国家自然科学基金(40730529) 作品数:44 被引量:1,327 H指数:21 相关作者: 秦伯强 朱广伟 宋玉芝 张运林 高光 更多>> 相关机构: 中国科学院 中国科学院研究生院 南京信息工程大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 中国科学院知识创新工程重要方向项目 国家科技重大专项 更多>> 相关领域: 环境科学与工程 天文地球 水利工程 生物学 更多>>
太湖蓝藻死亡腐烂产物对狐尾藻和水质的影响 被引量:21 2012年 为揭示富营养化造成淡水生态系统中沉水植物消亡的机制,就太湖蓝藻大规模死亡腐烂后的产物对水体水质以及沉水植物造成的影响进行了研究。以沉水植物穗花狐尾藻为研究对象,测定了水质参数(pH值,浊度(NTU),温度,溶解氧(DO),电导率(Ec),盐度,磷酸根(PO34-))以及狐尾藻Fv/Fm指标。将采自太湖梅梁湾的蓝藻水华,降解一个星期左右。随后在处理组中加入该蓝藻降解物,对照组中不加入。结果表明,加入蓝藻死亡腐解液后,水体的溶解氧、pH值均比对照组显著降低,浊度则显著升高。对照组中穗花狐尾藻生长良好,其Fv/Fm约为0.8,而经蓝藻腐烂液处理的实验组,穗花狐尾藻在2d之内便接近死亡状态,其Fv/Fm值降至0.3左右。以上结果表明蓝藻死亡腐烂后形成的腐解液确实能在很短时间内给沉水植被带来灭顶之灾。而在短时间内并不能形成大量附着生物,故本实验可排除其对水生植物的影响。证实了蓝藻死亡腐烂后的降解液极有可能是导致沉水植物消亡的主要原因。 刘丽贞 秦伯强 朱广伟 宋玉芝 王小冬 丁艳青关键词:穗花狐尾藻 水质 太湖秋季真光层深度空间分布及浮游植物初级生产力的估算 被引量:41 2008年 基于2004年10月对全湖67个采样点水下光合有效辐射(photosynthetically active radiation:PAR)和各光学活性物质浓度的测定,分析了真光层深度的空间分布及其影响因素.利用实测的叶绿素a浓度,真光层深度,PAR强度,由水温计算得到的最佳固碳速率以及由经纬度计算的日照周期等,在垂向归纳模型(vertically generalized production model:VGPM)的支持下估算了全湖秋季浮游植物初级生产力.真光层深度的变化范围为0.37-5.27m(均值为1.52±1.06m),高值出现在东太湖、胥口湾、东西山之间等水生植物分布茂盛的草型湖区,而在梅梁湾、湖心区以及西南面的开阔湖区真光层深度均较小.回归分析显示,真光层深度主要受制于非色素颗粒物浓度,浮游植物和溶解性有机物的贡献相对要小得多.叶绿素a浓度和VGPM模型估算的浮游植物初级生产力变化范围分别1.21-53.59μg/L、77.4-2484.9mg/(m2·d),其时空分布基本一致,高值出现在富营养化的藻型湖区梅梁湾,低值出现在胥口湾和西南开阔湖区.VGPM模型和经验模式对比结果显示两者值比较接近并存在显著相关(r2=0.79,p<0.0001),两类模型全湖的均值分别为694.5±492.0、719.8±315.4mg/(m2·d),但由于VGPM模型考虑到真光层深度、温度、PAR强度以及日照周期对初级生产力的影响,其变化范围明显大于经验模型,也更能反映初级生产力的空间变化. 张运林 冯胜 马荣华 刘明亮 秦伯强关键词:太湖 真光层深度 叶绿素A 浮游植物初级生产力 太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素 被引量:56 2011年 为揭示大型浅水湖泊水温分层特征及其影响因素,采用温度链,高频观测太湖水温分层的周年变化过程。结果表明:太湖水体水温的垂向温差绝大多数处在0~1℃,部分处于1~4℃,偶尔超过4℃;太湖水体水温垂向温差存在季度、月、日差异,相应的分层位置也不同;水温分层影响因素包含太阳辐射、气温、风速、水密度和比热、藻华堆积等。随着太阳辐射强度的增加,水温垂向温差先增加后减小,峰值出现在太阳辐射强度700 W/m2时。在夏秋季节风速低于4 m/s时,水温垂向温差随着风速增加而下降,而超过4 m/s时,则变化不大。气温的急剧变化容易使水体垂向产生较大温差。冬季低温期间由于水体密度和比热特性会产生逆温层。夏季藻华堆积可产生短期水温垂向较大温差。研究表明,作为一个水动力扰动频繁的大型浅水湖泊,仍然会存在短暂的水温分层,分层特征受气象条件控制。本研究成果对研究大型湖泊蓝藻水华的形成机制、湖泊生态模型构建和营养盐内源释放规律都有参考价值。 赵林林 朱广伟 陈元芳 李未 朱梦圆 姚昕 蔡琳琳关键词:浅水湖泊 水温分层 太阳辐射 风浪扰动 蓝藻水华 湖泊生态恢复的基本原理与实现 被引量:109 2007年 当前我国湖泊污染及富营养化问题非常严重。湖泊治理的一个有效途径就是恢复水生植物,通过草型湖泊生态系统的培植来达到控制富营养化和净化水质的目的。但是,迄今为止,只有在局部水域或滨岸地区获得成功,恢复的水生植物主要是挺水植物或漂浮植物。鲜有全湖性的水生植物恢复和生态修复成功的例子。原因是对湖泊生态系统退化及其修复的机理了解甚少。实际上,环境条件不同决定了生态系统类型的不同,只有通过环境条件的改变才能实现生态系统的转变。利用草型湖泊生态系统来净化水质,其实质是利用生态系统对环境条件的反馈机制。但是,这种反馈无法从根本上改变其环境条件,因此其作用是有限的,不宜过分夸大。以往许多湖泊生态修复的工作之所以鲜有成功的例子,原因就是过于注重水生植物种植本身,而忽视了水生植物生长所需的环境条件的分析和改善。实施以水生植物恢复为核心的生态修复需要一定的前提条件。就富营养化湖泊生态恢复而言,这些环境条件包括氮磷浓度不能太高,富含有机质的沉积物应该去除,风浪不能太大以免对水生植物造成机械损伤,水深不能太深以免影响水生植物光合作用,鱼类种群结构应以食肉性鱼为主等等。因此,在湖泊污染很重或者氮磷负荷很高的情况下,寻求以沉水植物为核心的湖泊生态恢复来改善水质是不切实际的。为此,提出湖泊治理应该遵循先控源截污、后生态恢复,即先改善基础环境,后实施生态恢复的战略路线。 秦伯强关键词:水生植物 环境改善 太湖真光层深度的计算及遥感反演 被引量:8 2009年 真光层是浮游植物进行光合作用的水层,真光层反演有利于初级生产力的进一步估算.利用2007-01-07和2006-08-01两期陆地卫星TM数据与同步水质参数数据,建立太湖水体非色素颗粒物浓度和叶绿素a浓度的反演模型,反演出太湖冬、夏两季的非色素颗粒物、叶绿素a浓度.然后根据在太湖建立的真光层深度与非色素颗粒物、叶绿素a浓度之间的关系模型,计算得到太湖冬、夏两季真光层深度空间分布.结果表明,就整个湖区而言,冬季真光层深度变化范围为0.27-2.28m,均值为0.56±0.22m,夏季真光层深度变化范围为0.21-2.03m,均值为0.98±0.24m.从空间上看,冬季时真光层深度的变化规律为:南太湖<西部沿岸<湖心区<胥口湾<贡湖湾<梅梁湾<东太湖<竺山湾;夏季时的变化规律为:西部沿岸<梅梁湾<东太湖<湖心区<贡湖湾<竺山湾<南太湖<胥口湾.从季节上看,夏季真光层深度显著大于冬季,但不同湖区真光层深度季节变化也存在一定差异,其中梅梁湾、贡湖湾、西部沿岸、湖心区、胥口湾、南太湖夏季真光层深度大于冬季,而竺山湾和东太湖夏冬变化则不是很明显. 李云亮 张运林 刘明亮关键词:太湖 真光层深度 叶绿素A 反演 天目湖溶解氧变化特征及对内源氮释放的影响 被引量:36 2010年 为弄清水库水体溶解氧(DO)含量的变化规律及其对水质的影响,于2006、2007年对天目湖水体DO和其他水质参数进行调查。结果表明,对于表层水体,在非夏季月份,温度增加会导致DO浓度和饱和度降低;而在夏季月份,由于浮游生物的活动,导致表层DO浓度较高,并可能出现过饱和的现象。对于中、底层水体,温度分层是影响DO浓度的关键因素。温跃层存在期间底层出现缺氧现象,温度分层消失时底层又出现复氧现象,致使在1a之中底层DO存在缺氧-复氧-缺氧交替循环的现象。水库DO浓度对内源氮的释放有明显的影响,尤其是大坝取水口附近,由于夏季底层水体缺氧,导致沉积物中氨氮向底层水体释放,并导致同期表层水体氨氮浓度也有所升高。对于疏浚前后水体氨氮的调查分析表明,底泥疏浚可以有效地减少夏季内源氮的释放,从而降低了DO浓度变化对氮释放的影响强度。 贺冉冉 罗潋葱 朱广伟 陈伟民 周世平 高荣平关键词:溶解氧(DO) 温度分层 氮释放 武汉东湖铜锈环棱螺的种群动态及次级生产力 被引量:10 2009年 1999年6月至2000年5月对武汉东湖铜锈环棱螺的种群生态学进行了周年研究.铜锈环棱螺年均密度和生物量分别为92.2ind./m2和142.83g/m2,密度和生物量的高峰分别出现在6月(157ind./m2)和11月(205.78g/m2);东湖铜锈环棱螺为一年一代,其一年中种群含有5个年龄组,其中1998年龄组占绝对优势.利用瞬时增长率法计算东湖铜锈环棱螺的周年生产量带壳湿重为91.56g/m2,去壳干重为5.32g/m2,P/B系数为0.64.同时研究了铜锈环棱螺的生产力动态变化,其生产量累积多数季节均有发生,且以1998年龄组占优. 龚志军 李艳玲 谢平关键词:铜锈环棱螺 用FISH技术检测太湖梅梁湾水体中细菌优势种群在冬夏两季的变化 被引量:6 2010年 采用FISH技术对2008年冬、夏两季太湖梅梁湾水体中细菌优势种群的丰度进行了对比分析。实验中,选取荧光素标记的特异寡核苷酸探针,与太湖梅梁湾水体中的四类细菌优势种群α-变形菌(α-proteobacteria),β-变形菌(β-proteobacteria),γ-变形菌(γ-proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)进行原位杂交。结果表明:①所测定的四类细菌优势种群占总细菌的比例在冬季均显著高于夏季(P<0.01);②水体中α-proteobacteria的丰度随TP浓度的增加而显著增加(R^2=0.860,P<0.01);③随着Chl.a浓度的增加,水体中细菌的丰度呈上升的趋势,尤其是其中的γ-proteobacteria,其增大趋势更加显著(R^2=0.857,P<0.01);④细菌种群的丰度受水体中PO_4^(3-)浓度的影响,尤其是对Bacteroidetes的影响更加显著(R^2=0.733,P<0.05)。 沈燕 高光 汤祥明 晁建颖关键词:太湖 荧光原位杂交 丰度 天目湖水质演变及富营养化状况研究 被引量:43 2009年 为了解长江中下游地区濒临城市的湖泊型水库富营养化情况并在此基础上提出治理对策,选择了具有代表性的旅游景区天目湖(沙河水库)为研究对象,在2006年对其水质情况进行了每月1次的周年调查,2007年5月~2007年12月又进行了隔月1次的水质调查.2006年调查结果表明,水体总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度分别为1.49 mg/L和0.06 mg/L,较2001~2002年分别增长了2.7倍和2.0倍;水体高锰酸盐指数的平均值为3.68 mg/L,比2001~2002年稍有增加;水体透明度(SD)的平均值为1.2 m,比2001~2002年下降了25 cm,2006年藻类生物量平均值为46.39 mg/L.天目湖已经由2001~2002年的中-中富营养化状态转变为2006年的中富营养化状态.根据2006年水质调查结果以及沉积物、渔业生产、浮游生物、底栖生物等综合调查结果提出并实施了天目湖的治理方案,即必须采取措施控制农业面源、入湖河流、旅游业等外源性污染以及降低水土流失造成的入湖悬浮物质含量以提高水体透明度,从湖泊外源、内源以及湖泊生态系统的物质循环三者之间的关系着手制定天目湖治理方案.2007年水体TN的平均浓度为1.25 mg/L;TP平均浓度为0.05 mg/L;藻类生物量平均值为22.56 mg/L.2007年的再次调查结果表明这些措施的实施对水体营养盐含量以及浮游生物量的降低已初见成效. 高永霞 朱广伟 贺冉冉 王芳关键词:富营养化 营养盐 水库 水质 不同方法估算太湖叶绿素a浓度对比研究 被引量:22 2009年 基于2006-01-07~2006-01-09和2006-07-29~2006-08-01太湖地面实测高光谱数据以及同步水质参数数据,对比分析了三波段模型、两波段模型、反射峰位置法、一阶微分法4种方法用于估算太湖叶绿素a浓度的精度,并讨论其应用于遥感影像中估算叶绿素a浓度的可行性.2次采样3类水色参数总悬浮物、叶绿素a浓度和有色可溶性有机物在440 nm处吸收系数的变化范围分别为12.24~285.20 mg.L-1、4.83~155.11μg.L-1和0.27~2.36 m-1.前述4种方法在反演太湖水体的叶绿素a浓度时都取得较高的精度;决定系数分别为:0.813、0.838、0.872、0.819,均方根误差分别为:13.04、12.12、13.41、12.13μg.L-1;相对误差分别为:35.5%、34.9%、24.6%、41.8%.反射峰位置法估算精度最高,但应用到叶绿素a浓度遥感影像估算比较困难.三波段模型和两波段模型的反演结果优于传统的一阶微分法,且在卫星遥感反演中具有良好的应用前景.根据模拟MERIS数据,分别得到最优三波段模型[R-1(665)-R-1(709)]×R(754)和两波段模型R(709)/R(681),其决定系数、均方根误差、相对误差分别为0.788、13.87μg.L-1、37.3%和0.815、12.96μg.L-1、34.8%,反映了MERIS数据能非常好地应用于太湖这类浑浊二类水体叶绿素a浓度的精确估算. 李云亮 张运林 李俊生 刘明亮关键词:太湖 叶绿素A 反演 遥感反射率