氮沉降是水库水体外源氮输入的重要途径,对水生态系统有直接影响.通过采集丹江口水库淅川库区162个大气氮干沉降样品,分析了库区氮干沉降通量特征、典型农业期对氮沉降的贡献以及潜在的生态影响.结果表明:库区氮干沉降通量为22.60 kg N-hm-2·a-1,有机氮沉降量占总氮沉降通量的50.8％,以有机氮沉降为主;库区东北与西南区域氮干沉降通量较高,而北部和东南区域较低;春、秋季库区总氮、有机氮和尿素沉降通量高于夏、冬季,铵态氮沉降通量在夏季最高,硝态氮沉降通量在冬季最高,与氮素的来源、农业生产活动以及气象因素有关;典型农业期氮干沉降量月均值是非典型农业期的1.75倍,农业活动对总沉降量的贡献不容忽视;淅川库区大气氮干沉降通量是我国湖泊营养盐总氮沉降临界负荷的2.26倍,有潜在的水体富营养化风险,需重点关注典型农业活动期对水生态系统的影响.

水利工程建设影响了河流生态系统健康.为探究梯级水库、跨流域调水等水利工程建设对长江流域河流生态系统健康的影响,以汉江中下游为例,采用频次分析法和相关性分析法对评价指标进行筛选,用最小二乘法和熵系数法相结合的综合权重模型确定各评价指标权重,从整体性、稳定性及可持续性3个方面构建了河流生态系统健康评价指标体系,并利用赋分法进行河流健康评价.结果 表明,汉江中下游河流健康评价指标体系包含流量过程变异程度、输沙量变化、河流连通性、富营养化状况、鱼类物种数等11个指标.评价结果显示汉江中下游河流生态健康状况表现出较强的空间异质性,且健康状况逐年降低.靠近丹江口水库的区域较好,越往下游越差.

为了解丹江口水库鱼类群落现状及历史变化,作者于2018-2019年采用多网目复合刺网采样和渔民渔获物调查的方式对丹江口水库进行了鱼类群落调查.本次调查共采集鱼类33种,隶属5目11科29属,以鲤科鱼类为主,占总数的63.6％.基于多网目复合刺网采样的鱼类群落多样性指数和单位努力捕捞量(catch per unit effort,CPUE,g·day-1·m-2)在各采样点间具有一定的差异.目前丹江口水库以定居性、喜静缓流、杂食性和肉食性鱼类为主.与20世纪50年代和80年代的历史资料相比,丹江口水库鱼类物种丰富度先升高后下降;而生态类型则呈现杂食性鱼类、喜流水性鱼类和洄游性鱼类比例持续下降的趋势.2018-2019年丹江口水库鱼类组成与20世纪80年代的相似性指数为0.35(中等不相似),与20世纪50年代的相似性指数为0.29(中等不相似).调查结果表明半个世纪以来丹江口水库鱼类群落结构发生了较大变化,目前趋于小型化和简单化.这些变化可能是由大坝建设、渔业放养、不合理捕捞、外来鱼类引入等人类活动所致.

为探讨丹江口水库底栖动物群落状态和空间分布及其与环境因子之间的关系,于2013年秋季(11月)对丹江口水库底栖动物进行了详细调查,共检出底栖动物35种,常见种为霍甫水丝蚓和苏氏尾鳃蚓,优势种为霍甫水丝蚓和正颤蚓.调查结果表明,丹江口水库底栖动物群落结构存在空间差异,现存量处于较高水平,未见明显衰退现象.就底栖动物群落状态(IICS)而言,汉江库区要好于丹江库区,库峡要稍好于库区和库湾.为揭示主要物种的环境偏好以及对底栖动物分布具有重要影响的环境因子,采用协惯量分析(Co-inertia Analysis,CIA)和典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA).CCA的分析结果表明,水温、浊度、电导率、溶解氧、叶绿素a、锑、总氮、钼、高锰酸盐指数和硼对物种分布具有重要的影响.偏最小二乘法(Partial Least Square,PLS)的分析结果表明,pH、电导率、总氮、硼、钼、锑、钡和钒能很好地预测IICS分值,是底栖动物群落发展的制约因素.结合CCA和PLS分析结果来看,对底栖动物具有重要影响的环境因子主要为电导率、总氮、硼、钼和锑.

大气氮沉降是除河流输入外水库水体重要的外源氮输入途径.以丹江口水库淅川库区为研究区,于2018年11月至2019年10月在库区周边设置了6个采样点,采集并分析了库区大气氮湿沉降样品,探讨氮湿沉降的时空分布特征以及对水库水体外源氮输入的贡献.研究结果表明,研究区大气氮湿沉降量为24.21 kg hm-2 a-1,其中氨氮占比(47.45％)为最大,有机氮占比(36.34％)次之,硝氮占比(16.21％)最小.硝氮湿沉降量在空间上表现出显著差异性.氨氮、有机氮湿沉降量的季节差异显著,氨氮是以夏季最高,秋季次之,冬季最低,而有机氮是以秋季最高,夏季次之,冬季最低.氨氮、硝氮、有机氮湿沉降量之间存在显著相关性,氨氮、有机氮湿沉降量与降水量之间存在显著相关性.总氮、氨氮湿沉降量分别为1321.98 t/a和627.34 t/a,分别占河流总氮、氨氮入库量的10.82％、34.85％.研究结果可为探索有针对性的库区水体氮污染控制途径提供重要理论基础.

受城市化与人类活动等因素影响而退化的水滨带植被的恢复与重建是近年来生态环境的热点问题.植物群落的种间关系直接影响植被的演替与恢复.以南水北调中线一期工程通水前的丹江口水库原有水滨带植被为研究对象,对年均多于9个月(海拔142 m以下)、6-9个月(海拔142-147 m)、3-6个月(海拔147-151 m)和少于3个月(海拔151-157m)的4种不同强度水淹干扰的水滨带植物群落的稳定性和种间关系进行分析,探讨不同水淹干扰强度对水库水滨带植物群落稳定性及种间关系的影响.采用M.Godron稳定性测定法对植物群落稳定性进行分析,通过方差比率(VR)、x2检验、联结系数(AC)以及Spearman秩相关检验对不同水淹干扰强度下的植物群落优势种进行种间关联分析.结果 表明:(1)水库水滨带植物群落稳定性从高到低依次为水淹时长3-6个月、水淹时长6-9个月、水淹时长少于3个月和水淹时长多于9个月.中度水淹干扰下的植物群落稳定性要好于重度和轻度水淹干扰的植物群落;(2)不同水淹干扰强度下水滨带植物群落总体性关联表现为显著正相关.随着水淹时间增加,群落中正联结种对占总对数的比例呈下降趋势,负联结种对比例呈增加趋势,正负联结比值降低,群落内种间联结强度逐渐降低,说明水淹干扰强度增加会导致水滨带植物群落种群间相互依存关系减弱或竞争关系加剧.在此基础上,探讨不同水淹干扰强度下物种的空间分布和生态习性,并提出针对不同水淹干扰强度的水滨带植被恢复的物种选择建议.

以南水北调中线工程水源地南阳市为研究区,结合统计数据与遥感数据,基于GIS平台和压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型,选取了16个关键指标,从生态压力、生态状态和生态响应3个方面构建了生态安全评价体系.对2000年、2010年和2015年南阳市-丹江口水库汇水区-水渠缓冲区3个维度的生态安全水平进行评价,并对其时空演变特征进行分析.结果 表明:(1)2000年、2010年和2015年,南阳市生态安全指数(Ecological Security Index,ESI)均值分别为48.88、49.76、50.60,丹江口水库汇水区ESI均值分别为51.52、52.80、53.70,干渠周边ESI均值分别为47.98、49.57、51.02,均呈现缓慢增加的趋势,总体上南阳市生态安全水平有所改善.(2)从空间来看,南阳市生态安全水平总体上呈现出西北高、东南低的空间分布特征.2000-2015年,南阳市西部地区整体呈现增加趋势,而东部地区整体呈减小趋势.(3)南阳市各行政单元生态安全水平具有明显的区域差异.2000-2015年,ESI均值最大的是淅川县,最小的是新野县,处于一般安全的区县共6个,较低安全水平的县区共6个.淅川县、内乡县、邓州市和市辖区生态安全水平有所提高,社旗县生态安全水平明显下降.(4)南阳市生态安全水平与生态状态指标的相关性整体较高,与生态响应指标的相关性较低.研究结果可为南水北调水源区其他城市的生态安全建设和规划提供参考.

南水北调中线工程的水源地是位于河南、湖北交界处的丹江口水库,这一区域是南北方人类迁徙和文化交流的重要生态廊道.为配合南水北调工程建设,从上世纪90年代开始,文物部门组织对丹江口水库淹没区进行了系统考古调查,仅在河南淅川境内就发现了30多处旧石器时代中晚期遗址和化石地点.2009年以来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与中国科学院大学等单位对其中20余处遗址和地点进行了抢救性发掘,发掘面积超1万平方米,发现石制品2万多件.本文重点介绍了丹江口水库(河南)淹没区旧石器时代遗址的发现和主要研究成果:1)该区域广域的、持续性的人类活动表明本地区是早期人类活动的密集区;2)出土石器特征同时具备南方砾石石器工业和北方石片石器工业的特点,有明显的南北方石器加工技术相互融合的现象;3)石器残留物分析,为了解遗址附近环境和先民植物利用提供了线索;4)遗址年代从距今约50万年到1万年左右,大致相当于旧石器时代早期晚段至旧石器时代晚期,是旧石器考古的关键时期;5)个别遗址发现的陶器残片、烧土类遗存以及燧石石叶等文化因素,为解决中国石叶技术源流和新、旧石器过渡提供了重要资料.

采用稀释分离法和小液滴分离法,从丹江口水库水样中分离了一株硅藻.通过形态学观察和18S rDNA、SSU rDNA、rbcL的序列分析,将其鉴定为谷皮菱形藻.以NaNO3、NH4Cl和尿素为氮源,研究了不同氮素对其生长特性的影响.结果表明,谷皮菱形藻在铵态氮、硝态氮和有机氮中均可正常生长,但生长特性对不同氮素形态的响应有所不同.在NaNO3和尿素的培养条件下,谷皮菱形藻的生长速率随氮素浓度的增加而相应增加,而在NH4Cl培养基中,生长速率随氮素浓度的增加表现出先增加后降低的趋势.在NH4Cl 350μmol·L-1时达到最高,最大比生长速率和细胞密度分别为0.2920 d-1和189×104个·mL-1,表明高浓度铵态氮对其生长有抑制作用.本研究可为谷皮菱形藻的分子鉴定提供依据,也可为保护丹江口水库的水质安全提供基础资料.