KPAR:一个数值模糊的光学量

光合有效辐射(PAR)的漫衰减系数KPAR是水环境研究中经常使用的一个光学量.水体的漫衰减系数与波长紧密相关,随着水体深度的不断增加,PAR频谱收缩到具有更小衰减系数的波长处,对上层水体或者混合均匀的水体而言,此时的KPAR与水深关系极为密切.为了更为准确的描述PAR剖面,获取更可靠的光学衰减参数,强调了KPAR数值的模糊性,倡导正确表达KPAR的垂直变化.     

夏季东太湖光合有效辐射衰减特征及其对沉水植物恢复的指示

水下光照分布是影响水生态系统的重要因素,研究光合有效辐射衰减特征对于沉水植物恢复具有一定的指导意义.根据沉水植物生物量资料,将东太湖划分为沉水植物茂盛区、沉水植物稀疏区和无植物区3种区域.基于2019年夏季原位水下光场资料,探讨了东太湖光衰减特性和光照衰减因子的空间差异以及不同区域内的主导衰减因子,分析了东太湖的稳态阶段和富营养化水平,并阐述了真光层深度与透明度的关系,以期为东太湖沉水植物恢复和保护提供相关资料.结果表明:东太湖不同区域光衰减特性差异显著,光合有效辐射衰减系数(k d(PAR))在0.73~11.80 m^-1之间变化,真光层深度范围为0.39~6.31 m.不同区域的无机悬浮物和有机悬浮物浓度存在显著性差异,稀疏区叶绿素a浓度显著高于茂盛区,而与无植物区没有显著差异,有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数在3种区域无显著性差异.k d(PAR)与无机、有机悬浮物的线性拟合效果较好,而与叶绿素a、CDOM拟合较差.水体吸收和散射作用是茂盛区光衰减的主要原因,无植物区域主导衰减因子仅有无机悬浮物,稀疏区由叶绿素a和无机悬浮物共同主导,是生态修复需要重点关注的区域,有机悬浮物和CDOM对东太湖光照衰减没有太大影响.东太湖目前正处于从草型稳态向藻型稳态过渡的阶段,整个湖泊属于富营养水平,真光层深度大约为透明度的2.7倍.     

近十年青海湖水生态系统生产总值变化及其影响因素

受气候变化和人类活动影响,湖泊水生态系统及其服务功能发生改变,研究湖泊水生态系统生产总值动态变化及其影响因素,对于维护湖泊健康生命、实现湖泊功能永续利用具有重要意义。选择位于气候敏感区和生态脆弱区的青海湖作为研究对象,根据青海湖水生态系统特征及当前保护状况,筛选调节服务及文化服务2类8个评估指标,构建湖泊水生态系统生产总值指标体系,核算2010—2020年青海湖水生态系统生产总值,分析其变化趋势及主要影响因素。结果表明,2010—2020年青海湖水生态系统生产总值总体呈波动上升趋势,变化范围为6903.47亿～7848.55亿元;调节服务是青海湖水生态系统主要的服务类型,占比高达91%。近十年,气候调节和水质净化价值有所减少,其他服务功能价值均呈增加趋势。水源涵养价值增加最多,增长760.70亿元;气候调节价值下降最多,减少658.59亿元。偏最小二乘回归分析表明,水温、水位是影响青海湖水生态系统生产总值的主要因素。气候变化影响下,水温升高引起初级生产力增加及鱼类数量增长,同时近年来水体矿化度下降有利于水生生物生长,提高了固碳释氧和物种保育价值。水位与水面面积增加引起水源涵养、洪水调蓄...     

酸雨对水生态系统中一些生物的影响

本文综述酸雨对水生态系统中各营养级生物的影响。介绍酸雨引起水体酸化和水体的缓冲能力,阐述不同营养级水生生物和所处不同发育阶段对低pH的敏感性差异。还讨论了由于遗传和适应引起生物对低pH的耐受性差异。酸化水体生物群落的重要特征是,生物种类数减少,多样性降低,生物量减少和食物链遭破坏。酸性pH对水生生物的毒作用方式包括气体交换受阻、体盐调节紊乱、酸碱平衡失调,以及与金属的联合作用等.最后还对若干问题作了扼要讨论,并提出建议。     

酸雨对水生态系统中一些生物的影响

本文综述酸雨对水生态系统中各营养级生物的影响。介绍酸雨引起水体酸化和水体的缓冲能力,阐述不同营养级水生生物和所处不同发育阶段对低pH的敏感性差异。还讨论了由于遗传和适应引起生物对低pH的耐受性差异。酸化水体生物群落的重要特征是,生物种类数减少,多样性降低,生物量减少和食物链遭破坏。酸性pH对水生生物的毒作用方式包括气体交换受阻、体盐调节紊乱、酸碱平衡失调,以及与金属的联合作用等.最后还对若干问题作了扼要讨论,并提出建议。     

长江中下游浅水湖泊沉积物再悬浮对水下光场的影响研究--以龙感湖和太湖为例

基于2003年7月在龙感湖、太湖梅梁湾以及2004年7月在太湖站栈桥的连续不同风浪条件下水下光场原位观测资料,分析风浪作用引起的沉积物再悬浮对PAR衰减,吸收系数及真光层深度的影响.结果表明,在龙感湖,小风浪、中风浪和大风浪的PAR衰减系数分别是1.74,2.02,2.45 m-1,400～700 nm光谱衰减系数变化范围分别为0.98～2.97,1.34～3.95,1.82～5.40 m-1;在太湖梅梁湾,小风浪、中风浪和大风浪PAR衰减系数分别是2.63,3.72,4.37 m-1,从小风浪到、中风浪、大风浪衰减系数分别增加了41％,66％;太湖站栈桥边PAR波段积分CDOM吸收系数在中风浪和大风浪的值分别为0.26,0.28 m-1,浮游植物吸收系数从中风浪到大风浪反而由0.76降低到0.49m-1,沉积物再悬浮引起非藻类颗粒物的吸收则由0.94增加到1.73 m-1,增加了84％,总悬浮物颗粒物吸收由1.70增加到2.22 m-1,增加了30.6％.非藻类颗粒物吸收对总吸收系数贡献最大,中风浪、大风浪下贡献率分别达44.14％,65.05％.龙感湖,梅梁湾,栈桥边3站点从中风浪到大风浪,PAR真光层深度分别降低0.40,0.19,0.20 m.透明度、PAR衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度、风速、波高等均存在显著性线性相关,并且与悬浮物中无机颗粒物相关性最好,而与叶绿素a、脱镁叶绿素及溶解性有机碳相关性很低.由此可见,在龙感湖和太湖等长江中下游浅水湖泊,风浪扰动引起悬浮物浓度的增加尤其是无机颗粒物的增加是影响水下光场的主导因素.     

云南程海真光层深度的时空分布及其影响因子

程海位于云南省丽江市永胜县,是高原封闭型深水湖泊的典型代表.为了揭示程海真光层深度的时空分布及其影响因子,于2016年3月-2017年2月在程海布设9个点位开展逐月调查.结果显示：光合有效辐射漫射衰减系数、真光层深度的年均值分别为1.06±0.25 m^-1、4.64±1.27 m;空间变化方面,无论"北、中、南部"还是"西、中、东部",全年、逐月及雨旱季的真光层深度均无显著差异;时间变化方面,5月的真光层深度最高（6.49±1.03 m）、7月的最低（3.63±0.48 m）,且全年、雨季、旱季的各月份间差异显著;回归分析发现,浮游植物生物量是程海真光层深度的最主要影响因子,悬浮物浓度次之（主要在雨季）,有色可溶性有机物的影响甚微.为进一步识别程海真光层深度的间接影响因子,本文还分析了浮游植物生物量与生态因子的相关性.本研究可为程海的保护和治理积累数据并提供借鉴.     

基于Landsat 8 OLI影像反演的湖北大冶湖水体光学衰减特性

水体光学衰减特性直接影响湖泊的清澈程度和沉水植被的生存,利用遥感技术获取湖泊光学衰减分布特性能极大提高效率.基于2017-2019年的原位调查数据,利用Landsat 8 OLI影像开发了大冶湖水体光学衰减系数(Kd)的遥感反演模型,并分析大冶湖水体Kd的多年时空分布特性与驱动机制,以期为大冶湖流域的修复与管理提供参考...     

老碳对水生态系统食物网的贡献

传统理论认为,支撑水生态系统食物网的碳主要来自于系统内部的初级生产者,如藻类、大型水生植物等,或者来自陆源输入的新鲜且容易分解的有机质;而部分生物或非生物生产的有机碳,在冰川、冻土等环境中可停留数百年至数千年(定义为老碳),由于储存环境稳定、物理化学性质顽固,难以参与水生生态系统有机碳循环.近年来这一观念不断被挑战.研究表明老碳能够参与水生态系统食物网碳循环:可以被微生物分解利用;被浮游动物、无脊椎动物直接或者间接摄取、或沿着营养级传递至鱼类、水禽等高级消费者.这意味着除了内部初级生产,老碳是支撑水生态系统重要的碳源.本文概述了当前老碳与水生态系统食物网关系研究最新进展和所取得的研究成果,介绍放射性14C同位素技术在水生态学领域的应用,同时提出研究中存在的问题以及未来研究应关注的方向,以期促进我国水生态系统碳循环研究的进一步发展.     

生物共现网络原理及其在淡水生态系统评估中的应用

快速有效的生物监测指标对于评估、保护、管理和恢复淡水生态系统至关重要.传统评估方法主要利用指示生物或类群的出现率和多度信息,但是忽略了水体环境中“生物”与“生物”,以及“生物”与“环境”间相互作用的复杂关系,而这些相互作用对淡水生态系统的生物多样性、生态系统服务功能以及生态系统对环境变化的响应有着深刻影响.生物共现网络是群落水平物种互作的结构模型,通过物种在群落出现及丰度数据,描述了物种间潜在的相互作用、群落的基本结构,反映群落在生态系统的功能和结构特性.生物共现网络展示了淡水生态系统中所有生物体之间潜在的相互作用关系,其拓扑结构特性可与特定的生态系统状态相关联,能够揭示生态系统的组织规律及其功能,可作为早期的、灵敏的生物指标,是一种很有应用前景的评估淡水生态系统状态和稳定性的工具.     

抚仙湖秋、冬季光衰减特征及其与有色可溶性有机物的关系

为了研究抚仙湖紫外辐射(UVR)和光合有效辐射(PAR)衰减的时空特征及其与有色可溶性有机物(CDOM)、悬浮物(SS)、浮游植物(叶绿素a表征)等因子的关系,于2014年10月(秋季)、2015年1月(冬季)开展现场调查,结果显示:秋季不同波长(段)的漫射衰减系数Kd(305)、Kd(340)和Kd(PAR)分别为1.27±0.12、0.68±0.11和0.32±0.13 m-1,冬季分别为1.13±0.10、0.63±0.07和0.36±0.07 m-1;秋季CDOM的不同波长吸收系数ag(254)、ag(305)和ag(340)分别为4.09±0.26、1.18±0.09和0.57±0.05 m-1,冬季分别为2.95±0.24、0.61±0.11和0.11±0.07 m-1,秋季ag(254)、ag(305)和ag(340)显著高于冬季;秋季Kd(305)显著大于冬季,这与秋季(雨季)较高的CDOM丰度、浮游植物生物量(及SS浓度)有关.秋季ag(305)/Kd(305)、ag(340)/Kd(340)均显著高于冬季;秋季及秋冬季整体而言,ag(254)与Kd(305)、Kd(340)呈显著正相关,各多元逐步回归方程中均包含ag(254),说明CDOM吸收对UVR的衰减有重要贡献.空间差异方面,秋季北部的ag(254)、Kd(305)和Kd(340)显著高于南部,冬季南北部无明显差异,或与雨旱季北岸河流输入的CDOM和SS的情况有关.此外,浮游植物对UV-B衰减的影响和SS(与CDOM的交互作用)对UV-A衰减的影响更在于季节变化方面,而影响UVR、PAR衰减的各因子的相对贡献有待进一步量化.     

滆湖水体光学性质初步研究

基于2009年7月至2010年6月滆湖全湖15个采样点的水体光学参数及相关水质理化因子数据,分析滆湖水体周年光合有效辐射(PAR)衰减特性,以期为滆湖沉水植物生态修复提供相关水体光学资料.结果表明,滆湖水体PAR衰减系数(Kd)周年变化范围为1.32～17.42 m-1.秋季Kd相对最小,平均值为2.35 m-1,变化范围为1.32 ～3.70 m-1;夏季Kd相对最大,平均值为6.23 m-1,变化范围为3.68～17.42 m-1.春、秋、冬季,滆湖水体真光层平均深度均满足沉水植物的生长需求,而在夏季滆湖水体真光层平均深度仅为0.84m,小于全湖平均水深(1.20 m),因此夏季PAR是限制沉水植物恢复的因子之一.滆湖水体Kd与透明度(SD)在秋、冬季的关系为:Kd =2.089 +0.705/SD.叶绿素a浓度和悬浮物浓度是影响滆湖水体Kd的重要因子之一.     

Effect of sediment resuspension on underwater light field in shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River: A case study in Longgan Lake and Taihu Lake

Based on three continuous in situ underwater light field measurement under different wind waves conditions in Longgan Lake, Meiliang Bay of Taihu Lake in July 2003 and littoral zone near TLLER in July 2004, respectively, the effects of sediment resuspension caused by wind waves on PAR diffuse attenuation, absorption coefficients and euphotic depths are analyzed. In Longgan Lake, PAR diffuse attenuation coefficients during small, middle and large wind waves were 1.74, 2.02 and 2.45 m-1, respectively, and the corresponding PAR spectral diffuse attenuations ranged from 0.98 to 2.97, 1.34 to 3.95 and 1.80 to 5.40 m-1, respectively. In Meiliang Bay, PAR diffuse attenuation coefficients were 2.63, 3.72, 4.37 m-1 during small, middle and large wind waves. PAR diffuse attenuation coefficients increased by 41% and 66% from small to middle, large wind waves, respectively. Absorption coefficients integrated over the range of PAR of CDOM, phytoplankton were 0.26, 0.28 m-1; 0.76, 0.49 m-1, respectively during middle and large wind waves. Absorption coefficients integrated over the range of PAR of non-algal particulate matter and total suspended particulate matter increased from 0.94 to 1.73 m-1, and from 1.70 to 2.22 m-1, respectively during middle and large wind waves. Relative contributions of absorption coefficients of non-algal particulate matter to total absorption coefficient integrated over the range of PAR were 44.14%, 65.05%, respectively, during middle and large wind waves. PAR euphotic depths decreased by 0.40, 0.19, 0.20 m from middle to large wind waves in Longganhu Lake, Meliang Bay and littoral zone near TLLER. Significant correlations were found between transparency, PAR diffuse attenuation coefficients, euphotic depths and total suspended paniculate matter, wind velocity, wave height. Most significant correlations were found between transparency, PAR diffuse attenuation coefficients, euphotic depths and inorganic suspended paniculate matter but low correlations for chlorophyll a, dissolved organic carbon. Increase of total suspended paniculate matter, especially inorganic suspended paniculate matter caused by wind waves was the dominant factor affecting underwater light field in shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River based on observations at three stations.     

1960年以来太湖水生植被演变

太湖的富营养化污染日益严重,针对太湖水生植被的研究工作非常重要,然而全面的太湖水生植被调查已经有将近二十年未见报道.基于2014年夏季全湖水生植被调查结果,结合历史资料,比较分析1960年以来太湖水生植被演变情况.结果表明,1960年以来,共有23种水生植物从太湖消失,其中1981、1997和2014年分别消失7、4和12种.从分布区面积来看,1960年以来太湖水生植被总体呈北部湖区水生植被消失,东北部、东部及南部湖区水生植被分布区面积持续扩张的态势,1981年全湖水生植被分布区面积占8%,到2014年已经有33.82%的水面有水生植被分布.从生物量组成来看,太湖水生植被先升后降,从1960年的10×10⁴ t,持续上升到1988年的44.72×10⁴ t,1997年下降到36×10⁴ t,2014年进一步下降到29.09×10⁴ t.但挺水植被以外的水生植被,尤其是浮叶植被的生物量一直保持上升态势.总生物量的下降与东太湖挺水植被大面积消失有关,到2014年全湖挺水植被生物量比重仅占5.15%,东太湖沼泽化问题已不复存在.从群落组成变化情况来看,苦草（Vallisneria natans）群落分布区面积锐减,马来眼子菜（Potamogeton malaianus）和荇菜（Nymphoides peltatum）分布区持续扩张.目前太湖水生植被管理面临的主要问题是北部湖区水生植被恢复和东部湖区水生植被过量生长.     

武汉东湖受控生态系统中水生植被恢复结构优化及水质动态

于１９９３－１９９５４上对武汉东湖的布和网围受控生态系统中的植被恢复,结构优化及水质进行了初步研究。结果表明;在受控生态系统中,水生维管束植物生物量明显增加,控制养殖规模是恢复水生植被的前提,自然恢复的水生植被,结构较简单,通过选种优良植物,可优化植被结构,加速植被恢复进程;恢复水生植被时,应以沉水植物为主体。生长良好的水生维管束能使水中Ｎ,Ｐ浓度明显降低,浮游植物生物量减小;莲,芦苇,苦草,狐尾     

Attenuation of UVR and PAR in a clear and deep lake: Spatial distribution and affecting factors

Light attenuation is considered as a sentinel for environmental change in lakes and has a profound influence on aquatic ecosystems. However, the spatial distribution of ultraviolet radiation (UVR) and photosynthetically active radiation (PAR) attenuation, and the underlying mechanisms are still not fully understood. We carried out a field investigation with 60 sampling sites covering the entire Lake Qiandaohu from November 29 to December 1, 2013, during the weak stratification period to elucidate the spatial pattern and driving mechanisms. The diffuse attenuation coefficient of UVB (K_d(313)), UVA (K_d(340)) and PAR (K_d(PAR)) varied from 1.48 to 4.63 m⁻¹, 1.09 to 3.43 m⁻¹, and 0.26 to 0.94 m⁻¹, respectively. The corresponding ranges for the 1% attenuation depths were from 0.10 to 3.11 m, 1.34–4.21 m and 4.87–17.58 m, respectively. Total suspended matter (TSM) concentration was highly significantly correlated with K_d(313), K_d(340) and K_d(PAR) indicating that TSM was the main driver of UVR and PAR attenuation in Lake Qiandaohu in the late autumn and early winter. TSM concentration, K_d(313), K_d(340) and K_d(PAR) had obvious horizontal spatial heterogeneity presenting a decreasing trend from the estuary area to the center area in the lake. These results suggested that the spatial distribution of TSM from the inflow drived the spatial distribution of UVR and PAR attenuation. Significantly positive correlations were also observed between the chromophoric dissolved organic matter (CDOM) absorption coefficient and K_d(313). TSM and CDOM absorption spectra showed that in the UVR waveband (350–400 nm), the mean relative contribution rates of CDOM (a_g(λ)), non-algal particles (a_nap(λ)), phytoplankton (a_ph(λ)) and pure water (a_w(λ)) to the total absorption were 67.5 %, 24.0 %, 5.0 % and 3.5 %, respectively. In the PAR waveband, the mean relative contribution rates of a_g(λ), a_nap(λ), a_ph(λ) and a_w(λ) to the total absorption were 25.4 %, 18.6 %, 9.4 % and 46.6 %, respectively. Our findings could provide support for ecological environment protection in Lake Qiandaohu considering the importance of UVR and PAR attenuation in aquatic ecosystems.     

洪泽湖健康水生态系统构建方案探讨

洪泽湖生态系统健康状态为中等,并呈逐年退化的趋势,因此开展洪泽湖健康水生态系统构建方案的研究十分必要.本文分析了洪泽湖水生态系统健康状态、水体分区特征以及存在的主要问题,根据水文条件和水生态状况的差异,将洪泽湖划分为3种具有典型特征的湖区:过水通道(从淮河入湖口至入江水道)、湿地保护区和成子湖区.针对不同湖区在水质、水...