水位变化对湖泊沉积物营养释放的影响

水位波动可有效调节湖泊生态系统的结构与功能,干湿交替过程引起的沉积物生物地球化学循环途径的改变是其重要机制之一。大量研究结果表明,干湿交替将加速沉积物有机碳的分解,强化沉积物硝化与硝化作用的偶联,促进沉积物磷的酶促水解和厌氧解离,从而增加再度淹没之后水中溶解有机碳和生物可利用性磷的浓度,并减少溶解无机态氮的浓度。有机质的分解是上述过程的关键步骤。因此,必须系统描述湖泊水陆界面土壤和沉积物基本理化性状与水生生物特征,分析干旱过程中沉积物生物地球化学循环途径的变化,了解淹没过程中水柱营养状态与浮游生物群落对沉积物营养释放的响应,从而揭示水位波动调控富营养化过程的机制,即诱发营养脉冲或维系其持续补给,改变营养阈值,进而导致稳态转换。     

巢湖蓝藻水华衰亡初期营养盐浓度变化的研究

在巢湖采集泥样进行加藻培养实验,监测培养过程中的藻剩余量、上覆水及间隙水氮和磷浓度、沉积物各胞外酶活性、亚铁和总铁含量及各形态磷含量等相关指标的变化。结果表明,随着培养时间的增加,藻剩余量下降,藻剩余量与时间的关系符合公式:y=2.301 1×e~(-0.054 6x)(R~2=0.898 1,P0.01)。与对照组相比,加藻组间隙水和上覆水氨氮(NH_4~+-N)浓度大幅度上升,说明巢湖蓝藻水华衰亡初期,藻类自身矿化及沉积物均大量释放NH_4~+-N。加藻培养后第4天开始,间隙水溶解反应性磷明显低于对照组相应值,主要是由于微生物已获得充足的碳源和氮源,为了提高微生物生产力需要与之匹配的磷含量而吸收间隙水中的磷。加入藻类碎屑培养后,沉积物碱性磷酸酶活性明显高于对照组相应值,说明藻类有机质和高浓度NH_4~+-N均可诱导微生物分泌碱性磷酸酶,但加藻组酸提取有机磷(磷酸酶的底物)的含量并未明显降低;整个培养过程中,加藻组氨肽酶活性均低于对照组相应值,说明高浓度氨对氨肽酶具有抑制作用。加藻培养后,沉积物脱氢酶活性和亚铁与总铁的比值均低于对照组相应值,但沉积物铁结合态磷(Fe(OOH)-P)含量明显高于对照组相应值。表明藻类碎屑分解过程中,沉积物Fe(OOH)-P厌氧释放的少,且藻类自身矿化产生的磷以Fe(OOH)-P的形式固定在沉积物中。     

巢湖迎风面直立堤岸生态修复技术研究

针对巢湖直立堤岸生态系统受损的现状，研发了适合于巢湖迎风面的直立堤岸基底改善与生态修复技术。考虑到直立堤岸迎风面风浪较大且淘蚀严重的特点，首先对传统的生态混凝土配方进行改良，从而较大程度地提高了生态混凝土的物化性能，使其具备高透水性、高稳固性、植生性等诸多优点。同时，以巢湖湖滨带现场调查与野外模拟实验结果为依据，确定巢湖湖滨带最适的基底类型为灰壤（植入深度10 cm），并适当添加铁盐和铝盐；确定最适的植被类型为飞蓬草。在此基础上，确定生态混凝土最适配比为江砂〖DK〗∶碎石〖DK〗∶水泥=10〖DK〗∶3〖DK〗∶2，进而集成研发了生态混凝土 原位土壤 植被混合护坡技术。该技术应用到迎风面的直立堤岸后，植被覆盖率超过70%，土壤中有效磷削减67%以上     

巢湖湖滨带概况及环湖岸线和水向湖滨带生态修复方案

首先概述了巢湖湖滨带及滨湖区生态系统现状，包括土地利用、理化环境、水生植物及底栖动物群落结构，然后对整合湖滨带生态修复技术体系，提出了环湖岸线和水向湖滨带修复方案。前者运用混凝土 原位土壤 植被混合护坡系列技术建立稳固的环湖生态岸线，后者运用水位调控技术和基底改善技术恢复湖滨带水生植被     

巢湖及其入湖河流（南淝河）沉积物磷形态与吸附行为的垂直变化

沉积物磷释放可明显促进水体富营养化，但其关键组分与调控因素尚待深入研究。系统分析了巢湖及其入湖河流（南淝河）沉积物有机质(OM)、不同形态磷含量、磷吸附参数的垂直分布特征。结果表明：铁结合态磷(Fe(OOH)~P)与钙结合态磷(CaCO3~P)为沉积物磷的主要存在形态，且均与磷平衡浓度（EPC0）显著正相关。与巢湖相比，南淝河具有明显较高的沉积物最大磷吸附量（Qmax），而由此增强的磷缓冲能力可被较高的Fe(OOH)~P含量所抵消，从而表现出较强的磷释放潜力（高EPC0值）。有机质能以线性方式增加Fe(OOH)~P、CaCO3~P与Qmax，并据此调节EPC0。南淝河沉积物亚表层（10～15 cm）显示EPC0的最小值，从而具有相对较小的磷释放风险     

风干和淹水过程对巢湖流域土壤和沉积物磷吸附行为的影响

巢湖湖滨带土壤和沉积物经历明显的干湿交替过程，其磷的迁移和转化方式亦有明显变化。风干作用能显著降低沉积物磷最大吸附量、提高吸附能并增加磷平衡浓度，从而对磷的吸附能力产生不利影响。淹水过程对土壤最大吸附量的影响取决于有机质的损失情况，好氧条件下有机质损失小，磷最大吸附量无明显变化，吸附能增强，磷释放量略有增加；而厌氧条件下土壤有机质含量与磷最大吸附量均显著降低，吸附能明显减小，磷释放量显著升高。因此湖滨带消落区干湿交替将明显促进底质生物可利用性磷的大量释放。在巢湖流域常见的土壤类型中，红壤对磷的缓冲能力最强。向底质中添加氯化铁和硝酸钙可有效控制磷释放，提高磷缓冲能力，增强底质对磷的保持和固定     

沉积物疏浚技术在富营养化湖泊修复中的应用

沉积物疏浚是削减富营养化湖泊内源负荷的最为直接和有效的手段.分析了沉积物疏浚的效果和可能引起的风险;从外源污染、作业区域和深度、沉水植物3个方面探讨了影响沉积物疏浚效果的关键因素.最后指出,富营养化湖泊沉积物疏浚的重要原则是截断外源污染、划分作业区域、合理控制挖掘深度、创造适宜生境、恢复沉水植物、重构生态系统等.     

有机质在水体富营养化过程中的作用及其对有机农业管理的启示意义

富营养化是指一种过程，在这一过程中，植物营养元素磷的增加与氧的锐减将导致湖泊生态系统发生一系列剧变。富营养化亦可被定义为生态系统中有机质输入速率增加的过程。从上述两方面的意义上讲，有机质的分解必然伴随生物可利用性磷的再生，从而对富营养化过程产生有效的反馈。本文扼要概述了上述反馈途径及其生态风险，即水体沉积物磷释放的原始驱动力来自有机质的分解，其主要途径包括自身的矿化与厌氧状态促成之后磷酸盐的解吸附。微生物群落将依有机质的数量和性质在分解过程的不同阶段发生明显变化，从而形成因时因地而异的分解速率与还原力，二者共同促进沉积物磷的释放，因高分解速率伴随高缺氧程度，且源于沉积物之长期库存，磷酸盐的解吸附量并非简单正比于有机质含量，而可能远大于此，换言之，有机质的大量输入与沉积可能导致生物有效性磷的净增，水体富营养化程度将因此而以正反馈的形式加剧。在倡导和推行有机农业的过程中，应充分注意并严格控制土壤有机质的流失。     

硝酸根对有机磷光解释放磷酸根的影响

为了解硝酸根（NO₃^-）的光化学活性对水体中有机磷间接光解释放磷酸根过程的影响,采用室内模拟实验,研究了NO₃^-在草甘膦光解转化为磷酸根中的作用及NO₃^-浓度对该反应速度的影响,并以甲醇为羟基自由基（·OH）猝灭剂,印证了NO₃^-对富营养化湖泊水体中有机磷光解释放磷的作用.结果表明,在紫外光（UV）照射下,草甘膦可以直接光解转化为磷酸根,其磷酸根的释放量随着溶液初始pH和草甘膦浓度的增加而增大.加入NO₃^-处理,光照60min后,磷酸根的释放量由空白处理的0.05mg/L增加到了0.43mg/L.添加Fe³⁺可促进这一过程,而添加腐殖酸（HA）和碳酸氢根（HCO₃^-）则可以显著抑制磷酸根的释放.在湖泊水体中,添加草甘膦,磷酸根的释放量显著高于空白,而增加湖水中NO₃^-浓度时,磷酸根的释放量则进一步增大.在湖水/草甘膦/NO₃^-体系中添加·OH猝灭剂甲醇后,磷酸根的释放量显著降低.可见在紫外光条件下,NO₃^-的光化学作用对有机磷释放磷酸根过程具有重要影响.     

月湖底泥疏浚后底栖动物群落的恢复及其与环境的关系

研究对月湖底泥疏浚后底栖动物群落动态进行逐月的周年调查,并分析了底栖动物密度、生物多样性与环境因子的关系,结果表明：疏浚导致大型底栖动物基本消失,现存量从疏浚前的（4387±885）ind·m-2降低至（80±21）ind·m-2。疏浚后,寡毛类成为受干扰系统恢复过程中的先锋种类,在春季（4月）和秋冬之际（11月）出现2个密度高峰,分别为（1010±230）ind·m-2和（1538±408）ind·m-2,而摇蚊幼虫在疏浚一年后的秋冬季密度达到高峰（2021±612）ind·m-2,二者均基本恢复到疏浚前的密度水平。种类组成与疏浚前相似,优势种类数较疏浚前多,7月份以前,以霍甫水丝蚓占绝对优势,7月份以后以长足摇蚊占绝对优势。生物多样性在秋冬季恢复到疏浚前水平。寡毛类、摇蚊幼虫的密度、生物多样性与湖水溶氧、透明度呈显著正相关,与水体营养水平（TN、TP、有机碎屑）呈显著负相关（P〈0.05）。分析认为疏浚后底栖动物群落的季节变化与动物的生命周期（繁殖和生长）密切相关,而营养水平不是限制动物种群密度分布的主要因子。从底栖动物群落的恢复情况来看,疏浚后的底质环境更有利于底栖动物群落的生存和底栖生态系统的重建。