浴仙湖沉积物记录的云南极端干旱事件与生态响应评价

为评价湖库生态环境对极端气候的响应特征, 以经历水位明显降低的云南浴仙湖为研究对象, 通过沉积物多指标分析并结合多变量统计方法, 识别了2009—2013年极端干旱事件驱动湖泊生态环境变化的模式。其中沉积物粒度显示近百年来湖泊水文条件总体稳定, 但在2011年左右粗颗粒物质和中值粒径增大, 同期沉积物元素、同位素记录表明水体营养水平没有明显变化。硅藻群落近百年来以湖泊底栖物种占绝对优势, 约2011年开始优势种属Fragilaria被Nitzschia、Navicula等河流水体中常见的物种所替代, 且硅藻多样性指标总体增加, 而指示水位变化的PCA主轴一解释了硅藻群落结构的主要变化(约55.8%)。总之, 极端干旱事件的发生与持续明显改变了湖泊生物群落结构与多样性特征, 已成为影响该气候敏感区水资源安全与生态环境功能的重要挑战之一。     

云南程海湖泊系统响应富营养化与水文调控的长期模式

流域开发和气候变化背景下,逐渐增强的人类活动已经显著影响湖泊系统演替及功能。本研究以云南程海为研究对象,通过对程海湖泊沉积物记录与现代调查数据相结合,重建了程海近250年来的生态环境变化过程,探讨了程海湖泊系统在富营养化以及水文波动等多重环境压力影响下的长期响应模式。结果表明: 1970年之前程海营养水平整体偏低,1970—2000年间缓慢增长,2000年后快速增加,初级生产力呈长期上升趋势。1993—2000年期间,引水工程显著增加了湖泊水动力强度和物种扩散能力,促进了直链藻和菱形藻的增加。程海沉积物记录的碳循环变化主要受内源输入的长期影响。富营养化是硅藻群落长期演替的主要驱动因子,其次是湖泊水动力条件的波动。对程海的生态修复与流域管理不仅需要关注水体营养盐的富集与流域污染物的控制,同时还要考虑到湖泊水文调控和水位波动的影响。     

云贵高原抚仙湖近13300年的花粉/炭屑记录*

抚仙湖是云贵高原著名的断陷深水湖,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。对钻取自该湖的900cm 湖泊沉积物岩芯进行花粉/炭屑分析及花粉数据的主成分分析表明,抚仙湖流域的植被、气候与火灾在过去的13 300年经历了5个阶段的变化：(1)13 300—10 400cal．a BP,植被以松林为主,伴有山地暗针叶林和常绿阔叶林,表明该时期气候较为冷湿,森林火灾多发,在后期随着温度和湿度的降低,森林火灾愈加频繁。(2)10 400—5 700cal．a BP,松林收缩,常绿阔叶林扩张,出现一定数量的落叶阔叶林,显示该时期气候偏暖偏干;此阶段早期随着气候变暖变干森林火灾的发生延续上阶段高发的状态,直到9 500cal．a BP后随着湿度的增加森林火灾明显减少。(3)5 700—1 800cal．a BP,松林变化较小,常绿/落叶阔叶林比重增大,首次出现了暖热性的枫香林,显示该时期暖湿的气候特征,火灾发生频率低。(4)1 800—500cal．a BP,松林扩张,阔叶林收缩,本阶段后期草本植被比重开始增加,显示该时期气候相对冷干,森林火灾发生频率较高。(5)500cal．a BP至今,松林收缩,落叶阔叶树种增多,草本植物花粉明显增多,显示该时期气候温凉偏干,森林火灾发生频率降低。     

浅水湖泊表层沉积物记录的枝角类群落空间分布特征

浅水湖泊污染负荷能力较低,对环境变化敏感,过度开发会导致生态功能明显退化甚至发生稳态转变.本研究通过提取云南18个浅水湖泊的表层沉积物枝角类信息,识别枝角类群落的空间分布特征并甄别其群落构建的环境驱动因子.结果表明:表层沉积物枝角类群落的地理分布存在显著的空间差异,滇西北的枝角类群落以底栖物种占绝对优势,而随着营养水平的增加,滇东南湖泊枝角类优势物种由底栖型向浮游型转变.统计分析表明,海拔和水体总磷水平是驱动群落分布空间差异的关键环境因子,分别独立解释了枝角类群落变化的22.0%和7.7%,反映了海拔梯度及其指示的气候环境过程是控制枝角类群落空间分布的重要因子.同时枝角类群落随营养水平的变化出现差异性的结构特征,可能指示了流域开发、污染物输入、水生植被变化等人类活动扰动的综合影响.同时,海拔和总磷水平表现出显著的相互作用并解释了枝角类群落变化的26.3%,指示了云南地区的人类活动强度随着海拔梯度呈现显著的空间差异,并通过营养盐输入等过程调控了枝角类群落的结构特征.     

西双版纳热带雨林土壤与叶片生态化学计量特征的干湿度效应

基于地理格局对西双版纳热带雨林的干湿度梯度效应和生态化学计量学的研究思路,结合野外试验监测和室内分析,对西双版纳热带雨林土壤-植物系统元素化学计量特征对海拔和干湿度效应响应进行了研究探讨,结果发现:西双版纳热带雨林土壤和叶片碳氮磷化学计量特征均不同程度的受到海拔和干湿季影响。季雨林与山地雨林的水热梯度受海拔梯度重要影响,随海拔梯度升高,土壤含水率变化显著,且含水率在干湿季均对土壤有机碳(SOC)存在显著影响(P0.01),雨季其对土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)的影响要显著于干季;叶片全磷(TP)随含水率的增大而升高,而叶片全氮(TN)在干季会随含水率的升高而增大,雨季含水率升高到一定程度时会抑制TN含量的增加并出现单峰现象;而土壤C/P与海拔和干季土壤含水率的极显著相关性(P0.01)及干季叶片C/N与叶片含水率的显著相关关系(P0.05)说明,干季水分匮乏条件下,土壤含水率影响土壤P的矿化度和植物对P的吸收利用水平,而且叶片C/N对反馈植物水分含量具有明显指示作用。因此,水热梯度是土壤-叶片系统碳氮磷生态化学计量特征变化的重要驱动因素。此外,全球变化区域响应方面,多雨高温可能会削弱季雨林叶片C的同化能力,且叶N含量降低,但受氮沉降的影响,对C/N的影响尚无法确定;由于P循环对其他元素的耦合作用,雨林土壤-叶片系统的元素循环周期将会被缩短,但干季山地雨林植物生态系统P的限制作用有可能会减弱。     

水文气候波动下云南太平水库硅藻群落演替的长期特征

在区域气候变暖的背景下,干旱事件引起的水位频繁波动以及流域开发导致的污染物输入均可以直接威胁水库的生态安全。本研究以云南省太平水库为对象,通过对沉积物的物理(粒度、烧失量)、化学(碳、氮元素)、生物(硅藻群落)等代用指标的分析,并结合监测数据和调查资料,重建了该水库1937—2018年的生态环境变化过程,并识别了硅藻群落的演替特征及其环境影响因子。粒度结果指示,太平水库在筑坝期间(1956—1984年)水动力逐渐增强,而后水动力条件持续减弱,与文献记录的水文调控历史基本一致。总氮、总碳和有机质含量较为一致地记录了水库建设期间水体营养水平的下降、水库建成后初级生产力和内源有机质的上升过程。硅藻群落呈现出“浮游种-底栖种-浮游种”交替占优的演化模式。驱动太平水库硅藻群落演替的主要环境因子为气候变化、水动力条件和营养水平。在气候长期变暖的背景下,严格控制外源营养输入并合理开展水文调控是维持水库水体生态健康和环境安全的重要前提。     

大理西湖流域开发历史与硅藻群落变化的模式识别

有关云南湖泊的研究长期集中于高原九大湖泊和水体富营养化评价,缺少对中小型水体及多重环境压力胁迫的综合研究.本文以大理西湖为例,结合沉积物记录与现代监测资料,甄别了气候变化和人类活动干扰下硅藻群落结构的长期响应模式及其驱动强度.结果表明: 20世纪50年代以前,大理西湖总体处于自然演化阶段;1950年代开始,围湖造田和流域改造的增强导致了水体营养水平增加、水动力条件改变,硅藻优势种由扁圆卵型藻替代为脆杆藻属;而1997年以来营养水平的快速增加和湖泊水动力的改变,促进了浮游藻类大量生长、底栖硅藻持续减少,同时水生植物快速退化、生态系统稳定性明显降低.因此,在长期流域开发的背景下,对云南中小型高山湖泊的有效保护需要评价流域开发类型、强度及全球变暖的长期影响.     

长期砷胁迫下大屯海浮游植物群落的季节性特征及其驱动因子

重金属是影响湖泊水质和生态健康的重要胁迫因子,系统识别生物对长期污染胁迫的响应模式是开展污染湖泊生态修复的重要基础。本研究以经历持续砷污染的大屯海为研究对象,于2017年6月—2018年3月对水体浮游植物和环境因子开展季节性调查。结果显示: 大屯海的浮游植物群落主要由蓝藻门组成,与已有研究反映的长期砷胁迫下浮游植物组成以蓝藻门等耐受属种为主的特征一致。相似性和方差分析结果表明,浮游植物群落结构和生物量存在显著的时间差异而空间差异不显著。Pearson相关分析表明,浮游植物总生物量与溶解性正磷酸盐和砷呈显著正相关,与砷对藻类生长产生的低促高抑效应一致,同时磷酸盐的增加可能降低了砷对藻类的毒性效应。冗余分析显示,溶解性营养盐和砷是影响浮游植物群落变化的显著因子。方差分解结果表明,营养盐和水温分别单独解释了群落结构变化的17.6%和3.8%,且与砷产生了较强的相互作用(15.1%);而砷对浮游植物的群落构建无显著的独立作用,反映了现有优势藻类具有对砷较强的耐受性从而对砷浓度的变化不敏感。因此,大屯海的优势浮游植物以耐砷藻类为主,砷对藻类产生的低促效应是污染湖泊修复中需要重点关注的生态效应之一。     

基于硅藻功能群特征揭示海西海近现代生态环境变化

依据硅藻的形态、生理与生态特点而定义的功能群分类,可以更好地描述对湖泊环境胁迫的响应特征.本研究识别了海西海表层沉积物硅藻群的空间分布模式,并通过多指标分析探讨其与环境因子的关系.结果表明: 主成分分析和冗余分析,水深和沉积物总氮含量是硅藻功能群空间分布异质性的主要驱动因子;水深8 m左右可能是海西海硅藻出现功能群分异的阈值,与热力分层深度等湖泊水文特征相对应.上述表层沉积物硅藻功能群空间分布结果为沉积物化石记录的解释提供了依据.沉积物钻孔分析显示,近百年来海西海硅藻功能群呈现明显的阶段性波动,与年均气温、沉积物总氮含量、中值粒径等指标变化相对应.气候变暖、富营养化和水位上升是驱动海西海硅藻功能群长期变化的主要环境因子,协同促进了功能群D、P、MP占优势.硅藻功能群多样性变化的长期特征表明气候变暖和营养盐富集促进了硅藻功能群多样性的增加,而海西海1957年筑坝和1990年水库扩容两次典型水文调控显著增加了湖泊水深,导致硅藻功能群多样性降低.     

基于文献计量学的近30年(1990-2020)第四纪孢粉学研究现状与展望

第四纪孢粉学利用现代和化石孢粉重建第四纪古植被、古气候和古环境,属于可持续发展的前沿学科领域。本文基于CiteSpace软件数据可视化和计量分析模块,以CNKI (中国知网)数据库与Web of Science核心数据库中1990–2020年间的共计6081篇第四纪孢粉学相关文献为基础,梳理了近30年来第四纪孢粉学的过去和现在,并探讨了未来发展趋势。研究结果表明,近30年第四纪孢粉学领域发文量呈增加趋势,中国的总发文量和国际影响力整体呈增长趋势;第四纪孢粉学研究主要集中于各大高校和科研院所,研究成果有明显的聚集性;中国科学院是外文发文量最多的国际机构。第四纪孢粉学近30年的研究主要涉及古植物学、古地理学、古生态学和古气候学等领域,古植被、古气候、古环境的定性和定量重建一直是国内外学者关注和研究的重点。表土花粉研究、花粉与人类活动、亚洲季风演变和孢粉分类学是近几年发刊的热点。虽然一些关键词如花粉产量、代表性以及现代花粉与植被和气候的定量关系等出现频次低,但对第四纪孢粉学十分重要。未来还需要进一步加强湖泊表层沉积物的花粉研究,探讨花粉与植被、气候的定量关系,为准确解译化石花粉提供坚实基础。随着孢粉数据库的不断完善和模型模拟技术的发展,孢粉研究的精细化和模型化趋势也将进一步加强,以提高定量重建的准确性及植被、气候模型的预测性。