白洋淀浮游生物群落结构的季节变化及其与环境因子的关系

浮游生物是水生态系统的重要组成部分,由于其对水环境状况的敏感性常被用来作为水环境优劣的指示生物。为研究白洋淀浮游生物群落特征及其与环境因子的关系,于2018年春季(5月)、夏季(8月)和秋季(10月)分别对白洋淀淀区5个采样点的浮游生物及环境因子进行调查分析,并采用Pearson相关性分析法分析白洋淀浮游生物群落结构变化和主要环境因子的相互关系。结果表明:根据TP、NH_3-N、COD_(Mn)、TN等水质参数浓度值进行水体质量评价,白洋淀水体夏季为Ⅴ类水,春季和秋季为Ⅳ类水。白洋淀研究区域共检出浮游植物6门74种,浮游动物3门22种。白洋淀浮游生物的群落结构季节间变化显著,两类浮游生物夏季丰度均达到最大值。浮游植物春、夏季以蓝藻门和绿藻门占绝对优势,秋季则出现硅藻门、裸藻门、甲藻门和隐藻门等优势类群。浮游动物在各个季节均以轮虫为优势类群。根据浮游生物群落特征指数进行水质类别分析,白洋淀在不同季节大部分指数显示为中污染。浮游生物多样性指数反映的水质污染状况与理化因子水质评价结果与季节变化趋势相对一致。浮游植物多样性指数与TP、COD_(Mn)和DO的相关性较大,浮游动物多样性指数与COD_(Mn)、NH_3-N和TN相关性较大。     

小浪底水库下游浮游生物及细菌群落对水沙调控的响应规律

浮游动物、浮游植物和细菌群落广泛分布于河流生态系统,发挥着初级生产者、初级消费者和分解者的重要作用,对于环境条件的波动较为敏感。本文于2018—2019年黄河小浪底水库调水调沙前、中、后期对下游河流进行了调查采样,得出水环境因子、浮游生物与细菌群落的定量结果,以明确在不同调水调沙阶段下游河流水环境因子,浮游生物和细菌群落的演变规律及相互作用。通过结构方程模型(SEM)和基于距离的冗余分析(dbRDA)、分别明确了调水调沙影响下浮游生物以及细菌群落对水环境因子的响应规律。结果表明,调水调沙不同阶段下,浮游植物、浮游动物和细菌对于环境因子的响应方式具有较大的差异,溶解氧(在调水调沙前影响系数最大,为0.86)、温度(在调水调沙期间影响系数最大,为0.76),以及电导率(调水调沙后影响系数最大,为0.82)等环境因子对浮游生物的生物量影响最明显,而溶解氧(在调水调沙前)和叶绿素a(调水调沙期间至调水调沙后)对于细菌群落的影响最大。此外,调水调沙过程改变了浮游生物群落内部关系,削弱了浮游动物对浮游植物的捕食,同时也使得悬浮和沉积状态的细菌群落在样点之间的差异性增大。本研究明确了浮游生物及细菌群落在水沙调控不同阶段下对水环境因子的响应规律,对下游河流生态修复具有一定的理论意义。     

浅水湖泊底栖动物栖息地模拟

为研究白洋淀水生生物栖息地适宜度,分别于2016年春、夏、秋3季进行了实地考察和采样,结合野外观测和实验室测量得到环境和生物信息。基于14个采样点的数据,通过构建广义可加模型(GAMs)模拟和预测底栖动物的分布。使用Margalef指数作为响应变量,采用向前逐步回归筛选解释环境因子,通过评价剩余偏差来判断模型的表现。水深、水温、底泥氨氮、底泥有机质和沉水植物生物量被用于建立最终优化的广义可加模型。Margalef指数对环境因子的响应曲线表明该指数与水深和底泥氨氮浓度成线性负相关,与水温和底泥有机质浓度成线性正相关,而与沉水植物生物量是单峰关系。结果表明,预测值与实测值呈现显著的强相关性(Pearson R~2=0.847,P0.001),均方误差较小(MSE=0.013),模型性能表现良好。     

小浪底水库调水调沙对下游河道浮游生物的影响

浮游生物是河流主要生物类群之一,也是鱼类主要饵料,对水环境要素的变化具有较高的响应能力。基于2018年黄河小浪底水库调水调沙前后采样结果,研究黄河小浪底调水调沙对下游河流系统浮游生物群落的动态影响。在2018年调水调沙前和调水调沙期分别进行采样,在小浪底大坝以下的黄河干流河道设置10个采样断面,采集了浮游生物定量样品,同时测量了样点水质理化参数。结果表明:调水调沙过程对浮游生物具有明显影响,调水调沙开始后,浮游植物生物量下降而多样性增长,浮游动物生物量上升而多样性下降。调水调沙对浮游植物的影响最远达到艾山与泺口之间,总长540 km,黄河下游夏季浮游生物的生物多样性总体较低,优势度较高,表明生境趋于单一化。     

澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性

目前关于澜沧江浮游生物的研究多局限于浮游植物,缺乏从整个真核生物群落的角度进行探讨的研究。为填补相关方面的研究空白,于2020年10月在澜沧江近2 000 km的区域布设了36个样点进行样品采集,基于18S rRNA宏条形码技术探究了真核浮游生物群落的空间分布差异及其对环境因子的响应。测序共得到1 269个OTU,涵盖了45门284属,测序深度足够反映物种多样性。NMDS和ANOSIM分析显示澜沧江真核浮游生物群落依据地理空间分布可划分为3个分组：上游的自然河道段、中游的乌弄龙电站和功果桥电站之间区域、下游的功果桥电站以下区域。根据多样性及群落组成数据发现：属于自然河道段的上游群落组成最为均匀,金藻门和硅藻门广泛分布于该区域;属于水库段的中游和下游多样性类似且均低于上游,隐藻门广泛分布于该区域。影响澜沧江真核浮游生物群落结构变化的环境因子主要为水温和碱度。上、中、下游的环境驱动因子有所不同,电导率是影响上游真核浮游生物群落结构的关键环境因子,水温是影响中游的关键环境因子,而下游则主要受总磷的影响。     

同沙水库夏季浮游植物群落结构特征及影响因子分析

为评估同沙水库水生态状况，于2021年8月在同沙水库开展了浮游植物样品的采集和水质状况的调查。依据Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和浮游植物密度对水质和水体营养状态进行评价，采用Spearman相关性分析浮游植物与环境因子间的关系。结果表明：本次采样调查共鉴定出浮游植物6门48种，绿藻门种类数最多，占47.9%,蓝藻门次之(27.1%),优势种以蓝藻门微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、点形平裂藻(Merismopedia punctata)、微囊藻(Microcystis)为主，蓝藻门浮游植物密度、生物量均高于绿藻门。夏季同沙水库各采样点水质类型均为清洁—寡污染型，水体营养状态为富营养型，pH和NH⁺₄-N是影响同沙水库浮游植物群落结构的主要环境因子。     

北京市温榆河干流浮游生物的群落结构研究

对温榆河2017—2018年夏秋两季浮游生物群落结构进行采样研究,包括其种类组成、密度、生物量、优势种、多样性指数及均匀度指数等,旨在了解温榆河水体健康状态和有效生态治理,为最终改善水环境提供科学依据.结果显示,调查期间温榆河共发现浮游植物104种,其中绿藻门种数52种,蓝藻门20种,硅藻门19种,黄藻门5种,隐藻门3...     

水库型水源地浮游植物不同种类季节演替动态模拟研究

针对水库型水源地——金泽水库运行初期的水生态环境特点并结合浮游植物调查结果,基于Mike3软件的Ecolab模块二次开发,构建了可描述硅藻、蓝藻、绿藻3种不同藻类以及沉水植物、浮游动物、碎屑等在水体中相互作用过程的生态动力学模型,模型经验证与实测资料吻合较好。对不同种类浮游植物随季节的动态变化过程进行模拟,结果表明：金泽水库运行初期浮游植物不同种类季节演替表现为春季以硅藻、绿藻为主,8—9月蓝藻大量增殖,10月蓝藻生物量快速回落后以绿藻和硅藻为主的特点;浮游植物生物量在春季(4—5月)和秋季(8—9月)有两个峰值,且春季峰值高于秋季,冬季生物量最低,温度是影响金泽水库浮游植物群落生消演替的重要环境因子。浮游植物生物量的空间分布表明,不同库区的流速和光照条件差异对浮游植物群落的空间分布起到重要的作用,同时,库区沉水植物和浮游植物生长的竞争关系以及沉水植物的克藻效应有效抑制了浮游植物的增殖。     

涡河中下游浮游植物时空分布及成因

为探明涡河中下游水质状况,基于2016年12月至2017年9月涡河中下游4次监测的浮游植物和水质数据,利用物种优势度和多样性指数对浮游植物的时空分布特征进行定量分析。结果表明:涡河中下游的浮游植物主要表现出种类分布不均匀、不同河段差异性大等特点;涡河中下游共发现浮游植物7门89属种,以绿藻门和硅藻门为主;浮游植物的优势类群随季节变化较大,4次采样共发现16个优势物种,4个季节中绿藻门的优势种类均为最多;浮游植物Shannon-Wiener多样性指数水质评价等级显示涡河中下游整体污染程度呈转好趋势;冗余度分析表明环境因子对浮游植物时空分布总体变异的解释度为60.02%;温度、电导率和总磷是影响涡河中下游浮游植物时空分布的主要环境因子。     

尚湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

2016年对常熟市重要饮用水源地尚湖开展了4个季度的浮游植物监测与分析,结果表明:4个季节采样定量检测到尚湖浮游植物8门79属141种,其中绿藻(56种)、蓝藻(33种)和硅藻(32种)为物种数较多的门类,主要优势种属有水华束丝藻、肘状针杆藻、梅尼小环藻、颗粒直链藻、狭细颤藻、极细微曲壳藻等;全湖藻类密度与生物量大小按季节排序均为夏季冬季秋季春季;尚湖不同湖区浮游植物群落结构的关键影响因子存在差异,DO、TN和SD对于取水口所在的东南半湖浮游植物群落结构变化有关键的影响作用,在西北半湖,TP和NH_3-N对浮游植物群落结构变化具有更关键的影响。     

近30a来白洋淀土地利用变化规律及驱动力分析

分析土地利用变化规律对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。针对白洋淀的土地利用演变,为探究其变化趋势,以白洋淀湿地为例,采用30 a来8期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合遥感和地理信息系统方法,分析白洋淀湿地土地利用的时空变化特征和驱动力。结果表明:(1)1986—2018年,主导的土地利用类型是耕地和水域。耕地变化最为明显,减少了60.3%,水域变化次之,增加了24.1%。水生植物面积大致呈"增多—减少—增多"的趋势,居民地面积持续增加。(2)分析土地利用动态度得出,1986—2018年间水生植物和水域面积的单一动态度较大,综合动态度(L_C)从0.267%下降到0.117%,呈现缓慢下降趋势,说明白洋淀土地利用到后期的变化速度变慢,土地利用状态趋于稳定。(3)白洋淀土地利用类型变化的驱动因子为气候、人类活动和国家宏观政策。研究成果有利于区域进行土地利用决策,也可作为土地可持续利用和生态环境保护的科学依据。     

三峡水库蓄水对宜昌—城陵矶河段水温情势影响研究

为研究三峡水库对长江中游河道水温的影响,采用一维水温模型对宜昌至城陵矶河段1983—2013年水温进行模拟反演,分析了不同蓄水工况不同时间尺度下水温时空变化规律。结果表明:(1)三峡水库蓄水后,宜昌-城陵矶河段升温期(3—6月)降温、降温期(9—12月)升温效应明显,并伴随着水温滞迟和平坦化现象,且随蓄水位升高现象愈加显著,越靠近三峡大坝,河段水温较蓄水前变化越大。(2)坝下河段水温"滞温"、"滞冷"效应主要由三峡水库蓄水引起,水库调蓄作用下的水温变化沿程减缓。气象条件的影响对水库调蓄引起的水温变化恢复有限,三峡水库175 m蓄水期城陵矶断面仍存-2.14℃～3.40℃的水温变化。研究成果可为长江生态环境保护修复提供科学依据。     

白洋淀底栖动物群落影响因子研究

基于2016年春、夏、秋3季的调查采样,采用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)研究底栖动物群落结构和分布对水环境因子和底泥环境因子的响应,识别影响底栖动物群落分布的关键环境因子。CCA结果显示,水环境因子中透明度、叶绿素a、水深、水温、溶解氧、氨氮、硝氮和氧化还原电位是影响底栖动物分布的主要因子;底泥环境因子中底质中值粒径、沉水植物生物量和氨氮含量是影响底栖群落分布的主要因子。优势物种摇蚊科和颤蚓科对高污染物浓度环境适应性更好。水体中氮、磷对底栖动物影响显著,而底泥中氮、磷的影响较小,可以通过氮磷的吸附转移降低水体污染对底栖动物的胁迫。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

基于声发射和高斯混合模型的灰岩破裂特征识别研究

通过单轴压缩条件下灰岩破裂过程的声发射试验研究,利用高斯混合模型(GMM)对加载过程声发射信号波形特征进行深入分析,探索性识别灰岩破裂失稳过程的裂纹模式及其前兆特征。分析结果表明,灰岩在单轴加载过程中先后主要存在张拉和剪切两种破裂模式。其中,张拉破裂的声发射信号波形特征在AF-RA坐标空间呈现低A_F值、高R_A值分布;剪切破裂的声发射信号波形特征在AF-RA坐标空间呈现低R_A值、高A_F值,且随着应力的增加分布中心向A_F轴靠拢。GMM分析结果揭示了灰岩在整个应力加载过程中以张拉裂纹为主,在加载前中期几乎全为张拉裂纹,临近破坏阶段过渡到剪切破坏为主。剪切裂纹所占比例的最大值出现在(0.8～0.9)σ_c阶段,也是AF-RA坐标轴分布呈现最大A_F值时。研究结果可为预测早期灰岩破裂失稳提供参考,同时为深入研究识别岩石破裂失稳前兆信号特征提供了一种分析方法。     

贵州省德江隧道岩溶水文地质特征及涌水量预测

针对我国西南岩溶地区隧道工程施工遭遇地下涌水灾害，严重影响施工进度、威胁施工安全等问题，开展隧道涌水预测。以贵州德江隧道为研究对象，在岩溶水文地质调查的基础上，结合岩溶地貌类型、岩溶及岩溶水的发育特征，分析了隧道区内池坝地下河系统、闹水岩地下河系统与隧道的水力关系。同时，对德江隧道分区段进行了水文地质评价。分别采用大气降水入渗系数法和地下水疏干法，对隧道ZK7+200—ZK8+150段、ZK8+550—ZK9+100段、ZK9+650—ZK10+500段等岩溶涌水可能性极大段进行涌水量预测。结果显示，ZK7+200—ZK8+150段涌水量达3.79×104m3/d，ZK8+550—ZK9+100段涌水量为0.43×104m3/d，而ZK9+650—ZK10+500段涌水量高达18.25×104m3/d。结果表明，ZK9+650～ZK10+500为涌水高风险地段，需给予重视。本研究可为施工设计与水害防治提供科学依据。     

Temporal patterns in phytoplankton,zooplankton and fish composition,abundance and biomass in Shirati Bay,Lake Victoria,Tanzania

Shirati Bay is among the important breeding and nursery sites for major fish species in Lake Victoria. Weekly samplings were conducted to assess the temporal patterns in phytoplankton, zooplankton and fish composition, abundance and biomass in relation to prevailing water quality parameters. The study also determined the influences of plankton dynamics and water quality on the fish catch composition and biomass. It was hypothesized that temporal patterns in the composition, abundance and biomass in the plankton in the bay are controlled by water quality parameters that, in turn, affect the composition and biomass of fish catches. The phytoplankton comprised mainly cyanophytes and bacillariophytes, while the zooplankton were dominated by copepods. The heavy rain season exhibited a significantly higher plankton abundance and biomass than the dry season. The plankton abundances in both seasons exhibited significant positive correlations with water temperature and transparency. The phytoplankton community was controlled by calanoid and cyclopoid species. At higher trophic levels, Lates niloticus juveniles, Oreochromis niloticus juveniles and haplochromines controlled Cladocera and Cyclopoid copepods, while Tilapia rendalli juveniles controlled the Rotifera. This study revealed that Cyanophyta and Bacillariophyta are the dominant phytoplankton, whereas cyclopoids dominate the zooplankton species in the bay. These dominant plankton groups are partly controlled by rainfall, water temperature and transparency. Fish biomass, zooplankton and phytoplankton exhibit a typical predator–prey inverse relationship. Thus, evaluation of the plankton composition, abundance and biomass should be mandatory during fisheries stock assessments to effectively manage the fishery resources in the bay.     

A Decade of Predatory Control of Zooplankton Species Composition of Lake Michigan

From 1983 to 1992, 71 species representing 38 genera from the Calanoida, Cladocera, Cyclopoida, Mysidacea, Rotifera, Mollusca and Harpacticoida comprised the offshore zooplankton community of Lake Michigan. Our data demonstrate that the composition and abundance of the calanoid community after 1983 is not unlike that of 1960s and that species diversity of the calanoid community is more diverse than the cladoceran community in the 1990s as compared to the early 1980s. Even though the relative biomass of the cladocerans has remained similar over the 1983–1993 period, the species diversity and evenness of the Cladocera community in the early 1990s is unlike anything that has been previously reported for Lake Michigan. Cladocera dominance is centered in one species, Daphnia galeata mendotae, and only three species of Cladocera were observed in the pelagic region of the lake in 1991 and 1992. Nutrient levels, phytoplankton biomass, and the abundance of planktivorous alewife and bloater chub and Bythotrephes are examined as possible causes of these changes in zooplankton species composition. The increase in Rotifera biomass, but not Crustacea, was correlated with an increase in relative biomass of unicelluar algae. Food web models suggest Bythotrephes will cause Lake Michigan's plankton to return to a community similar to that of the 1970s; that is Diaptomus dominated. Such a change has occurred. However, correlational analysis suggest that alewife and bloater chubs (especially juveniles) are affecting size and biomass of larger species of zooplankton as well as Bythotrephes.