基于多元统计分析的岩溶洼地小流域泥沙来源分析——以重庆市沙坪坝青木关岩溶槽谷区为例

本研究以青木关岩溶洼地小流域为研究区域,采集林地、草地、坡耕地3类泥沙源地土壤样品和洼地沉积物样品,测定磁化率、TP、TC、TN、^(137)Cs和地球化学元素等26个指标,采用3种统计分析方法选择3组不同的最佳指纹因子组,分别为Kruskal-Wallis H检验(KW-H)与判别函数分析(DFA)相结合(KW-H+DFA)、主成分分析(PCA)与DFA相结合(PCA+DFA)、KW-H与PCA相结合(KW-H+PCA),然后利用多元混合模型对3个潜在源地的相对贡献进行估算。结果表明:KW-H+DFA估算林地、草地、坡耕地的相对贡献分别为25.17%、32.19%、42.64%;PCA+DFA估算的相对贡献分别为26.72%、29.14%、44.14%;KW-H+PCA估算的相对贡献分别为23.67%、27.36%、48.97%。基于不同统计组合的GOF、RMSE、MAE分别为94.47%、9.85、5.71;91.32%、19.95、10.08;90.11%、20.76、12.12。研究结果表明,不同的统计方法会对沉积物来源的判别分析及精确度产生影响,强调在对泥沙来源进行研究时,应重视统计方法的选择,以便更准确地识别泥沙来源,进而更好地实施相应的水土保持措施。

2010~2021年重庆市主要河流水质时空变化特征分析

重庆市地处三峡库区,是长江上游的重要生态屏障区,揭示其地表水水质变化特征对评估长江生态环境变化具有重要意义,然而目前其大范围、长时间尺度的地表水质特征分析还较为欠缺。基于2011~2021年重庆市主要流域中的18条河流,共44个河流监测断面的11 a水质数据,采用单因子分析法和水质类别比例法对水质变化进行分析。结果表明:①重庆市河流水质情况整体较好,Ⅰ~Ⅲ类水质断面占比从2012年开始逐渐上升并趋于稳定,水质状况评价均为优。②总体河流水质在汛期与非汛期变化趋势大致相同,但非汛期Ⅳ~劣Ⅴ类水质断面占比低于汛期,整体非汛期水质更好。③川江流域段下游水质明显好于上游,整体上自三峡水库2010年达到175.00 m蓄水位以来,川江流域的水质一直维持较好状态,水质类别多维持在Ⅱ类,实现了国定目标。④不同流域之间水质存在一定差异,水质最好的为嘉陵江流域,其次是涪江、川江和乌江流域。⑤川江、嘉陵江和涪江流域在汛期的水质状况比非汛期差,而乌江流域在两个时段水质状况变化一致。通过对重庆市地表河流进行长时间序列的水质评价,可为河流水资源保护及治理提供参考,以期提升市域水环境质量,促进城市的可持续发展。

岩溶水库藻源性有机质来源对表层沉积物有机碳矿化过程的影响

岩溶水生环境富含HCO-3,有利于内源藻类发生生物碳泵作用,形成大量藻源有机质沉积到库底。丰富的藻源性有机质在沉积物中发生矿化作用,影响有机质埋藏过程,影响岩溶水生环境碳循环过程和碳汇潜力。为探究藻源性有机质对矿化作用的影响和岩溶水生环境碳循环稳定性的影响,以岩溶地下水补给型水库(广西大龙洞水库)为研究对象,初步分析从上游到下游不同区域藻源有机质对表层沉积物有机质矿化过程的影响。结果表明:大龙洞水库有机质主要来源为内源藻类(20.9%~65%)和外源土壤(11.8%~53.4%)且具有一定的空间差异,水库上游以土壤来源为主,下游以藻类来源为主。大龙洞水库表层沉积物矿化过程在空间上呈现上游潜在矿化量高于下游潜在矿化量,产生差异的主要因素是在岩溶高溶解无机碳水环境中,藻源性有机碳对微生物矿化过程具有抑制性,降低矿化强度。在生物碳泵作用和无机碳保护下,以藻源性来源为主的岩溶水库表层沉积物有机碳潜在埋藏总量略高于岩溶区土壤的潜在埋藏总量,表明岩溶水库沉积物有着稳定的有机成分积累。

三峡库区汉丰湖水体CO_(2)及CH_(4)排放特征及影响因素

利用漂浮箱法与顶空平衡法对汉丰湖水体CO_(2)与CH_(4)排放通量及溶存浓度进行逐月观测,探讨了其时空特征及影响因素.结果表明:汉丰湖水体CO_(2)排放通量为-64.3~128.4mmol/(m^(2)·d),平均值为(35.8±45.2)mmol/(m^(2)·d),远低于三峡库区其他水域的排放水平,是CO_(2)的排放弱源;CH_(4)通量平均值为(3.87±5.08)mmol/(m^(2)·d),尽管变异性强(0.43~36.93mmol/(m^(2)·d)),但平均水平远高于三峡其他水域,是大气CH_(4)排放的强源;汉丰湖水域每年向大气排放CO_(2)和CH_(4)总量分别为1415.48和133.54t,占汉丰湖水体碳总储量的26.86%,是一个活跃的碳代谢水域.汉丰湖CO_(2)排放通量自1~12月呈先显著降低后迅速升高的季节模式,CH_(4)呈几乎相反的季节变化,但二者季节动态均受水位调度的强烈干扰.三峡高水位期汉丰湖表现为高CO_(2)低CH_(4)排放的特征,汉丰湖水位期则呈低CO_(2)高CH_(4)排放,三峡回水扰动期CO_(2)和CH_(4)排放均较强.相关分析表明,CO_(2)排放通量主要与Chl-a、藻密度、以及pH值等呈显著负相关关系,水体藻类繁殖导致初级生产的变化是主导CO_(2)排放季节动态的关键,导致水体出现明显的CO_(2)源-汇转变,CH_(4)排放通量与水体TOC、DOC、TN、NO_(3)^(-)-N、藻密度等呈显著正相关关系,表明水体养分积累以及藻类代谢共同主导了CH_(4)排放的季节动态.汉丰湖CO_(2)排放通量呈自上游向下游先降低后升高的空间分异,而CH_(4)相反,这种空间分异受到汉丰湖入库河流的汇入及水位调度的共同影响.总之,水位调度明显干扰了水环境参数与碳排放的关联关系,导致不同水位期CO_(2)和CH_(4)排放通量的关键指示因子不同.

环境胁迫影响三峡库区消落带草本和木本植物生理生态特征的meta分析

三峡库区消落带适生草本与木本植物对环境胁迫的响应是生态系统结构与功能演变的重要机制。然而,目前对消落带胁迫环境下草本和木本植物的响应特征及是否存在类群差异尚不清楚。该研究基于meta分析,探讨了三峡消落带典型环境胁迫(水淹、干旱胁迫)对适生草本和木本植物生理生态特征的影响,从物种和生活型的角度揭示了消落带适生植物类群对水淹、干旱胁迫的响应规律。结果表明:(1)草本植物和木本植物在环境胁迫下均表现出明显的生长发育抑制以及生理生化策略的适应性响应,主要表现在各组织器官生物量、光合速率的下降,丙二醛和脯氨酸含量的增加,以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性增强。(2)水淹胁迫对草本植物生物量负效应最强,干旱胁迫次之;水淹胁迫对木本植物总叶绿素含量和光合速率负效应最大,干旱胁迫次之,表现出环境胁迫作用的生活型效应;但草本与木本植物的总叶绿素含量均对水淹胁迫响应最敏感,而木本植物对干旱胁迫表现出一定的内稳态。木本植物在生理生化方面对水淹胁迫的响应比草本植物更显著,且主要体现在气孔导度、丙二醛含量、脯氨酸含量和过氧化物酶活性方面的响应与草本植物存在差异;而草本植物对干旱胁迫的响应比木本植物更显著,主要表现为总叶绿素含量、水分利用效率、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性方面的响应与木本植物存在差异。(3)草本和木本植物对不同环境胁迫的形态响应具有组织特异性差异。草本植物主要以根部、茎部和叶片形态的变化适应水淹和干旱胁迫,木本植物则主要以根部形态的变化为主。

中国内陆水体CO_(2)排放的主要特征及影响因素分析

内陆水体作为最活跃的生物地球化学循环场所,在全球碳循环及CO_(2)预算中具有重要作用.本研究通过整合中国境内河流、湖泊、水库CO_(2)通量(f CO_(2))的观测数据,探讨了中国内陆水体碳排放的时空格局、关键影响因素及区域贡献.结果表明:中国河流、湖泊、水库fCO_(2)变异性极强,变化范围分别为-379.3~4947.6、-160.1~785.0及-74.0~1603.1mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),中值分别为228.5、26.0和28.3mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),河流远高于湖泊和水库;受气候条件的影响,河流与水库f CO_(2)表现为自南向北降低的趋势,珠江、长江流域最高,东北诸河最低;湖泊水体fCO_(2)表现为蒙新湖区和东北湖区略高,青藏湖区略低,东部、云贵湖区最低,湖区自然特征及人类活动导致湖泊水体初级生产的增强是造成湖区间差异的主要驱动因素;从季节模式看,河流f CO_(2)雨季高于旱季,而湖泊和水库f CO_(2)则是旱季高于雨季,温度、降水及水体初级生产等的季节分异是主要调控因素.从全国来看, pH变化是各类型内陆水体f CO_(2)分异的关键因素;同时,湖泊f CO_(2)与水体叶绿素含量及DO关系密切,而河流fCO_(2)则主要与有机碳及总氮显著相关,揭示了不同类型水体f CO_(2)的调控机制差异;河流、湖泊、水库的f CO_(2)均与水体大小有关,表现出一定的尺度效应,小型水体是排放热点;此外,大范围的城市化与农业活动增强了河流CO_(2)排放潜势,但可能减弱湖泊的排放,其对内陆水体碳排放的综合影响仍待进一步评估.基于外推法,估算中国内陆水体CO_(2)排放总量约为117.3Tg a^(-1),可能抵消我国陆地碳汇总量的4.6%~12.8%,在区域碳平衡中贡献不容小觑.