湿地公园健康状态是开展湿地保护、修复与指导其规划设计的重要依据.近年来城市区域内湿地公园建设迅速但湿地生境整体衰退严重,如珠三角乃至华南地区湿地公园面临高度外部干扰与环境限制,亟需有效手段评估区域内湿地公园健康状态以实现可持续发展.以"稳定性-功能性-可持续性"为框架,构建了包含3准则11因素40指标的湿地公园健康评价指标体系,采用层次分析法计算指标权重,并通过遥感影像处理、实地调研、统计年鉴查阅以及问卷调查等方式获取指标数据,对生态修复后的广州海珠国家湿地公园二期进行综合健康评价与分析,以期指导其保护修复与可持续发展,为城市区域内湿地公园健康评估与优化提供参考.结果表明:(1)稳定性是影响湿地公园健康状态的主要准则,权重排序为稳定性(0.5094)＞功能性(0.3046)＞可持续性(0.1860);(2)海珠湿地二期综合健康指数为3.7735,呈健康状态;(3)影响二期健康状态的主要因素是生态功能与水体特征,其中,权重排序前5的主要指标为水质类别、净化能力、水文调节、水陆面积比、水体富营养化程度;(4)结合评价结果,从水体修复、植物管护、园区管理等方面提出优化建议.

研究以日本鳗鲡(Anguilla japonica)为研究对象,分夏秋两季,调查并讨论了放养密度对养殖鱼水质和营养品质变化的影响.夏季低密度组放养密度分别为1.51(1号塘)、1.50(2号塘)和1.49 kg/m2(3号塘),高密度组分别为2.17(4号塘)、2.14(5号塘)和2.13 kg/m2(6号塘).秋季低密度组放养密度分别为1.74(Ⅰ号塘)、1.72(Ⅱ号塘)和1.75 kg/m2(Ⅲ号塘),高密度组分别为2.36(Ⅳ号塘)、2.34(Ⅴ号塘)和2.36 kg/m2(Ⅵ号塘).两次分别从每个养殖塘采集5份水样,每个密度组养殖塘随机采集4尾日本鳗鲡.结果显示:两季高密度塘水体透明度和溶氧显著低于低密度塘(P<0.05),总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐、COD、叶绿素a指标显著高于低密度塘(P<0.05),硅藻门、绿藻门、蓝藻门密度均大于低密度塘一个数量级,且经统计分析,夏季高密度组的蓝藻门密度显著高于低密度组(P<0.05).此外,高密度塘水体菌群Shannon指数显著低于低密度塘,Simpson指数则相反(P<0.05).在门水平上,经统计分析,夏秋两季高密度组放线菌门均显著低于低密度组(P<0.05);而夏季高密度组变形菌门极显著高于低密度组(P<0.01);秋季拟杆菌门显著高于低密度组(P<0.05).在营养品质方面,日本鳗鲡肌肉的硬度、剪切力、咀嚼性、回复性参数及粗脂肪和粗蛋白含量均显著小于低密度塘(P<0.05);水分含量显著高于低密度塘(P<0.05).综上,高密度与低密度塘相比,水质指标、藻类组成、菌群多样性及鱼体质构、营养成分等指标中大部分参数呈现一致性负面影响,共同构成日本鳗鲡品质与养殖环境的敏感参数.此外,夏季日本鳗鲡放养密度为2.13-2.17 kg/m2水质呈现富营养化及轻度污染状态.

为探究滤食性鱼类对水体营养元素地球化学循环过程的影响开展了室内实验,研究了鲢(Hypoph-thalmichthys molitrix)对藻类的滤食效率,测定了滤食过程中鲢对磷的吸收和排泄,并分析了排泄对水体中氮、磷的影响.结果表明:(1)鲢通过滤食作用降低了藻类密度,且对不同藻类的滤食效率无显著差异;(2)在水体中,鲢滤食藻摄入磷并排泄溶解性磷(SRP),在食物充足时可维持水体总磷(TP)相对稳定,在食物不充足时,鲢消耗自身营养并持续排泄SRP,成为新磷源;(3)鲢摄入食物后以高氮磷比(N:P)向环境再供应无机营养,食物中大部分氮和少部分磷以无机营养形式排泄,使滤食组水环境N:P显著高于control组,其中滤食蓝藻组水环境N:P显著高于硅藻、绿藻组,提示鲢对藻的滤食促进水体营养向磷限制转换,尤其是滤食蓝藻可能加强这种趋势.总之,鲢不仅可通过摄食压力降低藻密度,同时能以高N:P排泄再分配营养影响藻生长,其对水体营养循环的作用值得关注.

溶解氧是衡量地表水环境质量的重要指标之一.近年来,溶解氧异常已经成为地表水水质异常的主要因素之一,并导致生物多样性减少、水环境质量下降、富营养化加重、温室效应加剧等系列生态环境问题.因此,解析溶解氧异常机理并提出针对性的策略修复对科学实施水污染治理和水生态系统修复具有重要意义.本文总结和阐述了氧的溶解度、复氧速率、水体耗氧对地表水体溶解氧浓度变化影响及其异常机理,总结了污染源控制、人工增氧、水生态系统重构等溶解氧异常的修复调控方法,提出地表水溶解氧预警和调控是未来的研究热点,应将研究重心放在制定时空差异化的地表水环境质量标准、搭建流域溶解氧实时空间立体监测体系、建立生态系统标准流程和技术规范3个方面.

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.

为了解武昌湖浮游植物功能群的季节演替特征及其影响因子,于2019年12月—2020年10月对武昌湖进行季度采样,应用浮游植物功能群方法分析了武昌湖浮游植物功能群组成、时空变化,运用典范对应分析(CCA)、方差分解分析等方法,分析了影响功能群演替的关键因子,并运用集合指数(Q指数)和综合营养状态指数(TLI)评价湖泊水质.结果表明:调查期间武昌湖共检出浮游植物9 门 343种,根据功能群分类法可分为25个功能群,其中优势功能群18组,分别为A、B、D、P、MP、T、TB、S1、SN、X3、Y、E、H1、J、L0、M、W1和W2;优势功能群的季节演替规律为P、E(冬)→W1、MP(春)→D、L0(夏)-D(秋);CCA分析结果显示,环境变量对浮游植物功能群分布起决定作用,其中水深、水温、电导率、透明度、氮营养盐(TN、NH4+-N、N03--N和N02--N)是主要影响因子;不同季度的Q指数为夏季(2.28)＜春季(2.30)＜秋季(2.67)＜冬季(3.02),表明湖泊水质处于中等-好范围;不同季度的TLI值为冬季(59.85)＜秋季(59.91)＜夏季(62.12)＜春季(65.74),表明湖泊水体处于轻度-中度富营养状态,2种评价结果均表明冬季水质略优于其他季度.功能群的应用可以揭示武昌湖浮游植物的演替特征,反映水环境状态,对湖泊水质评价和生态保护具有指导意义.

基于2013-2017 年岱海水质监测数据,分析岱海湖泊叶绿素 a 浓度时空分布特征,进而通过混合演化算法(HEA)建立湖泊叶绿素a浓度模拟和预测模型,结合生态阈值和敏感性分析,定量揭示和模拟预测湖泊叶绿素a浓度变化及其与环境因子之间的关系.研究表明:(1)岱海富营养化程度的季节变化呈显著性差异,表现为春季显著高于夏季和秋季,但空间变化不具有显著性差异.(2)基于混合演化算法模型的岱海湖泊叶绿素a浓度预测值与实际监测值之间拟合度高(R2 = 0.95).(3)混合演化算法的最佳规则集表明,当水体化学需氧量大于 172.049 mg·L-1,且水温在 13.97-20.36℃的范围内时,岱海湖泊叶绿素 a浓度随水温增高而降低,随 pH和水深的增高而增高;反之,叶绿素 a浓度与总氮和水深均是负相关关系.混合演化算法模型能够模拟和预测湖泊叶绿素 a浓度变化,识别和量化湖泊富营养化与环境因子的生态关系和阈值数据,可为干旱半干旱区内陆湖泊藻类水华的预测预警提供一定的理论依据和技术支撑.

为研究黄河流域藻类功能群分布及关键环境驱动因子,于2021年6-7月在黄河河南段设置16个采样位点,对黄河流域河南段浮游藻类群落组成、藻类功能群分布特征、不同空间环境因子特征及藻类-环境因子相关性进行分析,(1)共鉴定浮游藻类7门65属154种,在物种数上,绿藻门类(68种)＞硅藻门类(60种)＞蓝藻门类(11 种),以小环藻(Cyclotella sp.)、颗粒沟链藻极窄变种(Aulacoseira granulata var.angustissima)、束丝藻(Aphanizomenon sp.)、假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)为流域内主要优势种(优势度≥0.02);(2)黄河流域河南段浮游藻类共划分为23个功能群,分别是功能群B、C、D、E、F、G、H1、J、LM、Lo、M、MP、N、P、S1、T、W1、W2、X1、X2、X3、Xph和Y,所调查流域功能群空间分布差异较大,其中干流功能群种类最少,支流种类最多;从优势度来看,以适应富营养化、混动水体的功能群C、D、MP、P和J占优势;(3)RDA分析结果表明,优势功能群C与TN呈负相关;功能群MP与TP、NH+-N、WT、pH和CODMn呈负相关;功能群P与NH4+-N、WT和CODMn呈正相关;功能群D与TN呈正相关,功能群J与NTU呈正相关,与DO呈强负相关,其中CODMn是驱动藻类功能群分布的关键因子;(4)结合地表水环境评价、基于功能群的Q指数与Qr指数评价、生物多样性指数评价,此次调查流域水体呈重度氮污染,水库呈轻度磷污染,洛河流域相对其他支流水质偏差.

为探明内源营养负荷对沉水植物生长、形态和资源分配的影响,研究通过控制沉积物的营养浓度,探究4种常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii)的多种功能性状对沉积物营养浓度的响应.结果表明:(1)内源营养负荷的增加促进了4种沉水植物的生长,其中苦草的种群数量和总生物量均高于其他沉水植物.然而,当沉积物营养含量过高时(C:73.33 mg/g;N:4.94 mg/g;P:0.68 mg/g)4种沉水植物的种群数量均有所下降.(2)沉水植物形态特征对沉积物营养含量变化的响应趋势并不一致,所有物种株高均逐渐升高,根长则无显著变化规律;苦草和竹叶眼子菜的单株鲜重持续升高,黑藻和穗状狐尾藻的单株鲜重先升高后降低.(3)内源营养物质含量的变化使4种植物的资源分配发生了显著变化,随着沉积物营养含量上升4种沉水植物的地上生物量占比显著升高(根冠比显著下降),光合色素含量显著升高,但过高的营养含量对光合色素合成产生负效应.总之,本研究结果表明苦草对沉积物营养负荷变化的适应能力最强,因此在富营养化水体的生态修复中选择苦草作为先锋种能有效提高沉水植物的修复效率.

为了解广州海珠国家湿地公园河湖连通水系浮游植物功能群对不同水体连通性和异质性的响应,于2021年对石榴岗河-海珠湖连通水系浮游植物群落结构和环境特征进行季度调查.共鉴定浮游植物6门76属168种,以绿藻门、硅藻门、裸藻门和蓝藻门为主;海珠湖浮游植物的平均丰度(64.76×106 cells.L-1)显著高于石榴岗河(24.09×106 cells·L-1)(P＜0.05),石榴岗河Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于海珠湖(P＜0.05);依据浮游植物的生态功能,连通水系划分为28个浮游植物功能群,优势功能群主要是以平裂藻属(Merismopedia)为代表的Lo功能群、以栅藻属(Scenedesmus)为代表的J功能群和以沟链藻属(Aulacoseira)为代表的P功能群;冗余分析表明,水温、铵态氮和总磷是影响浮游植物优势功能群的主要环境因子;海珠湿地河湖连通水体已达到富营养化水平.