西凉湖沉积物重金属及营养元素分布特征及污染评价

以西凉湖沉积物为研究对象,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估其重金属元素的污染情况,利用综合污染指数法和有机污染指数法评价其氮、磷元素及有机质的污染情况。结果表明,西凉湖沉积物整体受到重金属污染水平较低,Cu、Zn、As、Hg污染情况在空间分布上相似,少数点位Cd、Ni、Hg元素达中度或重度污染,归因于养殖饲料和交通运输。西凉湖沉积物中氮、磷元素污染评价结果显示,磷元素污染情况相对较轻,80%的点位处于中度污染水平;氮元素污染情况严重,所有点位均达重度污染;氮、磷元素的综合评价中所有点位均达重度污染。有机污染指数法评价结果显示,所有点位有机污染指数均大于0.50,达重度污染水平。结合氮、磷元素的评价结果,将外源污染归因于西凉湖曾经过度发展渔业造成的营养输入。

禁渔后西凉湖鱼类物种和功能多样性时空格局及其与水环境因子的关系

为解析禁渔后西凉湖鱼类群落组成、结构与多样性格局,探明影响鱼类多样性的关键环境因子,于2020年11月和2021年4月在西凉湖开展了鱼类群落与环境因子调查,共设置15个样点,分布于西-西凉湖(XLH1-8)和东-西凉湖(XLH9-15)。结果表明秋季与总氮、叶绿素a和高锰酸盐指数呈正相关,西-西凉湖与总磷和浊度呈正相关。本次调查共采集鱼类31种,隶属6目8科26属,其中鲤形目最多(24种),占77.4%。优势种为似鱎、?、鲫和红鳍原鲌,其中似鱎为主要优势种。非度量多维尺度排序分析(NMDS)结果表明,西凉湖鱼类群落结构具有显著的季节和空间差异(P<0.05)。在秋季,东-西凉湖的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均显著高于西-西凉湖(P<0.05);Margalef指数显著高于西-西凉湖(P<0.05);在秋季,东-西凉湖的功能丰富度指数显著高于西-西凉湖(P<0.05);功能分散度指数显著高于西-西凉湖(P<0.05)。Pearson相关性分析结果表明, Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数和Margalef指数与功能丰富度指数(r=0.66、r=0.61、r=0.50和r=0.83)、功能分散度指数(r=0.93、r=0.89、r=0.89和r=0.70)呈显著正相关(P<0.05),即物种多样性增加,占据的功能空间越大。冗余分析结果显示,总磷是驱动西凉湖鱼类物种和功能多样性的关键环境因子。研究为禁渔后长江流域湖泊鱼类资源恢复和生态系统修复提供了科学依据,为今后湖泊生态保护政策提供了参考。

沉积物营养元素分布特征与污染评价——以咸宁市西凉湖为例

2021年1月项目组在咸宁市西凉湖采集了沉积物表层和深层样品,共计104件。根据测试分析数据,采用了加拿大安大略省环境和能源部制定的有机污染评价标准和综合污染程度法进行了营养化评价。评价结果显示,西凉湖沉积物总氮TN和总磷TP较高,沉积物所带来的水体营养化风险不可忽略。

湖北省西凉湖浮游动物群落周年动态变化及其与环境因子的关系

2007年11月至2008年10月对西凉湖浮游动物进行了4次调查,共检出浮游动物224种,其中原生动物112种,轮虫90种,枝角类15种,桡足类7种.秋季浮游动物物种数最多,为111种,冬季最少,为75种,春季和夏季分别为107种和88种.冬季浮游动物丰度最高,为126731ind./L,春季最低,为71356ind./L,夏季和秋季分别为109743ind./L和107650ind./L,原生动物和轮虫的丰度是西凉湖浮游动物丰度的主体.浮游动物群落结构和环境因子的典型对应分析表明,水温、pH、水深、总磷、化学需氧量和溶解氧是与西凉湖浮游动物群落结构相关性较强的环境因子.冬季浮游动物群落结构与总磷、化学需氧量和溶解氧呈显著正相关;春季、夏季、秋季三个季节的浮游动物群落结构与pH、水温和水深呈显著正相关,表明西凉湖浮游动物群落结构的季节变化与水温及营养状况密切相关.

湖北西凉湖野菱群落α-多样性特征

【目的】对湖北省西凉湖的野菱种群及其群落基本特征进行研究，为野菱保护策略的制定、开发利用以及湖泊生态恢复提供依据。【方法】采用样方法和α－多样性指数研究西凉湖野菱种群和群落基本特征。【结果】野菱在西凉湖分布较少，未发现以野菱为主的野菱群丛。野菱种群面积为2000～2200 m2，野菱频度为50%，盖度约10%，多度等级为1级（少）。与野菱相伴生的物种主要有10科11属12种，多度、盖度最大均为菰（Zizania caduciflora），最小均为槐叶苹（Salvinia natans）。在湖中间菰为主要优势种。野菱群落群丛名为菰—浮萍—金鱼藻。α－多样性指数分析显示，野菱群落Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）分别为0. 795、2.504和1.008。【结论】过度养殖是导致湖北省西凉湖野菱种群面积减少和群落物种多样性降低的重要原因。

西凉湖水生植物多样性现状

水生植物是湖泊生态系统的重要组成部分,是水生态系统的主要生产者,其具有物质循环和净化水体的功能。近年来,水生植物研究的重点是水生植物的多样性,但是目前对西凉湖水生植物多样性的研究较少。为此,调查了西凉湖的水生植物多样性,结果表明:西凉湖水生植物现有24种,隶属于13科21属。其中菹草(Potamogeton crispus)和菱(Trapa bispinosa)的重要值最大,分别为47.4和35.5。本结果可为西凉湖水生植物多样性保护提供参考。

不同土地利用类型对西凉湖面源污染的影响

运用高清遥感影像人工目视解译更新西凉湖周边土地利用类型,结合耕地不同类型N、P、K及尿素使用量,估算了湖区周边耕地不同类型的面源污染输出。结果表明,西凉湖面源污染主要以氮的输出为主,主要输出源是稻田,旱地对磷的输出贡献最大,水浇地季节变动性大且人为干预明显,其影响程度也不容忽视。

1990年与2010年西凉湖区土地利用格局对比研究

利用1990年和2010年的Landsat TM遥感数据,采用最大似然法,对西凉湖区的土地利用进行机助分类,将西凉湖区土地利用方式分为6种类型:水域、林地、沼泽、水田、旱地和建设用地。并利用ArcGIS进行土地利用方式转移矩阵分析。研究结果表明,与1990年相比,2010年,西凉湖水域面积减少了2 822.71 hm2,旱地面积减少了378.51 hm2,水田和林地面积分别减少了28.46 hm2和25.74 hm2;沼泽面积增加了3 240.4 hm2,建设用地增加了15.02 hm2。西凉湖区部分水域转变为沼泽,反映了湖泊沼泽化的趋势。导致西凉湖区的土地利用格局变化的人为干扰主要为非法筑堤围湖、围网养殖的过度发展、打草耙捞和排放污染物等。

富营养化驱动下西凉湖百年来生态系统演化轨迹

长江中下游浅水湖泊是区域社会可持续发展的重要自然资源,富营养化问题致使该地区湖泊发生草-藻转换,限制了湖泊生态系统服务的供给.湖泊环境问题是生态系统受外力长期胁迫的结果,湖泊生态治理与保护须充分了解系统的演化规律,但是相关认识受限于长期监测资料的缺失.为了厘清长江中下游地区典型草型湖泊生态系统演化轨迹,更有效管理受损湖泊,选择西凉湖为研究对象,利用沉积记录代用指标粒度、元素和硅藻等,在高分辨率放射性核素定年的基础上,分析了近150年来西凉湖生态系统的演变规律.结果表明,西凉湖在20世纪40年代之前水体清澈,营养水平较低,沉水植物相对较少;而20世纪40年代以后,人类活动逐渐增强导致湖泊营养水平升高,水生植被增多;硅藻群落结构逐渐由浮游硅藻组合向底栖和附生硅藻组合演替,同时沉积物营养不断增加,表明以流域土地利用方式改变、围垦和渔业养殖等为代表的人类活动深刻改变了湖泊生态系统结构.研究认为虽然湖泊营养在20世纪70代之后一直维持在较高水平,达到富营养化标准,但沉水植被的生长限制了湖泊藻类浓度,西凉湖并未藻类暴发.同时也发现外源营养的增加通过湖泊初级生产者深刻影响了湖泊的地球化学循环,造成了沉积物碳酸钙的累积.这一过程表明富营养化驱动下沉水植物的演替影响了西凉湖营养地球化学循环过程,可能导致内源释放风险增大.以此明确了长江中下游地区典型草型湖泊的演化过程,评估了该类型湖泊在长期人类活动和气候变化下面临的生态风险,为区域湖泊的管理提供科学依据.