The GEOMON network of Czech catchments provides long-term insights into altered forest biogeochemistry: From acid atmospheric deposition to climate change     

Filip Oulehle  Milan Fischer  Jakub Hruška  Tomáš Chuman  Pavel Krám  Tomáš Navrátil  Miroslav Tesař  Miroslav Trnka 《水文研究》2021,35(5):e14204

In 1994, a network of small catchments (GEOMON) was established in the Czech Republic to determine input–output element fluxes in semi-natural forest ecosystems recovering from anthropogenic acidification. The network consists from 16 catchments and the primary observations of elements fluxes were complemented by monitoring of biomass stock, element pools in soil and vegetation, and the main water balance components. Over last three decades, reductions of SO₂, NO_x and NH₃ emissions were followed by sulphur (S) and nitrogen (N) deposition reductions of 75% and 30%, respectively. Steeper declines of strong acid anion concentrations compared to cations (Ca, Mg, Na, K, NH₄) in precipitation resulted in precipitation pH increase from 4.5 to 5.2 in bulk precipitation and from 4.0 to 5.1 in spruce throughfall. Stream chemistry responded to changes in deposition: S leaching declined. However at majority of catchments soils acted as a net source of S to runoff, delaying recovery. Stream pH increased at acidic streams (pH < 6) and aluminium concentration decreased. Stream nitrate (NO₃) concentration declined by 60%, considerably more than N deposition. Stream NO₃ concentration was tightly positively related to stream total dissolved nitrogen to total phosphorus (P) ratio, suggesting the role of P availability on N retention. Trends in dissolved organic carbon fluxes responded to both acidification recovery and to runoff temporal variation. An exceptional drought occurred between 2014 and 2019. Over this recent period, streamflow decreased by ≈ 40% on average compared to 1990s, due to the increases of soil evaporation and vegetation transpiration by ≈ 30% and declines in precipitation by ≈ 15% on average across the elevational gradient. Sharp decreases of stream runoff at catchments <650 m a.s.l. corresponded to areas of recent forest decline caused by bark beetle infestation on drought stressed spruce forests. Understanding of the interactions among legacies of acidification and eutrophication, drought effects on the water cycle and forest disturbance dynamics is requisite for effective management of forested ecosystems under anthropogenic influence.  相似文献   

夏季短期调水对太湖贡湖湾湖区水质及藻类的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨倩倩  吴时强  戴江玉  吴修锋  薛万云  刘方 《湖泊科学》2018,30(1):34-43

贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,湖湾水体生态环境的变化是对调水工程净水效果的最好响应,因此本文针对贡湖湾一次夏季短期调水展开调查研究,分别取2013年7月24日(调水前)和2013年8月18日(短期调水后)两次监测水样的水体理化指标和浮游藻类群落数据进行了对比分析,并对浮游藻类群落与环境因子做了相关性分析.结果表明:受来水影响,短期调水后监测区水体的p H略有下降,溶解氧、浊度、硝态氮、总氮、总磷以及高锰酸盐指数等水体理化指标浓度均较调水前有所升高;其中受调水影响最为显著的区域为望虞河的入湖口区、湾心区.两次监测调水前后湖区水体优势藻种属未发生变化,仍以微囊藻为主,但蓝藻种属比例有所下降,绿藻和硅藻等种属比例则有所上升.望虞河入湖口区和贡湖湾湾心区的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数受调水的影响升高.同时,浮游藻类群落结构与受水水体理化参数的冗余分析结果表明,此次监测的短期调水后,太湖贡湖湾监测湖区水体p H、溶解氧、硝态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等环境因子与浮游藻类的群落分布呈显著相关,是影响受水水体中藻类群落的主要环境因子.  相似文献   

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析     

朱伟  谈永琴  王若辰  冯甘雨  陈怀民  刘毅璠  李明 《湖泊科学》2018,30(2):296-305

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后，在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点，自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据，明确太湖自2010年以来，水质整体良好，总氮浓度在波动中呈现下降的趋势，总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势，但在2015和2016年有所回升，回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区，洪水消退过程中，N大多以溶解态排泄出湖区，而P则由于大多数以颗粒态存在，逐渐沉积到湖泊中，随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体pH和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.  相似文献   

典型富营养化城市河流——浙江温瑞塘河的浮游植物群落类型与季节变化   总被引：2，自引：0，他引：2  

孙玉平  于恒国  周钦  刘婷  李亚运  马增岭 《湖泊科学》2018,30(2):375-384

为评估温瑞塘河水环境状况及水华风险,于2015年每月15日7:00-18:00对其下游滞流河段进行高频监测分析,考察了水体叶绿素a浓度、浮游植物群落类型和光合活性等的季节变化及日变化情况,并分析了其与温度、营养盐等环境因子的关系.结果表明:温瑞塘河表层水体中的叶绿素a浓度表现为春季(3-5月)夏季(6-8月)秋季(9-11月)冬季(12-2月),分别为39.98、37.62、21.59和10.74μg/L;4个季节的平均水温则是夏季秋季春季冬季,分别为30.91、25.34、20.72和13.80℃.全年总氮浓度为5.33±0.81~9.40±1.25 mg/L,总磷浓度为0.32±0.18~0.95±0.25mg/L,营养程度属于超富营养.温瑞塘河的浮游植物群落类型为硅藻-绿藻型,全年以绿藻和硅藻种群为主,蓝藻种群只在春末夏初出现,并且所占比例很小.绿藻种群在夏季占绝对优势,而硅藻种群在冬季占优势.绿藻种群的相对丰度与水温呈正相关,而硅藻种群的相对丰度与水温呈负相关.水体的叶绿素a浓度与水温呈正相关,而与总氮、总磷浓度没有相关性.叶绿素a在不同季节呈现出不同的日变化模式,而浮游植物的有效光合量子产率在四季均呈现类似的日变化模式:都是先降后升,与晴天时的日照强度变化趋势相反.绿藻的有效光合量子产率高于硅藻,且除春季外皆存在显著差异.以上结果表明温瑞塘河具备发生各类水华的营养条件,但是由于蓝藻在全年所占的比例都很低,因此发生蓝藻水华的可能性很小;同时由于日照变化会对表层水体中叶绿素a浓度及浮游植物生理活动产生影响,因此在对小型湖泊或者水流滞缓的河道进行浮游植物群落结构调查时还应考虑时间和天气因素.  相似文献   

基于OLCI数据的洱海叶绿素a浓度估算     

毕顺  李云梅  吕恒  朱利  牟蒙  雷少华  徐杰  温爽  丁潇蕾 《湖泊科学》2018,30(3):701-712

海陆颜色仪(OLCI)是搭载在Sentinel-3上的新型水色遥感传感器,其对于内陆清洁水体水质遥感监测的适用性有待验证.本研究以评价水体富营养化程度的重要参数叶绿素a(Chl.a)浓度为指标,以高原湖泊洱海为研究区,基于2017年4月19日共20个星地同步实验数据,建立了3种可应用于OLCI数据的Chl.a浓度遥感估算模型(波段比值模型、三波段模型以及FLH模型),并估算了当日洱海Chl.a浓度的空间分布.结果表明:(1)选用波段Oa8(665 nm)、Oa11(708.75 nm)和Oa12(753.75 nm)构建的三波段模型最适用于洱海水域的Chl.a浓度估算,其平均绝对误差百分比为12.37%,低于波段比值模型的16.04%和FLH模型的13.50%;(2)对OLCI使用的大气校正方法中,基于去瑞利散射的暗像元法对估算模型的适用性要优于6S、FLAASH以及QUAC方法;(3)洱海OLCI影像中近岸水体受邻近效应影响严重,近红外波段Oa12(753.75 nm)受陆地邻近效应影响的距离为1~2个像元,而Oa8(665 nm)、Oa10(681.25 nm)和Oa11(708.75 nm)波段为1个像元;(4)2017年4月19日全湖Chl.a浓度均值为12.15±5.72μg/L,洱海中部水域Chl.a浓度最低(9.00~12.00μg/L),北部水域浓度最高(12.00~22.76μg/L),南部水域浓度稍高(12.00~14.00μg/L),阳南溪与波罗江入湖口受降雨径流的影响出现"羽流现象",导致Chl.a浓度偏低,约为8.33μg/L.  相似文献   

基于多源卫星数据的小型水体蓝藻水华联合监测——以天津于桥水库为例   总被引：3，自引：0，他引：3  

房旭  段洪涛  曹志刚  沈明  葛小三 《湖泊科学》2018,30(4):967-978

近年来水体富营养化呈扩张趋势,蓝藻水华不仅在太湖等大型湖泊频发,水面面积较小的天津于桥水库等也形势严峻,亟需加强卫星遥感监测.但是,以往在太湖等业务化使用非常成功的MODIS等卫星数据(约500 m),由于空间分辨率较低,难以满足小型水体的监测要求;而Landsat-8等空间分辨率较高的卫星数据(30 m),通常重返周期较长,无法满足水华高频监测需求.本文以天津市于桥水库(面积约80 km2)为研究区,针对常用的卫星数据,从空间、时间、光谱范围和数据可获取性共4个方面,评价不同卫星数据蓝藻水华监测能力和算法,同时对不同卫星监测结果一致性进行评估.结果表明:(1)筛选出国产HJ-1A\B CCD、GF-1 WFV和美国Landsat-8 OLI这3种卫星波段合适,空间分辨率较高,适用于桥水库蓝藻水华监测,但考虑到其重返周期较长,建议多星联合观测;(2)各个卫星监测结果与卫星影像目视解译结果基本一致,均方根误差和相对误差均分别控制在0.78 km2和4.9%以内;(3)不同卫星监测结果一致性良好,一致性精度达到99.5%;(4)根据历史影像结果,发现于桥水库2016年水质开始呈富营养化,藻华现象在夏、秋两季最为严重.研究表明,针对小型水面水体蓝藻水华监测,利用较高分辨率数据联合监测,是一种有效的替代策略,今后可在更多小型水域推广.  相似文献   

修复对湖北洋澜湖富营养化与生态状况的影响:基于大型无脊椎底栖动物的评价   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴家乐  甘磊  刘素霞  钟萍  莫家勇  何小林  王备新  何虎  于谨磊  杜瑛珣  关保华  陈非洲  刘正文 《湖泊科学》2019,31(6):1547-1558

大型无脊椎底栖动物是水生态系统的重要组成部分,也是评价生态系统状态的重要指标.本文比较了洋澜湖修复示范工程实施水域(修复区)和未实施水域(未修复区)水质和大型无脊椎底栖动物群落差异,并对湖泊生态状态进行了评价.结果表明,治理后修复区总氮、总磷和叶绿素a浓度显著低于未修复区,修复区透明度显著高于未修复区.共发现底栖动物30种,隶属于3门4纲12科,其中修复区29种,未修复区19种.修复区与未修复区软体动物的平均密度分别为369.3和34.7 ind./m2,平均生物量(湿重)分别为102.9和37.2 g/m2.耐污值指数和多度量指数评价结果显示,修复区生态系统状态优于未修复区.结果表明,结合透明度改善、鱼类控制与沉水植物重建等手段为主的湖泊修复能改善水质和生态状态.  相似文献   

基于贝叶斯方法的贵州高原百花水库水体营养盐变化及评价(2014—2018年)     

袁振辉  李秋华  何应  马欣洋  韩孟书  孙荣国  张华俊 《湖泊科学》2019,31(6):1623-1636

为了确定百花水库营养盐变化特征,选取百花水库5个监测点2014年1月-2018年7月共28个月份的水质实测数据,分析溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮的年际变化特征.采用基于熵权法赋权的贝叶斯理论对5个监测点的水质综合状况进行评价,并结合水库的实际状况,从生态修复、工业污染源、沉积物中营养盐、水库季节性热分层及农业与生活污染源5个方面对其水质变化的影响因素进行分析.结果表明:2014-2018年水体环境波动较大;除总氮外,各污染指标浓度均有不同程度的下降;综合水质后验概率表明百花水库水质有逐渐变差的趋势;总氮和总磷治理应成为百花水库污染治理的主要方面;生态修复工程的开展和工业污染源的削减是百花水库水质转好的主要影响因素,农业与生活污染源的增加是百花水库水质转差的主要影响因素.  相似文献   

太湖不同生态型湖区枝角类组成和丰度长期变化的差异性     

程龙娟  姚书春  薛滨  李玲玲  刘金亮 《湖泊科学》2019,31(6):1670-1684

枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程.  相似文献   

太湖流域降雨和湖水酸根阴离子长期变化及其环境意义     

赵健  代丹  王瑞  郝晨林  何成达  于涛 《湖泊科学》2019,31(1):88-98

为揭示太湖流域降雨和湖水酸根阴离子长期变化特征及环境意义，通过历史数据收集和采样分析，对太湖流域降雨和湖水中的SO₄^2-、NO₃^-变化特征和来源进行了研究.结果表明：自1990s以来太湖流域降雨中SO₄^2-呈显著下降趋势，年平均下降率为0.28 mg/（L·a）；NO₃^-浓度却呈显著上升趋势，年平均增长率为0.05 mg/（L·a），降雨中氮污染呈现加重的趋势.与之相反，湖水中SO₄^2-呈显著上升趋势，年平均增长率为1.24 mg/（L·a）；NO₃^-浓度却呈显著下降趋势，年平均下降率为0.02 mg/（L·a）.30年以来，太湖水体SO₄^2-/NO₃^-比值不断升高，远高于降水SO₄^2-/NO₃^-比值.研究认为：流域SO₂排放引起的酸沉降是湖水SO₄^2-浓度增长的最重要原因，但氮氧化物排放并未引起湖水NO₃^-浓度升高，说明太湖流域对大气沉降的氮氧化物有滞留作用，而太湖水体是流域大气沉降硫酸盐的重要汇.综合治理太湖流域酸性物质排放对防止太湖水体酸化和治理富营养化都具有重要意义.  相似文献