湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展

自然界中氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,由固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用来完成。过去数十年间,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化作用的发现,人们对环境中氮素循环认识逐步深入,提出了多种脱氮途径新假说。对湖泊生态系统中氮素的输入、输出及其在水体、沉积物和水土界面的迁移转化过程进行了概括,对湖泊生态系统中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机理及脱氮效率的最新研究进展进行了探讨,并对以后的氮素循环研究进行了展望。     

经典与非经典生物操纵理论及其应用

湖泊是我国的重要水资源之一,为人类提供了无法替代的生态及社会服务功能。但我国湖泊富营养化日趋严重。以食物网为基础的经典与非经典生物操纵成为湖泊富营养化修复的重要理论支撑。论文综述了经典与非经典生物操纵理论的原理、发展与应用,分析了鱼类(肉食性、滤食性)、浮游动物在控制藻类数量上发挥的功能,并讨论了两种理论的适用条件及实际应用中遇到的问题,以期为我国富营养化湖泊修复工作提供参考。经典与非经典生物操纵理论均是通过改变食物网结构控制藻类,分别利用浮游动物、滤食性鱼类控制藻类数量,但两者都未降低水中N、P含量。因此,实施有效的藻类水华生物操纵应与其它修复措施联合使用。     

牛山湖两种优势小型鱼类空间分布与沉水植被的关系

运用8种网目规格的成套浮性刺网作为鱼类采样工具,于2005年夏季在长江中游浅水草型湖泊牛山湖进行鱼类定量采样,通过比较不同茂密程度黄丝草生境中的小型鱼类组成、数量和大小结构,探讨此类湖泊小型鱼类的空间分布特征及其与沉水植被的关系.采样期间共捕获13种1124尾鱼,依据其等级丰度和出现频次,鳖和红鳍原鲌为该湖优势上层小型鱼类.在调查的沉水植物生物量范围内,鱼类物种丰富度和Shannon多样性指数与沉水植物生物量之间呈现倒抛物线关系;两种优势小型鱼类的种群丰度均与沉水植物生物量有着显著的线性正相关关系,且其平均个体大小在裸地生境较高、沉水植被茂密区较低,幼鱼更倾向群聚于厚密的黄丝草生境中;其他生境因子(水深和离岸距离)对鳖和红鳍原鲐空间分布的影响不显著.黄丝草植被生境是牛山湖两种优势小型鱼类的重要保护生境,应加强对黄丝草等沉水植被的保护及恢复.     

辉腾锡勒草原干涸湖泊中氨氧化微生物群落结构分析

【目的】以内蒙古辉腾锡勒草原九十九泉湿地为对象,研究湖泊干涸过程中氨氧化微生物的群落结构及其变化。【方法】通过MPN-PCR定量测定氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的数量;构建amoA基因克隆文库,进行系统发育分析;结合土壤环境因子,探讨湿地退化过程中影响氨氧化微生物的潜在因素。【结果】依湖泊湿地退水梯度的不同样点中,有75%的样点AOB的数量高于AOA,AOB与AOA的数量比率为0.3-18.1。从湖心到湖岸草原带,AOA和AOB的数量有明显增加,但生物多样性呈降低趋势,二者没有呈现正相关。研究发现,AOB的数量与土壤中NH 4+-N的变化存在良好响应。系统发育分析显示,退化湖泊湿地AOA克隆序列均来自于泉古菌门(Crenarchaeota);AOB的amoA基因的克隆序列大部分与亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)有一定同源性,较少部分与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)有一定同源性。【结论】湖泊退水过程增加了湿地土壤氨氧化微生物的数量,而氨氧化微生物的种群丰度有所降低。AOA和AOB群落对湖泊湿地的退化过程做出了响应,其中AOB的响应较为明显,氧化条件和土壤铵浓度的改变可能是促成这种响应的重要原因。     

松辽盆地三肇地区泉头组三段上部介形类化石的指相意义

松辽盆地三肇地区白垩系下统泉头组三段上部(杨三组—杨一组)以大套的紫红、红色砂、泥岩沉积为主,在紫红色泥岩中含有较丰富、完整的介形类及其它门类化石。以往认为,这套以红色为基调的地层属河流相沉积。对其中介形类等化石的古生态、埋藏特征及丰度变化的研究表明,该地层的沉积环境应为浅水湖泊环境,而非河流等水上环境。湖相沉积自杨三组就已存在,向上分布范围不断扩大,反映了湖泊水域面积呈现逐渐扩大的趋势。     

基于多判据决策的水体营养状态评价

为了准确地评价水生态系统营养状态和综合决策,通过最大熵原理耦合模糊性与随机性,建立了最大熵模糊评价模型(FAME);利用逼近理想解排序法(TOPSIS),以待决策水体样本的实测值为理想解,以评价结果中与实测值相差最大的为负理想解,建立了多判据决策模型(MCDM).经12个湖泊实测数据验证,最大熵模糊评价与随机评价、模糊评价和灰色评价的结果较为一致,但提高了评价水体营养状态问题各层次的分辨力.多判据决策模型可解决多种方法评价结果不相容问题,使评价结果更接近水体实际情况.FAME和MCDM适用于各种水质的综合评价及决策.     

长江中下游浅水湖泊沉积物多酚氧化酶与过氧化物酶活性分布

采样分析了长江中下游浅水湖泊(鲁湖、梁子湖、后官湖、牛山湖、三角湖、龙阳湖、墨水湖、月湖以及太湖)沉积物多酚氧化酶与过氧化物酶活性的分布及其与微生物的关系.结果表明,在水平方向上,沉积物有机质含量较高的湖泊酶的活性明显较高,湖内酶的活性亦有明显的异质性,排污口、水生植物凋落区以及未疏浚点的活性明显较高.在垂直方向上,有机质含量较高的表层显示较高的多酚氧化酶活性.因此,不同来源的有机质均能诱导酶的产生;过氧化物酶活性随深度变化的趋势不明显,且在疏浚与未疏浚点显示相近水平,这种现象可能源于酶与腐殖质的结合;多酚氧化酶与过氧化物酶活性显著正相关,初步揭示了二者在有机质降解与腐质化过程中的偶联;细菌和放线菌(而非真菌)似为酶的主要生产者.并讨论了氧化还原酶在湖泊富营养化过程中的作用.     

湖泊的见证：兴凯湖大白鱼的兴衰

兴凯湖,虽然叫湖,更像是海,无边无际。寒冬腊月的兴凯湖笼罩在一片白色中,触目所及都是一座座隆起的冰山,分不清哪是湖哪是界,我们踏着厚厚的积雪沿着湖边搜寻着打鱼人家。在一座民房院子里,一对渔民夫妇正忙碌着收拾一堆小杂鱼,看得出他们今天下湖起网了。     

利用水生植物原位修复污染水体

在实验围隔系统中,夏季利用凤眼莲、冬季利用耐寒型沉水植物伊乐藻等恢复水生生态系统,研究水生植物对水体氮、磷营养盐、透明度等理化性质的影响.结果表明：水生植物处理围区营养盐水平均显著低于围区对照和大湖水体.最初15 d,凤眼莲生长速度快,覆盖面积从100 m²增加到470 m²;44 d后,覆盖面积达到65％,处理围区的水质最佳,总氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺ -N)、亚硝态氮(NO₂^- -N)、高锰酸钾盐指数(COD_Mn)和叶绿素a浓度最低,透明度达到1.7～1.8 m(水底).10月份后,处理围区水体总磷(TP)维持在0.1 mg·L^-1左右.处理围区透明度提高后,伊乐藻逐渐成为优势种(覆盖面积达到总水域的1/3),在净化水质、维持水质理化性质稳定和提高透明度方面作用显著.表明水生植被恢复可以有效降低水体营养盐,控制浮游植物增长,是改善富营养湖泊水质的重要措施.     

城市湖泊退化过程中水生态系统服务功能价值演变评估——以肇庆仙女湖为例

运用市场价值法、碳税法、造林成本法和工业制氧影子价格法、影子工程法以及价格替代等方法，以肇庆仙女湖为例，对城市湖泊水生态系统自然资产价值部分的演变进行了评估。结果得出，仙女湖水生态系统退化过程中，导致水生态系统有些服务功能的大幅度降低，如大气调节功能价值由1999年的460124元降低到2004年的8元、水质净化功能价值由1999年的11480元降到2004年的904元等;但并非各项生态系统服务功能价值都降低，有些项目的生态系统服务功能可保持不变，如水资源调节功能价值;甚至升高，如物质生产价值由1999年的152400元增加到2004年的241200元。该研究给退化生态系统的修复带来很大启示，即在退化生态系统的修复过程中要针对性的就退化生态系统的结构和功能进行修复，提高生态系统的总体服务功能价值，而并非退化生态系统的各项服务均需提高，有些项目的生态系统服务价值可以保持不变，甚至降低。