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富春江水库浮游植物功能群变化的成因

环境科学 2024年第1期45卷 181-193页

作者：张萍王炜朱梦圆国超旋邹伟许海朱广伟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 杭州市生态环境局淳安分局杭州311700

为探究富春江水库浮游植物群落结构的演替特征、水华风险机制及关键影响因素,分别于2020年8月和11月与2021年1月和4月在富春江库区及上下游11个断面采样分析浮游植物、浮游动物群落结构及相关理化指标,对浮游植物进行功能群(FG)分类,并... 详细信息

为探究富春江水库浮游植物群落结构的演替特征、水华风险机制及关键影响因素,分别于2020年8月和11月与2021年1月和4月在富春江库区及上下游11个断面采样分析浮游植物、浮游动物群落结构及相关理化指标,对浮游植物进行功能群(FG)分类,并应用非度量多维尺度分析(NMDS)和冗余分析(RDA)等统计方法探讨功能群变化的影响因素.结果发现,富春江水库浮游植物可分为18个功能类群,其中10个为优势类群;功能群的组成存在显著时空差异:空间上,库区上游江段主要以小环藻(Cyclotella)为代表的C类群和以沟链藻(Aulacoseira)为代表的P类群占优,与该江段中富营养混合水体的环境特征相符;富春江库区仍以P类群为主,但沿程优势度逐渐减小;库区下游江段MP类群逐渐占优,且在钱塘江口占据绝对优势,反映了感潮河流扰动频繁、浊度较高的环境特征;季节上,夏季功能群类型最为丰富,为P+L0+J+M+S1+H1+MP型,除了全年都占优的沟链藻为代表的P类群,还包括多个以蓝藻和绿藻为代表的类群,反映出生境多变、生产力旺盛的水环境特征;秋季演替以长孢藻(Dolichospermum)为代表的H1类群占优,总体为P+H1,反映了水量减少、流态趋于静止的水环境特征;冬季小环藻的突增,C类群占据优势,总体为P+C,反映出换水减弱、富营养化加剧的环境条件变化;而春季类群又逐渐丰富,为C+D+P+MP,也反映出降雨增多、气温升高引起的河流生境多变的环境背景特征.根据C-R-S生长策略分析,R策略类群是富春江水库浮游植物的主导类群,与富春江流域各江段高干扰、低胁迫的总体生境特征吻合.RDA分析表明,水温、浮游动物生物量、高锰酸盐指数、流量、总氮和总磷与浮游植物功能群组成显著相关(P研究表明,水文气象过程对富春江流域浮游植物群落结构影响至关重要,夏季高温季节流态变化可能是诱发富春江库区蓝藻水华的关键因子;降低藻类水华的风险,应在河流氮磷负荷控制的基础上,充分考虑水利调度的协同控制.

关键词：浮游植物功能群流态气温河流型水库浮游动物

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甲藻甾醇在海洋和湖泊古环境重建中的应用

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 752-772页

作者：游洋李婧婧张恩楼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 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

甲藻甾醇(dinosterol)是甲藻(dinoflagellate)细胞膜脂的重要组分,作为甲藻的生物标志物,它具有来源特异性、结构稳定、抗降解能力强等特点,广泛分布于海洋、湖泊等各类沉积载体中,有效记录不同地质历史时期古环境的信息。目前,利用甲... 详细信息

甲藻甾醇(dinosterol)是甲藻(dinoflagellate)细胞膜脂的重要组分,作为甲藻的生物标志物,它具有来源特异性、结构稳定、抗降解能力强等特点,广泛分布于海洋、湖泊等各类沉积载体中,有效记录不同地质历史时期古环境的信息。目前,利用甲藻甾醇质量分数及其单体氢同位素组成开展重建早期生态环境变化的研究,为理解早期气候和环境变化、生态系统响应提供新视角,因此甲藻甾醇是近年来海洋和湖泊古环境重建研究的热点生物标志物之一。基于此,本文首先介绍甲藻甾醇的结构、生物来源及其在海洋、湖泊等环境的分布特征,简要概述且对比甲藻甾醇的几种纯化方法,并在阐述其重建古环境、古气候原理的基础上,进一步总结甲藻甾醇的古环境指示意义,特别是其质量分数在古生产力重建以及甲藻甾醇单体氢同位素组成在盐度、降水重建上的研究进展。据此,我们提出甲藻甾醇在古环境重建研究中应注意的问题,如甲藻甾醇的具体生物来源、环境因子对甲藻甾醇的影响等。

关键词：甲藻甾醇古环境单体氢同位素生物标志物海洋湖泊

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我国常用湖泊营养状态指数研究进展与展望

湖泊科学 2024年第4期36卷 987-1000,I0001页

作者：宋子豪邹伟桂智凡许海蔡永久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 湖北师范大学城市与环境学院黄石435002

湖泊(包括自然湖泊和人工水库)富营养化已成为世界性的环境问题,营养状态指数是目前最流行的富营养化水平量化方法。然而,不同营养状态指数的基本逻辑和适用水体等方面存在明显差异,不当选取可能会造成营养水平和相关水华风险的错误估计... 详细信息

湖泊(包括自然湖泊和人工水库)富营养化已成为世界性的环境问题,营养状态指数是目前最流行的富营养化水平量化方法。然而,不同营养状态指数的基本逻辑和适用水体等方面存在明显差异,不当选取可能会造成营养水平和相关水华风险的错误估计,并引发湖泊保护和修复措施的错位。鉴于此,本文对我国常用营养状态指数的构建思路、共性和差异以及不确定性来源等进行了综述。总体来看,营养状态指数基本构建思路分3种:1)Carlson指数型(如TSI),以透明度(SD)为核心参数,使用SD的2倍变化对应指数的10分差值,假定SD为64 m时记为指数值0分;2)改良TSI指数型(如TSIm),以叶绿素a(Chl.a)为核心参数,使用Chl.a的2.5倍变化对应指数的10分差值,假定Chl.a 1000μg/L对应该指数100分;3)营养足迹指数型(如TFI),该指数亦使用Chl.a指示藻类生物量,Chl.a的e倍关系对应藻类生物量的二倍变化和指数10分差值,假定Chl.a为10μg/L时对应该指数50分。根据上述假设得出对应的基础参数评估方程,然后均以基础参数(SD或Chl.a)与衍生参数间的经验方程“直接替换”获得衍生参数的评估方程。如上可知,营养状态指数均体现了数值增大表征藻类初级生产力和伴随的水华风险提高的共性,同时本文也从:1)数据集属性和基础指标评估方程获取的方法;2)衍生指标评估方程获取的统计原理;3)分项指标的权重设置方式3个方面分析营养状态指数之间的差异性。未来展望方面,首先,鉴于当前营养状态指数均属于通用性指数,因而建议未来基于上述3种基本类型开发因地制宜的营养状态指数,实现湖泊藻类生产力和水华风险的精准指示;其次,营养状态指数的生态学依据是藻类限制因子理论,营养状态指数各分项指标(即基于总氮、总磷、SD和Chl.a)的差异可以指示初级生产力的限制因子,建议未来开展营养状态指数分项指标差异机制研究,以指导藻类水华防控措施精准施策;再次,除富营养化外,湖泊生态健康受损往往也与其它压力有关,建议未来开展湖泊生态健康对富营养化和其他压力的综合响应机制研究,制定服务于湖泊生态系统健康提升的精准调控路径。本文目的并非将营养状态指数的通用属性“复杂化”,而是旨在阐明营养状态指数的“前世今生”,进而为广大湖泊富营养化相关人员使用指数时提供参考,也希望为我国湖泊营养状态精准量化、后续保护和修复措施的精准实施提供科学依据。

关键词：营养盐藻类水华富营养化生态修复湖泊生态系统健康

干法镧改性凹凸棒对水体磷吸附特性及固磷容量扩增机理研究

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环境科学学报 2024年第10期44卷 248-256页

作者：霍莉尹洪斌张恩楼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 中国科学院大学北京 100049 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 中国科学院大学南京学院南京 211135

针对传统改性过程中,废液产生量大、可能对周围环境产生二次污染的问题.本文以凹凸棒(ATP)为载体,利用干法镧负载的方法制备镧改性凹凸棒(La-ATP),并研究分析镧改性凹凸棒对磷的吸附特征,同时考察pH、干扰离子等因素对镧改性凹凸棒吸附... 详细信息

针对传统改性过程中,废液产生量大、可能对周围环境产生二次污染的问题.本文以凹凸棒(ATP)为载体,利用干法镧负载的方法制备镧改性凹凸棒(La-ATP),并研究分析镧改性凹凸棒对磷的吸附特征,同时考察pH、干扰离子等因素对镧改性凹凸棒吸附效果的影响,并利用微观表征、矿物结构等手段研究镧改性凹凸棒的磷吸附容量扩增机理.结果表明,La-ATP在pH为6.0～8.0之间对磷的吸附效果最好,最大吸附容量为21.04 mg·g-1,且能在30 min内吸附90%的磷(磷浓度为200 mg·L-1).pH值与竞争离子等影响因素实验结果表明,镧改性凹凸棒对磷的吸附效率基本不受外界环境因子干扰,具有较大的使用范围.对改性后的凹凸棒矿物结构及官能团分析表明,改性过程中凹凸棒孔径明显增加,镧离子通过进入凹凸棒的孔道实现了改性材料固磷容量的快速扩增,并可快速与水体中磷形成沉淀物,去除水体中的磷酸根.以上研究结果表明,干法镧改性凹凸棒具有较高的磷吸附容量,且制备过程简单、环保,具有广泛的用途.

关键词：镧凹凸棒吸附磷钝化

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青藏高原生态资产空间差异及其价值化潜力

生态学报 2024年第5期44卷 1808-1821页

作者：李平星高晨真罗艳华郭辉孙伟中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院流域地理学重点实验室南京210008

科学合理地开发生态资产、促进其价值转化,是发展生态经济、推动生态文明建设的重要举措,对于促进生态敏感地区人与自然和谐共生、保障高质量可持续发展具有现实意义。以青藏高原为研究区,基于土地利用类型及其质量,从资源实物和生态服... 详细信息

科学合理地开发生态资产、促进其价值转化,是发展生态经济、推动生态文明建设的重要举措,对于促进生态敏感地区人与自然和谐共生、保障高质量可持续发展具有现实意义。以青藏高原为研究区,基于土地利用类型及其质量,从资源实物和生态服务两个类别开展生态资产评估和空间分布研究,融合生态产品供给-需求理论评价生态资产价值化潜力,进而解析生态资产及其价值化潜力的空间匹配关系,提出促进生态资产价值化的科学建议。结果表明:青藏高原生态资产类型多样,空间集聚特征明显,生态资产综合指数热点区主要分布在中部的羌塘、青南和川西藏东等地区,冷点区则分布在南部的山地灌丛及周边地区;生态服务类资产指数与生态资产综合指数呈现类似的空间分布格局,资源实物类资产指数的格局随地形地貌和气候气象的不同而有所差异;生态资产价值化潜力受到区位交通、资源禀赋、经济社会发展条件等多重因素影响,川西藏东、青东祁连的东部边缘地带价值化潜力更高、热点区更为集聚。基于生态资产禀赋及其价值化潜力划分为高资产-高潜力、高资产-低潜力、低资产-高潜力、低资产-低潜力四种分区类型,针对性提出了加大生态保护力度、合理开发生态资源、完善交通和服务设施、差异化开发生态产品等政策建议。

关键词：生态资产价值化潜力空间格局绿色发展青藏高原

乌梁素海鱼类群落结构特征及其与环境因子的关系

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1459-1469,I0014页

作者：姚禹佳毛志刚谷孝鸿王奕杨曾庆飞陈辉辉兰海今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 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 内蒙古自治区乌梁素海生态保护中心巴彦淖尔051500

根据2021年周年野外调查数据与渔业捕捞历史资料,本文分析了乌梁素海湖区的鱼类群落结构变化特征及其与主要环境因子的关系。与历史资料相比,乌梁素海鱼类群落结构已经发生较大变化,表现为土著鱼类减少,优势种组成改变,鱼类群落结构呈... 详细信息

根据2021年周年野外调查数据与渔业捕捞历史资料,本文分析了乌梁素海湖区的鱼类群落结构变化特征及其与主要环境因子的关系。与历史资料相比,乌梁素海鱼类群落结构已经发生较大变化,表现为土著鱼类减少,优势种组成改变,鱼类群落结构呈现小型化。根据鱼类群落在湖中的分布特征,本研究将乌梁素海分为西部、东部和南部3个湖区。单因子相似性分析和相似性百分比分析结果显示,不同湖区间鱼类群落组成存在显著差异,两两湖区之间的平均差异性均在70%以上,且这种差异性主要由鲫、麦穗鱼和鲤造成。多样性的分析结果表明,全湖及各湖区鱼类群落的多样性指数较低(H′生物多样性指数呈现为:西部湖区>东部湖区>南部湖区。此外,Mantel test分析和典型相关分析表明,浊度和叶绿素a是目前影响乌梁素海鱼类群落结构的主要环境因子。各湖区间鱼类种群和多样性的差别在一定程度上反映出鱼类群落结构与湖泊环境特征相适应的特点。通过讨论鱼类群落结构变化及其空间分布特征,本文从不同角度对乌梁素海未来渔业管理规划提出可参考方向:1)重视禁渔休渔政策和人工增殖放流在乌梁素海的重要意义;2)充分利用鱼类群落与环境特征间的关系,尽可能通过改善鱼类群落结构促进水体营养物质循环。

关键词：渔业资源小型化优势种生物多样性环境因子多元统计分析乌梁素海

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湖库滨岸带固碳潜力评估——以沙河水库为例

长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 78-86页

作者：曲盈豪张京季雨来张帅黄佳聪吴太夏河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 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江苏南京210008

湖库滨岸带生态系统土地利用组成复杂,其固碳潜力受土地管理措施影响显著,科学评估其碳储量及固碳潜力是实现碳中和的关键步骤。以沙河水库滨岸带为研究对象,基于InVEST模型构建了滨岸带碳储量的网格化估算模型,模拟了耕作方式优化、施... 详细信息

湖库滨岸带生态系统土地利用组成复杂,其固碳潜力受土地管理措施影响显著,科学评估其碳储量及固碳潜力是实现碳中和的关键步骤。以沙河水库滨岸带为研究对象,基于InVEST模型构建了滨岸带碳储量的网格化估算模型,模拟了耕作方式优化、施肥方式优化和茶树混种等管理措施下的滨岸带碳储量及固碳潜力。结果表明:2022年,沙河水库滨岸带碳储量为3.25×10^(5)t(9 961 t/km^(2)),其中林地、农田和茶园碳储量分别占总碳储量的33.24%、24.34%和8.62%;耕作方式优化的固碳潜力提升效果最好(22 357 t)。

关键词：滨岸带碳储量管理措施林地茶园农田

面源污染智慧监管的破局方案: 从精准观测到精细管理

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：熊俊峰林晨黄佳聪陈沐松谢晖马荣华中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室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中国科学院大学南京学院

农业面源污染不仅造成了地表水环境恶化，而且严重制约农业绿色可持续发展，近年来愈发得到各部门高度重视，相关监测方案和管理体系逐步建立，但是仍存在面源污染治理成效较低的问题。本文总结了面源污染监测在不同尺度下的监测对... 详细信息

农业面源污染不仅造成了地表水环境恶化，而且严重制约农业绿色可持续发展，近年来愈发得到各部门高度重视，相关监测方案和管理体系逐步建立，但是仍存在面源污染治理成效较低的问题。本文总结了面源污染监测在不同尺度下的监测对象、时空精度、污染源识别方案和管理措施现状，指出了监测精度不足、污染源识别动态性不足、污染源和管理措施匹配性不足的瓶颈，这也直接或间接导致面源污染监测体系不健全、智能化不足、精细化程度较低、污染治理效率较低等问题。随着信息化、数字化发展，物联网平台通过集成天空地一体化监测设备与算法，成为智能化监管的关键抓手，为面源污染精细化监测提供了技术支撑，构建农业面源污染物联网智能观测体系解决模型关键参数观测精度问题，利用“面源模型+指纹示踪”的面源多污染源识别与追踪技术体系，解决污染源精准定位问题，考虑多污染源、多治理模式的成效评估及方案优选解决精准化、差别化治理问题。最终实现面源管控的系统性、集成性和智能性水平提升，打通“监测”到“治理”的关键突破路径。“十四五”期间，国家重点研发计划启动实施“农业面源、重金属污染防控和绿色投入品研发”重点专项，其中重点开展“典型流域面源污染物智能监测和风险识别及调控技术”等相关研究，物联网智能监测平台应用与示范在太湖流域逐步开展，为农业面源污染智慧监管破局提供了重要参考。

关键词：面源污染物联网智能监管多目标配置

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高宝邵伯湖鱼类群落结构及其多样性特征

生态学杂志 2024年

作者：王奕杨毛志刚谷孝鸿姚禹佳曾庆飞陈辉辉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中国科学院大学

为更好地了解高宝邵伯湖鱼类群落结构和多样性特征，明确环境因子对鱼类群落的影响，本研究于2022年4月、6月、9月和12月连续4个季度在高宝邵伯湖三个湖区高邮湖、宝应湖和邵伯湖进行鱼类资源调查。结果表明：调查共采集鱼类48种，隶属... 详细信息

为更好地了解高宝邵伯湖鱼类群落结构和多样性特征，明确环境因子对鱼类群落的影响，本研究于2022年4月、6月、9月和12月连续4个季度在高宝邵伯湖三个湖区高邮湖、宝应湖和邵伯湖进行鱼类资源调查。结果表明：调查共采集鱼类48种，隶属于12科36属，其中鲤科鱼类占调查物种总数的70.8%；高宝邵伯湖全湖群落优势种为湖鲚（Coilia ectenes taihuensis）、鲫（Carassius auratus）、鳙（Aristichthys nobilis）、达氏鲌（Culter dabryi）及鲢（Hypophthalmichthys molitrix）等9种鱼类；不同湖区内的优势种组成存在一定的区别，高邮湖和邵伯湖的第一优势种为小型鱼类湖鲚，而宝应湖的第一优势种为大型鱼类鳙；从鱼类多样性的角度来看，高宝邵伯湖鱼类群落的Margalef物种丰富度、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数的变动范围分别为1.80～2.20、1.36～1.68和0.61～0.74，总体上处于一般水平；随机森林模型（Random Forests）定量分析结果显示，水质污染程度及浮游动物生物量是影响高宝邵伯湖鱼类多样性指数的关键环境因子；与历史资料相比，高宝邵伯湖的鱼类物种数量下降，群落结构改变，但小型化趋势略有缓解。渔业管理的实施、水质和生物饵料资源状况等是高宝邵伯湖渔业资源变化的主要影响因素。

关键词：高宝邵伯湖鱼类群落组成优势种环境因子鱼类多样性随机森林