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鄱阳湖湿地苔草(Carex)景观变化及其水文响应

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湖泊科学 2017年第4期29卷 870-879页

作者：周云凯白秀玲宁立新河南大学资源与环境研究所开封475004 河南大学环境与规划学院开封475004

淡水湿地水文过程控制着湿地植被景观的形成与演变.基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用决策树分类法提取鄱阳湖湿地1992、1999、2006、2012年4期景观信息,通过景观格局指数、转移矩阵和质心迁移法对苔草景观的空间变化及其与水文过... 详细信息

淡水湿地水文过程控制着湿地植被景观的形成与演变.基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用决策树分类法提取鄱阳湖湿地1992、1999、2006、2012年4期景观信息,通过景观格局指数、转移矩阵和质心迁移法对苔草景观的空间变化及其与水文过程关系进行分析.结果表明:研究期间,鄱阳湖湿地秋、冬季苔草景观分布面积受到水位和退水过程的影响,低水位年的中滩位缓慢退水与低滩位快速出露更有利于苔草景观的扩张;苔草景观的空间格局与水位关系密切,在低水位年份,低位洲滩提前出露,苔草景观分布高程较低,部分低位光滩被苔草所侵占,原苔草分布的部分洲滩转变为芦荻景观,景观的破碎化程度较重,在高水位年份,低位洲滩长期被水体淹没,苔草景观分布高程相对较高,部分芦荻分布区被苔草所侵占,而原苔草景观的部分区域转变为水体和光滩,由于该期间苔草主要集中分布在湖周和入湖河口地带的高位洲滩上,其景观破碎化程度较轻;水位年际间的升降变化会影响苔草景观质心位置,年均水位上升引起景观质心发生向湖岸方向推进,而年均水位下降则会导致苔草景观质心向湖心方向转移.

关键词：苔草景观景观格局水位变化响应鄱阳湖湿地

鄱阳湖湿地细菌群落多样性和可培养细菌功能基因丰度

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环境科学 2024年第4期45卷 2223-2232页

作者：喻江王淳龙永刘贵花李春杰范国权于镇华哈尔滨商业大学食品工程学院哈尔滨150028 江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022 中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室哈尔滨150081 黑龙江省农业科学院经济作物研究所哈尔滨150086

鄱阳湖湿地中蕴含着丰富的微生物资源,参与并维持着湿地生态系统的物质循环和稳定.为探明鄱阳湖湿地土壤细菌分布规律,分析可培养细菌群落结构和功能特征,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了鄱阳湖湿地土壤全部细菌(AW)和湿地外围... 详细信息

鄱阳湖湿地中蕴含着丰富的微生物资源,参与并维持着湿地生态系统的物质循环和稳定.为探明鄱阳湖湿地土壤细菌分布规律,分析可培养细菌群落结构和功能特征,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了鄱阳湖湿地土壤全部细菌(AW)和湿地外围周边土壤全部细菌(AS)群落结构多样性特征;又结合可培养方法和qPCR功能基因芯片技术,分析了湿地可培养细菌(CW)和湿地外围周边土壤可培养细菌(CS)功能基因丰度差异.研究发现鄱阳湖湿地土壤细菌多样性低于湿地外围周边土壤细菌,变形菌门和酸杆菌门是两种土壤环境中共有的细菌优势菌门,放线菌门、厚壁菌门、绿弯菌门和热脱硫杆菌门也是存在于两种土壤中的主要菌门,但相对丰度均差异显著;网络分析显示湿地土壤较周边土壤细菌网络结构更简单.采用可培养方法获得的不同采样点土壤细菌群落多样性差异不明显.但湿地土壤可培养细菌功能基因的拷贝数高于周边土壤,其中参与氮循环的UreC基因和参与碳固定的acsE基因在两种土壤可培养细菌中相对丰度较高.研究结果可为深入挖掘调控、维持湿地土壤养分循环和促进鄱阳湖湿地生态系统功能稳定性的潜在有益微生物提供理论依据.

关键词：鄱阳湖湿地细菌多样性 Illumina MiSeq高通量测序可培养细菌分子生态网络

鄱阳湖湿地枯丰水期转换对灰化薹草(Carex cinerascens Kükenth)枯落物分解及碳、氮、磷释放的影响

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湖泊科学 2021年第5期33卷 1508-1519页

作者：张全军张广帅于秀波刘宇夏少霞中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 国家海洋环境监测中心大连116023 中国科学院大学北京100049

枯落物分解过程是湿地生态系统生源要素生物地球化学循环的关键环节.研究湿地枯落物分解过程是揭示湿地生态功能机理的关键.洪泛平原湿地枯水期的地下水位及丰水期的洪水淹没深度和持续时间都是湿地枯落物分解过程的重要调控因素.本研... 详细信息

枯落物分解过程是湿地生态系统生源要素生物地球化学循环的关键环节.研究湿地枯落物分解过程是揭示湿地生态功能机理的关键.洪泛平原湿地枯水期的地下水位及丰水期的洪水淹没深度和持续时间都是湿地枯落物分解过程的重要调控因素.本研究采用分解袋法和原位观测模拟试验研究了鄱阳湖优势湿地植物薹草枯落物分解及碳、氮、磷释放对枯水期转化到丰水期的响应.利用鄱阳湖湿地洲滩的高程差选取4个水位梯度,在枯水期4个梯度分别是G-H(高地下水位带)、G-MH(中高地下水位带)、G-ML(中低地下水位带)和G-L(低地下水位带),而在丰水期这4个梯度又转变为G-H(深淹水带)、G-MH(中度深淹水带)、G-ML(中度浅淹水带)和G-L(浅淹水带).研究结果表明:无论在枯水期内还是在丰水期内,4个梯度带之间薹草枯落物干物质残留率及分解速率都具有极显著的差异性.在枯水期内,4个梯度分解速率的大小关系为:G-H>G-MH>G-ML>G-L,在丰水期内,分解速率大小关系发生了反转,即为:G-L>G-ML>G-MH>G-H.薹草枯落物碳、氮、磷相对归还指数表现出与干物质相似的差异性.本研究可为湿地生态系统生物地球化学循环过程对水文节律的响应研究提供数据和理论支撑,也为鄱阳湖基于水位调控下的生态系统管理提供新的认识和决策依据.

关键词：水文过程分解速率养分归还化学计量比鄱阳湖湿地

鄱阳湖湿地溶解性有机质的光化学属性对水体光活性中间体(PPRIs)季节性变化的影响

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湖泊科学 2024年第3期36卷 807-816页

作者：刘新尉艺李文康吴定桂金伟江和龙徐华成宋娜南京林业大学生态与环境学院南京210037 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据和地球深部资源重点实验室杭州310058 南京高科建设发展有限公司南京210038

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。... 详细信息

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。本研究通过捕获剂法监测了鄱阳湖湿地4个季节水体中3种PPRIs(^(1)O_(2)、·OH及^(3)CDOM^(*))的产生速率和稳态浓度的变化,并通过紫外吸收光谱、三维荧光光谱、以及傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术对水体中可溶性有机质(DOM)组分的化学特征进行分析,揭示了鄱阳湖湿地不同季节水体中的DOM的光化学反应特性及与PPRIs产生的相关性。结果发现:鄱阳湖夏季和秋季水体的pH值、溶解有机碳(DOC)浓度较高,相反,硝酸盐、亚硝酸盐浓度在夏季和秋季较低。夏季和秋季的DOM中芳香族化合物丰度较高,并且木质素丰度明显高于冬季和春季。不同季节鄱阳湖水体有色可溶性有机物产生能力依次为秋季>夏季>冬季>春季。夏季和秋季水体中^(1)O_(2)和·OH产生速率和稳态浓度显著高于春季和冬季水体。pH、DOC、E2/E3、脂类、蛋白类及木质素类与PPRIs产生速率展现出了良好的正相关关系,尤其是其中的DOC与木质素类组分;另外在三维荧光指标结果中,荧光指数(FI)和新鲜度指数(β/α)与PPRIs呈现负相关关系,证明FI值越低即DOM陆源性越高、非新生DOM比例越高,则PPRIs产生速率越高。综上,PPRIs的光化学产生与植物源DOM密切相关。与春季和冬季相比,夏季和秋季鄱阳湖水体的有机质高,而其中DOM组分中芳香族化合物丰度较高,主要来自陆生植物和土壤有机质,其有机质的腐殖化水平较高,而在春季和冬季水体有机质主要来自湖泊本身和微生物产生的有机质,属于内源。淹水植物残体降解过程释放的有机组分,对夏、秋季DOM的来源和组成有着极易被忽视的影响和作用,而其中光化学活性较强的有机组分如木质素是造成其PPRIs产率更高的主要原因。

关键词：鄱阳湖湿地可溶性有机质光化学光生活性中间体季节变化

鄱阳湖湿地植物灰化薹草(Carex cinerascens)对不同地下水位的生理生态响应

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湖泊科学 2018年第3期30卷 763-769页

作者：冯文娟徐力刚王晓龙程俊翔姜加虎鄢帮有中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省山江湖开发治理委员会办公室南昌330046

地下水位在非淹水期对湿地植物的生长影响较大,但目前相关研究十分缺乏.本文选择鄱阳湖典型植被灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,研究不同地下水位(地下水位埋深10、20、40、80和120 cm)对灰化薹草形态指标、地上生物量和生理指... 详细信息

地下水位在非淹水期对湿地植物的生长影响较大,但目前相关研究十分缺乏.本文选择鄱阳湖典型植被灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,研究不同地下水位(地下水位埋深10、20、40、80和120 cm)对灰化薹草形态指标、地上生物量和生理指标的影响.结果表明,随着地下水位埋深的增加,灰化薹草的株高、叶长和生物量均显著降低,地下水位10 cm处理组的灰化薹草生物量为0.371±0.017 g,为地下水位120 cm处理组(0.084±0.004 g)的4.4倍;处理组间灰化薹草叶片中超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、游离脯氨酸含量和叶绿素含量均存在显著差异,其中游离脯氨酸含量由地下水位10 cm处理组的6.29±0.70μg/g增加到地下水位120 cm处理组的8.54±1.37μg/g,表明随着地下水位埋深的增加,灰化薹草面临一定程度的干旱胁迫.灰化薹草的生理生态响应综合表明,地下水位埋深20 cm以内适宜灰化薹草的生长,地下水位埋深80 cm以上的干旱胁迫会阻碍灰化薹草的生长.

关键词：鄱阳湖湿地灰化薹草地下水位埋深形态特征地上生物量酶活性生理生态响应

鄱阳湖湿地典型植被群落地下水-土壤-植被-大气系统界面水分通量及水源组成

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湖泊科学 2018年第5期30卷 1351-1367页

作者：许秀丽李云良谭志强张奇太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟... 详细信息

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.

关键词：水分通量水源组成植被水分胁迫鄱阳湖湿地 HYDRUS-1D模型茵陈蒿芦苇

鄱阳湖湿地水位梯度下不同植物群落类型土壤有机碳组分特征

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生态学杂志 2017年第5期36卷 1180-1187页

作者：金奇吴琴钟欣孜胡佳胡启武江西师范大学地理与环境学院南昌330022 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022

在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区沿水位梯度采集了7种优势植物群落下0~15、15~30 cm土壤样品,测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性碳(DOC)含量,以阐明鄱阳湖典型湿地土壤有机... 详细信息

在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区沿水位梯度采集了7种优势植物群落下0~15、15~30 cm土壤样品,测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性碳(DOC)含量,以阐明鄱阳湖典型湿地土壤有机碳及其不同组分特征与影响因子,探讨植物群落演替对有机碳库及其组分的影响。结果表明:(1)各群落0~30 cm土层SOC、HFOC、LFOC、MBC和DOC含量变化范围分别为4.92~48.14 mg·g^(-1)、4.66~41.42 mg·g^(-1)、0.46~6.52 mg·g^(-1)、124.22~419.23 mg·kg^(-1)和33.17~153.63 mg·kg^(-1)。(2)土层、群落类型及其交互作用均对总有机碳及其组分产生显著影响,水位梯度的影响未达到显著性。(3)湿地0~30 cm土壤HFOC、LFOC、MBC和DOC占总有机碳平均比例分别为92.9%、7.1%、1.44%和0.74%,土壤碳库以稳定的重组有机碳为主,LFOC、MBC、DOC等3种活性有机碳组分在空间分布上没有表现出一致性。(4)鄱阳湖湿地沉水植物群落退缩,湿生、挺水植物群落的扩展短期内将增加土壤碳储量,但碳库的稳定性降低。

关键词：鄱阳湖湿地重组有机碳轻组有机碳微生物生物量碳可溶性有机碳

鄱阳湖湿地DOM对铁还原菌异化还原水铁矿的影响

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环境科学学报 2021年第7期41卷 2814-2825页

作者：舒瑶弓晓峰李远航熊捷迁孙玉恒牛丹妮吴莉林媛南昌大学资源环境与化工学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

湿地土壤和沉积物中的Fe(Ⅲ)还原过程是地球化学循环中重要的一部分,目前有关鄱阳湖湿地DOM的化学组成及其与Fe(Ⅲ)还原作用的构效关系尚不明确.为此,以鄱阳湖湿地沉积物中分离筛选出的铁还原菌作为模式菌,Fe(II)的生成量作为考察指标进... 详细信息

湿地土壤和沉积物中的Fe(Ⅲ)还原过程是地球化学循环中重要的一部分,目前有关鄱阳湖湿地DOM的化学组成及其与Fe(Ⅲ)还原作用的构效关系尚不明确.为此,以鄱阳湖湿地沉积物中分离筛选出的铁还原菌作为模式菌,Fe(II)的生成量作为考察指标进行Logistic方程拟合分析,并采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱及XRD光谱,研究了不同浓度和来源的DOM对水铁矿的还原作用,并对"DOM-铁还原菌-水铁矿"体系中电子转移机制进行了探讨.结果表明,DOM对水铁矿的还原具有促进作用,当苔草DOM浓度为30 mg·L^(-1)时,可使Fe(II)含量增加39.7%;DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用与水铁矿含量相关,在水铁矿添加量为0~1000 mg·L^(-1)时,Fe(II)含量显著增加,其中1000 mg·L^(-1)下的Fe(II)生成量是50 mg·L^(-1)的13.2倍.不同浓度DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用不同,表现为苔草DOM:150 mg·L^(-1)>100 mg·L^(-1)≈50 mg·L^(-1)≈30 mg·L^(-1)>20 mg·L^(-1)>0 mg·L^(-1),沉积物和根际土DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用均随着浓度(20、30、50 mg·L^(-1))的增加而略有增大.不同来源(苔草、沉积物、根际土)DOM对水铁矿还原的促进作用无显著性差异(p<0.05).DOM对水铁矿还原的促进作用主要表现为低分子量组分(色氨酸、酪氨酸等)为铁还原菌提供营养物质和大分子量组分(腐殖酸、富里酸)作为电子穿梭物质.这些结果反映了DOM在电子转移反应中的重要性,为DOM的环境属性提出了一个新见解.

关键词： DOM 铁还原菌异化Fe(Ⅲ)还原鄱阳湖湿地

鄱阳湖湿地地下水埋深及其与典型植被群落分布的关系

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应用生态学报 2021年第1期32卷 123-133页

作者：宋炎炎张奇姜三元郭玉银中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 江西省鄱阳湖水文局江西九江332800

地下水位直接影响土壤含水量,进而影响湿地植被生长、分布和演替。本研究以鄱阳湖湿地为研究区,基于2014—2018年地下水位野外定点观测数据,分析湿地地下水年内与年际动态变化特征,构建鄱阳湖湿地地下水数值模型,分析地下水流场空间特... 详细信息

地下水位直接影响土壤含水量,进而影响湿地植被生长、分布和演替。本研究以鄱阳湖湿地为研究区,基于2014—2018年地下水位野外定点观测数据,分析湿地地下水年内与年际动态变化特征,构建鄱阳湖湿地地下水数值模型,分析地下水流场空间特征以及地下水埋深分布,结合高斯回归方法分析地下水埋深与典型植被分布之间的关系。结果表明:年内洲滩湿地地下水位呈明显的动态变化,且地下水位与湖水位变化高度一致。地下水埋深年内变化与降水量季节性分布之间存在1个月的滞后。年际洲滩湿地地下水位由上游向下游呈减小趋势,且上游洲滩湿地地下水埋深变幅较小(0.1~1.1 m),下游洲滩湿地地下水埋深变幅较大(0.1~5.6 m)。研究区地下水流场由上游丘陵地区指向下游地势相对平坦的湖区,其流向与地形高程变化一致。研究区平均地下水埋深为2.07 m,且由远湖区至近湖区,地下水埋深不断减小。苔草、芦苇、茵陈蒿群落生长的最适地下水埋深分别为1.1、3.7、5.7 m;典型植被的分布对地下水埋深梯度的响应差异显著;茵陈蒿群落的生态幅宽大于苔草和芦苇群落;3种植被群落在地下水埋深1.1~5.7 m范围内出现生态位重叠现象,其中,苔草植被分布指数迅速减小,芦苇植被分布指数先增大后减小,茵陈蒿植被分布指数持续增至最大值,在地下水埋深达到5.7 m后开始减小。

关键词：鄱阳湖湿地地下水位变化地下水流场模拟湿地植被分布