太湖新银鱼种群摄食对小江浮游动物群落结构的影响

明晰太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)种群生长与浮游动物群落结构的动态变化关系,可为小江水华暴发的控制与水生态健康管理提供理论依据。2019年逐月对小江太湖新银鱼与浮游动物样品进行采集,并分析太湖新银鱼胃含物组成与浮游动物群落结构特征。结果表明:(1)太湖新银鱼的饵料生物主要为桡足类,其次为枝角类,轮虫占比较少;(2)3月至6月(太湖新银鱼春群繁殖期)太湖新银鱼生物量迅速上升,而浮游动物群落结构在此期间呈小型化趋势,生物量由28.93 mg/L下降至1.13 mg/L,密度由21173.39个/L增加至26808.23个/L;7月小江禁捕结束,太湖新银鱼生物量开始急剧下降,小江浮游动物中桡足类和枝角类的密度与生物量迅速升高,于8月达到全年最高;(3)由于太湖新银鱼对枝角类和桡足类具有较强的选择性,故在其生物量较高的时期(5、6月),水体中枝角类和桡足类生物量占比显著低于其他时期(P<0.05)。由此认为,太湖新银鱼生物量与浮游动物群落结构变化存在较强的关联性,太湖新银鱼种群摄食的下行效应可能是小江浮游动物生物量下降及群落结构小型化的关键原因。

汛期水库调度对小江水华的影响

为研究三峡水库汛期调度对支流水华的抑制效果,于2022年6月24日—7月3日,跟踪监测三峡水库调度前期、调度期、调度后期代表性支流小江的藻类群落结构与水体理化因子,采用Kruskal-Wallis秩检验分析调度前后的水环境变化,采用Pearson相关分析和逐步回归分析探究藻类与环境因子的关系,采用RDA分析探究不同环境因子对藻类群落结构变化的贡献度,构建结构方程模型解析水库调度对水华的影响。结果显示,调度前期小江常年回水区发生蓝藻水华,以叶绿素a浓度表征的藻类生物量最高达到58.33μg/L;通过调度水位抬升后,藻类生物量降至6.41μg/L。回水区水温、pH值、总氮(TN)浓度降低,总磷(TP)浓度、硝酸盐(NO_(3)^(-)N)浓度升高(p<0.01);逐步回归分析结果表明藻类生物量受水位变化过程中的TN、NO_(3)^(-)-N、磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)、水温、电导率(Cond)和化学需氧量(COD)的影响,共解释了79%的生物量变化。结构方程模型表明,水位抬升能降低COD浓度,显著降低支流水体的叶绿素a含量。研究结果表明通过适当的水库调度能够有效抑制三峡支流水华,这可为水库生态环境管理和保护提供依据和新的解决方案。

An Empirical Formula for Suspended Sediment Delivery Ratio of Main River after Confluence of Debris flow

In order to calculate the suspended sediment discharge of the flood debris flows into the main river,a small scale flume test was designed to simulate the process of confluence of Jiangjia Ravine and Xiangjiang River in Yunnan province,China.By test observation and data analysis,suspended sediment discharge of Debris flow after its entry into the main river was found to have a close relation with the bulk density,the confluence angle of the Debris flow and the main river,the ratio between per unit width discharge of Debris flow and main river.Based on the measured and simulated results,and statistical analysis,an empirical formula was proposed for the suspended SDR(Sediment Delivery Ratio) of the main river after the confluence of Debris flow.Compared with the observed results of Debris flow in 2009,the error between the data calculated by the empirical formula and the monitored data is only about 10%.

小江回水区江段鱼类群落结构的时空变动及驱动因素分析

调查小江下游回水区鱼类资源,探讨三峡水库175 m正常蓄水后该江段鱼类群落结构的时空变动特征及其驱动因素,为小江鱼类资源保护提供参考依据。在小江下游渠口、养鹿、高阳和黄石设置4个采样江段,1个位于水库变动回水区,3个位于水库常年回水区。基于2013年和2019年5-7月及10-11月开展的鱼类资源调查数据,采用多元分析方法量化分析小江回水区江段非生物因子时空变动与鱼类群落结构时空变动的关系。结果显示:2013年和2019年共在小江回水区江段采集到鱼类74种,隶属于7目15科56属,其中优势种鱼类15种,长江上游特有鱼类7种,外来鱼类5种;小江常年回水区的鱼类群落结构在2019年发生了明显改变,而变动回水区江段的鱼类群落结构在2013年和2019年间无明显差异;小江常年回水区江段的鱼类群落结构在2013年显示出明显的季节变动特征,而在2019年季节性变动特征不明显;变动回水区江段的鱼类群落结构在2013年和2019年均存在明显的季节变动;总磷含量、磷酸盐含量、水温和流速显著影响小江回水区江段鱼类群落结构的时空分布格局,其中磷酸盐含量和水温是最关键的驱动因素。尽量维持小江变动回水区的自然生境特征、采取措施控制小江常年回水区外来物种的数量以及严格控制外源营养物的输入,对于保护小江土著鱼类资源具有重要意义。

2008-2020年三峡库区小江叶绿素a的时空演变特征及驱动因子

2008年至2020年期间,对三峡水库小江5个监测断面的叶绿素a(Chl.a)及主要环境因子进行季度监测,分析小江Chl.a的时空变化特征,探讨水体Chl.a与环境因子的相关关系,解析影响小江Chl.a变化的主要环境因子。结果表明,小江Chl.a年平均浓度为(20.69±9.41)μg/L,变幅为5.96~33.90μg/L。Chl.a浓度季节差异较大,总体呈现出春、夏、秋3个季节明显高于冬季的变化特征,且春季Chl.a浓度最高,为34.48μg/L;空间分布上,Chl.a浓度呈现倒“N”型分布规律,黄石断面最高(29.55μg/L),养鹿断面最低(15.23μg/L)。Pearson相关性分析结果显示,小江Chl.a浓度与COD_(Mn)、电导率、pH、溶解氧呈显著正相关关系,与NO_(3)^(-)-N、PO_(4)^(3-)-P、透明度呈显著负相关关系。通过逐步回归分析,筛选得到对小江Chl.a影响最重要的5个环境因子。通径分析表明,各环境因子对水体Chl.a浓度的作用大小在时空上存在一定差异。不同季节中对水体Chl.a影响最显著的环境因子分别为:浊度(春季)、溶解氧(夏季)、NH_(3)-N(秋季)、水温(冬季);不同断面中对Chl.a影响最显著的环境因子由上游到下游依次为:电导率(渠口)、COD_(Mn)(养鹿)、PO_(4)^(3-)-P(高阳)、电导率(黄石)、溶解氧(双江)。溶解氧、COD_(Mn)是影响小江全段Chl.a最主要的环境因子,其中,溶解氧对Chl.a浓度的直接作用最大,其直接通径系数为0.451,COD_(Mn)对Chl.a浓度的间接作用最大,其间接通径系数为0.204。拟合分析结果显示,Chl.a与溶解氧、Chl.a与COD_(Mn)均表现为指数函数的拟合效果最好,其次为幂函数,最后为线性函数。本研究对小江及三峡库区其他支流富营养化防控具有借鉴意义。

156m蓄水后三峡水库小江回水区春季浮游植物调查及多样性评价

三峡水库于2006年10月底蓄水至156m水位,标志着三峡工程顺利进入初期运行阶段。为了解新的水位高程下小江回水区水环境的现状以及浮游植物种群结构的变化,于2007年初开始对该区域的富营养化水平进行了跟踪观测。以2007年春季（4月）的2次常规监测数据为基础,应用多样性指数H、丰富度指数d、均匀性指数J,对小江回水区的5个监测断面进行了多样性评价并分析了小江回水区浮游植物种群结构的变化趋势。结果表明,各监测断面的H、d和J值分别为1.0975-1.8655、1.3242-1.8604、0.2632-0.4359；各监测断面的营养水平均为中度富营养型,其中渠马断面水质最差,黄石断面水质最好。浮游植物细胞密度和生物量最大值出现在2007-04-08的渠马断面,分别达到了8.442×10^5 cells/L和1.887mg/L。小江回水区的藻类种群组成在这一时期也出现了明显的变化,从冬季的硅藻-绿藻为主的结构逐渐向初夏的绿藻-蓝藻为主的结构过渡。

三峡小江回水区段2007年春季水华与营养盐特征

2007年5月中下旬,三峡水库小江回水区发生水华,主要分布在高阳平湖、黄石代李子和双江大桥三处.对水华期间浮游植物群落特点和水环境特征的分析发现蓝藻占主导,约为浮游植物生物量的81.43%,优势藻种为水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae),结合水华期间总氮含量较非水华期间明显偏高且有机氮为氮素主要成份和许多蓝藻门藻种均带有异形胞的分析结果,认为此次水华是固氮型蓝藻水华.水华暴发前初春的强降雨过程导致小江回水区TP水平的普遍增加促使了TN/TP发生显著的变化,4月份较低的TN/TP水平诱使固氮型蓝藻在小江回水区迅速生长,并在5月份形成水华.水华期间生物量的增加造成水中磷酸盐浓度的降低,使得小江回水区表现出显著的磷限制特征.调查认为:高阳平湖段可能是小江回水区蓝藻水华的发源地,蓝藻生物体随流漂移至下游黄石代李子处并逐渐聚集,形成自岸边缓流带向河道中心逐渐延伸的肉眼可见的蓝藻生物聚集体,从而使得黄石代李子处具有最高的生物量和叶绿素值.而双江大桥处,则主要是南于河道过水断面的放大导致流速的降低,同时沿岸云阳县县城的排污使得这一河段的营养负荷相对提高。

小江流域生态环境灾害与治理对策

小江流域生态环境长期受到严重破坏,引发并加剧了生态环境灾害,使其成为长江流域环境最恶劣、侵蚀最强烈、灾害最严重、输沙率最大的河流。大量的泥沙输入小江,造成严重的土地沙石化和堵江灾害。同时,小江又将泥沙输移至金沙江,危害和威胁金沙江干流水利水电梯级开发工程建设和运行安全。鉴于泥石流已成为该流域生态环境和灾害间恶性循环的关键环节,提出了从泥石流治理入手,控制泥石流灾害和泥沙输移,在恢复生态系统功能和治理灾害的同时,发展生态产业的综合治理对策,使生态环境与减轻灾害间形成良性循环,并促进生态环境建设与区域经济的协调发展。

三峡水库小江回水区水华高发期浮游植物群落结构特征研究

根据2007年4-7月春夏之交水华高发期间,三峡水库小江回水区浮游植物群落结构组成和交替变化的跟踪观测结果,对水华的发生和种群变动特点进行了初步分析。结果表明,这一时期浮游植物主要由绿、硅、蓝藻组成,绿藻在细胞密度和物种种类上都占优势。浮游植物优势种在研究期间存在明显的交替现象,水温升高和营养条件的改变是引起物种交替可能的重要原因。浮游植物细胞密度呈明显的先增长后减少趋势,各断面的平均细胞密度从4月初的4.51×105/L升高到5月中旬的106.53×105/L,至7月底回落到14.43×105/L。其中,由于蓝藻水华的暴发,细胞密度的最高峰出现在5月中旬的黄石断面,其值为2.97×107/L。在水华暴发前后,蓝藻中的水华鱼腥藻和水华束丝藻明显取代了绿藻成为优势种。

小江流域土壤抗冲性实验研究

采用原状土冲刷法,对小江流域土壤抗冲性进行测试研究,结果表明:小江流域水稻土的抗冲性最大,棕壤其次,红壤、紫色土和褐红壤抗冲性最小;小江流域草地的抗冲性最大,耕地和灌丛地其次,裸坡最小;小江流域土壤的抗冲性大小与土壤中>2mm或<0.002mm的颗粒含量有较大关系。

江西崇义县小江流域重金属污染现状及评价

在采样和分析测试的基础上,对江西崇义县小江流域水体、河道表层沉积物、农田土壤和农作物中重金属的污染现状进行了研究,对河道表层沉积物和农田土壤中的重金属进行了潜在生态风险评价.结果表明:小江流域水体中主要污染物为As和Pb,ρ(As)和ρ(Pb)最高值分别为0.241和0.054 mgL;河道表层沉积物中主要污染物为As和Cd,w(As)和w(Cd)最高值分别为1 815.71和19.23 mgkg;农田土壤中主要污染物为Ni、Cu、Zn、As和Cd,w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)和w(Cd)最高值分别为74.47、428.08、393.05、1 599.71和28.53 mgkg;农作物中w(Cr)、w(As)、w(Cd)和w(Pb)较高,其最高值分别为15.15、58.45、6.77和13.98 mgkg.沉积物中各重金属生态风险大小依次为As>Cd>Cu>Zn>Cr,重金属总体生态风险程度表现为下游>中游>上游,具有大于"强"的生态风险程度.农田土壤中各重金属生态风险大小依次为Cd>As>Cu>Zn>Cr,整体生态风险除3号采样点为"中等"外,其他采样点均为"强"及以上.总体而言,小江流域As污染极为严重.针对小江重金属污染特征,提出采取污染源源头控制、河道生态修复、加强重金属监测与管理等治理措施.

三峡水库小江回水区春季初级生产力

2010年4、5月份,用黑白瓶法对小江回水区春季浮游植物初级生产力进行了原位监测,并研究了初级生产力的分布特征及其与光强、叶绿素a浓度(Chl.a)、水温、二氧化碳分压(pCO2)等影响因素的相关关系.结果表明,4、5月份小江回水区的水柱总初级生产力(GPP)分别为1927.5、1325.0mg O2/(m2.d),平均值为1626.3mg O2/(m2.d);总呼吸作用(GR)分别为1037.5、1062.5mg O2/(m2.d),平均值为1050.0mg O2/(m2.d);总净生产力(GNP)分别为890.0、262.5mgO2/(m2.d),平均值为576.3mg O2/(m2.d);GPP/GR分别为1.86、1.25,均大于1,表明4、5月份小江属于自养型水体.各层总生产量(P)和生产量与呼吸量的相对值(P/R)有相似的垂直分布特征,最大值出现在表层水中,然后随水深增加而减小.相关分析结果表明,P同光强(I)和Chl.a呈显著正相关关系,建立相应的线性回归模型分别为:P=0.154Chl.a-0.278,R2=0.570;P=0.001I-0.013,R2=0.942.

蒙古鲌食性转变的稳定性同位素研究

采用稳定性同位素分析并结合胃肠内容物鉴定,探讨了小江水域渠马镇至黄石镇段蒙古鲌食物组成。结果显示,体长<200 mm的小个体蒙古鲌δ13C、δ15N值分别为(-24.50‰±1.15‰)、(12.17‰±1.54‰),食性类型为杂食性偏肉食性,营养级为2.9;体长>200 mm的大个体蒙古鲌δ13C、δ15N值分别为(-23.87‰±1.12‰)、(13.54‰±1.12‰),食性类型为肉食性,营养级为3.3;大个体蒙古鲌δ13C、δ15N值极显著大于小个体蒙古鲌(P<0.01),表明蒙古鲌在生长发育过程中发生了食性转变,但部分大个体蒙古鲌和小个体蒙古鲌由于食物来源相同而出现了同位素值重叠现象。

三峡小江回水区真光层深度及其影响因素分析

为探讨三峡水库运行初期小江回水区水体的光学特性，2007年5月～2008年5月对回水区5个断面水下光合有效辐射（PAR）与常规水质指标进行监测，分析了真光层深度的时空特征及其影响因素。研究区域真光层深度空间差异不明显，但季节变化显著，冬季最高，夏季最低。回归分析表明光合有效辐射（PAR）衰减系数与透明度、总悬浮物浓度有显著的相关性（R^2=0．8619，R^2=0．764），与叶绿素a相关性不明显（R^2=0．0113）。进一步研究分析表明真光层深度、总悬浮物浓度、叶绿素a主要受小江河口流量、小江回水区水位的影响，复杂的水动力条件与独特的水文条件是影响三峡水库小江回水区真光层深度变化的主要因素。

三峡库区蓄水后小江鱼类资源现状

2010年3—12月对小江的鱼类资源进行了调查。7个采样点共采集鱼类标本1701尾,隶属于6目9科47属56种,其中小江汉丰湖坝上水域采集鱼类28种,坝下水域采集鱼类42种。鲤形目和鲇形目分别占种总数的69.5%和12.5%。宽鳍(Zacco platypus)、黑尾(Hemiculer tchangi)、鲇(Silurus asotus)、鲫(Carassius aura-tus)、鲤(Cyprinus carpio)、蒙古鲌(Culter mongolicus mongolicus)、翘嘴鲌(Culter ilishaeformis)、瓦氏黄颡鱼(Pel-teobagrus vachelli)及光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)等为小江的主要经济鱼类。调查表明:小江渔获物种类数以春季最高;坝上水域渔获物种类组成季节性变化幅度大于坝下水域;坝下水域鱼类丰富度高于坝上水域,但与库区其它支流相比,小江渔获物丰富度较低。

三峡水库小江回水区叶绿素a与环境因子的时空变化

2013年1-12月在小江水华暴发的敏感区域高阳断面开展了水文、营养盐、叶绿素a等指标长期、定点监测,分析库湾水体叶绿素a及环境因子的时空变化特征及其相互关系。结果表明,高阳断面水体在1月、10-12月处于混合状态,3-8月则处于弱分层到稳定分层状态。水体处于混合状态时,各层营养盐浓度变化不显著,处于分层状态时,则呈现较显著差异;时间分布上,冬季氮磷营养盐浓度(TN:1.52~1.74 mg/L,TP:0.092~0.095 mg/L)略高于夏季(TN:1.16~1.56 mg/L,TP:0.037~0.085 mg/L),干流水体倒灌作用对其影响显著。叶绿素a浓度呈现夏季高、冬季低的趋势,水体分层对叶绿素a垂向分布影响显著;当水体处于分层状态时,表层叶绿素a浓度(18.56~92.23 mg/m^3)明显高于中、底层(2.54~21.56 mg/m^3)。营养盐为小江高阳叶绿素a变化的限制因素,各层水体叶绿素a浓度与硝氮和可溶性磷酸盐呈显著负相关。表层水体叶绿素a与环境因子相关性较强,叶绿素a与营养盐、溶解氧、透明度、水温、表底温差等呈极显著相关(P<0.01);中层叶绿素a与营养盐、水温、透明度、水深、水体稳定系数等呈极显著相关(P<0.01),表明水体扰动是影响中层水体叶绿素a增长的关键因素之一;底层水体叶绿素a与硝氮(P<0.01)、磷酸盐(P<0.05)、水深(P<0.05)呈极显著或显著相关。

三峡水库泄、蓄水过程对小江浮游植物群落结构的影响

为阐述水位升降时三峡水库支流浮游植物生态学特征的变化,分别于2013年6月和10月对小江泄、蓄水过程的浮游植物野外监测数据进行对比分析。结果表明,三峡水库泄、蓄水过程调查期,在小江分别鉴定出浮游植物6门、70属、136种（变种）和7门、70属、136种（变种）,以绿藻、硅藻、蓝藻为主,共计占总种类数的87.49%和80.87%,但2个时期种类组成略有差异;浮游植物细胞密度变化范围分别为8.1×104～127.2×104个/L和24.4×104～99.9×104个/L,泄水过程略高于蓄水过程,且随着蓄水过程的推进持续减少,随着泄水过程的推进显著增加;浮游植物数量组成分别以硅藻和蓝藻占优势,占浮游植物总细胞密度的比例均在50%以上;蓄水过程Shannon指数和Margalef指数变化范围分别为1.80～3.68和0.09～0.61,与泄水过程相比,此2项指数明显较高且变化幅度大;泄水过程和蓄水过程的浮游植物群落分别聚在一组内,但各组内变化情况不同;在三峡水库泄、蓄水过程中,水温和营养盐对浮游植物的生长均有很重要的影响,而水文特征变化对浮游植物生长影响作用十分有限。三峡水库泄、蓄水过程中小江浮游植物群落结构特征存在差异,水温、营养盐是主要影响因子,其中泄水后期浮游植物细胞密度会显著增加,且随着水位的进一步降低会持续增加,水华暴发潜在风险增大,需引起关注。

三峡小江回水区藻类集群与主要环境要素的典范对应分析研究

三峡成库后支流回水区水华频繁发生,备受关切。基于2年的野外跟踪观测结果,利用典范对应(CCA)分析方法,建立了藻类生境要素同藻类集群演替的多元统计模型。研究发现,所建立的CCA模型有效且具有较高的显著性;水库季节性调蓄所形成的不同藻类生境条件是诱导集群出现演替的关键。在低水位运行下,藻类生境近似于天然河道,总悬浮颗粒物和流量变化对集群影响明显,水体扰动剧烈迫使耐受于不稳定水动力条件的藻种易于形成优势;而在高水位运行状态下,藻类生境接近深水湖泊,适宜于低温和具有运动功能的藻类将耐受于该生境状态并在集群中占优。

三峡水库支流小江富营养化模型构建及在水量调度控藻中的应用

三峡水库蓄水以来,支流小江呈富营养化加重的趋势,且多次暴发春季水华.水库蓄水以后支流流速变缓,水体滞留时间增加,是引发支流水华的主要因素之一.基于MIKE软件,建立小江调节坝下游至河口的二维水动力-富营养化模型,考虑碳、氮、磷3种元素在浮游植物有机体、死亡腐屑和无机盐中的循环转化,模拟小江河段的春季水华过程.分析小江生态调节坝的水量调节抑藻作用,即人为制造"洪水脉冲",增加短时间内的水流流速,对下游流场进行扰动以控制水华.计算结果表明,增大泄水量对调节坝下游的小江河段的春季藻华总体上具有一定的抑制作用.小江上游河段调度作用效果明显,下游高阳至入汇口河段调节作用较小,上游调节坝水力调度可以作为三峡水库支流水华应急治理措施之一.营养盐控制应该是控制支流水华的根本措施.