三峡水库蓄水后期香溪河库湾浮游甲壳动物群落结构

为了解三峡水库蓄水后期香溪河库湾浮游甲壳动物群落结构及其时空变化,于2015年1月至2017年12月对香溪河库湾浮游甲壳动物进行了逐月采样分析。共鉴定出浮游甲壳动物23种,其中枝角类10种,桡足类13种。出现频率较高的物种均为长江流域常见种,生物量和密度峰值分别出现在5月和6月,在1月和2月则未能采集到标本,生物量和密度在年际间差异显著,但群落组成差异不显著,群落季节变化规律表现为春季-夏季以蚤状溞(Daphnia pulex)和僧帽溞(Daphnia cucullata)大型枝角类占优势,秋季以简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)小型种占优势。库中生物多样性指数高于库首和库尾,库首和库尾生物多样性指数差异不明显,生物多样性在季节上同样具有一定差异。CCA分析表明水温、叶绿素浓度和水深是解释浮游甲壳动物群落变化重要因素。我们的研究结果表明尽管香溪河库湾营养盐、水温、浮游甲壳动物生物量和密度均未达到稳定状态,但群落组成在年际间无显著性差异,浮游甲壳动物物种丰富度也高于蓄水初期,生物多样性指数存在一定的时空差异,适当程度的干扰有利于维持浮游甲壳动物较高的生物多样性。     

香溪河库湾枝角类的种类组成及垂直分布

枝角类在水库生态系统的物质循环和能量流动过程中具有重要的作用, 有关水库枝角类的研究在水库水生生物研究中历来备受重视。枝角类在深水水体中具有垂直分布的特性, 生物和非生物因素影响着包括枝角类在内的浮游动物垂直分布及垂直分布的时空变化。香溪河河口至兴山峡口段在2003 年6 月三峡水库蓄水后被没,形成香溪河库湾。因受干流库区的水体顶托, 库湾水体流速缓, 更新时间长, 容易产生富营养化现象, 香溪河库湾2004 年春季就有藻类异常繁殖现象发生。       

三峡水库香溪河库湾基于初级生产力的渔产潜力估算

于20132014 年在三峡水库香溪河库湾开展了浮游植物初级生产力的调查, 并分别采用营养动态模型、Cushing 模型、Tait 模型和Downing 模型计算了该库湾滤食性鱼类的渔产潜力, 以此来评估其水体承载量。结果表明, 香溪河库湾初级生产力具有显著的时空异质性;据此计算的渔产潜力显示了空间差异和季节动态;高岚河水域的渔产潜力较其他水域要大;夏季渔产潜力最大, 从大到小依次为春季、秋季、冬季。上述方法计算的滤食性鱼类渔产潜力分别为7.3103、1.046104、1.256104 和2.064106 kg/y。除了Downing模型外, 其他方法的估算结果较接近渔业资源量的真实状况。以3 个模型计算的渔产潜力为核算依据, 确认该库湾滤食性鱼类的水体承载量约为104 kg, 最大持续捕捞量可达5103 kg/y。研究结果可为三峡水库支流库湾渔业资源的可持续利用提供必要的技术支撑。       

香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、磷酸盐的时空分布

在三峡水库香溪河库湾春季水华连续暴发期间(2005年2月26日—4月28日)对香溪河与长江汇合处(河口)至香溪河库湾上游库尾处总计14个采样点进行连续监测,结果表明硝酸盐和磷酸盐在库湾中存在明显的时空分布规律。在空间上,河口的硝酸盐浓度高,库尾浓度低,其变化趋势是随着与河口距离的增加而降低;磷酸盐的分布规律是库尾的浓度高,河口的浓度低,其变化趋势与硝酸盐恰好相反。各采样点硝酸盐和磷酸盐浓度在时间上也呈现出明显的规律。河口硝酸盐的浓度在不同时间变化幅度较小,库尾采样点的硝酸盐浓度的变化幅度较大,随着与河口距离的增加硝酸盐浓度在不同时间的变化幅度逐渐增大。各样点磷酸盐在时间上的变化趋势是样点S04-S08的变化幅度较大,位于香溪河库湾河口和库尾的变化幅度较小。     

香溪河库湾水体异养细菌及无机磷细菌分布特征

2003 年三峡水库蓄水后, 香溪河入库区段形成典型的水库型库湾, 磷污染严重, 导致水华频发。异养细菌是水体物质循环的重要参与者, 其中无机磷细菌释放结合态磷加重了水体富营养化。为了研究异养细菌和无机磷细菌对水体富营养化的影响, 在库湾设置7 个采样点, 2015 年 4 月、6 月、9 月和12 月分别采集水样, 测定样品总氮(TN)、总磷(TP)、磷酸盐(PO₄-P)及表层(水面下方0.5 m)水体叶绿素a(Chl.a)浓度, 实验室培养异养细菌及无机磷细菌。利用SPSS 17.0 对水体可培养异养细菌和无机磷细菌的时空变化进行单因素方差分析, 并用SPSS 软件分析细菌含量与总氮浓度、总磷浓度、磷酸盐浓度和叶绿素 a 浓度的相关性。结果显示: 异养细菌和无机磷细菌含量与叶绿素 a 浓度无显著相关性; 无机磷细菌与氮磷相关性均高于异养细菌, 说明香溪河库湾无机磷细菌与水体氮磷关联性大于异养细菌。     

香溪河库湾春季水华期间可溶性碳动力学研究

2005年2月23日—4月28日,对三峡水库香溪河库湾内一样点进行每天采样,监测水体中叶绿素a与可溶性碳(DOC)浓度的变化,研究在春季水华暴发期间DOC的动力学特性。监测结果表明,随着时间的推移,叶绿素a有逐渐升高的趋势。其间共暴发了两次水华,其中第一次历时较短,第二次历时较长。DOC的变化趋势与叶绿素a基本吻合。整个暴发过程中的叶绿素a与DOC的回归分析表明,二者具有较好的相关性(R2=0.62),但第一次暴发过程中的相关性很高(R2=0.72),而第二次暴发过程中的相关性较低(R2=0.30)。根据天然水体中DOC来源的主要途径,推测在第一次暴发过程中DOC的来源主要是水体中藻类的光合作用的代谢产物,而第二次暴发过程中DOC的来源主要是水体中藻类死亡腐烂而产生的有机物质。     

香溪河库湾春季叶绿素a 浓度动态及其影响因子分析

2005年3月至4月,对三峡水库香溪河库湾的叶绿素a动态及其与TN、TP等环境因子的关系进行了研究。结果表明,从香溪河库湾下游到上游,叶绿素a存在明显的水平分布。在时间分布上,3月17日暴发一次大规模的水华,4月份水华的暴发有一个明显的平面推移的过程。叶绿素a浓度与TN、TP之间存在着一定的负相关关系,TN与叶绿素a浓度的相关性较显著。香溪河库湾极可能是N限制型水体,而不受P限制。叶绿素a与透明度存在反双曲线关系,与溶解氧呈显著正相关关系。     

香溪河库湾轮虫现状及水质评价初探

香溪河是长江三峡水库湖北省最大的支流。通过对香溪河库湾(下游河段)一周年的调查,发现轮虫80种,其中占优势的有13种。轮虫密度在不同样点差异显著,样点Ⅸ最低(仅为68.96 ind./L),样点Ⅵ最高(为1505.83ind./L);对9个样点进行聚类分析,可分为4组,第1组为样点Ⅰ至Ⅴ,第2组为样点Ⅵ,第3组为样点Ⅶ、Ⅷ,第4组为样点Ⅸ;除样点Ⅸ外,沿着水流方向,轮虫密度逐渐降低;在时间上差异也显著(P<0.01),9月份最高(2664.17ind./L),12月份最低(85.00ind./L)。水质评价表明香溪河库湾属于中污染。     

三峡水库香溪河库湾主要营养盐的入库动态

基于香溪河及其主要支流高岚河的5a监测数据,估算三峡水库香溪河库湾氮磷营养盐的入库通量,并分析了氮磷营养盐的浓度及其通量的逐月动态.研究发现,每年大约有1623.49 t总氮和331.85 t总磷汇入香溪河库湾,其中,香溪河贡献了68.50%的总氮和91.74%的总磷.在这两条河流中,溶解无机氮是氮的主要存在形式;氮通量表现出夏季7月份偏高、春秋季次之、冬季较低的规律;面源污染是氮进入河道的主要途径.磷酸盐是香溪河磷的主要存在形式,而高岚河磷酸盐的含量则较低;香溪河磷通量的月均波动规律不明显,高岚河磷通量的高峰期出现在春末和夏季;高岚河的磷主要通过面源途径进入河道,而香溪河的磷则存在点源污染.水土流失可能是香溪河流域面源污染的主要途径,磷矿和磷化工厂的排污则是磷点源污染的主要途径.从保护三峡水库香溪河库湾的生态学角度考虑,应重点控制香溪河磷的点源污染.     

三峡水库库首初期蓄水前后理化因子的比较研究

根据2002—2004年对三峡水库库首的监测,对该水域的理化特征及其动态进行了比较分析,并对三峡水库初期蓄水前后的数据进行了差异显著性分析。结果显示主要理化指标空间差异不大,主要随季节变化。部分理化指标在蓄水前后有显著差异。其中TN、TP在蓄水后与蓄水前同期比较有明显降低,分别由蓄水前的周年平均值2.38mg/L、0.274mg/L下降到蓄水后的1.62mg/L0、.132mg/L。在无机氮组成中,NO3-N高达91.25%,而NO2-N仅占1.05%,这表明调查水域有较强的自净能力。透明度、浊度月变化很大,且呈良好的负相关,并在7—9月分别有显著降低与升高,表明本地区水土流失在降雨季节十分剧烈。而TP也随库区水体中悬浮物增高而显著增高,表明流失水土受磷污染严重。但由于同时期PO4-P反而是降低的,则说明此污染并不能有效转化为PO4-P。对营养状态指数(TSIM)的评价表明,尽管蓄水后库首水质污染较之蓄水前有明显降低,但仍呈中营养化水平。与国内其他大型水库比较,结果显示TP、NO3-N都远远高于被比较水库。     

三峡水库香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的时空分布

2004年10月-2006年7月,对三峡水库香溪河库湾底泥中总氮(TN)、总磷(TP)含量的时空分布特征及其影响因素进行了分析.结果表明：香溪河库湾底泥中TN、TP含量均表现为“中间高,两头低”的空间分布规律,其中,TN含量最高值为1.08 mg·g^-1,出现在库湾中部区域,最低值为0.89 mg·g^-1,出现在河口附近区域;TP含量最高值为1.07 mg·g^-1,最低值为0.80 mg·g^-1,分别出现在库湾中部和库尾.TN含量按秋季、冬季、春季的顺序依次降低,从春季到夏季则大幅上升,夏季达最高值;TP含量的季节波动较小,以春季最高.研究区底泥中TN、TP含量的年际差异均达显著水平.香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的空间分布主要受水体中悬浮物质沉积率的影响,沉积率较高区域的TN、TP含量较高;TN含量的季节波动主要受上游来水量季节变化的影响,而TP含量 的季节变化主要源于点源污染.     

Responses of spring phytoplankton communities to their habitats in the Xiangxi Bay of Three Gorges Reservoir,China

Since the water storage was initiated in 2003, the environment of Three Gorges Reservoir (TGR) has changed significantly. Algal blooms and eutrophication have been a frequent occurrence, with serious eutrophication in the tributary bays. To provide some theoretical evidence for the prevention and control of algal blooms, the goal of this study is to elucidate factors that influence algal blooms at different sections of the Xiangxi Bay (XXB). Using field data from the XXB, the responses of phytoplankton communities to their habitats were investigated from March to May, 2010. The results indicated a significant spatial and temporal heterogeneity in phytoplankton composition, cellular abundance, and habitats in the spring. Fifty-four genera representing 6 phyla were monitored. Redundancy analysis indicated that the variation in water temperature and relative water column stability (RWCS) contributed greatly to the succession of spring phytoplankton. Due to different physiological adaptabilities and mechanisms of competition among the algae species, significant succession of the community structure had been observed. The predominant species appears to have changed from those adapted to low temperatures and strong mixing (dinoflagellates and diatoms) to those adapted to high temperatures and weak mixing (green algae and cyanobacteria). The lack of silicate resulted in the succession from diatoms to green algae. Due to the influence of the Yangtze River, there is a low potential for algal blooms at lower reaches of the bay because of frequent water exchange. In contrast, the potential is high at middle and upper reaches where the water temperature increases gradually. The hierarchical status of the two sections is significantly different. Precipitation would inhibit algal blooms somewhat, and heavy rainfall would eliminate algal blooms throughout the bay. Phytoplankton are sensitive to their changing habitat in XXB. For a bloom to occur, sufficient nutrients, a lower flow velocity, and appropriate temperature and light conditions are necessary. As an artificial regulating reservoir, proper ecological regulation could not only significantly affect the dynamic conditions of the water body tributaries, but it could also change the transfer characteristics of light and heat, abolishing the algae habitats and thereby inhibiting the water bloom.     

三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化

2003年8月到2004年8月对长江三峡水库香溪河库湾的底栖动物进行了定量研究。共采到底栖动物26种,隶属4门6科,总平均密度为276ind./m2,总平均生物量为0.301g/m2,优势种为霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫。与其他同类型的水库比较香溪河库湾的现存量相对较低。研究结果同时显示随着蓄水时间的延长,底栖动物的现存量在逐渐增加。霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫等耐污种发展为优势种,表明水质有恶化的趋势,寡毛类的平缓发展说明目前香溪河库湾的沉积情况尚不严重。     

三峡水库香溪河库湾夏季藻类水华的时空动态及其影响因素

2008年6-8月,三峡水库香溪河库湾相继暴发蓝藻和绿藻水华.依据香溪河库湾夏季的每周监测,对研究区2次水华分别进行聚类和判别分析,研究了2次水华的时空动态及其影响因素.结果表明：研究区2次水华过程均可划分为无水华组、过渡组和水华组;2次水华的暴发对可溶性硅(DSi)、硝态氮与亚硝态氮(NO₃--N+NO₂^--N)和磷酸盐(PO₄^3--P)3种营养盐的吸收程度不同;蓝藻水华暴发期间的DSi、总氮/总磷(TN/TP)、DSi/TN和DSi/TP值均低于绿藻水华;判别蓝藻水华暴发的参数为叶绿素a(Chl a)、TN和PO₄^3--P,而Chl a和DSi则是绿藻水华暴发的判别因子,将2次水华过程划分为水华组和无水华组的判别效果更好;判断蓝藻和绿藻水华暴发的叶绿素a临界浓度分别为40和20 μg·L^-1.     

Monthly change of community structure of zoobenthos in Xiangxi Bay after impoundment of the Three Gorges Reservoir,China

Xiangxi Bay,a typical bay of the Three Gorges Reservoir (TGR)in China,was formed in June 2003 after the impoundment of the TGR.We investigated the community structure of zoobenthos in Xiangxi Bay from August 2003 to August 2004.Benthic abundance and biomass were calculated per unit area of sediment.A total of 26 taxa were identified.They included two families of Lamellibranchia (7.7% of the total taxa number),two families of Oligochaeta (50%),Chironomidae (38.5%),and one other animal (3.8%).The average density and biomass were 276 ind./m2 and 0.301 g/m2,respectively.Oligochaetes and chironomids constituted the major groups,and Limnodrilus hoffmeisteri,Proclaclius sp.,Branchiura sowerbyi,Tubificidae spl.and Polypedilum scalaenum group sp.were the common taxa in this reservoir system.Among them,L.hoffmeisteri and Procladius sp.were the dominant species,and contributed 37.0% and 28.3% of the total density,respectively.The standing crop of zoobenthos in Xiangxi Bay was relative low,compared with other similar reservoirs.Our studies demonstrate that the standing crop increased gradually with time.The total density and biomass in August 2004 were 8.8 and 14.3 times those of the initial impoundment,separately.Oligochaetes did not become the sole dominant group,indicating that the sediment loading in Xiangxi Bay may be not serious.     

三峡水库富营养化问题与对策研究

三峡水库蓄水后,大部分库湾已出现富营养化态势,并暴发了数次以甲藻(拟多甲藻)和硅藻(小环藻)为主的水华现象,特别是在春季。以香溪河库湾为例,分析两周年的营养状态变化,总体上说,除冬季外,大多数月份为富营养,在春季则为重富营养。对三峡水库22条入库支流库湾的营养状态进行综合评价,结果表明,有5条(22.7%)支流库湾为中营养,17条(77.3%)支流库湾为富营养(重富营养化支流库湾有10条,占45.5%);但三峡水库本身水质尚好,仍保持中营养状态。统计分析表明,入库支流流域的年均流量和流域面积与支流库湾叶绿素a存在显著负相关关系,说明支流库湾越小或年均流量越小,藻类叶绿素a浓度就越高,即越容易在春季形成水华。文中讨论了控制和减缓富营养化几项措施。       

Monthly change of community structure of zoobenthos in Xiangxi Bay after impoundment of the Three Gorges Teservoir, China

Xiangxi Bay, a typical bay of the Three Gorges Reservoir (TGR) in China, was formed in June 2003 after the impoundment of the TGR. We investigated the community structure of zoobenthos in Xiangxi Bay from August 2003 to August 2004. Benthic abundance and biomass were calculated per unit area of sediment. A total of 26 taxa were identified. They included two families of Lamellibranchia (7.7% of the total taxa number), two families of Oligochaeta (50%), Chironomidae (38.5%), and one other animal (3.8%). The average density and biomass were 276 ind./m² and 0.301 g/m², respectively. Oligochaetes and chironomids constituted the major groups, and Limnodrilus hoffmeisteri, Procladius sp., Branchiura sowerbyi, Tubificidae sp1. and Polypedilum scalaenum group sp. were the common taxa in this reservoir system. Among them, L. hoffmeisteri and Procladius sp. were the dominant species, and contributed 37.0% and 28.3% of the total density, respectively. The standing crop of zoobenthos in Xiangxi Bay was relative low, compared with other similar reservoirs. Our studies demonstrate that the standing crop increased gradually with time. The total density and biomass in August 2004 were 8.8 and 14.3 times those of the initial impoundment, separately. Oligochaetes did not become the sole dominant group, indicating that the sediment loading in Xiangxi Bay may be not serious. __________ Translated from Acta Hydrobiologica Sinica, 2006, 30(1): 64–69 [译自: 水生生物学报]     

Water eutrophication evaluation based on semi-supervised classification: A case study in Three Gorges Reservoir

Water eutrophication, which refers to the enrichment of nutrients to an aquatic environment, is one of the most challenging problems in water protection. Although many researchers have made attempts to solve the eutrophication problem, there is one issue that needs to be further discussed, i.e., how to establish a fast, low-cost, and accurate eutrophication evaluation model? For addressing this issue, this paper proposes a data-driven eutrophication evaluation model based on the semi-supervised classification. Concretely, a case study in Three Gorges Reservoir of China is carried out to demonstrate the validity of the proposed model. Experimental results clearly show that the proposed model has the advantages of high computational efficiency, high accuracy, and great ability of exploiting low-cost factors to assist or even replace high-cost factors in realizing the eutrophication evaluation. Moreover, we find that three low-cost factors, including pH, dissolved oxygen, and ammonia-nitrogen, are effective in achieving a better eutrophication evaluation for Three Gorges Reservoir based on the proposed model.     

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。