湖泊-流域系统硅循环及其对碳和养分循环的影响

硅是环境中最为常见的元素之一,在地壳中的丰度为28.8%,是多数植物生长的有益元素。在生态系统中,硅循环与碳和营养元素的循环密切相关。以往国内外对于硅循环的研究大多针对海洋和陆地生态系统,而湖泊-流域系统中硅的循环过程及其对碳和营养元素循环影响的研究尚且不多。本文结合国内外研究进展,综述硅在湖泊-流域系统的存在形态及分布,阐述硅在湖泊-流域系统中的基本循环过程,以及该循环过程对碳和养分循环的影响及其作用机制。在此基础上,提出了今后的研究工作应对湖泊硅素来源进行分析,并确定湖泊沉积物中植硅体与硅藻固碳量,同时完善湖泊氮、磷、硅含量及其生态化学计量关系,最后建立湖泊-流域系统硅-碳-养分耦合循环模型。本文有助于更好地了解湖泊-流域系统硅循环过程以及硅循环对碳、养分循环的影响机制,为缓解湖泊-流域水体富营养化现象和全球气候变化提供科学参考。

鄱阳湖流域径流模型

流域径流是鄱阳湖主要来水,建立鄱阳湖流域径流模型对揭示湖泊水量平衡及其受流域自然和人类活动的影响具有重要意义.针对鄱阳湖-流域系统的特点:流域面积大(16.22×104km2)、多条入湖河流、湖滨区坡面入湖径流等,研究了相应的模拟方法,建立了考虑流域土壤属性和土地利用空间变化的鄱阳湖流域分布式径流模型.采用6个水文站1991-2001年的实测河道径流对模型进行了率定和验证.结果显示,模型整体模拟精度较高.其中,赣江、信江和饶河均取得了较好的模拟结果,月效率系数为0.82-0.95;抚河和修水模拟精度略低,为0.65-0.78.模型揭示了研究时段内年平均入湖径流总量为1623×108m3,其中,赣江最多,占47%,其次为信江和抚河,分别占13%和12%,湖滨区坡面入湖径流约占4%,其余24%来自饶河、修水以及其它入湖支流.模型将用于评估流域下垫面或气候变化引起的入湖水量变化,为湖泊水量平衡计算提供依据.

湖泊集水域地表—地下径流联合模拟

研制了流域尺度的地表-地下径流联合模拟的分布式水文模型。模型考虑了地表径流、土壤水、地下水之间的相互作用和水量交换,更真实地模拟径流系统。特别是,考虑了湖泊-流域系统的特点,例如,多条入湖河流、直接入湖的坡面水流和地下入湖径流等,使模型比现有水文模型更适合于湖泊集水域径流系统的模拟。模型在云南抚仙湖集水域作了初步应用研究,模拟结果与河道径流、土壤含水量和地下水位等观测数据的比较显示,模型模拟效果理想。此外,模拟结果与SCS模型结果的对比分析,进一步验证了模型的有效性。该模型可用于研究湖泊与流域的相互作用、模拟流域水文过程对自然条件改变或人类活动的响应、探究地表径流-地下水-湖泊之间的相互作用。模型也可用作湖泊-流域系统水量平衡分析和水资源管理的有效计算工具。