云南典型高原湖泊富营养化及其生态修复研究

始于70年代末80年代初的湖泊富营养化问题,严重阻碍了云南社会经济发展,继而引起了人们极大地关注。已有的研究从富营养化特征、机制、演化以及生态、工程修复等方面进行了相关探究,其1980—2010年湖泊水体总磷、总氮、透明度、叶绿素、生化需氧量及营养状况指数等均指示和记录了近30年来云南典型高原湖泊富营养化特征及演化过程。在系统总结前人研究成果的基础上、基于云南高原湖泊富营养化的典型性与差异性、富营养化演化及其修复现状的背景下认为:近年来富营养化水体水质好转大多只是季节性或区域性迹象,云南高原湖泊整体上乃处于持续的富营养化和污染状态,部分湖泊因为周边农业用地和建设的扩展已经导致湖泊处于不可恢复状态,抚仙湖、阳宗海等湖泊周边因开发需水量大,导致湖泊水位出现快速下降和湖容大量减少。进一步对云南高原典型富营养化湖泊开展更大时间尺度的研究,特别是湖泊变化机理的研究和趋势预警的升级是今后努力的重点和方向。

云南高原湖泊表层沉积物粒度特征及环境指示意义

选取云南15个高原湖泊,利用瑞典产HTH重力采样器提取沉积物短钻,取顶部0~0.5 cm作为湖泊现代沉积物进行粒度分析并利用分析软件对粒度频率曲线进行拟合,探讨各组分的沉积特征和环境指示意义。结果显示,滇池等15个云南湖泊表层沉积物频率曲线呈多峰态,含有2至5个组分,从细到粗分别为黏土组分(C1)、细粉砂组分(C2)、粉砂组分(C3)、细—中砂组分(C4)、粗砂组分(C5),拟合众数粒径范围为0.6~423.0μm。C1组分来自大气中长期悬浮的超细粉尘和气溶胶,通过自然沉降和降水进入湖泊水体,反映西南地区大气粉尘背景值;C2和C3是湖泊沉积物中的主要组分,反映流域内降水和水动力大小;C4和C5组分只出现在洱海、滇池、差黑海等部分湖泊湖心沉积物中,且含量非常低,该组分与湖泊水动力密切相关。对于滇池、抚仙湖等大型湖泊而言,粗颗粒进入湖心需两个过程:从流域地表进入湖泊水体的输入过程和从湖滨到达湖心的传输过程。湖心沉积物中粗粒含量主要受第二个过程影响,而该过程的强弱与湖流、水深、湖盆坡度等因素有关。西南地区干旱背景下湖泊快速收缩直至消失时,降水量的大幅减少使得地表径流动力减弱,加之大气环流偏弱以及水生植物覆盖面积比例增大,湖水动力减弱,由湖滨向湖心传输的物质以细粒碎屑为主。位于山地地区的小型湖泊,由于汇水面积有限、地形坡度较大,坡面径流可将地表风化碎屑物带入湖盆甚至湖心位置,这类湖泊沉积物中粗粒物质的增加反映流域内降水量或降水强度增大。

近70年来云南杞麓湖流域气候变化与人类活动的湖泊沉积记录

选择位于滇中地区的杞麓湖作为研究对象,通过对其湖泊沉积岩芯粒度、总有机碳和碳酸盐等理化指标进行综合分析,结合210Pb、137 Cs年代数据,并与气测资料及人类活动历史资料对比,探讨杞麓湖地区近七十年来气候变化历史及其与人类活动的关系.结果表明:粒度的粗细以及碳酸盐含量的变化指示了湖泊水位的高低;有机质含量指示了人类活动的强弱,高值指示人类活动加强.综合分析杞麓湖钻孔岩芯粒度指标,同时结合碳酸盐和有机质指标得出,近70年来杞麓湖地区气候特征及其人类活动历史经历了3个阶段:阶段I(53.5-29.5cm,约1945-1970A.D.)温度较低,降水量较高,气候较为冷湿,人类活动对湖泊影响较弱;阶段II(29.5-11cm,约1970-1986A.D.)温度相对较高,降水量维持在较低水平,气候整体呈现出暖干特点,而此时人类活动逐渐增强;阶段III(11-0cm,约1986-2013A.D.)为高温多雨期,人类活动对湖泊的影响处于较高水平.

莫莫格湿地芦苇对水盐变化的生理生态响应

认识湿地植物对不同水盐环境的生理生态响应特征和规律,是确定湿地生态需水阈值的关键,为湿地生态需水量计算及生态恢复提供科学依据。通过对莫莫格湿地水盐环境因子与芦苇生理生态特征指标进行调查研究,并利用国际通用植被数量分析软件CANOCO4.5对其关系进行了冗余度分析(RDA)。结果表明:湿地水深、Na+,HCO-3含量3个环境因子组合对芦苇生理生态特征变异的解释量达到54.7%,说明这3个变量是影响芦苇生理生态特征变异的重要因子,水深是关键驱动因子。水深与芦苇株高、生物量、叶绿素含量、最大光化学效率FV/FM以及光化学性能指数PIABS成显著正相关,随着水深的增加,芦苇株高、生物量以及叶绿素含量等逐渐增加。Na+含量、HCO-3含量与芦苇生理生态特征的相关性没有达到显著水平。因此,中轻度盐碱湿地生态恢复需要重点考虑水深条件对湿地生态的影响,其次是水质(Na+/HCO-3)因素的影响作用,确保适宜生态水位,满足生态恢复需要。

中国湖泊沉积物中的粒度变化及其古气候和古环境指示意义

利用湖泊沉积物恢复区域内古气候和古环境的研究中，粒度的指示意义往往具有多种不同的解释。本文通过总结我匡近50个湖泊的粒度研究成果，结合柴达木盆地永海湖和元谋盆地浪巴铺古湖的研究数据，探讨粒度具有多解性的原因，以发现粒度在不同类型湖泊中的变化规律。无论是在短时间尺度、高分辨率，还是在长时间尺度、低分辨率研究中，粒度对于古气候和古环境的解释都具有多解性，但前者粒度的变粗主要指示了降水增多的湿润气候，后者粒度参数的解读要综合考虑湖泊类型与特点、采样点位置、沉积物来源等多重因素的影响；面积和水深均较大的湖泊，如采样点位于湖心深水区，其沉积物粒径变大应首先考虑流域地表侵蚀增强或者“尘暴”爆发导致沉积物来源的变粗，而非干旱气候下的湖泊萎缩事件；面积小而且水深较浅的湖泊，粒度分布的环带状模式影响可延至湖心，但同时必须注意到，降水增多时，地表侵蚀加剧，同样能够把更多粗颗粒带入湖泊甚至湖心，因此这类湖泊粒度的解释存在不确定性，一般可理解为较长时间跨度的粒度变粗和变细分别对应湖泊收缩和扩张，而粒度的突然变粗则指示短时间内的降水增多；采样点的选择对粒度的影响也是显著的，相比来说，湖心水动力和沉积物来源单一，解释也相应单一，而湖滨沉积物则可能受到入湖径流、风成等多重因素影响，解释起来更加复杂。

云南元谋盆地距今210—120ka间干热气候变化重建

元谋盆地西侧浪巴铺湖相沉积物(厚27 m)ESR年代测定结果显示,浪巴铺古湖存在于距今216±20 ka至122±10 ka,经历了倒数第二次间冰期末期、倒数第二次冰期以及末次间冰期初期。结合粒度、磁化率和孢粉等数据,重建了元谋地区距今216±20 ka至122±10 ka期间的气候变化历史:距今216～185 ka期间,孢粉平均浓度为全剖面最高,出现了喜高温的苏铁科和栲属植物以及指示湿润环境的莎草科植被,表明这段时期气候相对湿热,对应倒数第二次间冰期晚期;距今185～150 ka期间,孢粉浓度迅速降低,1050 cm深处(距今160 ka)孢粉浓度只有8.67粒/100 g,对应倒数第二次冰期盛冰期;距今150～122 ka期间出现数层砂砾石层,草本植物比例增加,气温回升,降水减少,湖泊面积缩小直至消失,气候干热趋势显著。考虑到浪巴铺古湖沉积物样品平均孢粉浓度只有34.35粒/100g,认为至少在倒数第二次冰期之前,元谋盆地气候的干旱特征已经十分显著,植被稀疏,末次间冰期以来,气候的干热特征已与现代基本相同。

云南湖泊沉积与环境演变研究进展

云南湖泊因地理位置独特,所处地区气候类型多样,历来都是中国乃至世界湖泊研究的热点区。本文主要回顾了云南地区20世纪90年代以来湖泊沉积与环境演变方面所进行的相关研究,并着重对湖泊沉积研究中的新技术新方法应用、湖泊沉积对人类活动的响应、高分辨率的不同时间尺度的钻探研究、湖泊沉积与生物地球化学作用的关系等方面进行扼要综述,以了解其所取得的新进展,存在的问题和不足以及今后研究的主要内容和努力的方向。

过去2ka湖泊沉积记录及所揭示的气候环境变化研究进展

过去2000年的气候变化是全球变化研究关注的核心内容之一,是连接过去百年器测数据、鉴别人类活动对气候变化影响、探讨气候自然变化过程的关键。整体而言,我国学者在2000年以来高分辨率气候重建方面取得如下三个方面的进展,即历史文献资料气候信号的数字化、湖泊沉积地球化学温标的探讨和气候模拟,特别是对自然过程和人类影响下降水变化机理的模拟研究,使得我国在探讨过去降水重建与模拟研究方面出现了突破性的进展。在对过去2000年气候环境变化的研究中,湖泊沉积物分布范围广泛、记录连续、信息丰富等自身的优势使其在研究过去气候变化上具有不可替代的地位。本文在择要综述对过去2000气候环境研究进展的基础上,对我国湖泊沉积古气候重建研究进展及存在问题、可能突破途径进行综述。整体而言,我国湖泊沉积记录的近2ka以来的气候变化研究数量有限,能够确切代表过去气候、特别是温度和/或降水历史的成果并不多,在两千年以来湖泊沉积记录的高分辨率、高精度定年,气候因子与湖泊沉积记录指标之间定量转换函数的建立以及古气候、古环境重建中有效指标的选择上还存在一些难度。在今后的湖泊沉积研究上需要做到几个方面:1) 注重湖泊沉积的高精度定年;2) 加强多环境指标的综合研究与气候因子与环境指标之间的定量转换函数研究;3) 加强高分辨率环境演化的时空对比研究;4) 加强多学科交叉研究、特别是新技术、新方法、新概念和新指标的引入和探索。

星云湖硅藻群落响应近现代人类活动与气候变化的过程

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变化以及人类强烈干扰下硅藻群落结构响应的过程,并甄别驱动群落变化的主要环境压力及其强度。结果显示随着湖泊生产力水平(如沉积物叶绿素a浓度)的增加,硅藻物种组成发生了明显的变化,主成分分析表明了水体富营养化是驱动群落变化的主要环境因子(r=-0.63,P<0.001)。简约模型与方差分解的结果表明近200年来(钻孔长度38cm),湖泊营养水平和水动力是驱动星云湖硅藻群落变化的主要环境因子,分别解释了群落变化的18.8%和2.9%;而1951年以后,湖泊营养水平和温度分别解释了硅藻群落结构变化的31.4%和26.8%。研究结果表明了硅藻群落长期变化的主控因子是湖泊营养水平,而人类活动及气候变化等可以通过改变湖泊水动力及湖水温度来驱动硅藻群落的演替,同时抚仙湖-星云湖的连通性也对硅藻群落的演替产生了一定影响。

近百年来枝角类群落响应洱海营养水平、外来鱼类引入以及水生植被变化的特征

近几十年来,以大型湖泊为代表的云南部分湖泊受人类活动的持续影响出现了生态环境的明显变化.洱海作为云南面积第2大淡水湖泊,经历了多重环境压力(富营养化、外来鱼类引入、水生植被退化等)的影响.在湖泊现代监测数据面临时段较短、缺乏连续记录的背景下,湖泊沉积物的连续记录可以提供湖泊生态环境变化的长期历史并可用于生态响应模式的识别.以目前处于富营养水平的洱海为研究对象,应用湖泊沉积物记录进行多指标分析,探讨多重环境压力影响下洱海枝角类群落的长期变化特征以及影响因素,并与已有研究成果和现代监测数据进行对比,探讨了枝角类群落对环境压力响应的空间差异性.通过分析沉积物枝角类记录,重建了近百年来洱海枝角类群落的变化历史,结果表明过去100年来,枝角类的生物量总体呈增加趋势,尤其从1990年左右开始,象鼻溞生物量显著增加,物种相对组成出现明显变化(如Bosmina longispina被B.longirostris取代).同时象鼻溞的生物量、壳长与触角长度在1990s初期有明显降低的趋势,与同期外来鱼类(如银鱼)引种成功的时间一致.限制性聚类分析结果表明,枝角类群落结构的变化有3个主要阶段:1990s以前,底栖枝角类为群落的主要组成;1990—2000年左右,浮游枝角类(以象鼻溞为主)在枝角类群落结构中的比例迅速增加;从2000年以后,枝角类群落组成以浮游枝角类为主.同时,枝角类数据的主成分(PCA)分析显示,仅有PCA主轴1呈现显著的变化且解释了群落结构变化的61.64%,进一步分析表明水生植被变化可能是驱动枝角类变化的主要环境梯度,如底栖枝角类生物量减少响应了湖泊水生植被的退化.与已有研究对比表明,浅水湖区沉积物记录的枝角类生物量在1970s急剧增加与1980s急剧降低等现象并没有被深水区的沉积物记录所反映,指示了洱海生态系统的变化模式存在空间差异性.同时象鼻溞个体大小的变化模式反映了外来鱼类引入导致的鱼类捕食压力的变化.总之,本文揭示了枝角类群落结构与生物量的长期变化,反映了洱海富营养化过程、水生植被的退化与外来鱼类引入的长期驱动影响,因此对洱海的生态管理与修复工作应考虑多个环境压力的影响并加强对湖泊生态系统的评价.

异龙湖湖泊沉积对流域人类活动的响应

通过对异龙湖短钻岩芯沉积物粒度、碳酸盐以及有机质含量等环境代用指标研究,结合文献资料和当地气象数据并参考实验室其他项目组137Cs-210Pb方法建立的年代标尺,讨论了异龙湖流域1880年以来的环境变化和人类活动对湖泊沉积环境的影响。结果表明：岩芯35～25 cm段（1880—1936年）碳酸盐含量、中值粒径均值较高,表明这一时期为暖湿气候,TOC含量处于低值且平缓,证实人类活动对周围环境影响较小,湖泊环境变化的影响因素以自然因素为主;至25～15 cm段（1936—1996年）碳酸盐含量明显下降,有机质含量快速增加,指示湖泊沉积环境受人类活动影响强烈,碳酸根离子等其他化合物含量、反应条件、过程及碳酸盐沉淀保存条件发生改变,在此种情况下,指标已不能指示湖泊环境变化;岩芯15～0 cm段（1996—2013年）沉积物粘土含量升高,砂含量降低,应与异龙湖流域防护林工程有关,这一时期的指标特征表明人类活动强度较之前有所减弱,并且开始有意识地恢复流域生态。

莫莫格湿地芦苇生理生态特征对水深梯度的响应

通过在莫莫格湿地测量芦苇的生态特征、叶绿素含量和光化学效率,对水深梯度影响芦苇生理生态的规律进行了分析。芦苇株高、生物量、叶绿素含量以及最大光化学效率与湿地水深呈显著正相关关系,这些指标随水深的增加而提高;芦苇盖度与水深呈负相关关系,随着水深增加,芦苇盖度逐渐降低;芦苇最大光化学效率在6～7月份达到最大,进入8月后下降,同时芦苇生长减慢。结果表明,6～7月份是芦苇生长的关键时期,应尽量满足芦苇需水要求。15 cm水深是芦苇最小生态水位,而35～45 cm的水深能确保芦苇最佳生长状态,是芦苇生长的最适宜生态水位。

异龙湖流域湿地生态系统健康评价

湿地生态系统健康状况评价为湿地资源的合理开发、生态系统的维护提供了重要的借鉴。在充分了解异龙湖流域湿地资源环境的基础上,结合湖泊湿地生态系统的概念及内涵,采用PSR(压力-状态-响应)框架模型和生态系统健康指数计算方法对研究区湿地生态系统健康状况进行评价。结果表明:(1)异龙湖流域湿地生态系统健康评价综合分值(Y)为2.8494,处于[2,3]之间,属于脆弱状态;(2)从三大指标状况来看,压力指标(P)、状态指标(S)和响应指标(R)在评价等级中的得分及表现情况分别为0.7368(脆弱状态)、1.1620(亚健康状态)和0.9506(亚健康状态);(3)人口密度、人类活动强度、单位面积化肥和农药负荷、水土流失强度、湖泊水富营养化、人们的环保意识等指标是影响流域内湿地生态系统健康状况的关键因素,人为因素占主导地位。

云南湿地资源及保护对策研究

由于云南独特的地理环境,造就了其丰富的湿地资源,这些湿地资源具有多样性、特殊性与显著性。随着人们对保护湿地重要性的认识逐渐加深,云南湿地资源已经得到了较好的管理与保护,与此同时也有一些问题突显出来。通过对云南湿地的类型及基本特征的分析,对云南湿地资源的研究,针对云南湿地环境所面临的威胁,提出了云南湿地资源的保护和可持续利用的对策。

青海湖2015年水质参数特征及其变化

通过对2015年9月22~24日在青海湖进行水温、溶解氧、pH、叶绿素a浓度、浊度垂直剖面监测,同时采集湖水样通过实验测定湖水总磷、总氮含量,采集各入湖河流进行营养盐测定,结合青海湖管理局提供的数据进行对比,分析了青海湖水体理化状况及湖水营养状况。结果显示,各监测区域水体理化参数、营养化程度存在一定差异,受风力及湖流扰动影响,湖心处存在较弱的分层现象;湖心处溶解氧浓度较低,受温度分层影响出现溶解氧分层现象;青海湖高盐度、高离子浓度是控制其pH并对溶解氧浓度及浊度等产生较大影响的主要因素,温度及湖泊水循环引起的底泥释放使得浮游植物多集中在中下层水体,沉水植物具有较好的生长条件。青海湖水体营养水平不高,但总磷浓度在局部有不断增加的趋势,外源输入是影响湖泊营养化程度的主要原因。人类活动的加剧,使青海湖水质存在恶化的风险。

气候变化及其对纳帕海湿地的影响

通过收集纳帕海区域周边4个气象站1958-2008年温度、降水和结冰日数的气象观测资料,采用线性趋势估计以及Mann-Kendall检验法,对纳帕海区域50年气候进行分析,阐述气候变化对纳帕海湿地面积的影响。结果表明:纳帕海区域从1958年至今气温一直呈上升趋势,年平均气温升高1.2℃,气温线性变率为0.036℃/a;气温在1985年发生突变,由相对平稳的状态转为明显上升的状态。结冰日数和气温变化相反,显示下降的趋势,且突变在气温突变4年后发生。纳帕海区域近50年降水趋势变化不显著,但年际变率较大。纳帕海湿地近50年的变化受自然因素和人为因素叠加作用的影响,第1阶段(1955-1974年)主要受气候因素影响,湿地水域面积较大;第2阶段(1975-1997年)主要受气候因素和人为因素双重影响,湿地水域面积大幅减少;第3阶段(1998-2012年)受人类保护加强的影响,湿地水域面积扩大,但纳帕海湿地的内部生境处于退化中。

楚师院化生学院废液池旁芭蕉中重金属含量研究

楚雄师范学院化学与生命科学学院是整个学校进行实验教育最多的一个学院,位于楚雄师范学院老校区的废液池就是为了收集实验废液而设计建造的,基于目前各地土壤中重金属污染越发严重,本论文以废液池旁芭蕉的根、茎为原料,以硝酸和高氯酸的混合酸为提取剂,采用消煮的方法来提取废液池旁不同距离处芭蕉根、茎中的重金属,进而对其进行比较分析。结果表明:废液池距离植物的远近对于植物中重金属的含量用很大的影响,随着距离废液池距离的增加,芭蕉中的重金属含量呈现逐渐减少的现象,即芭蕉根、茎中重金属含量的多少:0.5米处>1米处>2.65米处。

不同土地利用类型下土壤水分变化研究——以渭南市临渭区为例

为了研究不同土地利用类型下土壤水分的变化情况,以渭南市临渭区2010—2014年的年降水量作为研究数据,根据陕西省渭南市临渭区的玉米地、苹果园、麦地、草地、蔬菜地、林地6种土地类型的土壤样品,总体上运用了对比分析法和Bonsal边缘分布函数法。结果表明：在临渭区的小范围内,蔬菜地的土壤水分含量在6种土地利用类型中是最高的,苹果园的土壤水含量是最小的;降水的季节变化与耕作层土壤水分含量的变化是成正相关的;降水级别的悬殊对土壤湿度的作用是正向的,而且不同的降水等级之间,土壤湿度的差异是非常明显的;在临渭区0~100cm各层土壤中,0~30cm的土壤湿度与降水量的关系最好。

对中国森林火灾在短时间尺度上变化规律的研究

通过对1950~2013年中国森林火灾观测数据的整理和分析,揭示中国森林火灾在短时间尺度上的发生规律。结果表明：在日时间尺度上,中国森林火灾主要发生在8：00~16：00,其变化规律与气温、湿度变化及人类频繁活动的时间点关系密切;在月、季时间尺度上,春季森林火灾较多,夏季森林火灾较少,这与中国季风气候的特点及一些特定的人类活动相关;在年际时间尺度上,自1950年以来中国森林火灾呈现阶梯状下降趋势,这一趋势与气候变化的关系不是很明显,可能较多地受到人为因素如政策法规的影响。

近五十年云南5月降水特性分析

基于云南36站逐日降水资料,运用趋势分析和Mann-Kendall气候突变检验等方法,研究了近50年云南5月降水及其降水特性的长期趋势和年代际特征。结果表明:5月降水量出现大范围不显著增加趋势,西北部降水增加趋势显著,雨强空间变化是影响5月降水量空间变化的主要原因;5月降水量呈线性增加趋势,增加速率为4mm·(10a)^(-1),雨日和雨强变化均对5月降水量有重要贡献;5月降水量及雨日序列未发生年代际突变,但雨强在1999年前后发生了年代际突变,突变后雨强迅速增强。