巢湖东部沉积硅藻组合记录的水环境变化

对巢湖东部湖心31 cm深的沉积岩芯进行放射性核素定年和化石硅藻分析,根据硅藻属种组合的变化反演了近150 a来巢湖东部水环境变化历史. 结果表明,巢湖东部水环境变化经历了2个主要阶段:①1827—2000年以Aulacoseira granulata占优势,但1970年其含量(以数量所占比例计)出现一明显谷值(22.4%),同期附生和底栖类硅藻频繁出现,反映了水动力条件减弱后又增强的趋势;该阶段水生植被较为发育,水体维持中营养状态.②2000年至今,以A. granulata和耐营养属种(A. alpigena、Cyclostephanos dubius)为优势组合,附生和底栖类硅藻含量显著减少,表明生活污水的大量排放导致湖区急剧富营养化; Hill多样性指数在2000年后显著下降,表明在该阶段水生生态系统发生退化.      

富营养化驱动下西凉湖百年来生态系统演化轨迹

长江中下游浅水湖泊是区域社会可持续发展的重要自然资源,富营养化问题致使该地区湖泊发生草-藻转换,限制了湖泊生态系统服务的供给.湖泊环境问题是生态系统受外力长期胁迫的结果,湖泊生态治理与保护须充分了解系统的演化规律,但是相关认识受限于长期监测资料的缺失.为了厘清长江中下游地区典型草型湖泊生态系统演化轨迹,更有效管理受损湖泊,选择西凉湖为研究对象,利用沉积记录代用指标粒度、元素和硅藻等,在高分辨率放射性核素定年的基础上,分析了近150年来西凉湖生态系统的演变规律.结果表明,西凉湖在20世纪40年代之前水体清澈,营养水平较低,沉水植物相对较少;而20世纪40年代以后,人类活动逐渐增强导致湖泊营养水平升高,水生植被增多;硅藻群落结构逐渐由浮游硅藻组合向底栖和附生硅藻组合演替,同时沉积物营养不断增加,表明以流域土地利用方式改变、围垦和渔业养殖等为代表的人类活动深刻改变了湖泊生态系统结构.研究认为虽然湖泊营养在20世纪70代之后一直维持在较高水平,达到富营养化标准,但沉水植被的生长限制了湖泊藻类浓度,西凉湖并未藻类暴发.同时也发现外源营养的增加通过湖泊初级生产者深刻影响了湖泊的地球化学循环,造成了...     

淀山湖百年营养演化历史及营养物基准的建立

富营养湖泊生态系统的修复必须建立在历史营养演化过程、营养本底状况认识的基础之上.对上海市郊淀山湖不同湖区的4个沉积钻孔进行了210Pb/137Cs放射性年代、含水量、烧失量、沉积物总磷、总氮、总有机碳、沉积硅藻等古湖沼学分析,各指标均具有较好的一致性,反映了淀山湖相对稳定的沉积环境.过去百年来沉积硅藻群落发生了显著的变化,随着人类干扰的加强,硅藻由贫营养的属种如Cyclotella bodanica、C.ocelata、附生种Achnanthes minutissima、Cocconeis placentula varlineate、Cymbella sp.及底栖种Fragilaria piata、F.brevistrata、F.construens var venter等占优的组合过渡到近年来的以富营养的浮游类型属种Cyclotella meneghinena、Aulacoseria alpigena、C.atomus、Stephanodiscus hantzschi、Thalassiosira visurgis等为主的组合,揭示出明显的富营养化过程.利用区域硅藻-总磷转换函数结果,重建了淀山湖过去近100年来的湖水总磷变化的历史.已有的监测数据与硅藻重建的总磷值对比结果表明硅藻-总磷转换函数能较准确地描述水体总磷浓度的变化趋势,是一种有效的水体总磷重建手段.根据淀山湖多个沉积柱对比研究及重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出淀山湖治理的营养物基准水体总磷值为50～60μg.L-1,而沉积物中N、P浓度的基准值为500 mg.kg-1和550 mg.kg-1.     

惠州西湖水生态系统初步调查

惠州西湖属于城市浅水型湖泊，通过连续1个年度对惠州西湖5个子湖水环境、浮游植物、浮游动物和底栖动物及鱼类的调查分析，研究发现治理后的惠州西湖仍处于富营养化状态，水生生态系统结构简单，初级生产者只有藻类无水生植物，浮游动物、底栖动物种类少，鱼类单一，生态系统处于非健康状态。近年对西湖采取了开辟新水源、环湖生活污水截污、底泥疏浚等工程技术措施，治理措施的生态效果不明显，文章反思了治理措施的不足，认为应加强对城市浅水湖泊系统机理的研究，为湖泊的生态恢复提供理论和技术支持。     

抚仙湖硅藻群落的时空变化特征及其与水环境的关系

抚仙湖是我国重要的深水型淡水湖泊且水体水质总体处于I类水平,近年来在流域开发、全球变暖等影响下其生态环境功能呈现退化的趋势,需要对湖泊生物的群落组成、分布模式及其驱动因子进行系统评价.本研究于2015年选取抚仙湖的南、中、北湖区共3个采样点开展了表层水体硅藻群落和水环境特征的逐月分析.样品中共发现硅藻31个属、166个种且以浮游类型为主,其中云南特有硅藻种Cyclotella rhomboideo-elliptica基本消失.硅藻群落结构的逐月变化在3个采样点中均呈现明显的季节演替特征,其中1、2月优势种主要为Fragilaria crotonensis,3月优势种为Aulacoseira granulata,4月C.ocellata与F.crotonensis同为优势种,而在其余月硅藻群落结构较为单一且优势物种皆为C.ocellata(相对丰度占~80%).而空间尺度上,硅藻优势属种分布和群落结构具有较高的一致性.主成分分析显示,不同湖区的硅藻群落结构组成和水体环境在时间尺度上存在较大差异,而在空间尺度上差异较小;冗余分析和变差分解等分析结果进一步表明,影响群落结构时空变化的主要驱动因子是气象与物理因子(包括水温、风速和透明度),共解释了硅藻群落变率的27.6%,表明了该深水湖泊水体热力分层的厚度与持续时间是影响硅藻群落构建的重要过程.同时,湖泊营养水平与水体离子浓度也对硅藻群落结构产生了明显影响,分别解释了硅藻群落变率的21.2%和9.4%.因此,持续的区域变暖和流域开发明显影响了抚仙湖的生物群落构建与生态系统健康,对抚仙湖的生态保护不仅需要控制营养盐等流域污染物的输入,同时应该积极应对气候变化的长期影响.     

拉林河流域底栖硅藻群落结构特征及水生态健康评价

随着农业活动的发展,对水域生态系统评估成为受农业活动影响区域水环境管理的有效手段.以我国东北典型水稻种植区拉林河流域为研究区域,调查分析了全流域范围河流内23个样点的底栖硅藻群落结构和水环境理化特征,基于优势种和理化指标的冗余分析（RDA）揭示了底栖硅藻群落生态分布特征并对关键影响因子进行识别.在此基础上应用底栖硅藻生物完整性指数（D-IBI）对拉林河流域水生态系统健康状况进行评价,并分析了底栖硅藻在农业活动区和非农业活动区下的群落结构及不同土地利用类型下的D-IBI.研究结果表明,拉林河流域底栖硅藻群落结构具有明显的空间差异性;D-IBI评价结果显示,拉林河流域水体整体健康状况为一般,农业活动会影响河流生态健康状况.其中,拉林河上游为健康,中游区域为较好至一般,下游区域轻度污染至重度污染.D-IBI和多数环境因子及IBI核心指标有显著或极显著的相关关系,能较好地反映研究区域环境信息,并适用于受农业活动干扰的拉林河流域生态健康评价.     

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.     

三峡水库干流底栖硅藻群落组成及其与环境因子的关系

为了解三峡水库长江干流不同水文期底栖硅藻群落变化及其与环境因子的关系,分别于非蓄水期(2015年7～9月)和蓄水期(2015年12月～2016年3月)对干流32个样点进行底栖硅藻采集和分析.结果表明,蓄水期与非蓄水期在水温(WT)、水下光强(PAR)、p H、电导率(Spc)、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、浊度(Tur)、透明度(SD)、流速(v)和高锰酸盐指数具有显著性差异. 2个水情期共鉴定出底栖硅藻96种,隶属28属,非蓄水期鉴定出13种优势种,蓄水期鉴定出3种,且2个时期优势种在组成和分布上存在一定的差异,但α-中污染性、富营养化的种类变异直链藻(Melosira varians)为两个时期的绝对优势种.通过冗余分析(RDA)发现,非蓄水期显著影响长江干流底栖硅藻群落组成的环境因子是pH、流速和正磷酸盐,且上、下游样点存在明显分区;而蓄水期影响底栖硅藻群落的主要环境因子是水温、浊度、高锰酸盐指数和溶解氧,上、下游样点分区不明显.这些结果表明三峡库区蓄水对底栖硅藻群落组成具有重要影响,导致群落结构发生变化.     

洱海流域湖泊生态系统健康综合评价与比较

基于2009年5月对洱海及其流域内的海西海、茨碧湖和西湖3个小型湖泊的水环境和浮游生物的调查,采用生态系统健康指数(EHI)和营养状态指数(TSI)法对其生态系统健康状态进行定量综合评价.结果表明:洱海流域湖泊整体处于富营养状态,健康状态较差;各湖泊健康状态存在空间差异:海西海和茨碧湖生态系统健康状态为中等,西湖和洱海健康状态为较差;而洱海湖泊内健康状态同样存在空间差异,北部和中部深水区较其他区域健康状态好.2种评价方法比较表明:洱海流域湖泊属于营养盐和生物量基本上呈正相关的响应型生态系统,生态系统健康指数(EHI)适用于洱海流域的生态系统健康评价.此外,整理分析洱海浮游生物历史数据,同样采用EHI法评价得出近20年来洱海生态系统健康状态呈逐渐恶化趋势,尤其1997年健康状态最差.     

浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响及阈值

为全面了解浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响状况及进行底栖硅藻群落的保护,本研究对3个水生态区共287个采样点的营养盐因子(NH_4~+-N、TP)及底栖硅藻群落进行调查分析,并通过局部加权回归散点修匀法(locally weighted scatterplot smoothing,LOWESS)探究了底栖硅藻群落的NH_4~+-N、TP保护阈值.结果表明:(1)浑太河3个水生态区NH_4~+-N、TP浓度差异性显著并呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的趋势.(2)底栖硅藻特征指标[运动性硅藻百分比、敏感性硅藻百分比、具柄硅藻百分比、Pielou均匀度指数、特定污染敏感指数(specific polluosensitivity index,IPS)、硅藻生物指数(biological diatom index,IBD)、硅藻属指数(generic diatom index,IDG)]均在3个水生态区间存在差异,运动性硅藻百分比呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的变化,而其余6个生物参数的变化与之相反,表明水生态Ⅲ区底栖硅藻受到的干扰最大,水生态Ⅰ区最小.(3)经LOWESS拟合和独立样本T检验,发现3个水生态区底栖硅藻的NH_4~+-N、TP保护阈值不同,水生态Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的NH_4~+-N阈值分别为0.13、0.30、1.98 mg·L~(-1),TP阈值分别为0.04、0.06、0.20 mg·L~(-1).本研究可为浑太河3个水生态区底栖硅藻群落的保护和水生态区管理提供理论依据.     

太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系

利用1992年至2002年每月1次的监测资料,系统分析了太湖北部3个区域(河口、梅梁湾、湖心)浮游硅藻(Planktonic diatoms)生物量周年变化和空间分布情况.同时,水中磷酸盐(PO43--P)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和硅酸盐(SiO23--Si)含量等相关资料也被用于解释太湖浮游硅藻时空分布的原因.结果显示,直链硅藻(Aulacoseira sp.)是太湖浮游硅藻的优势种,其它常见种有小环藻(Cyclotella sp.)、针杆藻(Synedrasp.)等.硅藻总生物量占浮游藻类生物量百分比平均值约为20%.太湖浮游硅藻生物量在河口最大,梅梁湾其次,湖心最小,究其原因可能与河口的特殊生态环境(水流速度)有关,另外,河口丰富的营养盐,特别是磷酸盐和氨氮也是一个重要因素.温度可能是影响太湖浮游硅藻生物量季节变化的关键因素.Pearson相关分析证实,磷酸盐、氨氮和温度均与硅藻生物量显著相关(p<0.01),且蓝藻生物量百分比与硅藻生物量百分比呈显著负相关.研究结果说明,太湖浮游硅藻的生长分布受多种环境因子(磷酸盐、氨氮、温度)的影响限制,太湖浮游硅藻与蓝藻可能存在着竞争演替的趋势.     

南四湖浮游硅藻季节性演替及其与环境因子的相关性

为研究南水北调东线工程调水对南四湖硅藻藻密度、种群结构变化的影响,于2010年5月—2013年4月在南四湖进行逐月采样,应用NMDS(non-metric multi-dimensional scaling,非度量性多元标度)分析硅藻种群组成的相似性,并通过冗余分析和Pearson相关性分析研究了硅藻种群结构和环境因子间的相关性. 结果表明:①共检出硅藻23属69种,硅藻藻密度在14.3×104~663.2×104 L-1之间,呈明显的季节性变化,表现为冬春季大于夏秋季;②硅藻种群演替呈明显的季节性变化,冬春季主要以冷水种尖针杆藻(冬春季所占比例分别为15.3%、24.0%)为主,夏秋季则以暖水种扭曲小环藻(夏秋季所占比例分别为17.8%、19.1%)为主;③氮磷营养盐水平、pH和表层水温是影响南四湖硅藻种群变化的主要环境因子. 南四湖硅藻种群对于环境因子变化的反应较为灵敏,可作为南四湖水质的潜在指示工具进行长期研究.      

大理洱源西湖村水污染负荷分析及对策措施

通过对大理西湖国家湿地公园所在地洱源县西湖村的种植业、畜禽养殖业、村民生活方式和旅游业的污染现状进行调查和分析,探索西湖村的生产生活与西湖水体污染的关系,比较得出引起西湖富营养化的主要原因是畜禽养殖污染物的流失。针对西湖村水污染源的特点,提出修复和保护西湖环境的措施:改变畜禽养殖方式,解决厩肥随地堆放产生的污染;构建成本低和维护简单的村落污水收集管网和处理系统;建设湿地生态农业和湖滨带乔木-水塘-沟渠生态系统;加强旅游基础设施建设,合理开发旅游资源,以保护促进开发。     

青海湖硅藻组合及其季节变化——来自沉积物捕获器的初步研究

通过对青海湖捕获器中2010年7月至2011年10月份沉积物样品与青海湖湖岸7个地点表层样品的分析,获得青海湖现代硅藻组合及季节变化特征。捕获器沉积物样品中共鉴定出硅藻2纲32属56种,主要为咸水种与微咸水种。其中,优势种为Berkeleya rutilans、Cocconeis placentula var. euglypta、Cyclotella choctawhatcheeana和Nitzschia inconspicua,此四种占总数的82%以上。硅藻组合变化具显著的季节性差异,冬季主要以浮游种Cyclotella choctawhatcheeana占优势;非冰封期则以附生种Berkeleya rutilans、Nitzschia inconspicua与Cocconeis placentula var. euglypta占优势。青海湖湖水具有高碱度,硅藻的保存率不高,其保存率具有夏季高、冬季低的季节性变化,但这不是造成硅藻组合显著季节性变化的主要原因,其季节性变化主要取决于水生植物的生长与湖区冰情。     

太湖东部不同类型湖区疏浚后沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

为揭示太湖东部疏浚湖区沉积物中重金属分布特征及其潜在生态风险,于2012年在东太湖与胥口湾共设置5个点位采集沉积物样品,测试了底泥部分理化性质及重金属元素含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn),并运用潜在生态风险指数法综合评价了疏浚湖区沉积物的重金属污染现状和潜在风险程度.结果表明,太湖东部不同类型湖区间沉积物的营养盐及重金属含量分布存在差异,总体上胥口湾草型湖区的重金属含量相对东太湖养殖湖区较高,营养盐含量则相对较低;在垂直剖面上,沉积物营养盐和重金属均表现出表层富集的特征.太湖东部湖区各疏浚点位的营养盐和重金属含量均低于未疏浚点位,表明底泥生态疏浚能有效去除沉积物中的营养物质和重金属污染物,但疏浚效果随时间逐渐减弱.各重金属元素及营养盐之间均呈显著正相关关系,表明这些污染物具有较好的同源性.潜在生态风险指数RI的评价结果表明,各点位沉积物的重金属潜在危害程度依次为X1>D1>D3>X2>D2,其中未疏浚点位胥口湾X1的潜在生态风险高于东太湖D1,且X1、D1均属于中等生态风险,而疏浚点位D2、D3、X2属于轻微生态风险,底泥疏浚有效降低了沉积物中的重金属潜在生态风险.     

Effect of phosphorus fluctuation caused by river water dilution in eutrophic lake on competition between blue-green alga Microcystis aeruginosa and diatom Cyclotella sp.

Tega-numa (Lake Tega) is one of the eutrophic lakes in Japan. For the improvement of water quality in Lake Tega, the Northchiba Water Conveyance Channel was constructed in 2000, which transfer water from Tone River into the lake. After 2000, the dominant species of diatoms, mainly Cyclotella sp., have been replacing blue-green algae, mainly Microcystis aeruginosa in Lake Tega. This transition of dominant species would be due to the dilution, but the detail mechanism has not been understood yet. This study examined the relationship between phosphorus fluctuation caused by river water dilution to Lake Tega and dominance of algal species, M. aeruginosa or Cyclotella sp. based on the single-species and the mixed-species culture experiments. The single-species culture experiment showed that the half-saturation constant and uptake rate of phosphorus were one order lower and seven times higher for M. aeruginosa than those for Cyclotella sp. These findings implied that M. aeruginosa would possess a potential for the growth and survival over Cyclotella sp. in the phosphorus limited condition. The superiority of M. aeruginosa was reflected in the outcome of the mixed-species culture experiment, i.e., dominance of M. aeruginosa, even phosphorus concentration was lowered to 0.01 mg-P/L. Therefore, it could be concluded that the decrease in phosphorus concentration due to the river water dilution to Lake Tega would be interpreted as a minor factor for the transition of dominant species from M. aeruginosa to Cyclotella sp.     

白洋淀水体富营养化和沉积物污染时空变化特征

雄安新区成立以后,在白洋淀流域实施了一系列污染综合整治措施.为评估白洋淀污染状况并识别主要污染来源,本文在淀内采集了30个水体样品和29个沉积物样品,分析了水体中的COD、TP、TN、NH⁺₄-N和Chla这5项指标和沉积物中TN、TP和重金属(Cd、Zn、Cu、Pb、Ni、As和Cr),结合历史监测数据分析了白洋淀污染时空分布特征及其影响因子.结果表明, 2019年白洋淀淀内水体整体处于富营养化状态, 30个采样点中"轻度富营养化"点位8个,"中度富营养化"16个,"重度富营养化"6个,与1991～2017年相比,淀区北部地区多数点位的营养程度明显下降,污染整治措施基本上遏制了水体污染加重趋势.沉积物营养盐污染依然严重,TN含量在1 483.7～14 234.1 mg·kg^-1之间,平均值为5 054.9 mg·kg^-1,变异系数高达46.5%,TP含量在360.3～1 964.4 mg·kg^-1之间,平均值为925.4 mg·kg^-1,变异系数为25....     

洱海流域沿岸带石质基质上周丛藻类群落研究

2009年12月~2010年1月调查了云南洱海流域中洱海、西湖和茈碧湖沿岸带周丛藻类群落的物种组成、生物量、群落多样性以及水体理化因子,并运用典范对应分析(CCA)探讨了影响周丛藻类群落结构的主要环境因子.结果表明,洱海周丛藻类优势种属是刚毛藻属、等片藻属、暗丝藻,而西湖和茈碧湖均以硅藻为主.洱海的周丛藻类生物量大于西湖和茈碧湖,最高值出现在洱海白族小庙(EH31), Chl-a达到78.71mg/cm2.洱海的绿藻密度也高于西湖和茈碧湖.茈碧湖的周丛藻类多样性最高,Shannon-wiener指数均值为2.47;西湖次之,Shannon-wiener指数均值为2.34;而处于流域下游的洱海沿岸带周丛藻类的耐污种数目增加,多样性最低.CCA结果表明水体中的NH4+及TP浓度是影响洱海流域物种分布的主要环境因子.