Dissolved organic carbon concentration and its seasonal variation in the Huguangyan Maar Lake of Southern China

The dissolved organic carbon(DOC)in the surface water of Huguangyan Maar Lake was continuously monitored based on once per week sampling frequency of 4 locations from June 2018 to May 2019.The DOC concentrations and its seasonal variation were discussed by correlating with the rainfall,water temperature,and p H of lake water.The results showed that the weekly DOC varied from 8.15 to 32.65 mg/L with an annual average concentration of 17.96 mg/L.There was a significant difference in the average DOC concentrations between the rainy and dry seasons as the monthly average DOC concentration was 21.72 mg/L for the wet season compared to the dry season concentration of 14.21 mg/L.The rainfall shows a significant effect on the DOC concentration of lake water,as DOC concentration was much high during the wet season.There were no significant spatial variations in the average monthly concentration among the four sampling locations except occasional variation during the wet season.The reason for the wet season DOC differences among four sampling locations is likely due to the uneven runoff and underground water inputs and the relatively slow circulation of lake water.Finally,the seasonal fluctuation of DOC concentration in this closed lake water suggests that dissolved soil organic matter inputs through the rainfall related to surface runoff and subsurface infiltration from the surrounding watershed land is important to the primary production and organic matter deposition in the lake sediments.

Tracing the Provenance of the Huguangyan Maar Lake Sediments in Coastal Regions of South China

The Huguangyan Maar Lake（HML）（21°9＇N,110°17＇E）,situated on the Leizhou Peninsula in the southernmost of China's Mainland,is the deepest recent crater lake among the identified volcanic structures in the Leiqiong Volcanic Field.The bi-lobate lake.

Microbial diversity in Huguangyan Maar Lake of China revealed by high-throughput sequencing

Huguangyan Maar Lake is a typical maar lake in the southeast of China. It is well preserved and not disturbed by anthropogenic activities. In this study, microbial community structures in sediment and water samples from Huguangyan Maar Lake were investigated using a high-throughput sequencing method. We found significant differences between the microbial community compositions of the water and the sediment. The sediment samples contained more diverse Bacteria and Archaea than did the water samples. Actinobacteria, Betaproteobacteria, Cyanobacteria, and Deltaproteobacteria predominated in the water samples while Deltaproteobacteria, Anaerolineae, Nitrospira, and Dehalococcoidia were the major bacterial groups in the sediment. As for Archaea, Woesearchaeota (DHVEG-6), unclassified Archaea, and Deep Sea Euryarchaeotic Group were detected at higher abundances in the water, whereas the Miscellaneous Crenarchaeotic Group, Thermoplasmata, and Methanomicrobia were significantly more abundant in the sediment. Interactions between Bacteria and Archaea were common in both the water column and the sediment. The concentrations of major nutrients (NO^3-, PO4^3-, SiO3^2- and NH4^+) shaped the microbial population structures in the water. At the higher phylogenetic levels including phylum and class, many of the dominant groups were those that were also abundant in other lakes;however, novel microbial populations (unclassified) were often seen at the lower phylogenetic levels. Our study lays a foundation for examining microbial biogeochemical cycling in sequestered lakes or reservoirs.

The early Holocene optimum inferred from a high-resolution pollen record of Huguangyan Maar Lake in southern China

A high-resolution pollen record of the past 13000 a from Huguangyan Maar Lake reveals the vegetation and environment changes in southern China during the Holocene. It shows that (i) pollen percentage of trees and shrubs reached 56% during the early Holocene (11600―7800 cal a BP), of which the pollen percentage of tropical trees reached a maximum at 9500―8000 cal a BP, reflecting a hot and wet envi- ronment; (ii) during the mid-Holocene (7800―4200 cal a BP), the pollen percentage of montane conif- erous trees and herbs increased, while the percentage of tropical-subtropical trees decreased, indi- cating lower temperature and humidity; (iii) in the late Holocene spanning from 4200 to 350 cal a BP, the pollen percentage of herbs and montane conifer increased significantly, indicating a marked decrease of temperature and humidity. Our pollen data reveal that the time period 9500―8000 cal a BP in south- ern China represents a climatic optimum for the Holocene characterized by hot and wet conditions. This is consistent with the Holocene optimum found in lower latitude regions globally. We speculate that strong insolation might cause the northward migration of the ITCZ and subtropical summer mon- soon front, which resulted in an early Holocene optimum in the Huguangyan area. The dry tendency and climate fluctuations of the middle and late Holocene could be associated with a decrease in solar insolation and frequent ENSO event.

引发2021—2022年度湖光岩玛珥湖水华事件的主要藻种及原因分析

水华(algal bloom)是水体中藻类过度繁殖所引起的生态环境问题,水华的暴发会对水体环境以及水生生态平衡造成严重的破坏.湖光岩玛珥湖是低平地区火山口形成的湖泊,具有相对封闭的水体环境,是研究认识较为单纯的水文条件下水华形成与发展的理想场所,研究其水华暴发期间的主要藻种构成及水生态环境条件对认识水华形成的原因具有积极的意义.本文对2021年12月—2022年3月期间湖光岩水华暴发的主要藻类进行了分析鉴定,并从营养盐条件、水文条件、气象因素等方面探讨分析湖光岩水华暴发的原因.结果表明:(1)湖光岩水华暴发的主要藻种为绿藻门中的小球藻(Chlorella vulgaris)以及蓝藻门中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa);(2)湖光岩表层水营养盐含量分析显示,SiO_(3)^(2−)-Si的含量最高,PO_(4)^(3−)-P的含量最低,NO_(2)^(−)-N、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N的含量在不同采样点基本保持稳定,而与前人在没有发生水华的年份所做的湖光岩水体营养盐含量分析相比,水华期间SiO_(3)^(2−)-Si、PO_(4)^(3−)-P以及NH4^(+)-N的含量显著增加,而其他营养盐组分则变化不大,PO_(4)^(3−)-P、NH4^(+)-N为调控湖光岩浮游藻类生长的重要营养盐因子,因此水体中PO_(4)^(3−)-P、NH_(4)^(+)-N含量的增加是造成湖光岩发生水华的主要原因;(3)湖光岩水华的暴发主要与水体中营养盐的浓度变化有关,而适宜的水文环境以及气候条件等也有利于水华的暴发.

62 kaBP以来湖光岩玛珥湖沉积物有机碳同位素记录及古气候环境意义

湖光岩玛珥湖HUG B孔岩心记录了62kaBP以来的古气候、古环境变化信息。全岩有机碳同位素组成(δ13CTOC)分析表明,62kaBP以来δ13CTOC值变化比较明显,其变化范围为-28.5‰～-15.5‰。结合孢粉和有机地球化学指标进行综合分析,湖光岩玛珥湖δ13CTOC变化曲线可划分为6个演化阶段:62～58和48～40.5kaBP两个时段的δ13CTOC值偏负,沉积物中有机质主要来源于热带—亚热带地区的陆生C3森林植被,反映了温暖潮湿的气候环境;58～48和40.5～17.2kaBP期间δ13CTOC值明显偏正,沉积物中有机质主要源自C4草本植物,反映了湖光岩地区有效降水量减少、干旱程度增加导致湖光岩玛珥湖湖面下降,大量C4草本植物生长在暴露的湖滨岸;17.2～4kaBP时段内δ13CTOC值尽管存在更加频繁的波动,但总体呈现逐渐偏负的趋势,反映了暖湿和冷干气候多次交替但总体上逐渐变暖、变湿的气候环境;4kaBP以来δ13CTOC值存在逐渐偏正的趋势,虽然不排除人类活动的影响,但很可能反映了干旱程度的再次增加。综合分析表明,有效降水量(降水量-蒸发量)是控制湖光岩玛珥湖地区C3/C4植物相对生物量变化的主导因素。湖光岩玛珥湖有机碳同位素的研究结果支持区域气候环境而不是大气CO2浓度变化是末期冰期以来热带低纬度地区C3/C4植被相对生物量变化的主要原因。

末次冰期以来湛江湖光岩玛珥湖孢粉记录及古环境变化

通过对湛江湖光岩玛珥湖钻孔孢粉记录的研究认为 ,末次冰期以来 ,该区植被类型从早期的南亚热带季风常绿阔叶林依次演替为 ,中亚热带常绿、落叶阔叶林→南亚热带季风常绿阔叶林→中亚热带常绿 落叶阔叶 针叶混交林 (湖边草地 )→热带季雨林→半常绿季雨林。气候最寒冷的时期温度比目前至少降低了 4— 6°C以上。全新世早期相对干旱。

湖光岩玛珥湖的浮游植物

本文对广东省湛江市湖光岩玛珥湖的浮游植物进行了周年的调查和分析,结果共检出浮游植物99属260种(包括变种和变型):春季119种,夏季121种,秋季150种,冬季122种,其中蓝藻门20属43种,占种类数的16.5%;硅藻门20属79种,占种类数的30.4%;绿藻门49属117种,占种类数的45%;甲藻门2属8种,占种类数的3.1%;裸藻门2属2种,占种类数的0.8%;金藻门2属6种,占种类数的2.3%;黄藻门3属4种,占种类数的1.5%;红藻门1属1种,占种类数的0.4%。全年广布种有40种:蓝藻门15种,硅藻门6种,绿藻门14种,甲藻门3种,金藻门和黄藻门各1种。各两季节间的共有种数在57—78种,Jaccard种类相似性指数范围在0.28—0.42。优势种(Y>0.02)共有29种:春季8种、夏季16种、秋季13种、冬季11种,分别隶属于蓝藻门13种,绿藻门8种,硅藻门8种,其中Chroococcus m inor、M icrocystis flos-aquae、Pleurocapsa fuliginosa、Chlorella vulgaris为全年广布优势种。在春、夏、秋3季以蓝藻的优势种类居多,而在冬季则以硅藻的优势种类居多。细胞丰度在6.3×104—56.1×104ind/L,春季最高,冬季次之,夏季最低。多样性指数平均为4.53,均匀度平均为0.65,其排序都为冬季>秋季>夏季>春季,物种非常丰富。浮游植物群落中存在着os、βm、αm的优势种群,其群落结构具有典型的亚热带特征。从浮游植物吸收N、P的配比分析,P成为全年唯一的营养限制因子,但从N、P的绝对值看,N和P都是全年的营养限制因子。综合分析结果,湖光岩玛珥湖水质营养类型属于亚热带贫营养型。

湖泊沉积物不同赋存状态Rb、Sr地球化学记录研究

湖泊沉积物中不同赋存状态的Rb、Sr记录了不同的表生地球化学过程和环境信息。本文选取广东湖光岩玛珥湖和内蒙古岱海作为研究对象,对沉积物柱芯不同赋存状态Rb、Sr的剖面变化进行了对比研究,发现湖光岩玛珥湖和岱海沉积物中不同赋存状态Rb、Sr的剖面变化存在显著差异,笼统利用沉积物全样Rb/Sr比值来反映流域气候环境变化是不合适的,甚至可能得出错误的结论。湖光岩玛珥湖和岱海沉积物中Sr非残渣态/Rb总与TIC、TOC、TN、C/N等环境代用指标的综合对比研究表明,Sr非残渣态/Rb总可有效指示流域化学风化变化:当流域化学风化作用增强时,沉积物Sr非残渣态/Rb总增大;当流域化学风化减弱时,沉积物Sr非残渣态/Rb总降低。因此,对不同类型的湖泊,在利用湖泊沉积物Rb、Sr地球化学记录反演古气候/古环境变化时,需综合考虑湖盆流域地质地理背景和湖泊自身特点,选用合适的研究方法,才能得出可靠的结论。

湖光岩玛珥湖沉积物反映的全新世以来古环境演化

对广东湖光岩玛珥湖沉积物550℃烧失量(loss on ignition,LOI)和Ti、Al、Si、K元素强度分析表明,烧失量主要反映了流域生产力水平的变化,而Ti、Al、Si、K 4种元素被证明主要来自于流域,反映了径流输入的变化。11 000～7 800cal.aBP,湖光岩地区的气候温暖、湿润;7 800cal.aBP之后,气候迅速变冷、变干,虽然7 800cal.aBP之后气候也发生了一系列的冷、暖波动,但是其温暖程度已远远不及早全新世的水平。湖光岩地区全新世千年尺度气候演化格局和亚洲季风区的其他记录基本一致,即全新世早期为气候适宜期;全新世中、晚期温度降低,气候变干。湖光岩地区全新世中期的降温程度比亚洲季风区其他地质记录的反映更剧烈,这可能是地理位置差异造成的全新世季风演化差异性的体现。湖光岩地区全新世中后期的气候演化过程可能与厄尔尼诺系统存在联系。

湛江湖光岩玛珥湖全新世粒度变化特征及古气候意义

对湖光岩玛珥湖沉积物全新世粒度参数、550℃烧失量和Ti元素含量的变化特征研究后认为:粒度频率特征曲线指示湖光岩玛珥湖沉积物的外源输入部分主要来自其小流域;沉积物粒径的变化主要受降雨量,而不是湖泊水位波动的控制;较粗的粒径指示降雨量增加,较细的粒径指示降雨量降低.湛江地区全新世早期季风强盛,6085 a B.P.以后,季风显著减弱.湖光岩沉积物记录的全新世中期季风迅速减弱的发生时间与全球很多地质载体记录的全新世中期季风迅速减弱时间都非常接近,体现了湛江地区全新世季风演化的全球性.湛江地区6085 a B.P.以后的季风迅速减弱、气候转干很可能与厄尔尼诺活动增强有关.2000 a B.P.以后,粒度参数、550℃烧失量和Ti元素含量的变幅明显增加与人类活动的影响有关,是人类活动和气候因素共同作用的结果.

湖光岩拮抗菌的研究

采用涂布法、划线分离法以及形态学和生理生化特性分析,对湛江湖光岩微生物进行了分离纯化及部分性质研究;同时用平板菌落计数法对其异养细菌、真菌和弧菌等的数量进行初步统计。采用牛津杯法,对拮抗细菌进行筛选和培养特性研究。结果表明,微生物数量与种类在水平分布上具有显著差异。底泥异养菌总量为(1.3—8.6)×108cfu/g,真菌总量为(0.1—5.7)×107cfu/g。而水体细菌总量为(0.5—6.7)×105cfu/ml,真菌总量为(0.4—1.1)×103cfu/ml。共分离纯化到148株细菌,经筛选发现16株细菌对溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)具有明显的抑制作用,占细菌总数的10.8%,其中菌株DH078和DH113对溶藻弧菌的拮抗作用最明显。结果还表明,细菌DH078在营养肉汤中培养4d抑菌活性最强,其产生抗菌活性物质的最佳条件是稀释2倍的营养肉汤、蛋白胨0.6%、牛肉膏0.6%、酵母膏0.2%、盐度0和pH7.0。可见湖光岩微生物资源较为丰富,本研究可为保护和充分开发利用湖光岩微生物提供科学依据。

湖光岩玛珥湖非残渣态Rb/Sr比值研究及其古气候意义

湖泊沉积物Rb／Sr比值变化主要受控于Sr含量的变化，而真正反映流域化学风化强度的主要是迁移至集水盆地（湖泊）的溶解态Sr^2＋，在沉积物中主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态等形式存在。通过对不同赋存状态的Rb／sr比值与相应的Sr含量之间相关关系的对比分析发现，沉积物非残渣态Rb／Sr比值更好地反映了流域化学风化。根据湖光岩玛珥湖沉积物非残渣态Rb／Sr比值的剖面变化，恢复了该流域一千多年来的化学风化历史。湖光岩玛珥湖非残渣态的Rb／Sr比值在AD704～1850年存在2个低值．即AD740～860年和AD1400～1750年，表明这两个时段该流域化学风化较强，其中AD1550～1700化学风化最强。湖光岩玛珥湖流域的化学风化主要受降水的控制，而温度对它的影响不明显。

广东湛江湖光岩玛珥湖全新世磁化率变化特征及其环境意义

对湖光岩玛珥湖沉积物进行了低频磁化率(下称磁化率)、粒度组合特征、烧失量以及磁化率随温度变化(κ-T)的分析。磁化率随温度变化的特征显示湖光岩沉积物中最主要的磁性矿物是磁铁矿;磁化率与黏土矿物含量呈正相关,反映了湖光岩沉积物中的磁性矿物主要赋存于黏粒组分中;全新世以来湖光岩地区的磁化率的低值指示湿润的气候条件,高值则反映了相对干旱的气候条件。湖光岩地区的早全新世季风较强,中全新世以来季风逐渐减弱,符合全新世季风演化的全球模式。最近2000多年以来磁化率的大幅度增加可能与人类活动的增强有关,是人类活动和气候因素共同作用的结果。

湖光岩玛尔湖的热释光断代

根据热释光测量结果,用敏化修正法计算湖光岩玛尔湖周围岩洞内的岩样古剂量。用热释光剂量片测量岩洞内78d累积剂量来推算年剂量率,进而推算出湖光岩火山爆发在(15.8±2.9)万年前与公认结果一致。这表明用粗颗粒热释光法测量第四纪岩样的古剂量时,须考虑石英的敏化效应,此方法可用于第四纪火山岩样的断代。

环境16S rDNA和16S rcDNA序列分析湖光岩玛珥湖的浮游细菌组成

通过提取环境总16S rDNA和总16S rRNA分别构建DNA克隆文库和反转录cDNA文库,并进行克隆测序和序列分析,探讨湖光岩玛珥湖浮游细菌和浮游活性细菌的遗传多样性。结果表明：构建两个水层的4个克隆文库,即1 m和10 m水层总菌的16S rDNA文库和总活性菌的16S rcDNA文库,共获得413条序列,分属15门、32目、52科;1 m水层的rDNA文库与rcDNA文库中Verrucomicrobia类群所占比例最大（36.8%和32.1%）,其次为Alphaproteobacteri（a 15.1%和16%）和Betaproteobacteri（a 17.9%和16%）;在10 m水层的2个文库中,Alphaproteobacteria类群均占绝对优势,分别为63.5%（rDNA）和43.8%（rcDNA）,其次为Verrucomicrobia（11.5%和14.3%）,其他细菌类群包括Acidobacteria、Chloroflexi、Firmicutes、待定门OD1、Planctomycetes、Spirochetes和Deltaproteobacteria,比例在0.8%~3.8%之间;在科的水平上,SAR11为湖光岩玛珥湖最为丰富的类群,占总克隆数的26.9%,其中在10 m水层的比例高达51.5%。序列同源性分析表明,绝大多数序列（89.8%）来源于新种,其中19.6%的序列可能来自于新属,69%的序列可能来自于全新的科。湖光岩玛珥湖浮游细菌群落结构较为独特,有大量的浮游细菌种类尚未获得相应的纯培养物,蕴含着丰富而新颖的微生物资源。

湖光岩玛珥湖晚全新世人类活动的叶蜡烷烃及其碳同位素沉积记录

通过对广东省湛江市湖光岩玛珥湖晚全新世沉积物中叶蜡烷烃(n-C29,n-C31,n-C33)及其碳同位素(δ13C)进行分析,探讨该湖区约3.5 ka BP以来的植被变化历史,重点讨论了人类活动对该区域植被变化可能带来的影响。叶蜡烷烃δ13C在1.7 ka BP以前偏轻,例如长链烷烃碳同位素在1.78 ka BP为-33.27‰,表明湖区C3植物占绝对优势,表现为典型的C3型生态系统;在1.7 ka BP之后碳同位素明显快速偏重,在1.63 ka BP为-28.26‰,指示了C4植物出现和C4比例上升的过程。C4植物的出现通常指示气候的干旱化,但是烷烃Paq和ACL指数(平均链长)则显示湖区气候可能在1.7 ka BP后变湿润。通过与研究区甘蔗的同位素和ACL指数的比较分析,推测这一矛盾现象可能与湖区开始有一定规模的甘蔗种植活动有关。

广东湖光岩玛珥湖沉积物漫反射光谱数据反映的全新世以来古环境演化

利用漫反射光谱技术得到湖光岩玛珥湖沉积物的叶绿素a浓度.通过与TOC、Sr/Rb比值和磁化率的对比发现,叶绿素a浓度能够忠实地反映湖泊初级生产力的变化,较高的叶绿素a浓度代表季风较强、降雨量较高,反之亦然.湖光岩玛珥湖沉积物多环境代用指标分析结果显示,湛江地区早全新世季风强盛,中全新世季风迅速衰退.这种全新世季风演化模式与北半球季风区的很多地质记录以及北纬30°变化趋势相似,反映了太阳辐射是湛江地区千年尺度季风演化的主要驱动因素,但是湛江地区的季风演化滞后于太阳辐射变化大约2200 a.叶绿素a浓度记录显示6000 a BP左右季风迅速减弱,这与其他记录显示的季风渐变模式不同.一方面,太阳辐射渐变激发了湛江地区植被-大气圈的负反馈作用,这可能是造成6000 a BP左右气候迅速变干的原因之一;另一方面,沉积速率增加导致的稀释作用放大了叶绿素a浓度下降的趋势.3600 a BP以来的沉积环境可能受到了人类活动的影响.

湖光岩玛珥湖水体中营养盐的时空分布特征及其影响因素

湖光岩玛珥湖是世界上最大的玛珥湖,它几乎是封闭的,受外界的干扰小.目前有关玛珥湖的研究主要集中在古气候及生态环境研究方面,而有关玛珥湖营养盐在一年中的生物地球化学循环的研究较少,因此研究湖光岩玛珥湖营养盐的生物地球化学过程具有重要意义.于2015年10月-2016年9月对湖光岩玛珥湖全水柱的营养盐及其他相关参数进行逐月调查,分析营养盐的结构特征、垂直分布特征和时间变化情况,并讨论营养盐时空变化的影响因素.结果表明,湖光岩玛珥湖水中的无机氮(DIN)以铵态氮(NH_4^+-N)为主(> 60%),其次是硝态氧(NO-3-N),亚硝态氮(NO-2-N)所占比利最低.湖光岩玛珥湖水中的硅酸盐(Si O2-3-Si)浓度较高,水体浮游植物生长受磷限制.冬季风期间,水体垂直混合较均匀,导致营养盐的垂直分布比较均匀;夏季风期间,水体层化,营养盐浓度在浅层水体较低,在深层水体较高.湖光岩玛珥湖表层水中的NO-3-N、NH_4^+-N和Si O2-3-Si具有明显的时间变化规律:NO-3-N浓度从10月-次年3月升高,从3-9月降低;NH_4^+-N浓度从10月-次年5月降低; SiO2-3-Si浓度从11月-次年5月降低,从5-9月持续升高.营养盐浓度的时间变化受有机质的矿化分解、水体的季节性混合、浮游植物的吸收、降雨的输入等多种因素的综合影响.