鄱阳湖冬季水位变化特征及其淹没影响分析

非汛期洪水对湖泊湿地植被结构、生态系统稳定性、栖息环境质量等具有重要的潜在影响。为探究鄱阳湖非汛期洪水规律,基于星子站1953—2013年冬季(12月至次年2月)水位数据,从涨水幅度、涨水持续天数、日均涨水速率等角度分析了近60 a冬季洪水特征,结合MODIS遥感影像探讨了鄱阳湖冬季典型洪水事件的淹没规律。结果发现：2003年后鄱阳湖冬季水位相对2003年前偏低,呈下降趋势;鄱阳湖共发生冬季洪水事件208次,冬季洪水最大涨水幅度6.69 m,涨水持续天数最长达31 d;大部分冬季洪水事件涨水幅度小于2 m、涨水持续天数小于20 d、日均涨水速率低于20 cm/d;短历时慢速洪水、中速洪水为鄱阳湖冬季洪水事件的主要类型;在冬季涨水时期,与鄱阳湖南部湖区相比,鄱阳湖北部、中部受影响较大,淹没范围明显增加。研究表明：鄱阳湖非汛期洪水主要以短历时、缓慢涨水为主,冬季涨水对湖泊中北部低位滩地淹没影响较明显。鄱阳湖冬季水位下降是多因素结果,其中,在2004—2013年人类采砂活动导致的湖盆变化的影响显著,研究结果可为鄱阳湖湿地保护和水资源管理提供参考。     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

高潜水位采煤沉陷区微塑料赋存特征及风险评估

为探明高潜水位采煤沉陷区微塑料污染赋存特征及其环境风险,选取安徽省淮南市春申湖、舜耕湿地公园两个典型采煤沉陷区为研究区域,采集了表层水体,底泥及周边农田土壤样品,采用体视显微镜、扫描电镜、红外光谱对微塑料尺寸、形状、颜色及丰度等赋存特征进行表征.结果表明:采集的样本中多为纤维微塑料和薄膜微塑料,类型主要以聚乙烯,聚丙烯为主,颜色以黄色和透明为主,粒径大多小于500μm.采煤沉陷区的地表水丰度范围为0.77～7.1pcs/L,沉积物微塑料的丰度范围为540～2800pcs/kg,周边农田土壤微塑料的丰度范围为380～2380pcs/kg.采用污染负荷指数(PLI)模型进行评估,地表水和农田土壤的风险评估都为于Ⅰ级,属于轻微污染,而沉积物中的微塑料风险评估为Ⅱ级,属于中度污染.     

论湖滨带的结构与生态功能

湖滨带作为陆地和湖泊之间的过渡带,是健康湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分,属于生态交错带的一种. 明晰湖滨带的结构与生态功能对湖滨带及湖泊的水环境改善与生态修复十分重要. 随着水环境因子的梯度变化,湖滨带的空间结构在横向、纵向和轴向分布上都表现出明显的圈层结构特点. 横向结构由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成;纵向结构由空气、水体、底泥构成;轴向结构则是不同岸段湖滨带的景观变化和层次结构,体现整个湖滨带的全貌和湖滨带类型的组合. 湖滨带的时间结构体现在湖滨带生物及其生境条件随着时间推移的演化规律上,并在“时-空结构”中和人的积极存在紧密联系在一起. 影响时间结构的因素包括生物节律、气候因子、水动力等. 湖滨带在生态环境方面的功能可归纳为6项:污染物截留与净化、捕集和抑制藻类、提高湖滨带的生物多样性、提供野生动植物栖息地、控制沉积和侵蚀、调蓄洪水.      

四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及其源解析

为研究玛珥湖四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及来源,采集四海龙湾表层沉积物样品,并对其中的有机质进行了分析. 结果表明,四海龙湾表层沉积物中w(TOC)(TOC为总有机碳)为6.7%、w(TN)为0.6%、δ13C_org(TOC同位素丰度)为-28.0‰、δ15N_total(TN同位素丰度)为2.2‰. 可溶性有机质主要包括脂肪烃、脂肪醇、脂肪酸和GDGTs(甘油二烷基甘油四醚脂)等,其中脂肪酸是可溶性有机质的主要组分,约占可溶性有机质总量的68.8%,主要来源于内源性的藻类和厌氧菌; 脂肪烃主要来源于陆源的C3木本植物;结合态脂肪醇具有明显的内源来源特征,而游离态脂肪醇却呈现陆源来源特征. 四海龙湾沉积物中含有丰富的GDGTs,主要来源于陆源土壤,包括支链类GDGTs和类异戊二烯类GDGTs,其中类异戊二烯类GDGTs以GDGTⅣ和GDGTⅤ为主,但其在四海龙湾沉积物中的含量相对较小. 研究显示,四海龙湾流域陆源是沉积物中可溶性有机质的主要来源,陆源有机质的大量流入改变了四海龙湾的营养水平;不同种类可溶性有机质表现出不同的来源特征,这主要是由于微生物对不同种类有机质降解速率的不同所致,并且导致降解所产生的二次有机质数量也不同.      

基于秩相关随机变量模拟的水库防洪风险估计

采用基于Spearman秩相关随机变量模拟方法,将拉丁抽样法产生的独立洪峰洪量序列转换成满足特定相关结构的洪峰洪量序列,利用模拟的洪峰和时段洪量放大修匀典型过程线生成入库洪水过程,实现了入库洪水过程随机模拟。采用Monte Carlo法估计防洪风险,构建了水库防洪风险估计模型。潘家口水库汛限水位调整防洪风险估计应用结果表明:主汛期汛限水位上限值控制在218.00 m,所建立的入库洪水过程模拟方法简便有效,非常适合于复杂洪水过程模拟,构建的防洪风险分析模型计算结果客观合理,在洪水资源安全利用系统风险分析中具有推广应用价值。     

高州水库水位上升期坝前深水区浮游植物群落的响应特征

我国南亚热带地区从5月初开始进入汛期,充沛的降雨导致入库和出库流量发生较大变化,水位升高,从而显著地改变水库的水文和水动力状态,进而影响水库水质和浮游植物群的结构.以位于广东西部(粤西)的大型水库——高州水库为对象,于2012年5-10月对水库供水区进行逐月分层采样,分析水库水位上升时期浮游植物在垂直方向的群落结构特征及其动态变化.结果显示,6-7月份为水位主要的上升期,一个月内水位上升4 m,经历了从低水位到高水位的快速转换,7月份之后水位趋于平稳.快速的水位上升改变了水体的温度结构和分层,导致混合层变浅且湖下层深度增加,进而改变光和营养盐可获得性及水体垂直pH值分布.水位上升前和上升后水体pH值、透明度、营养盐(氮、磷)浓度有显著差异(P0.05).浮游植物生物量主要由硅藻和绿藻门的种类所贡献,优势种由硅藻的种类向绿藻的种类演替:由梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、模糊直链藻(Melosira ambigua)转变为亮绿转板藻(Mougeotia laetevirens Wittrock),再到钝角角星鼓藻(Staurastrum retusum),pH值、溶解态磷和光的可获得性是影响浮游植物群落结构的主要因子.水位上升前、上升期间、稳定后的优势功能群分别为B、T和NA功能群,水体混合及其导致的光可获得性的改变是浮游植物功能类群发生改变的主要原因.研究表明,浮游植物群落对大幅的水位上升有明显的响应,因生境的改变出现明显的群落演替,而对小幅(1 m)的水位波动响应不明显.     

湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

洪湖历史时期人类活动的湖泊沉积环境响应

以洪湖北部和南部两个短柱钻孔(HN和HS)研究湖泊沉积,采用137Cs定年,沉积速率为0.155 cm/a。沉积物的总有机碳、总氮、磷以及元素和磁化率等指标分析表明：1840年前洪湖地区人类活动较弱,在湖泊沉积物中基本没有早期的人类活动信号的记录;1840年以后由于人口大量增加,人类活动增强,湖泊的营养水平有所增加,尤其是1950年以来沉积物中营养元素急剧增加;近50年来的湖泊营养程度的加重主要与流域内大量营养物质进入湖泊,以及大面积的围垦造成湖泊面积减小、自我调节能力降低有关。洪湖两孔的对比研究表明,不同区域之间存在着差异,可能与洪湖湖流作用及人类活动的影响差异有关。     

基于RS/GIS的四湖地区湖泊水域百年变迁研究

四湖地区是长江中游江汉平原的重要湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体。由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚。在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊面积信息,对四湖地区近百年湖泊水域变化进行了研究。结果显示,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代初期到70年代初期迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓。这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出。针对湖泊水域日益减少的现状,应加强对湖泊资源的保护力度,并在此基础上进行合理开发和利用。