洱海沉水植物空间分布及生物量估算

为研究洱海沉水植物空间分布特征并估算全湖沉水植物的生物量,于2009年8—9月采用回声测深仪和RTK-GPS定位仪测定了洱海沉水植物分布区面积,通过样方调查研究了不同基底高程下沉水植物的平均生物量. 结果表明,洱海沉水植物分布区的面积为19.40km2,占整个湖泊面积的7.7%;其中东区、南区、西区和北区水生植物分布面积分别占25.1%、7.4%、41.0%和26.5%. 沉水植物分布的基底高程范围为1959.0~1965.0m,最深分布线水深的平均值为4.9m,最大值为6.2m. 其中水深2.0~3.0m处平均生物量最大. 从各区域看,北区沉水植物最深分布线水深平均值(5.2m)最大,西区(5.0m)和南区(4.8m)其次,东部(4.6m)最小;沉水植物平均分布宽度表现为北区(399.2m)>南区(213.6m)>西区(175.0m)>东区(86.4m). 沉水植物生物量在8—9月达到最大值,为1.60×105t.      

洱海常见沉水植物磷含量的种间差异及季节性变化特征

P是湖泊生态系统中很重要的生命元素,水生植物对于湖泊中P的生物化学循环至关重要. 通过分析不同季节下洱海7种常见的沉水植物地上部分w(P),研究了洱海常见沉水植物地上部分w(P)的种间差异及季节性变化特征. 结果表明:洱海沉水植物地上部分w(P)总体呈正态分布,平均值为2.64 mg/g,范围为0.90~6.79 mg/g. 沉水植物地上部分w(P)的种间差异和季节差异显著,其中7种沉水植物地上部分w(P)平均值为苦草(3.32 mg/g)>轮叶黑藻(2.88 mg/g)>金鱼藻(2.72 mg/g)>微齿眼子菜(2.53 mg/g)>穗花狐尾藻(2.39 mg/g)>篦齿眼子菜(2.34 mg/g)>马来眼子菜(2.27 mg/g);季节间表现为春季(3.46 mg/g)>夏季(3.05 mg/g)>冬季(2.20 mg/g)>秋季(1.98 mg/g). 环境中w(P)、叶与茎生物量比值和生活史特征可能是决定植物地上部分w(P)的重要因素. 此外,由于环境中有效P含量较低,洱海沉水植物地上部分w(P)低于长江中下游湖泊.      

洱海湖滨带底泥全氮、全磷及有机质空间分布特征研究

研究了TN、TP和OM在洱海湖滨带底泥中的空间分布特征。结果表明w(TN)、w(TP)、w(OM)均值分别为1 832 mg/kg、866 mg/kg、17.0 g/kg。大湖湾及周边村落密集的湖滨区总氮、有机质含量较高,周边村落密集的湖滨区总磷含量较高。洱海湖滨带沉积物污染层平均深度为14 cm,湖湾及废弃鱼塘沉积物较厚,平均达107 cm。湖湾及废弃鱼塘区底泥在表层40 cm范围内,总氮和有机质的累积约1.5倍、2倍,村落密集区湖滨带的沉积物在40cm范围内,总氮和有机质的累积近3.2倍和6.8倍。     

洱海沉积物有机质及其组分空间分布特征

对有机质不同组分〔TOM(总有机质)、ASOM(土壤活性有机质)、LFOM(轻组有机质)和HFOM(重组有机质)〕在洱海沉积物表层和垂向的空间分布、来源特征进行了调查研究. 结果表明:洱海表层沉积物中w(TOM)在25.7～148.9g/kg之间,w(ASOM)在4.4～62.5g/kg之间,w(LFOM)在0.2～4.2g/kg之间;w(TOM)和w(ASOM)空间分布趋势为北部湖区＞南部湖区＞中部湖区,西部湖区高于东部湖区;w(LFOM)分布趋势为南部湖区＞中部湖区＞北部湖区;洱海沉积物各组分有机质均为表层富集,而在8~30cm基本稳定,有机质组分活性越强,其富集速率越大. 湖心平台沉积物中TOM富集速率最大,北部湖湾沉积物中ASOM富集速率最大,中部湖区LFOM富集速率最大. 与长江中下游湖泊相比,洱海沉积物中有机质含量高、活性强、矿化程度低;与滇池相比,其表层富集速率较低. 北部三江和西部十八溪是洱海有机质的主要外源,退化的沉水植被是其主要内源. 水生植物残体沉积和人类活动等是影响洱海沉积物有机质空间分布及其活性的主要因素.      

洱海沉水植物残体风浪输移量及其时空分布

为研究洱海沉水植物残体风浪输移特征,掌握由此而引起的N、P变动情况,通过为期1 a的野外定点调查,研究了风浪对洱海湖滨带沉水植物作用引起的植物残体向滨岸的输移特征,估算了沉水植物残体带出的N、P质量.结果表明:①洱海湖滨带有残体输出的沉水植物总计10种,分别为菹草(Potamogeton crispus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、轮藻(Eichhornia crassipes)、穿叶眼子菜(P.perfoliatus)、扭叶眼子菜(P.intortifolius)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(P.malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及微齿眼子菜(P.maackianus);②沉水植物残体风浪输移量存在明显的时序变化,在4次采样中,2009年12月(冬季)风浪输移量最高;③微齿眼子菜和苦草的风浪输移量最大,植物残体风浪输移量主要受沉水植物的分布和生物量的影响;④单位岸线沉水植物残体风浪输移总量在空间上表现为西部(1.91 t/km)北部(1.73 t/km)南部(1.61 t/km)东部(0.86 t/km);⑤洱海湖滨带沉水植物残体风浪输移总量约为2.27×103t/a(以鲜质量计),由此可输出的TN为5.64 t,TP为0.85 t.     

洱海沉水植物残体风浪输移量及其时空分布

为研究洱海沉水植物残体风浪输移特征,掌握由此而引起的N、P变动情况,通过为期1a的野外定点调查,研究了风浪对洱海湖滨带沉水植物作用引起的植物残体向滨岸的输移特征,估算了沉水植物残体带出的N、P质量. 结果表明:①洱海湖滨带有残体输出的沉水植物总计10种,分别为菹草(Potamogeton crispus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、轮藻(Eichhornia crassipes)、穿叶眼子菜(P. perfoliatus)、扭叶眼子菜(P. intortifolius)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(P. malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及微齿眼子菜(P. maackianus);②沉水植物残体风浪输移量存在明显的时序变化,在4次采样中,2009年12月(冬季)风浪输移量最高;③微齿眼子菜和苦草的风浪输移量最大,植物残体风浪输移量主要受沉水植物的分布和生物量的影响;④单位岸线沉水植物残体风浪输移总量在空间上表现为西部(1.91t/km)>北部(1.73t/km)>南部(1.61t/km)>东部(0.86t/km);⑤洱海湖滨带沉水植物残体风浪输移总量约为2.27×103t/a(以鲜质量计),由此可输出的TN为5.64t,TP为0.85t.      

云南洱海沉水植被现状及其动态变化

1998年4月对洱海沉水植物进行了全湖大调查,初步摸清了洱海沉水植物主要优势种、群落类型与分布以及春季生物量.结合历史资料,对洱海沉水植被的动态变化特征进行了分析,认为近年来洱海沉水植物种类减少,物种多样性下降,群落结构简单化,优势种以较耐污的微齿眼子菜为主,植被资源呈现退化趋势.并从水体富营养化发展与网箱养鱼2个方面对洱海沉水植被动态变化的原因进行了分析.      

洱海流域农业面源污染空间分布特征及分类控制策略

作为典型的高原坝区农业型流域,洱海流域农业面源污染严重,威胁洱海水质.以洱海流域为研究对象,综合数理分析及GIS技术,开展流域农业面源污染负荷分析及评价,使用排污系数法估算了2018年洱海流域农村生活、畜禽养殖业和种植业污染中COD（化学耗氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）的排放负荷,并通过等标污染负荷法在GIS空间分析反映流域内污染排放分布情况.结果表明:①2018年洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP的排放量分别为11 188.20、2 752.56和259.33 t.COD排放量主要来自畜禽养殖,TN与TP的排放量均主要来自种植业.②洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP等标污染负荷分别为559.41、2 752.56和1 296.63 m3/a.种植业等标污染负荷在总等标污染负荷中的占比最高,为36.40%,其次是畜禽养殖业,为34.44%.③各乡镇的等标污染负荷差异较大,等标污染负荷范围为（286.16±150.67）m3/a,等标污染负荷强度范围（0.13±0.067）m3/a.④聚类分析结果表明,洱海流域农业面源污染可分为种植业主导型、种植业高污染型、生活污染主导型和畜禽养殖业主导高污染型等4种类型.研究显示:来源于种植业的面源污染是洱海流域水环境保护需要控制的首要污染源,TN是需要控制的首要污染物;排放量与等标污染负荷的空间分布特征均呈流域北部乡镇污染物排放量较高,但流域西部各乡镇排放强度较大的特征;流域内各乡镇防治面源污染需要针对其污染来源特点分别采取推进种养平衡、推广绿色种植、分区控制农田径流以及推进农村生活污水治理等分类控制策略.      

入洱海河流临湖段底泥氮的分布

于2013年7月在洱海流域采集了17条主要入洱海河流临湖段的底泥和上覆水样品,测定分析样品中TN、NH₃-N和NO₃--N的含量,揭示底泥中氮素的分布特征,并探讨底泥与上覆水中氮素含量的相关性. 结果表明:①17条入洱海河流临湖段底泥中w(TN)为23.10～310.60 mg/kg,平均值为141.66 mg/kg. ②对w(TN)有显著性差异的河流进行分组,并按照w(TN)由低到高排序为清碧溪、双鸳溪<白石溪<灵泉溪、龙溪、阳溪<桃溪、梅溪、隐仙溪、弥苴河<莫残溪、波罗江<永安江<锦溪<中和溪、罗时江、白鹤溪. 其中,各组之内河流间w(TN)无显著差异,而各组之间w(TN)差异显著(P=0.05). ③底泥中w(NH₃-N)、w(ON)与w(TN)呈极显著正相关,氮存在形态以ON为主. 其中,“北三江”临湖段底泥的厌/缺氧程度高,底泥中w(NO₃--N)占w(TN)的比例明显低于西部入洱海河流;上覆水中ρ(TN)与底泥中w(TN)、w(ON)呈极显著正相关.      

滇池外海沉水植物生态环境调查与分布特点分析

设立8个调查区对滇池外海湖滨水生植物现状和分布特点进行了调查,结合历史资料对比,分析了环境改变对自然湖滨带水生植物演替变化的影响。     

洱海沉积物中不同形态氮的时空分布特征

为揭示沉积物中氮形态变化的影响因素及其生态效应,对洱海表层沉积物中不同形态氮的空间分布和季节性变化特征进行了研究. 结果表明:洱海表层沉积物中w(TN)在2354～6174mg/kg之间,空间分布呈湖区北部＞南部＞中部的趋势;w(TTN) (TTN为可交换态氮)在1158～2921mg/kg之间,占w(TN)的43%,其分布趋势与w(TN)相同;各形态TTN表现为SOEF-N(强氧化剂可提取态氮,w为974～2515mg/kg)＞WAEF-N(弱酸可提取态氮,w为91～210mg/kg)＞SAEF-N(强碱可提取态氮,w为38～198mg/kg)＞IEF-N(离子交换态氮,w为66～130mg/kg),w(WAEF-N)和w(IEF-N)的分布趋势与w(TTN)相同,w(SAEF-N)中部较高,w(SOEF-N)南部较高. 沉积物中w(TN)和w(NTN)(NTN为非转化态氮)7月较高,TTN及其各形态氮质量分数1月较高. 不同形态氮质量分数随沉积物深度的增加均呈下降趋势,NTN的富集速率高于TN. 洱海沉积物中w(TN)高于长江中下游湖泊,表层TN富集明显. 沉积物氮释放风险较大,但其w(TTN)和w(IEF-N)占w(TN)的比例低于长江中下游湖泊,即洱海沉积物氮释放量小于长江中下游湖泊;洱海沉积物中各形态氮质量分数与w(TOM)均呈显著正相关,与水深呈负相关,显示有机态氮与有机质同步沉积且受外源输入影响较大,w(IEF-N)分布同时受水生植物等影响.      

洱海沙坪湾湖滨带不同植被带中细菌分布特征

湖滨带是湖泊保护的重要屏障,其不同植被带中的细菌对入湖污染物降解起重要作用.为研究不同植被带中的细菌分布,以洱海沙坪湾湖滨带为研究对象,采用Illumina HiSeq高通量测序方法,对其中AG(乔草植被带)、EP(挺水植被带)、SP(沉水植被带)和UV(无植被带)的土壤或沉积物中的细菌多样性和群落结构进行研究.结果表明:湖滨带植被带中细菌种类丰富,共有54个门、106个纲、192个目、334个科和503个属被检测到,细菌的OTUs从高到低依次为EP(3 162个)、AG(2 926个)、UV(2 709个)和SP(2 427个),Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为EP(10.14)、AG(9.75)、SP(9.44) 和UV(9.26);湖滨带植被带中主要细菌类群是变形菌门(Proteobacteria)(AG,48.55%;EP,47.83%;SP,40.36%;UV,44.00%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(AG,19.30%;EP,5.31%;SP,5.67%;UV,6.30%)、厚壁菌门(Firmicutes)(AG,6.01%;EP,8.24%;SP,3.96%;UV,13.13%)和绿弯菌门(Chloroflexi)(AG,3.98%;EP,8.91%;SP,8.95%;UV,7.59%),主要类群在不同植被带中占比不同;植被带类型对细菌的群落结构特征影响不大,但对细菌种群的多样性影响较大.典型对应分析(CCA)结果显示,w(TP)、pH和w(OM)(OM为有机质)是影响不同植被带细菌种群结构的主要环境因子.      

沉水植物对水体营养的响应及氮磷积累特征

以太湖中沉水植物优势种金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和马来眼子菜(Potamogeton maackianus)为研究对象,研究了不同水体营养水平(低浓度TN 0.47 mg/L,TP 0.021 mg/L;中浓度TN 1.40 mg/L,TP0.072 mg/L;高浓度TN 2.18 mg/L,TP 0.090 mg/L)对其生物量、各器官形态指标及氮磷积累的影响。结果表明:植物生长指标方面,苦草、狐尾藻、金鱼藻在中浓度条件下的生物量增长幅度最大;植物茎叶指标随水体营养的变化与根长变化趋势不一致。植物各器官氮、磷含量均随水体营养变化保持相似的规律,且植物氮含量为叶茎根,植物磷含量为根茎、叶。氮磷积累方面,4种沉水植物的叶片氮元素积累的能力显著高于茎和根;低浓度下狐尾藻的氮积累量最大,苦草磷积累量最大,两者适合低浓度下种植收割去除水体环境中的氮、磷;中、高浓度下金鱼藻的氮磷积累量均为最大(中浓度下N 6 587.37 mg/m~2,P 744.63 mg/m~2;高浓度下N 6 096.63 mg/m~2,P 692.36 mg/m~2),其可作为较高营养浓度下种植、刈割转移水体氮磷的理想物种。     

洱海总有机碳的时空分布特征及其影响因素

为研究洱海水体总有机碳(TOC)的空间分布特征,逐月调查了2018年3月-2019年2月洱海水体11个点位总有机碳含量,探讨TOC与环境因子(水温(WT)、pH值、透明度(SD)、溶解氧(DO)、CODCr、CODMn、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、叶绿素a (Chl a)、藻类细胞密度D)之间的关系...     

洱海西部灌排沟渠水质特征及土地利用的影响

灌排沟渠径流是洱海氮、磷营养盐输入的主要来源。2020年秋季,研究选取洱海西部2个汇水区,分析了降雨条件下汇水区和沟渠子汇水区2个空间尺度下沟渠水质的变化特征,以及土地利用对沟渠水质的影响。结果表明：沟渠水质表现出显著的空间差异性,其中双隐汇水区东南部沟渠化学需氧量（COD）较高,为5.68~20.49 mg/L,北部沟渠总氮（TN）浓度较高,为1.04~1.44 mg/L,总磷（TP）浓度自东向西递减,氨氮（NH₃-N）浓度整体较低;万阳汇水区南部沟渠COD较高,为5.02~14.22 mg/L,TN浓度整体较低,环洱海和中部靠北沟渠TP和NH₃-N浓度整体偏高。冗余分析结果表明,村镇、农田是沟渠TP和NH₃-N的主要来源,秋季库塘未被利用的蓄水也可能对沟渠水质造成影响,林草地面积占比与沟渠水质呈负相关,但由于占比小和空间分布原因,对入海污染负荷的削减效用较小。洱海西部应加强灌溉用水循环利用,完善环湖截污工程,以减少灌排沟渠退水和农村生活污水对洱海水质的影响。

     

云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌的时空分布特征

利用PCR扩增和荧光原位杂交方法分析了云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)类群和数量的时空分布特征。结果表明,秋季沉积物中检测出四个SRB类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属、脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属和脱硫弧菌属-脱硫微菌属),而春季沉积物中只检测出三个类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属和脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属)。相比春季,秋季沉积物检测出来的SRB类群具有更大的分布范围,同时,检测出的SRB类群主要分布在沉积物上部;从数量上来看,秋季沉积物SRB数量高于春季沉积物。上述结果指示秋季沉积物环境条件更适于SRB群落。此外,相比洱海秋季,洱海春季沉积环境溶解氧含量较高,且温度较低,这可能导致脱硫弧菌属-脱硫微菌属在洱海春季沉积物中处于不可育状态,由于其活性低而无法检测。     

基于GIS的洱海农村生活污水及其TN产排强度空间分析及控制对策

农村生活污水是造成洱海富营养的重要污染源,对其进行定量定点分析是开展农村生活污水治理的前提.本文利用GIS软件,基于普查数据,综合源强估算法和清单分析法,从水文、地貌和行政区划3个角度,对洱海流域农村生活污水及其TN产排强度进行定量估算和空间分析.在此基础上,利用加权指数法和因子分析法对流域进行管理分区,并提出相应的控制对策.结果表明,2012年,洱海流域农村生活污水平均产、排强度分别为2572.03 t·km-2·a-1和1919.34 t·km-2·a-1,农村生活污水中TN平均产、排强度分别为1002.23 t·km-2·a-1和747.90t·km-2·a-1;各小流域农村生活污水和TN产生强度大小均为:苍山十八溪流域波罗江流域东部山溪流域西洱河流域北三江流域,各小流域两者排放强度大小均为:苍山十八溪流域波罗江流域西洱河流域东部山溪流域北三江流域,苍山十八溪流域和波罗江流域是主要源区;3类地貌区农村生活污水和TN产排强度大小依次为:湖滨缓冲区平坝区山区,湖滨缓冲区对农村生活污水及其TN产排贡献最大;17个乡镇农村生活污水及TN产生强度由大到小为:经济开发区大理镇银桥镇湾桥镇喜洲镇上关镇邓川镇右所镇挖色镇下关镇凤羽镇海东镇凤仪镇茈碧湖镇三营镇牛街乡双廊镇,各乡镇两者排放强度依次为:经济开发区湾桥镇银桥镇大理镇邓川镇喜洲镇右所镇挖色镇上关镇下关镇三营镇海东镇凤仪镇茈碧湖镇凤羽镇牛街乡双廊镇,经济开发区是产排强度最重的区域.综合上述3个方面的分析结果,结合区域的功能定位,对洱海流域农村生活污水提出了"二级控制区3种模式"的控制对策.     

洱海大气氮素湿沉降特征

通过对2020年位于洱海湖区周边4个站点大气降水的实地监测，定量揭示了大气湿沉降不同形态氮素（TN、DTN、AN、NN、NIT、PN）的浓度和时空分布规律，探讨了氮素沉降通量的变化特征及其主要影响因子，进而明确了大气氮湿沉降对湖区外源性氮素输入的贡献程度，评估了氮素湿沉降入湖负荷对湖区水环境的影响。结果表明：各监测点降水中氮素浓度年内总体呈先升后降再升的趋势，总氮浓度为0.18～8.73 mg/L，平均浓度为1.34±0.686 mg/L，氮素浓度呈现干季高湿季低的变化规律；氮素湿沉降通量月际变化大致呈M双峰型，沉降通量峰值出现在浓度最低但降雨量最大的8月，最小值出现在12月，沉降通量与降雨量呈极显著正相关，沉降通量AN/NN为1.97，农业生产活动的氮素排放是湿沉降的主要来源；2020年洱海湖面湿沉降总氮直接输入负荷量约为170.11 t，其中铵态氮86.86 t，硝态氮51.58 t，总氮直接入湖负荷约占流域农业面源排放量的6.18%。     

太湖底泥蓄积量估算及分布特征探讨

根据１９９７－１９９９年现场调查资料，分析了太湖污泥淤泥平面和垂直分布特征，估算了太湖各湖区及不同泥厚的底泥淤积面积和蓄积量。结果表明：全湖有６９．８３％面积为污染淤泥所覆盖，厚度最大达５ｍ以上，底泥总蓄积量为１２９．１５亿ｍ＾３，全湖平均底泥厚底为０．８２ｍ。     

水体水质理化性质与沉水植物生长的生物学特征相关性研究

为探讨沉水植物生长影响的水质理化性质,通过室外静态模拟实验,3种沉水植物在高中低3种不同污染浓度的底质中,室内分析测定了沉水植物生物学指标和水质指标,并进行水体水质理化性质与沉水植物生物量、株高、分枝数、叶绿素之间的相关关系研究,数据的典型相关分析结果表明:在低污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻和竹叶眼子菜的生长呈显著负相关;与金鱼藻的生长呈显著正相关。在中度污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻的生长呈显著正相关;与竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。在高污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻、竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。