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深圳市大鹏新区国家地质公园源头溪流大型底栖动物群落多样性

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生态学杂志 2022年第12期41卷 2388-2396页

作者：何千韵张敏樊仕宝张茂林孙晨俞乃琪向洪勇杨海军云南大学生态与环境学院昆明650500 云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650500 深圳市广汇源环境水务有限公司广东深圳518000

快速的城镇化极大地改变了河流的水文过程、物理生境和生物群落结构,严重威胁着河流生态系统功能、服务和健康。源头溪流能够连接河流生态系统与陆地生态系统,提供多种微生境,对生物多样性的保护具有重要意义。为探究快速城市化地区源... 详细信息

快速的城镇化极大地改变了河流的水文过程、物理生境和生物群落结构,严重威胁着河流生态系统功能、服务和健康。源头溪流能够连接河流生态系统与陆地生态系统,提供多种微生境,对生物多样性的保护具有重要意义。为探究快速城市化地区源头溪流底栖动物群落结构特征,并解释其与环境因子的关系,于2020年冬季和2021年夏季对深圳市典型源头溪流杨梅坑河进行底栖动物和理化因子分析。结果表明:(1)两次采样共采集到大型底栖动物2794头,84个分类单元,隶属2纲10目57科,各断面以水生昆虫为主,稀有分类单元数量多但种群小,生物多样性程度高;(2)摄食功能类群方面无明显季节变化,收集者的物种丰度和个体数均高于其他功能摄食类群;(3)环境因子与底栖动物组成及其多样性指数之间存在密切关联。影响底栖动物多样性的主要因素包括化学需氧量、溶解氧、电导率、硝态氮、pH、水温、湿宽和流速。本研究可为南方典型溪流相关研究提供数据基础,对制定城市化溪流生态保护政策有重要作用。

关键词：源头溪流底栖动物群落结构季节变化

山区源头溪流水体甲烷(CH4)排放动态及关键驱动因素研究

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山区源头溪流水体甲烷(CH4)排放动态及关键驱动因素研究

作者：李航重庆师范大学

学位级别：硕士

源头溪流作为连接陆地与河流的先锋单元承接大量的陆源碳,是全球碳循环的重要环节之一。但源头溪流由于单位面积小、数量大、生境异质性强、变异性强、水体流速快及扰动强度大等特点,使其成为淡水生态系统碳排放过程中最不确定的环节。... 详细信息

源头溪流作为连接陆地与河流的先锋单元承接大量的陆源碳,是全球碳循环的重要环节之一。但源头溪流由于单位面积小、数量大、生境异质性强、变异性强、水体流速快及扰动强度大等特点,使其成为淡水生态系统碳排放过程中最不确定的环节。探索源头溪流甲烷(CH)对水环境、降水过程的响应特征,对明确源头溪流碳排放模式和优化全球碳循环具有重要意义。本研究以重庆市澎溪河流域大河坝溪流为研究对象,开展高时空分辨率下的野外调查和室内分析研究,监测水-气界面水体CH浓度(d CH)与CH排放通量(FCH-),系统性分析了源头溪流CH排放的时间动态和空间变异特征,揭示了水文、气象和地貌因子以及陆域景观环境对源头溪流CH排放的调控机制,进一步探讨了不同的研究方法在源头溪流中的适用性特征。此外,本研究开展了雨季为期64天的高时间分辨率监测研究,分析了雨季水体CH浓度和CH排放通量对降水过程和暴雨事件的响应特征,揭示了雨季降水对CH浓度和CH排放通量变异的影响机制。本研究的主要研究结论有:(1)大河坝源头溪流水体CH浓度平均值为79.36±80.40 nmol·L;基于漂浮箱法监测的CH排放通量平均值为1.24±0.98 mmol·m·d,是大气CH的“源”。(2)时间上,大河坝源头溪流CH浓度表现为旱季高于雨季,CH排放通量则表现为雨季高于旱季的模式,雨季降水稀释浓度和湍流增强排放是导致此变异特征的重要原因;空间上,大河坝源CH浓度和CH排放通量总体表现为从上游到下游波动增加的趋势,受人类影响断面均值高于自然状态断面。(3)碳氮元素是影响大河坝山区源头溪流CH浓度的重要正向驱动因子,降水是负向调控因子;碳氮元素、降水和气温是影响大河坝山区源头溪流CH排放通量的重要正向驱动因子。其中碳氮元素、p H、电导率(Con)、河宽因子与大河坝山区源头溪流CH浓度呈显著正相关关系,降水、气温因子与CH浓度呈显著负相关关系,水深、流速因子对CH浓度呈现双向调控;碳氮元素、Con、降水、气温、水文因子、河宽因子与CH排放通量呈显著正相关关系,溪流比降与CH排放通量呈显著负相关关系。(4)雨季降水监测过程中,水体CH浓度和通量表现为随降水量增大而降低的趋势,降水过程控制着水体CH浓度和CH通量的时间变异。进一步分析发现,在早期、低强度和低频率的降水中增强与稀释效应同时作用于CH过程,随着降水时间、降水强度、降水频率的增加,降水带来的CH增效逐渐降低乃至消失,稀释作用占据主导地位,且降水停止后一段时间,稀释作用依然存在。(5)对比漂浮箱法和边界层模型法发现,二者通量呈现极显著相关(p<0.01),前者是后者的1.11倍,可能由于箱法可以捕捉CH冒泡通量,而边界层模型法仅计算扩散通量导致。同时,对比箱法反算k值和边界层模型法k值发现两者同样呈极显著相关(p<0.01),但前者略高于后者。进一步分析发现,离散值多出现在雨季,可能与降雨过程对CH排放的多重影响机制有关。

关键词：源头溪流 CH4浓度 CH4排放时空变化

合肥城郊典型源头溪流不同渠道形态的氮磷滞留特征

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环境科学 2014年第9期35卷 3365-3372页

作者：李如忠杨继伟钱靖董玉红唐文坤合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原... 详细信息

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原理,解析深潭和曲折沟渠氮磷滞留特征.结果表明:1深潭的As值较曲折沟渠大,但其α值则较弯曲沟渠小1个数量级,而且As和α值随水文条件变化均不显著;2深潭中主渠道流动水体的NH+4-λ较其暂态存储区的NH+4-λs高2~3个数量级,曲折沟渠的NH+4-λ与NH+4-λs数值较为接近;3深潭中NH+4-Vf较SRP-Vf高1~2个数量级,而在曲折沟渠中,不仅NH+4-Vf与SRP-Vf数值较为相近,NH+4-Sw与SRP-Sw也基本相当;4深潭的NH+4-U较SRP-U高出2~3个数量级,曲折沟渠NH+4-U则较SRP-U高出1~2个数量级;5总的来说,在对NH+4和SRP滞留影响方面,深潭和曲折沟渠存在较大的差异性,且在深潭中NH+4的滞留效应显著超过SRP.

关键词：源头溪流氮磷滞留养分螺旋暂态存储区 OTIS模型渠道形态

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源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

中国环境科学 2019年第2期39卷 648-656页

作者：李如忠许大强阙凤翔合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO_3和KH_2PO_4为添加营养盐,于2017年10月～2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Men... 详细信息

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO_3和KH_2PO_4为添加营养盐,于2017年10月～2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Menten (M-M)方程和双营养耦合吸收曲面模型拟合营养盐吸收动力学过程.结果表明,双添加试验的NO_3-N、PO_4-P吸收速率均明显高于单添加情形,意味着溪流中NO_3-N与PO_4-P吸收存在相互促进作用;双营养耦合吸收响应曲面直观展示了氮、磷营养盐不同浓度水平及浓度比情形下吸收速率的演化趋势,诠释了较低浓度水平下溪流NO3-N(或PO4-P)吸收速率随PO_4-P(或NO_3-N)可利用量增加而增大的作用机制;两种动力学模型在NO_3-N、PO_4-P最大吸收速率拟合结果上均存在不同程度的偏差,其中M-M方程低估了U_(max-N)和U_(max-P),相应幅度分别达3.91%～16.11%、3.23%～23.63%.

关键词：源头溪流氮磷耦合吸收 TASCC Michaelis-Menten(M-M)方程响应曲面模型

长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

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生态科学 2021年第2期40卷 74-81页

作者：宫雨薇王璐谭颖陈鸽张振兴杨海军东北师范大学草地科学研究所植被生态科学教育部重点实验室长春130024 云南大学高原湖泊生态与治理研究院昆明650206 伊犁师范大学生物与地理科学学院伊宁835000

在北方寒冷区,凋落物于秋季大量输入溪流,是水生生物越冬生存的关键。河床凋落物的堆积和组成会直接影响凋落叶分解等关键生态过程,但目前国内关于北方地区溪流河床凋落物分布特征的研究匮乏。在长白山地区一条源头溪流,采用原位取样的... 详细信息

在北方寒冷区,凋落物于秋季大量输入溪流,是水生生物越冬生存的关键。河床凋落物的堆积和组成会直接影响凋落叶分解等关键生态过程,但目前国内关于北方地区溪流河床凋落物分布特征的研究匮乏。在长白山地区一条源头溪流,采用原位取样的方法,探究了溪流河床凋落物的分布特征及季节动态。结果表明:深潭型凋落物斑块的堆积面积和水深显著大于浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块,流速则显著低于其他两种凋落物斑块;倒木型凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他两种凋落物斑块。浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块的组成以叶片为主,碎叶片次之,树枝树干最少;深潭型凋落物斑块的组成以碎叶片和树枝树干为主,叶片较少,但秋季和冬季冻结初期除外。冬季雪融期凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他时期;春季凋落物斑块的堆积面积显著小于其他时期,水深显著大于其他时期。随着季节变化,浅滩型凋落物斑块中的叶片比例逐渐减少,碎叶片比例逐渐增加;深潭型凋落物斑块中的树枝树干比例逐渐增加。水深与浅滩型凋落物斑块中碎叶片的干重呈显著负相关。溪流内凋落物的分布具有时空差异性,可为寒冷区溪流生态过程后续的研究提供基础数据。

关键词：长白山源头溪流凋落物斑块堆积特征分布模式

合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷滞留特征

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环境科学学报 2015年第1期35卷 128-136页

作者：李如忠董玉红钱靖杨继伟唐文坤合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

为揭示合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷吸收滞留的基本特征,在城区和城郊筛选4条典型源头溪流,并以NH4Cl、KH2PO4为添加营养盐,以Na Cl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型水文参数(D、A、As和α),计... 详细信息

为揭示合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷吸收滞留的基本特征,在城区和城郊筛选4条典型源头溪流,并以NH4Cl、KH2PO4为添加营养盐,以Na Cl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型水文参数(D、A、As和α),计算暂态存储指标(Ts、Tc、Ls、Rh和F200med),进而开展暂态存储能力分析,并以NH+4-N和SRP一阶吸收系数(λ、λs)解析氮磷滞留特征.结果表明:4条溪流水体的α值均处于10-4~10-3数量级;各溪流Tc基本都显著超过Ts,意味着这些溪流水体溶质滞留效应主要来自主渠道流动水体,而不是暂态存储区;根据Tc、Ts、Ls和Rh等指标,得到各源头溪流暂态存储能力排序为:二十埠河二级支流>二十埠河一级支流>十五里河源头段>关镇河支渠;4条源头溪流主渠道流动水体与暂态存储区的NH+4-N、SRP滞留特征存在很大的差异,并且二十埠河一、二级支流和十五里河均不同程度出现λ-NH+4、λs-NH+4为负值的现象,意味着这些水体对于NH+4-N既具有短期存储作用,也起着'源'的作用.

关键词：源头溪流 OTIS模型水文参数暂态存储指标氮磷滞留

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基于暂储理论的源头溪流营养盐滞留研究进展

中国水利水电科学研究院学报 2018年第4期16卷 273-281页

作者：黄钰铃骆辉煌马巍毛战坡中国水利水电科学研究院水环境研究所北京100038

源头溪流是流域污染负荷控制的关键节点。源头溪流接纳流域内输入的污染物后,通过促进污染物在河道内的滞留及消减,降低对流域下游的输出,为下游水域水环境治理减轻压力。本文从暂储理论出发,对源头溪流营养盐滞留的研究进行了综述。介... 详细信息

源头溪流是流域污染负荷控制的关键节点。源头溪流接纳流域内输入的污染物后,通过促进污染物在河道内的滞留及消减,降低对流域下游的输出,为下游水域水环境治理减轻压力。本文从暂储理论出发,对源头溪流营养盐滞留的研究进行了综述。介绍了暂储的定义,探讨了影响暂储区的水文、地形地貌及生物因素,分析了暂储区对溪流中营养盐滞留的作用,辨析了目前研究中存在的不足,指出未来宜在国内诸多源头溪流尽快开展相关工作,研究暂储区变化对营养盐滞留的影响机理,从而为下游流域污染负荷削减、河流廊道生态恢复提供支撑。

关键词：源头溪流暂储营养盐滞留营养盐螺旋

长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

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长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

作者：宫雨薇东北师范大学

学位级别：硕士

河床凋落物是源头溪流中水生动物重要的食物来源和生存空间,其分布特征对源头溪流生态系统结构与功能产生直接影响。特别是在北方寒冷区,河床凋落物的堆积和组成关系着生物越冬生存、凋落叶分解等关键生态过程,但目前缺乏必要的关注。... 详细信息

河床凋落物是源头溪流中水生动物重要的食物来源和生存空间,其分布特征对源头溪流生态系统结构与功能产生直接影响。特别是在北方寒冷区,河床凋落物的堆积和组成关系着生物越冬生存、凋落叶分解等关键生态过程,但目前缺乏必要的关注。本研究在长白山地区一条源头溪流选择200 m长的自然河段,采用原位取样的方法,探究了溪流河床凋落物的分布特征及季节动态。经过230天的研究,主要试验结果如下:（1）研究地源头溪流中深潭和浅滩为主要的生境类型。浅滩和深潭的物理特征差异显著,主要表现为浅滩生境的数量、总长度和平均流速显著大于深潭生境。（2）研究地河床凋落物斑块分为砾石拦截型、倒木拦截型和沉积型,凋落物斑块的堆积和组成特征具有显著性差异。沉积型凋落物斑块的堆积面积和水深显著大于砾石拦截型凋落物斑块和倒木拦截型凋落物斑块,其流速则显著低于其他两种凋落物斑块。倒木拦截型凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他两种凋落物斑块。砾石拦截型凋落物斑块和倒木拦截型凋落物斑块的组成以叶片为主,碎叶片次之,树枝树干最少。沉积型凋落物斑块的组成以碎叶片和树枝树干为主,叶片较少,但秋季除外。（3）凋落物斑块的分布特征季节动态显著。冬季融雪期凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他时期;春季时期凋落物斑块的堆积面积显著小于其他时期,水深显著大于其他时期。随着试验天数的增加,砾石拦截型凋落物斑块中的叶片比例逐渐减少,碎叶片比例逐渐增加;沉积型凋落物斑块中的树枝树干比例逐渐增加。（4）水深与凋落物斑块的堆积厚度呈显著正相关,与砾石拦截型凋落物斑块和倒木拦截型凋落物斑块的碎叶片干重呈显著负相关。源头溪流河床凋落物的分布特征应具有明显的时空特异性,可以通过增加倒木等拦截结构来更有效地积累凋落物,以保证水生生物在不同时期都有稳定的食物来源。

关键词：长白山源头溪流凋落物斑块堆积特征分布模式

基于TASCC的源头溪流氮磷滞留特征及耦合吸收效应模拟

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基于TASCC的源头溪流氮磷滞留特征及耦合吸收效应模拟

作者：许大强合肥工业大学

学位级别：硕士

源头溪流数量众多、分布广泛,对于改善和调控流域下游水质具有重要作用。为揭示源头溪流中氮磷吸收动力学特征及耦合吸收作用机制,选择合肥城郊的两条源头溪流为研究对象,分别以NaCl和NaBr为保守型示踪剂,KNO(或NHCl)和KHPO为添加营养盐... 详细信息

源头溪流数量众多、分布广泛,对于改善和调控流域下游水质具有重要作用。为揭示源头溪流中氮磷吸收动力学特征及耦合吸收作用机制,选择合肥城郊的两条源头溪流为研究对象,分别以NaCl和NaBr为保守型示踪剂,KNO(或NHCl)和KHPO为添加营养盐,于2017年10月018年5月共开展了10次由单、双营养添加构成的示踪试验。在此基础上,借助TASCC(Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization)技术尝试解析源头溪流氮磷滞留特征;再从氮、磷耦合角度评估氮磷滞留潜力,并揭示相应的耦合作用机制;最后,利用相关性分析和回归分析,识别影响氮磷耦合吸收的主要环境因子。本研究取得的主要成果如下:(1)基于TASCC的动态养分螺旋指标计算结果表明,溪流中硝态氮、氨氮和磷酸盐的背景吸收长度S平均值分别为464.37m、395.72m和303.22m,一致显著低于试验渠段所在溪流总长度,意味着溪流对硝态氮、氨氮和磷酸盐均具有一定的截流净化能力。(2)M-M方程能够较好地模拟溪流中硝态氮、氨氮和磷酸盐的动态吸收过程,并得到相应养分的最大吸收速率U平均值分别为0.16 mg/(m·s)、0.25 mg/(m·s)和0.17 mg/(m·s);温度和渠道地貌形态结构异质性是影响溪流中硝态氮、氨氮和磷酸盐滞留过程及潜力的关键因素,其他因素的影响相对较小。(3)硝态氮与磷酸盐共同添加时两者的最大吸收速率U较单独添加时分别提升了15.38%1.25%、15.38%27.78%,半饱和常数K则分别降低了15.38%1.71%、8.54%0.43%;氨氮与磷酸盐共同添加时两者的U较单独添加时分别提升了34.38%0.95%、46.15%15.38%,K则分别降低了8.23%8.70%、12.66%0.63%,表明溪流中的硝态氮与磷酸盐、氨氮和磷酸盐吸收均受到彼此可利用量的影响,即表现出不同程度的协同效应。(4)氮磷耦合吸收响应曲面模型定量模拟了养分耦合吸收动力学过程,并得到硝态氮与磷酸盐耦合吸收时两者的最大吸收速率U平均值分别为0.28mg/(m·s)、0.39 mg/(m·s);氨氮与磷酸盐耦合吸收时两者的最大吸收速率U平均值分别为0.44 mg/(m·s)、0.33 mg/(m·s);M-M模型拟合得到的U拟合结果一致低于氮磷耦合吸收响应曲面模型。(5)渠道地貌形态结构异质性是影响氮磷耦合吸收的关键因素,水文因素次之,背景浓度的影响相对较小。

关键词：源头溪流 TASCC 氮磷耦合吸收养分螺旋响应曲面模型