干湿交替对湖泊沉积物中磷的形态及释放速率影响

沉积物是湖泊水环境磷的重要内源,由于气候变化和人类活动的影响,鄱阳湖季节性水位波动剧烈,这种季节性干湿交替对沉积物磷的内源释放的影响目前尚不明确。选择鄱阳湖抚河入湖口为研究对象,采集了6根粉砂壤土沉积柱与6根砂土沉积柱,室内模拟干湿交替及长期淹水两种情景并开展了45 d的培养试验,探讨了干湿交替对沉积物磷的形态与内源释放速率的影响。结果表明:(1)干湿交替促进沉积物向上覆水释放磷,释放磷的主要组分为有机磷,粉砂壤土与砂土沉积物总磷释放速率最大可达2.59 mg/(m^(2)·d)与1.97 mg/(m^(2)·d),是长期淹水沉积物总磷释放速率的4~5倍;(2)干湿交替条件下沉积物中铁铝结合态无机磷(Fe/Al-Pi)减少,弱吸附态无机磷(WA-Pi)、潜在活性有机磷(PA-Po)等易释放的磷含量增加,中活性有机磷(MA-Po)增加,钙结合态无机磷(Ca-Pi)、非活性有机磷(NA-Po)等较稳定的磷无显著变化;(3)长期淹水沉积物中Fe/Al-Pi增加,与Fe/Al-Pi能够相互转化的MA-Po减小,易释放的磷(WA-Pi、PA-Pi、PA-Po)及较稳定的磷(Ca-Pi、NA-Po)无显著变化。分析表明干湿交替条件会促进Fe/Al-Pi向MA-Po转化,并进一步转化为易释放的WA-P、PA-Po,促进底泥内源磷释放。

风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响

目前,在风场对蓝藻的影响研究方面,国内针对太湖、滇池、巢湖等浅水湖泊的研究较多,针对鄱阳湖的研究则多集中于蓝藻群落特征及其与营养盐之间的关系。近年来,作为长江流域重要的通江湖泊,处于轻度富营养化状态的鄱阳湖水体蓝藻水华在局部库湾和部分水域出现,风场如何影响鄱阳湖表层蓝藻密度是一个值得探讨的问题。20192021年,在鄱阳湖布设13~49个采样点,于平水期、丰水期和枯水期现场采集各个点位表层水样、藻类、风场和流场数据,分析风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响。结果表明,20192021年鄱阳湖丰水期风速与表层蓝藻密度呈显著正相关性,风场对水体的充分混合及驱动水体形成的风生流是促进蓝藻生长的原因之一。在流速较高(>0.05 m/s)的区域,无论风速高于还是低于临界风速(3~4 m/s),鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受流场的影响更大;在流速较低(<0.05 m/s)的区域,风速在临界风速以下时,鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受风场影响更大。20192021年鄱阳湖丰水期蓝藻密度超过水华暴发的阈值,但在高风速高流速的共同作用下未能发生大范围的蓝藻水华,仅能在风速适宜(<3~4 m/s)、流速较低(<0.05 m/s)的内湾、尾闾区等区域发生小面积的蓝藻水华。鄱阳湖丰水期水体处于长江顶托的低流速且微风条件下时,发生大面积蓝藻水华的概率可能会明显上升。

丰水期鄱阳湖超微型浮游植物空间分布特征及其影响因子

2014年夏季对鄱阳湖进行采样调查,以探究超微型浮游植物在鄱阳湖中的空间分布特征及其与环境因子的关系.结果表明,丰水期鄱阳湖超微型浮游植物细胞丰度较高,平均值为1.04×108cells/L,超微蓝藻是超微型浮游植物的优势种群,尤其在北部通江湖区,占总超微藻丰度的比例超过80%.超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量(以叶绿素a浓度表示)贡献率的均值分别为44%和46%.鄱阳湖超微藻在空间分布上存在差异,超微藻丰度和叶绿素a浓度在南部湖区最高,其次是北部湖区,在东部和中部湖区相对较低.北部湖区超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量的贡献率全湖最高,分别能达到60%和50%.相关性分析表明,营养盐对超微型浮游植物生长的作用表现不明显,超微藻对总浮游植物净初级生产力的贡献率与水体透明度呈极显著负相关,水体p H值对超微真核藻丰度有显著影响.

基于面向对象的鄱阳湖湿地枯水期地类分类研究

典型湿地类型分类对于湿地生态环境保护和建设具有重要意义。以鄱阳湖湿地为研究区,利用2015年Landsat 8 OLI遥感影像数据,辅以数字高程模型(DEM)、归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)等数据,基于面向对象的基础上,综合运用阈值法、决策树法和分层分类等方法,对鄱阳湖湿地枯水期地类进行了解译和提取,并取得了较好的分类效果。研究结果表明:(1)辅以多种数据和先易后难的分层分类方法是有效提取地类信息的基础;(2)通过局部方差分析法对影像不同的分割尺度进行评价表明,分割尺度为50时,分割尺度最优;(3)面向对象方法的地类分类结果总体精度为86.5%,Kappa系数为0.84。以上结论表明基于中低分辨率遥感影像,采用多源数据和面向对象的分层分类方法,能够获得较高精度的湿地地类分布,为枯水期候鸟栖息地的研究和保护提供参考依据。

鄱阳湖湿地植被的生物多样性及其保护和利用

鄱阳湖是我国最大的天然淡水湖泊 .湖区湿地面积 2 698km2 ,是我国湿地生态系统中植物资源及植被类型最丰富的地区之一 .该处分布高等植物 75科 2 0 0余属 350余种 .湿地植被依其生态环境和群落特征可划分为水生群落、沼泽、草甸、沙洲 4类型 60余个群系 ,保护与合理地持续利用这些植物群落是有效的保护和发展鄱阳湖湿地生态环境的根本途径 .为此就切实制定鄱阳湖湿地总体规划 ,建立包括整个湖区面积在内的湿地生态系统自然保护网络 ,扩大保护区面积 ,在有利于湿地保护和维护生态平衡的前提下综合开发和持续利用湿地植被资源等几个问题进行了讨论 .

鄱阳湖区湿地农业发展及对策研究

鄱阳湖区湿地资源丰富 ,具有发展大农业的优越条件 ,潜力极大 .该文通过对湖区湿地资源特点、利用现状及存在问题的综合分析 ,提出合理利用湖区湿地资源 ,实现农业可持续发展的对策建议 .

鄱阳湖湿地土壤中胡敏酸对NH_4^+-N的吸附性能研究

采用国际腐殖协会提出的Na OH提取法,从鄱阳湖湿地土壤5个剖面层提取出胡敏酸,应用红外光谱分析仪对胡敏酸进行表征,并研究其对氨氮的吸附特性。结果表明:Freundlich方程能够更好地描述胡敏酸对NH4+-N的吸附,意味着胡敏酸对NH4+-N的吸附主要表现为线性分配过程;通过吸附前后的红外光谱分析,该胡敏酸主要含有芳香环、脂肪类、羧酸类或是酚类等基团,且在NH4+-N的吸附反应过程中其主要作用可能是羧酸类物质或脂肪族类物质,且主要是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏酸上;在氨氮的吸附动力学实验中,得出20~30 cm剖面层的胡敏酸对NH4+-N的吸附速率相对其他4个样要快,这可能是由于该剖面层胡敏酸所含基团活性较强的原因;p H对胡敏酸吸附NH4+-N的影响为,在酸性条件下,随着p H的降低,吸附量越小,而在碱性条件下,吸附量随着p H的升高呈减小;胡敏酸浓度的增加会使氨氮的去除率上升。

鄱阳湖丰水期氮素分布特征及其对藻类的影响

为了探讨湖泊富营养化过程中水体氮浓度的时空分布格局及其对藻类的影响,于2017年7月在鄱阳湖主湖区布设45个采样点,对浮游藻类数量和氮素含量进行监测,运用单因素方差分析法和皮尔逊相关系数法对数据进行分析。结果表明,丰水期鄱阳湖主湖区各采样点的总氮、硝酸盐氮、氨氮的平均浓度分别为0.54~1.26、0.06~1.01、0.08~0.30 mg/L,外源输入及环境条件对氮素浓度分布产生了一定影响;藻类密度与总氮、硝酸盐氮浓度表现为显著负相关性,与氨氮浓度相关性不明显,南部湖区的总氮和硝酸盐氮浓度高于其他湖区,平均浓度为1.10 mg/L和0.75 mg/L,但藻类密度较低,均值为1.0×10^(6)个/L;西部湖区的氮素浓度较低,总氮和硝酸盐氮浓度均值为0.59 mg/L和0.18 mg/L,藻类密度最高值为3.5×10^(6)个/L。中营养水域占主湖区的44%,富营养水域占56%,东部和西部湖区是鄱阳湖富营养化风险较高的区域。

2000-2020年鄱阳湖干湿季边界数据集

鄱阳湖位于江西省南部,与长江相连,是中国第一大淡水湖,丰水期面积可以达到3000 km^(2)以上,枯水期面积可低至800 km^(2)左右。作为长江干流重要的调蓄性湖泊,鄱阳湖对流域调蓄洪水、生态多样性保护及区域经济发展有重要作用。本研究基于高时间频率的MODIS数据,得到了2000-2020年鄱阳湖丰、枯水期的边界数据。分别与两期干湿季鄱阳湖水域边界的目视解译结果进行对比,得出本数据集的总体精度高于85%。本数据集反映了鄱阳湖近21年丰、枯水期的边界变化情况,可为鄱阳湖流域的生态保护和水资源管理等研究提供基础数据。

鄱阳湖综合水环境特征研究

以鄱阳湖1998-2012年水质资料及2008-2012年五河七口水文数据,对鄱阳湖污染负荷的特点进行对比分析,结果表明：（1）平水年COD、氨氮、TP入湖量分别为278 563.7 t、47 218.06 t、10 931.3 t.丰水年COD、氨氮、TP入湖量分别513 296.5 t、80 452.18 t、14 095.05 t.枯水年COD、氨氮、TP入湖量分别为219 094.8 t、46 051.37 t、6 448.57 t;（2）污染物通过五河七口进入鄱阳湖的量占进入鄱阳湖总污染物的绝大部分;（3）干湿沉降量较五河入湖所占的比例要小得多,但大于长江倒灌入湖污染物的量;（4）不同污染物之间相比也呈现不同的规律,COD经五河入湖的比例最高的是丰水年,经长江倒灌比例最高的是枯水年;氨氮经五河入湖比例为96%,经干湿沉降的约在4%左右;TP枯水年经长江倒灌的比例为3%,其余水文典型年均只占1%.

鄱阳湖出湖径流序列的多时间尺度小波分析

为了分析鄱阳湖湖口出流径流序列的多时间尺度变换过程,应用小波分析中良好的时频分析功能,选择Morlet小波函数对鄱阳湖出湖径流序列进行连续小波变换。计算得到了小波变换系数的模平方、实部和方差,并绘制其随尺度变化的分布图。通过分析各尺度下的连续变换系数实部的变化趋势,确定了径流序列在各个尺度下的丰枯变换过程。研究结果表明:鄱阳湖出湖流量在长尺度上丰枯变化较慢,短时间尺度上丰枯变化明显,2007年为由丰转枯的年份2,007年后的几年内在72,2253,75个月尺度上则处于较枯时期。

结合主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)的鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属源解析

为识别表层沉积物重金属的来源以及量化源贡献,选取鄱阳湖丰水期表层沉积物为研究对象,测定14种重金属(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Cd、Sb、W、Pb、Hg和As)的含量,分析其污染及空间分布特征,并利用主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)对沉积物重金属进行源解析.结果表明:除V和Cr外,Cd、Mo、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sr、As、Ni、Co和Sb的平均含量分别为江西省土壤背景值的5.7、2.2、1.9、1.8、1.5、1.5、1.4、1.3、1.3、1.2、1.0和1.0倍;Cd、Hg、Cu、Mo、Pb、Sr和Zn超出江西省土壤背景值的比例相对较高,分别为100%、100%、100%、100%、97%、97%和93%,所有沉积物样品中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值的比例为51%;V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Sb、W、Pb、Hg和As含量呈未污染至弱污染水平,而Cd含量属于中等污染水平,接近于重污染水平.总体而言,Cd的污染相对较严重.重金属的分布具有显著的区域特征,其中Cr、Cu、Zn、Sr、Pb、Hg和As的空间分布十分相似,表现为在赣江、抚河、信江和饶河入湖口附近区域含量较高,而Co、Ni、Mo和Sb明显在湖区南部、东北部和修水入湖附近这3个区域聚集,Cd和W的空间变异性相对较大,V的含量分布相对较均匀.PCA和PMF解析结果都表明鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属受4种来源的共同影响,其中,矿业和工业活动的影响最大,相对贡献率为38%,其次是尾矿和废渣,相对贡献率为28%,再是农业活动,相对贡献率为19%,最后是自然来源的相对贡献率为14%.

鄱阳湖丰、平、枯水期界定标准探讨

鄱阳湖是我国最大淡水湖泊,湖泊水文节律变化显著影响着湖区生产生活、生态环境,但界定标准尚未形成统一认识。综合考虑水位变化规律、湖盆形态特点、水资源利用等特征指标,探讨鄱阳湖丰、平、枯水期界定标准。结果表明:以星子站作为鄱阳湖代表性测站,当星子站水位大于17.00 m时为丰水期,13.01~16.00 m为平水期,小于12.00 m(含12.00 m)为枯水期,16.01~17.00 m为平-丰过渡期,12.01~13.00 m为枯-平过渡期。枯水期多发生在10月下旬至次年4月上旬,发生日数平均为142 d;丰水期多发生在7月上旬至8月中旬,发生日数平均为40 d;平水期多发生在4月中旬至6月下旬、8月下旬至10月中旬,发生日数平均为117 d。

鄱阳湖流域雨日和无雨日指数的变化特征

分析雨日和无雨日指数的变化特征对于区域洪涝和干旱灾害的防治有积极意义。采用六个雨日和无雨日指数,借助线性趋势、ARCGIS空间分析、M-K趋势检验和EOF分析等方法,揭示鄱阳湖流域1961~2015年雨日和无雨日指数的时空变化特征。结果表明,鄱阳湖流域整体上呈现雨日指数下降、无雨日指数上升的特征;三个雨日指数在流域内从南到北逐渐减小,而三个无雨日指数则在南部和北部地区较高;EOF分析结果显示,研究区呈雨日指数北部上升、南部下降,无雨日指数北部下降、南部上升的反相变化特征。

鄱阳湖湿地不同水期微塑料表面细菌群落分布特征

【目的】微塑料(粒径<5 mm)具有疏水表面、吸附能力强、难降解等特征,可长期留存于环境中,并且易被微生物所定殖,对生态系统存有潜在风险。本研究以鄱阳湖湿地微塑料表面微生物为研究对象,探究不同水期微塑料表面细菌群落结构分布特征。【方法】分别在丰水期和枯水期采集湿地水体、沉积物及沉积物中微塑料样品。借助16S rRNA基因高通量测序技术,对样品的细菌多样性及群落结构展开分析。【结果】不同水期环境中的细菌丰富度和多样性皆高于微塑料表面。丰水期水体和沉积物细菌群落结构相似,环境与微塑料表面细菌结构差别较大,枯水期水体和沉积物以及微塑料表面细菌群落结构差别均较大。环境样品中的细菌门水平上以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)为主,而丰水期微塑料表面细菌群落主要包括变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门(Firmicutes),枯水期微塑料表面细菌群落与环境中相似。微塑料表面细菌群落中假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度比环境中高。丰水期和枯水期细菌群的关键种中大部分属于变形菌门,包括鞘氨醇单胞属(Sphingomonas)等。【结论】本研究揭示了鄱阳湖湿地不同水期环境中以及微塑料表面细菌群落结构差异,研究可以丰富和完善我国湖泊湿地中微塑料的相关知识,为湖泊环境治理与管控提供理论支持与依据,以便对鄱阳湖湿地进行生态系统管理。

干湿交替条件下鄱阳湖洲滩湿地土壤磷形态转化与释放风险研究

鄱阳湖洲滩湿地季节性淹水/裸露,这种土壤干湿交替条件对洲滩湿地土壤磷的形态与内源释放的影响目前尚不明确.本文于退水期、枯水期、涨水期、丰水期采集了季节性淹水洲滩湿地土壤和常年淹水沉积物,测定其磷形态、磷吸附/解吸平衡浓度(EPC_(0)),探讨了干湿交替对土壤/沉积物磷形态与内源释放潜力的影响.研究结果表明:①不同水文时期,泥滩土壤和砂滩土壤总磷主要赋存形态为中活性磷(Fe/Al-Pi、PA-P_(o))以及非活性磷(NA-P_(o)),淹水期间(涨水期、丰水期)泥滩和砂滩土壤PA-P_(o)含量显著高于裸露期(退水期、枯水期),且干湿交替土壤PAP_(o)含量显著高于常年淹水沉积物;②不同水文时期泥质和砂质洲滩土壤EPC0均大于水体溶解态活性磷(SRP),表明干湿交替的洲滩土壤是水体磷的“源”,且淹水时期(涨水期、丰水期)具有更高的磷释放潜能,而常年淹水沉积物同时作为水体磷的“源”和“汇”;③干湿交替过程可促进土壤中活性磷(Fe/Al-Pi等)转化为更易释放的活性磷(PA-P_(o)等),使得土壤具有更高的磷释放潜能(EPC0值越高),并向上覆水体释放有机磷,导致鄱阳湖水体具有较高的有机磷组分(平均占比47.93%).

鄱阳湖湿地土壤中胡敏素对氨氮的吸附性能研究

通过在鄱阳湖湿地土壤取样,采用吸附实验及运用红外光谱表征等方法,研究胡敏素对氨氮的吸附规律。实验结果表明:胡敏素较符合Freundlich模型,即对NH+4-N的吸附表现为多层吸附;参与吸附反应的基团可能是芳香环、脂肪类、酚类或是Si—O键等,且NH+4-N可能是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏素上;p H、温度或胡敏素的量对吸附反应均有影响。

鄱阳湖丰水期水体中叶绿素a含量空间分布及其与环境因子的关系

在2011年8月和2012年7月丰水期,在鄱阳湖湖区布设77个采样点,大规模采集水样,研究浮游植物生物量(以水体中叶绿素a含量表示)在湖区的空间分布,并探讨叶绿素a与相关环境因子之间的关系。结果表明,鄱阳湖丰水期水体中叶绿素a质量浓度较低,平均值为10.58μg/L;叶绿素a含量的空间分布特征为:东南湖区最高,中部湖区居中,北部通江区较低。Spearman秩相关分析结果表明,水体中叶绿素a含量与水体透明度显著正相关,与总悬浮颗粒物含量、总氮含量、亚硝态氮含量、硝态氮含量和溶解性总氮含量显著负相关,与其他营养盐含量不相关。水下光照条件是限制鄱阳湖浮游植物丰水期生长的主要因素;鄱阳湖水体交换时间较短,也在一定程度上抑制了浮游植物的生长;丰水期,高水位稀释了水体中的营养盐浓度,从而掩盖了其对浮游植物的作用,导致营养盐的作用不明显。

1470-2014年鄱阳湖流域干湿变化与特征分析

根据1470年以来鄱阳湖流域各类旱涝史料,按照地形和流域分区重建的原则选取区域内11个代表站点进行干湿序列重建,通过面积加权法集成了1470~2014年鄱阳湖流域逐年干湿变化序列。相关性分析和配对样本T检验结果表明在0.01显著性水平下重建序列通过了可靠性检验。不同干湿等级发生频率的空间分析表明,鄱阳湖流域东北部为涝、偏涝中心分布区;中西部为旱、偏旱中心分布区;鄱阳湖区附近属于旱涝兼有分布类型。利用MK趋势检验、累积距平分析、MK突变检验、功率谱和小波分析等方法,诊断了鄱阳湖流域近545年来干湿变化的趋势性、阶段性、突变点和周期性。结果表明:干湿变化在长期尺度下有上升趋势,但并不显著。干湿序列主要体现为3个下降阶段、两个上升阶段;其中1470~1550年、1630~1730年、1890~2014年等时间段偏干;1550~1630年、1730~1890年等时间段偏湿。1570年、1660年等年份出现了年际干湿突变。功率谱和小波分析结果显示鄱阳湖流域近545年来的干湿变化具有多时间尺度、多周期特征,主要有2~3年、4~8年、8~13年、24~60年和100年以上的周期变化过程。

水文过程和采砂活动下鄱阳湖湿地景观格局及其变化

以鄱阳湖湿地为研究对象,以1993年、1997年、2002年、2006年和2013年枯水期相似水位下Landsat TM/OLI影像为数据源,解译、提取出5个时期枯水期的鄱阳湖湿地信息,结合水位数据,从景观面积和景观指数两方面,研究5个时期枯水期鄱阳湖湿地景观格局及其变化;以2000年、2001年、2006年和2011年丰水期的Landsat TM5影像为数据源,解译、提取出4个时期的采(运)砂船信息,结合1992~2013年星子水文站的逐日水位数据,分析水文过程和采砂活动对鄱阳湖湿地景观的影响。研究结果表明,随着时间的推移,1993年、1997年、2002年、2006年和2013年枯水期鄱阳湖水域面积总体在减少,草洲面积总体在增加,且主要表现为稀疏草洲向非植被区扩张;水域和泥沙滩地面积之和分别与年最大水位、年水位振幅显著正相关,稀疏草洲面积分别与水域和泥沙滩地面积之和、年最大水位显著负相关,表明低水位会导致非植被景观面积缩减,促进稀疏草洲的扩张;随着时间的推移,4个时期鄱阳湖采砂活动范围由北向南扩张,而采砂导致的湖底地形变化可能导致了枯水期鄱阳湖极浅水域面积的减少和深水域面积的增加;除1997年1月10日的数据受1996年较高水位的影响比较特殊外,其它4个时期研究区枯水期的景观格局的变化表现为景观破碎化程度在降低,景观形状从复杂向简单转化,但是景观异质性并没有明显变化。