过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义     

张运林  秦伯强  朱广伟 《湖泊科学》2020,32(5):1348-1359

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.  相似文献   

流域尺度土地利用调蓄视角的雨洪管理探析     

苏伟忠  汝静静  杨桂山 《地理学报》2019,74(5):948-961

发达国家雨洪管理焦点历经管网设计、不透水面阈值控制、低影响开发及土地利用管理等过程,呈现“多尺度多视角衔接”趋势。本文聚焦太湖流域土地利用调蓄功能变化机制及管理应用,揭示了1985-2015年来建设占用耕地是调蓄功能降低的主要原因;发现基于小流域的调蓄功能变化与建设用地强度整体低关联,但局部高相关,高相关的地区位于大城市或某些乡镇周边的建设增长热区,而这些热区的建设用地与调蓄空间规模较大且接触机会更多,是开发之前调蓄空间保护、开发控制以及开发之后综合管理等3个土地利用调蓄目标因子协调不当的结果;最后提出流域尺度土地利用调蓄视角的雨洪管理“345”模式,即以3个目标因子和5类控制要素为基础,实施土地利用调蓄创建、防御、拓展与保护等4类差别化战略模式,从更大尺度认识老城区和新区的雨洪关联,拓展海绵城市建设的本土认知和视野。  相似文献   

1958—2017年太湖蒸发量年际变化趋势及主控因子     

荆思佳  肖薇  王晶苑  郑有飞  王伟  刘强  张圳  胡诚 《湖泊科学》2022,34(5):1697-1711

湖泊蒸发对气候变化非常敏感, 是水文循环响应气候变化的指示因子, 因此研究湖泊蒸发的控制因素, 对于理解区域水文循环有重要意义. 本文利用太湖中尺度涡度通量网避风港站观测数据校正JRA-55再分析资料, 驱动CLM4.0-LISSS模型, 并利用2012—2017年涡度相关通量数据和湖表面温度数据检验模型模拟蒸发结果, 验证了该模型在太湖的适用性; 估算了1958—2017年间太湖的湖面蒸发量, 并利用Manner-Kendall趋势检验分析了湖面蒸发的变化趋势, 寻找太湖实际蒸发的年际变化的主控因子. 结果如下: 校正后的JRA-55再分析资料模拟的太湖蒸发与观测值之间存在季节偏差, 但是季节偏差在年尺度上相互抵消, 再分析资料可用于年际尺度太湖蒸发变化的模拟; 1958—2017年间太湖蒸发量以1977年为界, 先下降(-3.6 mm/a), 后增加(2.3 mm/a); 多元逐步回归结果表明, 向下的短波辐射是太湖1958—2017年间太湖蒸发变化的主控因子, 向下的长波辐射、气温、比湿也对湖泊蒸发年际变化有一定影响, 但是风速对蒸发量的年际变化影响不大.  相似文献   

东太湖浮游植物与浮游动物群落的嵌套性及其互作网络的季节特征     

胡洋  张亚洲  姜星宇  邵克强  汤祥明  高光 《湖泊科学》2022,34(5):1620-1629

浮游生物主要由浮游植物和浮游动物组成,是湖泊生态系统的重要组分. 嵌套性结构及物种间的互作关系对群落的分布格局、功能乃至稳定性都具有重要意义,然而到目前为止,我们对此仍知之甚少. 为此,本研究以东太湖为研究区域,在2019—2020年期间进行了春、夏、秋、冬季的观测调查,根据浮游生物群落的组成和多样性特征,结合群落分布矩阵和二分网模型研究浮游生物的嵌套性格局及其互作关系,并探讨其驱动机制. 结果显示：(1)在时间上,春、秋、冬季水体的理化特征较为相似,但与夏季的水质差异显著. 在空间上,西南部区域的综合污染指数显著高于东北部;(2)环境异质性使得浮游植物呈现出明显的嵌套性分布,即秋、冬季群落是春、夏季群落的子集. 然而,浮游动物并未呈现该分布特征;(3)浮游生物的互作关系具有明显的季节特征：冬季的互作网络组成最简单,物种竞争最激烈,物种的特异性关系、物种脆弱性和一般性最小,说明浮游生物群落的稳定性在冬季最弱. 综上所述,水环境的时空差异性造成的生态位分离可能是造成浮游生物嵌套性及其互作网络季节性变化的主要机制.  相似文献   

太湖流域降雨与太湖水位关系分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

章杭惠  刘曙光  季同德 《水文》2021,41(1):85-89,41

太湖流域快速城镇化、水利工程建设等人类活动对流域水文过程产生了较大影响。基于1981~2018年太湖流域日降雨、太湖水位实测资料,分析了流域降雨与太湖水位涨幅关系,旨在揭示变化环境下该地区降雨与水位关系的变化特征及可能的驱动因素。研究表明,2000年以来太湖水位抬高趋势明显,但同等时段降雨量条件下对应的太湖水位涨幅有所下降,且降雨量越大,太湖水位涨幅减小的越明显;流域各时段降雨与太湖水位涨幅相关关系约0.9,流域10d雨强每增加50mm,太湖水位涨幅约16cm。该研究成果可为太湖水位的中长期预报,尤其是对入汛前、入梅前等关键时间节点的太湖水位调控、雨洪资源利用等流域管理工作提供参考。  相似文献   

太湖蓝藻水华形成的适宜气象指标     

杭鑫  罗晓春  谢小萍  李亚春 《气象科技》2019,47(1):171-178

根据2005—2017年卫星遥感反演的太湖蓝藻水华信息,利用区域气象观测数据分析各类气象因子对太湖蓝藻深水华形成的影响,结果表明:①在日平均气温为0～35℃区间内会出现蓝藻聚集现象,其中最适宜气温区间为15.1～35℃,该区间内累计出现蓝藻水华的面积占比达90%、出现大面积蓝藻水华占比达93%;②在卫星观测到蓝藻前6h,平均风速为0.2～4.8m/s区间内能观测到蓝藻水华,其中最适宜的平均风速区间为0.5～3.4m/s,该区间内蓝藻水华累计出现次数占比达94.7%,大面积蓝藻水华主要出现在平均风速2.0m/s的情况下,占比89%;③降水总体上呈负效应,但在观测到有大面积蓝藻水华的情况下,前24h有小雨(10mm)的情形与总降水次数之比达88%,说明小雨的适度扰动有利于形成大面积蓝藻水华;④日照充足有利于蓝藻生长,但并非蓝藻水华形成的必要条件。在此基础上建立的多元回归综合气象指数模型,拟合结果较好,通过了0.001的显著性检验。  相似文献   

太湖蓝藻水华的扩张与驱动因素   总被引：7，自引：6，他引：1  

张民  阳振  史小丽 《湖泊科学》2019,31(2):336-344

蓝藻水华表征指标及驱动因子的多样性增加了研究人员、湖泊管理部门对于蓝藻水华扩张驱动因素的困惑，本研究通过整合太湖蓝藻水华长尺度研究的成果，将蓝藻水华扩张区分为时间扩张、空间扩张和生物量扩张3个方面，分析各自的驱动因子，系统阐述了当下太湖蓝藻水华的扩张和驱动因素.太湖蓝藻水华的时间扩张呈现由夏季集中发生向春季和秋冬季节扩张的趋势，导致春季蓝藻水华发生的提前，以及年度峰值的推迟；空间扩张呈现由西北太湖向湖心和东部湖区、乃至全湖扩张的趋势；太湖蓝藻生物量自2003年以后一直呈现缓慢增加的趋势.蓝藻水华时间扩张的驱动因素相对独立，主要受气象因子的影响，风速和日照时间是主要驱动因子，风速降低和日照时间延长均有助于蓝藻水华时间的扩张；空间扩张和生物量扩张则受气象因子和富营养化的双重影响，其中影响水华空间扩张的因子较多，富营养化和气象因素的主次难以确定，一般偶发性大面积蓝藻水华受气象因子驱动，而频发性大面积蓝藻水华主要受营养盐空间分布影响；影响蓝藻生物量扩张的主要驱动因素为总磷，另外氮磷比、水下可利用光和风速的变化也在一定程度上驱动了太湖蓝藻生物量的扩张.目前表征蓝藻水华强度通常利用空间扩张或生物量扩张指标，但是均具有一定局限性，相互间也缺乏可比性，各指标用于长尺度趋势研究更为可靠，短尺度比较受方法缺陷影响较大，应进一步开发表征水华蓝藻总存量的指标以统一空间扩张和生物量扩张.  相似文献   

扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响     

芮政  杨桂军  刘玉  韩丽华  秦伯强  杨宏伟  钟春妮 《湖泊科学》2019,31(2):355-364

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响，在实验室可控条件下，模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示，间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm，实验第17天时为59.00 μm；而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm，实验第17天时减小至13.95 μm；不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定，实验初为35.38 μm，实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示，间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组，持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明，适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长，而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长，该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.  相似文献   

太湖藻型湖区沉积物中生物易降解物质组成及分布规律   总被引：2，自引：0，他引：2  

祁闯  方家琪  张利民  雷波  汤响成  王国祥 《湖泊科学》2019,31(4):941-949

为研究富营养化湖泊藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成及其垂向分布特征，选取太湖竺山湾湖滨带和开敞湖区采集沉积物柱状样，利用微电极技术测定沉积物-水界面理化指标的剖面特征，并对沉积物中含水率、烧失量、色素含量、总有机碳、总氮以及生物易降解物质（总蛋白、总糖和总脂）进行测定.结果表明：藻型湖区沉积物-水界面处溶解氧、pH和氧化还原电位在垂向剖面上呈现出随深度增加而下降的趋势，空间上存在明显的异质性，湖滨带沉积物-水界面溶解氧、pH和氧化还原电位显著低于开敞湖区，而沉积物-水界面H₂S浓度在垂向上则表现为随深度先降低而后升高的趋势.此外，藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成和分布同样存在明显的空间异质性.组成上以脂类（7.7 mg/g）为主，其次是糖类（4.5 mg/g），蛋白质（0.8 mg/g）含量最低；空间上，湖滨带沉积物中生物易降解有机质含量显著高于开敞湖区，表层15 cm以上沉积物含水率和烧失量较高，有机质含量丰富.  相似文献   

太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素含量垂向分布特征     

舒秀波  谢丽强  万翔  姚磊  薛庆举  李金娟 《湖泊科学》2019,31(4):976-987

为探究太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素（MC-LR、MC-RR、MC-YR）含量的垂向分布特征，于2018年5月采集梅梁湾6个点位表层水、上覆水、混合水、间隙水以及柱状沉积物样品，并采用超高效液相色谱-串联质谱法分析样品中微囊藻毒素的含量.分析结果表明：水体中（表层水、上覆水、混合水以及间隙水）MC-LR、MC-RR、MC-YR的浓度范围分别为11.80~1297.14、2.50~818.40、1.80~176.00 ng/L，表层水、上覆水以及混合水中MC-LR的浓度高于MC-RR和MC-YR，MC-RR和MC-YR之间差别较小，而间隙水中MCs三种异构体浓度大小顺序为：MC-LR > MC-RR > MC-YR；垂向分布上，间隙水中MCs异构体（MC-LR、MC-RR、MC-YR）浓度均远高于表层水、上覆水以及混合水，表层水MCs异构体浓度略高于上覆水，混合水MCs异构体浓度介于表层水和上覆水之间.对沉积物的研究发现，1~10 cm表层沉积物中MC-LR、MC-RR、MC-YR含量范围分别为0.60~26.95、0~0.90、0~8.10 ng/g，且1~10 cm层中MCs三种异构体平均含量大小顺序为：MC-LR > MC-YR > MC-RR，其中MC-LR、MC-RR、MC-YR的检出率分别为100%、70%、92%；垂向分布上，MC-RR含量较低且变化不大，而MC-YR和MC-LR含量均随沉积物深度的增加先升高后降低.相关性分析结果表明，表层水和混合水中MCs与总磷浓度呈显著正相关，而与总氮浓度无显著相关性；上覆水、间隙水以及沉积物中MCs与总氮、总磷浓度均呈显著正相关.  相似文献