河流梯級(jí)攔截及其浮游植物演化的碳同位素示蹤——以貓?zhí)恿饔驗(yàn)槔?pdf

1、水庫(kù)是人類控制和利用水資源的主要工程，河流筑壩影響著河流中生源要素的生物地球化學(xué)行為。然而，目前，我國(guó)很多的大中型水庫(kù)都處于中富營(yíng)養(yǎng)水平，因此，水庫(kù)作為一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)單元的保護(hù)工作已顯得尤為重要。系統(tǒng)的開(kāi)展水庫(kù)生態(tài)學(xué)和基礎(chǔ)研究及成果的應(yīng)用仍十分薄弱。顯然，將水庫(kù)作為一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，研究其發(fā)展和演化過(guò)程更是鮮見(jiàn)報(bào)道，其積累的研究成果也是十分有限。 本論文通過(guò)貓?zhí)恿饔虻湫偷奶菁?jí)水庫(kù)中一水文年的浮游生物的組成、水化學(xué)組成、以

2、及各種形態(tài)碳含量及同位素組成變化的研究，更深入地探討對(duì)河流一水庫(kù)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)演化。河流水壩攔截蓄水形成水庫(kù)后，水生生態(tài)系統(tǒng)有原來(lái)的底棲附著生物為主的“河流型”異養(yǎng)體系逐漸向以浮游生物為主的“湖沼型”自養(yǎng)體系演化。為梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)對(duì)河流水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)提出合理的科學(xué)依據(jù)。本論文得出的具體結(jié)論如下： 1、梯級(jí)水庫(kù)水化學(xué)特征：水庫(kù)水體中pH，DO和碳的平衡是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的保障。研究區(qū)水化學(xué)類型主要為碳酸鹽巖水體。河流經(jīng)水壩

3、攔截后，庫(kù)區(qū)水位抬升，水庫(kù)水化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出隨季節(jié)變化的特征。在垂直剖面進(jìn)行采樣的五個(gè)水庫(kù)中水體在春季開(kāi)始出現(xiàn)水溫的分層結(jié)構(gòu)，這種狀況持續(xù)到夏季和秋季，有效地限制了上下層水體的垂直交換。河流水體經(jīng)水庫(kù)作用后水溫、DO均降低，表層pH升高，水體水化學(xué)組成因此出現(xiàn)較為明顯的季節(jié)差異。 2、梯級(jí)水庫(kù)浮游植物分布特征：對(duì)貓?zhí)恿饔虻母∮沃参锉O(jiān)測(cè)得出：夏季貓?zhí)恿饔蛱菁?jí)水庫(kù)共檢出浮游植物144種(含變種和變型)，隸屬于6門8綱14目24科3

4、7屬，秋季貓?zhí)恿饔蛱菁?jí)水庫(kù)共檢出浮游植物236種(含變種和變型)，隸屬于6門8綱18目29科44屬，冬季貓?zhí)恿饔蛱菁?jí)水庫(kù)共檢出浮游植物196種(含變種和變型)，隸屬于5門8綱14目29科45屬，春季貓?zhí)恿饔蛱菁?jí)水庫(kù)共檢出浮游植物178種(含變種和變型)，隸屬于6門8綱15目24科36屬。 生態(tài)系統(tǒng)演化的過(guò)程中，在年均變化的過(guò)程中，浮游藻類植物的生物量、細(xì)胞密度、葉綠素含量以及浮游植物的碳氮摩爾比值都呈現(xiàn)出較為明顯的季節(jié)變化

5、。且在生態(tài)系統(tǒng)演化的過(guò)程中，夏秋季節(jié)的水生生物量達(dá)到最大。 多樣性指數(shù)表明：紅楓湖水庫(kù)處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，百花湖水庫(kù)處于中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，紅巖水庫(kù)處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，修文水庫(kù)、窄巷口水庫(kù)處于貧中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。各水庫(kù)中夏季除烏江入口以硅藻為主外，其余以藍(lán)綠藻為主，水體處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)；秋季綠硅藍(lán)藻為主，處于中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)；冬春季節(jié)以綠硅藍(lán)藻為主，處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。 3、梯級(jí)水庫(kù)碳的地球化學(xué)特征：水庫(kù)作用過(guò)程使得流域空間尺度上，出庫(kù)水體中DI

6、C濃度增加，因此在空間尺度上DIC濃度出現(xiàn)了較為突出的梯級(jí)效應(yīng)，DOC濃度減少，POC濃度的變化在流域尺度的變化不明顯。在水體垂直剖面上，DIC濃度隨水深的增加而增加，而DOC、POC濃度則隨著水深的增加變化不明顯，但由于底部沉積物的再懸浮作用，有時(shí)甚至使得部分剖面中底部水體中DOC、POC濃度增加。在時(shí)間尺度上，DIC含量表現(xiàn)為：冬季＞春季＞秋季＞夏季，由于上游水庫(kù)泄水直接補(bǔ)給下游水庫(kù)，使得梯級(jí)水庫(kù)疊加了多個(gè)作用過(guò)程，從上游至下游，各

7、水庫(kù)上層水體中DIC含量表現(xiàn)為逐漸增高的趨勢(shì)，因此這種趨勢(shì)在夏季最為明顯。研究區(qū)各表層水體POC含量在夏季最高，冬季最低。與DIC和DOC濃度的變化一致。 各形態(tài)碳同位素值的變化：在空間尺度上，從上游到下游，貓?zhí)恿饔虻摩?3CDIC值呈現(xiàn)規(guī)律的波浪型逐級(jí)降低，始終表現(xiàn)為表層水體較下泄水體偏正。在庫(kù)區(qū)水體垂直剖面上，δ13CDIC基本上是隨著水深的增加而逐漸偏負(fù)，這在春季最為明顯，冬季相對(duì)均一，δ13CDIC值對(duì)水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)演化