0.135),而生物量空间分布则表现出极显著差异(p=0.002).对比发现两季生物丰度的差异主要由软体动物门与甲壳纲(Crustacea)贡献;同时,昆虫纲类丰度分布也表现出季节性,夏季毛翅目(Trichoptera)明显多于秋季,而双翅目和蜉蝣目则显著少于秋季.冗余分析(RDA)发现水温、p H、总氮和沉积物重金属(Cd、Pb、Hg)的梯度变化是该区域底栖动物群落结构变化的主要驱动因子;其次,闸坝运行、边坡固化、岸边植被带及采砂活动等对底栖动物的栖息地与空间分布同样是重大干扰.     

多级闸坝对大型底栖动物群落日漂流规律的影响

河流中底栖动物的漂流模式是维持群落动态稳定的重要因素,闸坝改变了河流原有的水文节律,阻隔了底栖动物纵向漂流的连续性,闸坝对河流大型底栖动物群落的影响机制是近年来河流纵向格局维持研究的热点问题.2018年8月选择神农架国家级保护区的九冲河,在上游参照点(S1)、第一级电站取水口下游(S2)和第二级电站取水口下游(S3)布设3个样点开展24 h的日漂流监测,研究多级闸坝对大型底栖动物漂流类群、漂流节律和β生物多样性的变化.结果表明:①九冲河漂流的主要优势类群为蜉蝣目和毛翅目.②受堰坝阻隔影响,各样点漂流最优势物种发生了变化,S1样点为四节蜉(Baetis sp.),S2样点为花翅蜉(Baetiella sp.),S3样点为舌石蛾(Glossosoma sp.).③尽管各样点仍然以双峰型漂流模式为主,但参照点S1为“alternans”型的夜漂流,而坝下S2和S3样点则为“bigeminus”型的夜漂流,前者漂流密度的最大值出现在黎明前,而后者则为日落后.④坝下(S2和S3)漂流底栖动物的物种数明显低于参照点(S1),单因素方差分析表明闸坝阻隔具有显著的累积效应,3个样点漂流底栖动物的生物量之间存在差异显著(P < 0.05),漂流密度在参照点S1和坝下(S2和S3)的差异显著(P < 0.05).⑤基于Bray-Curtis相似性的聚类分析表明,S2样点群落发生了明显的分化,其日间样品均与S3样点聚为一类,而夜间样品全部与S1样点聚为一类.⑥采用无度量多维度标定排序(NMDS)进行的β多样性分析表明,S1样点漂流群落的昼夜差异性最小,S3样点的差异性最大.研究显示,九冲河小水电梯级开发造成了漂流型大型底栖动物群落结构、漂流规律和β生物多样性发生变化,3个样点的漂流优势类群发生改变,β多样性的变化随梯级闸坝呈现明显的累积效应,从长期来看会对河流生态系统的稳定性和生态功能造成深远影响.      

隔河岩水库二氧化碳通量时空变化及影响因素

随着气候变化研究的深入,大型河流拦截工程对水域碳循环及温室气体交换的影响引起越来越多的关注.为了评估河流拦截工程对水域生态系统碳循环和二氧化碳交换通量时空分布模式的影响,选择清江隔河岩水库作为典型案例,采用在线分析仪与浮箱相结合的方法,在2015年3月至2016年2月期间开展了完整水文年连续观测实验,获取了水库坝前、上游、支流、消落带与库湾等典型区域二氧化碳通量数据.数据分析结果表明隔河岩水库水气界面二氧化碳平均通量为(55.691 8±66.332 9)mg·(m2·h)-1,呈现年内冬季高其他季节低的时间变化规律,空间上则表现为水库消落带坝前较低、典型库湾区域较高的分布格局.作为水库背景的库尾断面渔峡口区域二氧化碳通量季节变化非常稳定,在大部分时间内反而高于坝前和消落带断面的二氧化碳通量.数据分析表明二氧化碳通量时空分布格局受到水温、pH值和水体碳浓度的显著影响,但其相关程度受到季节和蓄水的双重影响.     

水电工程干扰下澜沧江典型段的水温时空特征

以澜沧江流域漫湾库尾至大朝山坝下的水电工程干扰典型段为研究区域,利用1978～2005年建坝前后的水温实测资料,采用相关分析、线性回归的方法分析表层水温、下泄水温的时空分布特征.结果表明,水电工程建设后库区蓄水对表层水温有着明显的增温效应,坝前表层水温仅5～8月低于气温,其余所有月份坝前表层水温均高于建坝前的天然表层水温,时间分异性减弱.库区出水温度一般冬季(干季)高于气温和天然表层水温,而夏季(雨季)则相反,与天然水温和气温的变化趋势有2个月的滞后性.从库尾到坝前,表层水温与天然气温逐渐接近,水温/气温比与距离大坝距离之间存在正相关关系,漫湾库区下泄水对大朝山库区的水温具有一定的累积效应.本研究结果表明水电工程对澜沧江典型河段的水温时空分布存在显著效应.     

梯级水库建设对怒江与澜沧江沉积物氮形态分布的影响

为探究梯级水库建设对沉积物氮形态分布的影响,通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮（IEF-N）、弱酸提取态氮（WAEF-N）、强碱提取态氮（SAEF-N）以及强氧化剂提取态氮（SOEF-N）,对比研究了有梯级水库建设的澜沧江和干流无水电站建设的怒江沉积物中氮形态的分布特征,分析了可转化态氮的主要影响因素.结果表明,两条流域沉积物赋存环境存在差异,进而使沉积物的理化性质呈现明显的差异,最终导致沉积物可转化态氮的含量及空间分布也不同,澜沧江沉积物可转化态氮的含量高于怒江,且澜沧江的空间变化也大于怒江,怒江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.56~2.55,16.91~46.42,1.83~10.66,486.61~719.27mg/kg,澜沧江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.55~14.35,20.77~83.08,1.36~92.15,562.61~1404.82mg/kg.两条河流的可转化态氮含量大小排列顺序一致,均为SOEF-N > WAEF-N > SAEF-N > IEF-N,怒江与澜沧江上游自然河段可转化态氮含量及空间分布基本一致,但在澜沧江的梯级水库段上,4种可转化态氮空间分布特征发生了较明显的变化,产生这种现象的原因主要是水库的建设导致了沉积物理化性质的改变,总有机碳、粒度、氧化还原电位对可转化态氮的影响不同.     

水口电站对闽江河口咸潮入侵的影响

河流上大型电站的建设，在一定程度上会改变下游河道的径流特征，径流、潮流强度组合的变化，将影响咸潮的入侵，文章从水口电站前后闽江下游径流量变化入手，分析了水口电站对闽江河口咸潮入侵的影响。结果表明：（１）水口电站具有一定的季调节能力，有利于增大闽江河口咸潮入侵；（２）电站调峰不会加剧咸潮入侵的不利影响；（３）若电站关闸蓄水，则会加剧河口咸潮入侵。最后，提出了防止和减轻咸潮影响的对策措施。     

河流库区沉积物-水界面营养盐及气态氮的释放过程和通量

以九龙江北溪西陂电站库区为例,于2013年不同季节开展原状泥柱静态培养、气态氮水柱剖面观测和通量模拟实验,结合水和沉积物理化参数和微生物参数,研究河流库区沉积物-水界面营养盐及气态氮的释放过程和通量.结果表明,库区沉积物NH+4和PO3-4总体表现为释放行为[平均NH+4通量(480±675)mg·(m2·d)-1,平均PO3-4通量(4.56±0.54)mg·(m2·d)-1],而NO-3和NO-2表现为吸附行为.洪水季节带来大量的有机质沉积在库区,造成枯水期沉积物无机氮磷向上覆水体释放.湖泊区气态氮释放以N2为主(>98%),沉积物-水界面N2释放通量平均为(15.8±12.5)mg·(m2·d)-1.水柱N2净增量有明显的空间差异和垂向分布规律,受沉积物-水界面生地化过程(反硝化和厌氧氨氧化作用)和流动水团的综合影响.下游站位存在较强的硝化作用,N2O相对富集,主要受水中氨氮占无机氮的比例控制.