鄱阳湖不同水域实测水位分析

鄱阳湖水域类型有碟形湖、围垦湖、河道等,这些水域具有独特水位变化规律,选取鄱阳湖碟形湖水域代表“沙湖”、围垦湖水域代表“珠湖”、河道水域代表“赣江吴城段”这3类水域,基于对2022年水位实测数据进行水位变化分析。结果表明:①碟形湖水位变化受河道水位影响,丰水期碟形湖与河道联通,枯水期则隔离;②围垦湖水位不受河道水位影响,且丰水期也不受鄱阳湖水位影响,水位由围垦湖降雨及闸口人为控制影响;③河道水域水位变化受上游来水影响且变幅较大。碟形湖、围垦湖和河道这3类水域的水位变化特征不同,应按水域分类开展鄱阳湖研究。

鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。

鄱阳湖不同区域沉积物细菌群落结构、功能变化及其与环境因子的关系

为了解鄱阳湖湖区内具有不同形态、功能的沉积物微生物群落的空间差异,采用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)和Biolog-Eco微平板法,对松门山(主湖区)、饶河(入湖口)、南矶山(碟形湖)和白沙洲(湖汊)样地表层沉积物进行细菌遗传多样性和微生物代谢功能多样性进行分析.结果表明:鄱阳湖具有不同形态、功能的样地间细菌群落结构及微生物功能多样性存在协同的空间异质性,显示饶河样地与其他样地之间差异显著(P<0.05).基于T-RFLP结果,饶河样地与其他样地细菌群落结构的差异主要来源于中等相对丰度(0.20%~2.00%)的TRFs片段.此外,饶河样地微生物代谢活性显著低于其他样地(P<0.05),主要是因为饶河样地微生物对多聚物类和碳水化合物类碳源的利用能力显著降低.基于微生物群落与环境因子的冗余分析(RDA)结果显示,营养物质(有机质、TOC、TN)和重金属(Zn)是影响细菌群落结构的主要因子,而水深、pH、速效氮[w(NH_4^+-N)、w(NO_3^--N)]、重金属[w(Zn)、w(Cu)、w(Cd)]是影响微生物代谢多样性的显著因子.研究显示,重金属(Zn)对鄱阳湖沉积物细菌群落结构及微生物功能多样性具有显著影响.研究结果可为探索大型淡水湖泊底栖微生物群落结构和功能的空间异质性以及探讨微生物群落结构与功能对环境因素的响应提供理论依据.

垂向归纳模型下鄱阳湖丰、枯水期初级生产力特征及与环境因子相关性分析

于2014年1月(枯水期)、7月(丰水期)对鄱阳湖湖水进行采集,测定相应的理化参数、叶绿素a浓度和光合有效辐射,结合初级生产力垂向归纳模型估算浮游植物初级生产力,分析湖区初级生产力特征及与环境因子的相关性.结果表明,鄱阳湖枯水期浮游植物初级生产力波动范围为83.50~355.43 mg C/(m^3·d),平均值为193.33 mg C/(m^3·d),初级生产力空间分布特征主要受水体类型的影响,枯水期初级生产力与氮、磷营养盐浓度呈负相关,其中与铵态氮浓度呈显著负相关,枯水期不会出现营养盐限制现象;丰水期浮游植物初级生产力波动范围为113.80~1134.06 mg C/(m^3·d),平均值为412.12 mg C/(m^3·d),初级生产力空间分布主要受河流注入的影响,丰水期浮游植物初级生产力与总磷及悬浮物浓度呈显著正相关,由于悬浮物对浮游植物生长的促进作用大于抑制作用,鄱阳湖丰水期会出现磷营养盐的限制;鄱阳湖整体平均流速约为0.28 m/s,易于浮游植物的生长,南鄱阳湖平均流速约为0.21 m/s,而北鄱阳湖平均流速约为0.35 m/s,所以南鄱阳湖比北鄱阳湖更容易发生水体富营养化并暴发水华.

鄱阳湖信江流域典型县域水资源承载力研究

在分析鄱阳湖水资源利用及社会经济结构特点的基础上,构建了基于层次分析法的水资源承载力评价指标体系,以信江流域典型县域为研究对象,计算了不同经济社会发展时期研究区域水资源承载力状况.结果表明:典型县域水资源系统与其他系统协调性增强,水资源需求量不断增长但未出现超载状况;不同产业结构背景下的区域,水资源承载力存在差异,其中,贵溪市由于经济结构不同,比万年县和东乡县的水资源承载能力更强,可承载的人口规模与经济规模增长空间更大.基于层次分析法的水资源承载力评价指标体系可以较好地反映经济结构调整下区域水资源与经济社会之间的协调关系.

鄱阳湖湿地土壤有机碳氮同位素特征及其环境意义

通过对2011年鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个湿地土壤样品中δ^(13)C及δ^(15)N的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流湿地土壤有机质和氮素来源、结果表明:鄱阳湖湖区湿地土壤中总有机碳(TOC)的含量在0.45%~1.58%之间,总氮(TN)含量变化范围为0.06%~0.17%;各入湖河流TOC含量为0.41%~1.18%,TN含量在0.05%~0.13%之间.鄱阳湖湖区湿地土壤有机质δ^(13)C及δ^(15)N变化范围分别为-28.35‰~18.58‰和3.27‰~6.84‰;各入湖河流湿地土壤δ^(13)C和δ^(15)N分别为-25.93‰^-22.66‰和2.97‰~5.41‰.有机质来源分析表明:除湖口处主要来源于C4植物外,鄱阳湖区及其入湖河流湿地土壤有机质的主要来源是C3植物.湖区湿地土壤氮素来源分析表明吴城处主要受农业化肥使用的影响,而其他采样点湿地土壤有机质氮素主要来源于生活污水;入湖河流湿地土壤氮素来源较复杂,生活污水、化肥及工业污水是其主要来源.

在鄱阳湖南矶山自然保护区建立鲤、鲫种质资源库的可行性探讨

南矾山自然保护区位于鄱阳湖主湖区南部，地处赣江北支、中支和南支汇入鄱阳湖开放水域冲积形成的三角洲前缘，总面积为33300hm^2。据调查．该保护区具有以下优势：（1）水质好，溶解氧为6．47～7．72mg／L，透明度为20～30cm；（2）水生生物丰富；（3）鱼类种类繁多，共6目14科58种；（4）鲤、鲫资源丰富，为优势种．其年产量约占水产品总产量的50％；（5）它们的染色体均为二倍体；（6）对鲤、鲫的同工酶和随机扩增多态DNA分析，显示它们均具有丰富的遗传多样性。因此，本文认为有必要在鄱阳湖建立我国首个野生鲤、鲫种质资源库．而南矶山自然保护区是理想的场所。

三峡水库调度下鄱阳湖水环境容量变化特征

[目的]研究三峡水库调度下鄱阳湖的水环境容量变化特征。[方法]以化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)为鄱阳湖污染物主要控制性指标,采用有机物和营养物质水环境数学模型,分析三峡水库调度下鄱阳湖的水环境容量变化特征。[结果]三峡工程运行后,水库增泄流量时,鄱阳湖在汛期高水位的持续时间延长;而水库蓄水减泄时,湖内退水加快,水位下降明显,因此三峡工程对鄱阳湖水文情势影响显著。2009年三峡水库蓄水时,鄱阳湖10月份的COD、TN、TP水环境容量较运行前分别下降了14.0%、15.4%、15.4%;而水库防洪泄水时,鄱阳湖8月份的COD、TN、TP水环境容量较运行前分别增加了3.64%、4.88%、4.88%。[结论]该研究为湖泊水体污染控制和水环境管理提供了科学依据。

鄱阳湖三江口柱状沉积物有机氮同位素特征及其环境指示意义

通过对鄱阳湖三江口处柱状沉积物中δ15N、C/N比值、TOC和TN等含量的测定,分析了其有机质及氮素的来源.结果表明：赣江、抚河、信江及鄱阳湖处柱状沉积物δ15N值变化范围分别为2.44‰~4.55‰、4.03‰~5.84‰、3.79‰~4.81‰及3.42‰~8.13‰.赣江南支其沉积有机质主要来源于土壤有机质;抚河整个柱状沉积物以自生有机物源为主;信江西支在12cm以下其沉积有机质主要受藻类及土壤有机质两种物源的影响,而12cm以上受外源影响比较小;鄱阳湖梅溪嘴表层2cm处沉积有机质来源以藻类为主,而中间6~3cm处主要来源于土壤有机质,7cm以下主要来源于藻类及土壤有机质.赣江南支、信江西支及鄱阳湖梅溪嘴沉积物氮素均主要来源人工合成肥料和土壤流失氮,而抚河主要来源于土壤流失氮.

鄱阳湖周边几种养殖水体的富营化现状及对水环境影响

采用综合指数法对鄱阳湖水产养殖水体营养状态进行了综合评价。通过评价得出:鄱阳湖区的水产养殖水体已经产生了富营养化,蚌类养殖水体属于极富营养;蟹类养殖水体属于中富营养;鱼类养殖水体属于中营养。鄱阳湖水产养殖产生的养殖废水占其总污染量的比例较大,其对这类清水型湖泊水质的影响较大,对其富营养化的贡献率较高。建议清水型湖泊养殖的周边政府应控制蚌类的养殖规模,将蚌类养殖废水纳入废水处理的范围;蟹类养殖厂应对养殖水域的底泥进行处理,以免养殖废水对这类较清洁湖泊产生严重的污染。

鄱阳湖区土地利用动态变化分析

对鄱阳湖区1985年、1995年、2000年和2006年4个不同时期土地利用的时空动态特征进行了定量分析。通过数学建模,利用土地利用变化率、面积变化速率和土地利用动态度模型对土地利用的空间分布特征及动态变化进行了分析。研究结果表明:该地区主要的城乡、工矿、居民用地面积增长迅速;水域和耕地较不稳定,双向转换较为频繁。

鄱阳湖水环境地理信息系统的设计与开发

以鄱阳湖水环境为例,利用G IS技术设计与开发了鄱阳湖水环境信息系统,阐述了系统的总体设计及系统所实现的功能。系统的建立可以对已有水环境相关资料进行动态管理,实现水资源信息的基本管理及水质的可视化分析,为鄱阳湖水资源合理开发和利用提供辅助决策支持,对保护鄱阳湖湖区环境具有重要的意义。

基于GIS的鄱阳湖水环境信息系统研究

以鄱阳湖水环境为例,利用GIS技术设计与开发了鄱阳湖水环境信息系统,阐述了系统的总体设计及系统所实现的功能。系统的建立可以方便的对已有水环境相关资料进行动态管理,实现水资源信息的基本管理及水质的可视化分析,为鄱阳湖水资源合理开发利用提供辅助决策支持,对保护鄱阳湖湖区环境具有重要的意义。

主要金属矿产开采对鄱阳湖流域水环境的影响

金属矿山开采对周边环境造成污染,各种污染物中所含的重金属通过地表径流汇入河流,引起流域水环境的污染。从鄱阳湖流域主要矿产的构成与分布特征、主要矿产开采对鄱阳湖流域水环境的影响与风险评价等方面,进行了系统归纳,并提出了防止金属矿开采对水环境影响的主要措施。

鄱阳湖洲滩湿地植物演替对土壤微生物量的影响

湿地植物演替对土壤微生物量具有显著影响,但不同土壤理化环境下的植物演替对湿地土壤微生物量影响的具体差异还不清楚。以鄱阳湖土壤理化性质不同的4个碟形子湖(包括相对肥沃的东湖和白沙湖以及相对贫瘠的蚌湖和大湖池)为研究对象,运用空间代替时间的方法,在泥滩带、湿生植被带(苔草)和挺水植被带(南荻或芦苇)采集0~10 cm表层土壤,分析不同土壤理化性质条件下植物群落演替对土壤微生物量的影响。采用土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵(qMB)指示土壤微生物量。蚌湖、大湖池、东湖和白沙湖洲滩湿地表层土壤MBC的平均值分别为1077.27、888.29、942.45和1162.46 mg/kg,土壤qMB的平均值分别为6.07%、6.17%、3.60%和3.79%。在泥滩—苔草—南荻植物演替洲滩,土壤MBC先增加后减少;但是在泥滩—苔草—芦苇植物演替洲滩,土壤MBC持续增加。植物演替没有显著改变土壤qMB。尽管植物的生长会增加所有洲滩湿地的土壤MBC,但增加的幅度在相对贫瘠的蚌湖和大湖池明显强于相对肥沃的东湖和白沙湖。蚌湖和大湖池的土壤qMB也显著高于东湖和白沙湖。在植被演替梯度上,洲滩湿地土壤MBC和qMB普遍受到土壤碳、氮、磷含量和pH的影响,但是不同洲滩湿地影响微生物量的关键元素并不相同。这些结果证明植物演替对湿地土壤微生物量的影响不仅与植物物种有关,还受土壤理化环境的影响。本研究将为认识湿地土壤微生物量的变化机制和科学管理长江中下游湖泊湿地提供依据。

基于环境DNA宏条形码的鄱阳湖真核浮游植物多样性研究

探索鄱阳湖真核浮游植物多样性,可为环境DNA监测水生态系统的应用及标准化提供基础资料。于2019年4月在鄱阳湖北部通江水道湖区、中部鄱阳湖湖区和南部人工养殖湖泊区共设18个采样点,采集鄱阳湖环境水样,针对真核浮游植物18S rDNA基因的V9区域进行PCR扩增,高通量测序并结合生物信息学技术分析鄱阳湖浮游植物的群落组成。结果表明,基于环境DNA宏条形码技术鉴定到浮游植物10门24纲54目101科166属,其中绿藻门和硅藻门种类较为丰富。中部区域的浮游植物群落多样性和均匀度较高,且鄱阳湖浮游植物整体丰富度较高。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,中部与北部区域(P=0.004)、南部与北部区域(P=0.011)之间群落结构差异显著。冗余分析表明,叶绿素a、pH、流速对各区域的浮游植物群落影响较显著。环境DNA宏条形码作为一种新兴的生物多样性监测手段,可快速检测鄱阳湖浮游植物生物多样性及其空间分布,为鄱阳湖生物多样性监测以及生态系统健康评估提供新的技术手段。

鄱阳湖西南边缘农田土壤重金属污染特征及环境现状

采集鄱阳湖西南边缘地带农田土壤,分析重金属Pb,Zn,As,Cr和Cu含量,探讨鄱阳湖边缘农田土壤重金属间的关系,评价其环境质量现状.重金属间相关性分析表明,鄱阳湖边缘农田土壤重金属具有不同的源属性,Pb和Zn相关系数为0.960,具有良好的相关性,以异地源为主,由流域内赣江水系携带进入土壤;而As,Cu和Cr之间相关性系数分别为0.690、0.640和0.850,具有相关性,以原地源为主,由当地农业活动进入土壤.单因子指数显示,研究区重金属元素Pb,Zn,As,Cr和Cu质量含量超背景值比例分别为25%、50%、25%、17%、58%,显示明显的人类活动影响.Cu,Zn和As的内梅罗综合指数分别为1.52、1.09和1.08,属轻度污染,Pb和Cr为0.76和0.85,达到警戒水平,研究区内梅罗综合指数为1.31,显示轻度污染,综合潜在生态风险指数RI值为21.25,为轻微危害等级.

鄱阳湖白鹤越冬期不同阶段食物组成

鄱阳湖是IUCN极危鸟类白鹤(Leucogeranus leucogeranus)极为重要的越冬地。以前白鹤在鄱阳湖主要以沉水植物苦草(Vallisneria spp.)冬芽为食。课题组前期研究表明,近年来鄱阳湖苦草冬芽锐减导致白鹤的食物组成发生了变化,稻谷(Oryza sativa)、莲藕(Nelumbo nucifera)、蓼子草(Persicaria criopolitana)等已成为白鹤的主要食物。由于鄱阳湖食物资源丰富度存在较大的年内波动,白鹤的食物组成也可能随之变化,目前对于白鹤的食物组成随越冬期的变化情况尚不清楚。为此,基于2020/2021和2021/2022年越冬季采集的45份白鹤粪便样品,采用DNA宏条形码方法,对越冬期不同阶段白鹤的食物组成进行了分析,并对白鹤的生境利用情况进行了调查。结果表明,越冬期不同阶段白鹤的食物组成存在较大差异,在越冬前期(10月—11月),白鹤主要以莲藕((47.93±45.15)%SD)和蓼属(Persicaria;(47.63±43.43)%)为食;在越冬中期(12月—翌年1月),白鹤主要以蓼属((49.22±33.83)%)、莲藕((26.20±32.58)%)和水稻((19.08±35.18)%)为食;在越冬后期(翌年2月—3月),白鹤主要以蓼子草((23.94±16.75)%)、水稻((20.82±17.09)%)、莲藕((19.08±37.42)%)和禾本科((13.07±15.18)%)为食。NMDS和ANOSIM分析结果表明越冬期不同阶段的食物组成存在显著差异。白鹤的食性生态位宽度在越冬后期最宽(4.72±0.78),在越冬前期最窄(1.18±0.04)。白鹤食物组成的变化与生境利用的变化趋势基本一致。白鹤在越冬前期主要利用藕塘,在越冬中期主要利用稻田和藕塘,在越冬后期对自然湿地的利用程度增加。越冬期不同阶段食物资源丰富度的变化可能导致了白鹤食物组成的变化。本研究有助于深入解析白鹤的食物组成及其影响因素,为白鹤保护政策的制定提供科学依据。

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳分解速率及温度敏感性

土壤有机碳分解的温度敏感性(Q_(10))是预测生态系统碳循环对全球气候变化的关键参数。全球湿地水文节律正在迅速变化,然而淹水差异对湿地土壤Q_(10)的影响还较少受到关注。在淹水差异梯度上,土壤有机碳质量对Q_(10)的调控机制也未明确。以鄱阳湖的东湖洲滩湿地为研究对象,在淹水时长差异诱导形成的3个植被群落样带(泥滩带、苔草带和芦苇带)各采集深度为0~10、10~20和20~30 cm的土壤,在实验室内测定不同温度(10、15、20、25、30℃)下各植被带3个深度土壤有机碳的分解速率,运用指数方程拟合Q_(10),探讨淹水时长梯度上土壤有机碳分解速率和Q_(10)的变化规律。运用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)测定土壤有机物的官能团结构,结合土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物碳等有机碳组分含量,明确土壤有机碳质量对Q10的影响机制。结果表明,在10、15、20、25、30℃的温度下,土壤有机碳分解速率的平均值分别为19.19、31.00、51.67、77.28和109.32μg/(d·g)。各个植被带的土壤有机碳分解速率均随着土壤深度的增加而显著降低。然而,在3条植被带之间,只有0~10 cm的土壤有机碳分解速率存在显著差异(P=0.030),表现为芦苇带>苔草带>泥滩带。土壤Q_(10)的平均值为2.48,没有受到植被带和土壤深度的显著影响。FTIR数据显示,随着土壤深度和淹水时长的增加,洲滩湿地易分解的脂肪类有机物比例逐渐下降,但难分解的芳香类有机物比例逐渐升高。相关分析和结构方程模型结果表明,土壤有机碳分解速率的主要影响因素为含水量、微生物碳含量、pH和营养盐含量等。土壤有机物官能团结构、pH和总氮等因素对土壤Q_(10)有显著影响。表层土壤Q_(10)与脂肪类有机物含量呈正相关,与芳香类有机物含量呈负相关。

鄱阳湖-珠湖浮游植物群落结构时空变化特征与环境因子的关系

珠湖是鄱阳湖唯一具有重要饮用水水源供水功能的大型子湖和国家水质良好湖泊,但长期以来对其浮游植物群落结构及其时空变化情况缺乏了解。为研究浮游植物在珠湖的空间分布特征及其与环境因子的关系,2018年1月、7月、12月在珠湖设置13个采样点开展浮游植物调查。三期调查共鉴定浮游植物79种,隶属于7门58属,绿藻门和蓝藻门种类最丰富,浮游植物平均生物量为4.80 mg·L^(-1),平均细胞丰度为2.56×106个·L^(-1)。珠湖藻类在空间上分布存在差异,在7月、1月内珠湖团林—四十里街湖区蓝藻较其他湖区优势明显,在12月团林—四十里街湖区隐藻的优势度明显高于其他湖区,双港湖区及县水源地湖区的硅藻较其他湖区优势明显。珠湖水质生物学评价结果表明,珠湖目前处于中污型向重型过渡的状态。RDA分析显示,TDN、TN、CODMn、TP、WT等环境因子解释了物种与环境之间关系的93.96%,TDN是影响藻类生物量的主要环境因子。