大型水库消落带中西来稗种子耐淹性沿高程梯度的种内分化

大型水库消落带中西来稗种子耐淹性沿高程梯度的种内分化 在水文节律稳定、每年蓄水时间很长且水位涨落落差很大的水库中,生长在水库库岸消落带不同高程区域中的植物每年要面对长时间的不同强度的水淹,这种每年发生持续的水淹胁迫可能会导致水库库岸消落带中生长的植物的种子耐淹能力发生种内分化。西来稗(Echinochloa crusgalli var. zelayensis)是在三峡水库消落带中自然生长的优势一年生植物,在三峡水库消落带植被及消落带生态环境保护中发挥着重要作用。本研究的目的在于探究三峡水库消落带中生长的西来稗种子的耐淹能力是否已发生种内分化,以及此分化的发生是否与较弱的种子扩散能力有关。在本研究中,采集来自三峡水库消落带不同高程区域中生长的西来稗种子,在三峡水库即将蓄水时将所有采集的种子放置于三峡水库消落带中4个不同高程位置接受不同深度不同时长的水库蓄水水淹,同时把所有采集的种子也放置于不会被水库蓄水淹没的非消落带河岸上作为对照处理;测定种子在水中的漂浮持续时间和蓄水期间水库水位上涨速度以量化在水库蓄水水位上涨时种子的扩散能力,水库蓄水结束水退后检测放置于水库消落带和非消落带河岸上的种子的种子完好率、种子萌发能力和成苗率。研究结果发现,在经历三峡水库蓄水水淹后,西来稗种子的完好率和最终成苗率随种子母株在消落带中所处的高程的增加而显著降低,表明在三峡水库成库运行七年后,在三峡水库消落带中生长的西来稗的种子耐淹能力已发生了种内分化。三峡水库蓄水水位上涨时西来稗种子在水中较短的漂浮持续时间和水库蓄水时较慢的水位上升速度限制了西来稗种子的水媒传播和扩散距离,从而有利于西来稗种子的耐淹能力发生种内分化。     

三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉幼苗光合生理响应的模拟研究

三峡水库为了长期保持绝大部分有效库容, 采取/ 冬蓄夏排0的水库运行方式。在每年汛期(6-9 月), 将库区水位降至 145m; 而在汛期后, 将库区水位升至 175m。这种水库调度方式, 使得水位落差达 30m, 由此形成的消落带长度在2000km 以上, 面积达 298km2 1。三峡库区因水位周期性常年变化, 使得消落带土壤含水量呈现出一年中从干旱状态到全水淹状态的一系列梯度性变化, 由此引起对消落带植被体系的建设和保护难度加大。消落带土壤含水量的这种梯度性变化 势必 影响 到适 生造 林 树种 池杉 ( Taxodium ascendensBrongn.) 的生长发育及其生理生态学特性, 尤其是该树种的光合特性。国内外对池杉树种已经开展了一些研究, 主要集中在生物学特性2、 生长量和产量 3、 造林密度 4、 木材物理学性质5等方面, 但缺乏从生理生态学角度对池杉树种更深层次生命机理的认识。对于不同土壤水分条件特别是三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉树种的光合生理生态学特性却鲜有报道。       

三峡水库运行对淹没区及消落带植物多样性的影响

三峡水库采取"冬蓄夏泄"(冬季水位175 m,夏季145 m)的运行方式,自2007年水库试验性蓄水以来,淹没区(348 km2)原陆域植物及其群落大量消失,形成永久性水域和逐渐适应消落带环境的植物群落。本文分析了三峡水库运行对淹没区及消落带植物多样性的影响,结果表明:(1)蓄水前,三峡水库淹没区共有维管束植物769种(隶属121科400属),优势植物生活型为一年生草本、多年生草本和灌木;蓄水后维管束植物下降到约300种,其中一年生草本所占比例由蓄水前的26.42%上升为45.46%,多年生草本由蓄水前的44.43%下降为32.47%,木本植物(乔木和灌木)由蓄水前的23.71%下降到15.15%,灌木已不再是优势植物生活型;(2)消落带形成初期(2008-2010年),植物种类连续3年呈下降趋势,一些物种如狗牙根(Cynodon dactylon)、苍耳(Xanthium sibiricum),在连续几次高强度的淹水后竞争优势表现明显;(3)消落带物种多样性随着高程的升高而增加,其中物种丰富度指数呈指数上升趋势,低高程区158 m处为8,中高程区164 m处为10,高高程区170 m处则达到13,而Shannon指数则呈S形增长趋势,其两个拐点分别出现在150和171 m处。由于三峡水库消落带刚形成8年,这种时空变化趋势及其原因还有待于进一步研究。     

三峡水库消落带植被现状、适生策略及生态修复研究进展

三峡水库消落带是由于周期性水位涨落在长江干支流形成的大面积“冬水夏陆”区域，周期性的水淹胁迫导致消落带植被群落发生剧烈变化，对三峡大坝的正常运行和库区生态安全造成严重影响。研究三峡库区消落带植物适应水淹的机制，对库区消落带植被群落恢复和保护具有重要意义。文章通过对比蓄水前后消落带的植被群落变化，总结了库区一年生和多年生植物耐水淹机制。一年生草本植物主要依靠种子休眠的方式来度过漫长的水淹期，而多年生草本植物则可能采取“静止”策略，减缓能量消耗，待水退后迅速恢复生长。此外，对于高高程区域的多年生木本植物，在不完全水淹的情况下，可能通过产生大量不定根缓解根部缺氧胁迫，降低水淹胁迫的伤害。最后，文章总结了消落带植被恢复的现状，并针对现有的问题探讨了重建消落带植被群落的可能途径，以期为三峡水库消落带植被生态修复提供参考。     

三峡成库后香溪河库湾底栖动物群落演变及库湾纵向分区格局动态

水库生态系统演替是水库生态学研究及水库管理过程中都比较关注的问题。三峡水库自2003年6月成库以来,有关水库生态系统演替的研究却鲜见报道。以三峡水库香溪河库湾底栖动物为研究对象,分析了自2003年8月—2010年7月3个不同蓄水阶段底栖动物群落的演变状况,并对库湾纵向分区格局的动态变化进行了探讨。结果表明,水库蓄水后,摇蚊科和颤蚓科成为第一批定殖者,并以摇蚊科为主;随后,颤蚓科中的霍甫水丝蚓逐渐成为优势类群;直到2004年4月仙女虫科的肥满仙女虫与霍甫水丝蚓共同主导群落。一期蓄水后约1a,底栖动物密度和物种数呈现出明显的增长趋势,空间上呈现出"中间高、两头低"的格局。库湾总体密度于2006年4月达到最高值,高达24146个/m2。二期蓄水导致底栖动物总密度显著降低,而三期蓄水后则变化相对较小。随着时间的增长,库湾底栖动物偶见种出现的频率逐渐降低,群落逐渐趋于稳定。基于TWINSPAN(two-way indicator species analysis)的分析,一期蓄水后期,香溪河库湾纵向上底栖动物群落结构呈现出稳定的分区格局,库湾中部区域呈现出相同的群落类型,无季节变化;而自二期蓄水开始,库湾纵向上大部分样点的群落类型发生改变,表明二期蓄水的干扰较强;之后呈现出季节性波动,此种格局与水位的季节波动相关联,表明三峡水库底栖动物逐渐适应水库周期性的调度,群落结构呈现稳定的季节性周期波动。     

三峡库区消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义.消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值.人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统.三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带.作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康.解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能.该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性.     

消涨带及三峡水库消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义。消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值。人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统。三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带。作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康。解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能。该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性。     

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。       

生态环境条件

正广阔的水域,适宜的物理、营养盐及水生生物条件,为三峡水库发展生态渔业提供了良好的自然条件。物理基础水位。三峡水库属河道型水库。在175米水位时,水库干流总长度约663千米,平均宽度约1.1千米(较原有河道宽度增加不到1倍),平均水深约70米,水面总面积约1 084平方千米,总库容约393亿立方米(占长江入海量约4%)。一般情况下,三峡水库每年1~5月在综     

基于GIS的长江三峡水库消落带生态类型划分及其特征

利用GIS技术,以水位高程变化、库岸坡度和小尺度地形地貌特征为依据,在数字地形图上,制作水位高程-坡度图和小尺度地形地貌图,通过图形叠加分析,对长江三峡水库消落带进行生态类型划分。结果表明:三峡水库消落带生态类型可划分为经常性水淹型(缓坡型、陡坡型)、半淹半露型(缓坡型、陡坡型)、经常性出露型(缓坡型、陡坡型)、岛屿型(常淹型、出露型)、湖盆-河口-库湾-库尾型(湖盆型、河口型、库湾型、库尾型)、峡谷型等6大类12个亚类;半淹半露型、经常性出露型和湖盆-河口-库湾-库尾型,占消落带总面积的82.2%,应以人工生态修复为主、自然恢复为辅;而经常性水淹型、岛屿型和峡谷型占17.8%,应以自然恢复为主、人工生态修复为辅。     

三峡库区水库蓄水对崖沙燕种群的影响

2003年三峡水库蓄水至139m高程,在蓄水前(2000年)和蓄水后(2003～2006年)对长江主河道尾水点所在的丰都至忠县江段和上游河道区域,以及支流河道的巫山县大宁河139m水位尾水点的崖沙燕(Riparia riparia)种群分布和数量进行了调查。结果表明,在水库蓄水至139m之后崖沙燕的种群数量明显减少。影响崖沙燕种群数量的关键因素是丧失繁殖地。随着三峡大坝工程的全面竣工和运行,三峡库区的崖沙燕有可能将会成为少见物种。     

三峡库区不同水文类型支流大型底栖动物对蓄水的响应

为探究三峡水库修建对库区不同水文类型支流大型底栖动物的影响,于2015年7月和2016年1月对三峡水库四条支流的大型底栖动物进行调研,分别对周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区和长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区大型底栖动物群落结构进行比较研究,结果表明:⑴7月份三峡水库145米低水位时期共采集到底栖动物655头计59种(属),在受蓄水影响河段采集到底栖动物4种共40头,优势种为日本沼虾(占受蓄水影响区域的57.5%); 1月份三峡水库175米蓄水时期共采集到底栖动物1123头计69种(属),在受蓄水影响河段采集到16种238头,优势种为锯齿新米虾(占受蓄水影响区域的14.2%)。⑵周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区底栖动物密度、生物量和多样性指数无显著差异(P0.05);长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区之间底栖动物密度和Pielou均匀度指数无显著差异(P0.05),但非回水区底栖动物生物量显著高于回水区(P0.05),底栖动物多样性和丰富度极显著高于回水区(P0.01)。⑶7月份影响底栖动物分布的主要环境因子共6个,分别是水深、流速、硝态氮、溶解氧、水温和电导率; 1月份影响底栖动物分布的主要环境因子共7个,分别是水温、溶解氧、总磷、流速、深度、电导率和透明度。     

香溪河库湾浮游藻类种类演替及水华发生趋势分析

三峡水库一期工程蓄水前半年(2003年1月—2003年6月)和蓄水后(2003年7月—2004年12月)期间,香溪河库湾浮游藻类的种类演替和数量变化的调查结果。与蓄水前的数据相比,蓄水仅半年绿藻的种类数就明显增加,约相当于蓄水前的3倍;硅藻的种类数略有减少;其余各门藻类的种类数亦有轻度变化。整个调查期间,藻类细胞密度和生物量的最高峰值均出现在S6采样点,细胞密度达6.93×107cells/L(2004年6月),生物量达87.24mg/L(2004年3月),其余采样点基本显示由北向南依次递减的趋势。本文参考早期资料并比较不同类型水域中藻类的种类演替和垂直分布情况,对三峡湖北库区水域水华的发生趋势进行了分析,初步认为三峡干流江段形成藻类水华的几率较小;流动的支流水域,在阳光充足、水温逐渐升高的春季容易发生藻类水华;在较封闭的静水区则随时都有发生藻类水华的可能性。     

三峡水库蓄水前后长江口水域夏季硅酸盐、溶解无机氮分布及硅氮比值的变化

对长江口水域1999、2003、2004年3个夏季航次和1959年历史数据的比较,分析研究了长江三峡水库蓄水前后长江口溶解硅酸盐（DSi）和无机氮（DIN）含量的变化,发现与1999年相比,2003年和2004年DIN浓度分别增加了1.3倍和2.2倍,DIN浓度还在增加中,而且有加快的趋势;三峡水库蓄水前DSi浓度每年减少约为0.60μmol/L,而蓄水后一年内就减少了3.92μmol/L;Si/N比的平均值分别从1999年的1.66下降到2003年1.09,再下降到2004年的0.42,大面积区域比值已经小于1,下降趋势比较明显,DSi含量的下降与长江径流输沙量减少有显著关系,DIN的增加则与长江中下游化肥的使用有关;同时长江口营养盐结构已经趋于不平衡,营养盐结构的变化已经引起了长江口生态系统结构的改变,如甲藻赤潮频发等,这可能是人类活动影响的直接结果.     

鱼儿都去哪儿了 渔具渔法调研

正受非法渔具的威胁,长江鱼类资源趋于衰竭的情形近年来频频见诸报端。三峡水库形成后,非法渔业"酷捕滥捞"的形势同样严峻,对水库鱼类资源和生态系统造成了较大的压力。三峡水库蓄水后,许多农民转行成为渔民,渔船数量大幅增加,捕捞强度持续增强,对鱼类资源的可持续发展产生了重大影响。对水库不同水域渔具渔法的调研,将从管理角度指导生态渔业管理规划编制,确保生态渔业的实施效果,同时造福于当地百姓。     

三峡水库蓄水对洞庭湖湿地生态系统服务价值的影响

通过实地调查与测定,获取相关数据,运用货币方法分别估算三峡水库蓄水前(1996年)后(2010年)洞庭湖湿地生态系统服务价值.结果表明:三峡水库蓄水后,湿地生态系统服务总价值由1996年的156.69×108元增加到2010年的177.11 ×108元;1996年湿地主要服务价值量排位为:调蓄洪水＞蓄水供水＞大气调节＞科研教育,2010年湿地主要服务价值量排位变为旅游休闲＞交通航运＞大气调节＞蓄水供水;在洞庭湖湿地生态系统服务总价值量中,与水体关联的直接价值量由1996年的110.85×108元减少到2010年的27.47×108元,减少了75.2％;尽管物质产品生产与供给方面的直接价值比重有所增加,但生态环境调节与维护、文化社会方面的间接价值却保持在总价值量的80％左右;除气候因素外,三峡水库蓄水、长江入湖水沙减少也是导致洞庭湖湿地生态系统服务价值变化的症结所在.     

三峡水库蓄水前后香溪河氮磷污染状况研究

分别于三峡水库蓄水前的上世纪1996—1997年及蓄水后的2004年采集了香溪河水样及沉积物样,研究了蓄水前后香溪河氮磷的污染状况。结果表明,蓄水前上游总磷浓度低于0.05mg/L,下游在0.22—0.34mg/L之间,其浓度与生活污水及工业废水排放有关;总氮浓度变化不大,在0.7—1.1mg/L之间。蓄水后磷、氮浓度明显升高,但总磷在回水区由于沉降作用反而低于蓄水前。蓄水后下游氮磷比普遍高于10,加之水流变缓,使香溪河库湾发生“水华”的可能性增加。香溪河沉积物磷污染严重,总磷含量高达1221mg/kg,主要以无机磷污染为主。三峡水库蓄水后,对上游库湾水环境的不利影响已开始显现出来,必须采取有效措施,防止水环境的恶化。     

运用稳定同位素技术分析大宁河主要鱼类营养层级

运用氮稳定同位素技术分析了大宁河静水水域和流水河段主要鱼类的氮稳定同位素比值和营养层级,并对静水水域不同水文时期相同鱼类的营养层级进行了比较研究。结果表明, 颗粒有机物(POM)氮稳定性同位素变化幅度较大, 并存在季节差异。大宁河下游静水水域鱼类15N 值范围为4.5417.51, 营养级处于1.513.88, 平均营养层级为2.49;上游流水水域鱼类的15N 值范围为2.2510.81, 营养层级范围为1.494.01, 平均营养层级为2.87。大宁河上游鱼类的平均营养层级大于下游静水水域, 可能是由于上游底栖生物丰富, 鱼类倾向摄食适口性更高的动物性食物而导致。大宁河下游静水水域汛期的鱼类营养层级较非汛期的值显著降低, 可能是因为汛期的水文扰动影响鱼类摄食中间捕食者, 以及水位的降低导致鱼类食物竞争增加迫使其摄食低营养水平的食物。重复基准生物采样建立精确充足的基线值以及确定合适的富集度,是提高营养层级评估准确性的重要手段。       

三峡水库峡谷地貌区消落带土壤氮磷钾、有机质含量和pH值的时空动态

基于三峡水库巫山段和秭归段消落带海拔155～172 m区段经历水库水位涨落前(2008年)和经历1次(2009年)、4次(2012年)、7次(2015年)水库水位涨落后土壤化学性质的长期定位监测,研究峡谷地貌区消落带土壤氮(N)、磷(P)、钾(K)、有机质(OM)含量和pH值的时空动态变化规律,并对其养分状态进行评价.结果表明: 随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带土壤全氮(TN)、速效氮(AN)、速效钾(AK)和OM含量减少,全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)含量和pH值增加;经历水库水位涨落前和经历1次水库水位涨落后,消落带各土层的TP、TK和AP含量为巫山样地>秭归样地,经历4次和7次水库水位涨落后,变为秭归样地>巫山样地;随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带大多数土壤化学指标含量在土层间的差异减小.对照全国第二次土壤普查养分分级标准,经历7次水库水位涨落后,秭归样地土壤TP和AP含量达到极高等级,巫山样地土壤AP含量为高等级,其他指标为中等及以下等级.三峡水库的水文特征、人为活动的干扰,以及不同土壤化学指标性质的差异,是峡谷地貌区消落带土壤N、P、K、OM含量和pH值时空变化的主要驱动因素.     

三峡正常蓄水后长江口叶绿素a和溶解氧变化及其成因

根据2010年8月、10月和2011年5月的现场监测数据,对长江口水域在三峡水库175m试验蓄水实施后一个水文年中叶绿素a和溶解氧(DO)的分布特征及其影响因素进行分析。结果表明,叶绿素a平面分布夏季有两个高值中心,春季有一个高值中心;在口门北缘夏季表层叶绿素浓度值最高。垂向上,夏季叶绿素a浓度表层和底层高;春季和秋季叶绿素a浓度中层高。夏季表层和底层DO浓度相差较大,秋季和春季表、底层DO浓度分布比较均匀;整体上秋季和春季的DO浓度高于夏季。工程蓄水后DO低值区和叶绿素a峰值区向口门内位移,对生态系统结构将产生影响。