全球变暖对青藏高原不同补给类型湖泊生产力的影响

研究以青藏高原阿翁错和托素湖湖泊沉积物为研究对象,通过多指标(总有机碳含量、有机碳同位素和有机碳埋藏速率等)综合分析,重建不同补给类型湖泊的生产力变化及碳循环过程。结果显示:全球变暖对不同类型湖泊的生产力的影响存在显著差异。在以降水和冰川融水为主要补给源的阿翁错,全球变暖造成冰川融水补给增加。当指示冰川融水补给量变化的δ^(18)O_(carb)值逐渐偏负时,湖泊沉积物TOC含量逐渐升高;指示冰川融水输入造成湖泊面积持续扩张,营养物质增加,湖泊生产力提高;当湖泊面积扩张较快,即冰川融水在短时间内快速输入时,TOC含量下降,可能是由于当冰川融水输入过多,造成湖水温度下降过快时,底栖藻类生产力下降,进而湖泊固碳能力下降。对于受人类活动影响的托素湖,全球变暖对湖泊水文过程及生产力的影响较小,δ^(18)O_(carb)值变化主要受控于农业灌溉活动引起的湖泊补给水量的变化。当δ^(18)O_(carb)值升高时,TOC含量增加;推测是由于农业灌溉耗水量增加导致湖泊补给水量减少,湖泊水位下降,湖泊底部接收到更多光照,湖泊生产力上升,固碳能力随之上升。

不同环境下湖泊矿物和湖水性质对碳埋藏的制约——以西藏郭扎错为例

湖泊沉积物不仅记录了湖泊演化的过程,还蕴含了丰富的碳储量。本文以青藏高原西部郭扎错407 cm长的湖芯为例,探讨了8.7 ka BP以来该湖由淡水湖演变到咸水湖的过程中,有机碳和无机碳沉积通量与储量的变化及影响因素。郭扎错无机碳沉积通量范围为4.6~35.1 g·m^(-2)·a^(-1),平均值为17 g·m^(-2)·a^(-1),无机碳储量范围为2.5×10^(6)~19.1×10^(6) t/a,平均值为9.2×10^(6) t/a,无机碳总储量约为18.5×10^(9) t。有机碳沉积通量范围为1.6~7.3 g·m^(-2)·a^(-1),平均值为4.0 g·m^(-2)·a^(-1),有机碳储量范围为1.5×10^(6)~3.3×10^(6) t/a,平均值为2.2×10^(6) t/a,有机碳总储量约为1.63×10^(9) t。8.7 ka BP以来,三个不同环境演化阶段(8.7~4.0 ka BP,4.0~1.5 ka BP,以及1.5 ka BP至今)中,4.0~1.5 ka BP气候寒冷干旱,湖泊为淡水湖,但无机碳和有机碳的沉积通量和储量都表现为低值。根据碳沉积通量和储量的变化特征发现,无机碳的沉积与碳酸盐矿物成因有关,而有机碳沉积则与黏土矿物的成因有关,二者都与环境、湖水性质变化有关,其中温度对无机碳沉积通量和储量的影响大于盐度的影响,而温度对有机碳沉积通量和储量的影响小于盐度的影响。

基于SWOT卫星模拟数据的青藏高原湖泊水位与面积测量精度评估

青藏高原作为“亚洲水塔”,密集分布着众多高山湖泊,其湖泊数量与面积约占我国湖泊的一半。青藏高原湖泊作为气候与环境的“指示剂”,在时间序列上监测这些湖泊的水位与水量变化至关重要。2022年12月发射的地表水与海洋地形(SWOT)卫星将以前所未有的高时间分辨率和面状测高模式监测近乎全球的地表水动态。在数据正式向科学界公开前,有必要对SWOT卫星的性能及测量精度进行评估。本文使用SWOT卫星模拟观测生成器,实现了青藏高原部分湖泊水位与面积的模拟观测,并结合水位计数据,对SWOT卫星在时间失真、测高误差和面积误差方面的测量精度评估。结果表明,不同数据采集间隔的时间失真平均百分比误差小于4.1%,测高误差平均小于3 cm,面积误差小于湖泊面积的7%。该研究的开展为SWOT卫星在青藏高原湖泊上的应用奠定了基础,将更好地理解未来湖泊变化对气候变化的响应。

南水北调东线沿线湖泊生态环境面临的挑战与保护对策

南水北调东线工程横跨长江、淮河、黄河和海河四大流域,通过京杭大运河和输水渠道自南向北连通了高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖和北大港水库等湖泊和水库,向黄淮海平原东部、胶东地区以及津冀地区提供生产生活生态用水。沿线调蓄湖泊是南水北调东线工程的关键节点和调蓄池,是改善输水水质的净化器和重要“绿肾”,对保障输供水安全至关重要。近年来,在生态文明建设和打好碧水保卫战的大背景下,南水北调东线沿线调蓄湖泊治理保护取得明显成效,水环境质量总体上呈改善趋势,但在快速气候变化和高强度人类活动的双重影响下,沿线湖泊流域水污染防控、水环境治理和水生态保护修复仍面临严峻挑战。本文从水量调蓄与水质净化、饮用水安全保障、农业灌溉与粮食安全、生物多样性保护、航运与大运河水文化等方面系统阐述了南水北调东线沿线湖泊的主要生态服务功能,深入剖析了水质超标风险、湖泊富营养化、藻类水华暴发以及草型生态系统退化等生态环境问题,提出了水环境质量持续改善以及水生态系统完整性、稳定性和持续性稳步提升的保护策略,助力南水北调东线水安全保障国家战略。

控制性供水湖泊旱限水位确定方法——以洱海为例

旱限水位作为干旱预警以及工程抗预案的重要指标和依据,对科学指导湖泊开展抗旱调度具有重要的作用。本文针对控制性供水湖泊的特征,在充分考虑湖泊自身生态健康稳定的同时,结合湖泊兴利调节逆序递推计算,提出了一种控制性供水湖泊旱限水位计算方法,以洱海为例,验证了该方法的合理性。结果表明:通过设定旱限水位,在考虑湖泊最小生态需求的基础上,通过在干旱前期预留水量,可有效缓解干旱年份的湖泊周边地区的严重缺水情况;在设置旱限水位后,连旱最不利年份下洱海环湖供水缺水量减少1023万m^(3),引洱入宾农业灌溉用水减少1016万m^(3),环湖城市供水、引洱入宾灌溉严重缺水月数分别减少11、10个,低于最低生态水位月数减少15个。本研究为水旱灾害防御部门制定湖泊旱限水位、指导湖泊开展抗旱调度提供了一套通用算法,能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑。

云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物物种组成与分布特征

湖滨带植物多样性是湖滨带生态系统维持稳定的关键,入侵植物的出现破坏湖滨带生态平衡,对湖滨带生态安全造成威胁。为揭示云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物组成与分布特征,基于文献报道及野外踏查,整理得到云南九大高原湖泊湖滨带外来入侵植物名录,并对其种类组成、原产地、生活型、分布特征、区系类型、繁殖特征进行了分析。结果显示,云南九大高原湖泊湖滨带有外来入侵植物64种,隶属于23科52属。从种类组成上看,外来入侵植物多为菊科(Asteraceae)和苋科(Amaranthaceae);从分布特征上看,滇池湖滨带入侵植物分布最多,泸沽湖湖滨带入侵植物分布最少;从原产地上看,超过50%的入侵植物来自美洲;从生活型上看,外来入侵植物几乎均为草本植物,且以一年生草本植物居多;从物种分布上看,白车轴草Trifolium repens、凤眼莲Eichhornia crassipes、土荆芥Dysphania ambrosioides、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides分布最广;从区系类型上看,九大高原湖泊湖滨带外来入侵植物科和属的区系类型均具有明显的广布与泛热带分布特征;从繁殖特征上看,外来入侵植物花期集中于7-10月,果实类型多为被毛瘦果。研究表明,云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物较为多样,与同区域数据比对后发现九大高原湖泊湖滨带入侵植物种数有所增加。不同湖滨带入侵植物种数的差异可能与海拔、温度和周边人口数量有关,较高的海拔,较低的年均温以及较少的周边人口数量都有利于减少湖滨带入侵植物种数。研究结果将为高原湖泊湖滨带生态系统风险评估和防控部署提供理论基础。

鱼粪化石特征对晚三叠世湖泊生态系统的启示——以鄂尔多斯盆地南部长7段为例

粪化石是一类重要的遗迹化石,其内含物常保存被捕食生物的残余及一些微生物、软组织甚至古DNA信息,对解读地质历史时期的湖泊生态信息有重要意义。鄂尔多斯盆地南部铜川地区三叠系延长组长7段下部页岩的鱼粪石,其为略扁平的纺锤形化石,尖而薄,表面有明显的螺旋纹。观察粪化石的内含物情况,发现其主要由未完全消化的动植物残体组成,包括鱼鳞、骨骼碎片,以及以含磷白云岩为生长基的大量矿物聚集体。鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,大部分保存完好,属于典型的原地埋葬。该鱼粪的生物源为一种大型的、鱼肠内具有较多螺旋瓣的肉食性鱼类。晚三叠世湖泊中出现了复杂的多层营养系统,主要由生产者、消费者构成,食物链较为复杂。该研究成果表明经历二叠纪末生物大灭绝的晚三叠世多层级营养湖泊生态系统已经基本恢复。另外,微生物的参与及泥质含量较高的厌氧环境使得粪化石保存完好,可为恢复和重建晚三叠世卡尼期湖泊生态系统提供重要依据。

鱼和砷对湖泊水体和沉积物细菌群落的影响

湖泊是水体生物多样性的一个重要存储库,湖泊砷污染问题在全球范围内被广泛关注,然而鱼扰动和砷污染的联合作用对水体和沉积物微生物影响研究却很少报道.鉴于此,本研究通过室内模拟湖泊生态系统,并采用高通量测序技术以探究鱼类活动和砷污染下湖泊水体和沉积物细菌群落的响应机制.研究结果表明,沉积物细菌多样性显著高于水体和鱼组织中细菌多样性.鱼和砷均能引起水体和沉积物细菌群落的改变,鱼和砷的共同作用可使沉积物细菌多样性显著降低,同时可导致水体中黄杆菌属(Flavobacterium)和红杆菌属(Rhodobacter)的含量显著降低.这些结果有利于深入了解湖泊水体和沉积物细菌群落,为开展污染物和生物扰动联合作用下的生态风险研究提供科学依据.

东昆仑库木库里盆地典型湖泊水量蒸发损失估算

湖泊水量蒸发损失估算对于应对干旱区水资源短缺及湖泊生态环境保护具有重要意义。计算分析了过去20 a东昆仑库木库里盆地典型湖泊实际蒸散发(ET)的时空变化特征,并基于经验公式估算了湖泊蒸发损失水量,同时利用随机森林模型,识别了影响湖泊水量蒸发损失变化的潜在因子。研究发现:(1)2001-2020年东昆仑库木库里盆地的阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖的年ET整体呈现先增加后减少又缓慢增加的波动下降趋势,波峰和波谷均分别出现在2004年和2012年左右,空间上表现为ET整体下降而湖泊边缘呈上升趋势。(2)3个典型湖泊的ET在年内呈倒U形变化,其中阿牙克库木湖的ET在6月达到峰值,其他2个湖泊的ET均在7月达到峰值。(3)2001-2020年3个典型湖泊的蒸发水量均呈不显著的增加趋势,其中阿牙克库木湖的蒸发水量最高,平均约为10.33×10^(8)m^(3)·a^(-1),阿其克库勒湖的蒸发水量次之(4.54×10^(8)m^(3)·a^(-1)),鲸鱼湖的蒸发水量最低(3.33×10^(8)m^(3)·a^(-1))。(4)结合随机森林模型分析显示,湖泊面积是影响湖泊蒸发水量的重要因素,经向风速、最高气温和降水的增加等因素也是驱动蒸发变化的重要原因,累计贡献率超过45%。

调水影响下湖泊流域水资源多尺度演变与安全调控

针对大规模调水输入等强烈人类活动影响下的湖泊流域水文循环剧烈变化威胁湖泊流域水安全的问题,开展了“调水输入影响下湖泊流域水资源多尺度演变与安全调控关键技术”研究。主要内容包括:进行典型湖泊及其主要入湖河流水量、水质、水生态多要素同步监测,揭示了胁迫湖泊流域水资源安全的关键因子,阐明下垫面变化下水文水动力多要素耦合机制,辨识了多水源交互作用下湖泊水质和蓝藻的响应关系,提出了水资源水环境水生态协调的控制阈值与实现条件;创新了水资源-经济社会-生态环境互馈模拟技术、水资源供用耗排补全过程模拟技术、大型复杂水体“0-1”结构洪水演进模拟技术、河网洪水行为模拟技术,研发了湖泊流域水资源多尺度模拟调控模型,突破了多过程耦合、尺度相容、非均匀性协调等模型构建的难题。依托成果创建了湖泊流域水资源安全智慧管控平台,在国家、流域、省、市不同层级的防洪、排涝与水资源管理中实现了体系化应用,为南四湖、太湖、巢湖等多个湖泊流域管理与多项重大工程的建设和规划编制、河湖管理科技进步提供了支撑。

1976-2016年普若岗日冰川和流域湖泊变化及其对气候变化的响应

基于藏北地区普若岗日冰川1976-2016年多时相Landsat系列卫星影像数据,以及气温、降水量数据,采用ARCGIS空间分析、线性趋势分析、相关分析等方法,研究了普若岗日冰川和流域湖泊面积变化及其对气候变化的响应。结果表明:近41年普若岗日冰川面积呈显著退缩趋势,41年内冰川面积减少了52.32 km^(2),减小率为12.01%;冰川西北部退缩最为严重,冰川面积减少了12.29 km^(2),减小率为15.77%;且冰川西北部、北部、东部和东南部末端消融显著;其他区域也有不同程度的退缩。流域湖泊面积呈显著增长趋势,共增长了27.17 km^(2),增长率为22.22%;流域气温总体上呈显著增加趋势,平均每10年增加0.48℃;降水量呈不显著上升趋势,平均每10年增加15 mm。降水对冰川和流域湖泊面积影响较小,温度的持续升高是冰川和流域湖泊变化的主要因素。

湖泊湿地生态退化原因剖析与修复策略

湖泊湿地是湿地的重要类型,在自然生态系统中发挥着涵养水源、滞污造淤、净水防蚀、调洪防涝、观光游赏、生物多样性维持等重要功能,是各种鸟类和底栖动物的栖息地。湖泊湿地依然存在着湿地遭受侵占、水体富营化、植被简单化、生物多样性降低、生态服务功能价值下降等问题,成为制约地方经济可持续发展的症结。该文通过查阅文献资料,剖析了各地湖泊湿地的生态退化的状况,归纳了湖泊湿地生态退化的环境诱因,评述了当前湖泊湿地生态修复工程中存在的问题与不足,并对未来湖泊湿地生态保护与修复研究工作提出了的策略和建议。

基于Cyt b基因的江苏省湖泊鳙群体遗传多样性和遗传结构研究

为了解江苏省湖泊鳙群体遗传资源现状,科学地开展鳙增殖放流,采用线粒体Cyt b基因,分析了6个湖泊群体、223个个体的遗传多样性和遗传结构。结果表明,223条Cyt b序列共有10个变异位点,定义9个单倍型,单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(Pi)分别为(0.725±0.017)和(0.00191±0.00080),整个鳙群体呈现出高Hd和低Pi的遗传多样性模式。6个群体的单倍型多样性为(0.625±0.077)~(0.771±0.032),核苷酸多样性为(0.00159±0.00027)~(0.00221±0.00011)。分子方差分析结果显示,遗传变异主要来源于群体内部(97.17%),总遗传分化系数(Fst)为0.0283。群体间Fst为-0.0258~0.0907,遗传距离为0.0016~0.0022,表明6个群体间遗传分化水平较低。中性检验结果和错配分布分析表明,鳙群体保持稳定,未经历群体扩张。指出,鳙群体遗传多样性较低,遗传结构趋于同质化,需要采取措施,提高湖泊鳙群体遗传多样性。

近30年西藏色林错国家级自然保护区湖泊演化研究

根据1990、2000、2010和2020年卫星遥感资料和近30年气温、降水量和蒸发量等气候资料分析研究藏北高原色林错国家级自然保护区湖泊演化。结果表明,保护区湖泊数量呈增多—减少—增多的趋势,湖泊面积呈扩张—加速扩张—扩张减缓的阶段性增长趋势。近30年湖泊总面积扩大88 676.49 hm^(2),其中,1990—2000年、2000—2010年和2010—2020年面积分别增长23 897.12、57 176.60和7 602.77 hm^(2),增长幅度分别为5.63%、12.75%和1.50%。通过对保护区1 000 hm^(2)以上湖泊面积分析,西区湖泊以色林错、仁错面积变化率较大,东区湖泊以错愕、乃日平错以及蓬错变化显著。近30年色林错保护区气候为气温升高、降水量增多和蒸发量减少,气候呈现出暖湿化发展趋势。冰川萎缩速率、降水量和蒸发量变化与色林错保护区湖泊阶段性变化规律相关性高。

遥感在高原湖泊蓄水量估算的应用研究

青藏高原湖泊众多,水资源开发利用与保护是推进我国生态文明建设的关键要素。以萨利吉勒干南库勒湖为研究区,采用高分二号遥感数据,利用可见光同时具水体穿透力和湖底反射特性,通过水深实地测量,建立湖水深度与绿波段之间的模型,生成湖底地形,水深反演模型平均绝对误差为0.23 m,相对误差均为2.84%。采用GIS水淹分析建立湖泊面积与蓄水量间的数学关系,估算当前萨利吉勒干南库勒湖蓄水量为6.179×10^(8)m^(3)。结果表明:结合野外实测数据,高分二号遥感数据能够较精细地反映湖泊湖底地形结构和纹理,能够满足对湖泊蓄水量估算需求,为水资源利用与保障、高原湖泊研究等提供数据支持。

《湖泊科学》征稿简则

《湖泊科学》(ISSN 1003-5427;http://www.jlakes.org)是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会联合主办的综合性学术期刊,为双月刊,每单月6日由科学出版社出版。主要刊载反映湖泊(含水库)及其流域水环境、水生态、水资源有关的各学科(如物理学、化学、生物学、生态学、地质学、地理学等)以及湖泊工程、流域综合管理的理论性或应用性研究论文、简报和综述等,重点报道水体富营养化与水华防控、污染物过程与生态环境效应、生物多样性保育与水体生态恢复、河湖生态水文与水资源保护、湖泊沉积与全球变化等方向的最新原创性、高水平研究成果。《湖泊科学》坚持“百花齐放、百家争鸣”的办刊方针,脚踏实地,公正公平,以构建国内最权威的湖泊科学知识创新服务和学术出版交流平台为己任,以科学性、权威性和导向性服务我国水生态环境保护、水安全和水生态文明建设需求,同时积极提升国际显示度和国际影响力。目前已被国内所有权威数据库列为核心期刊,并被EI、Scopus等数十种国际重要检索系统和数据库收录,学科地位和社会影响力位居国内前列,多次荣获“中国百种杰出学术期刊”称号。

《湖泊科学》征稿简则

《湖泊科学》(ISSN 1003-5427;http:/www.jlakes.org)是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会联合主办的综合性学术期刊,为双月刊,每单月6日由科学出版社出版。主要刊载反映湖泊(含水库)及其流域水环境、水生态、水资源有关的各学科(如物理学、化学、生物学、生态学、地质学、地理学等)以及湖泊工程、流域综合管理的理论性或应用性研究论文、简报和综述等,重点报道水体富营养化与水华防控、污染物过程与生态环境效应、生物多样性保育与水体生态恢复、河湖生态水文与水资源保护、湖泊沉积与全球变化等方向的最新原创性、高水平研究成果。《湖泊科学》坚持“百花齐放、百家争鸣”的办刊方针,脚踏实地,公正公平,以构建国内最权威的湖泊科学知识创新服务和学术出版交流平台为己任,以科学性、权威性和导向性服务我国水生态环境保护、水安全和水生态文明建设需求,同时积极提升国际显示度和国际影响力。目前己被国内所有权威数据库列为核心期刊,并被EI、Scopus等数十种国际重要检索系统和数据库收录,学科地位和社会影响力位居国内前列,多次荣获“中国百种杰出学术期刊”称号。

生态文明思想指引下的云南九大高原湖泊保护治理的实践和思考

云南九大高原湖泊是中国断裂构造型、高海拔低纬度湖泊的典型代表,是重要的生态系统、生命系统。九大高原湖泊保护与治理是坚定践行生态文明思想,胸怀“国之大者”的重要体现。文章重点归纳分析了云南九大高原湖泊的基本特征,人类活动影响下的水资源、水环境、水生态演变,保护与治理的难点,阐述了湖泊立法、空间管控、全民治湖等方面具体行动和初衷,提出了要科学处理发展与保护的平衡关系,应重点树立两个危机意识、确定两个高水平保护目标、认准两大高质量发展方向,在保护中发展,在发展中保护,促进流域经济快速复苏,将九大高原湖泊流域打造成为“绿水青山”转化为“金山银山”的活样板。

从符号表达到意象阐发:滇池湖泊水文化景观探微

尽管原始自然景观和社会文化景观共同构成了景观,但文化景观发展到当下既表达了与生俱来的天然气质,又高度概括出人类活动的各类创作符号。滇池地区作为高原湖泊水文化景观的集中展示区,其价值生成是不同时期文化层积连续作用的过程。本文力求通过对滇池水文化景观的符号表达及意象形成的探究,展现区域水文化景观发展的历史背景及空间扩展,将湖泊生活、湖泊环境与地域认同连接起来,勾勒出滇池湖泊文化、景观的建构与交融,并就此探讨高原湖泊城市通过水文化符号展开叙事组成的景观体系最终完成湖泊城市意象的表达,以丰富补充景观史研究。

城市人工湖泊浮游植物群落结构及环境因子分析

探究梅溪湖浮游植物群落结构与环境因子的关系,为城市人工湖泊水生态系统修复与治理提供基础资料与理论依据。2020-2021年布设7个采样点按季度进行采样,分析浮游植物群落组成、时空分布及其与环境因子的关系。结果显示4个季度梅溪湖水体溶解氧、pH、氨氮、高锰酸盐指数等指标均处于Ⅱ类水质标准范围内,总磷处于Ⅱ~Ⅲ类水质标准,总氮在春秋冬季含量较高。共在梅溪湖检出浮游植物7门96种,其中以绿藻、硅藻和蓝藻种类数居多,共占总种类数的86.46%,主要优势种为细小隐球藻(Aphanocapsa elacjista)、小环藻(Cyclotella sp.)、链状曲壳藻(Achnanthes catenata)和尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta),优势种具有明显季节交替性。浮游植物年均密度为(23.97±9.95)×10^(6)个/L,各季度东部水域密度均高于西部水域;多样性指数评价结果表明梅溪湖水体处于中度污染和中-富营养状态,与水质评价结果基本一致。浮游植物与环境因子基于转化的冗余分析结果显示,水温、氧化还原电位、总氮和亚硝酸盐氮是影响梅溪湖浮游植物群落的主要驱动因子。控制总氮等营养盐的输入是改善梅溪湖水质和营养状态的有效手段。