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浅水湖泊底栖-敞水生境耦合对富营养化的响应与稳态转换机理:对湖泊修复的启示 总被引：1，自引：0，他引：1
浅水湖泊中的初级生产者主要由分布在底栖生境中的底栖植物和生活在敞水生境中的浮游植物组成.底栖植物主要包括维管束沉水植物和底栖藻类等,浮游植物则主要为浮游藻类.贫营养浅水湖泊湖水营养盐浓度低,透明度高,底栖植物因能直接从沉积物中获取营养盐,往往是浅水湖泊的优势初级生产者.随着外源营养盐负荷的增加,湖水中的营养盐浓度不断升高,浮游植物受到的营养盐限制作用减小,加上其在光照方面的竞争优势,逐步发展成为湖泊的优势初级生产者,湖泊逐步从底栖植物为优势的清水态转变为浮游植物为主的浑水态,即稳态转换.在稳态转换过程中,浅水湖泊生态系统结构与功能发生了一系列变化,本文综述了浅水湖泊沉积物性质和生物(浮游植物、底栖植物、底栖动物和鱼类等)群落结构的变化,分析了这些变化对底栖植物、浮游植物之间竞争优势和底栖敞水生境间磷交换的影响,探讨了富营养化驱动的底栖敞水生境耦合过程变化和稳态转换机理.了解浅水湖泊底栖敞水生境耦合过程与稳态转换机理对富营养化浅水湖泊修复有重要意义.富营养化浅水湖泊修复实际就是重建其清水态,在制定修复目标时应该关注评价清水态的指标,如透明度、浮游植物生物量、底栖植物的覆盖度或优势度等.在开展湖泊修复技术研发与工程应用时,应该重点关注对底栖敞水生境耦合有重要影响的关键技术,如沉积物磷释放和底栖生物食性鱼类控制以及底栖植物(尤其是沉水植物)恢复等有关技术. 相似文献
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沉积物再悬浮对浮游动物群落结构影响的模拟实验 总被引：5，自引：1，他引：4
沉积物再悬浮是浅水湖泊的重要特征之一.通过模拟实验,比较不同再悬浮程度下浮游动物群落结构的变化,以探讨沉积物再悬浮对浮游动物的影响.结果显示,不同处理下总悬浮物与叶绿素a浓度差异显著.再悬浮组中枝角类简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)、角突网纹溞(Ceriodaphnia cornuta)和轮虫占优势,而对照组中大型枝角类溞属(Daphniasp.)占优势,再悬浮使浮游动物群落组成趋于小型化.不同再悬浮条件下隆线溞(Daphnia carinata)、简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)和轮虫的丰度差异显著,角突网纹溞(Ceriodaphnia cornuta)和桡足类丰度差异不显著.总悬浮物浓度与轮虫和简弧象鼻溞丰度显著正相关,与隆线溞丰度显著负相关,与其它浮游动物种群丰度无显著相关性.本研究显示,沉积物再悬浮是决定浮游动物群落结构变化的重要过程之一. 相似文献
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大型通江湖泊水位不断变化,引起湖泊水域与洲滩湿地之间相互转化,造成湿地植物周期性淹没分解,影响水体营养物质循环和能量流动.本文以鄱阳湖典型湿地植物灰化薹草(Carex cinerascens)、蒌蒿(Artemisia 和虉草(Phalaris arundinacea)为研究对象,通过为期69d的室外模拟实验,探究3种植物腐烂分解对水环境因子和浮游植物生物量(以叶绿素a(Chl.a)浓度表征)的影响.结果表明:(1)3种湿地植物的分解过程均为前期分解较快、后期缓慢,且蒌蒿分解率显著大于灰化薹草和虉草.(2)腐烂分解过程中,水体理化因子均发生了显著变化,如水体pH呈先降低后升高的趋势,且空白组pH显著高于其他实验组.浊度、营养盐浓度和高锰酸盐指数(COD_(Mn))浓度均呈先升高后降低并逐渐稳定的变化趋势,且显著高于空白组,蒌蒿腐烂分解对水体pH、浊度、营养盐浓度和COD_(Mn)的影响最大.(3)灰化薹草组和虉草组Chl.a浓度均呈前期波浪式上升、后期逐渐稳定的变化趋势;蒌蒿组Chl.a浓度整体呈逐渐上升的趋势.水体浊度和营养盐浓度是影响浮游植物生长的主要因素. 相似文献
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浅水湖泊内源磷负荷季节变化的生物驱动机制 总被引：14，自引：5，他引：14
由于磷是重要的生源要素,过量的磷促进浮游植物(包括有毒蓝藻)的生长而使水质恶化,水-泥界面的磷交换机制受到广泛关注.一般认为沉积物的磷释放模式在浅水湖泊和深水湖泊之间有很大的差异.在探讨沉积物中磷释放机制时,人们一直最关注的要素为铁和氧及其相关的环境因子(如扰动、分解),但是浅水湖泊中磷含量变化的大部分结果仍然无法解释.通过对欧洲温带浅水湖泊和亚热带气候的长江中下游浅水湖泊中有关沉积物磷释放模式的野外和实验研究结果的分析,认为在浅水湖泊内源磷负荷季节变动模式的驱动因子中,pH可能比溶氧更为重要,即浮游藻类的光合作用增强时导致水体pH值的上升,这又可改变沉积物表面的pH,从而促进沉积物中磷(特别是铁磷)的释放并基于藻类水华对沉积物中磷的泵吸作用,首次提出了浅水湖泊中内源磷负荷的季节波动与营养水平密切相关主要是由于藻类光合作用驱动的新的观点.此外,浅水湖泊中藻类水华对沉积物磷的选择性泵吸作用,一方面圆满地解释了为何在超富营养的武汉东湖通过非经典的生物操纵于20世纪80年代中期消除了东湖的蓝藻水华后水柱中总磷和活性磷含量均显著下降,另一方面也解释了为何在许多欧洲湖泊的群落季节演替过程中出现的春季浮游植物较少的清水期或通过经典的生物操纵降低浮游植物的现存量均可显著地降低湖水中的磷含量.相对于深水湖泊来说,浅水湖泊生态系统结构的改变引发的浮游植物的兴衰,能对水-泥界面磷的交换能产生更显著的影响.也就是说,生物的生命活动同样可以驱动沉积物中营养盐的释放,而且在浮游植物丰富的富营养化浅水湖泊中,这种静态释放作用更为明显. 相似文献
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长江中下游地区湖泊水和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征 总被引：15，自引：0，他引：15
回顾了有关长江中下游地区湖泊水、生物、沉积物中营养盐的迁移、转化、循环和交换等研究工作进展.典型湖泊的研究结果显示,历史上长江中下游地区湖泊的营养本底的确较高,处于中营养和富营养状态;人类活动在最近几十年中加快了这些湖泊的富营养化进程.长江中下游地区湖泊的治理不仅要重视外源污染的削减,也要重视湖泊内源污染的控制.长江中下游地区的浅水湖泊沉积物中,一般只有30％以下的磷是以较活跃的藻类易利用态存在的,表层沉积物通过吸附-解吸等交换作用对浅水湖泊水体中磷的浓度有较大的影响.长江中下游浅水湖泊沉积物中的营养盐释放主要有静态和动态二种释放方式.前者是基于化学平衡条件下的水土界面扩散作用.决定其释放量大小的主要因子是孔隙水与上覆水之间的营养盐浓度差.后者是基于水动力扰动对水土界面物理破坏条件下的底泥悬浮释放作用.二种释放模式在浅水水体中都存在.无论是静态或动态,水土界面的氧化还原环境,铁、锰、铝等元素含量,都对释放有影响.动态释放能在短期内大大提高水体颗粒态营养盐的浓度.在动态释放的初期,将有效增加水体可溶性营养盐,但是如果沉积物中铁、铝等金属元素较丰富,水体中的溶解性营养盐将由于吸附等作用而沉淀至湖底,因此,这样的湖泊往往具有较强的自我净化能力.长江中下游地区绝大多数湖泊都属于这种类型的湖泊.用底泥疏浚方法来控制湖泊内源污染的方法只适用湖泊面积较小、还原环境强烈,或者沉积物中铁、锰含量较低、水体去除可溶性营养盐的能力较弱的水体.此外,长江中下游地区的浅水湖泊生态系统对富营养化也具有强烈的反馈作用.水华暴发期间蓝藻的暴发性生长能通过改变水体的pH而引发沉积物中磷释放数量的大幅增加,大量释放的营养盐反过来又会促使蓝藻的大量生长,从而加剧水华的暴发.研究显示污染相对较重的水域水体中营养盐的含量高,微生物的生物量及生产力也高,碱性磷酸酶的活性也高,水体营养盐的循环也就更快.这反过来又促使微生物生产力增加,营养盐循环更快,加剧富营养化的危害.今后的工作应该重点围绕生物参与下营养盐的迁移转化等方面开展工作. 相似文献
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轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)是我国浅水湖泊常见的沉水植物,经常用于湖泊生态修复工程.然而在生态修复中后期,轮叶黑藻又往往会过度繁殖,影响其他湖泊功能的发挥.镧改性膨润土(锁磷剂)可以有效地降低沉积物中生物可利用磷含量,近年来被用于控制湖泊沉积物磷释放,其对轮叶黑藻生长和形态的影响还有待阐明.本研究在2种不同上覆水营养盐浓度条件下,设置添加和不添加锁磷剂2种处理,探究沉积物添加锁磷剂对轮叶黑藻生长及形态特征的影响.结果表明:1)沉积物添加锁磷剂之后,铁锰结合态磷、有机磷、铝结合态磷等生物可利用磷浓度显著降低,而生物不可用磷,如钙结合态磷浓度显著升高; 2)沉积物添加锁磷剂显著降低了轮叶黑藻的生物量和生长率.添加锁磷剂的处理组植物的株高、地上部分生物量均明显低于无锁磷剂组;相反,添加锁磷剂显著增加了植物的根长和地下部分生物量,进而提高了植物的根冠比; 3)锁磷剂对轮叶黑藻生长的影响程度与水体营养盐浓度有关,在低营养盐浓度水体中锁磷剂对植物生长和形态特征的影响更为显著.本研究表明,锁磷剂的添加能降低沉积物中生物可利用磷浓度,抑制轮叶黑藻的生长,同时这种影响程度与在水体营养盐浓度有关. 相似文献
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鄱阳湖碟形湖泊植物分解和水位变化对水体碳、氮浓度的叠加效应 总被引：2，自引：1，他引：1
以鄱阳湖典型碟形湖泊——白沙湖为监测对象,开展水体有机碳(TOC)、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)浓度的年内动态变化的定位观测,结合在白沙湖开展的灰化薹草(Carex cinerascens)分解模拟实验和稳定同位素示踪技术,对薹草分解过程和水体营养盐浓度变化进行时间匹配,分析水体中颗粒态有机物(POM)的来源,并探讨水位变化和薹草分解对水体营养盐浓度的交互作用.结果表明,水体TOC、TN和NH_4~+-N浓度在枯水季1—4月明显高于其他月份;薹草在0~60 d具有最高的分解速率,鄱阳湖碟形湖泊洲滩湿地薹草分解起始时间为当年12月前后;水体POM与薹草活体和分解残体的δ~(13)C差异不显著,而与苦草和藻类具有显著性差异,说明薹草分解残体是水体中POM的主要来源;薹草分解过程明显影响湖泊水体TN、NH_4~+-N和TOC浓度变化;水位变化对湖泊水体NO_3~--N浓度变化效应最明显. 相似文献
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生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨 总被引：8，自引：2，他引：6
分析了生物操纵(biomanipulation)和非经典生物操纵(non-traditional biomanipulation)理论的原理、应用条件及局限性,提出了在局部水体治理湖泊富营养化的对策.分析认为:生物操纵的核心内容是利用浮游动物控制藻类;但浮游动物不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华;我国的大型浅水湖泊浮游动物数量一般并不多,对浮游植物摄食压力不大;在浅水湖泊,浮游动物摄食藻类后很快分解、释放又进入物质循环,因此不能治理湖泊富营养化;浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道,过分追求保护浮游动物是值得思考和研究的问题.而非经典生物操纵的核心内容是利用鱼类直接控制蓝藻水华;当鲢、鳙鱼达到阈值密度可以控制蓝藻水华,但很难控制所有藻类和降低N、P治理湖泊富营养化.在局部水体治理湖泊富营养化的对策是:把鱼类控藻、水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合,形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类、吸收氮磷净化水质功能的"水质生物调控单元". 相似文献
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基于2018—2019年的周年调查，分析了滆湖总悬浮物（TSS）的时空分布特征、组成及其季节变化规律，并探讨了水体悬浮物的影响因素及其与氮、磷的关系.结果表明：（1） TSS浓度的年内变化范围在11.80~105.87 mg/L之间，平均浓度为41.87±18.09 mg/L.（2）滆湖水体TSS时空差异显著.空间上呈现高速公路以南湖区（B区）大于高速公路以北湖区（A区），沿岸高于湖心区的分布趋势；季节变化整体表现为：夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季，且夏季显著高于其他季节.（3）滆湖水体中无机悬浮物（ISS）和有机悬浮物所占TSS的比例差异悬殊，分别为75.5%和24.5%，A区和B区均以ISS为主.（4）线性拟合表明，TSS与颗粒态氮、总磷和颗粒态磷具有极显著正相关关系；（5） TSS与叶绿素a浓度相关性极显著.综合结果分析，藻类暴发和泥沙再悬浮是影响滆湖水体悬浮物浓度的重要因素. 相似文献
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苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系 总被引：33，自引：7，他引：26
运用回归统计方法,研究苏州平原河网区60个浅水湖泊水体叶绿素a与水温、pH、Do、CODMn、TN、TP等环境因子的相关性,建立相应的同归方程,同时分析了湖泊水体叶绿素a的时空分布特征.研究表明,平原河网区浅水湖泊水体叶绿素a含量具有一定的时空差异性,冬季叶绿索a平均含量比夏季低,但冬、夏季叶绿素a含量空间分布具有一定相似性,整个区域呈现较明显的东高两低的分布趋势;湖泊水体叶绿素a含量与理化环境因子水温、pH、DO、CODMn呈显著正相关,水温可能是平原河网区浅水湖泊浮游植物生长的限制性因子:叶绿素a与NO2-N呈显著正相关,与NH4 -N无明显负相关,与NO3-N无显著正相关,与TN无显著相关,而叶绿素a的对数与TP的对数呈一定的正相关,与TN/TP的对数呈显著负相关.平原河网区浅水湖泊可能是一定程度的磷限制性湖泊. 相似文献
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放养河蚌,提高水体透明度以促进沉水植物生长,是湖泊生态修复中的常用手段之一.而小型杂食性鱼类鳑鲏依赖河蚌繁殖,河蚌放养可能会促进鳑鲏种群的发展;而鳑鲏与河蚌交互作用对水生态系统的影响仍研究较少.于2018年11 12月通过原位受控实验,设置对照组、河蚌组、鳑鲏组和河蚌+鳑鲏组,研究了鳑鲏(大鳍鱊Acheilognathus macropterus)与河蚌(背角无齿蚌Sinanodonta woodiana)对水质、浮游生物和底栖生物的影响.结果表明:鳑鲏显著增加了上覆水总氮、总磷、悬浮质和叶绿素a(Chl.a)浓度;但并未显著影响无机悬浮质的浓度,说明鳑鲏对沉积物的扰动作用较弱.此外,鳑鲏显著增加了浮游植物生物量和蓝藻的比例.浮游动物总生物量并未受鳑鲏的影响,但显著增加了浮游动物的丰度,其中以轮虫为主.鳑鲏组的底栖动物总丰度(主要为水丝蚓)显著高于对照组,说明鳑鲏对水丝蚓的摄食压力较低.鳑鲏与河蚌交互作用对总磷、Chl.a、浮游植物和浮游动物丰度具有显著影响:具体表现为河蚌虽然抵消了部分鳑鲏对水质(如氮、磷和悬浮质浓度,以及Chl.a浓度和浮游植物生物量等)的负面影响,但其对浮游动物和水丝蚓生物量的影响不显著.在湖泊生态修复和管理中,需要关注和重视鳑鲏等此类小型杂食性鱼类对水生态系统可能产生的负面影响,通过物理(网簖等)或生物(放养肉食性鱼类)等方式将其控制在较低密度水平,从而降低这些鱼类对水质、浮游生物和底栖生物群落可能产生的负面影响,维持生态修复效果的长效与稳定运行. 相似文献
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重建沉水植物群落是修复浅水富营养化湖泊的关键.河蚌可改善水下光照条件、促进沉水植物生长，因此放养河蚌常被用于沉水植物群落恢复的并行手段.河蚌是鳑鲏产卵的重要基质，因此河蚌可能促进鳑鲏种群发展，而鳑鲏对水生态系统的影响还尚不清楚.本研究以密刺苦草、大鳍鱊和背角无齿蚌为研究对象，通过中宇宙试验研究河蚌和鳑鲏对附着藻的影响，以及鳑鲏对水质和沉水植物生长的影响及机理.结果发现：鳑鲏显著增加了水体总磷、总溶解性磷、总悬浮物和叶绿素a浓度，而对总氮和总溶解性氮浓度的影响不显著.河蚌对苦草的相对生长率、总株数、根冠比及苦草最大叶长均无显著影响，而显著增加了苦草的单株平均生物量，这可能与河蚌组较高的附着藻生物量有关.鳑鲏未显著影响河蚌与苦草间的关系，但鳑鲏的出现显著增加了附着藻类生物量；此外，鳑鲏还降低了苦草的根冠比，而增加了苦草的最大叶长，这可能与鳑鲏引起的营养盐和叶绿素a浓度升高，以及植物表面附着藻生物量显著升高有关.鳑鲏属于小型杂食性鱼类，在长江中下游地区分布广泛，与沉水植物关系密切，且易在修复后的湖泊中形成优势鱼类，因此在湖泊修复和管理中应加强此类小型杂食性鱼类的监测与管理. 相似文献
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The efficacy of in‐stream nephelometric turbidometry as a surrogate for total suspended solids (TSS) and total phosphorus (TP) concentrations was evaluated for use in low turbidity (<50 NTU) subalpine watersheds at Lake Tahoe, California–Nevada, USA. Continuous turbidity records for the 1999, 2000 and 2001 snowmelt seasons and data from water quality samples (1982–2000) were examined to determine watershed sediment delivery dynamics. Strong correlations were found between turbidity and both TSS and TP concentration. The strong correlation indicates that turbidity can serve as a good surrogate for direct measurement in these watersheds. The watersheds displayed clockwise hysteresis: sediment flushing and depletion, on daily, seasonal and decadal time‐scales. The hysteresis curves had strong concave shapes, indicating a sensitive response to peak flow. A pronounced seasonal trend was observed for the ratio of suspended sediment concentration (SSC)/discharge over time, indicating early season flushing of available sediment. Significant linear relationships (p < 0·05) were found for 12 of 17 years. Comparison of annual sediment rating curve coefficients indicated smaller coefficients during high sediment loading years and in the years following. The smaller coefficients are evidence of sediment depletion during high flow years. The effect of hysteresis on monitoring methods was illustrated by comparing turbidity estimates of TSS load with sediment rating curve estimates of SSC. After accounting for differences in SSC/TSS methods of analysis, daily loads calculated with turbidity methods were 58–98% of rating curve estimates for the spring snowmelt seasons of 1999–2001. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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An idealised model is presented and analysed to gain more fundamental understanding about the dynamics of phytoplankton blooms in well-mixed, suspended sediment dominated estuaries. The model describes the behaviour of subtidal currents, suspended sediments, nutrients and phytoplankton in a channel geometry. The initial growth of phytoplankton and its spatial distribution is calculated by solving an eigenvalue problem. The growth rates depend on the position in the estuary due to along-estuary variations in nutrient concentration and suspended sediment concentration. The model yields an insight into how the onset of blooms in the model depends on physical and biological processes (turbulent mixing, fresh water discharge, light attenuation, imposed nutrient concentrations at the river and sea side). In particular, the model demonstrates that the joint action of spatial variations in turbidity and in nutrients causes the maximum phytoplankton concentrations to occur seaward of the estuarine turbidity maximum. 相似文献
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Jean-Louis Jamet 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》1994,56(4):376-387
The feeding activity of adult roach (Rutilus rutilus), perch (Perca fluviatilis) and ruffe (Gymnocephalus cernuus) was studied over a one year cycle to show trophic relations between fish and the prey communities in eutrophic Lake Aydat.Daily consumption rates were referred to the stock of the different age classes of fish. Seven food compartments (phytoplankton, macrophytes, Cladocera, Copepoda, macroinvertebrates, fish and sediment) were used by the fish. The main prey compartment ofR. rutilus were macroinvertebrates (39.7%), sediment (29.0%), macrophytes (15.4%) and phytoplankton (14.9%). Little zooplankton was consumed (2.4%).P. fluviatilis fed mainly on macroinvertebrates and fish fry (both 41.8%) and some zooplankton (15.0%). ForG. cernuus, macroinvertebrates dominated in the diet (97.4%). During spring, Bacillariophyceae and macroinvertebrates represented the principal preys. During summer, insect larvae, phytoplankton and macrophytes were the principal components of the diet. At the end of summer, macrofauna was scare and fish tended to move to the pelagic zone feeding on plankton. In autumn, the prey spectrum was large. During winter, sediment was the most important item consumed, together with some macroinvertebrates. The impact of this fish community through consumption is highest on macroinvertebrates (40.7%), flora (27.7%) and sediment (28.4%). The predation of these three fish on zooplankton was low (1% per day of the zooplankton biomass) and restricted to periods when the other items were scarce. Interspecific competition is not excluded for macroinvertebrates. 相似文献
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Christopher James Gippel 《水文研究》1995,9(1):83-97
Investigating the transport of suspended solids by water sampling usually leads to an underestimation of loads and an unrealistically high sampling frequency is required to properly characterize temporal trends. An alternative method is to use in situ optical turbidimeters to estimate the suspended solids concentration; however, the relationship between turbidity and suspended solids concentration is potentially confounded by variations in particle size, particle composition and water colour. Field measurements, and laboratory measurements using the type of natural material suspended in streamwater, were made to quantify the influences of these factors on nephelometric turbidity (Hach 2100A) and attenuance turbidity (Partech 7000 3RP MKII). The attenuance turbidity was approximately 2.5 times higher than nephelometric turbidity. The turbidity instruments were most sensitive to dispersions with a median diameter of 1.2-1.4γm. Particle size variation can cause the turbidity to vary by a factor of four for the same concentration of suspended solids. However, the numerous close correlations between turbidity and suspended solids concentration reported previously suggests that either the particle size variations are not usually great, or that particle size variations are often associated with variations in suspended solids concentration. For the same concentration and particle size, organic particles gave attenuance turbidity values two to three times higher than mineral particles. However, shortterm temporal variations from purely organic to purely mineral particle loads are rare in nature, so variations in the percentage of organic matter in the paniculate load will not confound turbidity to this extent. Coloured dissolved organic matter is unlikely to alter the turbidity reading by more than 10%. An adequate relationship between turbidity measured in the field and suspended solids concentration should be expected in most situations. Some variance can be tolerated because a continuous estimate of suspended solids concentration overcomes the problem of infrequent sampling, which is the greatest source of error in the estimation of stream sediment loads. 相似文献