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.     

星云湖硅藻群落响应近现代人类活动与气候变化的过程

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变化以及人类强烈干扰下硅藻群落结构响应的过程,并甄别驱动群落变化的主要环境压力及其强度。结果显示随着湖泊生产力水平(如沉积物叶绿素a浓度)的增加,硅藻物种组成发生了明显的变化,主成分分析表明了水体富营养化是驱动群落变化的主要环境因子(r=-0.63,P0.001)。简约模型与方差分解的结果表明近200年来(钻孔长度38cm),湖泊营养水平和水动力是驱动星云湖硅藻群落变化的主要环境因子,分别解释了群落变化的18.8%和2.9%;而1951年以后,湖泊营养水平和温度分别解释了硅藻群落结构变化的31.4%和26.8%。研究结果表明了硅藻群落长期变化的主控因子是湖泊营养水平,而人类活动及气候变化等可以通过改变湖泊水动力及湖水温度来驱动硅藻群落的演替,同时抚仙湖-星云湖的连通性也对硅藻群落的演替产生了一定影响。     

好氧反硝化菌脱氮特性研究进展

好氧反硝化菌的发现,是对传统反硝化理论的丰富与突破. 由于其在脱氮方面的独特优势,已成为目前废水生物脱氮领域研究的热点. 好氧反硝化菌能够在有氧条件下,利用有机碳源生长的同时将含氮化合物反硝化生成N2等气态氮化物,多数还能同时进行异养硝化作用,将铵态氮直接转化为含氮气体. 本文从电子理论、反硝化酶系等方面对目前已分离出的一些好氧反硝化菌的脱氮特性及其脱氮机理进行探讨,分析了溶解氧、碳源类型及C/N等环境条件对其脱氮作用的影响,介绍了好氧反硝化菌的筛选方法及应用现状,对其应用前景和发展方向进行了展望.     

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...     

抚仙湖和滇池硅藻生物多样性与生产力关系的时间格局

目前国内对生产力–生物多样性关系(productivity–diversity relationship,PDR)的研究主要集中于陆地生态系统和空间尺度,少量关于湖泊系统的研究也主要集中于现代调查,缺乏较长时间尺度上的模式探讨。本文应用沉积物色素记录重建了抚仙湖和滇池初级生产力变化历史,对硅藻群落的主成分分析(PCA)表明两个湖泊的初级生产力都是驱动硅藻群落变化的主要环境梯度。进一步分析硅藻群落α与β多样性响应湖泊生产力水平的模式,发现滇池硅藻群落表现为随着系统生产力的上升物种丰富度减少,β多样性降低,而抚仙湖呈现相反的变化模式。两个湖泊β多样性与生产力平均水平的关系均表现出与α多样性相似的特征,但在与生产力变化幅度的关系上,滇池表现出显著的负相关,而抚仙湖则没有显著的变化。滇池硅藻群落生产力随硅藻多样性的降低显著增加(R2=0.597,P0.01),而在抚仙湖无显著变化,表明了滇池群落多样性的维持对群落生产力的影响较弱,如与营养盐富集的促进作用相比。滇池明显的富营养化过程与强烈的人类扰动带来的环境异质性降低可能对群落多样性–生产力的关系产生了明显的控制作用。     

昆明小型城市湖泊叶绿素a浓度与硅藻群落的时空分布及主控因子

水体叶绿素a浓度(Chla)与硅藻群落特征是指示湖泊水质的常用生物指标。本研究于2017年3月—2019年12月调查了昆明市4个小型湖泊(云南师范大学校园内北潭、北湖、南湖、龙潭)的水体环境指标、Chla浓度和硅藻群落的季节变化。结果显示：4个湖泊水体总氮(TN)、总磷(TP)和Chla浓度均呈现明显的季节波动。其中,营养水平最高的南湖水体Chla含量显著高于其他3个湖泊,影响南湖Chla变化的主要因子是TN;而在其他3个水体中,水温的增加显著促进了Chla浓度的上升。水温和TN是4个湖泊水体Chla时空变化的主要驱动因子。北潭、南湖和龙潭的硅藻群落以浮游硅藻占优,水深最浅的北湖以底栖硅藻为主,表明水深影响了硅藻群落的浮游物种占比与优势属种。水深、TN、TP、透明度以及水温驱动了硅藻群落的时空变化,其中,水温是影响硅藻群落季节差异的主要因子,而TN和TP是导致同一季节湖泊间硅藻群落差异的主要因子。     

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...     

乌梁素海富营养化湖泊湖滨湿地过渡带细菌群落结构的高通量分析

摘要:【目的】揭示乌梁素海富营养化湖泊湖滨湿地沉积物与土壤过渡带细菌群落的组成、丰度以及多样性变化,结合土壤理化因子探讨其对细菌群落结构的影响。【方法】采用湿地土壤总DNA提取方法提取沉积物和土壤总DNA,对细菌群落的16S rRNA 基因的V1-V3区进行高通量测序,分析各样品中细菌群落结构的组成、丰度以及多样性指标;土壤理化性质采用标准方法测定,分析其对细菌群落结构的驱动作用。【结果】富营养化湖泊湖滨湿地水陆过渡带的芦苇沼泽沉积物、碱蓬群落盐碱化土壤和白刺群落荒漠化土壤中,细菌群落组成和各类群细菌的相对丰度差异较大,门水平上的细菌类群主要有Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Actinobacteria、Planctomycetes和Gemmatimonadetes,细菌群落多样性指数随陆向分布依次在增高,门水平上Proteobacteria和属水平上Sulfurimonas对湖泊退化演化敏感;环境因子最佳子集为总磷、水溶盐总量和铵态氮的组合对整个细菌群落结构的影响最为明显,相关系数最高(R=0.8857),Mantel检验结果表明这种相关关系为显著相关(P=0.037)。【结论】乌梁素海富营养化湖泊湖滨湿地过渡带细菌群落结构差异较大,Sulfurimonas属在乌梁素海富营养化湖泊沉积物的生物地球化学循环中扮演着重要的角色,应在以后的研究中得到更多的关注。     

苏州河沉积物中硅藻的垂直分布与水质变化

分析了苏州河2个柱状沉积物样品中硅藻种类和丰度的垂直变化,同时采用210Pb测年法推测沉积物的沉积速率,并进行了有机质含量分析,以了解苏州河在不同年代的水质变化。结果表明,2个柱状沉积物中硅藻的优势属为小环藻属、直链藻属、舟形藻属、圆筛藻属和针杆藻属。优势种为梅尼小环藻、瞳孔舟形藻和变异直链藻。就硅藻丰度而言,总趋势是上层最多,平均4.04~25.18×104ind/g;下层其次,平均1.41~4.43×104ind/g;中层最少,平均0.91~2.30×104ind/g。硅藻种类数变化虽无明显规律,但种类最少的样品仍出现在中层,210Pb测年数据表明中层为20世纪60~80年代。相关分析表明硅藻丰度与有机质含量呈显著正相关(p<0.01))。本文结果表明,沉积物中硅藻可以反映苏州河的污染历程:20世纪40~50年代初,水质尚可,但已有富营养化现象,表现在硅藻数量和丰度均较高;50年代中后期开始出现较严重的工业污染,到20世纪70~80年代污染加重,表现在中层沉积物中硅藻种类和数量均减少;进入20世纪90年代,水质有所改善,上层沉积物中硅藻种类和数量又逐渐增多,这与90年代以后加大对苏州河治理力度有关。     

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。     

星云湖枝角类群落变化的长期特征与驱动因素

以星云湖为代表的云南大中型湖泊近年来受到多个环境压力的胁迫,出现水质持续恶化、环境功能降低、生态系统退化等问题。目前针对这些湖泊生态环境的研究主要集中于以富营养化为代表的单一环境胁迫,且以短期监测为主,因此有效的湖泊治理与生态修复急需评价多重环境压力的长期驱动过程与特征。本文围绕星云湖枝角类群落沉积物记录,开展了多指标(如色素、粒度等)的综合分析,并结合湖泊调查、历史资料和多变量统计方法对主要环境压力与长期生态响应模式进行了识别。结果表明:沉积物分析中共鉴定出枝角类10属16种,其中盘肠溞属与象鼻溞属占绝对优势;在1890年之前湖泊沉积物色素浓度稳定在较低水平,随后湖泊生产力缓慢上升且沉积物颗粒(63μm)增加;1980年初开始沉积物色素含量快速上升,耐污种C.sphaericus明显增加并成为绝对优势种;随着湖泊生产力水平的上升,枝角类生物量持续增加(R2=0.753,P0.001,n=33),且枝角类群落出现显著变化(R2=0.953,P0.001,n=33);同时,随着外来鱼类的引入和鱼类捕食压力的变化,象鼻溞生物量总体下降但个体大小变化不明显;营养水平的持续增加与水生植物的逐渐消亡,可能导致了枝角类物种趋于单一,底栖枝角类生物量总体下降。总之,星云湖枝角类群落结构与生物量在过去100年来出现了显著变化,湖泊富营养化与生产力的变化是主要驱动因子,同时外来鱼类的引入、水文条件及水生植物的变化也对枝角类群落产生了重要的影响。     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标.结果表明：1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

1989-2011年东洞庭湖草洲出露面积变化及其与水位响应的关系

基于多时相的Landsat MSS/TM/ETM⁺遥感影像数据,采用决策树分类法提取1989-2011年共49景东洞庭湖不同水位条件下的草洲出露面积,结合1985-2011年城陵矶日水位数据及数字高程模型,分析草洲时空变化特征并阐明其变化趋势.结果表明: 研究区出露草洲面积受水位影响显著,两者呈极显著的线性关系(R²=0.875,P<0.001),出露草洲面积随水位的升高而逐渐减小,且水位越高,对草洲出露面积的影响越小.草洲出露面积随水位呈现规律性变化,1-7月,水位上升,草洲面积减少;7-12月,水位下降,草洲出露面积增加.1989-2011年,草洲出露面积持续增加,新增草洲主要由泥滩地转化而来;草洲扩张是各高程段草洲面积共同增加的结果,低位洲滩(黄海高程22～25 m)草洲面积的快速增加是湿地草洲扩张的主导部分.各高程水位变化是研究期间东洞庭湖草洲出露面积变化的主要原因.     

洪湖湖区土地利用／土地覆盖时空格局研究

利用1987,1993和1998年的遥感影像资料,研究了江汉平原洪湖湖区土地利用／土地覆盖的时空变化,土地覆盖类型分为水体,湖滩植被,洪泛地,农田,裸地和居民地6类,运用GIS（Arc/Info)软件,将不同时期的土地利用／土地覆盖的格局进行了清晰的空间表达;通过叠加3个不同时段的影像分类图,计算出各种土地利用／土地覆盖类型转变成其他类型的比例,在1987－1993年期间,水体和洪泛地的面积分别增加了15．54％和9．62％,而1993－1998年期间这两种类型的变化较小,分别为0．58％和3．19％,农田面积从1987年的577．62km^2减少到1998年的188．58km^2,减少约2／3,在研究期间,裸地面积没有明显变化,湖潍植被的面积在1987－1993年期间降低18．60%,而在1993－1998年期间增加8．47％,土地利用／土地覆盖状况的变化与湖区退田还湖及降雨状况的年际变化有关。     

福建九龙江北溪浮游植物群落分布特征及其影响因子

分别于2011年枯水期(2月)、丰水期(5月)和平水期(10月),系统调查研究了福建九龙江北溪浮游植物群落组成、丰度的分布特征及其与环境因子的关系.共鉴定浮游植物107种,隶属于7门64属.不同水文期浮游植物主要优势种类不同,枯水期为马索隐藻和梅尼小环藻,丰水期为四尾栅藻和四角十字藻,平水期则演替为微小平裂藻.不同水文期浮游植物丰度变化明显,其平均值依次为枯水期(154.77×10⁴ cells·L^-1)>平水期(76.40×10⁴ cells·L^-1)>丰水期(45.40×10⁴ cells·L^-1).相关分析表明, 枯水期和平水期浮游植物丰度与铵态氮(NH₄⁺-N)呈显著正相关,丰水期浮游植物丰度与温度呈极显著正相关.典范对应分析(CCA)表明,水体温度是影响该水域浮游植物分布格局的重要因子,溶解态活性磷浓度也对浮游植物的分布有较大的影响.CCA排序图较好显示了浮游植物物种分布和环境因子之间的关系.     

安康水库表层浮游藻类群落结构及其与环境因子的关系

为了解安康水库表层水质与浮游藻类群落现状以及浮游藻类群落结构与环境因子之间的关系,于2012年1—12月对水库表层水进行每月一次的采样,分别对浮游藻类分布状况和理化因子进行分析.利用Shannon指数(H)和Pielou均匀度指数(J)分析浮游藻类群落特征,根据理化指标和综合营养状态指数(TSI)评价水体营养状态.共检测到浮游藻类7门110属,丰度为0.11×10⁴～2.08×10⁴ cells·L^-1.藻类组成、污染指示种分布情况、多样性分析和TSI显示安康水库表层属于中污染水质,处于中营养状态.此外,高密度投饵水产养殖及生活污水直接排放入库对水质产生负面影响,支流岚河的水质状况也较差.典范对应分析(CCA)结果显示,测定的8个环境因子中,不同季节影响浮游藻类群落组成及分布的环境因子不同,且氮是影响浮游藻类组成的主要营养盐因子.理化指标分析显示,安康水库表层水大体满足Ⅱ类水标准,水质良好.但部分采样点的总氮出现差于Ⅱ类水标准的现象,表明安康水库水质有变差的趋势.     

长江三峡库区生态环境变化遥感研究进展

长江三峡库区是我国最重要的生态敏感区之一,受三峡水利工程和相关人类活动影响,其生态环境变化显著.揭示三峡库区生态系统结构、功能和生态过程的变化对于维护库区生态安全具有重要意义.生态环境遥感为此提供了关键途径,并在三峡库区生态环境研究中受到重视.现有的三峡库区生态环境变化遥感研究往往存在较大差异,难以有效反映生态环境变化和响应特征,加之生态本底和人类干扰活动的复杂性,三峡库区生态环境变化遥感研究仍面临诸多挑战.本文对库区环境变化遥感研究的发展阶段、研究尺度、遥感数据和方法等进行了系统总结,并从土地利用/覆盖变化、植被变化、水土安全、生态服务价值评价、生态系统健康与生态规划5个方面对库区生态环境变化遥感研究进展进行综述,在此基础上探讨了当前三峡库区生态环境变化遥感研究存在的问题,并提出未来研究中需重点关注的主要科学问题,以期为三峡库区生态环境管理和类似地区生态环境变化遥感研究提供参考.