南亚热带水库消落带土壤主要金属元素流失及其对沉积物磷释放的影响

比较中国南亚热带地区31座大型水库消落带裸露土壤、表层沉积物和水体中的磷和主要金属元素(Al、Ca、Fe和Mn)含量,探讨水相磷与沉积物固相磷和铁之间的关系,为中国南亚热带水库沉积物内源磷释放对水库富营养化的贡献提供准确预测。结果显示:由南向北,水库消落带土壤铁含量逐渐下降,土壤钙含量逐渐上升;沉积物与消落带土壤中各元素含量的比值依次为Mn>P>Fe>Al>Ca,与土壤铁和锰高的流失率相比,铝和钙基本无流失作用,铁和锰从流域土壤向水体和沉积物迁移可能是华南地区水体铁锰超标的重要原因;水库消落带土壤和表层沉积物中总磷与铁含量均显著正相关(P<0.05),且沉积物铁结合态磷含量占总磷的百分比显著高于土壤(P<0.05),表明磷主要与流域土壤中的铁结合并共同迁移、沉降,最终汇入沉积物中。当水库表层沉积物总磷含量达0.6mg/g时,沉积物总磷含量与铁含量相关,推测南亚热带水库沉积物磷的饱和滞留量可能在0.6mg/g左右。当Fe:P>70时,水体磷浓度基本低于20μg/L,水库处于中营养状态,表明表层沉积物中的铁能吸附水体磷并抑制磷释放,此时沉积物是磷的“汇”。当Fe:P<70,总磷含量与铁含量之间无显著相关性,水体磷浓度与沉积物铁磷比显著负相关(P<0.05),表明这些水库沉积物中铁对磷的吸附可能已开始饱和。沉积物铁磷质量比为70可能是南亚热带水库沉积物开始由磷汇向磷源转化的关键阈值。

亚热带水库沉积物钻孔中有机质的历史记录及其环境意义

氢指数(HI)是重要的有机质评价参数,能够反映沉积有机质中脂肪大分子物质的相对含量,并用于反演水生生态系统的历史初级生产力,有助于研究藻类生产力对污染物的富集作用。为了探讨氢指数的环境指示作用,选择了亚热带的3座水库作为研究对象,采用Rock-Eval热解与生物标志物-中性糖方法相结合的研究技术,研究了沉积钻孔有机质的来源与特征;并结合210Pb和137Cs定年技术,综合运用氢指数和总糖含量对水库的初级生产力进行了重建。结果表明:中富营养的增塘和联安水库沉积有机质主要来源于浮游藻类,且受降解的程度较小,而贫营养的新丰江水库钻孔下层有机质主要是受降解作用或陆源高等植物等的影响。近年来,3个水库的HI值都有显著性的增加,且与其对应的总糖含量以及近50年来的滑动平均温度都高度的相关,说明这些水库都经历了气候变暖所引起的初级生产力增长。同时,升高的水库生产力扩大了沉积物剖面中重金属和多环芳烃的累积。

中国南亚热带水库敞水区春季轮虫群落结构:基于分类特征和功能性状的分析

轮虫是淡水后生浮游动物中种类最丰富的类群,是水体生态系统食物链的关键环节.很多种类的轮虫对环境变化敏感,环境条件的改变能够导致其群落结构的快速变化,因此,轮虫群落的组成与变化可从生态位角度得以解释.物种的功能性状可提供更强的生态适应性信号,轮虫的个体大小是反映其代谢与行为的综合性状,而咀嚼器、防御结构及防御行为则反映了它们对食物利用和应对捕食等方面的功能性状,轮虫群落中物种的这些功能性状组成反映了食物资源和捕食压力等对群落组成的选择作用.为了解我国南亚热带水库轮虫群落的结构特征,于2018年春季(3-5月)采集了我国华南地区43座水库敞水区的浮游动物定性样品和定量样品,同时测定了水温、水深、水体透明度及叶绿素a浓度等指标.共采集到轮虫19属45种,主要为营浮游生活的种类,异尾轮属(Trichocerca)和臂尾轮属(Brachionus)的种类最多,分别有10和7种.在轮虫个体大小上,群落中体长≤150μm个体的丰度和生物量均占绝对优势(分别为83.11%和53.10%),体现出热带、亚热带地区轮虫群落以小个体种类占优势的一般特征;具有槌型咀嚼器、杖型咀嚼器的轮虫为优势咀嚼器功能群,分别占57.78%和33.14%;具背甲与棘刺的轮虫为主要优势防御结构功能群(66.59%).南亚热带水库春季轮虫群落在食物利用及应对捕食压力上的特点明显,冗余分析表明轮虫群落的种类组成及性状功能群的丰度组成显著地受到食物、温度及竞争的影响.

三座南亚热带大型水库敞水区桡足类群落结构比较

于2000-2002年对南亚热带三座大型水库：新丰江水库、公平水库和飞来峡水库敞水区桡足类进行了定性定量采样。三座水库桡足类种类数较少，共检出桡足类4科10属14种，其中8种哲水蚤，5种剑水蚤和1种猛水蚤。主要分布在广东省水库的我国特有种舌状叶镖水蚤（Phyllodiaptomustunguidus）和广布性种类右突新镖水蚤（Neodiaptomusschmackeri）是出现频率较高的哲水蚤种类，温中剑水蚤（Mesocyclopsthermocyclopoides）、台湾温剑水蚤（Thermocyclops taihokuensis）和博平近剑水蚤（Tropocyclopsbopingi）是出现频率较高的剑水蚤种类。水库的流域面积、滞留时间、鱼类捕食和营养状态是影响水库桡足类种类组成和数量的重要因素。三座水库桡足类种类数与水库流域面积大小存在正相关关系。随着水库营养水平的升高，桡足类密度和生物量也相应增加，但是大型哲水蚤的优势度降低，而剑水蚤和桡足类幼体的优势度上升。水力滞留时间很短是引起飞来峡水库桡足类种群波动的主要因素。水库捕食性鱼类对甲壳浮游动物的选择性捕食，对桡足类种类影响较小，对桡足类成体密度影响较大。由于地区差异和鱼类捕食强度等因素的影响，桡足类种类多样性与水体营养状态之间存在不确定性。

亚热带联和水库理化因子及浮游植物分布特征

在亚热带水库中,水体的理化因子影响着浮游植物的分布和数量。然而,浮游植物也会对周围环境进行反馈作用。广东联和水库自2012年以来,每年夏季都会爆发密集微囊藻的藻华。为了研究周围环境与水华之间的关系,以及探讨爆发水华藻种的来源,对联和水库的物理和化学因子,以及浮游植物的时空变化进行了调查。结果表明,在热分层时期,水体中的pH、溶解氧和叶绿素a浓度在垂直方向上具有显著变化。浮游植物群落组成也发生季节性变化。在冬季混合时期,浮游植物优势种为梅尼小环藻;而在夏季热分层时期,优势种则变为密集微囊藻。同时,对水库周围河流与村庄池塘进行了调查,没有发现爆发水华的密集微囊藻。但在坝前水库底部发现密集微囊藻的休眠种子。因此,密集微囊藻并不是来源于上游水体,而是来自于水库本身。密集微囊藻细胞被认为自建库以来就存在于库中,通过休眠来克服恶劣的生存条件。当温度和光照,以及营养盐浓度达到适宜条件,藻细胞开始大量分裂生长。此外,浮游植物的分布对水体中溶解氧含量和总磷含量的垂直分布也起一定影响。在一年的水库氮磷收支中,均有一定量的氮和磷滞留在库区,氮的输入主要来自于大气沉降和河流,磷的输入则主要来自于河流与沉积物。

营养盐和罗非鱼对水库浮游动物群落影响的围隔实验研究

为认识我国南亚热带地区以杂食性鱼类为主的水库中级联反应的特点,文章于2009年9～11月在贫-中营养水库-流溪河水库进行了围隔（体积约为85 m3）实验.包括控制组在内,共3个处理,每个处理有3个重复.控制组为水库原水,不添加营养盐和罗非鱼;处理组：（1）在水库原水中添加营养盐;（2）水库原水中添加罗非鱼.通过比较添加营养盐组与空白组,分析了浮游生物对营养盐的响应;比较添加罗非鱼组与空白组,分析了鱼对浮游生物的作用.在添加营养盐组中,浮游植物丰度和生物量都升高,添加营养盐使浮游动物的丰度和生物量显著增加.桡足类的优势种以无节幼体、桡足幼体,舌状叶镖水蚤、中剑水蚤等为主,枝角类的网纹溞、裸腹溞、象鼻溞等的丰度和生物量均明显地受到鱼类捕食的影响.当鱼类的生物量较低或不存在时,滤食性枝角类可能成为优势种群.

褶纹冠蚌和背角无齿蚌对水体营养盐和浮游植物的影响

2009年5月31日-6月20日在广东省大沙河水库利用微型生态系统比较不同放养密度的褶纹冠蚌(Cristaria plicata)和背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对水体氮、磷及浮游植物的影响,探讨两种蚌在控制南亚热带水库富营养化水体藻类水华上的可行性。实验结果表明,在褶纹冠蚌和背角无齿蚌处理组中,总氮、总磷和叶绿素a浓度显著增加,而铵氮的浓度显著下降;褶纹冠蚌和背角无齿蚌导致了浮游植物群落组成结构的改变和数量的增加,实验过程中绿藻所占的比例迅速上升。两种蚌之间没有显著的差异,只是在不同的作用强度下,时间上的响应不同。综合实验结果,褶纹冠蚌和背角无齿蚌难以有效地运用于我国华南地区水库的水质改善与富营养化控制。

天目湖沙河水库热分层变化及其对水质的影响

为揭示亚热带水库热分层的季节性变化特征、影响因素及水质效应,以最大水深11 m的江苏溧阳天目湖沙河水库为例,基于对水库坝前区(TM1)3~11月逐时的水温监测及对该水库2009~2016年相关水质和气象指标监测,分析了该水库热分层的形成和消失时间、驱动因素及其对水质的影响.结果表明,天目湖沙河水库呈典型的亚热带单循环混合模式:春季随着太阳辐射的增强,水温逐渐升高,当表层水温升至21℃左右时,热分层稳定形成,在整个5~9月期间水体热分层十分稳定;秋季随着太阳辐射的减弱,水温逐渐降低,当表层水温降至19℃左右时,热分层基本消失,在10~4月期间水体呈混合状态.热分层期间,表层和底层的水温差随太阳辐射的增强而增加;日均气温超过30℃的情况下,水体热分层更加稳定;夏季强降雨过程降低了水体表层的温度、减弱了上层5 m水体的温度分层,但对5 m以下深度的热分层状况基本无影响.水温分层对水库水质产生一定的影响:热分层期间,底层水体处于厌氧状态,底层水体氨氮浓度明显增加;热分层消失后,底层水体溶解氧、总磷及悬浮颗粒物含量均增加.研究表明,对于四季分明的亚热带中等深度的水库而言,水体热分层主要受太阳辐射的控制,稳定的热分层有利于蓝藻门相关种属藻类的生长,热分层形成及消散阶段改变了沉积物的营养盐释放及供给水体的强度,对水体水质形成冲击.在水库水质监控及生态保护管理中,应关注热分层过程的不利影响,并探索相关灾害的防控技术.

四明湖水库浮游植物功能类群的季节演替及其影响因子

浮游植物群落变化既受到环境因子单独作用的影响,也受到各因子之间交互作用的影响.为探究浮游植物群落结构的季节演替规律,对四明湖水库浮游植物群落及水体11项非生物因子和4项生物因子进行周年采样调查,分析了水库内浮游植物功能类群组成、季节演替规律及其与生物因子和非生物因子的关系.结果显示,调查期间四明湖水库的浮游植物种类可归入22个功能类群,其优势功能类群主要隶属于绿藻门和硅藻门.非度量多维尺度分析(NMDS)显示,浮游植物群落结构呈现出明显的季节性演替;通过SIMPER分析,筛选出10个与季节变化显著相关的功能类群,其主要变化过程表现为:夏季D+Lo→秋冬季D+P+Lo→春季X2+P+MP.方差分解分析(VPA)显示,浮游植物功能类群的季节变化是由水温-浮游动物交互作用与水温单独作用共同影响的结果;典范对应分析(CCA)发现,水温(WT)、透明度(SD)和硝态氮(NO-3-N)以及浮游动物生物量是影响该水库浮游植物群落结构动态变化的主要因子.