龙感湖近代沉积硅藻组合与营养演化的动态过程

通过龙感湖浅孔沉积物硅藻分析 ,结合2 10 Pb年代测定和消拱对应分析 (DCA)方法 ,恢复近两个世纪以来龙感湖硅藻植物群演替历史和营养动态演化过程。结果表明 ,2 0世纪初期 (190 6AD) ,硅藻种群中小型底栖的Fragilaria类型、Amphoralibyca ,Pinulariasp .等迅速减少或消失 ,而浮游种Aulancoseiragranulata增多 ,与Eu notia类型共同组成优势属种 ,反映龙感湖开始由贫营养状态向中营养状态转变 ,为水体富营养化开始发生时间 ;2 0世纪 70年代初期以来 ,硅藻又逐渐由营附生为主的Cocconeisplacentula ,Epithemiasp .,Gomphonemasp .等占主导地位 ,反映了营养程度的又一次提高 ,并呈现加重趋势。硅藻组合变化反映的湖泊营养级的增加与流域人类活动影响有关 ,早期的湖泊富营养化响应于流域土壤侵蚀速率的增加 ,而

武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明:对照东湖沉积速率(约0.33 cm·a-1),在底层41～50 cm(1860—1890年)与31～40 cm(1890—1920年),东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm(1920—1950年),人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm(1980—2010年)、11～20 cm(1950—1980年)中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明:人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。

武汉严东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积及营养演化的动态过程

选择武汉近郊一中型浅水湖泊——严东湖为研究对象,对其进行了2个柱状沉积物的总氮、总磷、生物硅含量测试。结果表明:严东湖表层沉积物中总氮、生物硅含量总体均有所上升,而总磷近代含量有所下降。近代以来,硅藻的生长消耗了水体大量的硅与磷,表现为生物硅含量的显著上升,严东湖的营养程度有所上升。硅藻的生长与沉积影响到湖泊的沉积系统与过程,使营养盐比例与结构发生了变化,导致严东湖水体出现硅限制。

高原湖泊沉积物有机元素的早期成岩与湖泊营养演化研究

高原湖泊沉积物有机元素的早期成岩与湖泊营养演化研究＠王浩然￥中国科学院地球化学研究所湖泊，有机质，早期成岩，营养演化，Ｒｅｄｆｉｅｌｄ比值，泸沽湖，洱海高原湖泊沉积物有机元素的早期成岩与湖泊营养演化研究王浩然（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）...

兴凯湖百余年营养演化历史及营养物基准

兴凯湖是东北亚地区典型湖泊。20世纪末以来人类活动持续增强,该湖营养快速富集,水体生态状况发生转变,但其环境演化历史及营养本底等信息尚知之甚少。本研究基于对该湖多根沉积钻孔年代、元素及沉积硅藻等多指标的分析,重建了兴凯湖百余年来的环境变化历史。结果表明:兴凯湖历史上保持着良好的环境生态条件,21世纪第一个十年以前水体环境变化较小(硅藻种群弦距<0.0005),近20 a来,兴凯湖生态环境逐渐退化,硅藻从以低—中营养Aulacoseira granulata的优势组合逐渐转变为以Cyclostephanos dubius为代表的富营养组合,污染元素(Pb、Zn等)含量及沉积速率快速升高。基于种群相似性的对比发现2000 a前的硅藻种群变化较小,故采用1994—1998年的水体监测均值作为兴凯湖的营养基准,即水体总磷(TP)、总氮(TN)基准分别为35μg·L^(-1)及970μg·L^(-1);结合参比元素回归分析得到的大、小兴凯湖沉积物TP基准分别为360 mg·kg^(-1)、500 mg·kg^(-1),可作为该湖的沉积物TP浓度的治理基准。上述系列水土营养基准可为兴凯湖日益严重的湖泊富营养化治理提供重要的参考目标。

近两百年来龙感湖营养演化及其控制因子研究

通过龙感湖过去200年钻孔沉积物总磷浓度、由化石硅藻及硅藻-总磷转换函数定量重建的湖水总磷浓度、近50年气象观测的温度和降水资料、气候模拟的近200年来的温度和降水序列、以及近50年来龙感湖地区农用磷肥施用量资料,分析了近200年来龙感湖营养态演化的特点和规律,揭示了气候因素、人类活动因素及水生生物因素对龙感湖营养态演化的影响和机理．结果发现：在近200年中,龙感湖沉积物总磷浓度逐渐增加,其变化范围介于330～580mg/kg之间,平均值为388mg/kg,至1950年前后有近30年的振荡调整期．湖水总磷浓度的变化则大不相同,在1950年之前,湖水总磷浓度在波动变化中存在缓慢增加的趋势,到1950年前后达到平均值(52．18μg/1),并在平均值上下振荡调整,然后湖水总磷浓度快速降低,其变化介于37．75～62．33μg/1之间．分析表明,在世纪尺度上,气候变化是控制龙感湖营养状态变化的主要因素；而在最近50年的年代际尺度上,人类活动是龙感湖营养状态变化的主导因素．1950年以来,人类活动对沉积物总磷和湖水总磷变率的贡献已分别占到60%和57%．沉积物和湖水中磷浓度的不同变化反映湖泊生态系统对湖泊营养水平的响应过程和调节能力,表现为藻类-水生植物之间平衡关系的维持与破坏,以及磷的蓄积特点．

300年来鄱阳湖营养盐演化重建与模拟

水体富营养化已经成为全球性的问题而受到广泛关注,然而其发生的过程和机制尚未完全明了。在湖泊营养演化过程中,水文和生态是两个最基本的制约因素。相对于短期的和试验性的研究,长时间尺度的营养盐变化过程能更全面地揭示营养盐的演化机制。以我国最大的淡水湖——鄱阳湖为例,采用湖泊水体交换周期模型和湖泊生态-营养盐动力耦合模型,重建鄱阳湖营养盐的长期变化,并利用沉积钻孔代用指标加以验证。在此基础上探讨其演化机制,模拟的时间序列中营养盐变化对气候水文与生态系统存在两种不同的响应模式。敏感因子分析显示:典型同步响应期中(1812—1828 AD),气候水文因子的贡献率达79.1%,生态因子为20.9%;典型异步响应期中(1844—1860 AD),两者贡献率分别为36.4%和63.6%。在模拟的营养盐变化时间序列中同步期占62.5%,说明气候因子在营养盐演化过程中起重要的作用;异步期虽只占12.5%,但对湖泊营养盐作用、营养盐反馈生物量同样至关重要。相关分析结果显示,生物量增长与TP含量基本呈线性关系,但存在一个阈值。在没有超过阈值前,生物量对TP具有较好的调节作用;当超过阈值之后,生物量的调节作用减弱。

100年来东湖富营养化发生的沉积学记录

在210Pb计年的基础上,运用水生生物遗存、色素、有机碳同位素和磁化率分析了东湖钻孔沉积物中的生物与环境信息,重建了东湖100多年来湖泊营养与环境演化历史。研究发现东湖100多年来在人类活动不断增强的背景下,指示重金属污染的磁化率和指示湖泊富营养化的色素指标如蓝藻叶黄素(Myx)、颤藻黄素(Osc)快速上升,相应的水生生物如介形虫、腹足类、水生高等植物等表现明显的组合和变化阶段,同时有机碳同位素偏正与湖泊生产力升高和藻类繁盛有关。沉积记录表明东湖生态系统近代发生了深刻变化,湖泊营养演化自早至晚呈现四阶段性:贫营养阶段(1900-1966AD)色素水平低、拥有较丰富的水生高等植物和腹足类;中营养阶段(1966-1983AD)色素含量增高、水生高等植物和腹足类减少;富营养化阶段(1983-1989AD)色素含量快速增高、水生高等植物消失;超富营养化阶段(1989AD-至今)色素含量稳定居高、某些耐污染的介形类较繁盛。结果对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、以及如何治理湖泊环境具有现实的意义。

武汉月湖近代沉积物中的硅藻组合与环境关系研究

采集武汉月湖2处近代沉积物,分析了沉积硅藻组合与其环境关系,共发现24属83种硅藻。结果表明:2个柱状沉积物中硅藻优势属为小环藻属、直链藻属、舟形藻属、Cyclostephanos属。Z-1钻孔共有20属61种硅藻,Z-2钻孔共有24属68种硅藻。Z-1钻孔优势种为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、颗粒直链藻(Aulacoseira granulata)、Navicula porifera、Cyclostephanos tholifomis。Z-2钻孔优势种为梅尼小环藻、颗粒直链藻、舟形藻(Navicula sp.)、Cyclostephanos invisitatus。就硅藻密度分布而言,总趋势上层最多,平均7.14×105～58.65×105 ind.g-1,中层其次,平均0.08×105～13.98×105 ind.g-1,下层最少,平均0.24×105～0.64×105 ind.g-1。硅藻种数最少的样品出现在沉积物中层,梅尼小环藻、颗粒直链藻、舟形藻、Navicula porifera、Cyclostephanos tholifomis、Cyclostephanos invisitatus的组合可以指示湖泊水体环境出现富营养化。通过探讨分析影响硅藻分布的环境因素,为恢复月湖近代水环境演化过程提供了依据。

长江中下游浅水湖泊历史时期营养态演化及湖泊生态响应——以龙感湖和太白湖为例

通过长江中游龙感湖和太白湖浅钻沉积硅藻的高分辨率分析研究,利用区域硅藻-总磷转换函数结果,重建了这两个湖泊的硅藻植物群演化和湖水总磷变化的历史。龙感湖在过去200年来,总磷浓度变幅较小(在36～62μg/l之间),湖泊一直维持在中等营养态水平。硅藻组合演替反映了草型湖泊的变化特点,其中19世纪期间,相对增高的总磷浓度与底栖硅藻种的增多对应；20世纪初期以来,附生种含量的阶段性上升指示了水生植被不断发育,水体总磷也表现出两次阶段性降低过程。太白湖在1953年前,总磷浓度稳定在50μg/l左右,硅藻由兼浮游类型Aulacoseira granulata迅速向附生类型组合演替,指示了水生植被的一次快速扩张；1953～1970年期间,附生种类的大量减少和浮游种的逐渐增多指示水生植被覆盖度明显减少,推导的湖水总磷第一次出现明显的增高趋势,标志着湖泊富营养化的发生；20世纪70年代以来,浮游种类的持续增多,该湖已处于富营养状态。进一步对比分析表明,水生植被对水体营养物质的内在调节和净化功能。两个湖泊在20世纪60年代以来环境演化发生分异,反映了湖泊对人为干扰响应的两种方式。太白湖沉积硅藻清楚地记录了湖泊由草型向藻型阶段转变的过程,其过渡状态的总磷浓度变化范围,可能就是两种稳定态系统发生变化的营养临界区间(总磷浓度在68～118μg/l之间),该初步推论尚需其它富营养藻型湖泊的沉积记录加以证实。不同湖泊过去湖水总磷的重建及水生植被演化的比较研究,为富营养湖的生态治理提供了科学依据。

近0.3ka来龙感湖流域人类活动的湖泊环境响应

通过210Pb测年、历史事件记载和沉积记录,对钻孔岩芯沉积物年代进行了确定.利用花粉、硅藻、磁参数、色素及结合态磷等多环境代用指标分析,讨论了近0.3ka来龙感湖流域植被、土壤侵蚀变化与湖泊环境演化之间的关系,特别是龙感湖营养态的变化.湖泊经历了两次由贫营养向中等营养的转变,两次富营养化的发生（1770AD后和1906AD后）与人类活动增强导致的湖泊营养外负荷的增加密切相关.历史时期降水的变化又是决定该区人类活动强度变化的诱因.近0.04ka来,湿地的严重破坏和流域化学肥料的使用,使得湖泊富营养化程度呈现明显加重趋势.