河流是一个连续而整体的系统,大型河流中的鱼类物种组成沿河流纵向随环境梯度的分异而变化.本研究采用从长江上游金沙江起点直门达至下游入海口的168种淡水鱼类分布数据,根据鱼类的体型、形状、食性和生活史策略划分功能群,利用层次聚类分析和排序分析方法研究了长江干流鱼类功能群分布格局及其对不同尺度的环境因子的适应性.结果显示,长江干流鱼类功能群的分布存在一级和二级的空间分异:一级分异以龙开口为分界点;而二级分异以石鼓、龙开口和白鹤滩坝下为分界点.自上游到下游,鱼类功能群的变化规律是:体型从小型过渡到中型和大型,形状从仅有纺锤形和圆柱形过渡到出现侧扁形,食性从杂食性过渡到更多样性的食性,生活史策略从机会策略过渡到周期策略和均衡策略.鱼类功能群的分布格局是适应不同尺度环境因子空间分异的结果:在大尺度的整条长江干流中,与气候特征相关的海拔和气温是主导影响因素;而随着研究的空间尺度缩小,与地形特征相关的河段坡降的影响显现,在中尺度的I-1段中作为主导.本研究对认识长江干流的鱼类空间分布规律以及环境适应性特征具有参考意义.

为便于目标鱼类能够在河流系统中顺利通过大坝等障碍物,已有大量的人力、物力投入到鱼道等过鱼设施的开发、建设以及修复中.如今,鱼道科学己逐步发展成为以工程学为中心,涵盖鱼类行为学、社会经济学和复杂建模(河流网络通道优先选择)等多学科交叉的一门学科.建设高效的鱼道等过鱼设施(延迟洄游时间短,洄游后负面影响小),需要适应性的管理和连续的创新.中国过鱼设施建设如火如荼,但是完善的过鱼设施全过程管理体系亟待建立.文章对1991年至2017年国外鱼道适应性管理体系相关文献(包括开发、建设和管理等方面)进行了综述.其中检索词为“鱼道(Fishway)”、“鱼类通道(Fish passage)”、“鱼(Fish)”和“大坝(Dam)”.研究表明,国外的过鱼设施逐步由经济种群保护向生物多样性保护发展、上行通道向下行通道发展、单一工程建设向流域整体发展、单一过鱼功能向生境补充发展、单纯工程建设向适应性管理发展.最后,文章讨论并展望了中国鱼道等过鱼设施的全过程适应性管理体系的发展前景.

拉萨河流域是西藏自治区的政治、经济和文化中心,拉萨河生态环境保护状况对维持流域生态安全至关重要.近年来,拉萨河流域内经济快速发展,工业废水和生活污水排放量增加,成为威胁河流水质的潜在因素.明确拉萨河河流水质现状,核定水域的水环境承载力,对于未来拉萨河河流管理和经济规划均具有重要意义.基于河流断面、流量、水位和水质现场监测,污染物排放、水文和水质历史资料收集等工作,利用MIKE11模型,对拉萨河城市段干流水动力和水质进行了模拟,依据国家标准和规范计算了拉萨市干流河段水环境容量.计算结果表明:(1)拉萨市干流河段化学需氧量COD容量较小,氨氮NH4-N具有较大容量:上游达孜断面按照地表水Ⅱ类水体要求的浓度标准限值输入时,拉萨市干流段COD容量约为3461 t/a、NH4+-N容量约为602 t/a;若上游达孜断面按照2017年5月1日-2017年5月30日连续30日测定月均值输入,则拉萨市干流河段COD容量约为797 t/a、NH4+-N容量约为1145 t/a.(2)对拉萨市干流河段水环境容量影响较大的因素主要有气候变化、水利水电工程运行调度、上游来水水质和河流自净能力:2014年以后拉萨河流域的暖干化趋势,很可能带来枯水期流量降低,从而改变水环境容量计算中的设计水文条件,使水环境容量降低;拉萨河沿岸灌区取水,旁多水利枢纽、直孔电站运行调度也是影响下游水环境容量的重要因素;流域内草甸、湿地生态系统有机质和养分在气候暖干化背景下加速矿化,可能是造成上游水体中COD浓度较高的重要原因.(3)为加强拉萨河流域水环境管理,应加强上游草甸和湿地水环境效应监测、完善城市污水处理厂及配套设施.

为了解蓼科植物对铀矿区铀及伴生金属的富集、耐受机制,选择若尔盖铀矿修复区的两种蓼科优势植物珠芽蓼(Polygonum viviparum)和尼泊尔酸模(Rumex nepalensis,研究它们对铀及伴生金属的累积特征及其在植物组织中的化学赋存形态.通过实地采样,分析珠芽蓼和尼泊尔酸模的重金属含量,并采用化学试剂连续提取重金属元素.结果显示,该区域受铀、镉、砷、锌、铜重金属污染;区域污染差异为Ⅰ(露天采矿点)＞ Ⅱ(人工修复区)＞Ⅲ(附属河流);单因子指数和综合指数表明露天采矿点和人工修复区污染严重.采样区域植物体内的锌、镉、铜、铅含量都超过植物重金属含量正常范围.尼泊尔酸模对铀的转移系数和生物富集系数分别可达为16.03和1.11,而珠芽蓼的富集系数和转移系数分别为14.85和3.83,珠芽蓼和尼泊尔酸模适用于铀污染土壤的生态修复.尼泊尔酸模中铀元素以去离子水提取态为主,该植物铀的高富集量可能与有机酸有关,其他重金属以醋酸盐和盐酸提取态为主;珠芽蓼中大部分的重金属以迁移性较低的盐酸提取态、醋酸提取态和氯化钠提取态存在.因此,珠芽蓼和尼泊尔酸模对该铀矿修复区铀多金属胁迫具有良好的耐受与吸附性能;重金属以不活跃的化学赋存形态存在可能是两种蓼科植物应对重金属胁迫的重要耐受机制.

梯级水坝改变了河流水文情势,对水气界面的温室气体排放产生影响.以2018年春夏两季的西宁湟水一级支流火烧沟为例,探讨水坝修建后,河流不同梯段温室气体排放通量的时空变化及其影响因素.采用漂浮静态箱-气相色谱法对筑坝区和未筑坝区水-气界面温室气体CH4、CO2、N2O进行观测研究,结合水文、水质、气象、植物、底泥等指标分析讨论.结果表明:(1)空间上:筑坝区温室气体的排放量明显高于未筑坝区;筑坝区以中上游河段排放的温室气体最多.(2)时间上:梯级水坝CH4和N2O的排放通量呈现夏季明显高于春季的趋势;而CO2存在明显的源汇变化,春季为CO2排放的"源",夏季为CO2排放的"汇".(3)各类环境因子对温室气体通量有不同程度的影响.Pearson相关分析结果显示:CH4通量与气温、水温、CODmn呈正相关关系,与气压、pH、ORP呈负相关关系;CO2通量与水体TOC和水体TN呈正相关关系;N2O通量与CODmn、pH呈正相关关系,与气压、风速呈负相关关系.逐步多元回归分析结果表示:以上各因子中,气压和水体TN分别是影响CH4和CO2的主要因素,而风速和CODmn是影响N2O通量的主要因素.

鸟类是地球生物多样性中的重要组成部分,在生态系统功能和服务中发挥着重要作用,是生态环境变化的重要指示物种.农业景观中的食虫鸟类提供了重要的虫害控制服务.当前,农业景观中鸟类多样性丧失加剧,为探讨鸟类多样性在各生境以及年际间的变化,以黄淮平原为研究区,在河流、湖泊、农田、村庄等生境中共设置20个样点.于2016-2019年连续4年在繁殖期采用样线法对鸟类进行多样性调查.调查结果显示:(1)共发现22922只个体,分属14目,38科,53属.从区系分布来看,各生境各年间均以广布种为主;从生态类群来看,鸣禽占绝对优势;从居留型来看,留鸟所占比例最高.(2)在食性组成上,从物种丰富度看,食虫鸟类有57种,约占总物种数的77％;从个体数来看,杂食性鸟类占比超52％.(3)物种丰富度、多样性和均匀度指数最高值均出现在湖泊或河流生境中.(4)鸟类群落相似性分析显示,各生境间鸟类群落均为中等相似程度;鸟类物种丰富度波动幅度在农田和村庄中呈逐年上升趋势.(5)物种多样性加性拆分分析显示,在生境尺度上,局地的α多样性是生物多样性的最重要组成,而从整个研究区来看,生境间的差异则更为重要.造成鸟类多样性时空差异的原因复杂多样,而生境异质性的增加和水域的存在对提高鸟类多样性是具有积极作用的.调查中超过77％的物种和40％的个体均为食虫鸟类,应当充分重视鸟类为区域农业景观提供的虫害控制服务.本研究可为区域鸟类多样性保护及鸟类提供的生态系统服务的提升管理提供理论基础和科学依据.

溪流鱼类多样性沿着河流纵向梯度的空间分布规律己得到大量报道,但这些研究大多聚焦基于物种组成的分类α多样性,而有关分类β多样性和功能多样性的纵向梯度分布规律及其对人类干扰的响应研究较少.本文以青弋江上游3条人为干扰程度不同的河源溪流为研究区域,比较研究了人为干扰对溪流鱼类功能α和β多样性及其纵向梯度分布格局的影响.结果显示,人类干扰改变了河源溪流鱼类功能多样性的纵向梯度格局——由线性变化变为二项式分布.此外,我们发现,人为干扰导致土著种被本地入侵种取代,且较强的土地利用和水污染排放可能增大环境的不连续性,而群落周转和嵌套变化往往取决于环境的变化.尽管功能β多样性由嵌套成分主导,但周转成分占比相对于人为干扰较小的溪流而言明显增加.人为干扰显著改变了受干扰溪流鱼类的物种组成和功能多样性,且功能多样性的纵向梯度格局在不同的多样性指标上存在差异.本研究强调,在评估人为干扰下多样性的变化时,需要从多方面考虑,包括空间尺度和多样性指标等.

通过野外实地调查,结合文献中松茸分布数据,采用生态位因子分析和最大熵模型对川西高原松茸的分布规律及适生区范围进行模拟和验证,分析气候因子与动态分布之间的关系,预测未来松茸适生区的变化.结果表明:模型训练集和验证集曲线下面积(AUC)值均＞0.90,模型预测结果极准确.影响松茸潜在分布的环境变量主要有最冷月最低温度、最冷季雨量、气温年温差等气候因子和土壤类型,累计贡献率达90.3％.松茸适宜分布区的生态位参数为:最冷月最低温度-18.5～-5.4℃、最冷季雨量15.7 mm以下、气温年温差39.5～45℃、土壤类型为半淋溶土(包括燥红土、褐土、灰褐土、黑土和灰色森林土).川西高原松茸的适生区分布在高原西南部、南部、中部、东部的海拔1900～3600 m地区.雅江、乡城、康定、九龙、稻城、理塘、巴塘、丹巴、马尔康、小金、金川、理县、茂县等县(市)的部分乡镇松茸适生指数较高,得荣、道孚、新龙、炉霍、白玉、泸定、壤塘、汶川、黑水、九寨沟等县(市)的部分乡镇有松茸中、低适生区存在.适生区破碎分散,依河流和山脉走向呈片状或枝状不连续分布,中适生区与高适生区相连,低适生区是高、中适生区的延伸.未来气候变化对川西高原松茸生长有利,气候适生区总体呈增加趋势,低海拔岷江流域受影响程度高于高海拔地区.

氧化亚氮(N2O)是一种潜在的、强大的温室气体,应该根据京都议定书规定开展监测和削减.河流、水库、鱼塘和沟渠等受人类影响的小流域水生生态系统是氮素生物地球化学循环的活跃区域,更是N2O重要的源和汇.然而,同一流域不同水体N2O的排放特征差异及其驱动因素尚不清楚.因此,选择川西平原西河流域作为研究区,于2016年6月到2017年5月连续监测不同水体水气界面的N2O排放强度,并结合聚类分析解析N2O排放特征的驱动因素.结果 显示,不同水体的N2O年排放通量差异显著,沟渠的N2O年排放通量最高((52.68±36.09) μg m-2 h-1),城市段河流和鱼塘次之((34.16±23.97) μg m-2 h-1和(29.03±31.41) μg m-2 h-1),乡镇段和农区段河流再次((8.32±28.60) μgm-2h-1和(8.52±9.43) μgm-2 h-1),水库最低((-16.45±29.76)μg m-2 h-1).除水库表现为N2O的汇,其他水体均表现为N2O的排放源.另外,不同水体N2O排放的季节特征差异显著,农区段河流和农业沟渠表现为夏天最高,冬春最低(P＜0.05),而其他水体均表现为冬春显著高于夏秋(P＜0.05).根据N2O排放季节特征及其驱动因素可将西河流域水体分为四类:第一类农业类水体的N2O排放季节特征受气象因素和农业活动的联合驱动;第二类城乡类河流和第三类鱼塘分别受控于人类活动和养殖活动,与降雨温度等气象指标关系较弱;第四类水库主要受控于气象因素.并且,第一类农业类水体已成为大气N2O排放的重要源,农业氮素管控是区域控制N2O排放的重点.

目的 研究漳卫新河硅藻的年度变化规律,为利用硅藻检验判断尸体入水时间、地点提供理论支撑,并建立硅藻数据库.方法 对漳卫新河德城区段4处采样点连续12个月采样,对样品硅藻种属和含量进行非度量型多维尺度(non-metric multi-dimensional scaling,NMDS)分析,以天衢路采样点为基准,与德城区段其他3处及之前研究中漳卫新河乐陵段和宁津段数据进行Sprensen相似系数分析.结果 硅藻种类数与硅藻含量呈正相关.不同月份硅藻的平均含量在1054～13041个/10 mL,种属构成为8～16个,优势种属存在差异.硅藻种属构成距离2 km以内相似系数均高于0.95652,不能进行有效区分.在流域跨市县时相似系数有明显差异,与乐陵段采样点相似系数为0.73684,与宁津段采样点相似系数为0.58824,可以进行有效区分.结论 漳卫新河硅藻种属和含量因月份不同具有差异性,硅藻种属构成在不同流域存在差异,可以为判断河流中尸体入水时间和地点提供参考依据.