河流伦理研究及其在流域综合管理中的应用

流域水资源综合管理蕴含诸多的河流伦理问题。通过介绍河流伦理的内涵及内容,分析黄河“八七”分水方案、新安江生态补偿方案、小水电清理整改方案、都江堰生态水利工程、淮河“水量-水质-水生态”联合调度等案例,重点研讨了流域水资源综合管理面临的河流伦理问题,包括流域水资源分配的公平,河流健康权利,水资源综合管理的公平性、正义性和责任性等。案例表明,河流伦理思想和相关研究将在流域水资源分配、流域生态保护及流域治理中起到重要的基础与支撑作用。展望未来,变化环境下的流域智慧管理与河流伦理的交叉研究,将会产生更加深入结合与发展的成果。

长江流域湖泊富营养化发展趋势与展望

随着国家对生态环境问题的重视和保护治理力度的加大,中国河流与湖泊水质状态的变化及控源截污等治理措施的成效,已日益成为关注焦点。通过收集不同行业、部门与科研单位对长江干流水质和流域内若干典型湖泊水质及富营养化的监测资料,分析发现在最近十余年时间内,长江流域乃至全国河流水质已显著改善,但湖泊水质的提升不明显,富营养化和蓝藻水华无明显改善,部分湖泊甚至还有所加重。造成这种状况的主要原因包括水体自身特性与外部驱动两个方面:①湖泊水流交换速度较河流慢,使污染物和营养盐更容易在湖泊中滞留,底部长期蓄积的氮磷等营养盐极易因风浪等扰动而再次释放产生内源污染,极大延缓或抵消了湖泊水质的恢复;②在全球气候变化的背景下,蓝藻水华暴发时间提前、持续时间延长、暴发频率增加,进一步加剧了富营养化湖泊蓝藻水华的产生强度。长江中下游地区浅水湖泊富营养化控制和蓝藻水华治理将是一个漫长而艰巨的任务。

近40年来太湖梅梁湾底栖动物群落演变特征及驱动因素

梅梁湾是太湖北部最大湖湾,也是太湖生态环境问题最严重的区域之一,近年来对太湖治理力度不断加大,然而对其生态状况演变的认识尚不清晰。本文基于长期监测及文献资料,获得1980s以来太湖梅梁湾底栖动物及环境因子数据,分析底栖动物种类组成、优势种、丰度的时空变化,应用非度量多维尺度分析(NMDS)和随机森林(RF)分析群落结构演变及其与环境因子的关系。结果表明,梅梁湾1980-2019年共记录到44属(种)底栖动物,以摇蚊幼虫和软体动物为主,总丰度年际变化显著,40年来底栖群落结构发生显著变化,优势种经历了由较敏感的软体类为主到以耐污寡毛类、摇蚊幼虫等为主的转变。综合NMDS和随机森林分析结果,梅梁湾底栖动物群落演变大致可分为4个阶段:1980s及以前,物种多样性丰富,以河蚬(Corbicula fluminea)等大型软体动物为优势种;1990s-2007年,底栖动物群落快速退化,以耐污种占优;2008-2016年,水生态略有恢复,河蚬等清洁种略有回升;2017-2019年,耐污种优势度和丰度反弹。近40年来梅梁湾底栖动物群落变化主要受底质氮磷、有机质和水体营养盐、蓝藻水华等环境因子变化的影响,此外水生植物演替也是影响底栖动物群落变化的重要因素。

富营养化湖泊蓝藻打捞减污降碳效果模拟研究

环境污染物与温室气体排放具有高度同根同源特征,在环境治理过程中减污和降碳方面具有协同推进的潜力。针对富营养化湖泊藻源性生物质分解带来的氮磷二次释放和温室气体排放问题,利用水-沉积物柱实验体系,通过人为移除藻源性生物质的方式模拟了不同蓝藻打捞强度,分析了不同藻源性生物质移除强度对水体氮磷水平与温室气体(CO_(2)、CH4和N_(2)O)排放通量的影响,评估了蓝藻打捞削减污染水平和控制碳排放效果。结果表明,当藻源性生物质移除33%(低强度)、66%(中强度)、99%(高强度)时,总氮分别下降26.1%、35.4%、53.8%,总磷分别下降50.9%、72.9%、78.2%,CO_(2)释放通量分别下降26.7%、39.4%、54.5%。CH_(4)释放通量分别下降58.1%、89.0%、91.5%,N_(2)O释放通量分别下降71.3%、90.4%、87.5%。此外,藻源性生物质的移除避免了水体溶解氧耗竭,改变了氧化还原条件,调控了碳氮分解过程,降低了高CO_(2)当量(CO_(2)-eq)的CH4和N_(2)O在温室气体排放中的占比。在低、中、高移除强度下,CH4的CO_(2)-eq占比分别为6.4%、2.2%、2.2%,N_(2)O的CO_(2)-eq占比分别为6.1%、2.6%、4.6%,进一步降低总CO_(2)-eq释放通量。在低、中、高移除强度下,CO_(2)-eq释放通量分别下降35.9%、51.4%和62.7%。藻源性生物质移除不仅直接削减了水体氮磷水平,降低了温室气体排放通量,实现了减污降碳有效协同。该研究对于富营养化湖泊蓝藻打捞环境效益综合评估具有重要借鉴意义。

太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站20052018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113 mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077 mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036 mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015 mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410~1098 t之间,56个季度的平均值为688 t,其中冬季(122月)、春季(35月)、夏季(68月)、秋季(911月)平均值分别为683、604、792和673 t,夏季湖体磷赋存量明显高于其他季节.统计分析表明,蓝藻水华态势和水情要素(水位)对水相总磷、颗粒态磷等主要形态磷的赋存量影响显著,蓝藻水华态势的影响可能大于水量变化的影响.本研究表明,在水体营养盐浓度仍然充分满足蓝藻水华发生的背景下,气象水文波动所造成的湖泊水华面积及生物量的变化及大型水生植被消长带来的内源交换变化能引起水体总磷浓度剧烈变化,太湖水体磷浓度的稳定控制也依赖于蓝藻水华态势的稳定控制,由于太湖当前的蓝藻水华态势受气象水文条件变化影响甚大,短期内太湖水相总磷浓度稳定控制到0.05 mg/L的水质治理目标较难实现.治理策略上,若要实现太湖水体磷浓度的进一步明显下降,一方面需要大幅度削减外源磷负荷,另一方面需要大面积恢复沉水植被等.管理策略上,由于湖体磷浓度变化包括了较大的非人为因素影响,应将太湖总磷治理目标考核重点放在流域磷减排强度、入湖负荷等方面,科学看待气候波动等非人为因素影响下的水相磷浓度波动.

水体氮、磷营养盐水平对蓝藻优势形成的影响

以江苏省南京市富营养化程度不同的清溪、护城河、玄武湖、月牙湖、琵琶湖和前湖为研究对象,调查各水体浮游植物的群落特征和优势种,并结合藻类生长潜力试验,探究不同氮、磷营养水平的自然水体对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长与竞争的影响.野外调查发现不同营养水平水体浮游植物优势种不同,按水体富营养化程度从高到底依次以绿藻、蓝藻、硅藻和隐藻分别占优势.单一藻种培养时,铜绿微囊藻在清溪、护城河和玄武湖水体中生长均较好,而斜生栅藻仅在高氮、磷浓度的清溪和护城河水体中有较大生长量,说明斜生栅藻对氮、磷的需求高于铜绿微囊藻;两种藻共培养时,清溪水体中斜生栅藻占优势,护城河和玄武湖水体中铜绿微囊藻占优势,但其他水体中两种藻均不能生长,说明氮、磷浓度过高或过低都不利于蓝藻形成优势.对低营养水平的玄武湖、琵琶湖、月牙湖和前湖水体进行氮、磷加富后,两种藻均能较好地生长,且各组没有显著差异,说明藻类在这些水体中生长受到氮、磷的限制,氮、磷浓度升高会增加水华发生的风险.本研究将野外调查和藻类生长潜力实验相结合,深入探究了蓝藻优势形成与水体氮、磷营养水平的关系,揭示了蓝藻水华是湖泊富营养化发展到特定阶段的产物,水体氮、磷浓度过高或过低均不易产生蓝藻优势.

近70年来太湖水体磷浓度变化特征及未来控制策略

分析湖泊中磷浓度的变化特征,揭示其变化的驱动机制,是有效实施湖泊水体磷浓度控制的前提.本文整理分析了太湖70年来(19492020年)水体磷浓度监测历史资料,对比了太湖不同湖区、不同时间尺度水体磷浓度的差异性及波动性,发现影响太湖磷浓度变化的原因既有人为的因素,也有自然的因素.无论是污染较轻的1950年,还是污染负荷相对较重的近30年,太湖水体磷浓度一直存在较大时空差异性.暴雨引发入湖河流携带磷污染的扩散、风浪扰动引起的内源释放及蓝藻水华期间藻类生物量的大幅时空变化,都加剧了太湖水体磷浓度的不稳定性.近20年的太湖水污染治理对磷浓度的时空分布影响明显,1998年的太湖水污染治理“零点行动”,2007年以来的水利调度等系列水污染治理工程,以及2017年以来的藻情变化等,都对太湖水体磷浓度的时空格局产生了影响.然而,高强度治理投入下太湖水体磷浓度依然偏高,其原因与流域建设用地比例增加、人口增加、耕地种植结构变化等外源负荷因素发生变化有关,也与湖体沉水植被退化、出入流结构发生变化、气候变化引发的蓝藻水华扩张等内源强度及水体表观磷浓度决定因素的生态环境变化有关.近70年来太湖水体磷浓度的变化过程对类似大型浅水湖泊的磷控制策略具有启示意义:大型浅水湖泊存在磷浓度较大波动的自然属性,在水环境保护目标考核中应充分考虑其不确定性,制定切实可行的控制目标;在控制策略上应将外源负荷控制放在首位,在流域污水处理厂深度除磷及流域土地利用调整等方面采取措施,实现入湖磷负荷的大幅削减,同时实施湖体生态修复与食物链调控措施,才能逐步实现湖泊水体磷浓度的控制目标.

不同鱼类对沉水植物生长的影响

沉水植物是富营养水体生态修复的重要组成部分,鱼类是影响沉水植物生长的重要因素之一.为了解鱼类对沉水植物生长的影响,研究3种鱼(草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲫(Carassius auratus)、鳊(Parabramis pekinensis))对4种沉水植物(苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、伊乐藻(Elodea nuttalli)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus))生长的影响.结果显示,对照组、草鱼组和鳊组沉水植物生物量分别下降19.2%、82.1%和16.6%,而鲫组沉水植物生物量却增长12.5%.4种沉水植物中,金鱼藻生物量增长最高,其中对照组、鳊组和鲫组中金鱼藻生物量分别增长171.1%、113.9%和265.5%,而草鱼组金鱼藻生物量却下降24.4%.草鱼、鳊、鲫都能有效抑制沉水植物的竞争者水绵的生长.该研究结果在利用沉水植物修复富营养水体过程中对鱼类的管理具有重要的参考意义.

过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.

有色可溶性有机物(CDOM)吸收作为湖库化学需氧量监测替代指标的探讨

化学需氧量是衡量水体中有机物量及污染程度的综合性指标,也是我国《地表水环境质量标准(GB 3838—2002)》的重要评价指标.然而,由于测定过程缓慢和使用了有毒有害试剂易于形成二次污染,现行标准的高锰酸钾和重铬酸钾化学需氧量测定方法无法做到环境友好,也不能反映当前快速和实时监测的技术需求.因此,迫切需要发展操作简便、快速高效、灵敏可靠、环境友好和环保绿色的化学需氧量替代检测方法.本文首先从文献计量学视角比较我国与世界上发达国家化学需氧量研究主题论文发文量,剖析了我国发展化学需氧量替代检测方法的迫切性.基于全国大范围65个湖库706个样本有色可溶性有机物吸收系数、化学需氧量和其他水质参数同步调查数据,构建广覆盖范围的有色可溶性有机物特征波长吸收系数和化学需氧量间高精度线性关系模型,确定了地表水环境质量评价的吸收系数阈值,模型可以广泛应用于不同类型(深水、浅水、大型、中型、小型)和不同营养状态(贫、中、富营养)湖库水体有机物浓度的定量表征,具有一定普适性.通过对比有色可溶性有机物吸收系数和传统的高锰酸钾、重铬酸钾法优势和不足,明确了有色可溶性有机物吸收系数替代化学需氧量用于湖库水体开展有机物表征和污染程度评价的可行性和应用前景.

利用陆基高光谱遥感捕捉太湖蓝藻水华日内快速变化过程

受蓝藻自身垂直迁移和频繁风浪扰动影响,太湖蓝藻水华漂浮混合和迁移堆积等变化迅速,在传统的湖面定位和断面监测中总感觉蓝藻水华有些“来无影、去无踪”,限制了对其形成过程、驱动机制和防控治理的深入认识.卫星遥感可以实现蓝藻水华空间分布同步观测,但由于观测频次的限制很难捕捉蓝藻水华快速动态变化过程.本文利用与杭州海康威视数字技术股份有限公司联合自主研发的陆基(地基、岸基或者平台、船舶、桩基等能固定安装的均可)高光谱多参数水质遥感监测仪,架设于中国科学院太湖湖泊生态系统研究站(简称太湖站)水上观测场,通过对叶绿素a浓度及其他关键水质参数秒分钟级的连续观测,有效捕捉了一天内蓝藻水华短期突然和快速变化过程.研究结果显示,在微风和小风条件下蓝藻容易在表层水体漂浮,盛行西北风驱动湖面开敞水域蓝藻水华快速漂浮集聚到太湖站岸边,短短半小时内表层水体叶绿素a浓度可以由10μg/L快速攀升到100μg/L以上,一天内会出现多个叶绿素a峰值,清晰展示了蓝藻快速日内动态变化过程.受蓝藻快速日内变化影响,透明度、总氮、总磷和高锰酸盐指数等水质参数也呈现出快速日内变化,叶绿素a浓度与透明度存在极显著负相关,与总氮、总磷和高锰酸盐指数存在极显著正相关,叶绿素a能解释总氮、总磷80%以上的变化,说明蓝藻短期内的漂浮和集聚深刻影响到湖泊水质.

长江中下游湖泊生态空间演变过程及影响因素

本文通过对长江中下游湖泊生态空间进行回顾研究,系统地总结了长江中下游湖泊生态空间演变过程和潜在的影响因素。近40年来,长江中下游湖泊面积萎缩严重,生态空间容量锐减,湖泊富营养化久治不愈、蓝藻水华频繁暴发、水生植被严重退化,生态空间质量急剧下降。归纳起来,其原因主要来自以下三个方面:(1)历史上长期的围湖造田和围网养殖损害湖泊生态空间容量和质量;(2)长江干支流水库群建设和运行对中下游通江湖泊生态空间产生负面影响;(3)社会经济快速发展和气候变化加剧湖泊生态空间质量退化。建议未来加强长江中下游湖群江湖关系演变的研究,科学确定湖泊生态空间容量的恢复目标及区域;统筹流域发展,布局重点生态工程,扩增湖泊生态空间;加强长江干支流水库群优化调度,保障中下游湖泊生态需水量。

不同浓度微囊藻水华在曝气扰动下的光合作用

水动力扰动可以调控蓝藻水华,该文为研究不同浓度微囊藻水华在曝气扰动下的光合作用,获得适宜的影响微囊藻水华中浮游植物变化的初始藻类浓度,于2019年8月10日-9月15日在玻璃温室中进行曝气扰动实验。实验按微囊藻水华初始的叶绿素a(Chl a)浓度分为低、中、高3个梯度处理组:68.37、468.67、924.09μg/L,浓度从低到高依次编号为处理组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,均进行曝气扰动。结果表明,处理Ⅲ的最大光合作用能力Fv/Fm显著低于处理Ⅰ和Ⅱ(p<0.05)。浮游植物快速光响应曲线的3个特征参数α、ETRmax和Ik值方面,处理Ⅰ、Ⅱ中蓝藻的α、ETR_(max)、Ik值均显著低于处理Ⅲ(p<0.05);处理Ⅰ的绿藻的α值、ETRmax、Ik值均显著高于处理Ⅱ和Ⅲ(p<0.05);处理Ⅰ的硅/甲藻的α、ETR_(max)、Ik值显著低于处理Ⅱ、Ⅲ(p<0.05)。在曝气扰动下,微囊藻水华的光合作用受到初始微囊藻水华浓度的影响:在微囊藻水华初始的Chl a浓度为468.67和924.09μg/L时,微囊藻水华出现显著的绿藻、硅/甲藻的光合作用,即这2个浓度下蓝藻水华的藻类群落结构趋向多样化,有助于对蓝藻水华形成有效控制。

2007–2015年太湖水体理化监测数据集

本数据集整理了2007–2015年中国科学院太湖湖泊生态系统研究站太湖8个长期常规监测站点的逐月理化数据,包括透明度、水深、水温、电导率、悬浮质、溶解氧、pH、硅酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨态氮、化学需氧量、总磷、总氮和溶解性总有机碳,共计16个理化指标,13810个数值。使用箱线法对数据进行质量检验,检验结果显示16个指标中有10个指标的有效数据占比达到95%以上,仅有1个指标的有效数据占比在90%以下。本数据集的整理出版可为探究太湖生态系统变化特征提供数据基础,为富营养化防控治理及饮用水安全保障等提供科学支撑。

湖泊沉积物-水界面磷的迁移转化机制与定量研究方法

湖泊磷循环主要指磷在沉积物、上覆水和生物体间的迁移转化,而沉积物水界面磷的迁移转化作为富营养湖泊磷循环的关键过程,备受关注.本文就国内外研究进展,综述了磷在上覆水、沉积物中的赋存形态和生物有效性,沉积物水界面磷迁移转化的机制与定量研究方法.探讨沉积物性质、环境因子和生物特性对界面磷迁移的驱动机制,以及磷在浅水湖泊、深水湖泊中迁移转化机制的差异,指出现阶段迁移机制的研究多集中在单因素和定性化方面,而对多因素和定量化的研究还相对缺乏,未来可深入探究多因素耦合作用下磷的迁移规律.分析了野外调查、模拟实验、质量衡算和模型等研究方法的优缺点及适用情况,提出未来可将野外调查、模拟实验和模型法相结合,借助野外调查识别磷的迁移过程,模拟实验验证磷迁移的机制,并以野外调查和模拟实验的数据和结论为基础,构建模型量化具体迁移过程及其对湖泊磷循环的贡献,从而全面认识磷迁移转化规律.最后,提出了未来湖泊沉积物水界面磷迁移研究需要关注的几个方面.

野外模拟扰动方式对太湖浮游植物群落结构的影响

浮游植物是水生生态系统的重要生产者,扰动是水体的固有特征.为探究扰动方式对浮游植物的影响,通过野外模拟试验探讨不同扰动方式(持续扰动和间歇扰动)对太湖浮游植物的影响,并在试验期间测定各扰动条件下浮游植物生长和群落结构变化情况.结果表明:①对照组、间歇扰动组和持续扰动组中浮游植物平均生物量分别为5.92、19.42、58.27 mg/L,平均细胞密度为1.06×10^8、1.23×10^8、3.48×10^8 L^-1,持续扰动组浮游植物生物量和细胞密度显著高于对照组和间歇扰动组.②在间歇扰动组中,浮游植物优势种始终是微囊藻,其占比平均值为84.61%;对照组和持续扰动组中,浮游植物主要优势种由微囊藻逐渐转变为湖生伪鱼腥藻,其中微囊藻占比从试验开始时的77.84%到试验结束时分别降至4.72%和5.62%,而湖生伪鱼腥藻从试验开始时的0.55%到试验结束时分别升至94.40%和90.52%.③对照组、间歇扰动组和持续扰动组中Shannon-Wiener指数分别为1.02、1.03和1.63,持续扰动组显著高于对照组和间歇扰动组.研究显示,在该试验条件下,间歇扰动有利于维持微囊藻在太湖浮游植物中的优势地位,同时表明扰动方式显著影响太湖浮游植物生长和群落结构.

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式(持续扰动和间歇扰动)对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09μm迅速增大至43.73μm,实验第17天时为59.00μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07μm增大到43.51μm,实验第17天时减小至13.95μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38μm,实验第17天时为33.67μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度(1.675×10~6cells/ml)显著高于持续扰动组(0.344×10~6cells/ml)和不扰动组(1.461×10~6cells/ml).研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.

扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响

风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度(0、50、100、200、400 rmin)来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 rmin组的ρ(Chla)、微囊藻数量、F_vF_m(潜在最大光合效率)、ETR_(max)(潜在最大光合速率)、I_k(半饱和光强)和α(光能利用效率)增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 rmin组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组(P<0.05),而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组(P<0.05).方差分析表明,试验第7~11天,100 rmin组的ρ(Chla)、水华微囊藻数量、F_vF_m、ETR_(max)和α显著高于对照组(P<0.05);第1~5天,400rmin组的ρ(Chla)、ETR_(max)和I_k显著低于对照组(P<0.05).研究显示,适宜的扰动强度(100 rmin)促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度(400 rmin)则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.

强人类活动下半干旱地区湖泊水资源损失过程重建——以岱海为例

湖泊水资源持续损失已经成为影响半干旱地区经济社会发展的主要问题之一.然而,由于缺少长期连续的湖泊动态监测数据,该地区湖泊水资源损失过程及其与气候变化和经济社会发展之间的关系没有得到详细的评估.针对此问题,本文以位于半干旱地区的岱海为研究对象,利用改进型归一化差异水体指数从1986—2020年258景Landsat遥感影像中提取湖泊水体边界,结合湖泊水位数据,重建了近60a岱海水资源量动态变化过程.结果表明:1961—2019年期间,岱海急剧萎缩,湖泊水量共减少9.88×10^(8)m^(3).同时水量变化趋势分段函数拟合结果表明,岱海水量变化可分为3个阶段:1961—1978年,水量损失速率为0.726×10^(7)m^(3)/a的缓慢损失阶段;1979—2004年,水量损失速率为2.10×10^(7)m^(3)/a的快速损失阶段;2005—2019年,水量损失速率为3.39×10^(7)m^(3)/a的加速损失阶段.相关分析表明:岱海水量损失与流域经济社会发展密切相关.其中,改革开放后流域农业开发利用规模和强度的提高是导致岱海水量损失的主要原因;“西部大开发”战略实施后工业经济的兴起则加速了岱海水量的损失.据此,本研究建议干旱半干旱地区湖泊流域经济社会的发展应与其水资源承载力相协调.

长江经济带景观格局动态演变及其景观生态环境效应

利用2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感监测数据,通过景观格局指数、区域生态环境质量指数定量探究长江经济带土地景观格局的时空变化特征及其生态环境响应。研究表明:(1)长江经济带上、中、下游区域的林地、草地等生态用地与人造地表的分布存在空间错位,生态用地主要转为耕地和人造地表;(2)景观层级上,斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加,类型层级上,耕地的破碎化程度增加,人造地表在空间上的连接度加强,趋于规模发展;(3)2000—2020年,经济带生态环境质量改善和恶化并存的特征弱化了整体生态质量的时间变异性,生态环境质量指数的低值区与长江经济带三大城市群的分布存在空间布局相似性;(4)区域土地资源供给与发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态变化、人口虹吸效应、产业结构等影响长江经济带生态环境的空间分布。