Responses of freshwater ecosystems to global change: research progress and outlook

全球变化已经通过提高水温、改变降水格局和水流状况、促进物种入侵、增加极端事件, 对不同的淡水生态系统造成严重的威胁。该文将全球变化背景下淡水生态学的主要研究内容归纳为: (1)全球变化各要素对个体、种群、群落及至生态系统水平的影响; (2)全球变化过程中生态系统生物地球化学循环的改变; (3)淡水生态系统对全球变化的适应对策。最近10-15年淡水生态系统与全球变化研究快速发展, 取得的重要突破有: (1)阐明淡水生态系统结构与功能对全球气候变化尤其是水温升高的响应过程与机制; (2)揭示淡水生态系统(湿地、湖泊、河流等)是全球碳循环的重要组成部分, 在全球变化因素的影响下呈现有机碳埋藏减少和矿化速率提高。今后的研究中, 需要进一步加强对淡水生态系统全要素的系统观测与整合; 开展以“河流”为介质耦合多系统的碳输运和转化过程研究; 强化基础理论研究揭示淡水生态系统对全球变化的适应机制。     

95Zr在鱼-海水-底泥模拟生态系统中的迁移与分布

采用同位素示踪技术研究了^95Zr在鱼-海水-底泥模拟系统中的迁移与分布。旨在探明海洋鱼类对^95Zr的吸收以及^95Zr在海水生态系统中的行为特性。结果显示：（1）海水中的^95Zr比活度随时间呈快速下降,降至一半所需的时间仅为0.2d;底泥吸附的^95Zr主要集中在表层（0-2.5cm）,至试验后期（13-20d）其量占总量的99.5％以上,表明来自于海水中的^95Zr被表层底泥吸附,不易随渗流水向下迁移,海泥对^95Zr有强烈的吸附作用。（2）中华乌塘鳢从水体中摄入和吸收^95Zr的主要器官是肠胃道（内脏）,与水体直接接触而吸附、吸收的^95Zr主要集中在鱼鳃和鱼鳍中。肉、骨、肝脏和鱼卵中的比活度均比较低（略高于本底水平）,表明通过肠胃道吸收和鳃、鳍等组织吸附、吸收的^95Zr不易向肉、骨、肝脏和鱼卵等内部组织输运。（3）运用封闭3分室模型原理对实验数据进行拟合得：鱼体中的比活度Cf=0.05-6.36e^-3.4274t 6.61e^-0.2682t,海水中的比活度Cw=215.42e^-3.4274t 2.00e^-0.2682t,底泥中的比活度Cs=143.86 14.83e^-3.4274t-158.69e^-0.2682t;方差分析结果表明各回归方程较好地反应了^95Zr在鱼-海水-底泥生态系统中的消长动态。     

温度对外源性^32P在水、铜绿微囊藻和底泥中迁移的影响

采用同位素示踪法,在实验室模拟研究不同温度下外源性无机磷酸盐在水、铜绿微囊藻(Micro-fystis aeruginoas)和底泥中的迁移过程,外源性³²P加入水中后,首先是一种与温度无关的快速物理化学分配,大量溶解性磷酸盐迅速进入底泥和微囊藻中,随后水中³²P的迁移主要受微囊藻生长状况的影响,温度升高有利于微囊藻的生长,并提高了微囊藻吸磷的速度,微囊藻中最大外源性磷浓度只与水环境中的初始磷浓度有关,25℃时铜绿微囊藻的生长曲线有7d的对数期,没有明显的稳定期就转入衰亡期,在25℃时,当微囊藻超积累P到一定程度后,其对数生长同细胞内含P量无关,随着时间的推移,外源性³²P不断向底泥中迁移,实验末期所有的³²P都转移到底泥中,提高温度使水中溶解性外源性磷的下降速率加快,7d后水中溶解的外源性磷浓度低于0．00716mg·L^-1。     

氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性研究

研究了农药氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性效应,结果显示：以丙酮为溶剂量,其96h EC50为112.45mg/L;以乙酸乙酯为溶剂时,其96hEC50为112.81mg/L。同时也研究了氯氰菊酯对斜生栅藻的光合色素含量、色素光谱、可溶性蛋白质含量和超氧物歧化酶活性的影响。     

水生态功能区划流程:双关系树框架与概念模型

水生态区划和水生态功能区划是流域水环境管理与水生态系统合理利用的重要基础,国内已经研究十年有余.本文针对该领域的一些共性问题,通过对水生态区划分与水生态功能类型划分的系统分析,探讨了水生态区划与水生态功能区划的关联性,提出了基于双树结构的RFCH流程和钻石概念模型;并以辽河流域为例,参照其他研究者的区划方案,开展了以水生态三级区为基础的水生态功能分类,为流域水生态功能区划提供了一种可借鉴的流程框架.     

三峡水库蓄水前后水生态系统动态的初步研究

本专辑登录的论文系中国科学院知识创新工程重要方向性项目“三峡水库库区蓄水前后水生态系统变化的研究”的部分研究结果,内容包括1)蓄水前后水体理化参数变化;2)蓄水前后水生生物群落变化;3)三峡水库的富营养化问题;4)春季水华暴发过程的连续监测与动力学;5)对三峡水库生态学研究的几点思考和建议。       

洱海流域水生态分区

分区边界的确定是生态分区的重要步骤,但目前多数水生态分区的边界确定以定性分析、专家判断为主。本研究以洱海流域为例,建立了一套两级分区体系。该体系基于GIS技术,用子流域作为分区基本单元,并用相关分析法,定量筛选一、二级分区指标。其中,一级分区指标为高程、坡度和植被归一化指数(NDVI),二级分区指标为农田百分比和城镇百分比。通过指标图层的叠加和重分类,合并同质性子流域,从而将洱海流域划分为5个一级区和9个二级区。藻类群落分布的验证结果表明分区合理。本研究将定量分析和子流域边界应用于水生态分区,使分区边界的确定更科学,在实际管理中更具有可操作性。本研究结果为水生态分区研究提供了新的方法,为洱海流域水生态管理提供了基本管理单元。     

基于降水利用比较分析的四川省种植制度优化

比较分析四川8个农业生态区典型站点及其主要种植模式的降水盈亏产量降低率、产量降低率风险指数、降水利用效率和降水经济效率。结果表明:(1)四川省不同区域、不同种植模式、不同作物及其不同生育阶段基于降水盈亏的产量降低率多年均值差异较大。区域分布上,雅安最低,仅23％,攀西最高,达50％以上,其余地区30％-40％;种植制度上,麦-玉-苕等旱三熟低于麦-稻等水旱轮作两熟制;作物种类上,冬小麦、冬油菜、秋播马铃薯等作物普遍高于水稻、玉米、棉花、红薯和大豆作物;生育阶段上,冬小麦、冬油菜、秋播马铃薯作物开花前后普遍较高,各种作物生育末期较低。(2)基于自然降水,攀西地区遭遇旱灾的风险极大,麦-玉-苕等旱三熟的产量降低率风险指数相对较小;雅安等盆地内部多数区域由于阶段性降水过多引起湿害偏重,导致麦-稻等水旱轮作两熟制略优于旱三熟。基于降水利用效率和降水经济效率,各地比较一致,较优的种植制度首先是麦(油、薯)-稻两熟制,其次才是麦(油)-玉-苕(豆)旱三熟。(3)综合旱涝灾害风险、降水利用效率和降水经济效率,以及复杂地形等因素,有较好灌溉条件的农田应以麦(油、薯)-稻水旱轮作两熟制为主,而无水源保障的旱地则以麦(油)-玉-苕(豆)旱三熟为主。     

太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。