湖泊水生植物稳定碳同位素分馏机制与应用研究进展

水生植物是维持湖泊生态系统健康发展的重要基础与支撑。与陆地植物相比,水生植物稳定碳同位素(δ~(13)C)的分馏过程较复杂,为系统的了解水生植物δ~(13)C的分馏过程及其在湖泊现代生态系统和古环境研究中的应用,调研了国内外相关研究进展。总结已有研究表明,水生植物的δ~(13)C主要与其吸收利用的碳源和水体环境要素等密切相关,影响因素较复杂,而且目前在利用水生植物的δ~(13)C研究不同时间尺度上湖泊环境变化时所选用的载体存在差异。植物不同组分样品的选择对解释水生植物δ~(13)C与环境之间的关系至关重要。因此,以太湖典型水生植物为研究实例,探讨了水生植物不同组分稳定碳同位素的分布特征及其对环境因子的响应差异,结果显示水生植物不同组分的δ~(13)C存在一定的差异,而且对环境的响应也不同,未来在利用水生植物δ~(13)C研究湖泊环境变化时对于水生植物样品组分的选择应谨慎考虑。     

不同水分条件下混种密度对芦苇和反枝苋种间竞争的影响

与本地植物的种间竞争是影响外来植物能否成功入侵的关键因素之一,该研究通过受控模拟试验研究了本地植物芦苇(Phragmites australis)和外来入侵植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)在淹水和干旱两种水分条件下混种密度(6∶2、4∶4和2∶6)对其种间竞争的影响。结果表明:(1)芦苇和反枝苋的相对产量与相对产量总和均小于1,即两种植物存在种间竞争。(2)种间竞争使芦苇和反枝苋的生长均受到了不同程度的抑制,表现在两者的株高和生物量均随着竞争者密度的增加而降低。(3)植株地上部分和地下部分的氮浓度表现出与株高和生物量相同的趋势,且在不同水分条件下存在差异。(4)芦苇和反枝苋分别在淹水和干旱环境下具有较强竞争力,但在各自较高混种密度下亦具有较强竞争力。可见,芦苇和反枝苋的种间竞争受到了水分和混种密度的影响。因此,在有反枝苋分布的湿地中,植物生长初期可通过增加土壤水分和/或增加芦苇等本地植物的种群密度以降低反枝苋的种群密度来限制其竞争能力,防止反枝苋在湿地中生长建群和扩散入侵。     

长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于1980—2010年的土地利用数据,估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了长三角30年来生态系统服务价值的时空动态及其对土地利用变化的响应。结果表明,1980—2010年,长三角建设用地面积变化最大,为446.1%,未利用地、耕地、草原、林地、水域的变化分别为285.9%、-31.5%、-76.2%、-5.4%、42.9%;1980—2010年,长三角地区的总生态系统服务价值减少了4.40%,水源涵养、休闲娱乐、废物处理生态系统服务功能价值上升;生态系统服务价值极低区域的面积增加且分布于城市扩张区域,生态系统服务价值中等区域逐年下降且被生态系统服务价值低区域所替代,高生态系统服务价值区域处于增加的趋势而极高区域基本维持不变;常州、湖州、嘉兴、南京、泰州的生态系统服务价值逐年增加,而其他城市的则处于下降趋势。     

博斯腾湖细菌丰度时空分布及其与环境因子的关系

于2010年6月—2011年6月在新疆博斯腾湖共进行了9次采样,获得了140份样品,采用表面荧光显微镜直接计数法及广义可加模型(Generalized Additive Models,GAM)研究了表层水体中细菌丰度的时空分布规律及其与环境因子的关系。结果表明博斯腾湖细菌丰度平均值为(1.48±0.95)×106个/mL;细菌丰度季节差异显著,夏季最高(2.05×106个/mL),冬季最低(3.81×105个/mL)。在大湖区,春季和冬季细菌丰度最大值均位于湖区中部,冬季细菌丰度由湖区中部向东南、西南逐渐减少。夏季和秋季细菌丰度分布与春季大致相反,湖区中部较低,西北部较高。GAM分析结果表明,温度、溶解性有机碳(DOC)、叶绿素a、电导率、浊度等5个环境因子对细菌丰度总偏差解释率为81.2%,其中温度贡献最大,贡献率为63.3%,DOC、叶绿素a和电导率,贡献率分别为12.5%、2.7%和1.7%;浊度对偏差的解释率仅为1.0%。在温度超过22℃时,影响博斯腾湖细菌丰度空间分布的主要因子是DOC。     

长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

2011年6月—2012年5月,对长荡湖大型底栖动物群落进行了逐月调查,并利用生物指数对水质进行生物学评价。结果表明:共采集到底栖动物28种,其中摇蚊科幼虫10种,水栖寡毛类7种,软体动物5种,其他类6种;铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)、多巴小摇蚊(Microchironomus tabarui)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)和半折摇蚊(Chironomus semireductus)是现阶段长荡湖底栖动物的优势种;长荡湖10个监测点底栖动物年均密度为769 ind·m-2,年均生物量为74.89 g·m-2,并呈现出明显的空间变化;生物量较密度空间差异更大,生物量高值主要出现在湖泊四周的监测点,而在湖心开阔水域较低;Wright指数、Goodnight-Whitley指数、BPI指数及Shannon指数表明长荡湖水体处于轻-中度污染状态。     

沉积硅藻揭示的历史时期水生植被信息以梁子湖为例

水生植被是浅水湖泊生态系统最重要的生态特征之一, 了解其群落历史演化特征, 对生态退化湖泊的修复有着重要指导意义。研究选择长江中下游地区代表性草型湖泊梁子湖, 基于梁子湖沉积岩芯210Pb/137Cs测年、沉积硅藻序列和梁子湖长期水生植被监测记录, 探讨利用沉积硅藻记录来重建该湖历史时期水生植被演替特征的可行性。研究结果表明: 梁子湖沉积硅藻记录对历史时期水生植被的演替有较好的反映; 基于此, 对梁子湖过去近200年的水生植被覆盖度进行了重建; 与湖泊流域历史环境信息的对比分析表明洪水是影响该湖水生植被发育的一个重要因素。研究结果证实了在浅水湖泊中, 沉积硅藻可揭示历史水生植被的信息, 并为该湖的水生植被保护提供科学依据, 同时对该区富营养湖泊的生态修复有重要的指导价值。       

滆湖大洪港草、藻状态转换的磷阈值

以滆湖水草残存区--大洪港为对象,研究了自然条件下磷对大洪港草、藻状态转换的影响.对环境因子进行相关分析表明：总磷(TP)与叶绿素a(Chl a)、透明度(SD)呈较好的线性相关关系.主成分分析结果表明,TP、总氮(TN)是影响水质变化的主要成分,其中主成分的贡献率及最大分量来源为TP.总磷浓度的变化影响大洪港草/藻型状态的转换,大洪港冬季处于草型状态,春季从草型状态转换为草-藻中间状态,夏秋季一直维持在草-藻中间状态.系统从草型状态向藻型状态转换的湖水总磷阈值为61 μg·L^-1,从草-藻中间状态向藻型状态转换的总磷阈值为115 μg·L^-1.可通过采取削减与控制污染源、底泥疏浚、构建沉水植被区等措施来改善湖区生境,使TP浓度降低到61 μg·L^-1以下,以维持大洪港处于草型状态.     

磷和CO2浓度变化对苦草光合生理的影响

为了阐明CO₂浓度和水环境要素变化对沉水植物生长的影响, 采用室外模拟的方法, 研究了不同磷和CO₂浓度条件下苦草叶片(Vallisneria natans)光合生理特征。实验结果表明, 当水体磷浓度处于较高水平时, 苦草叶片荧光参数V_j、M_o降低, 参数ABS/CS_o、DI_o/CS_o、TR_o/CS_o、RC/CS、P_ET显著升高, 其他荧光参数则无显著变化; 高浓度的CO₂在显著降低苦草叶片V_j、ABS/RC、DI_o/RC、ABS/CS_o、DI_o/CS_o的同时, 也显著提高了苦草叶片ψ_o、φ_Eo、ET_o/RC、PI_ABS、F_v/F_m、P_TR、P_ET的参数值, 而对其他荧光参数无显著影响; 在磷与CO₂交互作用方面, 磷与CO₂在V_j、M_o、ψ_o、TR_o/CS_o、RC/CS和P_ET处存在显著的交互作用, 其他荧光参数不显著。可见, 磷或CO₂浓度变化均能显著影响苦草叶片光合生理状态, 高浓度的CO₂可有效改善苦草叶片PSⅡ反应中心光化学性能、电子传递能力及单位有活性反应中心能量的分配, 从而提高苦草叶片的光合能力; 高浓度的磷可在一定程度上改善苦草叶片PSⅡ受、供体状态及电子传递性能。此外, 磷和CO₂存在交互作用, 协同影响苦草叶片的光合能力。     

沉积物再悬浮对浅水湖泊沉水植物光合作用及生长影响的研究进展

沉水植物是水生态系统中重要的初级生产者, 其生长和分布受到诸多环境因子的影响。文章综述了沉积物再悬浮对沉水植物影响的研究进展, 总结了沉积物再悬浮对湖泊沉水植物光合作用、生长发育、繁殖等方面存在的影响, 并对存在的问题与今后的研究方向进行了探讨和展望。     

云南程海湖泊生态系统演化的摇蚊亚化石沉积记录

通过对程海沉积岩芯摇蚊亚化石组合的分析, 结合210Pb、137Cs 年代测定和沉积物TOC、TN、粒度指标, 探讨了近200 年来程海摇蚊属种组合变化及其对湖泊环境演化过程的响应, 揭示了人类活动对湖泊生态系统的影响。结果表明: 1920 年之前, 程海营养水平较低, 摇蚊属种组合以Procladius sp.为主; 1920 至1990 年, Procladius sp.逐渐减少,而耐营养种Chironomus plumosus-type 增加, 营养水平上升; 1990 年末期后, 受农业化肥使用、藻类养殖等人类活动的影响, 湖泊营养水平显著增加, Procladius sp.相对丰度急剧减少, 而Chironomus plumosus-type 急剧增加, 取代Procladius sp.成为优势种。程海近200 年沉积记录研究表明1970 年前湖泊的环境状态基本接近人类干扰前的状态, 可作为该湖科学管理与治理的基准环境。