近100年来鄱阳湖水位变化和人类干扰导致的水生态环境演化及驱动机制

The water level fluctuation is an important factor affecting the ecosystem function of lakes. The typical seasonal water level fluctuation is the basic hydrological characteristics in Lake Poyang. Because of the climate change and anthropogenic interference in the region, the change of water level fluctuation rhythms and the decline on water quality are more and more significant in Lake Poyang. Due to lacking of long-term monitoring data on lake environmental and ecological changes, the process and driving mechanism of limnological response to above these environment changes is still unknown. The short-term monitoring data in field on the phytoplankton, water level and water quality are used to analyze the spatial and temporal distribution of phytoplankton in Lake Poyang and reveal driving reasons of the ecological response by mathematical statistics analysis. And many short sediment cores represented ~100 years would be derived from different regions in Lake Poyang, and these cores will be performed high-resolution multi-proxy analyses on 210Pb/137Cs dating, diatom, pigments, grain size and geochemistry. Basing on the historical statistical data on multi-index reflected the degree in anthropogenic interference and the monitoring data on water level in five hydrological stations in Lake Poyang region since 1952, The work would revealed the long-term process and driving mechanism of water ecosystem (diatom community especially) response to altered connectivity with Yangtze River, water level fluctuation and declining water quality over the past century by the correlation and multivariate statistics analyzing, This study contributes to understanding the effect of water environment change on lakes ecosystem in multiple time scale, and provide the scientific basis for the management and protection of ecosystem function in Lake Poyang.

水位变化是影响湖泊生态系统功能的重要因素，典型季节性水位变化是鄱阳湖基本水文特征。在区域气候变化与人类活动干扰下，该湖泊水位变化节律改变和水质下降日益显著，但由于缺乏长期的生态监测数据，湖泊生态系统对其响应的过程与驱动机理仍缺乏认识。本项目通过鄱阳湖水体浮游植物、水位和水质调查监测数据，利用回归及相关性分析短期浮游植物时空分布特征与驱动原因；基于沉积短柱的210Pb/137Cs年代测定，通过多湖区代表近100年来的沉积柱高分辨率的多指标分析（沉积硅藻、色素、粒度和地化指标），结合反映人类干扰程度代用指标以及1952年以来水文站水位监测历史数据，利用相关性以及多变量统计分析方法，揭示近100年来鄱阳湖水生态系统（以硅藻群落为主）对江湖联通关系、水位、水质等环境变化响应特征及驱动原因。本研究有助于从多时间尺度理解通江湖泊水环境变化对生态系统的影响，为鄱阳湖生态系统功能的管理与保护提供科学依据。

由于缺乏长期和系统的监测数据，洪泛区江湖联通湖泊对环境变化的响应过程及其驱动机理仍缺乏认识。本项目通过对鄱阳湖2015-2017年水质与浮游植物的季节性监测分析、扰动对沉积物营养盐释放的影响，以及沉积柱理化指标、沉积硅藻与色素等多指标记录提取与多变量分析，结果表明：1）季节性水位波动是水质变化的主要因素，其引起的扰动显著加强沉积物的营养盐N、P的释放；2）监测期内季节水位变化、水温和透明度（SD）是浮游植物生物量、丰度和优势种变化的主要因子，丰度以蓝藻占绝对优势，而生物量则硅藻为优势；低水位与水温以及高营养的冬季以典型富营养化浮游种类为优势种；夏季高水位叠加高水温和SD且水体低营养时，底栖和附生硅藻（如Achnanthes spp.）占主导地位。3）PYH-135-1沉积柱长80cm，根据210Pb/137Cs年代测定表明，平均干质量累积率（DMAR）为0.276g·cm-2·yr-1，平均沉积速率约1.13cm·yr-1，上部70cm泥芯代表了近60年（~1955-2017 AD）来的沉积记录：近60年来共鉴定发现硅藻2纲5目9科15属128种（包括变种与变型），硅藻物种组合聚类分析可划分为ZoneI-III三个组合区带，表明可能发生了3次较大的转变，~2000年后显著从附生和底栖物种向以A.granulata，A. ambigua和C. pseudostelligera为代表的浮游种类转变，硅藻与环境因子的冗余分析（RDA）表明，前两轴环境因子可解释量为 41.5%，其中GDP、挟沙能力（SRC）、低水位天数（LWLD）与TN是主要驱动因子（p<0.01）；反映人类干扰的Cu、Zn和Pb含量与堆积指数整体呈现上升趋势；色素含量在~1995年以后多呈现迅速上升趋势，~2001年达到相对较高水平，~2003年后色素组合变化趋势反映了硅藻和蓝藻类相对较丰富；不同年代硅藻物种组合与色素组合变化揭示了已从一个由底栖和附生硅藻为主的自然水文连通的贫营养湖泊转变为以耐营养和富营养浮游硅藻为主的水文连通性差的富营养湖泊。本项目的完成为鄱阳湖的生态管理提供理论基础与科学依据。

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