贵州草海生态监管平台研究与实现

立足贵州草海湿地生态系统的特点和治理管理需求,通过创建地理信息大数据条件下的环境监管技术框架,建立统一的环境监管数据库,构建基于全样本分析的生态异常自动变化监测技术体系、基于深度学习的自动或半自动要素提取技术体系以及大数据统计分析技术体系,研发“一张云图”共享平台及人类区域活动监测平台,为贵州草海的全数字化监管提供了坚强的科技支撑,助力草海实现“水清、山绿、景美、人和、鸟欢”目标。

贵州草海颗粒物和沉积物有机碳氮同位素特征及来源研究

探究湖泊有机质来源,为从源头上控制草海营养盐负荷提供参考。在草海湖泊及入湖河流上设置13个采样点,于2023年3月采集并测定湖泊和河流中颗粒物和沉积物的有机碳同位素(δ^(13)C)、有机氮同位素(δ^(15)N)、C/N及总有机碳(POC、TOC)和总氮(PON、TON),结合MixSIAR同位素模型分析颗粒物和沉积物的有机碳氮来源及贡献率。结果表明:颗粒物δ^(13)C为-27.56‰~-23.64‰,δ^(15)N为3.12‰~10.93‰,颗粒物有机碳主要来源于大气沉降(21.1%)和水生植物(20.7%),氮来源主要为土壤有机质(25.6%)和水生植物(25.3%);沉积物δ^(13)C为-28.18‰~-20.53‰,δ^(15)N为1.70‰~6.58‰,沉积物有机碳主要来源于大气沉降(34.4%)和水生植物(33%),氮主要来源于化肥(24%)。颗粒物和沉积物之间有机氮来源的差异反映出土壤有机质和水生植物来源的有机氮易降解,而化肥来源的氮则易沉积。

贵州草海沉水植物现状调查与影响因素分析

为了解当前贵州草海沉水植物退化现状和原因,研究采用网格布点法和设置样带法分别调查了草海的沉积物理化性质和沉水植物群落,评价草海目前沉水植物群落时空分布格局与沉积物营养盐特征,探究影响沉水植物的关键环境因子,同时通过草海种子库萌发实验评估草海沉水植物恢复的潜力。结果发现,草海现存包括轮藻(Charophyte sp.)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、篦齿眼子菜(Stuckenia pectinata)、大茨藻(Najas marina)、光叶眼子菜(Potamogeton lucens)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)和单果眼子菜(Potamogeton acutifolius)在内的共10种沉水植物。草海沉水植物生物量和覆盖度均表现出明显的时空差异。沉水植物总覆盖度与水体和沉积物营养盐呈显著负相关的结果表明,沉水植物在湖泊修复中具有削减营养盐的生态学功能,同时过高的营养盐可能对沉水植物的生长具有负面作用。当前草海沉积物营养盐的释放可能是影响沉水植物生长的主要因素。相较于其他湖泊草海沉积物具有疏松、含水率高等特点,对植物根系黏着力较低,导致沉水植物较难定植和生长。松散的沉积物很容易向水体中释放可溶性营养盐,引起藻类增殖及植物残体悬浮的遮光作用降低了水体透明度,从而影响沉水植物的光合作用。草海具有良好的沉水植物自然恢复潜力,但目前沉积物的高营养盐特征及其松散易悬浮的性质是制约沉水植物恢复的关键因素。研究能为草海后续开展水生态恢复方案提供基础资料和技术参考。

草海及周边水库鱼类的种类组成及群落多样性

2017年6月至2018年12月,项目组分2次对草海及周边水库的鱼类资源进行了调查,共采集到鱼类标本5000余份。草海及周边水库现有鱼类12种,隶属于3目6科12属。渔获物种类主要为鲤鱼、鲫鱼、黄黝鱼、彩石鲋、麦穗鱼、泥鳅、黄鳝、普栉鰕虎鱼、棒花鱼、片唇鮈、鱼餐条、草海云南鳅。通过对草海及周边水库渔获物组成的分析测量发现,优势种群为麦穗鱼。鱼类多样性分析表明,东中部凹地冒水水库、乐溪水库、草海、杨湾桥水库和干海子水库多样性指数较高,西南部冲子河水库次之,西北高海拔地区的雪山水库和邓家营水库最低。本地特有种一个,为草海云南鳅,且只有杨湾桥水库有,其他水库包括草海均未采到标本。

贵州草海湿地夏季浮游植物群落结构及其与水环境因子的关系

为了解贵州草海湿地浮游植物群落结构及其与水环境因子的关系,于2022年夏季对贵州草海湿地浮游植物进行调查。结果表明,2022年夏季草海湿地的浮游植物有8门51科104属,其中绿藻门(Chlorophyta)种类最丰富,其次是硅藻门(Bacillariophyta)和蓝藻门(Cyanophyta)。浮游植物丰度平均值为18.82×10^(6) cell·L^(-1),各采样点之间差异较大;从浮游植物优势属和丰度看,均是蓝藻和绿藻占绝对优势。冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)结果表明,草海湿地浮游植物群落结构主要受总氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+) N)、硝态氮(NO_(3)- N)、总磷(TP)、有机碳(TOC)、悬浮物(TSS)等影响。浮游植物多样性指数和丰度评价结果表明,2022年夏季草海湿地处于富营养状态,为中度污染水平,水体有发生微囊藻水华的风险。

贵州草海浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

近年来贵州草海生态系统发生明显变化,水体水质和生态系统功能呈现降低趋势。浮游植物对生态环境变化具有重要指示作用,探究草海浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,对掌握草海生态状况及制定生态恢复策略具有重要意义。本研究于2021年不同季节对贵州草海浮游植物的种类、细胞密度和生物量及水质状况进行采样调查。结果显示,共鉴定出浮游植物7门78种,浮游植物丰度为(3.89±2.08)×10^(7)~(2.38±8.01)×10^(8)cells·L^(-1),浮游植物生物量为(12.46±5.49)~(29.78±8.00)mg·L^(-1),均呈现夏季>秋季>春季>冬季的变化特征。不同季节浮游植物优势种组成不同,微囊藻(Microcystis sp.)、伪鱼腥藻(Pseudoanabaena sp.)、栅藻(Scenedesmus Meyen sp.)及小环藻(Cyclotella sp.)为全年优势种。浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H')全域均值为1.71~2.63,全年均值为2.20;Pielou均匀度指数(J)全域均值为0.52~0.78,全年均值为0.67;Margalef物种丰富度指数(D_(m))全域均值为1.30~1.62,全年均值为1.46;综合评价表明草海水体处于富营养化状态。运用Pearson相关性分析法筛选主要环境因子为溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)和总磷(TP)。主要环境因子与浮游植物密度的冗余分析(RDA)及与浮游植物多样性指数的Pearson分析结果表明,TP和DO影响草海浮游植物群落结构的关键因素。与2004年以来的草海生态调查结果相比,2021年草海浮游植物群落结构发生了显著变化且丰度明显上升,处于“草型-藻型”转换的关键时期,须及时采取措施促进沉水植物恢复及防止水华发生。

基于荧光定量PCR技术分析草海沉积物中氨氧化古菌和细菌的空间分布特征

【目的】探明贵州草海表层沉积物中氮循环微生物的丰度、群落结构及其分布规律,为研究湖泊沉积物氮循环机理和开展湖泊生态修复提供理论参考。【方法】通过实时荧光定量PCR技术测定不同季节草海表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)与氨氧化细菌(AOB)的丰度,同时测定沉积物、间隙水及上覆水体理化因子,分析各环境因子对AOA amoA和AOB amoA的分布影响。【结果】AOA amoA和AOB amoA基因丰度分别为7.81×103~4.11×106 copies/g和3.50×10^(2)~8.11×10^(4) copies/g,amoA拷贝数在各采样区域差异显著,具有空间分布特征,湖岸带AOA amoA与AOB amoA基因丰度较低。草海沉积物中AOA/AOB为2.3~181.4。草海沉积物整体有机质含量为65.57~436.30 g/kg,总磷为3.870~5.640 g/kg,全氮为0.585~1.252 g/kg;间隙水氨氮和硝酸盐氮浓度分别为0.283~2.082 mg/L和0.007~0.060 mg/L。【结论】AOA在草海氨氧化过程发挥主要作用。AOA amoA基因丰度受有机质和总氮影响,AOB amoA基因丰度受溶解氧和总磷影响。

2013—2022年贵州草海水质变化与影响因素分析

在水环境精细化管理背景下,湖泊水环境演变特征分析在水治理过程中具有重要意义。基于2013—2022年草海逐月监测数据,利用Spearman秩相关系数法、综合营养状态评价法和主成分分析法分析草海水环境演变特征及其影响因素。结果显示:COD_(Mn)、TN和Chl a浓度为显著上升趋势,NH_(4)^(+)-N浓度为极显著上升趋势,TP浓度和SD为下降趋势;综合营养指数不断提高,富营养化状态呈加重趋势;影响草海水环境质量的主控因子为TN、NH_(4)^(+)-N和COD_(Mn);内源污染严重、气温上升、降雨量减少、水生态系统失衡等逐步成为影响草海水环境的主要因素。为改善草海水质,建议在强化控源截污的基础上,从水文节律调控、鱼类生态调控、水生植被恢复、生态清淤等方面进行综合治理。

基于遥感的威宁草海2014~2022年水域变化研究

现如今遥感技术应用越来越广,基于遥感影像进行水体提取的研究逐渐增多。本文利用Landsat8、Sentinel-2遥感影像为数据源,采用MNDWI法、谱间关系分析法、单波段阈值法对威宁草海2014~2022年的水域面积信息进行了提取,对提取结果进行精度评定分析水域面积变化情况。结果表明:①在2014~2022年间,草海面积呈现先增加再减少的趋势,威宁草海水域面积最小值出现在2014年,最大值出现在2020年。②2014~2022年间,威宁地区气温呈现出逐渐上升的趋势,草海水域面积随年平均气温的升高而减少,原因在于气温在一定范围内,温度上升,蒸发量增大,水体消耗增大,导致湖泊面积减少。③对于草海而言,人类活动是影响面积变化的主要因素。

不同激素配比对小草海桐组培技术的影响研究

以半红树植物小草海桐叶片为外植体,MS为基础培养基,设计不同质量浓度浓度的6-BA、NAA和6-BA等激素,探究不同阶段小草海桐组培技术的最适宜浓度。结果表明,愈伤组织诱导阶段MS+0.5 mg/L NAA+0.1 mg/L 6-BA的培养基效果最好,诱导率为82.01%;在不定芽的诱导阶段,MS+1.0 mg/L 6-BA的培养基效果最好,出芽率为60.42%;在生根培养过程中,MS+0.5 mg/L IAA的培养基效果最好,生根率为87.67%。

半红树小草海桐的扦插繁育技术

小草海桐为半红树蔓性小灌木,与草海桐(Scaevola taccada)相比,具有更紧凑的景观效果和较强的开发应用价值,目前面临灭绝的风险,且其繁育技术尚未见报道。文章总结了小草海桐扦插繁育的插穗制备及处理、育苗基质及苗期管理等技术要点,为保护小草海桐及为其他珍稀易危半红树植物的繁育研究提供参考。

基于图像叙事理论的反皮草海报设计研究

动物皮草服饰成为时尚潮流以来,导致数以万计的动物遭到杀害,反皮草海报由此在反皮草活动中应运而生。通过基于图像叙事理论的反皮草海报设计研究,分析了反皮草海报创作中的图像叙事方式,使公众对反皮草海报创作产生了更加立体的了解,希望通过这种方式呼吁动物皮草生产商和销售商能停止动物皮草的生产与销售。

草海湿地生态系统影响因素分析

依据对草海及周边环境的现状调查,分析了影响草海湿地生态系统的自然因素、人为干扰因素和管理因素,通过分析确定影响草海湿地生态系统的主要因素为:威宁县城生活污水和垃圾的排放;威宁县城居民及草海周边村寨燃煤的排烟;毁林开荒、陡坡垦殖;草海湖滨区垦殖;大量农药化肥的使用;开垦湿地和过度捕捞等人为干扰因素。

滇池草海水体景观及水生生态变化趋势分析研究

就滇池草海内外源治理前后草海水体有机物及营养盐变化趋势、水体景观及草海生态环境发生的变化进行分析研究 。

滇池草海水动力特性及牛栏江补水规模适宜性研究

滇池草海具有浅水型湖泊的水流特点,风是湖泊水流运动的主驱动力,出入湖水流运动影响相对较弱。为加快草海水体循环与交换,促进草海水质的持续性改善,在研究草海水动力特性的基础上,分析了牛栏江—草海补水的适宜规模。结果表明,牛栏江来水量与湖区水质具有显著的线性关系,当前湖区TP浓度主要受牛栏江来水的影响与控制,TN浓度受入湖水质影响明显。从草海水质改善需求和牛栏江—滇池补水工程综合效益发挥的角度,推荐牛栏江—草海补水工程的适宜规模为3.0m3/s。

常见沉水植物对草海水体(含底泥)总氮去除速率的研究

利用狐尾藻、菹草、苦草、伊乐藻、金鱼藻、篦齿眼子菜、轮藻等７种沉水植物对受污染的草海水体（含底泥）总氮去除速率进行了试验研究。结果表明：每种沉水植物对水体总氮、总磷均有显著去除作用，在试验的２７ｄ内，对总氮、总磷的去除百分率分别为８０３１％，８９８２％；重点对７种沉水植物引起水体总氮浓度下降与时间的关系作回归分析，所得结果是随着时间的延长，水体中总氮浓度呈负指数形式衰减。该文还研究了水体总氮浓度与去除速率之间的关系。每种沉水植物在试验的总氮浓度范围内（２６２８～１６６６７ｍｇ／Ｌ）去除速率随总氮浓度的增加而增加。对ＴＮｔ曲线和Ｖ－ＴＮ曲线在大型水生植物系统恢复中的应用进行了讨论。

贵州草海湿地生态系统服务价值评估

贵州草海是中国三大高原淡水湖泊之一,其湿地生态系统能给人类提供产品和服务,为社会可持续发展提供基础,由于其价值没有被量化,人们对其重要性缺乏直观认识,导致了湿地的不合理开发及利用。根据草海湿地的特征,运用市场价值法、影子工程法、问卷调查法等定量评估了2010年草海湿地生态系统最终服务价值,包括供给服务、调节服务和文化服务。结果表明,草海湿地生态系统服务总价值为4.39×108元,其中供给服务价值为0.74×108元,调节服务价值为1.14×108元,文化服务价值为2.51×108元;所计算的10项服务按其价值大小排序为:休闲娱乐>生物多样性与景观资源保护>水资源供给>调蓄洪水>气候调节>补给地下水>大气组分调节>原材料生产>水质净化>食物生产;单位面积服务价值为16.40×104元/hm2,是2010年贵州省威宁县单位面积GDP产值的16.91倍。从研究结果来看,草海湿地生态系统服务价值较大,为草海湿地的管理及保护提供了一定参考依据。

贵州省草海表层水体和沉积物间隙水中汞的含量和形态分布初步研究

运用金汞齐-冷原子荧光光谱法(CVAFS)和气相色谱技术(GC),对贵州省草海不同水文季节(枯水期和丰水期)表层水中汞的各种赋存形态,包括总汞(HgT)、溶解态汞(HgD)、活性汞(HgR)、颗粒态汞(HgP)、总甲基汞(MeHgT)、溶解态甲基汞(MeHgD)和颗粒态甲基汞(MeHgP)以及沉积物间隙水剖面中的溶解态总汞和甲基汞含量进行了测定.结果显示:草海表层水体总汞浓度为1.7-9.0ng/L,活性汞浓度为0.06-1.4ng/L,总甲基汞浓度为0.11-0.67ng/L.沉积物间隙水中溶解态汞浓度为8.6-39.6ng/L,溶解态甲基汞浓度为0.11-4.9ng/L.实验数据表明,草海湖水以溶解态汞为主,其占总汞的比例为枯水期87%,丰水期51%,溶解态汞与总汞呈显著相关(丰水期P<0.01;枯水期P<0.05),颗粒态汞与总汞也呈显著相关(丰水期P<0.01;枯水期P<0.05).溶解态甲基汞与总甲基汞呈显著相关(丰水期P<0.01;枯水期P<0.05),表明溶解态甲基汞控制总甲基汞的分布.沉积物间隙水溶解态汞与溶解态甲基汞浓度明显高于上覆水体,表明沉积物为草海湖水中汞的一个重要来源.

草海流域植物群落结构数量分类与排序

采用典型样地法对草海流域森林植被进行取样,利用22块样地资料对群落进行双向指示种分析法(TWINSPAN)分类、除趋势对应分析(DCA)排序和典范对应分析(CCA)排序,研究了草海流域植被的群落结构。结果表明:(1)利用TWINSPAN对流域内物种进行了分类,按照不同的指示种将其划分为7个群丛类型,同时在DCA二维排序图上得到了很好的印证。(2)CCA排序结果显示,对排序贡献由大到小依次为海拔、坡向、坡度、坡位。第1排序轴与海拔有关,反映了研究区温度条件的差异;第2排序轴与坡向和坡度显著的相关关系,反映了研究区水热和光照条件的差异。综合认为,草海流域植物群落分布主要受海拔和坡向两个环境因子的影响,具有明显的垂直地带性分布。